KR20090036361A - Ｌｎｇ 운반선의 하역시 압력 조절장치 및 상기 압력조절장치를 갖는 ｌｎｇ 운반선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 운반선의 저장탱크 내부의 압력이 LNG를 인수받는 인수기지 측의 허용 압력보다 크더라도 LNG의 낭비 없이 LNG를 하역할 수 있는 압력 조절장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 극저온의 LNG를 저장탱크에 저장하여 운반하는 LNG 운반선으로서, 운항 중 상기 LNG가 증발하여 발생하는 증발가스로 인한 내부압력 상승을 허용하도록 제작되는 상기 저장탱크와; 상기 저장탱크 내의 증발가스를 LNG 인수기지 측으로 하역할 때 상기 LNG 인수기지의 허용 압력에 따라 상기 증발가스의 공급압력을 조절할 수 있는 압력 조절장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선이 제공된다.

LNG, 운반선, 저장 탱크, 인수기지, 압력 조절장치, 밸브

Description

ＬＮＧ 운반선의 하역시 압력 조절장치 및 상기 압력 조절장치를 갖는 ＬＮＧ 운반선{PRESSURE REGULATING APPARATUS AND LNG CARRIER WITH THE PRESSURE REGULATING APPARATUS}

본 발명은 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LNG 운반선의 저장탱크 내부의 압력이 LNG를 인수받는 인수기지 측의 허용 압력보다 크더라도 LNG의 낭비 없이 LNG를 하역할 수 있는 압력 조절장치에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 운반선)에 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.

LNG 운반선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있 는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.

LNG 운반선의 저장탱크 내에 수용된 LNG는, 운송되는 도중 주변으로부터 받게 되는 열이 원인이 된 자연증발에 의해 기화되어, 그에 따라 저장탱크 내부에는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생하게 된다. 발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 LNG의 유동을 가속시켜 슬래밍(slamming)에 의한 충격 등의 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제하는 기술은 필수적으로 요구되고 있다.

종래, LNG 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제하기 위해, 발생된 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 추진기관 등의 연료로 사용하거나 가스 연소장치에 의해 소각해 버리곤 하였다.

그러나, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버릴 경우, 액화가스를 운반하는 도중에 기화되는 증발가스 중 상당한 양의 증발가스를 낭비하게 된다는 문제가 있었다. 또한, 선박의 추진기관 등에서 사용되는 연료로써 증발가스를 사용할 경우에도, 증발가스를 연료로 사용할 수 있는 기관을 별도로 설치해야 하고, 이 기관에서 사용되지 않은 여분의 증발가스는 그대로 소각시켜야 하는 문제가 있었다.

따라서, 소각되어 낭비되는 증발가스 양을 줄이기 위해서 저장탱크의 허용 압력을 높여 주는 방법이 제안되었다. 이와 같이 허용 압력까지 저장탱크의 내부압력을 상승시킴으로써 LNG의 이송량을 극대화시키고, 낭비되는 증발가스 양을 절감하는 것이 가능하게 되었다.

도 1에는 종래기술에 따른 하역 설비가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 운반선의 저장탱크 내에 액체 상태로 저장되어 있는 LNG와 가스 상태로 증발된 증발가스는 서로 다른 배관을 통하여 LNG 인수기지 측으로 공급된다.

도 1을 참조하면, 액체 상태인 LNG를 공급하는 LNG 공급용 배관(L1)은 액체 배관(LL; Liquid Line)으로부터 분기되어 있고, 기체 상태인 증발가스를 공급하는 증발가스 공급용 배관(L2)은 기체 배관(VL; Vapor Line)으로부터 분기되어 있다. 여기에서, LNG 공급용 배관(L1)은 2개가 도시되어 있고, 증발가스 공급용 배관(L2)은 1개가 도시되어 있지만, 이는 설계조건 등에 따라서 변동될 수 있다.

또한, LNG 공급용 배관(L1)과 증발가스 공급용 배관(L2)에는 이들 배관을 개폐하기 위한 개폐 밸브(11, 12)가 각각 설치되어 있다.

