KR102538527B1 - 액화가스 급유선 - Google Patents

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Abstract

액화가스 급유선이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 액화가스 급유선은 액화가스 추진선박의 연료탱크에 액화가스를 공급하는 액화가스 급유선에 있어서, 액화가스를 수용하는 제1저장탱크, 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 연료탱크로 공급하는 액화가스 급유라인, 제1저장탱크에 가해지는 슬로싱(Sloshing) 하중을 저감하고, 증발가스를 회수 및 처리하는 유동 관리부를 포함하고, 유동 관리부는 액화가스 및 회수된 증발가스를 수용 가능하게 마련되는 제2저장탱크와, 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 제2저장탱크로 회수하는 증발가스 회수라인과, 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 제2저장탱크에 수용된 액화가스를 제1저장탱크로 공급하는 액화가스 보충라인을 포함하여 제공될 수 있다.

Description

액화가스 급유선{Vessel for supplying liquefied fuel gas}
본 발명은 액화가스 급유선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화가스가 수용되는 저장탱크에 가해지는 슬로싱(Sloshing) 하중을 억제함과 동시에, 액화가스를 급유받는 선박의 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있는 액화가스 급유선에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료로 이용하는 경우가 많아지고 있다.
일반적으로 천연가스는 대략 -163도씨의 극저온 상태로 냉각하여 액화시킨 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)의 상태로 선박의 연료탱크 또는 저장탱크에 충전되어, 선박의 연료로 사용되거나 또는 선박에 의해 원거리의 수요처로 운반된다.
이러한 액화천연가스는 일종의 액화가스로 이해될 수 있는 것으로서, 액화가스를 연료로 이용하는 선박은 극저온으로 냉각되어 액화시킨 액화가스를 연료탱크에 충전하여 운항을 하게 되는데, 액화가스를 선박의 연료탱크로 공급하기 위한 액화가스 저장시설을 구비하고 있는 항구가 많지 않고, 또한 현재 존재하는 액화가스 저장시설은 대부분 안전상의 이유로 컨테이너선과 같은 일반 상선이 정박하는 항구와는 거리가 많이 떨어져 있다. 이러한 이유로 인해 액화천연가스 등의 액화가스를 연료로 이용하는 선박은 액화가스의 급유를 위해서 항구로부터 멀리 떨어진 액화가스 저장시설로 이동하여 액화가스를 공급받아야 했다.
그러나 선박이 항구에 정박하기 위해서는 많은 시간이 소모되고, 단순히 액화가스의 급유를 위해 항구로부터 멀리 떨어진 액화가스 저장시설까지 운항 하는 것은 불필요한 노동력 및 에너지가 소모되는 바, 추가적인 비용이 발생하여 비효율적이라는 문제점이 있었다.
이에 오늘날에는 액화가스 추진선박이 항구에 정박하지 않고 해상에 부유된 상태에서 액화가스를 저장탱크에 수용하고 있는 액화가스 급유선이 액화가스 추진선박으로 접근하여, 액화가스 추진선박의 연료탱크로 액화가스를 급유(Bunkering)하는 방안이 이용되고 있다.
이 때 액화가스 급유선이 급유를 위해 운항하거나 항구에 정박한 상태에서 풍랑이 작용할 경우, 액화가스 급유선의 저장탱크는 내부에 수용 및 저장된 액화가스에 의해 슬로싱(Sloshing) 하중을 받게 된다. 슬로싱(Sloshing) 현상이란 저장탱크 내부에 수용 및 저장된 액체 상태의 물질, 즉 액화가스가 유동하면서 저장탱크의 벽면 등 충격이 가해지는 현상을 말하며, 슬로싱 하중이란 슬로싱 현상에 의해 저장탱크의 벽면 등에 가해지는 충격력 또는 부하를 의미한다. 슬로싱 하중은 저장탱크의 변형 또는 파손을 일으킬 수 있으므로 액화가스에 의한 슬로싱 하중을 저감 및 억제하는 것은 매우 중요하다.
슬로싱 하중은 저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 급격히 증가할 수 있는데, 일 예로 저장탱크 높이의 약 30 내지 70 % 수준으로 액화가스가 중간 적재된 경우 슬로싱 하중이 급격히 증가하게 된다. 특히 가스전의 생산량, 액화가스를 급유 받는 액화가스 추진선박의 액화가스 수요량 및 연료탱크의 용량 등 통제 불가능한 변수에 의해서 저장탱크의 액화가스 적재량이 변화되고, 액화가스 적재량을 임의로 조절할 수 없기 때문에 슬로싱 하중이 급격하게 증가하는 중간 적재 상태를 의도적으로 회피하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
한편 액화가스 추진선박의 연료탱크에는 기존에 연료탱크 내에서 액화가스가 자연적으로 증발하면서 발생된 증발가스(BOG, Boil Off Gas)에 의해 내부압력이 점차적으로 상승하고, 특히 액화가스 급유선으로부터 액화가스를 급유받는 과정에서 증발가스 발생량이 극대화되는데, 이에 따라 급유 시 액화가스 추진선박의 연료탱크 내부압력이 급격히 상승하여 연료탱크의 변형 또는 파손을 일으킬 우려가 있다.
