KR102107905B1 - 연료탱크 구조체 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료탱크 구조체 및 이를 구비한 선박에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 연료탱크 구조체는, 연료를 저장하는 연료탱크; 상기 연료탱크의 내부에 설치되는 석션펌프; 상기 연료탱크의 탱크상면에 설치되는 돔으로부터 하방으로 연장되어 상기 석션펌프를 연결하는 연료공급라인; 및 상기 연료탱크의 탱크저면에 형성되며, 상기 석션펌프를 내부에 수용하는 석션웰을 포함하되, 상기 석션펌프는 상기 석션웰 내부에 수평으로 배치된다.

Description

연료탱크 구조체 및 이를 구비한 선박{Fuel Tank Structure and Ship having the same}
본 발명은 연료탱크 구조체 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
일반적으로, 선박은 연료의 연소에 의해 동력을 발생시키는 엔진에 의해 추진력을 가지게 되는데, 선박의 연료로서 사용되는 경유, 중유, MOD(Marine Diesel Oil), MFO(Marine Fuel Oil) 등은 연소 과정에서 발생되는 다량의 유해물질로 인하여 환경 오염을 유발하는 원인이 되고 있다.
이러한 이유로 인해 친환경 선박(Green-ship)으로 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)를 연료로 사용하는 선박이 개발되어, 각국의 선급으로부터 공식인증(Approval In Principle, AIP)을 승인받아 환경규제로 인한 청정에너지로의 전환 요구를 충족시키고 있다.
선박에는 LNG를 연료로 사용하기 위한 연료탱크가 마련된다. 연료탱크의 설계 및 건조는 IGC Code, IGF Code 적용을 통하여 주로 국제 해사 기구(International Maritime Organization; IMO)에 의해 규정된다.
이러한 연료탱크는, 다양한 타입으로 제작되어 선박에 설치되는데, 독립형 탱크 중에서는 IMO Type A, IMO Type B, IMO Type C 및 Novel Design이 있다.
IMO Type A의 경우에는 선체 자체를 극저온에 견딜 수 있는 고가의 금속으로 제작해야 하므로 선체 건조비가 증대되고, IMO Type B의 경우에는 선체의 내부에 설치되며 탱크의 아래, 즉 탱크와 선체 내부 바닥 사이에 보호수단이 설치되어야 하므로 설치위치상 바람직하지 않으며, 압력탱크인 IMO Type C 또는 Novel Design의 경우에는 저온형 탱크에 비해 제작과 설치가 용이하고 각종 해석 수행이 필요치 않으면서 안전성이 높아 널리 채용되고 있다.
선박에 설치되는 연료탱크가 IMO Type C 또는 Novel Design인 경우를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 선박에 구비되는 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 종래기술에 따른 선박에 구비되는 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 종단면도이고, 도 3은 도 2의 연료탱크 하부를 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 연료탱크 구조체(100)는, 실린더 형태이면서 원형의 단면 형상으로 이루어지는 연료탱크(110)가 새들(saddle; 120)에 의해 지지되어 선박(1)의 어퍼데크(10) 상에 설치될 수 있다. 연료탱크(110)는 탱크상면(111)에 돔(Dome; 130)이 형성되어 돔(130)으로부터 직하방으로 연료공급라인(140)이 연결되고, 연료공급라인(140)의 단부에 석션펌프(Suction Pump; 150)가 마련된다.
석션펌프(150)는, 연료탱크(110)에 저장된 연료를 최대한으로 소비할 수 있도록 연료탱크(110)의 탱크저면(112)에 근접되도록 설치하고 있으며, 일반적으로 연료탱크(110)의 탱크저면(112)으로부터 약 100mm 정도 이격 설치하고 있다.
석션펌프(150)는, 제조사 마다 크기가 달라 최저액위 요구치(Minimum Required Liquid Level)가 다를 수 있는데, 예를 들어, 석션펌프(150)의 길이가 600mm이고, 설치위치가 100mm인 경우에 요구되는 최저액위(MLL1)는 연료탱크(110)의 탱크저면(112)으로부터 700mm일 수 있다. 여기서 최저액위(MLL1)는, 연료탱크(110)에 저장된 연료가 흔들림이 없을 때, 석션펌프(150)로 연료를 퍼낼 수 없는 LNG 연료(Pumpable LNG Fuel)의 최저 수면으로 정의될 수 있다.
