KR102369102B1 - 저장탱크 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

저장탱크 모니터링 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 저장탱크 모니터링 장치는, 선체에 설치되고 액체화물을 저장하는 저장탱크를 모니터링 하는 장치로서, 저장탱크 내에서 액체화물의 유동을 감시하는 액체화물 감시부, 선체의 움직임을 측정하는 선체운동 측정부 및 액체화물 감시부와 선체운동 측정부의 데이터를 이용하여 저장탱크에 가해지는 액체화물의 압력을 예측하는 연산부를 포함한다.

Description

저장탱크 모니터링 장치{Monitoring device for cargo tank}

본 발명은 저장탱크 모니터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 LNG는 액체 화물창을 가지는 선박을 통하여 운송된다.

그런데, LNG 화물창에 액체 화물을 부분 적재하는 경우에는 액체 유동에 의한 슬로싱 충격력이 크게 발생한다.

이러한 충격력을 예방하기 위하여 충격력을 계측하는 연구가 지속적으로 수행되어 왔지만, 국부적인 위치에서의 압력 계측에 그쳤다. 특히, 극저온이기 때문에 화물창 내부의 액체 화물을 가시화하기가 어려운 문제가 있다.

일본공개특허 2015-520061

본 발명의 실시예는, 저장탱크에서 액체화물의 움직임 및 이로 인한 슬로싱을 효과적으로 계측 및 예측하는 저장탱크 모니터링 장치 및 이를 구비한 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 설치되고 액체화물을 저장하는 저장탱크를 모니터링 하는 장치로서, 저장탱크 내에서 액체화물의 유동을 감시하는 액체화물 감시부, 선체의 움직임을 측정하는 선체운동 측정부 및 액체화물 감시부와 선체운동 측정부의 데이터를 이용하여 저장탱크에 가해지는 액체화물의 압력을 예측하는 연산부를 포함하는 저장탱크 모니터링 장치가 제공된다.

이 때, 선체운동 측정부는, 선체에 설치된 GPS(global positioning system)와 관성측정장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 액체화물 감시부는, 저장탱크를 촬영하는 열화상 카메라와 저장탱크 내부에 설치된 극저온 카메라 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

한편, 선체운동 측정부는 선체의 6자유도 운동정보를 측정하고, 연산부는 선체의 6자유도 운동정보를 바탕으로 저장탱크 내부의 액체화물의 유동을 수치해석할 수 있다.

이 때, 액체화물 감시부는, 저장탱크 내부의 액체화물의 유동에 대한 영상정보를 수집할 수 있다.

또한, 연산부는 액체화물 유동의 수치해석을 통하여 저장탱크에 가해지는 압력을 연산하고, 저장탱크에 가해지는 압력을 바탕으로 저장탱크에 대한 구조해석을 할 수 있다.

이 때, 연산부는 액체화물 유동의 수치해석을 통하여 저장탱크에 가해지는 압력을 연산하고, 액체화물의 영상정보를 바탕으로 수치해석 결과를 보정하여 저장탱크에 가해지는 압력을 예측하고 저장탱크에 대한 구조해석을 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 액체화물의 움직임 및 저장탱크에 가해지는 압력에 대한 실시간 해석을 제공할 수 있다.

또한, 선박의 정박 검사 시에, 검사 위치에 대한 우선 순위를 결정하는데 필요한 데이터를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크 모니터링 장치의 구성을 설명하는 도면.

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 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 발전장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크 모니터링 장치의 구성을 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크 모니터링 장치는, 액체화물 감시부(10), 선체운동 측정부(20) 및 연산부(30)를 포함한다. 또한, 저장탱크 모니터링 장치를 구비한 선박(1)은, 선체(2)와 저장탱크(3)를 포함하고, 저장탱크 모니터링 장치가 설치된다.

액체화물 감시부(10)는, 저장탱크(3) 내에서 유동하는 액체화물을 감시한다. 감시부는, 저장탱크(3) 내부에 설치되어 직접 유동을 관측하는 장치를 포함할 수 있다. 또한, 감시부는, 저장탱크(3)의 외부에 설치되나, 저장탱크(3) 내부의 액체화물의 유동을 확인할 수 있는 장치를 포함할 수도 있다.

예를 들어, LNG와 같은 극저온의 액체화물이 저장탱크(3)에 담긴 경우에는, 저장탱크(3) 내부에 극저온 카메라(14)를 설치할 수 있다. 또한, 열화상 카메라(12)로 외부에서 저장탱크(3)를 촬영하여 액체화물의 유동을 확인할 수 있다. 극저온 액체화물에 접촉된 저장탱크(3)의 부분은 주변보다 매우 낮은 온도를 나타내므로, 열화상 카메라(12)로 저장탱크(3)의 온도분포를 확인하면 실시간으로 액화화물의 유동을 확인할 수 있다. 따라서, 액체화물 감시부(10)는, 극저온 카메라(14), 열화상 카메라(12) 등으로 저장탱크(3) 내부에서 액체화물에 대한 시각적 데이터를 얻을 수 있다.

선체운동 측정부(20)는, 저장탱크(3)가 설치된 선박(1)의 선체(2) 움직임을 측정한다. 선체(2)의 움직임 측정을 위하여, 선체(2)에 설치된 GPS(global positioning system, 22)를 이용할 수 있다. 또는, 선체(2)에 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU, 24)를 설치하여 선체(2)의 움직임을 측정할 수 있다.

