KR200482095Y1 - 탑사이드 모듈 구조물 및 이를 구비한 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

탑사이드 모듈 구조물 및 이를 구비한 해양 구조물이 개시된다. 본 고안의 탑사이드 모듈 구조물은, 데크에 서로 이격 마련된 복수의 탑사이드 모듈(Topside Module); 및 복수의 탑사이드 모듈에 착탈 가능하게 결합되어 서로 이격된 복수의 탑사이드 모듈 사이에서 트롤리 호이스트(Trolly Hoist)의 이동을 가능하게 하는 착탈 블록을 포함한다.

Description

탑사이드 모듈 구조물 및 이를 구비한 해양 구조물{TOPSIDE MODULE STRUCTURE AND MARINE STRUCTURE HAVING THE SAME}

본 고안은, 탑사이드 모듈 구조물 및 이를 구비한 해양 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가스 또는 오일을 프로세싱(Processing)시키는 복수의 설비들이 마련된 탑사이드 모듈 구조물 및 이를 구비한 해양 구조물에 관한 것이다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 LNG나 LPG와 같은 액화가스의 상태로 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선은, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. LNG 수송선의 내부에 설치되는 LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 Oil FPSO, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트뿐만 아니라 LNG 수송선이나 유조선, LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박의 수요가 증가하고 있다.

LNG FPSO는, 천연가스를 생산하고, 이 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 LNG 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 이 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 해양 구조물이다.

Oil FPSO는, 천연가스 대신에 석유를 생산 및 저장하고, 저장탱크에 저장된 석유를 유조선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 해양 구조물이다. 또한, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 LNG 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해양 구조물이다.

특히, 수요증가로 인하여 석유나 LNG 등의 에너지 가격이 상승함에 따라 예전에는 수익성이 적어 개발되지 않았던 중소규모 가스정에 대한 개발이 추진되고 있는 상태이며, 이러한 중소규모 가스정에 있어서의 천연가스 생산에는 LNG FPSO를 활용하는 방안이 적극적으로 검토되고 있는 추세이다.

LNG FPSO는, 선체 내에 액화된 LNG를 저장하기 위한 LNG 저장탱크가 설치되고, 선체의 상부갑판에 천연가스를 처리(예컨대, 천연가스의 생산 및 액화 등)하기 위해 필요한 각종 설비들, 즉 탑사이드 모듈(topside module)이 설치된다.

이 탑사이드 모듈은 각각의 모듈이 대략 수백 내지 수천 톤에 이르는 무게를 가진다. Oil FPSO의 경우에도 오일의 처리를 위해 상부갑판에 수백 내지 수천 톤에 이르는 탑사이드 모듈이 배치된다.

바다에 떠 있는 FPSO는 파도의 웨이브(Wave) 및 화물의 적재 조건에 따라서 (Hogging, FPSO의 선수와 선미가 공중에 뜨고 FPSO의 아랫부분 중간에 파도가 걸리는 것)이나 새깅(Sagging, FPSO의 선수와 선미가 파도에 걸리면서 FPSO의 중간 부분이 내려앉는 것) 등의 운동을 반복하며, 그에 따라 선체 구조 위에 지지되어 있는 탑사이드 모듈 구조물은 각 모듈 별로 위치 및 무게에 따라 서로 상이한 거동을 보이게 된다.

FPSO는 오일 또는 가스를 프로세싱(Processing) 하기 위한 많은 설비를 탑사이드 모듈에 배치를 하게 되고, 20~25년 정도의 작동 수명(Operating Life)을 유지하기 위하여 지속적인 유지보수가 필요하다.

그리고 유지보수시에는 설비의 리프팅(Lifting)과 운반이 필요한데, 모노레일(Monorail)은 이 두 가지 목적을 달성하기 위한 가장 안전한 방법으로 인정되고 있으며, 그 사용이 점차 확대되고 있는 추세이다.

종래에는 모노레일을 상대 거동이 없는 하나의 탑사이드 모듈 내에서만 설치를 하였고, 통상적인 모노레일은 용량과 길이에 따라 레일 서포트가 모노레일의 상부에 설치된다.

모든 레일 서포트는 단단(Rigid)하게 모노레일에 용접되기 때문에 레일 서포트의 변형에 대한 여유는 레일 서포트의 소재가 허용하는 값으로 제한이 된다.

하지만 유지보수를 위해서 분리된 물체를 모노레일을 이용하여 상이한 탑사이드 모듈 사이를 운반하려고 할 때 전술한 이유 즉, 탑사이드 모듈 간의 설치 위치 및 무게의 차이로 인하여 단단(Rigid)한 모노레일 서포트의 경우 쉽게 피로파괴에 노출될 수 있다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서 탑사이드 모듈 간의 상대 거동에 따른 내성(Tolerance)를 가질 수 있고 무거운 아이템을 운반할 수 있는 새로운 해결 방안이 요구되었다.