그런데 선박(1)은 항해 중에 힐링(Heeling), 롤링(Rolling), 트리밍(Trimming) 등의 흔들림 현상이 일어날 수 밖에 없고, 이러한 선박(1)의 흔들림으로 인해 연료탱크(110)에 저장된 연료 역시 요동치게 되므로, 언펌프블 연료영역(UFR1)을 석션펌프(150)로 연료를 퍼낼 수 없는 최저액위(MLL1)에 추가 마진 예를 들어, 약 300mm정도 더 높게 설정해야 한다. 즉, 언펌프블 연료영역(UFR1)은 상기한 석션펌프(150)의 설치위치, 석션펌프(150) 제조사의 최저액위(MLL1) 요구치, 선박(1)의 흔들림 등에 대한 마진을 고려하면, 연료탱크(110)의 탱크저면(112)으로부터 약 1,000mm 정도일 수 있고, 이로 인하여 석션펌프(150)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료(Unpumpable LNG Fuel)가 연료탱크(110)의 탱크저면(112)으로부터 약 1,000mm 정도의 언펌프블 연료영역(UFR1)에 잔량으로 남게 된다.
따라서, 언펌프블 연료영역(UFR1)에 남게 되는 잔량은, 연료탱크(110) 전체용량의 7% 내지 8.5% 정도 되며, 이로 인해 최저액위(MLL1) 요구치 대비 연료탱크(110)의 크기를 대형화해야 하고 제작 비용이 증가되는 등의 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 석션펌프로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 감소시킬 수 있도록 하는 연료탱크 구조체 및 이를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 연료탱크 구조체는, 연료를 저장하는 연료탱크; 상기 연료탱크의 내부에 설치되는 석션펌프; 상기 연료탱크의 탱크상면에 설치되는 돔으로부터 하방으로 연장되어 상기 석션펌프를 연결하는 연료공급라인; 및 상기 연료탱크의 탱크저면에 형성되며, 상기 석션펌프를 내부에 수용하는 석션웰을 포함하되, 상기 석션펌프는 상기 석션웰 내부에 수평으로 배치된다.
구체적으로, 상기 연료공급라인은, 수직 하방으로 연장되는 제1 연료공급라인과, 상기 제1 연료공급라인으로부터 절곡되어 상기 석션펌프와 평행하는 방향으로 연장되는 제2 연료공급라인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 석션펌프의 주입구는 상기 석션웰의 측면을 향하도록 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 석션웰은 상기 석션펌프의 전체가 내부에 수용되는 크기로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기에 기재된 연료탱크 구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료탱크 구조체는, 연료탱크에서 석션펌프가 위치되는 탱크저면에 섬프(Sump) 형태의 석션웰(Suction Well)을 형성함으로써, 기존의 연료탱크 대비 최저액위 요구치를 만족시키면서 언펌프블 연료영역을 최소화할 수 있어, 석션펌프로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료탱크 구조체는, 연료탱크에서 언펌프블 연료영역을 최소화함에 따라 추가소비 연료영역이 확보되어 추가소비 연료량을 증가시킬 수 있어, 기존의 연료탱크 대비 연료탱크의 크기를 대형화하지 않아도 되어 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료탱크 구조체는, 연료탱크의 크기를 대형화하지 않아도 됨에 따라 연료탱크의 크기를 최적화할 수 있어, 기존의 연료탱크 대비 선박의 공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 선박에 구비되는 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 선박에 구비되는 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 3은 도 2의 연료탱크 하부를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료탱크 구조체가 구비되는 선박을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 7은 도 6의 연료탱크 하부를 확대한 도면이다.
도 8은 석션웰의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 측면도이다.