이에 액화가스 급유선의 저장탱크로부터 액화가스 추진선박의 연료탱크로 액화가스의 급유를 원활히 수행하면서도, 액화가스 급유선의 저장탱크에 작용하는 슬로싱 하중을 저감 및 억제하고, 액화가스 추진선박의 연료탱크에 발생되는 증발가스를 제거 및 활용하는 방안이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0075941호(2012. 07. 09. 공개)
본 발명의 실시 예는 액화가스를 수용하는 저장탱크에 가해지는 슬로싱 하중을 저감 및 억제할 수 있는 액화가스 급유선을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 액화가스 추진선박의 연료탱크에 발생하는 증발가스를 효과적으로 제거 및 처리하고, 이를 효율적으로 이용할 수 있는 액화가스 급유선을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 액화가스의 급유작업을 원활하게 수행할 수 있는 액화가스 급유선을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 단순한 구조로서 효율적이고 안정적인 설비 운용을 도모할 수 있는 액화가스 급유선을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 액화가스를 수용하는 저장탱크 및 액화가스 추진선박의 연료탱크의 구조 안정성을 도모할 수 있는 액화가스 급유선을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 액화가스 급유선을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 추진선박의 연료탱크에 액화가스를 공급하는 액화가스 급유선에 있어서, 액화가스를 수용하는 제1저장탱크, 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 연료탱크로 공급하는 액화가스 급유라인, 상기 제1저장탱크에 가해지는 슬로싱(Sloshing) 하중을 저감하고, 증발가스를 회수 및 처리하는 유동 관리부를 포함하고, 상기 유동 관리부는 액화가스 및 회수된 증발가스를 수용 가능하게 마련되는 제2저장탱크와, 상기 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 제2저장탱크로 회수하는 증발가스 회수라인과, 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 상기 제2저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 제1저장탱크로 공급하는 액화가스 보충라인을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 제2저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제2저장탱크는 회수된 증발가스의 압력을 견디도록 가압식 탱크로 마련될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 제1저장탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 제2저장탱크로 회수하는 증발가스 순환라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 순환라인은 상기 제1저장탱크에서 발생한 증발가스를 가압 및 송출하는 컴프레서를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 회수라인은 상기 제2저장탱크로 회수되는 증발가스의 공급량을 조절하거나, 상기 연료탱크와 상기 제2저장탱크의 내부압력을 조절하는 압력조절장치를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 순환라인의 출구 측 단부는 상기 증발가스 회수라인에 합류하도록 마련되고, 상기 증발가스 순환라인이 상기 증발가스 회수라인과 합류하는 지점에는 이덕터(Eductor)가 마련되어 제공될 수 있다.
상기 압력조절장치는 컴프레서 및 개폐밸브 중 적어도 어느 하나를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 액화가스 보충라인에 마련되어 상기 제1저장탱크로 공급되는 액화가스를 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량 또는 슬로싱 하중을 측정하는 감지장치와, 상기 액화가스 보충라인에 마련되는 제1유량조절밸브와, 상기 액화가스 회수라인에 마련되는 제2유량조절밸브를 더 포함하고, 상기 제1유량조절밸브 및 상기 제2유량조절밸브는 상기 감지장치가 측정한 액화가스 적재량 정보 또는 슬로싱 하중 정보에 근거하여 개폐 작동이 제어될 수 있다.
상기 제2저장탱크에 수용된 증발가스를 소비처에 연료가스로 공급하는 증발가스 소비라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 소비라인은 상기 소비처로 공급되는 증발가스를 가압하는 압축부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 액화가스 급유라인은 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 송출하는 송출펌프를 포함하고, 상기 액화가스 회수라인은 상기 액화가스 급유라인 상의 상기 송출펌프 후단으로부터 분기되어 마련될 수 있다.
상기 제1저장탱크의 용량 및 상기 제2저장탱크의 용량의 비는 1:1로 이루어져 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 추진선박의 연료탱크에 액화가스를 공급하는 액화가스 급유선에 있어서, 액화가스를 수용하는 제1저장탱크, 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 연료탱크로 공급하는 액화가스 급유라인, 상기 제1저장탱크에 가해지는 슬로싱(Sloshing) 하중을 저감하고, 증발가스를 회수 및 처리하는 유동 관리부를 포함하고, 상기 유동 관리부는 액화가스 및 회수된 증발가스를 수용 가능하게 마련되는 제2저장탱크와, 상기 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 제2저장탱크로 회수하는 증발가스 회수라인과, 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 상기 제2저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 제1저장탱크로 공급하는 액화가스 보충라인을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 제2저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제2저장탱크는 회수된 증발가스의 압력을 견디도록 가압식 탱크로 마련될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 제1저장탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 제2저장탱크로 회수하는 증발가스 순환라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 순환라인은 상기 제1저장탱크에서 발생한 증발가스를 가압 및 송출하는 컴프레서를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 회수라인은 상기 제2저장탱크로 회수되는 증발가스의 공급량을 조절하거나, 상기 연료탱크와 상기 제2저장탱크의 내부압력을 조절하는 압력조절장치를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 순환라인의 출구 측 단부는 상기 증발가스 회수라인에 합류하도록 마련되고, 상기 증발가스 순환라인이 상기 증발가스 회수라인과 합류하는 지점에는 이덕터(Eductor)가 마련되어 제공될 수 있다.
상기 압력조절장치는 컴프레서 및 개폐밸브 중 적어도 어느 하나를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 액화가스 보충라인에 마련되어 상기 제1저장탱크로 공급되는 액화가스를 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유동 관리부는 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량 또는 슬로싱 하중을 측정하는 감지장치와, 상기 액화가스 보충라인에 마련되는 제1유량조절밸브와, 상기 액화가스 회수라인에 마련되는 제2유량조절밸브를 더 포함하고, 상기 제1유량조절밸브 및 상기 제2유량조절밸브는 상기 감지장치가 측정한 액화가스 적재량 정보 또는 슬로싱 하중 정보에 근거하여 개폐 작동이 제어될 수 있다.
상기 제2저장탱크에 수용된 증발가스를 소비처에 연료가스로 공급하는 증발가스 소비라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 증발가스 소비라인은 상기 소비처로 공급되는 증발가스를 가압하는 압축부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 액화가스 급유라인은 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 송출하는 송출펌프를 포함하고, 상기 액화가스 회수라인은 상기 액화가스 급유라인 상의 상기 송출펌프 후단으로부터 분기되어 마련될 수 있다.
상기 제1저장탱크의 용량 및 상기 제2저장탱크의 용량의 비는 1:1로 이루어져 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 급유선과 액화가스 추진선박을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 급유선과 액화가스 추진선박을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 급유선과 액화가스 추진선박을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 급유선(100)과 액화가스 추진선박(10)을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 급유선(100)은 액화가스 급유선(100)에 마련되는 제1저장탱크(110), 제1저장탱크(110)와 연결되어 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)로 액화가스를 공급하는 액화가스 급유라인(120), 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감 및 억제하고 발생되는 증발가스를 회수 및 처리하는 유동 관리부(130), 유동 관리부(130)의 제2저장탱크(132)에 수용된 증발가스를 엔진, 보일러 등의 소비처(180)에 연료가스로서 공급하거나 구조 안정성을 위해 GCU(190, Gas Combustion Unit)로 공급하는 증발가스 소비라인(140)을 포함하여 마련될 수 있다.
