KR102394960B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 액화가스 저장탱크를 갖는 선체의 상측에 배치된 가스 처리룸 내에 수용되는 시스템으로서, 액화가스의 로딩 또는 언로딩을 수행하거나 상기 액화가스의 로딩 시 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 외부로 전달하는 카고 핸들링부; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스나 증발가스를 수요처에 공급하는 연료 공급부; 및 온도 조절을 위한 열교환 매체를 처리하는 매체 처리부를 포함하며, 상기 매체 처리부는, 적어도 2층의 골조 구조를 갖는 스키드의 1층에 마련되는 매체 펌프와, 상기 스키드의 1층에서 상기 매체 펌프의 일측에 배치되고 냉매를 이용하여 열교환 매체를 냉각하는 매체 쿨러와, 상기 스키드의 2층에 마련되며 열교환 매체를 저장하는 매체 저장탱크를 포함하며, 상기 매체 저장탱크는, 열교환 매체를 가열하기 위한 매체 히터가 일체로 마련된다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{gas treatment system and ship having the same}

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.

이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 오일 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.

그러나 최근에는, 액화가스의 일종인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하기 때문에, 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.

이러한 액화천연가스는 LNG 운반선에 의하여 운송되는데, LNG 운반선 등은 카고탱크에 LNG를 극저온 액상으로 저장하게 된다. 다만 카고탱크에 저장된 LNG는 외부로부터의 열 침투로 인해 자연 증발하여 증발가스(BOG)를 발생시킨다.

증발가스는 카고탱크의 내압을 상승시키는 요인이 되므로 배출 처리되어야 하며, 증발가스 처리를 위해서는 압축기가 사용될 수 있다. 이때 압축기는 선박의 갑판 상에 마련되는 카고 컴프레서룸 내에 배치되고, 카고 컴프레서룸에 인접한 모터룸 내의 모터에 의하여 가동할 수 있다.

그런데 카고 컴프레서룸은 압축기 외에도 BOG나 LNG를 처리하기 위한 다양한 구성들을 배치하여야 하므로, 갑판 상에서의 위치 및 면적 제한 등을 고려하여 압축기 등의 배치를 효율적으로 개선하기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스나 증발가스 등을 처리하기 위한 구성들의 배치를 최적화하여 공간 효율성을 증대시키는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크를 갖는 선체의 상측에 배치된 가스 처리룸 내에 수용되는 시스템으로서, 액화가스의 로딩 또는 언로딩을 수행하거나 상기 액화가스의 로딩 시 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 외부로 전달하는 카고 핸들링부; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스나 증발가스를 수요처에 공급하는 연료 공급부; 및 온도 조절을 위한 열교환 매체를 처리하는 매체 처리부를 포함하며, 상기 매체 처리부는, 적어도 2층의 골조 구조를 갖는 스키드의 1층에 마련되는 매체 펌프와, 상기 스키드의 1층에서 상기 매체 펌프의 일측에 배치되고 냉매를 이용하여 열교환 매체를 냉각하는 매체 쿨러와, 상기 스키드의 2층에 마련되며 열교환 매체를 저장하는 매체 저장탱크를 포함하며, 상기 매체 저장탱크는, 열교환 매체를 가열하기 위한 매체 히터가 일체로 마련된다.

구체적으로, 상기 매체 히터는, 상기 매체 저장탱크 내에 저장된 열교환 매체를 상기 매체 저장탱크 내에서 직접 가열하는 인탱크 히터로 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 매체 저장탱크는, 대기압 이상의 압력으로 열교환 매체를 저장하는 압력용기일 수 있다.

구체적으로, 상기 매체 처리부는, 상기 스키드의 1층에서 상기 매체 쿨러의 일측에 배치되고 상기 매체 저장탱크의 내압을 조절하는 매체 팽창탱크를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 포함한다.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 증발가스나 액화가스를 선박 연료로 공급하거나 재액화하기 위한 구성들을 최적 배치함으로써, 공간 활용성을 높이고 작업 효율성을 혁신적으로 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 측면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 부분 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.

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.

참고로 본 명세서에서 액화가스는 LNG일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니며, 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 모든 물질을 포괄할 수 있다.

또한 본 명세서에서 액화가스/증발가스는 탱크 내부에서의 상태를 기준으로 구분되는 것이고, 명칭으로 인하여 액상 또는 기상으로 반드시 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한 이하에서 액화가스/증발가스는 명칭으로 인해 구분되지 않고 서로 뒤바꾸어 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 측면도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 평면도이다. 이때 도 3은 도 2에서 A에 해당하는 높이의 평면도이고, 도 4는 도 2에서 B에 해당하는 높이의 평면도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명은 액화가스 저장탱크(T)를 구비하는 선박(1)으로서, 액화가스 운반선일 수 있다. 이때 액화가스 저장탱크(T)는 복수 개로 마련되며, 선체 내부에 전후 방향으로 나란히 배열되어 있을 수 있다.

