KR102219137B1 - 계류 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 계류 시스템은, 서로 이웃하게 마련되어 계류되는 하나 이상의 선박 또는 해양구조물 사이의 간극에 해류의 흐름을 발생시켜 파랑에너지를 저감시키는 유동 발생부; 및 상기 유동 발생부에 의한 해류의 흐름으로 기포를 발생시키는 기포 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

계류 시스템 및 이를 포함하는 선박{Mooring system and ship having the same}
본 발명은 계류 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
생산지와 소비처가 달라 운송이 필요한 경우, 대상물이 상온에서 원래 액상인 경우도 있으나, 운송시 부피를 줄이기 위해 액화시켜 운송하기도 한다. 액체 상태로 운반되는 대표적인 물질로는 액화천연가스(LNG), 액화이산화탄소, 액화석유가스(LPG) 등이 있다.
예를 들어 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(약 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들게 되므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.
이러한 액화천연가스를 원거리 수송하는 데에는 극저온의 LNG를 저장할 수 있는 저장탱크가 설치된 선박(액화가스 운반선)이 사용된다. 근래에는 효율적이고 안전한 액화가스의 운반 및 사용을 위해 LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해양 구조물들도 개발되어 사용되고 있다.
선박(액화가스 운반선)에서는 부유식 해양 구조물이나 지상의 터미널로부터 액화가스를 공급받아 저장한 후, 수요지로 이동하여 저장된 액화가스를 공급하는 선적 및 하역(Loading and Offloading)이 행해진다. 이 과정에서 선박(액화가스 운반선)과 부유식 해양 구조물이나 지상의 터미널 사이에는 액화가스의 이송을 위한 관로(管路)가 연결되는데, 그에 앞서 선박(액화가스 운반선)은 부유식 해양 구조물이나 지상의 터미널에 계류된다.
예를 들어 FSRU에서 선박(액화가스 운반선)에 가스를 그리고 FPSO에서 선박(Shuttle Tanker)에 기름을 하역하기 위한 계류 방법으로 탠덤계류(Tandem mooring)와 병렬계류(Side by side mooring)가 있다.
여기서 탠덤계류는, 병렬 형태와 달리 선박과 해양구조물이 선박의 길이방향을 따라 일렬로 마련되어, 환경 외력에 대해 안정적인 운영이 가능하나 시간당 하역할 수 있는 양이 적어 극한환경이 발생하는 지역을 제외하고는 병렬 계류가 선호된다.
한편 병렬 계류는, 선박의 길이방향이 아닌 선박의 중심이 서로 마주하도록 나란하게 마련되며, 선박의 오프로딩(offloading) 관련 시설이 선체 중앙부에 마련되기 때문에 오프로딩이 효율적으로 이루어질 수 있으나, 선박과 해양구조물 사이의 자유표면 거동과 탱크 내 유체의 슬로싱 현상에 의해 공진이 발생하게 되어, 계류삭에 걸리는 하중, 펜더(Fender)에 걸리는 압력, 선박과 해양구조물 사이의 상대운동이 급격히 증가하여 하역 시 안정성과 하역 가용도가 낮아질 우려가 있다.
더욱이 선박과 해양구조물 사이에 자유표면의 공진이 발생할 경우 피스톤 모드에 의해 펜더의 위치가 급격히 변경되는 문제가 발생되고, 횡동요(Roll) 운동에 의해 펜더의 손상과 하역 장비의 손상이 발생할 수 있어, 이를 개선할 필요가 있다.