본 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas) 및 이로부터 발생하는 증발가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화석유가스(LPG, Liquefied Propane Gas), 액화에탄가스, 액화탄화수소가스 등 다양한 액화가스 및 이로부터 발생되는 증발가스가 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.
액화가스 급유선(100)은 천연가스의 가스전에 설치된 액화천연가스 생산시설 또는 액화천연가스 저장시설로부터 후술하는 제1저장탱크(110) 및 제2저장탱크(132)에 액화천연가스를 공급받아 충전한다. 액화천연가스 저장시설은 부유식 저장설비, 해상운반선 또는 육상터미널이 될 수 있다.
액화가스 추진선박(10)은 액화가스 급유선(100)으로부터 액화천연가스를 공급받아 선박의 엔진, 보일러 등 소비처(미도시)의 연료가스로 이용하거나, 액화천연가스의 이송을 위해 후술하는 연료탱크(11)에 액화천연가스를 수용하여 운항하는 경우를 모두 포함하며, 액화가스 급유선(100)으로부터 액화천연가스를 공급받는 선박 또는 부유식 해상구조물이라면 어느 하나의 종류로 한정되는 것은 아니다.
제1저장탱크(110)는 액화가스 급유선(100)에 마련되되 내부에 액화천연가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 제1저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 증발가스의 발생을 최소화하도록 단열 처리되어 마련되는 멤브레인(Membrane) 형 저장탱크로 이루어질 수 있다.
연료탱크(11)는 액화가스 추진선박(10)에 마련되되 후술하는 액화가스 급유라인(120)을 통해 제1저장탱크(110)로부터 액화천연가스를 공급받아 수용 또는 저장하도록 마련된다. 연료탱크(11)는 내부에서 발생되는 증발가스의 압력을 견딜 수 있는 가압식(IMO 분류 C-Type) 탱크로 이루어지거나, 멤브레인 형 저장탱크로 이루어질 수 있다. 본 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해, 연료탱크(11)가 가압식 탱크로 이루어지는 경우에 적용하여 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.
연료탱크(11)로 급유된 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스는 액화가스 추진선박(10)에 마련되어 추진력 또는 발전설비의 동력을 제공하는 엔진, 보일러 등의 소비처(미도시)에 연료가스로서 공급될 수 있다. 이 때, 연료탱크(11)의 증발가스를 엔진 등의 소비처에 효과적으로 공급함과 동시에, 별도의 압축장치 없이 엔진 등의 소비처가 요구하는 연료가스의 요구 압력조건에 용이하게 맞출 수 있도록 연료탱크(11)의 운용압력 범위는 약 6 barg의 압력수준으로 마련될 수 있다. 다만, 당해 수치는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화가스 추진선박(10)에 설치되는 엔진 등의 소비처가 요구하는 연료가스 압력조건에 따라 연료탱크(11)의 운용압력 범위는 다양하게 변경될 수 있다.
액화가스 급유라인(120)은 액화가스 급유선(100)의 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)로 공급하도록 마련된다. 이를 위해 액화가스 급유라인(120)은 입구 측 단부가 액화가스 급유선(100)의 제1저장탱크(110)에 연결되고, 출구 측 단부가 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)에 연결되되, 입구 측 단부에는 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 송출하는 송출펌프(121)가 마련될 수 있다.
액화가스 급유라인(120)은 액화가스 급유선(100) 측과 액화가스 추진선박(10) 측으로 나뉘어 각 선박에 마련될 수 있다. 액화천연가스의 급유를 위해 액화가스 급유선(100)과 액화가스 추진선박(10)의 도킹(Docking) 또는 언도킹(Undocking) 시, 액화가스 급유라인(120)의 설치, 연결 또는 해체 등의 공정을 용이하게 수행할 수 있도록 액화가스 급유라인(120)이 액화가스 급유선(100) 측과 액화가스 추진선박(10) 측으로 나뉘어 각 선박에 설치되고, 초저온 커넥터(120a)가 그 사이에 개재되어 양 측의 액화가스 급유라인(120)의 연결을 매개할 수 있다.
한편, 액화가스 급유선(100)의 제1저장탱크(110)는 내부에 수용 또는 저장된 액화천연가스에 의해 슬로싱 하중을 받게 된다. 슬로싱(Sloshing) 현상이란 저장탱크 내부에 수용 및 저장된 액체 상태의 물질, 즉 액화천연가스가 유동하면서 저장탱크의 벽면 등에 충격이 가해지는 현상을 말하며, 슬로싱 하중이란 슬로싱 현상에 의해 저장탱크의 벽면 등에 가해지는 충격력 또는 부하를 의미한다. 슬로싱 하중은 저장탱크의 변형 또는 파손을 일으킬 수 있으므로 슬로싱 하중을 저감 및 억제하는 것은 매우 중요하다.
이러한 슬로싱 하중은 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량에 따라 변하게 되는데, 일 예로 저장탱크 높이의 약 30 내지 70 % 수준으로 액화가스가 중간 적재된 경우 슬로싱 하중이 급격히 증가하게 되고, 저장탱크 높이의 약 90 % 이상 또는 약 10 % 이하의 수준 적재된 경우에는 슬로싱 하중이 급격히 감소하게 된다. 특히 가스전에 설치된 액화천연가스 생산시설의 생산량, 액화천연가스를 급유 받는 액화가스 추진선박(10)의 액화가스 수요량 및 연료탱크(11)의 용량 등 통제 불가능한 변수에 의해서 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 변화되고, 액화천연가스의 적재량을 임의로 조절할 수 없기 때문에 슬로싱 하중이 급격하게 증가하는 중간 적재 상태를 의도적으로 회피하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 제1저장탱크(110) 또는 연료탱크(11)는 내부에 수용된 액화천연가스의 기화 또는 증발을 방지하도록 단열 처리되어 마련될 수 있으나, 단열 처리가 된다 하더라도 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 현실적으로 불가능하므로, 지속적인 열 침입에 의해 액화천연가스가 자연 기화하여 증발가스가 발생하게 된다. 이러한 증발가스 발생량이 과도해질 경우 제1저장탱크(110) 또는 연료탱크(11)의 내부압력을 상승시키는 압력원이 되고, 축적된 증발가스에 의한 압력이 제1저장탱크(110) 또는 연료탱크(11)의 운용압력 범위를 초과하게 되면 탱크의 변형 또는 훼손을 유발할 수 있는 문제점이 있다. 특히, 액화가스 급유선(100)으로부터 액화가스 추진선박(10)으로의 액화천연가스의 급유 공정 시 액화천연가스를 급유 받는 연료탱크(11)에서 발생되는 증발가스의 양이 매우 많으므로, 설비운용의 안전성 및 안전사고 예방을 위해 연료탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 탱크로부터 제거 또는 처리할 필요가 있다.
