KR20090055790A

KR20090055790A - 지하 매립형 ｌｎｇ 저장설비 및 그것의 건설방법

Info

Publication number: KR20090055790A
Application number: KR1020070122611A
Authority: KR
Inventors: 허철은
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-03

Abstract

여기에서는 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법이 개시된다. 개시된 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법은, 지반을 굴착하여 지상으로부터 지하로 이어지는 공동을 형성하는 단계와, 상기 공동의 깊이보다 작은 높이를 가지며 외벽과 단열재가 일체화된 LNG 저장탱크를 상기 공동 내로 운반하는 단계와, 상기 LNG 저장탱크의 내부와 연결된 파이프가 상기 지상으로 나온 상태에서, 상기 LNG 저장탱크가 완전히 매립되도록 상기 공동에 채움재를 충전하는 단계를 포함한다.

지하, 매립, LNG ,저장설비, 지반, 저장탱크, 단열재, 외벽, 지상, 반지하

Description

지하 매립형 ＬＮＧ 저장설비 및 그것의 건설방법{UNDERGROUND BURIAL TYPE LNG STORAGE EQUIPMENTS AND ITS CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 초저온 유체의 저장설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지하 매립형의 LNG 저장설비 및 그것의 건설방법에 관한 것이다.

근래 들어, 에너지의 수요가 급증하고 있으며, 이에 따라, 충분한 에너지의 확보와 에너지의 안정적 공급을 목표로 하는 많은 노력이 세계적으로 있어 왔다. 많은 에너지원들 중에서 LNG(Liquefied Natural Gas)는 천연가스와 화학조성이 같기 때문에 많은 양을 소비할 경우, 액화석유가스(LPG)나 다른 액화가스보다 훨씬 실용적인 것으로 알려져 있다. 또한, LNG는, 액화된 가스로서, 그것이 가스 형태일 때보다 대략 1/600의 부피만을 차지하므로 대량의 저장 및 운송이 가능하다는 이점이 있다. LNG는 천연가스를 비등점 이하인 －162℃ 이하로 냉각하여 만들어지며, 대기압이나 이보다 약간 높은 압력에서 이중벽으로 만든 저온용기 안에 저장하는데 온도만 올려주면 가스 형태로 전환된다.

최근 수요자에게 천연가스를 안정적으로 공급하기 위한 일환으로, LNG를 비축 저장할 수 있는 LNG 저장설비에 대한 요구가 있다. 기존의 LNG 저장설비로는, 지상 또는 반지하에 설치되는 시설로서, LNG를 비축, 저장하는 설비라기보다는 LNG를 운반하는 배관의 중계 설비에 지나지 않았으며, 그 설치 개수 또한 적었다. 지상 또는 반지상의 LNG 저장설비는, 지상에서 많은 공간을 점유할 수밖에 없으므로, 부지 활용성면에서 큰 한계가 있으며, 특히, 우리나라와 같이 영토가 좁은 국가의 경우에는 실용성이 크게 떨어진다. 또한, 지상에 설치된 LNG 저장설비는 테러나 지진에 대하여 취약할 수밖에 없는 근본적인 문제점을 안고 있다.