공개특허공보 제10-2016-0117980호(2016.10.11. 공개) 일본 공개특허공보 특개평08-156876호(1996.06.18 공개)
본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 병렬계류된 선박과 해양구조물 사이의 파랑에너지를 저감시키고, 선박과 해양구조물 사이의 이격 거리를 감소킬 수 있는 계류 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계류 시스템은, 서로 이웃하게 마련되어 계류되는 하나 이상의 선박 또는 해양구조물 사이의 간극에 해류의 흐름을 발생시켜 파랑에너지를 저감시키는 유동 발생부; 및 상기 유동 발생부에 의한 해류의 흐름으로 기포를 발생시키는 기포 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 선박은, 상기 계류 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 유동 발생부는, 추진기 또는 펌프 중 어느 하나를 포함하고, 상기 기포 발생부는, 상기 유동 발생부의 후단에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 유동 발생부는, 상기 선박의 측면에 자력으로 장착되거나 데크에 보관된 이후, 상기 측면 또는 상기 데크로부터 분리되어 해수에 잠긴 상태로 작동될 수 있다.
본 발명에 따른 계류 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 선박과 해양구조물 사이에 생성되는 파랑의 주기를 유동 발생부로 조절 및/또는 기포 발생부로 파랑에 기포를 주입하여, 공진 발생 원인을 제거할 수 있고, 유동 발생부로 인해 선박과 해양구조물 사이의 압력을 낮추도록 유속을 빠르게 하여 선박과 해양구조물의 이격 거리를 감소시켜 계류삭에 걸리는 하중을 줄일 수 있다.
도 1은 병렬계류의 선박과 해양구조물을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계류 시스템이 적용되는 선박과 해양구조물을 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 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 1은 병렬계류의 선박과 해양구조물을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계류 시스템이 적용되는 선박과 해양구조물을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 계류 시스템(100)은, 유동 발생부(110), 기포 발생부(120)를 포함하여, 하나 이상의 선박(10) 또는 해양구조물(20)이 병렬계류(Side by side mooring) 시 발생할 수 있는 공진 발생을 감소시킬 수 있고, 공지된 병렬계류가 적용되어 계류삭(30)과 펜더(40)가 적용될 수 있으나(도 1 참조), 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2는 이해의 편의를 위해 계류삭(30)과 펜더(40)가 생략된 상태를 도시한 것이다.
여기서 병렬계류(Side by side mooring)는, FSRU에서 LNG Carrier에 가스를 하역하거나, FPSO에서 Shuttle Tanker에 기름을 하역할 때 이루어지는 계류 방법일 수 있어, 이하에서 언급되는 선박(10)은 수송선으로써 LNG Carrier 또는 Shuttle Tanker일 수 있으며, 해양구조물(20)은 FSRU 또는 FPSO일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 본 실시예의 계류 시스템(100)은, 공지된 병렬 계류가 적용된 선박(10)과 해양구조물(20) 사이에서 작동될 수 있다.
더불어 계류 시스템(100)은, 선박(10)과 해양구조물(20)이 병렬계류되지 않고 서로 이격된 상태로 있을 시, 즉 계류 작업이 수행되지 않아 계류 시스템(100)이 단순히 보관되는 상태에서는 해상에 부유된 상태로 마련될 수 있으나, 이와 달리 선박(10)(또는 해양구조물(20))에 보관된 형태로 마련될 수도 있다.
구체적으로 유동 발생부(110)는, 서로 이웃하게 마련되어 계류되는 하나 이상의 선박(10) 또는 해양구조물(20) 사이의 간극에 해류의 흐름을 발생시켜 파랑에너지를 저감시킬 수 있다.
예를 들어 유동 발생부(110)는, 추진기 또는 펌프 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만 본 실시예의 유동 발생부(110)에 포함되는 추진기와 펌프는, 일반적인 추진기와 펌프의 기능인 추진력과 배관 내의 유체 이동을 위한 것이 아닌, 파랑에너지를 저감시키도록 선박(10)과 해양구조물(20) 사이에 해류 흐름을 발생시킬 수 있다.