종래의 하역 설비, 즉 배관은 도 1에 도시된 바와 같이 마련되어 있었기 때문에, 저장탱크의 내부에 고압 상태로 저장되어 있던 증발가스의 압력이 LNG 인수기지 측의 허용압력 이상인 경우, 고압의 증발가스를 증발가스 공급용 배관(L2)을 통해 그대로 LNG 인수기지 측으로 공급할 수 없었다는 문제가 있었다.

결국 종래에는, LNG의 하역시 LNG 인수기지의 허용 압력을 고려하여 저장탱크의 내부압력을 낮춰줄 필요가 있을 때, 불가피하게 증발가스를 가스 연소장치에 의해 연소시켜 버려야 하는 경우가 발생한다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은, 이와 같은 종래의 문제를 개선하여, LNG의 수송시에는 LNG 운반선 내의 저장탱크 내부의 압력을 높은 상태로 유지하는 동시에 LNG의 하역시에는 인수 기지의 압력 요구조건에 맞춰 저장탱크 내의 증발가스를 공급할 수 있도록 함으로써 증발가스의 낭비를 방지할 수 있는 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온의 LNG를 저장탱크에 저장하여 운반하는 LNG 운반선으로서, 운항 중 상기 LNG가 증발하여 발생하는 증발가스로 인한 내부압력 상승을 허용하도록 제작되는 상기 저장탱크와; 상기 저장탱크 내의 증발가스를 LNG 인수기지 측으로 하역할 때 상기 LNG 인수기지의 허용 압력에 따라 상기 증발가스의 공급압력을 조절할 수 있는 압력 조절장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선이 제공된다.

상기 압력 조절장치는, 상기 증발가스의 공급압력을 조절할 수 있는 압력 조절 밸브와, 상기 증발가스의 공급압력을 측정하여 검출된 압력에 따라 상기 압력 조절 밸브의 개방 정도를 조절할 수 있는 압력검출 및 제어 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 LNG 운반선의 저장탱크과 상기 LNG 인수기지 사이에는, 액체 상태로 상기 저장탱크에 저장된 LNG를 상기 LNG 인수기지로 공급하는 LNG 공급용 배관과, 기체 상태로 상기 저장탱크에 저장된 증발가스를 상기 LNG 인수기지로 공급하는 증발가스 공급용 배관이 설치되며, 상기 LNG 공급용 배관과 증발가스 공급용 배관에는 이들 배관을 개폐하기 위한 개폐 밸브가 각각 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 압력 조절 밸브는 상기 증발가스 공급용 배관 상에서 상기 개폐 밸브와 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 극저온의 LNG를 저장탱크에 저장하여 운반하는 LNG 운반선에 있어서, 운항 중 LNG가 증발하여 발생하는 증발가스로 인한 내부압력 상승을 허용하도록 제작되는 상기 저장탱크 내에 저장되어 있는 증발가스를 LNG 인수기지 측으로 하역할 때, 상기 LNG 인수기지의 허용 압력에 따라 상기 증발가스의 공급압력을 조절하여 증발가스를 하역할 수 있도록, 상기 증발가스의 공급압력을 조절할 수 있는 압력 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장치가 제공된다.

상기 압력 조절장치는, 상기 증발가스의 공급압력을 측정하여 검출된 압력에 따라 상기 압력 조절 밸브의 개방 정도를 조절할 수 있는 압력검출 및 제어 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, LNG의 수송시에는 LNG 운반선 내의 저장탱크 내부의 압력을 높은 상태로 유지하는 동시에 LNG의 하역시에는 인수 기지의 압력 요구조건에 맞춰 저장탱크 내의 증발가스를 공급할 수 있도록 함으로써 증발가스의 낭비를 방지할 수 있는 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장 치를 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 압력 조절장치가 설치된 하역 설비가 개략적으로 도시되어 있다. 편의상 도 2에 있어서 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여한다.

도 2에 도시된 바와 같이, LNG 운반선의 저장탱크 내에 액체 상태로 저장되어 있는 LNG와 가스 상태로 증발된 증발가스는 서로 다른 배관을 통하여 LNG 인수기지 측으로 공급된다.