서로 인접한 둘 이상의 액화가스 저장탱크(T) 사이에는 코퍼댐(CD)이 구비될 수 있으며, 코퍼댐(CD)은 저온강을 사용하지 않으면서도 액화가스로부터 전달되는 냉열로 인한 파괴를 방지하기 위해, 일정 온도(일례로 5도씨) 이상으로 관리될 수 있다. 이에 대해서는 이하 열매 처리부(400)에 대한 내용에서 자세히 설명한다.

선박(1)에 마련되는 액화가스 저장탱크(T)는 멤브레인형 또는 독립형 등일 수 있으며, 선체는 액화가스 저장탱크(T)를 완전히 둘러싸도록 마련될 수 있다. 이때 선체의 어퍼데크(UD)보다 액화가스 저장탱크(T)의 상면이 더 높게 형성될 수 있고, 액화가스 저장탱크(T)의 상면에서 상방에는 어퍼데크(UD)보다 높은 트렁크데크(TD)가 마련될 수 있다. 또한 트렁크데크(TD)의 좌우 양측에는 어퍼데크(UD)를 향해 경사지게 연장되는 경사면(SD)이 형성된다.

선박(1)에는 액화가스 저장탱크(T)에 저장되어 있는 액화가스 및/또는 증발가스를 처리하기 위한 구성을 구비할 수 있는데, 이러한 구성들은 선박(1)에 마련되는 가스 처리룸(R) 내에 대부분 배치될 수 있다. 즉 후술하는 가스 처리 시스템(10)을 이루는 구성들은 가스 처리룸(R) 내에 수용될 수 있다.

가스 처리룸(R)은 트렁크데크(TD) 상에 배치되며 트렁크데크(TD) 상부의 다른 공간들과 격리될 수 있는 공간으로서, 밀폐 가능한 룸 형태로 마련된다. 물론 가스 처리룸(R)으로부터 배출되어야 하는 가스의 처리 또는 가스 처리룸(R) 내부의 벤틸레이션 등을 위하여, 트렁크데크(TD)에서 가스 처리룸(R)에 인접한 위치에는 벤트 마스트(500)가 구비될 수 있다.

본 발명의 가스 처리룸(R)은, 종래에 알려져 있는 카고 컴프레서룸(+모터룸)의 구조를 차용할 수 있을 것이지만, 종래의 카고 컴프레서룸과 반드시 동일한 구조를 갖지는 않을 수 있음을 알려둔다.

이하에서는 도 2 등을 참조하여 본 발명의 선박(1)에 탑재되는 가스 처리 시스템(10)을 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(10)은, 가스 처리룸(R) 내에 수용되는 구성들을 포함하며, 구체적으로 카고 핸들링부(100), 연료 공급부(200), 재액화부(300), 열매 처리부(400)를 포함한다.

카고 핸들링부(100)는, 액화가스의 로딩 또는 언로딩을 수행한다. 이를 위해 카고 핸들링부(100)는 카고펌프(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 다만 액화가스 저장탱크(T) 내에는 잠형의 이송펌프가 구비될 수 있고, 이송펌프 만으로 액화가스의 로딩이 가능할 수 있는 바, 가스 처리룸(R) 내에 수용된 카고 핸들링부(100)는 카고펌프를 별도로 구비하지 않고 액화가스 저장탱크(T)의 이송펌프를 이용할 수 있다.

카고 핸들링부(100)는 액화가스의 로딩/언로딩 외에, 액화가스의 로딩 시 액화가스 저장탱크(T)에서 대량으로 발생하는 증발가스를 외부(주유원 등) 등으로 전달할 수 있다. 이를 위해 카고 핸들링부(100)는 로딩 시 발생하는 증발가스를 처리하는 고부하 압축기(110)를 포함할 수 있으며, 고부하 압축기(110)는 HD Compressor 등으로 지칭될 수 있다.

카고 핸들링부(100)에 포함되는 카고펌프는 펌프류로 구분될 수 있고, 고부하 압축기(110)는 압축기류로 구분될 수 있다. 이 경우 펌프류와 압축기류는 그룹 형태로 배치될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.

또한 카고 핸들링부(100)는, 액화가스 저장탱크(T)의 워밍-업을 위해 증발가스를 가열하는 고부하 히터(120)를 포함할 수 있으며, 고부하 히터(120)는 액화가스 저장탱크(T) 또는 GCU 등으로 전달되는 증발가스를 가열할 수 있다.

카고 핸들링부(100)는 액화가스 기화기(130)를 더 포함할 수 있다. 액화가스 기화기(130)는 액화가스 저장탱크(T)의 로딩 전 가싱-업(gassing-up) 및 언로딩 시 액화가스 저장탱크(T)의 내압 유지를 위하여 마련되며, 액화가스를 가열해 액화가스 저장탱크(T)로 전달할 수 있다.