한국특허공개공보 제2012-0000973호(대우조선해양 주식회사) 2012. 01. 04.

따라서 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는, 탑사이드 모듈의 설치 위치 및 무게의 차이에 의한 탑사이드 모듈 간의 상대 거동시에도 내성을 가질 수 있으며, 이격 배치된 탑사이드 모듈 간에도 설비 아이템을 효율적으로 이동시킬 수 있는 탑사이드 모듈 구조물 및 이를 구비한 해양 구조물을 제공하는 것이다.

본 고안의 일 측면에 따르면, 데크에 서로 이격 마련된 복수의 탑사이드 모듈(Topside Module); 및 상기 복수의 탑사이드 모듈에 착탈 가능하게 결합되어 서로 이격된 상기 복수의 탑사이드 모듈 사이에서 트롤리 호이스트(Trolly Hoist)의 이동을 가능하게 하는 착탈 블록을 포함하는 탑사이드 모듈 구조물이 제공될 수 있다.

상기 착탈 블록은 상기 복수의 탑사이드 모듈에 볼트 결합될 수 있다.

상기 복수의 탑사이드 모듈에는 레일이 마련되고, 상기 트롤리 호이스트는 상기 레일 상에서 이동될 수 있다.

상기 레일에 착탈 가능하게 마련되어 상기 트롤리 호이스트의 이동을 스토핑(Stopping)시키는 적어도 하나의 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 탑사이드 모듈 중 적어도 어느 하나에 마련되어 상기 착탈 블록을 리프팅(Lifting)시키는 블록 리프트를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 탑사이드 모듈은 가스 또는 오일을 프로세싱(Processing)시키는 복수의 설비를 구비하며, 상기 복수의 탑사이드 모듈은 상기 복수의 설비의 설치 위치 및 무게의 차이에 의해 서로 상이하게 거동 될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 가스 또는 오일을 프로세싱(Processing)하기 위한 설비를 구비한 해양 구조물로서, 전술한 탑사이드 모듈 구조물을 포함하는 해양 구조물이 제공될 수 있다.

상기 해양 구조물은 LNG FPSO, Oil FPSO, LNG FSRU 또는 LNG RV를 포함할 수 있다.

본 고안의 실시예들은, 서로 다른 상대 거동을 하는 복수의 탑사이드 모듈을 착탈 가능한 착탈 블록으로 연결함으로써 종래의 탑사이드 모듈의 유지보수시의 가장 큰 문제점인 분리된 프로세싱 설비를 이격 설치된 탑사이드 모듈로 운반할 때 강성(Rigid) 재질의 레일 서포트가 피로파괴에 노출되는 문제를 해결함으로써 서로 이격 설치된 탑사이드 모듈 간에도 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하여 트롤리 호이스트의 이동 영역을 안정적으로 확장 확보할 수 있고, 유지보수 비용을 효율적으로 줄일 수 있다.

도 1은 본 실시예인 해양 구조물에 탑사이드 모듈 구조물이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 "A" 영역을 확대 도시한 측면도로써 착탈 블록이 레일에 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 착탈 블록이 레일에 결합되지 않은 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 착탈 블록이 레일 사이의 공간으로 블록 리프트에 의해 상승되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 고안과 본 고안의 동작상의 이점 및 본 고안의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 고안을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 명세서에서 해양 구조물이란, 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 Oil FPSO, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트뿐만 아니라 LNG 수송선이나 유조선, LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함한다.

도 1은 본 실시예인 해양 구조물에 탑사이드 모듈 구조물이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 실시 예에서 탑사이드 모듈 구조물(1)이란, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 탑사이드 모듈(10)이 합쳐져서 하나의 구조물을 이루는 것으로서, 선체의 상부 갑판(UD)에는 탑사이드 모듈 구조물(1)이 복수로 마련될 수 있다.

또한 탑사이드 모듈(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 비상시 천연가스를 대기중에 발전시키는 플레어 모듈(FM)과, LPG를 처리하는 LPG 처리 모듈(LM)과, 천연가스를 액화시키는 천연가스 액화모듈(NM)과, 해양 구조물의 일점 계류 및 해양 구조물의 선체 내외로의 물질의 이동을 가능하게 하는 터릿 모듈(TM)과, 발전모듈(GM)을 포함할 수 있다.

도 2는 도 1의 "A" 영역을 확대 도시한 측면도로써 착탈 블록이 레일에 결합된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 탑사이드 모듈 구조물(1)은, 데크에 서로 이격 마련된 복수의 탑사이드 모듈(10, Topside Module)과, 복수의 탑사이드 모듈(10)에 착탈 가능하게 결합되어 서로 이격된 복수의 탑사이드 모듈(10) 사이에서 트롤리 호이스트(TH, Trolly Hoist)의 이동을 가능하게 하는 착탈 블록(20)과, 복수의 탑사이드 모듈(10) 중 적어도 어느 하나에 마련되어 착탈 블록(20)을 리프팅(Lifting)시키는 블록 리프트(30)를 구비한다.