도 10은 도 9의 연료탱크 하부를 확대한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료탱크 구조체의 연료탱크 하부를 확대한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료탱크 구조체가 구비되는 선박을 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박에 구비되는 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 측면도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 종단면도이고, 도 7은 도 6의 연료탱크 하부를 확대한 도면이고, 도 8은 석션웰의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명 제1 실시예에 따른 연료탱크 구조체(200)는, 선박(1)의 어퍼데크(10) 상에 설치될 수 있으며, 엔진(20)에 연료를 공급할 수 있다. 연료탱크 구조체(200)는, 연료탱크(210), 새들(220), 돔(230), 연료공급라인(240), 석션펌프(250), 석션웰(260)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 연료탱크 구조체(200)가 설치되는 선박(1)은, 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 수천 개 이상의 컨테이너 등의 화물을 화물창(cargo hold)에 싣고 대양을 항해하는 유조선, LNG운반선, LPG운반선, 컨테이너운반선, 자동차운반선, 벌크선, 광물운반선 등의 대형 선박일 수 있으며, 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고 LNG를 연료로 사용하기 위해 연료탱크 구조체(200)가 설치되는 모든 선박(1)을 포함할 수 있음은 물론이다.
연료탱크(210)는, 실린더 형태이면서 원형의 단면 형상으로 이루어진 IMO Type C 또는 Novel Design으로서, 엔진(20)에 연료를 공급하기 위해 청정 연료인 LNG를 고압으로 저장할 수 있다.
이러한 연료탱크(210)는, 후술할 새들(220)에 의해 지지되어 선박(1)의 어퍼데크(10)에 설치되되, 설치위치는 엔진(20)에 근접하여 설치되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 연료탱크(210)는 선실(30)을 기준으로 전방, 후방 또는 측방의 여유 공간에 설치될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 화물의 적재 및 하역 시 크레인의 이동과 화물의 동선 등을 고려하여 적당한 위치에 설치될 수 있음은 물론이다.
새들(220)은, 어퍼데크(10)에 적어도 2개 이상 고정 설치될 수 있으며, 상면이 곡면으로 형성되어 연료탱크(210)의 탱크저면(212)을 지지할 수 있다.
이러한 새들(220)은, 연료탱크(210)가 구비되는 장소에 설치되는 기초새들(도시하지 않음)과 연료탱크(210)와 기초새들 사이에서 설치되는 접합새들(도시하지 않음)로 구성될 수 있으며, 이때, 접합새들은 연료탱크(210)의 단열성을 높이면서 기초새들과 함께 연료탱크(210)를 지지하는 역할을 할 수 있다. 새들(220)은 다양한 형상과 재질로 형성될 수 있음은 물론이다.
돔(230)은, 연료탱크(210)의 탱크상면(211)에 설치될 수 있으며, 연료를 엔진(20)에 공급하기 위한 후술할 연료공급라인(240)이 설치될 수 있다.
이러한 돔(230)은, 탱크상면(211)에 설치되되, 연료탱크(210)의 설치위치와 설치방향에 따라 엔진(20)과 가장 가까운 위치에 설치되는 것이 레이아웃(Lay Out) 측면에서 유리하다.
연료공급라인(240)은, 엔진(20)과 연료탱크(210) 사이에 마련되어 후술할 석션펌프(250)로부터 펌핑되는 연료를 엔진(20)으로 공급하는 통로를 제공할 수 있으며, 연료탱크(210) 부분에서는 돔(230)으로부터 직하방으로 연장되어 후술할 석션펌프(250)에 연결될 수 있다.
석션펌프(250)는, 연료탱크(210) 내부 구체적으로는 후술할 석션웰(260)의 내부에 수용되도록 마련될 수 있으며, 연료공급라인(240)에 연결되어 연료탱크(210)에 저장된 LNG 연료를 펌핑하여 연료공급라인(240)을 통해 엔진(20)에 연료를 공급할 수 있다.
이러한 석션펌프(250)는, 연료탱크(210)에 저장된 연료를 최대한으로 소비할 수 있도록 후술할 석션웰(260)의 웰저면(261)에 근접되도록 예를 들어, 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 약 100mm 정도 이격되도록 설치할 수 있다.
상기한 석션펌프(250)는, 제조사 마다 크기가 달라 최저액위 요구치(Minimum Required Liquid Level)가 다를 수 있는데, 예를 들어, 석션펌프(250)의 길이가 600mm이고, 설치위치가 100mm인 경우에 요구되는 최저액위(MLL2)는 후술할 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 700mm일 수 있다. 여기서 최저액위(MLL2)는, 연료탱크(210)에 저장된 연료가 흔들림이 없을 때, 석션펌프(250)로 연료를 퍼낼 수 없는 LNG 연료(Pumpable LNG Fuel)의 최저 수면으로 정의될 수 있다. 즉, 최저액위(MLL2)는, 연료탱크(210)의 상단부가 될 수 있다.