이에 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 급유선(100)은 액화천연가스가 수용된 제1저장탱크(110)의 슬로싱 하중을 저감 및 억제함과 동시에, 각종 탱크에서 발생하는 증발가스를 회수 및 처리하는 유동 관리부(130)를 포함하여 마련된다.
유동 관리부(130)는 액화천연가스 및 각종 탱크로부터 회수된 증발가스를 회수 가능하게 마련되는 제2저장탱크(132)와, 연료탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 제2저장탱크(132)로 회수하는 증발가스 회수라인(131)과, 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량에 따라 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110)로 공급하는 액화가스 보충라인(133)과, 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량에 따라 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 공급하는 액화가스 회수라인(134)과, 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량 또는 슬로싱 하중을 측정하는 감지장치(135)와, 액화가스 보충라인(133) 및 액화가스 회수라인(134)에 각각 마련되는 제1유량조절밸브(136) 및 제2유량조절밸브(137)와, 제1저장탱크(110)에서 발생하는 증발가스를 제2저장탱크(132)로 회수하는 증발가스 순환라인(138)을 포함하여 마련될 수 있다.
제2저장탱크(132)는 액화가스 급유선(100)에 마련되되, 내부에 액화천연가스와 연료탱크(11), 제1저장탱크(110)로부터 회수된 증발가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 제2저장탱크(132)는 내부에 수용된 액화천연가스로부터 발생된 증발가스와 연료탱크(11) 및 제1저장탱크(110)로부터 회수된 증발가스의 압력을 견디도록 가압식(IMO 분류 C-Type) 탱크로 마련될 수 있다.
제2저장탱크(132)는 천연가스의 가스전 또는 액화천연가스 저장시설로부터 제1저장탱크(110)와 함께 액화천연가스를 공급받아 충전하되, 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스는 후술하는 액화가스 보충라인(133)에 의해 제1저장탱크(110)로 공급될 수 있으며, 후술하는 액화가스 회수라인(134)에 의해 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 공급받을 수 있다. 이로써 액화천연가스 급유에 의해 제1저장탱크(110)의 적재량이 변화함에 따라 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 저감 및 억제될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
제2저장탱크(132)는 연료탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 증발가스 회수라인(131)에 의해 안정적으로 공급받을 수 있도록 연료탱크(11)의 운용압력 범위보다 낮은 운용압력 범위로 마련될 수 있다. 일 예로, 연료탱크(11)의 운용압력 범위가 약 6 barg의 압력수준으로 마련되는 경우 제2저장탱크(132)는 이보다 낮은 압력수준인 약 4 내지 5 barg의 압력수준의 운용압력 범위를 가지도록 마련됨으로써, 별도의 공급장치 없이도 증발가스 회수라인(131)에 의해 연료탱크(11)에서 발생한 증발가스를 용이하게 공급받을 수 있다. 다만, 당해 수치는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 연료탱크(11)의 운용압력 범위보다 낮은 압력수준이라면 다양한 운용압력 범위로 이루어지는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
증발가스 회수라인(131)은 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)에서 발생하는 증발가스, 구체적으로 액화천연가스 급유 공정 시 연료탱크(11)에서 발생하는 다량의 증발가스를 제2저장탱크(132)로 회수하도록 마련된다. 이를 위해 증발가스 회수라인(131)은 입구 측 단부가 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)에 연결되고, 출구 측 단부가 후술하는 제2저장탱크(132)에 연결되어 마련될 수 있다.
증발가스 회수라인(131)은 전술한 액화가스 급유라인(120)과 마찬가지로, 액화가스 급유선(100) 측과 액화가스 추진선박(10) 측으로 나뉘어 각 선박에 마련될 수 있다. 액화천연가스의 급유를 위해 액화가스 급유선(100)과 액화가스 추진선박(10)의 도킹(Docking) 또는 언도킹(Undocking) 시, 증발가스 회수라인(131)의 설치, 연결 또는 해체 등의 공정을 용이하게 수행할 수 있도록 증발가스 회수라인(131)이 액화가스 급유선(100) 측과 액화가스 추진선박(10) 측으로 나뉘어 각 선박에 설치되고, 초저온 커넥터(131a)가 그 사이에 개재되어 양 측의 증발가스 회수라인(131)의 연결을 매개할 수 있다.
액화가스 보충라인(133)은 제1저장탱크(110)의 적재량에 따라 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110)로 공급하도록 마련된다. 이를 위해 액화가스 보충라인(133)은 입구 측 단부가 제2저장탱크(132)에 연결되고, 출구 측 단부가 제1저장탱크(110)에 연결되되, 중단부에는 후술하는 제1유량조절밸브(136)가 마련될 수 있다. 일반적으로 제1저장탱크(110)는 단열 처리된 멤브레인 형 저장탱크로 이루어지는 바, 제1저장탱크(110)의 설계압력 범위는 약 0.25 barg 이하의 압력수준으로 마련되고, 운용압력 범위는 약 0.1 barg의 압력수준으로 마련된다. 따라서 액화가스 보충라인(133)은 별도의 송출장치 없이도 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110) 측으로 원활하게 공급하여 보충할 수 있으며, 액화가스 보충라인(133)에는 후술하는 제1유량조절밸브(136)가 마련되어 제1저장탱크(110)로 보충되는 액화천연가스 공급량을 조절할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
액화가스 보충라인(133)은 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110)로 공급하여 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 저감 및 억제되는 방향으로 액화천연가스 적재량을 보충해줄 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 통상적으로 탱크에 수용된 액체화물의 적재량이 탱크 높이의 약 30 내지 70 % 수준에 해당하면 슬로싱 하중이 급격하게 증가하는 바, 액화천연가스 급유에 의해 제1저장탱크(110)의 적재량이 변화하고 이로써 제1저장탱크(110)에 슬로싱 하중이 발생 및 증가할 수 있다. 이에 액화가스 보충라인(133)은 변화된 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 당해 적재범위에 해당하지 않도록 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110)로 공급하여 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량을 보충해줌으로써, 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 발생 및 극대화되는 상황를 회피할 수 있다.