이때 고부하 히터(120)와 액화가스 기화기(130)는, 펌프류 및 압축기류와 구분되는 구성으로서 열교환기류로 정의될 수 있으며, 펌프류, 압축기류, 열교환기류는 모두 구분되도록 구획 배치될 수 있다.

연료 공급부(200)는, 액화가스 저장탱크(T)의 액화가스나 증발가스를 선체에 마련되는 수요처에 공급한다. 이때 수요처라 함은 선체를 추진시키는 추진엔진이나 선내 전력부하를 커버하기 위한 발전엔진 등일 수 있으며, 가스터빈, GCU, 보일러 등을 모두 포괄한다.

본 실시예에서 수요처는 고압엔진인 ME-GI 엔진일 수 있으며, 연료 공급부(200)는 액화가스 및/또는 증발가스를 수요처로 공급하기 위하여 온도 및 압력을 조절하는 구성들을 포함할 수 있다.

구체적으로 연료 공급부(200)는, 액화가스 저장탱크(T)에 -160도씨 내외 및 대기압 수준으로 저장되어 있는 액화가스 또는 -130도씨 내외 및 대기압 수준으로 발생한 증발가스를, 40도씨 내외 및 100bar 이상으로 변화시켜서 추진엔진에 공급할 수 있다.

일례로 연료 공급부(200)는 액화가스의 공급을 위하여, 이송펌프에 의해 액화가스 저장탱크(T)로부터 배출된 액화가스를 수요처의 요구압력에 따라 가압하는 액화가스 펌프(210)와, 액화가스를 엔진의 요구온도에 따라 가열하는 액화가스 열교환기(220)를 포함할 수 있다.

또한 연료 공급부(200)는 증발가스의 공급을 위하여, 액화가스 저장탱크(T) 내에서 발생하여 배출된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(240)를 포함할 수 있다.

추가로 연료 공급부(200)는 액화가스를 증발가스의 유량에 보충하기 위해, 액화가스를 강제 기화하는 강제기화기(230)와, 수요처의 요구 온도에 맞추도록 가열하는 연료 히터(250)를 더 포함할 수 있다. 또한 연료 공급부(200)는 증발가스 압축기(240)에서의 발열을 억제하기 위하여, 글리콜 워터나 청수 등의 윤활유를 이용하는 냉각기(241)를 더 포함할 수 있다.

앞서 설명한 펌프류는 연료 공급부(200)의 액화가스 펌프(210)를 포함할 수 있고, 압축기류는 연료 공급부(200)의 증발가스 압축기(240)를 포함할 수 있다. 또한 열교환기류는 액화가스 열교환기(220), 연료 히터(250), 강제기화기(230) 및 냉각기(241)를 포함할 수 있다.

즉 본 발명에서 펌프류, 압축기류, 열교환기류는 다음과 같이 그루핑될 수 있으며, 카고 핸들링부(100)와 연료 공급부(200)의 구성은 "/" 표시로 구분하였다.

펌프류: 카고펌프(생략가능) / 액화가스 펌프(210)

압축기류: 고부하 압축기(110) / 증발가스 압축기(240)

열교환기류: 고부하 히터(120), 액화가스 기화기(130) / 액화가스 열교환기(220), 연료 히터(250), 강제기화기(230), 냉각기(241)

또한 도면에서 번호를 부여하지 않았으나, 연료 공급부(200)는 기액분리기(부호 도시하지 않음)를 더 포함할 수 있으며, 기액분리기는 액화가스를 증발가스로 공급하는 과정에서 증발가스 압축기(240)에 액상이 유입되지 않도록 하거나, 또는 액화가스에 포함될 수 있는 중탄화수소를 걸러내 메탄가를 조절하기 위한 구성 등일 수 있다.

참고로 후자의 기액분리기를 이용하는 경우, 기액분리기와 증발가스 압축기(240)는 액화가스/증발가스의 흐름을 기준으로 병렬로 마련될 수 있으며 액화가스/증발가스는 기액분리기/증발가스 압축기(240)의 하류에서 합류될 수 있다. 이때 앞선 연료 히터(250)는, 증발가스 압축기(240)의 하류가 아닌 기액분리기의 하류에 마련되어 기액분리기로부터 분리된 경탄화수소를 가열한 뒤 증발가스 압축기(240)에서 압축된 증발가스에 전달할 수 있다.

재액화부(300)는, 액화가스 저장탱크(T)의 증발가스를 재액화한다. 재액화부(300)는 증발가스를 냉매로 열교환하는 액화기(310)와, 액화기(310)에 냉매를 공급하기 위한 냉매 공급기(320)를 포함할 수 있다.

이때 냉매는 질소, 혼합냉매 등일 수 있으며, 냉매 조성에 따라 냉매 공급기(320) 등의 구성이 다양하게 결정될 수 있지만, 이는 공지된 구성을 이용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

가스 처리룸(R)의 하면에는 코퍼댐(CD)이 마련될 수 있고, 이때 가스 처리룸(R)의 코퍼댐(CD)은 액화가스 저장탱크(T)의 전후 방향으로 맞닿은 코퍼댐(CD)과 동일/유사한 구성일 수 있다.