그런데 선박(1)은 항해 중에 힐링(Heeling), 롤링(Rolling), 트리밍(Trimming) 등의 흔들림 현상이 일어날 수 밖에 없고, 이러한 선박(1)의 흔들림으로 인해 연료탱크(210)에 저장된 연료 역시 요동치게 되므로, 언펌프블 연료영역(UFR2)을 석션펌프(250)로 연료를 퍼낼 수 없는 최저액위(MLL2)에 추가 마진, 예를 들어 약 300mm정도 더 높게 설정해야 한다. 즉, 언펌프블 연료영역(UFR2)은 상기한 석션펌프(250)의 설치위치, 석션펌프(250) 제조사의 최저액위(MLL2) 요구치, 선박(1)의 흔들림 등에 대한 마진을 고려하면, 후술할 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 약 1,000mm 정도일 수 있고, 이로 인하여 석션펌프(250)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료(Unpumpable LNG Fuel)가 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 약 1,000mm 정도의 언펌프블 연료영역(UFR2)에 잔량으로 남게 된다.
석션웰(260)은, 석션펌프(250)를 내부에 수용할 수 있도록, 석션펌프(250)가 위치되는 연료탱크(210)의 탱크저면(212)에 섬프(Sump) 형태로 형성될 수 있다. 석션웰(260)은 새들(220)의 위치로부터 자유롭게 형성될 수 있다.
석션웰(260)은, 석션펌프(250)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 최소화할 수 있도록, 석션펌프(250)의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 석션펌프(250)와 간섭이 일어나지 않는 범위에서 최소한의 폭과 깊이를 갖는 크기로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 석션웰(260)의 폭은 석션펌프(250)의 흔들림(연료탱크는 일반적인 화물을 저장하는 화물탱크보다 크기가 상대적으로 작아 석션펌프의 흔들림은 크지 않음)을 고려하여 결정될 수 있으며, 석션웰(260)의 깊이는 석션펌프(250)의 길이와 석션펌프(250)의 설치위치를 고려하여 결정될 수 있다.
석션웰(260)은, 예를 들어, 석션펌프(250)의 길이가 600mm이고, 설치위치가 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 100mm인 경우에, 석션펌프(250)를 내부에 충분히 수용할 수 있는 깊이인 700mm가 되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 석션펌프(250)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 최소화하기 위해서, 석션웰(260)은 입구부가 석션펌프(250)의 상단부와 동일 선상에 위치되는 깊이로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 석션웰(260)은 입구부가 석션펌프(250)의 상단부와 동일 선상에 위치되는 것이 바람직하지만, 석션펌프(250)의 상단부보다 높거나 낮게 위치되는 깊이로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기한 석션웰(260)은, 다양한 섬프 형태로 형성될 수 있는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 연료탱크(210)의 탱크저면(212)에 연결되는 상부(262)가 원통형상이고 상부(262)에 연결되는 하부(263)가 곡면형상인 "U"자형으로 형성될 수 있다.
"U"자형 석션웰(260)의 경우, 석션웰(260)의 상부(262)와 연료탱크(210)의 탱크저면(212)이 연결되는 제1부분(P1)은 고압형인 연료탱크(210)의 압력을 견딜 수 있도록 90도에 근접하는 둔각 구조로 형성될 수 있으며, 석션웰(260)의 상부(262)와 석션웰(260)의 하부(263)가 연결되는 제2부분(P2)은 고압형인 연료탱크(210)의 압력을 견딜 수 있도록 절곡이 아닌 곡선 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기한 석션웰(260)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 연료탱크(210)의 탱크저면(212)에 호(arc) 형상으로 형성될 수 있다.