나아가, 액체화물의 적재량이 탱크 높이의 약 90 % 이상에 해당하면 슬로싱 하중이 급격하게 감소하는 바, 액화가스 보충라인(133)은 액화천연가스 급유에 의해 변화된 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 제1저장탱크(110) 높이의 약 90 % 이상을 유지하도록 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110)로 보충함으로써, 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 억제 및 최소화되는 상황을 의도할 수 있음은 물론이다. 또한 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량을 최대 수준으로 유지함에 따라 증발가스 발생률을 낮출 수 있으며, 이를 통해 제1저장탱크(110)의 내부압력을 낮게 유지할 수 있게 되어 내부에 수용된 액화천연가스의 온도를 더욱 낮은 상태로 안정적으로 수용할 수 있게 된다.
액화가스 회수라인(134)은 제1저장탱크(110)의 적재량에 따라 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 공급하도록 마련된다. 이를 위해 액화가스 회수라인(134)은 입구 측 단부가 제1저장탱크(110)에 연결되고, 출구 측 단부가 제2저장탱크(132)에 연결되어 마련될 수 있다. 한편 앞서 설명한 바와 같이, 제2저장탱크(132)의 운용압력은 약 4 내지 5 barg의 압력수준인 반면, 제1저장탱크(110)의 운용압력은 더 낮은 약 0.1 barg의 압력수준을 갖는 바, 제1저장탱크(110)로부터 제2저장탱크(132)로의 액화천연가스 공급이 원활하지 않을 수 있다. 이러한 문제점을 해결함과 동시에, 설비 구축 비용을 절감하고 설비 운용의 효율성을 향상시키기 위해, 액화가스 회수라인(134)의 입구 측 단부는 액화가스 급유라인(120)의 송출펌프(121) 후단으로부터 분기되어 마련됨으로써, 별도의 송출장치의 없이 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 원활하게 공급할 수 있다.
액화가스 회수라인(134)은 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 공급하여 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 저감 및 억제되는 방향으로 액화천연가스 적재량을 조절해줄 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 통상적으로 탱크에 수용된 액체화물의 적재량이 탱크 높이의 약 30 내지 70 % 수준에 해당하면 슬로싱 하중이 급격하게 증가하는 바, 액화천연가스 급유에 의해 제1저장탱크(110)의 적재량이 변화하고 이로써 제1저장탱크(110)에 슬로싱 하중이 발생 및 증가할 수 있다. 이에 액화가스 회수라인(134)은 변화된 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 당해 적재범위에 해당하지 않도록 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 공급하여 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량을 조절해줌으로써, 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 발생 및 극대화되는 상황을 회피할 수 있다.
나아가, 액체화물의 적재량이 탱크 높이의 약 10 % 이하에 해당하면 슬로싱 하중이 급격하게 감소하는 바, 액화가스 보충라인(133)은 액화천연가스 급유에 의해 변화된 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 제1저장탱크(110) 높이의 약 10 % 이하의 상태에 놓여지도록 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 회수할 수 있다.
특히, 제1저장탱크(110) 및 제2저장탱크(132)는 액화천연가스 생산시설로부터 액화천연가스를 공급받아 함께 충전되되, 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)로의 급유는 액화가스 급유라인(120)에 의해 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스가 우선적으로 급유된다. 그럼에도 불구하고 액화가스 보충라인(133)에 의해 제2저장탱크(132)에 충전 및 수용된 액화천연가스가 제1저장탱크(110)로 보충되는 바, 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량은 제1저장탱크(110) 높이의 약 90 % 이상을 유지하여 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 억제 및 최소화될 수 있다. 그러나 계속되는 액화천연가스 급유에 의해 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스가 모두 제1저장탱크(110)로 보충되어 소모된 후에 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 슬로싱 하중이 급격히 증가하는 적재범위에 놓여지게 되면, 액화천연가스의 보충을 통해 슬로싱 하중이 극대화되는 상황을 회피하는 것은 불가능하다. 이 경우, 액화가스 회수라인(134)이 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 제1저장탱크(110) 높이의 약 10 % 이하의 상태에 놓여지도록 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 공급하여 회수함으로써, 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중이 억제 및 최소화되는 상황을 의도할 수 있다.
감지장치(135)는 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량을 측정하거나 또는 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중을 측정하도록 마련된다. 감지장치(135)는 레벨센서로 이루어져 액화천연가스 적재량을 측정하여 슬로싱 하중이 급격하게 증가하는 적재범위를 감지하거나, 진동센서 또는 충격센서로 이루어져 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중을 직접적으로 측정하도록 마련될 수 있다.
제1유량조절밸브(136) 및 제2유량조절밸브(137)는 액화가스 보충라인(133) 및 액화가스 회수라인(134)에 각각 마련되어, 액화가스 보충라인(133) 및 액화가스 회수라인(134)을 따라 이송되는 액화천연가스의 공급량을 조절하도록 마련된다. 제1유량조절밸브(136) 및 제2유량조절밸브(137)는 감지장치(135)가 측정한 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량 정보 또는 슬로싱 하중 정보에 근거하여 개폐작동이 이루어질 수 있다. 일 예로, 감지장치(135)가 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 슬로싱 하중이 급격히 증가하는 적재범위에 해당하는 것으로 감지하거나, 제1저장탱크(110)에 슬로싱 하중이 발생하거나 일정 하중범위를 초과하는 것으로 감지한 때에는 제1유량조절밸브(136)를 개방하여 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 액화가스 보충라인(133)을 거쳐 제1저장탱크(110)로 보충해주거나, 제2유량조절밸브(137)를 개방하여 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 액화가스 회수라인(134)을 거쳐 제2저장탱크로 회수함으로써, 제1저장탱크(110)의 슬로싱 하중을 저감 및 억제할 수 있다. 이와는 반대로, 감지장치(135)가 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량이 슬로싱 하중이 급격히 증가하는 적재범위를 회피하거나, 특히 슬로싱 하중이 최소화되는 적재범위(액화천연가스 적재량이 제1저장탱크(110) 높이의 약 90 % 이상 또는 약 10 % 이하)에 해당하는 것으로 감지한 때에는 제1유량조절밸브(136) 및 제2유량조절밸브(137)를 폐쇄시키는 방향으로 작동하여 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스의 적재량을 유지할 수 있다.
