KR101973107B1 - 누출된 극저온 액체 처리장치 - Google Patents

누출된 극저온 액체 처리장치 Download PDF

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Abstract

누출된 극저온 액체 처리장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 해양구조물의 데크에 결합되어 누출된 극저온 액체를 수집하는 트레이; 상기 트레이에 수집된 극저온 액체를 선체 측면을 통해 해상으로 배출하는 드레인 파이프; 상기 드레인 파이프의 출구에 결합되는 제1 노즐; 및 상기 제1 노즐의 상측에 배치되어, 상기 제1 노즐을 통해 배출되는 극저온 액체에 물을 분사하는 제2 노즐을 포함하는 누출된 극저온 액체 처리장치가 제공될 수 있다.

Description

누출된 극저온 액체 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING CRYOGENIC LIQUID LEAKAGE}
본 발명은 누출된 극저온 액체 처리장치에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각하여 그 부피를 약 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 극저온 액체를 의미한다.
최근 천연가스의 소비량이 전세계적으로 증가함에 따라, 부유식 액화천연가스설비(FLNG, Floating LNG)와 같이 해저 가스전이 있는 해상에 설치되어 천연가스를 생산, 처리, 액화, 저장 및 출하하거나 액화천연가스운반선(LNG Carrier)과 같이 해상에서 액화천연가스를 운반하는 선박 및 해양구조물과 관련된 다양한 주제로 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
특히, 부유식 액화천연가스설비의 탑사이드 모듈(topside module)에서는 액화천연가스의 누출 가능성이 항상 존재하고, 액화천연가스가 누출된 경우에는 누출된 액화천연가스로 인해 선체에 저온 취성이 유발되어 약간의 굽힘 모멘트에도 균열 등의 결함이 발생하는 문제점이 있다. 종래에는 누출된 액화천연가스로 인해 선체가 손상되는 것을 방지하기 위하여 갑판 상부에 CSP(Cryogenic Spill Protection)를 설치하는 것이 일반적이었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0029935호(2013.03.26, LNG FPSO의 누출액 처리장치)
본 발명의 실시예들은 해양구조물의 탑사이드 모듈 등에서 누출된 극저온 액체로부터 선체를 안전하게 보호할 수 있는 누출된 극저온 액체 처리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해양구조물의 데크에 결합되어 누출된 극저온 액체를 수집하는 트레이; 상기 트레이에 수집된 극저온 액체를 선체 측면을 통해 해상으로 배출하는 드레인 파이프; 상기 드레인 파이프의 출구에 결합되는 제1 노즐; 및 상기 제1 노즐의 상측에 배치되어, 상기 제1 노즐을 통해 배출되는 극저온 액체에 물을 분사하는 제2 노즐을 포함하는 누출된 극저온 액체 처리장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 노즐은 극저온 액체를 미립자 형태로 분사하는 스프레이 노즐을 포함할 수 있다.
상기 트레이 또는 상기 드레인 파이프에 수용된 유체의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 제2 노즐에 결합되는 개폐밸브; 및 상기 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면, 상기 개폐밸브를 제어하여 상기 제2 노즐을 통해 물이 분사되게 하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 드레인 파이프에 길이 방향으로 이동 가능하게 결합되고, 출구에 상기 제1 노즐이 결합되는 연결 파이프; 및 상기 연결 파이프를 이송하는 제1 구동부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면 상기 제1 구동부를 제어하여 상기 연결 파이프를 선체 외측으로 이송함으로써 상기 제1 노즐과 선체 측면 사이의 이격 거리를 증가시킬 수 있다.
상기 제1 구동부는 선체에 결합되는 공압실린더 또는 유압실린더를 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐의 하측에서 상기 해양구조물의 선체 측면에 결합되어 상기 제1 노즐에서 분사되는 극저온 액체로부터 선체를 보호하는 보호커버를 더 포함할 수 있다.
상기 해양구조물의 선체 측면에는 원호 형상의 수직 단면을 가지는 가이드 홀이 형성되고, 상기 보호커버는 원호 형상의 수직 단면을 가져 상기 가이드 홀에 수용되고, 상기 가이드 홀에 수용된 상기 보호커버를 인출하는 제2 구동부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면 상기 제2 구동부를 제어하여 상기 보호커버가 상기 가이드 홀에서 인출되게 할 수 있다.