호 형상의 석션웰(260)의 경우, 전체적으로는 고압형인 연료탱크(210)의 압력을 견딜 수 있는 구조이지만, 연료탱크(210)의 탱크저면(212)과 접하는 제3부분(P3)이 180도에 근접하는 둔각 구조를 이루어 연료탱크(210)의 압력에 취약할 수 있으므로, 제3부분(P3)에 보강부재(270)가 설치할 수 있다. 보강부재(270)는 "U"자형 석션웰(260)의 제1부분(P1)에도 연료탱크(210)의 압력을 더욱 견딜 수 있도록 설치될 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 연료탱크 구조체(200)는, 연료탱크(210)에 석션웰(260)을 형성함으로써, 기존의 연료탱크(110) 대비 최저액위 요구치를 만족시키면서 언펌프블 연료영역(UFR2)을 최소화할 수 있어, 석션펌프(250)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 감소시킬 수 있고, 추가소비 연료영역(AFR)이 확보되어 추가소비 연료량을 증가시킬 수 있는데, 이하에서 설명한다.
이때, 본 발명의 연료탱크(210)와 기존의 연료탱크(110)의 연료적재용량은 동일하고, 본 발명의 석션펌프(250)와 기존의 석션펌프(150)는 길이가 600mm로 동일하고 설치위치 또한 100mm로 동일하고, 선박(1)의 흔들림 현상을 고려하여 추가되는 높이가 300mm로 동일하다고 가정한다. 그리고 석션웰(260)의 깊이가 700mm로 가정한다.
본 발명의 석션펌프(250)는 연료탱크(210)에 형성되는 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 100mm 이격 되어 설치되는 반면, 기존의 석션펌프(150)는 연료탱크(110)의 탱크저면(112)으로부터 100mm 이격 되어 설치된다.
이로 인하여, 요구되는 본 발명의 최저액위(MLL2)는 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 700mm인 반면, 요구되는 기존의 최저액위(MLL1)는 연료탱크(110)의 탱크저면(112)으로부터 700mm가 된다. 즉, 본 발명의 최저액위(MLL2)는 기존의 최저액위(MLL1)보다 낮은 연료탱크(210)의 탱크저면(212)과 동일한 선상에 놓이게 된다.
또한, 선박(1)의 흔들림 현상을 고려하여 본 발명의 최저액위(MLL2)보다 300mm 높게 설정되는 본 발명의 언펌프블 연료영역(UFR2)은 석션웰(260)의 웰저면(261)으로부터 1,000mm인 반면, 기존의 최저액위(MLL1)보다 300mm 높게 설정되는 기존의 언펌프블 연료영역(UFR1)은 연료탱크(110)의 탱크저면(112)으로부터 1.000mm가 된다. 즉, 본 발명의 언펌프블 연료영역(UFR2)은 기존의 언펌프블 연료영역(UFR1)보다 낮은 연료탱크(210)의 탱크저면(212)으로부터 300mm에 불과하다. 이로 인하여 본 발명의 언펌프블 연료영역(UFR2)은 기존의 언펌프블 연료영역(UFR1)과 대비하여 700mm 낮게 되므로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 빗금친 부분인 추가소비 연료영역(AFR)을 확보할 수 있는 것이다.
상기한 조건으로부터 연료탱크에 남게 되는 잔량을 계산하면, 본 발명의 언펌프블 연료영역(UFR2)에 남게 되는 잔량은 연료탱크(210) 전체용량의 2 내지 3% 정도인 반면, 기존의 언펌프블 연료영역(UFR1)에 남게 되는 잔량은 연료탱크(110) 전체용량의 7% 내지 8.5% 정도가 된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료탱크 구조체를 설명하기 위한 측면도이고, 도 10은 도 9의 연료탱크 하부를 확대한 도면이다.
본 발명의 제2 실시예의 연료탱크 구조체(300)가 구비되는 선박(2)은 전술된 제1 실시예의 연료탱크 구조체(200)가 구비되는 선박(1)과 실질적으로 동일하므로, 선박(2)에 관한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명 제2 실시예에 따른 연료탱크 구조체(300)는 연료탱크(310), 돔(230), 연료공급라인(340), 석션펌프(350), 석션웰(360)을 포함할 수 있다.
연료탱크(310)는, 실린더 형태이면서 원형의 단면 형상으로 이루어진 IMO Type C 또는 Novel Design으로서, 엔진(20)에 연료를 공급하기 위해 청정 연료인 LNG를 고압으로 저장할 수 있다.
돔(330)은, 연료탱크(310)의 탱크상면(311)에 설치될 수 있으며, 연료를 엔진(20)에 공급하기 위한 후술할 연료공급라인(340)이 설치될 수 있다.