다만 추진기와 펌프가 일반적인 기능을 위한 것이 아니더라도, 추진기와 펌프의 작동은 공지된 메커니즘으로 이루어질 수 있고, 메커니즘은 공지 기술에 갈음하여 생략하도록 한다. 더불어 추진기와 펌프의 종류는 한정되지 않으나 선박(10)/해양구조물(20)과의 충돌 방지를 위해 추진기는 덕트가 마련되는 것이 바람직하며, 예를 들어 쓰러스터(Thruster) 또는 워터젯(Water jet)일 수 있다.
이러한 유동 발생부(110)는, 선박(10)과 해양구조물(20) 사이에 생성되는 파랑의 주기를 조절하여 공진 발생 원인을 제거하거나, 선박(10)과 해양구조물(20) 사이의 압력을 낮추도록 유속을 빠르게 하여 선박(10)과 해양구조물(20)의 이격 거리를 감소시켜 계류삭(30)에 걸리는 하중을 줄일 수 있다.
게다가 유동 발생부(110)는, 계류 시스템(100)이 해상에 보관된 형태인 경우, 별도의 부유체(도시하지 않음) 상에 연결된 형태로 해상에 부유할 수 있고, 이때 부유체는 내부가 중공으로 형성되고 공기와 해수의 비율 조절로 인한 부유 높이가 제어될 수 있으며, 이때 부유체 내의 공기 비율은 기포 발생부(120)에 의해 공급되는 공기의 주입 및 배출구를 통한 공기 배출과 해수의 유출입으로 조절될 수 있다.
또는 부유체는 항시 일정한 부유 상태를 이루고, 부유체와 유동 발생부(110)가 윈치(도시하지 않음)/밧줄(도시하지 않음)로 연결되어, 윈치의 밧줄 권취 정도에 따라 부유체로부터의 유동 발생부(110)의 거리가 조절될 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
이와 달리 계류 시스템(100)이 선박(10)에 보관된 형태로 이루어지는 경우 선박(10)의 측면에 장착되거나 선박(10)의 데크(부호도시하지 않음)에 보관된 형태일 수 있고, 계류 시스템(100)의 구동이 필요한 경우 선박(10)의 측면 또는 데크로부터 분리되어 적어도 일부가 해수에 잠긴 상태로 작동될 수 있다.
일례로 유동 발생부(110)가 선박(10)의 측면에 장착되는 경우, 유동 발생부(110)는 자기 유도의 발생으로 전기적 흐름에 따라 자력이 발생함으로써 선박(10)의 측면에 부착된 상태로 보관되다가 선박(10)으로부터 분리가 필요할 때 유도 자기의 발생이 멈추어 선박(10)으로부터 자력에 의한 부착력이 사라짐으로써 이루어질 수 있다.
또는 유동 발생부(110)가 선박(10)의 데크에 보관되는 경우, 유동 발생부(110)는 선박(10)의 데크에 마련되는 크레인에 의해 내려져 이루어질 수 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
게다가 유동 발생부(110)에는 후술되는 파랑 에너지의 변화 감지를 위한 위치 센서, MRU(Motion Reference Unit) 및/또는 GPS가 마련될 수도 있으며, 예를 들어 유동 발생부(110)의 선박(10)에 대한 위치 변화 또는 위성 신호를 통한 위치 변화 또는 공지된 다양한 장치 들을 통해 유동 발생부(110)의 흔들림이 감지되어 이를 제어부(도시하지 않음)를 통해 파랑 에너지의 크기로 도출해낼 수 있다.
그리고 도면에 도시하지는 않았으나, 유동 발생부(110)는 일측 및 타측 각각으로 연장되어 선박(10)과 해양구조물(20) 각각에 연결될 수 있는 연장부가 마련될 수도 있으며, 연장부는 유동 발생부(110)의 양측 각각에서 상하 방향으로 하나 이상 마련되어 선박(10)과 해양구조물(20) 사이에서의 유동 발생부(110)의 전후방에 대한 위치를 고정시킬 수도 있다. 다만 연장부는 유동 발생부(110)의 상하 이동은 허용하여 파랑 에너지에 대한 유동 발생부(110)의 위치 변화가 GPS 등에 의해 감지되도록 할 수 있다.