증발가스 순환라인(138)은 제1저장탱크(110)에서 발생하는 증발가스를 제2저장탱크(132)로 회수하도록 마련된다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1저장탱크(110)는 내부에 수용된 액화천연가스의 기화 또는 증발을 방지하도록 단열 처리되어 마련되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 현실적으로 불가능하므로 제1저장탱크(110)의 내부에는 증발가스가 발생하여 축적된다. 이러한 증발가스는 설비 구조의 안전성 측면에서 제1저장탱크(110)로부터 제거할 필요성이 있는 바, 증발가스 순환라인(138)이 제1저장탱크(110)에서 발생 및 축적된 증발가스를 가압식 탱크로 이루어지는 제2저장탱크(132)로 회수하여 저장될 수 있다.
증발가스 순환라인(138)은 입구 측 단부가 제1저장탱크(110)에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부가 제2저장탱크(132)에 연결되어 마련되되, 중단부에는 증발가스를 가압 및 송출하는 컴프레서(139)가 마련될 수 있다. 제1저장탱크(110)의 운용압력 범위는 약 0.1 barg로 마련되고, 제2저장탱크(132)의 운용압력 범위는 약 4 내지 5 barg로 마련되는 바, 컴프레서(139)는 제1저장탱크(110)에서 발생한 저압의 증발가스를 제2저장탱크(132)의 내부압력 수준에 상응하게 가압함과 동시에, 제1저장탱크(110)로부터 제2저장탱크(132)로 증발가스를 원활하게 송출할 수 있다.
한편, 제1저장탱크(110)와 제2저장탱크(132)는 다양한 운용환경에 능동적으로 대처하여 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감 및 억제하면서도, 액화천연가스 급유선(100)의 액화천연가스 수송능력을 향상시킬 수 있도록 제1저장탱크(110)와 제2저장탱크(132)의 용량의 비는 1:1로 이루어질 수 있다. 제1저장탱크(110)와 제2저장탱크(132)의 용량이 서로 대응되는 수준, 즉 동일하게 이루어짐으로써 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량 수준에 무관하게 슬로싱 하중이 가해지는 액화천연가스의 적재범위를 효과적으로 회피할 수 있으며, 액화천연가스의 수송능력이 향상되어 액화가스 급유선(100)의 운용 효율이 증대될 수 있다. 나아가 제2저장탱크(132)의 용량이 제1저장탱크(110)의 용량과 동일한 수준으로 확대됨으로써, 증발가스 처리를 위한 재액화장치 등 별도의 추가 설비 없이도, 제1저장탱크(110) 및 연료탱크(11)에서 발생되는 다량의 증발가스를 안정적으로 회수 및 처리할 수 있으며, 이로써 구조의 단순화를 통해 설비 구축 비용을 절감하고 설비운용의 효율성을 도모할 수 있다.
증발가스 소비라인(140)은 제2저장탱크(132)에 수용된 증발가스를 엔진 등의 소비처(180)에 연료가스로서 공급하거나 제2저장탱크(132)의 안정성 확보를 위해 GCU(Gas Combustion Unit, 190)에 공급하여 처리하도록 마련된다. 소비처(180)는 액화가스 급유선(100)의 추진력을 발생시키는 엔진, 보일러 등의 발전설비 등 증발가스를 연료가스로 이용하여 동력을 발생시키는 다양한 소비수단을 포함한다. 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스로부터 발생한 증발가스와 더불어, 증발가스 회수라인(131) 및 증발가스 순환라인(138)에 의해 회수된 증발가스는 증발가스 소비라인(140)에 의해 액화가스 급유선(100)의 소비처(180)에 연료가스로 공급되어 에너지 효율이 증대될 수 있으며, 이와 동시에 여분의 증발가스를 GCU(190)로 공급하여 제2저장탱크(132)의 구조 안정성을 확보할 수 있다. 이를 위해 증발가스 소비라인(140)은 입구 측 단부가 제2저장탱크(132)와 연결되고, 출구 측 단부는 분기되어 소비처(180) 및 GCU(190)에 각각 연결되어 마련될 수 있다.
증발가스 소비라인(140)은 이를 따라 이송되는 증발가스를 엔진, 보일러 등의 소비처(180)가 요구하는 연료가스 압력조건에 맞추어 가압하는 압축부(141)를 포함하여 마련될 수 있다. 압축부(141)는 증발가스를 압축하는 컴프레서(141a)와 컴프레서(141a)를 거쳐 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 쿨러(141b)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 컴프레서(141a) 및 쿨러(141b)가 하나의 조를 이루어 압축부(141)를 구성하는 것으로 도시되어 있으나, 소비처(180)의 종류, 컴프레서(141a)와 쿨러(141b)의 용량에 따라 압축부(141)가 다양한 수의 컴프레서(141a)와 쿨러(141b)로 이루어지는 경우를 포함한다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 급유선(200)에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 급유선(200)과 액화가스 추진선박(10)을 도시한 개념도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 급유선(200)은 액화가스 급유선(200)에 마련되는 제1저장탱크(110), 제1저장탱크(110)와 연결되어 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)로 액화가스를 공급하는 액화가스 급유라인(120), 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감 및 억제하고 발생되는 증발가스를 회수 및 처리하는 유동 관리부(230), 유동 관리부(230)의 제2저장탱크(132)에 수용된 증발가스를 엔진, 보일러 등의 소비처(180)에 연료가스로서 공급하거나 구조 안정성을 위해 GCU(190)로 공급하는 증발가스 소비라인(140)을 포함하여 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 급유선(200)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 전술한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 급유선(100)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 유동 관리부(230)는 액화천연가스 및 각종 탱크로부터 회수된 증발가스를 회수 가능하게 마련되는 제2저장탱크(132)와, 연료탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 제2저장탱크(132)로 회수하되 압력조절장치(231)를 포함하는 증발가스 회수라인(131)과, 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량에 따라 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110)로 공급하는 액화가스 보충라인(133)과, 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량에 따라 제1저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 제2저장탱크(132)로 공급하는 액화가스 회수라인(134)과, 제1저장탱크(110)의 액화천연가스 적재량 또는 슬로싱 하중을 측정하는 감지장치(135)와, 액화가스 보충라인(133) 및 액화가스 회수라인(134)에 각각 마련되는 제1유량조절밸브(136) 및 제2유량조절밸브(137)와, 제1저장탱크(110)에서 발생하는 증발가스를 제2저장탱크(132)로 회수하는 증발가스 순환라인(238)을 포함하여 마련될 수 있다.