상기 제2 구동부는, 상기 보호커버에 형성되는 랙 기어; 상기 해양구조물에 결합되는 구동모터; 및 상기 랙 기어에 치합하고, 상기 구동모터에 의해 회전하는 피니언 기어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 해양구조물의 탑사이드 모듈 등에서 누출된 극저온 액체가 트레이에 수집되면 수집된 극저온 액체를 드레인 파이프를 통해 해상으로 배출함으로써 극저온 액체와 선체의 접촉을 방지하고 극저온 액체로부터 선체를 안전하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 처리장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 제어부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 처리장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 극저온 액체 처리장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 처리장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 처리장치는 극저온 액체, 예를 들어 액화천연가스(LNG)를 취급하는 해양구조물(10)에 설치될 수 있다.
해양구조물(10)은 부유식 액화천연가스설비(FLNG, Floating LNG) 등과 같이 특정 해역에서 장시간 임무를 수행하는 부유식 또는 고정식 플랫폼뿐만 아니라 액화천연가스운반선(LNG Carrier) 등과 같이 자체 운항 능력이 갖춰진 선박을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면, 도 3은 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면, 도 4는 제어부를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 처리장치는 트레이(100), 드레인 파이프(110), 온도센서(120), 연결 파이프(130), 제1 구동부(140), 제1 노즐(150), 워터 파이프(200), 제2 노즐(210), 개폐밸브(220), 보호커버(300), 제2 구동부(310) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
트레이(100)는 해양구조물(10)의 데크(11)에 결합되어 해양구조물(10)의 탑사이드 모듈, 예를 들어 액화 설비(미도시) 등에서 누출되는 극저온 액체를 수집할 수 있다.
이를 위해, 트레이(100)는 액화 설비의 하측에 배치될 수 있고 상면이 개방된 형상으로 이루어질 수 있다.
트레이(100)의 하단에는 드레인 파이프(110)가 연결되어 트레이(100)에 수집된 극저온 액체가 드레인 파이프(110)를 통해 배출될 수 있다. 한편, 트레이(100)의 저면은 극저온 액체가 드레인 파이프(110)로 원활하게 유입될 수 있도록 드레인 파이프(110)의 입구 측으로 하향 경사지게 형성될 수 있다.
드레인 파이프(110)는 선체 내부로 연장되어 출구가 선체 측면에 형성될 수 있다. 그 결과, 트레이(110)에 수집된 극저온 액체는 선체 측면을 통해 해상으로 배출될 수 있다.
드레인 파이프(110)는 극저온 액체가 원활하게 배출될 수 있도록 출구까지 하향 경사지게 형성될 수 있다.
온도센서(120)는 트레이(100) 또는 드레인 파이프(110)에 설치되어 트레이(100)에 수용된 유체 또는 드레인 파이프(110)를 따라 이동하는 유체, 예를 들어 극저온 액체의 온도를 감지할 수 있다.
연결 파이프(130)는 드레인 파이프(110)에 드레인 파이프(110)의 길이 방향으로 이동 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 연결 파이프(130)는 드레인 파이프(110)에 삽입될 수 있고, 드레인 파이프(110)의 출구 내주면과 연결 파이프(130)의 입구 외주면에는 각각 스토퍼가 돌출되어 연결 파이프(130)가 드레인 파이프(110)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
제1 구동부(140)는 연결 파이프(130)를 이송할 수 있다.
제1 구동부(140)는 해양구조물(10)의 선체에 결합되어 연결 파이프(130)를 직선 왕복 운동시킬 수 있는 공압실린더 또는 유압실린더를 포함할 수 있다.
제1 노즐(150)은 드레인 파이프(110), 구체적으로 연결 파이프(130)의 출구에 결합될 수 있다.
제1 노즐(150)은 드레인 파이프(110)를 통해 이송되는 극저온 액체를 미립자 형태로 분사하는 스프레이 노즐로 이루어질 수 있다. 그 결과, 제1 노즐(150)에서 분사되는 극저온 액체는 대기 또는 제2 노즐(210)에서 분사되는 물과의 접촉 면적이 증가하여 자유 낙하 중에 기화가 활발하게 이루어질 수 있다. 대량의 극저온 액체가 해수면과 만나게 되면 급격한 상 변화(RPT, Rapid Phase Transition)를 일으켜서 폭발할 위험성이 있기 때문이다.