탑사이드 모듈(10)은, 전술한 오일을 프로세싱하기 위한 설비뿐만 아니라 가스를 프로세싱하기 위한 설비들도 포함할 수 있고, 상부 갑판(UD, 도 1 참조)에 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 탑사이드 모듈(10)은 각각의 모듈이 설치되는 위치와 무게에 의해 해양 구조물의 운동 즉, 호깅이나 새깅 시 서로 상이한 거동을 보이게 된다.

착탈 블록(20)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 이격 배치된 어느 하나의 탑사이드 모듈(10)의 레일(11)과 다른 하나의 탑사이드 모듈(10)의 레일(11)에 착탈 가능하도록 결합되어 트롤리 호이스트(TH)가 전술한 각각의 레일(11)로 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다.

즉 종래에는 하나의 탑사이드 모듈 내에서만 호이스트 트롤리가 이동할 수 있었지만 본 실시예는 이격 설치된 탑사이드 모듈(10)이 착탈 블록(20)에 의해 서로 연결되므로 트롤리 호이스트(TH)의 이동 영역을 이격 설치된 다른 탑사이드 모듈(10)까지 확장할 수 있다.

또한 착탈 블록(20)은 각각의 레일(11)에 착탈 가능하도록 결합되므로 프로세싱 설비의 유지보수가 필요하지 않은 경우 레일(11)로부터 분리할 수 있어(도 3 참조) 전술한 해양 구조물의 운동인 호깅이나 새깅의 발생 시 피로파괴 등의 문제는 발생 되지 않는다.

본 실시 예에서 착탈 블록(20)은 각각의 레일(11)에 볼트 결합, 걸림 결합 또는 끼워 맞춤 결합 등의 방식으로 결합 될 수 있다. 착탈 블록(20)을 볼트 결합 방식으로 결합하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 플레이트(P)에 홀을 형성하고 플레이트(P)와 레일(11) 및 착탈 블록(20)을 서로 볼트 결합하는 방식으로 결합시킬 수 있다.

본 실시 예에서 플레이트(P)는 양쪽의 레일(11)과 착탈 블록(20)을 레일(11)의 양측에서 구속하여 변형 등에 따라서 발생할 수 있는 정렬 상태를 맞추는 역할을 한다.

또한 플레이트(P)는 착탈 블록(20)을 레일(11)과 같은 높이로 고정시키며, 착탈 블록(20)에 걸리는 하중을 견딜 수 있는 견고한 재질로 제작될 수 있다.

한편 본 실시 예에서 레일(11)에서 분리된 착탈 블록(20)은 창고(Warehouse) 등에 보관될 수 있고, 레일(11)로 빔(Beam)을 사용하는 경우 착탈 블록(20)도 레일(11)에 대응되는 형상을 갖는 빔을 사용할 수 있다.

그리고 본 실시 예에 적용되는 레일(11)은 모노레일(Monorail)을 포함한다.

블록 리프트(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 레일(11) 중 적어도 어느 하나의 레일(11)에 마련되어 착탈 블록(20)을 레일(11)에 결합하거나 레일(11)로부터 착탈 블록(20)을 분리할 때 착탈 블록(20)을 지지하는 역할을 한다.

본 실시 예에서 블록 리프트(30)는 레일(11)에 마련되며 상측부가 레일(11)로부터 일정 거리 이격 된 프레임(31)과, 프레임(31) 및 레일(11) 중 어느 하나에 마련되어 공급되는 동력에 의해 착탈 블록(20)을 승강시키는 리프팅 모터(32)를 포함한다.

본 실시 예에서 블록 리프트(30)의 프레임(31)은 레일(11)에 착탈 가능하게 볼트 결합될 수도 있고, 용접 결합의 방식으로 결합될 수도 있다.

한편 본 실시 예는 레일(11)에 마련되어 트롤리 호이스트(TH)의 이동 거리를 제한하는 스토퍼(40)를 더 포함하며, 스토퍼(40)에는 리미트 스위치(LS)가 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 스토퍼(40)는 레일(11)에 착탈 가능하도록 볼트 결합 될 수 있다. 착탈 블록(20)의 설치 여부에 따라 트롤리 호이스트(TH)의 이동 거리에 차이가 발생되므로 스토퍼(40)를 착탈 가능하게 결합시키면 새로운 스토퍼를 마련할 필요없이 기존에 사용되는 스토퍼(40)를 사용할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 실시 예는 전기 타입의 트롤리 호이스트(TH)를 사용하는 경우 연장된 트롤리 호이스트(TH)의 이동 거리에 대응되게 전선 케이블(52)의 길이를 연장할 수 있는 전선 케이블 연장부(50, Electric Festoon System)를 더 포함한다.

