KR102656780B1 - Lngc 화물창 기밀 검사 시스템 - Google Patents

Lngc 화물창 기밀 검사 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNGC(LNG)를 운반하기 위한 선박에 설치된 LNGC 화물창의 기밀을 검사하기 위한 검사시스템에 관한 것으로, 기밀여부를 추적하기 위한 추적가스를 화물창 내에 공급하고, 공급된 추적가스를 회수 및 정화시키는 LNGC 화물창 기밀 검사 시스템에 관한 것이다.

Description

LNGC 화물창 기밀 검사 시스템 {LNGC Carrier Tank Leak Inspection System}
본 발명은 LNGC(LNG)를 운반하기 위한 선박에 설치된 LNGC 화물창의 기밀을 검사하기 위한 검사시스템에 관한 것으로, 기밀여부를 추적하기 위한 추적가스를 화물창 내에 공급하고, 공급된 추적가스를 회수 및 정화시키는 LNGC 화물창 기밀 검사 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LNGC의 화물창은 금속으로 제작된 선박외벽 내에 저온에 강한 금속으로 제작된 화물창 외벽을 구성하고, 내부에는 화물창 외벽과 2차 단열막으로 이루어진 2차 단열구역과 2차 단열막과 1차 단열막으로 이루어진 1차 단열구역으로 두개의 단열구역을 형성하며, 각각의 단열구역은 단열재가 포함되어 있는 구조로 되어 있다.
여기서 사용되는 단열막(Membrane)은 스테인레스, 인바(Invar, 철과 니켈이 주성분인 열팽창률이 아주 작은 합금) 등으로 구성되며, 두께는 0.7밀리미터 내지 3밀리미터 이하의 아주 얇은 판을 일정 크기로 조립하고 용접하여 제작한다.
이와 같이 제작된 LNGC(LNG 운반 선박)의 화물창은 고압으로 압축하여 액화된 영하 162˚C의 초저온 LNG를 저장, 운반하고, 특성상 LNG의 저장 및 하역에 따른 압력변화에 따라서 지속적인 압축, 팽창과 같은 구조적 스트레스를 받게 된다.
특히, LNG 선박은 험난한 대양을 운항하면서 LNG를 운반하는 선박으로 화물창 내부에서 LNG가 액체 상태로 운반되며 이에 따른 화물창 내의 액체의 유동에 의한 슬로싱(sloshing)이 발생하여 지속적으로 화물창의 구조물 즉 단열막에 충격을 가하여 피로를 누적시킨다.
이로 인하여 상기의 단열막이 용접 결함이나 물리적인 요인에 의하여 손상된 상태에서 LNG를 저장하면 화물창 내부의 진공 또는 가압 상태가 유지되지 못하여 LNG가 외부로 배출되어 소모되고 경제적으로 큰 손해를 야기시키는 문제점이 발생한다. 또한, LNG의 누출로 인한 화재 및 폭발위험의 우려가 있어 화물창의 누설검사가 반드시 필요하다.
일반적으로 화물창의 누설검사는 화물창 내부를 진공상태로 유지시킨 후 진공이 유지된 공간에 암모니아가스를 주입하고, 용접부위나 누설 위험이 있는 부위에 암모니아와 반응하는 페인트를 도포하여 페인트의 반응여부에 통해 누설여부를 확인하는 검사를 수행한다.
검사가 완료된 후 화물창 내부에 검사용 암모니아 가스를 배출시켜야 하는데, 배출되는 암모니아 가스를 물에 용해시킨 후 저장된 물을 폐수처리 업체에 맡겨서 처리하는 과정으로 진행된다. 이로 인해 상당히 번거롭고 폐수를 별도로 처리해야하는 인력낭비 및 비용을 더 지불해야하고, 폐수를 이동시키는 과정에서 안전사고의 발생 우려가 있는 등의 다양한 문제점이 발생하였다.