연료공급라인(340)은, 엔진(20)과 연료탱크(310) 사이에 마련되어 후술할 석션펌프(350)로부터 펌핑되는 연료를 엔진(20)으로 공급하는 통로를 제공할 수 있으며, 연료탱크(310) 부분에서는 돔(330)으로부터 직하방으로 연장되어 후술할 석션펌프(350)에 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 연료공급라인(340)은, 수직 하방으로 연장되는 제1 연료공급라인(341)과, 제1 연료공급라인(341)으로부터 절곡되어 석션펌프(350)와 평행하는 방향으로 연장되는 제2 연료공급라인(342)을 포함한다. 즉, 연료공급라인(340)은 "ㄱ"자로 절곡된 형태를 가지며, 연료공급라인(340)은 수직 방향으로 연장되는 제1 연료공급라인(341)과, 제1 연료공급라인(341)과 교차하는 수평 방향으로 연장되는 제2 연료공급라인(342)으로 구성된다.
석션펌프(350)는 연료공급라인(340)의 제2 연료공급라인(342)과 연결되어 연료탱크(310)에 저장된 LNG 연료를 펌핑하여 엔진(20)에 연료를 공급할 수 있다.
본 실시예에서, 석션펌프(350)는 후술할 석션웰(360)의 내부에 수용되도록 마련되되, 수평 방향으로 배치된다. 즉, 석션펌프(350)의 몸체는 석션웰(360)의 웰저면(361)에 평행하게 배치될 수 있다. 그리고, 석션펌프(350)의 주입구(351)는 석션웰(360)의 측면(362)을 향하도록 배치될 수 있다.
이러한 석션펌프(350)는, 연료탱크(310)에 저장된 연료를 최대한으로 소비할 수 있도록 석션웰(360)의 웰저면(361)에 근접되도록 예를 들어, 석션웰(360)의 웰저면(361)으로부터 약 100mm 정도 이격되도록 설치할 수 있다.
석션웰(360)은, 석션펌프(350) 전체를 내부에 수용할 수 있도록, 석션펌프(350)가 위치되는 연료탱크(310)의 탱크저면(312)에 섬프(Sump) 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 석션펌프(350)는 수평으로 배치되므로, 석션웰(360)은 수평으로 배치된 석션펌프(350)와 간섭되지 않는 한도 내에서, 자유롭게 형성될 수 있다.
석션웰(360)은, 석션펌프(350)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 최소화할 수 있도록, 석션펌프(350)의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 석션펌프(350)와 간섭이 일어나지 않는 범위에서 최소한의 폭과 깊이를 갖는 크기로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 석션웰(360)의 깊이는 석션펌프(350)의 두께보다 소폭 크고, 석션웰(360)의 폭은 석션펌프(350)의 길이보다 소폭 크게 형성될 수 있다.
석션웰(360)은, 예를 들어, 석션펌프(350)의 두께가 300mm이고, 설치위치가 석션웰(360)의 웰저면(361)으로부터 100mm인 경우에, 석션펌프(350)를 내부에 충분히 수용할 수 있는 깊이인 400mm가 되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 연료탱크 구조체(300)는, 연료탱크(310)에 석션웰(360)을 형성함으로써, 기존의 연료탱크(110) 대비 최저액위 요구치를 만족시키면서 언펌프블 연료영역(UFR3)을 최소화할 수 있어, 석션펌프(350)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 감소시킬 수 있고, 추가소비 연료영역이 확보되어 추가소비 연료량을 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료탱크 구조체의 연료탱크 하부를 확대한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 연료탱크 구조체(400)에서 설명되지 않는 부분은 전술된 제1 실시예의 연료탱크 구조체(200)와 실질적으로 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료탱크 구조체(400)는 탱크저면(412)에 깔때기 형태의 석션웰(460)과, 석션웰(460)을 수용하는 석션웰 커버(470)를 포함한다. 그리고, 연료공급라인(340)은 석션웰 홀(465)과 석션펌프(450)를 연결하는 제3 연료공급라인(445)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 석션웰(460)은 전체적으로 하방으로 갈수록 둘레가 좁아지는 깔때기 형태를 가지지만, 일부 영역은 석션펌프(450)와 소정거리 이격되면서 간섭되지 않도록 평평하게 형성될 수 있다.