증발가스 회수라인(131)은 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)로부터 액화가스 급유선(200)의 제2저장탱크(132)로 회수되는 증발가스의 공급량을 조절하거나, 연료탱크(11)와 제2저장탱크(132)의 내부압력을 조절하도록 압력조절장치(231)를 포함하여 마련될 수 있다. 압력조절장치(231)는 증발가스 회수라인(131)을 따라 이송되는 증발가스를 송출하는 컴프레서(231a) 및 증발가스 회수라인(131)의 개폐정도를 조절하는 개폐밸브(231b) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 마련될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)는 운용압력이 약 6 barg의 압력수준으로 마련되고, 액화가스 급유선(200)의 제2저장탱크(132)는 이보다 낮은 압력수준인 약 4 내지 5 barg의 운용압력 범위를 가지도록 마련되는 바, 일반적으로는 내부압력 차이에 의해 연료탱크(11)에 발생된 증발가스는 증발가스 회수라인(131)을 따라 제2저장탱크(132)로 공급될 수 있다. 그러나, 연료탱크(11)의 증발가스 발생량이 급증하거나 제2저장탱크(132)의 증발가스 발생량이 급감하여, 연료탱크(11)와 제2저장탱크(132) 간의 내부압력 차이가 증가할 경우, 질식유동(Choke flow)이 발생함에 따라 증발가스 회수라인(131)을 따라 회수되는 증발가스의 공급량이 급증하고, 이로 인해 연료탱크(11)의 내부압력이 운용압력 수준보다 낮아질 우려가 있다. 이 경우 압력조절장치(231)의 개폐밸브(231b)가 증발가스 회수라인(131)을 따라 이송되는 증발가스의 회수량을 감소시키는 방향으로 작동하여 연료탱크(11)의 내부압력을 운용압력에 상응하는 압력수준으로 유지해줄 수 있다.
한편, 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)가 멤브레인 형 저장탱크로 이루어지거나, 연료탱크(11)가 가압식 탱크로 이루어진다 하더라도 내부에 증발가스 발생량이 적은 경우에는 연료탱크(11)의 내부압력이 제2저장탱크(132)의 내부압력보다 낮아 증발가스 회수라인(131)을 통한 증발가스의 이송이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 이 경우에는 압력조절장치(231)의 컴프레서(231a)가 선택적으로 작동하여 연료탱크(11)에서 발생된 증발가스를 제2저장탱크(132)로 송출하도록 마련됨으로써, 증발가스 회수라인(131)을 통한 증발가스의 회수를 안정적으로 구현함과 동시에, 증발가스 회수라인(131)을 따라 제2저장탱크(132)로 회수되는 증발가스의 공급량을 조절할 수 있다.
증발가스 순환라인(238)은 제1저장탱크(110)에서 발생하는 증발가스를 제2저장탱크(132)로 회수하도록 마련된다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1저장탱크(110)는 내부에 수용된 액화천연가스의 기화 또는 증발을 방지하도록 단열 처리되어 마련되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 현실적으로 불가능하므로 제1저장탱크(110)의 내부에는 증발가스가 발생하여 축적된다. 이러한 증발가스는 설비 구조의 안전성 측면에서 제1저장탱크(110)로부터 제거할 필요성이 있는 바, 증발가스 순환라인(238)이 제1저장탱크(110)에서 발생 및 축적된 증발가스를 가압식 탱크로 이루어지는 제2저장탱크(132)로 회수하여 처리할 수 있다.
증발가스 순환라인(238)은 입구 측 단부가 제1저장탱크(110)에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부가 증발가스 회수라인(131)에 합류하도록 마련되되, 증발가스 순환라인(238)과 증발가스 회수라인(131)이 합류하는 지점에는 이덕터(Eductor, 239)가 마련될 수 있다. 제1저장탱크(110)의 운용압력 범위는 약 0.1 barg로 마련되고, 제2저장탱크(132)의 운용압력 범위는 약 4 내지 5 barg로 마련되는 바, 내부압력 차이에 의해 제1저장탱크(110)로부터 제2저장탱크(132)로의 증발가스 회수가 원활하지 않을 수 있다. 이에 증발가스 순환라인(238)의 출구 측 단부와 증발가스 회수라인(131)이 합류되는 지점에 이덕터(239)가 마련함으로써, 증발가스 회수라인(131)을 따라 이송되는 증발가스의 자체 압력 또는 압력조절장치(231)의 컴프레서(231a)에 의해 가압 송출되는 증발가스의 압력을 이용하여 제1저장탱크(110) 내부의 증발가스를 증발가스 회수라인(131) 측으로 추출하여 제2저장탱크(132)로 회수할 수 있다. 이로써 별도의 송출장치 없이도 제1저장탱크(110) 내부의 증발가스를 증발가스 회수라인(131) 측으로 추출하여 제2저장탱크(132)로 회수할 수 있으므로 설비 구조를 단순화할 수 있으며, 설비 운용의 효율성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 급유선(300)에 대해 설명한다.