따라서, LNGC 화물창에서 회수되는 암모니아가스를 연속적으로 처리가 가능한 LNGC 화물창 검사 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
1. 등록특허공보 제10-1017488호 '가스감지 적외선카메라를 이용한 ＬＮＧＣ 화물창 누설검사방법' (등록일자 2011년02월17일) 2. 등록실용신안공보 제20-0191426호 '추적가스를 이용한 누설검사장치' (등록일자 2001년05월25일)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LNGC(LNG)를 운반하기 위한 선박 또는 LNG를 저장하기 위한 탱크 등의 용접부위에 누설여부를 검사효율을 높이고, 사용되는 추적가스의 용이한 처리가 가능한 LNGC 화물창 기밀 검사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 LNGC 화물창 기밀 검사 시스템은 LNGC 선박(10)에 설치된 화물창(20) 내부의 공기를 배출시키는 진공부(100); 상기 화물창(20) 내부가 임의로 설정된 기압에 도달하면 상기 진공부(100)로 공기가 역류하는 것을 차단하는 차단밸브(200); 설정된 기압에 도달한 상기 화물창(20) 내부로 추적가스를 공급하는 가스투입부(300); 상기 화물창(20) 내부의 누설검사 완료 후 상기 화물창(20) 내부로부터 배출되는 추적가스에 오존가스를 혼합하여 상기 추적가스를 정화시키는 오존처리부(400); 상기 오존처리부(400)에서 정화된 정화가스를 전달받아 내부에 수용된 용해액에 용해시킨후 외부로 배출시키는 가스처리부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 오존처리부(400)는 오존을 생성하는 오존발생부(410); 상기 오존가스를 생성하기 위해 외부공기를 상기 오존발생부(410)로 전달하는 외기공급기(420);를 포함하되, 상기 외기공급기(420)로 유입되는 외부공기는 일정습도 이하로 건조된 건조공기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 오존처리부(400)는 상기 추적가스와 오존가스를 전달받아 각각의 가스를 혼합시키는 믹서부(430)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 오존처리부(400)는 상기 외기공급기(420)에서 전달되는 공기의 공급량을 계측하는 유량계측기(440); 를 더 포함하고, 상기 외기공급기(420)는 상기 오존발생부(410)로 전달되는 외부공기의 공급량을 조절하여 상기 추적가스와 혼합되는 오존가스의 혼합비율을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 가스처리부(500)는 내부에 상기 용해액이 수용되며, 상기 정화가스를 전달받는 유입구(511)와 상기 용해액에 용해된 처리가스가 배출되는 배출구(512)가 구비된 탱크부(510); 상기 배출구(512)에 형성되어 상기 처리가스에 상기 추적가스, 오존가스의 포함여부를 감지하는 가스검출부(520);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 상기 가스처리부(500)는 상기 처리가스에 포함된 수분을 제거하는 제습부(530);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 암모니아 가스가 용해된 폐수를 교체 하는 공정이 생략되면서 LNGC 선박의 화물창에서 회수되는 암모니아가스를 연속적으로 처리가 가능하여 검사시간 단축 및 안전사고의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명의 전체적인 흐름 및 구성을 나타낸 개략도.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 개략도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 조립식 실험실에 대한 일실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명한다.
이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고, 이하 제시되는 도면들은 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타내고, 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1 을 참조하면 본 발명은 LNGC(LNG)를 운반하는 선박의 내부에 설치되는 LNGC 화물창의 기밀을 검사하기 위한 검사시스템에 관한 것이며, 진공부(100), 차단밸브(200), 가스투입부(300), 오존처리부(400) 및 가스처리부(500)를 포함한다.
진공부(100)는 LNGC 선박(10)에 설치된 화물창(20) 내부의 압력을 대기압보다 낮은 압력으로 낮추기 위해 화물창(20) 내부의 공기를 외부로 배출시키는 진공펌프에 해당한다. 진공부(100)는 서로 연통되며 다수개를 이루는 어느 하나의 화물창(20)에 탈착 가능하도록 연결되어 화물창(20) 내부의 공기를 배출시킨다.