다만 코퍼댐(CD)은 도 2에 도시된 바와 같이 카고 핸들링부(100) 및 연료 공급부(200)를 지지하도록 마련되면서도, 재액화부(300)가 위치한 부분에는 코퍼댐(CD)이 생략될 수 있다.

카고 핸들링부(100)와 연료 공급부(200)는 각각의 세부 구성들을 가스 처리룸(R) 내에 탑재해야 하는데, 코퍼댐(CD)을 이용하면 카고 핸들링부(100) 및 연료 공급부(200)가 하나의 유닛으로 이루어질 수 있으므로 핸들링이 간편해진다.

반면 재액화부(300)는 재액화를 위한 구성들 전체가 하나의 유닛 형태를 이루도록 제작되는 것이 일반적이다. 따라서 본 실시예는 가스 처리룸(R)에서 재액화부(300) 하부에만 코퍼댐(CD)을 생략함으로써, 가스 처리룸(R)의 높이를 줄이고 강재를 절감할 수 있다.

열매 처리부(400)는, 액화가스 저장탱크(T)에 맞닿은 코퍼댐(CD)의 온도를 조절하기 위한 열매를 가열한다. 이때 열매는 글리콜워터 등일 수 있다.

열매 처리부(400)는 열매를 순환 및 공급하기 위한 열매펌프(도시하지 않음)를 구비할 수 있으며, 열매를 저장하는 열매 저장탱크(410)와, 열매 저장탱크(410) 및 열매의 흐름 상의 압력을 조절하기 위하여 열매의 순환 흐름으로부터 분기 연결된 열매 팽창탱크(411), 열매와 청수 등을 혼합하는 믹싱탱크(부호 도시하지 않음) 등을 포함할 수 있다.

앞서 설명한 압축기류가 수용되는 가스 처리룸(R)의 일부 공간은, 처리하는 가스의 누출 위험도 등을 고려하여 Rule에 따라 위험구역(Dangerous Zone)으로 설정될 수 있다. 반면 압축기류를 가동하기 위한 모터류가 수용되는 나머지 공간은, Rule에 따라 안전구역(Safety Zone)으로 설정될 수 있다. 이 경우 안전구역과 위험구역 사이는 격벽(부호 도시하지 않음)으로 구분될 수 있으며, 격벽은 모터류의 샤프트가 관통하되 가스의 누출은 허용하지 않는 구조로 마련될 수 있다.

이러한 가스 처리룸(R)에 수용되는 열매 처리부(400)는, 가스 처리룸(R)에서 안전구역이 아닌 위험구역에 배치될 수 있다. 즉 코퍼댐(CD)의 온도 조절을 위한 열매 처리부(400)는 위험구역에 배치되며, 이를 통해 안전구역에는 모터만 배치하면 되므로 안전구역의 크기를 컴팩트화할 수 있다. 다만 열매 처리부(400)에서 열매 펌프를 가동하기 위한 모터 등은 방폭 타입으로 마련될 수 있다.

본 실시예는, 카고 핸들링부(100), 연료 공급부(200), 재액화부(300)가, 가스 처리룸(R) 내에서 상호 중첩되지 않도록 제1 구획도에 따라 구분되어 배치될 수 있다. 일례로 카고 핸들링부(100)와 연료 공급부(200)는 수평한 제1 방향(전후방향)으로 재액화부(300)의 일측에 배치되며, 연료 공급부(200)는 수평한 제2 방향(좌우방향)으로 카고 핸들링부(100)의 일측에 배치될 수 있다.

구체적으로 도 3을 참조하면, 가스 처리룸(R)에서 선수에는 재액화부(300)가 배치되고, 재액화부(300)의 후방에 카고 핸들링부(100)와 연료 공급부(200)가 배치된다. 이때 카고 핸들링부(100)는 좌현, 연료 공급부(200)는 우현측에 배치될 수 있다. 따라서 제1 구획도는 도 3을 기준으로 "ㅓ" 형태의 구획선(도면에서 점선으로 표시)을 따라 각 구성들을 상호 구분되도록 나누어 배치하는 것일 수 있다. 물론 열매 처리부(400) 또한 연료 공급부(200)와 별도로 구분되도록 배치될 수 있을 것이다.

또한 본 실시예는, 압축기류, 펌프류, 열교환기류 역시, 가스 처리룸(R) 내에서 상호 중첩되지 않도록 제1 구획도와 상이한 제2 구획도에 따라 구분되어 배치되도록 할 수 있다.

일례로 펌프류와 열교환기류는 수평방향(전후방향)으로 압축기류의 일측에 배치될 수 있으며, 열교환기류는 수직 방향으로 펌프류의 일측에 배치될 수 있다.