구체적으로, GPS(22)는 미국이 제공하는 인공위성 기반 측위 데이터 제공 시스템으로서, GPS 수신 장치는 위성 전파를 참조하여 위성에서 송신한 신호가 수신 장치에 도달하는데 걸리는 시간(TOA: Time of Arrival)을 계산하여 거리를 계산한다.

관성측정장치(24)는 이동 물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 장치이다. 관성측정장치(24)는 3차원 공간에서 자유로운 움직임을 측정하는 자이로스코프(gyroscope), 가속도계, 지자계 센서 등을 구비할 수 있다. 자이로스코프는 정해진 기준방향을 감지하고, 가속도계는 속도변화를 측정하여 이동 물체의 롤(Roll), 요(yaw), 핏치(pitch) 등을 감지할 수 있다. 가속도계는 이동 관성을, 자이로스코프는 회전 관성을, 지자계 센서는 방위각을 측정할 수 있다.

본 실시예의 선체운동 측정부(20)는, GPS 장치(22)와 관성측정장치(24)를 조합하거나 각각의 장치를 단독으로 사용하여 선체(2)의 6자유도 운동 데이터를 얻을 수 있다.

연산부(30)는, 액체화물 감시부(10) 및 선체운동 측정부(20)의 데이터를 이용하여, 저장탱크(3)에 가해지는 액체화물의 압력을 예측한다. 예를 들어, 액체화물 감시부(10)에서 얻은 액체화물 유동의 시각적 데이터와 선체운동 측정부(20)에서 얻은 저장탱크(3)에 대한 6자유도 운동정보 데이터를 조합하여, 액체화물의 유동을 정밀히 예측하고 저장탱크(3)에 가해지는 압력을 계산할 수 있다. 이에 따라, 실시간으로 저장탱크(3)에 가해지는 압력을 고려하여 선반 운항에 반영할 수 있다. 또한, 저장탱크(3)의 특정한 영역에 가해지는 압력을 기록하여 유지 보수에 활용할 수 있다. 예를 들어, 저장탱크(3) 검사에서, 우선적으로 검사하여 할 부분에 대한 순위를 결정하는데 이용될 수 있다.

구체적으로, 연산부(30)는 선체운동 측정부(20)에서 얻은 선체(2)의 6자유도 운동정보를 이용하여, 저장탱크(3)에 가해지는 가속도, 운동량 등을 바탕으로 저장탱크(3) 내부의 액체화물의 유동을 수치해석 할 수 있다. 그리고, 액체화물 유동의 수치해석 한 결과를 이용하여, 유동하는 액체화물이 저장탱크(3)에 가하는 압력을 계산할 수 있다. 그리고, 저장탱크(3)에 가해지는 압력을 조건으로 하여, 저장탱크(3)에 대한 구조해석을 할 수 있다. 이에 따라, 구조해석 결과를 바탕으로, 실시간으로 저장탱크(3)에 가해지는 응력을 파악할 수 있어서 저장탱크(3)의 발생하는 위험을 사전에 감지하거나 이를 피할 수 있게 선박(1) 운항에 반영할 수 있다.

또한, 해석의 정밀도를 높이기 위하여, 액체화물 감시부(10)에서 얻은 액체화물 유동의 시각적 데이터를 활용할 수 있다. 액체화물의 영상정보를 바탕으로 수치해석 결과를 보정하여, 저장탱크(3)에 가해지는 압력을 다시 예측하고 저장탱크(3)에 대한 구조해석을 보정할 수 있다. 예들 들어, 액체화물의 유동해석 결과와 액체화물 유동의 시각적 데이터를 비교하여, 차이가 큰 부분이 발생하면 유동해석의 입력 값 등을 수정하여 유동해석을 다시 할 수 있다. 이를 위해, 사용자가 유동해석에 필요한 입력 값을 수정할 수 있는 입력 수단이 추가로 구비될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 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.

1: 선박 2: 선체
3: 저장탱크 10: 액체화물 감시부
12: 열화상 카메라 14: 극저온 카메라
20: 선체운동 측정부 22: GPS 장치
24: IMU 장치 30: 연산부

Claims (7)

1. 선체에 설치되고, 액체화물을 저장하는 저장탱크를 모니터링 하는 장치로서,
   상기 저장탱크 내에서 상기 액체화물의 유동을 감시하는 액체화물 감시부;
   상기 선체의 움직임을 측정하는 선체운동 측정부; 및
   상기 액체화물 감시부 및 상기 선체운동 측정부의 데이터를 이용하여, 상기 저장탱크에 가해지는 상기 액체화물의 압력을 예측하는 연산부를 포함하고,
   상기 선체운동 측정부는, 상기 선체의 6자유도 운동정보를 측정하고,
   상기 연산부는, 상기 선체의 6자유도 운동정보를 바탕으로 상기 저장탱크 내부의 상기 액체화물의 유동을 수치해석 하고,
   상기 액체화물 감시부는, 상기 저장탱크 내부의 상기 액체화물의 유동에 대한 영상정보를 수집하고,
   상기 연산부는,
   상기 액체화물 유동의 수치해석을 통하여 상기 저장탱크에 가해지는 압력을 연산하고,
   상기 액체화물의 영상정보를 바탕으로, 상기 수치해석 결과를 보정하여 상기 저장탱크에 가해지는 압력을 예측하고, 상기 저장탱크에 대한 구조해석을 하는 저장탱크 모니터링 장치.
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