그리고 진공부(100)에서 사용되는 진공펌프는 로터리 베인 펌프(Rotary Vane Pump), 오일 확산 펌프(Oil Diffusion Pump) 등을 사용할 수 있으며 진공부(100)는 화물창(20) 내부가 검사를 위한 설정 압력에 도달하면 작동이 정지된다.
차단밸브(200)는 화물창(20) 내부가 임의로 설정된 기압에 도달하면 진공부(100)를 통해 화물창(20) 내부로 외기가 유입되는 것을 차단하기 위한 밸브이다. 차단밸브(200)는 진공부(100)의 작동이 정지되면 진공부(100)를 통해 외부공기가 역류하는 것을 방지하기 위한 목적을 갖는다. 차단밸브(200)는 가스 등을 취급하는 유체용 전자밸브일 수 있다.
가스투입부(300)는 설정된 기압에 도달한 화물창(20) 내부로 추적가스를 공급한다. 가스투입부(300)는 화물창(20)에 탈착가능한 구조를 가지며, 가스투입부(300)와 화물창(20) 사이에는 상기 차단밸브(200)와 동일한 구조를 가지며 개폐되는 밸브(310)가 형성된다.
밸브(310)는 진공부(100)가 동작하면 화물창(20) 내부의 기압을 낮추기 위해 닫힌 상태를 유지하다가 추적가스를 화물창(20)에 공급할 때 개방된다. 가스투입부(300)에서 취급되는 추적가스는 암모니아계열가스로 사용될 수 있으며, 누설여부를 확인하는 방법에 따라 VOC가스(가연성가스), CO가스(일산화탄소가스) 등 여러 종류가 사용될 수 있다.
화물창(20) 내부에 추적가스가 채워지고, 누설검사가 완료되면 화물창(20) 내부의 추적가스는 화물창(20) 내부에 잔류하지 않도록 전량 외부로 배출되어야 한다. 추적가스는 환경오염을 유발할 수 있는 기체에 해당하므로 이를 정화시키는 과정이 반드시 필요하며, 추적가스를 정화시킨 후 대기중으로 배출해야 한다. 이때, 오존처리부(400)는 화물창(20) 내부로부터 배출되는 추적가스를 정화시키기 위한 목적으로 설치된다.
오존처리부(400)는 일측으로 추적가스를 전달받는다. 차단밸브(200)가 개방되고, 진공부(100)가 동작하면 추적가스는 진공부(100)를 통과하여 오존처리부(400)로 전달된다. 추적가스를 전달받은 오존처리부(400)는 추적가스에 생성한 오존가스를 혼합하여 추적가스를 정화시킨다.
예를 들면 추적가스는 암모니아(NH3) 가스이며, 오존가스(O3)와 혼합된다. 혼합되는 과정에서 화학반응이 일어나 암모니아가스가 이산화질소(NO2)와 물(H2O)로 변화된다. 따라서, 오존처리부(400)를 통과하면서 추적가스는 추적가스가 가지고 있는 악취나 독성을 정화시킬 수 있다.
가스처리부(500)는 오존처리부(400)에서 정화된 정화가스를 외부(대기)로 배출시키기 전 오존처리부(400)로부터 정화된 정화가스에 포함된 잔여 오염물질 또는 이산화질소의 농도를 희석시키기 위한 목적을 갖는다.
가스처리부(500)는 내부에 용해액이 일정량 수용되며 정화가스가 용해액에 접촉되어 용해되면서 이산화질소의 농도가 희석된다. 용해액은 물이며, 정화가스에 포함된 물이 수용된 용해액에 혼합된다. 이로 인해 용해액의 수위가 높아지는 경우 용해액의 일부를 배출시킬 수 있으며, 용해액의 교체 또는 보충이 불필요해지는 이점이 있다.