구체적으로 도 2를 참조하면, 압축기류는 후방에 마련되고 펌프류는 압축기류의 전방에 마련되며, 열교환기류는 펌프류의 상방에 마련될 수 있다. 따라서 제2 구획도는 도 2를 기준으로 "ㅏ" 형태의 구획선을 따라 각 구성들을 상호 구분되도록 나누어 배치하는 것일 수 있다.

다만 열교환기류와 펌프류의 상하 배치를 위하여, 가스 처리룸(R)에는 중간데크(MD)가 마련될 수 있다. 중간데크(MD)는 가스 처리룸(R) 내에서 펌프류의 상방에 마련되어 열교환기류를 지지할 수 있으며, 평판 형태이거나 또는 열교환기류의 지지가 가능한 골조 형태 등일 수 있다. 이러한 중간데크(MD)에 의해 지지되는 열교환기류는 펌프류로부터 상방으로 이격 배치되어, 펌프류의 진동으로부터 회피할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 가스 처리룸(R) 내에 액화가스/증발가스를 처리하는 구성들을 배치하면서, 기능별로 구성들이 나뉘어 배치되도록 제1 구획도를 이용하며, 또한 각 장치의 타입별로 구성들이 나뉘어 배치되도록 제2 구획도를 동시에 이용할 수 있다.

따라서 본 실시예는, 기진력이 강한 압축기류와 펌프류를 트렁크데크(TD)에 지지하고 기진력이 약한 열교환기류를 중간데크(MD) 상에 배치하여, 진동소음을 개선하고 각 구성의 내구도를 높일 수 있으며, 또한 유지보수 효율을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 측면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 평면도이며, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 측면도이다.

이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 이는 이하 다른 실시예에서도 마찬가지이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예는 수요처로서 저압엔진을 사용할 수 있으며, 저압엔진은 X-DF 엔진 등일 수 있다. 이 경우 본 실시예에서 카고 핸들링부(100)는 앞선 실시예와 동일할 수 있지만, 본 실시예의 연료 공급부(200)는 앞선 설명과 달라질 수 있다.

구체적으로 본 실시예의 연료 공급부(200)는, 액화가스를 고압으로 공급하는 구성이 생략될 수 있으며, 일례로 액화가스 펌프(210), 액화가스 열교환기(220) 등이 생략된다. 따라서 본 실시예에서 펌프류, 압축기류 및 열교환기류는 다음과 같이 그루핑될 수 있다.

펌프류: 카고펌프(생략가능)

압축기류: 고부하 압축기(110) / 증발가스 압축기(240)

열교환기류: 고부하 히터(120), 액화가스 기화기(130) / 연료 히터(250), 강제기화기(230), 냉각기(241)

본 실시예의 냉각기(241)는, 2단이 병렬로 배치될 수 있다. 일례로 냉각기(241)는 총 6개가 구비될 수 있고, 상하로 2단으로 마련될 수 있다. 이때 1단에는 4개, 2단에는 2개가 구비될 수 있지만, 냉각기(241)의 배치를 이로 한정하는 것은 아니다.

도 7을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 가스 처리룸(R)에서 인접한 트렁크데크(TD) 상에는 벤트 마스트(500)가 구비되어, 가스 처리룸(R)에서 누출되거나 외부로 배출되어야 하는 가스가 벤트 마스트(500)를 통해 대기중으로 방출된다.

이 경우 벤트 마스트(500)를 기준으로 일정 반경(일례로 10m) 내에는, 폭발의 위험이 있는 물질이 방출될 수 있으므로, Rule에 따라 위험구역으로 설정될 수 있으며, 이러한 위험구역을 벤트구역으로 지칭할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 열매 처리부(400)는 가스 처리룸(R) 내에서 안전구역이 아닌 위험구역에 배치될 수 있는데, 열매 처리부(400)에 포함되는 열매 저장탱크(410) 등은 열매로부터 제거되는 공기 등을 방출하기 위한 Air vent(도시하지 않음)가 적용되어야 하며, Air vent는 가스 처리룸(R)의 상면에서 상방으로 돌출되어 있다. 그런데 열매 처리부(400)의 Air vent가 벤트구역 내에 위치하게 되면 벤트 마스트(500)에서 방출된 폭발성 물질이 열매 저장탱크(410) 등으로 유입될 우려가 있다.

따라서 본 실시예는, 열매 저장탱크(410), 열매 팽창탱크(411) 등을 포함하는 열매 처리부(400)를 가스 처리룸(R) 내의 위험구역에 배치하면서도, 벤트구역과 중첩되지 않도록 벤트구역의 외측에 배치할 수 있다.

일례로 벤트 마스트(500)가 가스 처리룸(R)의 좌측에 배치될 경우, 열매 처리부(400)는 가스 처리룸(R)의 위험구역에서 우측에 배치될 수 있다. 이를 통해 본 실시예는 방폭 모터로 가동하는 열매 펌프를 적용하여 열매 처리부(400)를 위험구역에 배치하더라도 문제 없도록 함과 동시에, 벤트 마스트(500)로부터 배출되는 위험물질로부터 열매 저장탱크(410) 등을 보호할 수 있다.