그리고, 석션웰(460)의 중앙 또는 최저점에는 석션웰 홀(465)이 형성된다. 제3 연료공급라인(445)은 석션웰 홀(465)과 석션펌프(450)를 연결한다. 여기서, 제3 연료공급라인(445)은 전체적으로 휘어진"U"형태일 수 있다.
석션웰 커버(470)는 석션웰(460), 제3 연료공급라인(445) 및 석션펌프(450)를 내부에 수용하면서 밀폐되는 구조를 갖는다. 석션웰 커버(470)에 의해, 내부에 수용되는 상기 구성들이 충격으로부터 보호되고, 연료의 누수를 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 연료탱크 구조체(300)는, 깔때기 형태의 석션웰(360)을 형성하고, 석션웰 홀(465)과 석션펌프(450)를 연결하는 제3 연료공급라인(445)을 이용함으로써, 기존의 연료탱크(110) 대비 최저액위 요구치를 만족시키면서 언펌프블 연료영역(UFR4)을 최소화할 수 있어, 석션펌프(450)로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 감소시킬 수 있고, 추가소비 연료영역이 확보되어 추가소비 연료량을 증가시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예들은, 연료탱크에서 석션펌프가 위치되는 탱크저면에 섬프(Sump) 형태의 석션웰을 형성함으로써, 기존의 연료탱크 대비 최저액위 요구치를 만족시키면서 언펌프블 연료영역을 최소화할 수 있어, 석션펌프로 퍼낼 수 없는 LNG 연료의 잔량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 실시예들은, 연료탱크에서 언펌프블 연료영역을 최소화함에 따라 추가소비 연료영역이 확보되어 추가소비 연료량을 증가시킬 수 있어, 기존의 연료탱크 대비 연료탱크의 크기를 대형화하지 않아도 되어 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예들은, 연료탱크의 크기를 대형화하지 않아도 됨에 따라 연료탱크의 크기를 최적화할 수 있어, 기존의 연료탱크 대비 선박의 공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 선박 10: 어퍼데크
20: 엔진 30: 선실
100, 200, 300: 연료탱크 구조체 110, 210, 310: 연료탱크
111, 211, 311: 탱크상면 112, 212, 312: 탱크저면
120, 220: 새들 130, 230, 330: 돔
140, 240, 340, 440: 연료공급라인
150, 250, 350, 450: 석션펌프
260, 360, 460: 석션웰 261, 361: 웰저면
262: 상부 263: 하부
270: 보강부재 P1: 제1부분
P2: 제2부분 P3: 제3부분
MLL1, MLL2: 최저액위
UFR1, UFR2, UFR3, UFR4: 언펌프블 연료영역
AFR: 추가소비 연료영역

Claims (5)

  1. 연료를 저장하는 연료탱크;
    상기 연료탱크의 내부에 설치되는 석션펌프;
    상기 연료탱크의 탱크상면에 설치되는 돔으로부터 하방으로 연장되어 상기 석션펌프를 연결하는 연료공급라인; 및
    상기 연료탱크의 탱크저면에 형성되며, 상기 석션펌프를 내부에 수용하는 석션웰을 포함하되,
    상기 석션펌프는 상기 석션웰 내부에 수평으로 배치되고,
    상기 연료탱크는, 압력탱크로 이루어지며,
    상기 석션웰의 상부와 상기 연료탱크의 탱크저면이 연결되는 부분으로서 제1부분은 상기 연료탱크의 압력을 견딜 수 있도록 90도에 근접하는 둔각 구조로 형성될 수 있으며, 상기 석션웰의 상부와 상기 석션웰의 하부가 연결되는 부분으로서 제2부분은 상기 연료탱크의 압력을 견딜 수 있도록 곡선 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료공급라인은,
    수직 하방으로 연장되는 제1 연료공급라인과,
    상기 제1 연료공급라인으로부터 절곡되어 상기 석션펌프와 평행하는 방향으로 연장되는 제2 연료공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료탱크 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료탱크의 탱크저면과 접하는 3부분에 보강재가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 석션펌프의 주입구는 상기 석션웰의 측면을 향하도록 구비되고,
    상기 석션웰은 상기 석션펌프의 전체가 내부에 수용되는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크 구조체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 상기 연료탱크 구조체를 갖는 것을 특징으로 하는 선박.

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