본 발명의 오존처리부(400)의 다른 실시예로, 추적가스가 오존처리부(400)를 통과하지 않고 직접 가스처리부(500)로 전달되어 용해액에 용해되는 경우, 추적가스가 용해된 용해액과 오존처리부(400)에서 생성된 오존가스를 접촉시켜 용해액을 정화시킬 수 있다.
도 1 을 참조하면 오존처리부(400)는 오존발생부(410), 외기공급기(420), 믹서부(430) 및 유량계측기(440)를 포함한다.
먼저 오존발생부(410)는 오존(O3)을 생성한다. 오존발생부(410)의 실시예로, 오존발생부(410)는 공기(또는 산소) 중에서 코로나 방전(Corona Discharge)으로 오존을 발생시킬 수 있다.
외기공급기(420)는 외부공기를 흡입하여 오존발생부(410)로 흡입된 외부공기를 전달하는 장치에 해당한다. 외기공급기(420)에서 흡입한 공기가 오존발생부(410)로 전달되면 오존발생부(410)에서 오존가스가 생성된다. 외기공급기(420)는 공기를 흡입 또는 송풍할 수 있는 송풍기일 수 있다.
한편, 외기공급기(420)가 흡입하는 외부공기는 일정습도 이하로 건조된 건조공기일 수 있다. 건조공기가 외기공급기(420)로 유입되면 추적가스와 오존가스의 혼합이 용이하게 진행되어 추적가스의 정화효율을 보다 향상시켜줄 수 있다.
믹서부(430)는 가스혼합기로 진공부(100) 및 오존발생부(410)와 가스처리부(500) 사이에 위치하여 추적가스와 오존가스를 전달받는다. 전달받은 추적가스와 오존가스의 원활한 접촉과 반응을 유도하기 위해 각각의 가스를 혼합한다. 이때, 외기공급기(420)에서 공급되는 건조공기로 인해 추적가스의 정화를 위한 가스의 혼합시간이 단축될 수 있다.
유량계측기(440)는 외기공급기(420)에서 전달되는 공기의 공급량을 계측하기 위한 유량계측기기(Flowmetering Instruments)에 해당한다. 유량계측기(440)는 오존발생부(410)와 외기공급기(420) 사이에 형성되어 유량계측기(440)에서 실시간으로 공급되는 건조공기의 공급량을 계측한다. 유량계측기(440)에서 공급량이 계측됨에 따라 오존발생부(410)로 전달되는 외부공기의 공급량을 조절한다. 따라서, 추적가스와 혼합되는 오존가스의 투입량을 가감하여 조절할 수 있으므로 추적가스의 정화효율에 반응하여 추적가스와 오존가스의 혼합비율을 제어할 수 있다.
도 2 를 참조하여 가스처리부(500)의 일실시예를 설명한다. 가스처리부(500)는 탱크부(510) 및 가스검출부(520)를 포함한다.
탱크부(510)는 용해액이 수용될 수 있도록 내부가 중공되며, 일측에 정화가스를 전달받는 유입구(511)와 용해액에 용해된 처리가스가 배출되는 배출구(512)가 형성된다. 한편, 탱크부(510)의 측면에는 상기 정화가스가 용해액에 용해되는 과정으로 인해 용해액이 일정수위 이상으로 증가하는 경우 용해액을 외부로 배출시키기 위한 수위조절파이프(513)가 더 구비될 수 있다.
가스검출부(520)는 배출구(512) 측에 형성되어 처리가스를 전달받는다. 가스검출부(520)에서 처리가스에 추적가스나 오존가스의 포함 여부를 감지한 후 대기중으로 배출한다. 가스검출부(520)는 추적가스의 하나인 암모니아가스를 검출하는 제1 검출기(521)와 오존가스를 검출하는 제2 검출기(522)를 포함할 수 있다.