이러한 연장부는 예를 들어, 체인, 밧줄 등으로 이루어질 수 있고, 단부에 자석이 마련되어 자력으로 선박(10)과 해양구조물(20)에 고정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 연장부가 생략되고, 유동 발생부(110)와 반대방향으로 추진력을 발생시키는 보조추진체(도시하지 않음)가 마련되어 유동 발생부(110)의 위치를 제어할 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
기포 발생부(120)는, 유동 발생부(110)에 의한 해류의 흐름으로 기포를 발생시킬 수 있고, 예를 들어 에어 컴프레셔로 이루어질 수 있다. 여기서 기포 발생부(120)는, 유동 발생부(110)의 전단이 아닌 유동 발생부(110)의 후단에 마련될 수 있는데, 이는 유동 발생부(110)의 후류 세기가 줄어드는 것을 방지하기 위함이다.
이러한 기포 발생부(120)가 선박(10)과 해양구조물(20) 사이의 파랑에 기포를 주입하면 물 입자(Water particle)의 회전운동은 기포에 의해 방해되어 파랑 에너지가 소산될 수 있다.
이와 같은 기포 발생부(120)와 유동 발생부(110)는 동시에 또는 개별적으로 작동되거나 작동의 세기가 조절될 수 있는데, 이는 파랑 에너지의 세기에 연동되어 제어될 수 있다.
예를 들어 파랑 에너지의 세기가 클수록 유동 발생부(110)(또는 부유체)의 흔들림이 커질 수 있으므로, 유동 발생부(110)에 마련되는 위치 센서, MRU(Motion Reference Unit) 및/또는 GPS 등을 통해 유동 발생부(110)의 흔들림을 감지하여 파랑 에너지에 대응하여 작동이 제어될 수 있다.
작동 제어는, 유동 발생부(110)와 기포 발생부(120)의 작동 크기가 제어되거나 작동관계가 동시에 또는 서로 번갈아 가며 작동되거나, 또는 각각의 주기가 서로 다르게 이루어짐으로써 형성될 수 있다.
다만 선박(10)에 리모콘이 마련되어 리모콘으로 기포 발생부(120)와 유동 발생부(110)의 작동이 제어될 수도 있는 바와 같이 다양한 작동관계가 이루어질 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 선박(10)과 해양구조물(20) 사이에 생성되는 파랑의 주기를 유동 발생부(110)로 조절 및/또는 기포 발생부로 파랑에 기포를 주입하여, 공진 발생 원인을 제거할 수 있고, 유동 발생부(110)로 인해 선박(10)과 해양구조물(20) 사이의 압력을 낮추도록 유속을 빠르게 하여 선박(10)과 해양구조물(20)의 이격 거리를 감소시켜 계류삭(30)에 걸리는 하중을 줄일 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 선박 20: 해양구조물
30: 계류삭 40: 펜더
100: 계류 시스템 110: 유동 발생부
120: 기포 발생부

Claims (4)

  1. 서로 이웃하게 마련되어 계류되는 하나 이상의 선박 또는 해양구조물 사이의 간극에 해류의 흐름을 발생시켜 파랑에너지를 저감시키는 유동 발생부; 및
    상기 유동 발생부에 의한 해류의 흐름으로 기포를 발생시키는 기포 발생부를 포함하고,
    상기 유동 발생부는, 추진기 또는 펌프 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 기포 발생부는, 상기 유동 발생부의 후단에 마련되는 것을 특징으로 하는 계류 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항의 상기 계류 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유동 발생부는,
    상기 선박의 측면에 자력으로 장착되거나 데크에 보관된 이후, 상기 측면 또는 상기 데크로부터 분리되어 해수에 잠긴 상태로 작동되는 것을 특징으로 하는 선박.
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