워터 파이프(200)는 해양구조물(10)에 탑재되는 물 저장탱크(미도시)와 제2 노즐(210)을 연결할 수 있다. 워터 파이프(200)의 출구는 선체 측면에 형성될 수 있다.
워터 파이프(200)의 출구는 드레인 파이프(110)의 출구보다 상측에 배치될 수 있다.
제2 노즐(210)은 워터 파이프(200)의 출구에 결합될 수 있다.
제2 노즐(210)을 통해 선체 외부로 분사된 물은 제1 노즐(150)에서 분사되는 극저온 액체와 접촉하여 극저온 액체의 기화를 촉진할 수 있다.
제2 노즐(210)은 제1 노즐(150)보다 높게 배치될 수 있다. 그 결과, 제1 노즐(150)에서 분사되는 극저온 액체로 인해 물이 얼어 제2 노즐(210)의 노즐 구멍이 막히는 것을 방지할 수 있다.
개폐밸브(220)는 워터 파이프(200) 또는 제2 노즐(210)에 결합되어 워터 파이프(200)에서 제2 노즐(210)로 공급되는 물의 이송통로를 개방하거나 폐쇄할 수 있다.
보호커버(300)는 제1 노즐(150)의 하측에서 해양구조물(10)의 선체 측면에 결합되어 제1 노즐(150)에서 분사되는 극저온 액체로부터 선체 측면을 보호할 수 있다.
보호커버(300)는 선체 보호범위를 극대화하고 보호커버(300)에 맺힌 극저온 액체가 원활하게 흘러내질 수 있도록 자유 단으로 갈수록 수평면과 이루는 경사 각도가 증가하는 원호 형상의 수직 단면을 가질 수 있다.
보호커버(300)는 평상 시 해양구조물(10)의 선체 측면에 형성된 가이드 홀(13)에 수용된 상태로 안전하게 보관될 수 있고, 극저온 액체의 누출 사고 시에만 가이드 홀(13)에서 인출되어 선체 측면을 보호할 수 있다. 가이드 홀(13)은 원호 형상의 보호커버(300)가 수용되고 원활하게 인출될 수 있도록 보호커버(300)와 동일한 곡률 반경을 가지는 원호 형상의 수직 단면을 가질 수 있다.
제2 구동부(310)는 가이드 홀(13)에 수용된 보호커버(300)를 인출할 수 있다.
제2 구동부(310)는 랙 기어(311), 구동모터(313) 및 피니언 기어(315)를 포함할 수 있다.
랙 기어(311)는 보호커버(300)의 저면에 형성될 수 있다. 구동모터(313)는 해양구조물(10)에 결합될 수 있다. 피니언 기어(315)는 랙 기어(311)에 치합하고 구동모터(313)에 의해 회전할 수 있다. 예를 들어, 피니언 기어(315)는 구동모터(313)의 회전축에 형성될 수 있다. 그 결과, 피니언 기어(315)가 구동모터(313)에 의해 정 회전하면 보호커버(300)는 가이드 홀(13)로부터 인출될 수 있고, 피니언 기어(315)가 구동모터(313)에 의해 역 회전하면 보호커버(300)는 가이드 홀(13)에 삽입될 수 있다.
제어부(400)는 온도센서(120)에서 감지된 온도를 기초로 제1 구동부(140), 개폐밸브(220) 및 제2 구동부(310)를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 처리장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제어부(400)는, 온도센서(120)에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면, 제1 구동부(140)를 제어하여 연결 파이프(130)를 선체 외측으로 이송함으로써 제1 노즐(150)과 선체 측면 사이의 이격 거리를 증가시켜 제1 노즐(150)에서 분사된 극저온 액체가 바람에 의해 선체 측으로 비산되는 양을 줄일 수 있고, 개폐밸브(220)를 제어하여 제2 노즐(210)을 통해 물이 분사되게 하여 제1 노즐(150)에서 분사되는 극저온 액체의 기화를 촉진할 수 있으며, 제2 구동부(310), 구체적으로 구동모터(313)를 제어하여 보호커버(300)가 가이드 홀(13)에서 인출되게 하여 제1 노즐(150)에서 분사되는 극저온 액체 중 일부가 바람에 의해 선체 측으로 비산되더라도 선체 측면에 직접적으로 접촉되는 것을 원천 봉쇄하여 선체의 저온 취성을 유발하는 것을 방지할 수 있다.
제어부(400)가 제1 구동부(140), 개폐밸브(220) 및 제2 구동부(310)를 구동하게 되는 기준이 되는 온도는 극저온 액체와 근접한 온도, 예를 들어 극저온 액체가 액화천연가스인 경우에는 약 -100℃로 설정될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 해양구조물 11: 데크
13: 가이드 홀 100: 트레이
110: 드레인 파이프 120: 온도센서
130: 연결 파이프 140: 제1 구동부
150: 제1 노즐 200: 워터 파이프
210: 제2 노즐 220: 개폐밸브
300: 보호커버 310: 제2 구동부
311: 랙 기어 313: 구동모터
315: 피니언 기어 400: 제어부