그리고, 도 3 을 참조하면 가스처리부(500)는 가스검출부(520)에서 추적가스 또는 오존가스가 검출되면 가스처리부(500)를 통과하는 처리가스를 다시 탱크부(510)로 우회시키기 위한 바이패스관(540)이 더 구비될 수 있다. 바이패스관(540)으로 우회된 처리가스는 용해액과 재접촉되어 포함하고 있는 추적가스와 오존가스를 정화시킨 후 다시 가스처리부(500)로 이송된다. 그리고 가스처리부(500)에서 추적가스와 오존가스가 미검출되는 경우 대기중으로 방출된다.
또한, 가스처리부(500)는 처리가스에 포함된 수분을 제거하는 제습부(530)를 더 포함할 수 있다. 제습부(530)가 구비되면서 처리가스에 용해액이 내포된 상태로 배출되는 현상과 가스검출부(520)의 오작동 여부 등을 방지할 수 있는 이점이 있다. 제습부(530)는 교체가 가능한 데미스터(demister) 필터 일 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명은 추적가스인 암모니아 가스가 용해된 폐수를 교체 하는 공정이 생략되면서 회수되는 추적가스를 연속적인 처리가 가능해지는 이점이 있다.
100 : 진공부 200 : 차단밸브
300 : 가스투입부 400 : 오존처리부
500 : 가스처리부

Claims (6)

  1. LNGC 선박(10)에 설치된 화물창(20) 내부의 공기를 배출시키는 진공부(100);
    상기 화물창(20) 내부가 임의로 설정된 기압에 도달하면 상기 진공부(100)로 공기가 역류하는 것을 차단하는 차단밸브(200);
    설정된 기압에 도달한 상기 화물창(20) 내부로 추적가스로 암모니아(NH3)를 공급하는 가스투입부(300);
    상기 화물창(20) 내부의 누설검사 완료 후 상기 화물창(20) 내부로부터 배출되는 상기 암모니아에 오존(O3)을 반응시키는 오존처리부(400);
    상기 오존처리부(400)에서 상기 암모니아와 오존의 반응에 의하여 생성된 이산화질소(NO2)를 내부에 수용된 물에 용해시키는 가스처리부(500);를 포함하되,
    상기 오존처리부(400)는 오존을 생성하는 오존발생부(410); 상기 오존을 생성하기 위해 외부공기를 상기 오존발생부(410)로 전달하는 외기공급기(420); 상기 암모니아와 오존를 전달받아 혼합시키는 믹서부(430); 상기 외기공급기(420)에서 전달되는 공기의 공급량을 계측하는 유량계측기(440); 를 포함하고,
    상기 외기공급기(420)로 유입되는 외부공기는 일정습도 이하로 건조된 건조공기이며,
    상기 외기공급기(420)는 상기 암모니아의 정화효율에 반응하여 상기 오존발생부(410)로 전달되는 외부공기의 공급량을 조절하도록 상기 암모니아와 혼합되는 오존의 혼합비율을 제어하는 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 기밀 검사 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스처리부(500)는 내부에 상기 용해액이 수용되며, 상기 정화가스를 전달받는 유입구(511)와 상기 용해액에 용해된 처리가스가 배출되는 배출구(512)가 구비된 탱크부(510);
    상기 배출구(512)에 형성되어 상기 처리가스에 상기 추적가스, 오존가스의 포함여부를 감지하는 가스검출부(520);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 기밀 검사 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스처리부(500)는 상기 처리가스에 포함된 수분을 제거하는 제습부(530);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 기밀 검사 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200191426Y1 (ko) 2000-02-24 2000-08-16 주식회사사이언스리서치서비스 추적가스를 이용한 누설검사장치
KR101017488B1 (ko) 2009-01-30 2011-02-25 주식회사 디섹 가스감지 적외선카메라를 이용한 ｌｎｇｃ 화물창 누설검사방법
KR20160097113A (ko) * 2015-02-06 2016-08-17 에스앤피환경주식회사 악취가스 처리장치 및 이를 이용한 처리방법
KR20210115189A (ko) * 2020-03-12 2021-09-27 대우조선해양 주식회사 연료 공급 시스템 및 그를 포함하는 선박

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