또한 열매 저장탱크(410), 열매 팽창탱크(411) 및 혼합탱크 등은, 가스 처리룸(R) 내에서 중간데크(MD)보다 높은 위치에 마련되며 가스 처리룸(R)의 측면에 설치될 수 있다.

구체적으로 본 실시예는 열매 처리부(400)에 포함될 수 있는 적어도 3개의 독립적인 탱크들을 가스 처리룸(R)의 측면에 일체화시켜서 구조를 개선할 수 있고, 또한 각 탱크를 중간데크(MD)보다 상방에 배치하여 맨홀(manhole) 및 level gauge 접근이 중간데크(MD)에서 바로 이루어지도록 할 수 있다. 일례로 열매 저장탱크(410)용 맨홀은 가스 처리룸(R)의 상면에 형성되어 접근용 플랫폼을 최소화할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 방폭 타입의 모터로 가동하는 열매펌프를 구비한 열매 처리부(400)를 가스 처리룸(R)에서 위험구역 내에 배치하여, 가스 처리룸(R)의 안전구역 크기를 대폭 축소할 수 있다.

또한 본 실시예는 열매 저장탱크(410)를 중간데크(MD)보다 높은 높이에서 가스 처리룸(R)의 측벽에 일체로 형성하여, 열매 저장탱크(410)의 Air vent가 벤트 마스트(500)의 벤팅으로부터 보호될 수 있으면서 유지보수를 위한 작업자 접근이 용이하도록 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 부분 사시도이다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 선박(1)은 액화가스 저장탱크(T)의 상부를 커버하기 위하여, 어퍼데크(UD) 대비 상방으로 편향되는 트렁크데크(TD)를 구비한다. 이때 트렁크데크(TD)와 어퍼데크(UD) 사이는 경사면(SD)에 의하여 커버될 수 있다.

그런데 선체에서 데크 상방으로 일정 높이만큼의 공간은, 가스 누출 위험 등으로 인하여 Rule에 따라 위험구역으로 설정된다. 즉 선체의 상면에는 트렁크데크(TD), 어퍼데크(UD), 트렁크데크(TD)와 어퍼데크(UD)를 연결하는 경사면(SD) 각각으로부터 일정 높이로 위험구역이 설정된다. 이러한 위험구역의 경계는 도 9에서 점선으로 도시된 바와 같다.

본 실시예는 선체 상면에 설정되는 위험구역의 경계가, 경사면(SD) 등으로 인하여 높이에 변화가 있는 형태를 갖는 것에 착안하여, 가스 처리룸(R)의 출입구(600) 위치를 개선할 수 있다.

구체적으로 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박(1)에 마련된 가스 처리룸(R)은, 트렁크데크(TD)보다 좌우방향 기준으로 외측으로 돌출되도록 선측에 마련된다.

즉 가스 처리룸(R)은 일부가 트렁크데크(TD)에 의해 지지되고 나머지는 트렁크데크(TD)에서 벗어나 경사면(SD) 및 어퍼데크(UD)의 직상방에 놓인다. 이때 가스 처리룸(R)의 하중을 지지하기 위하여 지지부재(620)가 구비될 수 있고, 지지부재(620)는 경사면(SD) 등으로부터 연장되어 가스 처리룸(R)을 지지한다.

가스 처리룸(R)에는 작업자의 출입을 위한 출입구(600)가 마련되며, 출입구(600)는 가스 처리룸(R)에서 모터류가 수용되는 안전구역을 개폐하도록 마련된다. 특히 본 실시예에서 출입구(600)는 선체의 상면으로부터 일정 높이로 설정되는 위험구역을 벗어난 위치에 마련된다.

구체적으로 출입구(600)는, 작업자의 진입이 불편하지 않도록 트렁크데크(TD)의 상방으로 설정되는 위험구역보다 낮은 높이에 위치하면서도, 경사면(SD)의 직상방에 배치될 수 있다. 특히 출입구(600)는 경사면(SD)에서 위험구역의 높이를 벗어난 직상방에 마련된다.

앞서 설명한 바와 같이 선체 상부의 위험구역은, 트렁크데크(TD)에서 벗어나 경사면(SD)을 따라 어퍼데크(UD)를 향해 가면서 높이가 낮아지게 된다. 이를 고려하여 본 실시예의 출입구(600)는 트렁크데크(TD) 상부의 위험구역보다는 낮은 높이에 배치되지만 경사면(SD)의 상방에 마련되어, 위험구역을 상방으로 벗어나게 될 수 있다.

다만 이 경우 출입구(600)는 트렁크데크(TD)로부터 접근이 불가능하도록 이격된 위치에 배치되므로, 본 실시예는 트렁크데크(TD)에서 출입구(600)로 출입통로(610)를 구비할 수 있다.