Claims (8)

  1. 해양구조물의 데크에 결합되어 누출된 극저온 액체를 수집하는 트레이;
    상기 트레이에 수집된 극저온 액체를 선체 측면을 통해 해상으로 배출하는 드레인 파이프;
    상기 드레인 파이프의 출구에 결합되는 제1 노즐;
    상기 제1 노즐의 상측에 배치되어, 상기 제1 노즐을 통해 배출되는 극저온 액체에 물을 분사하는 제2 노즐;
    상기 트레이 또는 상기 드레인 파이프에 수용된 유체의 온도를 감지하는 온도센서;
    상기 제2 노즐에 결합되는 개폐밸브;
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면, 상기 개폐밸브를 제어하여 상기 제2 노즐을 통해 물이 분사되게 하는 제어부;
    상기 드레인 파이프에 길이 방향으로 이동 가능하게 결합되고, 출구에 상기 제1 노즐이 결합되는 연결 파이프; 및
    상기 연결 파이프를 이송하는 제1 구동부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면 상기 제1 구동부를 제어하여 상기 연결 파이프를 선체 외측으로 이송함으로써 상기 제1 노즐과 선체 측면 사이의 이격 거리를 증가시키는 누출된 극저온 액체 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐은 극저온 액체를 미립자 형태로 분사하는 스프레이 노즐을 포함하는 누출된 극저온 액체 처리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 선체에 결합되는 공압실린더 또는 유압실린더를 포함하는 누출된 극저온 액체 처리장치.
  6. 삭제
  7. 해양구조물의 데크에 결합되어 누출된 극저온 액체를 수집하는 트레이;
    상기 트레이에 수집된 극저온 액체를 선체 측면을 통해 해상으로 배출하는 드레인 파이프;
    상기 드레인 파이프의 출구에 결합되는 제1 노즐;
    상기 제1 노즐의 상측에 배치되어, 상기 제1 노즐을 통해 배출되는 극저온 액체에 물을 분사하는 제2 노즐;
    상기 트레이 또는 상기 드레인 파이프에 수용된 유체의 온도를 감지하는 온도센서;
    상기 제2 노즐에 결합되는 개폐밸브;
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면, 상기 개폐밸브를 제어하여 상기 제2 노즐을 통해 물이 분사되게 하는 제어부;
    상기 제1 노즐의 하측에서 상기 해양구조물의 선체 측면에 결합되어 상기 제1 노즐에서 분사되는 극저온 액체로부터 선체를 보호하는 보호커버를 포함하며,
    상기 해양구조물의 선체 측면에는 원호 형상의 수직 단면을 가지는 가이드 홀이 형성되고,
    상기 보호커버는 원호 형상의 수직 단면을 가져 상기 가이드 홀에 수용되고,
    상기 가이드 홀에 수용된 상기 보호커버를 인출하는 제2 구동부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정값 이하가 되면 상기 제2 구동부를 제어하여 상기 보호커버가 상기 가이드 홀에서 인출되게 하는 누출된 극저온 액체 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 구동부는,
    상기 보호커버에 형성되는 랙 기어;
    상기 해양구조물에 결합되는 구동모터; 및
    상기 랙 기어에 치합하고, 상기 구동모터에 의해 회전하는 피니언 기어를 포함하는 누출된 극저온 액체 처리장치.
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