본 실시 예에서 전선 케이블 연장부(50)는 레일(11)에 슬라이딩 이동 가능하게 마련되는 복수의 케이블 지지대(51)와, 복수의 케이블 지지대(51)에 걸림 지지 방식을 포함하는 방식으로 지지되는 전선 케이블(52)을 포함한다.

도 3은 착탈 블록이 레일에 결합되지 않은 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

프로세싱 설비의 유지보수가 필요하지 않은 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 착탈 블록(20)은 레일(11)에 결합 되지 않고 창고 등에 보관된다. 프로세싱 설비들이 마련된 탑사이드 모듈(10)의 설치 위치 및 무게는 각각의 탑사이드 모듈(10)마다 다르므로 각각의 탑사이드 모듈(10)은 서로 상이한 거동을 한다.

이 경우까지 착탈 블록(20)을 레일(11)에 결합시켜 각각의 탑사이드 모듈(10)의 상대 거동에 따른 착탈 블록(20) 및 레일(11)의 손상 및 파손을 일으킬 필요가 없으므로 착탈 블록(20)은 레일(11)에 결합되지 않는다.

도 4는 착탈 블록이 레일 사이의 공간으로 블록 리프트에 의해 상승되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

프로세싱 설비의 유지보수가 필요하여 프로세싱 설비의 리프팅이 필요한 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 블록 리프트(30)를 이용하여 착탈 블록(20)을 리프팅 할 수 있다.

레일(11) 사이의 공간으로 리프팅 된 착탈 블록(20)은 블록 리프트(30)에 의해 결합 위치로 미세 세팅될 수 있고, 결합 위치의 세팅이 완료되면 플레이트(P)를 각각의 레일(11)과 착탈 블록(20)에 결합시켜 착탈 블록(20)의 결합을 마무리할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 서로 다른 상대 거동을 하는 복수의 탑사이드 모듈을 착탈 가능한 착탈 블록으로 연결함으로써 서로 이격 설치된 탑사이드 모듈 간에도 트롤리 호이스트의 이동을 가능하게 하여 트롤리 호이스트의 이동 영역을 안정적으로 확장 확보할 수 있고, 유지보수 비용을 효율적으로 줄일 수 있다.

이와 같이 본 고안은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 고안의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 탑사이드 모듈 구조물 10 : 탑사이드 모듈
11 : 레일 20 : 착탈 블록
30 : 블록 리프트 31 : 프레임
32 : 리프팅 모터 40 : 스토퍼
50 : 전선 케이블 연장부 51 : 케이블 지지대
52 : 전선 케이블 LS : 리미트 스위치
P : 플레이트 TH : 트롤리 호이스트
UD : 상부 갑판

Claims (8)

1. 데크에 서로 이격 마련된 복수의 탑사이드 모듈(Topside Module); 및
   상기 복수의 탑사이드 모듈에 착탈 가능하게 결합되어 서로 이격된 상기 복수의 탑사이드 모듈 사이에서 트롤리 호이스트(Trolly Hoist)의 이동을 가능하게 하는 착탈 블록을 포함하며,
   상기 복수의 탑사이드 모듈에는 레일이 마련되고, 상기 트롤리 호이스트는 상기 레일 상에서 이동되는 것을 특징으로 하며,
   상기 레일에 착탈 가능하게 마련되어 상기 트롤리 호이스트의 이동을 스토핑(Stopping)시키는 적어도 하나의 스토퍼를 더 포함하는 탑사이드 모듈 구조물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 착탈 블록은 상기 복수의 탑사이드 모듈에 볼트 결합되는 것을 특징으로 하는 탑사이드 모듈 구조물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 탑사이드 모듈 중 적어도 어느 하나에 마련되어 상기 착탈 블록을 리프팅(Lifting)시키는 블록 리프트를 더 포함하는 탑사이드 모듈 구조물.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 탑사이드 모듈은 가스 또는 오일을 프로세싱(Processing)시키는 복수의 설비를 구비하며, 상기 복수의 탑사이드 모듈은 상기 복수의 설비의 설치 위치 및 무게의 차이에 의해 서로 상이하게 거동되는 것을 특징으로 하는 탑사이드 모듈 구조물.
7. 가스 또는 오일을 프로세싱(Processing)하기 위한 설비를 구비한 해양 구조물로서,
   상기 청구항 1, 청구항 2, 청구항 5, 및 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 탑사이드 모듈 구조물을 포함하는 해양 구조물.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 해양 구조물은 LNG FPSO, Oil FPSO, LNG FSRU 또는 LNG RV를 포함하는 해양 구조물.

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