출입통로(610)는 트렁크데크(TD)에서 좌우방향 기준 끝단으로부터 출입구(600)의 직하방까지 연장되며, 계단이나 사다리 등과 같이 작업자의 이동이 가능한 다양한 형태로 마련될 수 있다.

따라서 본 실시예에 따르면 출입구(600)의 안쪽은 모터류가 수용된 안전구역이고, 출입구(600)의 바깥쪽은 선체 상부의 위험구역을 벗어난 위치로서 안전구역이 되므로, 출입구(600)에 에어락(Air lock) 구조를 적용하지 않아도 된다.

이와 같이 본 실시예는, 에어락 형태의 출입구(600)를 적용할 필요가 없도록 함으로써, 작업자의 출입을 위한 구조가 간소화되고 작업자의 출입이 보다 안전해질 수 있다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템(10)은, 앞선 실시예 대비 매체 처리부(700)를 더 포함할 수 있다.

매체 처리부(700)는, 온도 조절을 위한 열교환 매체를 처리한다. 열교환 매체는 글리콜워터, 청수 등일 수 있으며, 선박(1) 내에서 가열 또는 냉각이 요구되는 다양한 사용처에 사용될 수 있다. 즉 매체 처리부(700)에서 처리되는 열교환 매체의 사용처는 제한되지 않는다.

물론 본 실시예의 매체 처리부(700)는 앞서 설명한 열매 처리부(400)이거나 열매 처리부(400)를 포함하는 구성일 수 있고, 또는 열매 처리부(400)와 별도로 마련되는 구성일 수 있다.

매체 처리부(700)는, 스키드(760)를 토대로 각 세부 구성들을 탑재한 유닛 형태로 마련될 수 있다. 매체 처리부(700)는 적어도 2층의 골조 구조를 갖는 스키드(760)를 포함하며, 스키드(760)의 1층과 2층 등에 매체를 처리하기 위한 구성들을 마련함으로써, 스키드(760)의 이동을 통해 매체 처리부(700)의 운반이나 설치 등이 용이할 수 있다.

매체 처리부(700)는 매체 저장탱크(710), 매체 히터(720), 매체 펌프(730), 매체 쿨러(740), 매체 팽창탱크(750) 등을 포함할 수 있다. 먼저 매체 저장탱크(710)는 앞서 열매 저장탱크(410)에서 설명한 것과 유사하게, 매체를 저장해두는 구성일 수 있다.

매체 저장탱크(710)는 중력을 활용하여 매체의 순환을 구현할 수 있도록, 스키드(760)에서 2층에 마련되어 있을 수 있다. 또한 매체 저장탱크(710)는 대기압 이상의 압력으로 열교환 매체를 저장하는 압력용기로 구비되어, 매체의 원활한 흐름을 보장한다.

매체 히터(720)는, 매체를 가열하여 사용처로 공급한다. 매체 히터(720)는 별도의 열매를 사용할 수도 있지만, 본 실시예에서 매체 히터(720)는 전기를 이용하는 것일 수 있다.

특히 본 실시예의 매체 히터(720)는, 매체 저장탱크(710)에 일체로 마련될 수 있다. 즉 열교환 매체를 가열하기 위한 매체 히터(720)는, 매체 저장탱크(710) 내에 저장된 매체를 매체 저장탱크(710) 내에서 직접 가열하는 구성일 수 있고, 인탱크 히터(In-tank heater)로 마련될 수 있다.

이를 통해 본 실시예는 매체를 처리하기 위한 구성들이 분산 배치됨에 따라 매체 처리부(700)의 설치 면적이 커지는 것을 억제할 수 있고, 가열된 매체를 신속하게 공급할 수 있다.

매체 펌프(730)는, 매체를 순환시킨다. 매체는 매체 히터(720)가 마련된 매체 저장탱크(710)와 사용처 사이에서 폐루프(closed loop)를 따라 순환할 수 있으며, 매체 펌프(730)는 스키드(760)의 1층에 마련되어 매체 저장탱크(710)로부터 낙하하는 매체를 펌핑할 수 있다.

매체 펌프(730)는 복수로 마련될 수 있으며, 복수 개의 매체 펌프(730)는 직렬/병렬로 구비되어 상호 백업 가능하게 구비될 수 있다.

매체 쿨러(740)는, 사용처로부터 회수되는 매체를 냉각할 수 있다. 사용처가 가열이 요구되는 경우 매체는 사용처에서 냉각될 것이므로 매체 쿨러(740)는 생략되거나 작동하지 않을 수 있으며, 다만 사용처가 냉각이 요구되는 경우에는 매체가 사용처에서 가열될 수 있으므로, 매체 쿨러(740)가 부가될 수 있고 대신 매체 히터(720)의 작동이 제한될 수 있다.