도 2를 참조하면, 액체 상태인 LNG를 공급하는 LNG 공급용 배관(L1)은 액체 배관(LL; Liquid Line)으로부터 분기되어 있고, 기체 상태인 증발가스를 공급하는 증발가스 공급용 배관(L2)은 기체 배관(VL; Vapor Line)으로부터 분기되어 있다. 여기에서, LNG 공급용 배관(L1)은 2개가 도시되어 있고, 증발가스 공급용 배관(L2)은 1개가 도시되어 있지만, 이는 설계조건 등에 따라서 변동될 수 있다.

또한, LNG 공급용 배관(L1)과 증발가스 공급용 배관(L2)에는 이들 배관을 개폐하기 위한 개폐 밸브(11, 12)가 각각 설치되어 있다.

본 발명에 따르면, 증발가스 공급용 배관(L2)에는, 압력을 측정할 수 있는 압력검출 및 제어 유닛(21)과, 검출된 압력에 따라 이 압력검출 및 제어 유닛(21)에 의해 개방 정도가 조절됨으로써 압력을 조절할 수 있는 압력 조절 밸브(23)가 연결되어 있다.

이 압력 조절 밸브(23)는 개폐 밸브(12)와 병렬로 연결되는 것이 바람직하다. 이와 같이 압력 조절 밸브(23)는 개폐 밸브(12)와 병렬로 연결된 경우, 상황 에 따라 개폐 밸브(12)를 개방 혹은 폐쇄한 채 압력 조절 밸브(23)의 개방 정도를 조절하여 증발가스의 공급 압력을 조절할 수 있다.

예컨대, 저장탱크 내의 증발가스 압력이 LNG 인수기지의 허용 압력 이하이거나 그다지 크지 않은 경우에는, 개폐 밸브(12)를 개방한 채 압력 조절 밸브(23)의 개방 정도를 조절하여 증발가스의 공급 압력을 조절한다.

또한, 저장탱크 내의 증발가스 압력이 LNG 인수기지의 허용 압력에 비해 지나치게 큰 경우에는, 개폐 밸브(12)를 폐쇄한 채 압력 조절 밸브(23)의 개방 정도를 조절하여 증발가스의 공급 압력을 조절한다.

압력검출 및 제어 유닛(21)과 압력 조절 밸브(23)는 필요에 따라 증발가스 공급 라인(L2) 상에 복수개 설치될 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 상술한 바와 같은 본 발명의 압력 조절장치는, 가스 연소장치로 소각되어 낭비되는 증발가스 양을 줄이기 위해서 저장탱크의 허용 압력을 높은 상태로 유지할 수 있도록 만들어진 LNG 운반선에 활용되는 것이 바람직하다.

이와 같이 저장탱크의 허용 압력을 높은 상태로 유지할 수 있도록 만들어진 LNG 운반선은 본 출원인에 의해 출원되어 공개된 대한민국 특허공개 제 10-2007-0045172 호 등에 개시되어 있다.

종래에는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내의 압력을 일정 범위 내에서 유지하도록 하는 동시에 외부로부터의 유입열에 의해 발생한 증발가스 전부를 LNG 저장탱크 외부에서 처리하는 반면, 본 발명에서는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내의 압력 상승을 허용함으로써 압력 상승에 따르는 포화 온도 상승에 의해 탱크 내의 LNG 및 천연가스(Natural Gas)의 현열 증가 분에 의해 대부분의 유입 열량이 흡수되므로 증발가스의 발생이 대폭 감소하게 된다. 예를 들어, LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 압력이 0.7 바가 되면 포화온도는 초기 0.06 바 대비 약 6℃ 상승한다.

본 발명에 따른 LNG 운반선용 저장탱크의 경우, 정상적으로 LNG를 적재했을 때 출발시에는 내부의 압력이 0.06 바(게이지압) 정도이며 LNG 운반선의 운항 기간 동안에 증발가스가 발생하면서 내부의 압력이 점차 증가한다. 예를 들어, LNG 생산지에서 LNG를 적재하면 LNG 운반선용 저장탱크의 내부의 압력이 0.06 바가 되고, LNG 운반선이 출발하여 약 15 ~ 20 일간 운항한 후 목적지에 도착하면 LNG 운반선용 저장탱크의 내부의 압력이 0.7 바까지 상승할 수 있다.