도 3는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 급유선(300)과 액화가스 추진선박(10)을 도시한 개념도로서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 급유선(300)은 액화가스 급유선(300)에 마련되는 제1저장탱크(110), 제1저장탱크(110)와 연결되어 액화가스 추진선박(10)의 연료탱크(11)로 액화가스를 공급하는 액화가스 급유라인(120), 제1저장탱크(110)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감 및 억제하고 연료탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 처리하는 유동 관리부(230) 및 유동 관리부(230)의 제2저장탱크(132)에 수용된 증발가스를 엔진, 보일러 등의 소비처(180)에 연료가스로서 공급하거나 구조 안정성을 위해 GCU(190)로 공급하는 증발가스 소비라인(140)을 포함하고, 유동 관리부(230)는 액화가스 보충라인(133)에 마련되어 제1저장탱크(110)로 공급되는 액화천연가스를 냉각시키는 냉각장치(322)를 포함하여 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 급유선(300)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 전술한 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 급유선(200)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 급유선(300)의 유동 관리부(230)는 제2저장탱크(132)에 수용된 액화천연가스를 제1저장탱크(110)로 공급하는 액화가스 보충라인(133)에 마련되어, 제1저장탱크(110)로 공급되는 액화천연가스를 냉각시키는 냉각장치(322)를 더 포함하여 마련될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1저장탱크(110)는 액화가스 보충라인(133)에 의해 제2저장탱크(132)로부터 액화천연가스를 보충 및 공급받게 되는데, 제2저장탱크(132)가 가압식 탱크로 이루어짐에 따라 제2저장탱크(132)로부터 제1저장탱크로(110)로 보충되는 액화천연가스의 온도가 상승된 상태일 수 있다. 이에 액화가스 보충라인(133)에 냉각장치(322)가 마련되어 제1저장탱크(110)로 공급되는 액화천연가스를 냉각시킴으로써, 제1저장탱크(110)의 내부온도가 상승되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 제2저장탱크(132)로부터 제1저장탱크(110)로의 액화천연가스 공급 시 제1저장탱크(110)에서 발생하는 증발가스를 최소화할 수 있다.
냉각장치(322)는 질소 등의 냉매가 순환되는 냉매순환시스템(미도시)을 포함하는 열교환장치로 이루어져, 액화가스 보충라인(132)을 따라 이송되는 액화천연가스로 냉열을 전달할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화천연가스의 냉각을 구현할 수 있다면 다양한 방식 및 구조의 장치로 이루어지는 경우를 포함한다.
냉각장치(322)는 질소 등의 냉매가 순환되는 냉매순환시스템(미도시)을 포함하는 열교환장치로 이루어져, 액화가스 급유라인(120)을 따라 이송되는 액화천연가스로 냉열을 전달할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화천연가스의 냉각을 구현할 수 있다면 다양한 방식 및 구조의 장치로 이루어지는 경우를 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300: 액화가스 급유선 110: 제1저장탱크
120: 액화가스 급유라인 130, 230: 유동 관리부
131: 증발가스 회수라인 132: 제2저장탱크
133: 액화가스 보충라인 134: 액화가스 회수라인
135: 감지장치 136: 제1유량조절밸브
137: 제2유량조절밸브 138, 238: 증발가스 순환라인
139: 컴프레서 140: 증발가스 소비라인
141: 압축부 180: 소비처
190: GCU 239: 이덕터
231: 압력조절장치 231a: 컴프레서
231b: 개폐밸브 322: 냉각장치

Claims (14)

  1. 액화가스 추진선박의 연료탱크에 액화가스를 공급하는 액화가스 급유선에 있어서,
    액화가스를 수용하는 제1저장탱크;
    상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 연료탱크로 공급하는 액화가스 급유라인;
    상기 제1저장탱크에 가해지는 슬로싱(Sloshing) 하중을 저감하고, 증발가스를 회수 및 처리하는 유동 관리부;를 포함하고,
    상기 유동 관리부는
    액화가스 및 회수된 증발가스를 수용 가능하게 마련되는 제2저장탱크와, 상기 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 제2저장탱크로 회수하는 증발가스 회수라인과, 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 상기 제2저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 제1저장탱크로 공급하는 액화가스 보충라인과, 상기 제1저장탱크에서 발생된 증발가스를 가스상태로 상기 제2저장탱크로 회수하는 증발가스 순환라인을 포함하는 액화가스 급유선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동 관리부는
    상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 제2저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인을 더 포함하는 액화가스 급유선
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2저장탱크는
    회수된 증발가스의 압력을 견디도록 가압식 탱크로 마련되는 액화가스 급유선.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증발가스 순환라인은
    상기 제1저장탱크에서 발생한 증발가스를 가압 및 송출하는 컴프레서를 포함하는 액화가스 급유선.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 증발가스 회수라인은
    상기 제2저장탱크로 회수되는 증발가스의 공급량을 조절하거나, 상기 연료탱크와 상기 제2저장탱크의 내부압력을 조절하는 압력조절장치를 포함하는 액화가스 급유선.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 증발가스 순환라인의 출구 측 단부는 상기 증발가스 회수라인에 합류하도록 마련되고,
    상기 증발가스 순환라인이 상기 증발가스 회수라인과 합류하는 지점에는 이덕터(Eductor)가 마련되는 액화가스 급유선.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압력조절장치는
    컴프레서 및 개폐밸브 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액화가스 급유선.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유동 관리부는
    상기 액화가스 보충라인에 마련되어 상기 제1저장탱크로 공급되는 액화가스를 냉각시키는 냉각장치를 더 포함하는 액화가스 급유선.
  10. 제5항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 관리부는
    상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량 또는 슬로싱 하중을 측정하는 감지장치와, 상기 액화가스 보충라인에 마련되는 제1유량조절밸브와, 상기 제1저장탱크의 액화가스 적재량에 따라 상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 상기 제2저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인에 마련되는 제2유량조절밸브를 더 포함하고,
    상기 제1유량조절밸브 및 상기 제2유량조절밸브는 상기 감지장치가 측정한 액화가스 적재량 정보 또는 슬로싱 하중 정보에 근거하여 개폐 작동이 제어되는 액화가스 급유선.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2저장탱크에 수용된 증발가스를 소비처에 연료가스로 공급하는 증발가스 소비라인;을 더 포함하는 액화가스 급유선.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 증발가스 소비라인은
    상기 소비처로 공급되는 증발가스를 가압하는 압축부를 포함하는 액화가스 급유선.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액화가스 급유라인은
    상기 제1저장탱크에 수용된 액화가스를 송출하는 송출펌프를 포함하고,
    상기 액화가스 회수라인은
    상기 액화가스 급유라인 상의 상기 송출펌프 후단으로부터 분기되어 마련되는 액화가스 급유선.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1저장탱크의 용량 및 상기 제2저장탱크의 용량의 비는 1:1로 이루어지는 액화가스 급유선.
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