매체 쿨러(740)는 스키드(760)의 1층에서 매체 펌프(730)의 일측에 배치되며, 해수나 청수 등의 다양한 냉매를 이용하여 열교환 매체를 냉각할 수 있다. 다만 사용처에서 배출되는 매체의 온도에 따라 냉각이 필요하지 않을 수도 있으므로, 매체의 흐름은 매체 쿨러(740)를 우회할 수 있도록 마련된다.

매체 팽창탱크(750)는, 매체의 순환 흐름을 기준으로 분기 연결되어 있으며, 매체가 기본적으로 순환할 경우 매체는 매체 팽창탱크(750)를 경유하지 않을 수 있다. 다만 매체 팽창탱크(750)는 앞선 열매 팽창탱크(411)와 유사하게, 순환하는 매체의 유량을 조절하거나 매체 저장탱크(710)의 내압 등을 조절하기 위하여 사용될 수 있다.

매체 팽창탱크(750)는 스키드(760)의 1층에서 매체 쿨러(740)의 일측에 배치된다. 즉 스키드(760)의 1층에는 매체 펌프(730), 매체 쿨러(740) 및 매체 팽창탱크(750)가 상하로 겹치지 않게 펼쳐져 배치될 수 있으며, 스키드(760)의 2층에는 매체 히터(720)가 탑재된 매체 저장탱크(710)가 설치될 수 있다.

이와 같은 배치를 통해 본 실시예의 매체 처리부(700)는, 도면에서도 나타난 것과 같이 작업자의 키보다 낮은 높이로 제작이 가능하여, 유지보수가 매우 편리할 수 있다. 또한 하나의 스키드(760)를 활용하여 유닛화 함으로써 핸들링이 용이하다.

이와 같이 본 실시예는, 스키드(760) 상에 매체 저장탱크(710), 매체 펌프(730) 등을 모두 탑재하여 매체 처리부(700)를 유닛화 하되, 매체 저장탱크(710)에 매체 히터(720)를 일체화하여 열교환 매체의 가열을 위한 구성을 간소화할 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 실시예 외에도, 적어도 어느 하나의 실시예와 공지기술의 조합 및 적어도 둘 이상의 실시예의 조합을 더 포함할 수 있을 것이다.

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.

1: 선박 R: 가스 처리룸
T: 액화가스 저장탱크 CD: 코퍼댐
TD: 트렁크데크 UD: 어퍼데크
SD: 경사면 MD: 중간데크
10: 가스 처리 시스템 100: 카고 핸들링부
110: 고부하 압축기 120: 고부하 히터
130: 액화가스 기화기 200: 연료 공급부
210: 액화가스 펌프 220: 액화가스 열교환기
230: 강제기화기 240: 증발가스 압축기
241: 냉각기 250: 연료 히터
300: 재액화부 310: 액화기
320: 냉매 공급기 400: 열매 처리부
410: 열매 저장탱크 411: 열매 팽창탱크
500: 벤트 마스트 600: 출입구
610: 출입통로 620: 지지부재
700: 매체 처리부 710: 매체 저장탱크
720: 매체 히터 730: 매체 펌프
740: 매체 쿨러 750: 매체 팽창탱크
760: 스키드

Claims (5)

1. 액화가스 저장탱크를 갖는 선체의 상측에 배치된 가스 처리룸 내에 수용되는 시스템으로서,
   액화가스의 로딩 또는 언로딩을 수행하거나 상기 액화가스의 로딩 시 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 외부로 전달하는 카고 핸들링부;
   상기 액화가스 저장탱크의 액화가스나 증발가스를 수요처에 공급하는 연료 공급부; 및
   온도 조절을 위한 열교환 매체를 처리하는 매체 처리부를 포함하며,
   상기 매체 처리부는,
   적어도 2층의 골조 구조를 갖는 스키드의 1층에 마련되는 매체 펌프와, 상기 스키드의 1층에서 상기 매체 펌프의 일측에 배치되고 냉매를 이용하여 열교환 매체를 냉각하는 매체 쿨러와, 상기 스키드의 2층에 마련되어 중력을 활용하여 열교환 매체의 순환을 구현하며 열교환 매체를 저장하는 매체 저장탱크와, 상기 스키드의 1층에서 상기 매체 쿨러의 일측에 배치되고 상기 매체 저장탱크의 내압을 조절하는 매체 팽창탱크를 포함하며,
   상기 매체 저장탱크는, 열교환 매체를 가열하기 위한 매체 히터가 일체로 마련되고,
   상기 매체 히터는,
   상기 매체 저장탱크 내에 저장된 열교환 매체를 상기 매체 저장탱크 내에서 직접 가열하는 인탱크 히터로 마련되며,
   상기 매체 저장탱크는,
   대기압 이상의 압력으로 열교환 매체를 저장하는 압력용기이며,
   상기 매체 펌프, 상기 매체 쿨러, 상기 매체 팽창 탱크는 상하로 겹쳐지지 않게 펼쳐져 배치되고,
   상기 매체 처리부는, 작업자의 키보다 낮은 높이로 제작되는, 가스 처리 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는, 선박.

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