본 발명의 LNG 운반선용 저장탱크는 단열벽을 구비하면서 이러한 증발가스의 발생에 의한 압력 상승을 고려하여 설계된 것으로서, 즉, 증발가스의 발생에 의한 압력 상승분을 견딜 수 있는 강도를 가지도록 설계된 것이다. 따라서, LNG 운반선의 운항 기간 동안에 LNG 운반선용 저장탱크의 내부에서 발생된 증발가스는 그대로 저장탱크에 축적된다.

예를 들어, 본 발명에 따른 LNG 운반선용 저장탱크는, 바람직하게는 단열벽을 구비하면서 0.4 내지 2바(게이지압)의 압력을 견딜 수 있도록 설계되고, 더 바람직하게는 단열벽을 구비하면서 0.6 내지 1.5 바(게이지압)의 압력을 견딜 수 있도록 설계된다. 또한, 이러한 본 발명에 따른 LNG 운반선용 저장탱크는 최초 설계시 두께를 두껍게 설계하든지 또는 기존의 일반 LNG 운반선용 LNG 저장탱크에 구조 상 큰 변화를 주지 않고 단지 보강재를 추가하여 적절한 보강을 하는 것만으로도 충분히 실현 가능하므로 제작 비용면에서 경제적이다.

이와 같이 높은 허용 압력을 가지도록 제작된 저장탱크가 설치된 LNG 운반선에 본 발명의 압력 조절장치가 장착될 경우, LNG의 운송 중에는 저장탱크의 허용 압력까지 내부압력을 상승시킴으로써 LNG의 이송량을 극대화시킬 수 있고, LNG의 하역 시에는 하역되는 증발가스의 압력을 적절하게 조절함으로써 낭비되는 증발가스 양을 절감할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장치를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래기술에 따른 하역 설비를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 압력 조절장치가 설치된 하역 설비를 개략적으로 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 12 : 개폐 밸브 21 : 압력검출 및 제어 유닛

23 : 압력 조절 밸브(23) L1 : LNG 공급 배관

L2 : 증발가스 공급 배관 LL : 액체 배관

VL : 기체 배관

Claims (6)

1. 극저온의 LNG를 저장탱크에 저장하여 운반하는 LNG 운반선으로서,

   운항 중 상기 LNG가 증발하여 발생하는 증발가스로 인한 내부압력 상승을 허용하도록 제작되는 상기 저장탱크와;

   상기 저장탱크 내의 증발가스를 LNG 인수기지 측으로 하역할 때 상기 LNG 인수기지의 허용 압력에 따라 상기 증발가스의 공급압력을 조절할 수 있는 압력 조절장치;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 압력 조절장치는,

   상기 증발가스의 공급압력을 조절할 수 있는 압력 조절 밸브와,

   상기 증발가스의 공급압력을 측정하여 검출된 압력에 따라 상기 압력 조절 밸브의 개방 정도를 조절할 수 있는 압력검출 및 제어 유닛

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 LNG 운반선의 저장탱크과 상기 LNG 인수기지 사이에는, 액체 상태로 상기 저장탱크에 저장된 LNG를 상기 LNG 인수기지로 공급하는 LNG 공급용 배관과, 기체 상태로 상기 저장탱크에 저장된 증발가스를 상기 LNG 인수기지로 공급하는 증발 가스 공급용 배관이 설치되며,

   상기 LNG 공급용 배관과 증발가스 공급용 배관에는 이들 배관을 개폐하기 위한 개폐 밸브가 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 압력 조절 밸브는 상기 증발가스 공급용 배관 상에서 상기 개폐 밸브와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
5. 극저온의 LNG를 저장탱크에 저장하여 운반하는 LNG 운반선에 있어서,

   운항 중 LNG가 증발하여 발생하는 증발가스로 인한 내부압력 상승을 허용하도록 제작되는 상기 저장탱크 내에 저장되어 있는 증발가스를 LNG 인수기지 측으로 하역할 때, 상기 LNG 인수기지의 허용 압력에 따라 상기 증발가스의 공급압력을 조절하여 증발가스를 하역할 수 있도록, 상기 증발가스의 공급압력을 조절할 수 있는 압력 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 압력 조절장치는,

   상기 증발가스의 공급압력을 측정하여 검출된 압력에 따라 상기 압력 조절 밸브의 개방 정도를 조절할 수 있는 압력검출 및 제어 유닛

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 하역시 압력 조절장치.

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