이에 따라, LNG를 비축 저장하여 두었다가 필요에 따라 수요자에게 천연가스를 공급할 수 있는 LNG 저장설비의 실효성 있는 대안으로, 지상에서의 부지 점유율이 극히 적은 지하 저장설비가 대두되고 있다. 일예로, 종래에는 암반을 굴착하여 공동을 마련하고, 그 암반의 내벽면에 직접 단열재를 시공하여 LNG 저장설비를 지하에 건설하는 기술이 프랑스 S.N. Technigaz사에 의해 제안된 바 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 기술은, 암반을 통한 지하수 유입의 가능성이 있으며, 이에 따라, 복잡한 배수 작업이 선행되어야 하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술은 LNG의 누출과 같은 안전 상의 문제점이 있으며, 공사기간이 길고 공사시 안전사고의 위험성이 많다는 문제점이 있다. 또한, 지하에 저장설비를 설치하므로, 테러에 대한 위험성은 기존 지상 저장설비에 비해 작지만, 지진 또는 암반 붕괴에 의한 설비 파손 및 그에 따른 LNG 파손의 위험성은 여전히 존재한다. 더 나아가, 단열재를 지지하는 부분이 암반 자체이므로, 암반이 아닌 다른 지반에의 설치가 불 가능하다는 본질적인 문제점 또한 있다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 단열재와 일체화된 외벽이 종래 기술의 암반 역할을 함으로써, 암반을 통해 이루어지던 지하수 유입을 차단하고, LNG 누출 등의 위험성이 없는 지하 매립형 LNG 저장설비 및 그것의 건설방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 지반을 굴착하여 지상으로부터 지하로 이어지는 공동을 형성하는 단계와, 상기 공동의 깊이보다 작은 높이를 가지며 외벽과 단열재가 일체화된 LNG 저장탱크를 상기 공동 내로 운반하는 단계와, 상기 LNG 저장탱크의 내부와 연결된 파이프가 상기 지상으로 나온 상태에서, 상기 LNG 저장탱크가 완전히 매립되도록 상기 공동에 채움재를 충전하는 단계를 포함하는 LNG 저장설비의 건설방법이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 지반을 굴착하여 지상으로부터 지하로 이어지는 공동을 형성하는 단계와, 외벽과 단열재가 일체화된 벽체들을 상기 공동 내로 운반하는 단계와, 상기 공동 내에서 상기 벽체들을 조립하여 상기 공동 내에 상기 공동의 깊이보다 작은 높이의 LNG 저장탱크를 마련하는 단계와, 상기 LNG 저장탱크 내부와 연결된 파이프가 상기 지상으로 나온 상태에서, 상기 LNG 저장탱크가 완전히 매립되도록 상기 공동에 채움재를 충전하는 단계를 포함하는 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 공동을 형성하는 단계는 상기 공동의 바닥을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 외벽은 내부식성 합금 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 지상으로부터 지하로 이어지도록 형성된 공동과, 상기 공동의 깊이보다 작은 높이로 상기 공동 내에 위치하는 LNG 저장탱크과, 상기 LNG 저장탱크의 내부와 연결된 채 상기 지상으로 나와 있는 파이프와, 상기 LNG 저장탱크를 매립하도록 상기 공동 내에 채워지는 채움재를 포함하며, 상기 LNG 저장탱크는, 상기 공동의 내면과 마주하는 외벽과, 상기 외벽과 일체화 된 채 LNG 저장공간을 둘러싸는 단열재로 구성된 지하 매립형 LNG 저장설비가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, LNG의 저장공간이 그것과 연결된 파이프를 제외하면 모두 지하에 위치하여, 부지 활용성이 좋음은 물론이고, 종래기술의 암반의 기능을 하는 외벽의 추가로 인해, LNG 저장탱크의 손상 및 그에 따른 LNG 유출 가가능성을 크게 저감하여 주는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 지하수 유입 방지를 위한 배수작업을 최소화할 수 있게 해주며, 준비 작업 및 현장 작업의 최소화로 건설기간과 건설비용을 크게 줄여줄 수 있다. 또한, 단열재와 일체화된 외벽이 충분한 강도를 보장하므로, 암반이 아닌 다른 지반(특히, 흙 지반)에도 건설이 가능하게 해준다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 매립형 LNG 저장설비를 건설하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1을 참조하면, 암석 지반 또는 흙 지반을 굴착하여 지상으로부터 지하로 이어진 공동(2)을 형성하는 공정이 먼저 수행된다. 상기 공동(2)은 이하 설명될 LNG 저장탱크(10; 도 2 내지 도 3 참조)의 폭보다 약간 큰 폭으로, 그리고, 그 LNG 저장탱크(10)의 높이(파이프 높이 제외)보다 큰 깊이로 형성된다. 또한, 상기 공동(2)이 굴착되는 지반은 암반 또는 흙 지반일 수 있지만, 굴착 작업의 편의를 위해서는, 흙 지반인 바람직하다.

상기 공동(2)을 형성하는 공정은 상기 공동(2)의 바닥을 평탄화하는 작업을 포함할 수 있다. 이때, 상기 평탄화 작업은 공동(2)의 굴곡진 바닥에 예를 들면, 콘크리트 등의 평탄화재를 깔거나, 또는, 평탄화재 없이 바닥의 굴곡진 부분을 평탄하게 깍아내는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 평탄화 작업은 바닥 굴곡이 심한 경우에 선택적으로 수행될 수 있는 것으로 생략될 수도 있다.

다음, 도 2에 도시된 것과 같이, 지상에 설치된 크레인(3)을 이용하여, 상기 공동(2) 내로 미리 조립된 LNG 저장탱크(10)를 운반하는 공정이 수행된다. 상기 LNG 저장탱크(10)는, 용접 또는 다양한 체결 방식을 이용하여, 외벽(121)과 단열 재(122)가 일체화된 복수의 벽체(12)를 미리 조립하여 제작된 것이다. 상기 공동(2) 내에서, 상기 외벽(121)은 상기 공동(2)의 내벽면과 마주하게 되며, 상기 단열재(122)는 LNG가 채워지는 공간을 실질적으로 한정한다.

상기 외벽(121)은 부식성이 크며 충분한 강도를 갖는 합금 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 단열재(122)는 폴리우레탄폼 또는 펄라이트 목재 등과 같은 단열판재(122a) 상에 금속 멤브레인(122b)이 적층된 구조인 것이 바람직하다. 상기 금속 멤브레인(122b)은, 실질적으로 LNG와 접하는 부분으로, 그 재질로는 인바 스틸(invar steel) 또는 스테인레스 스틸이 이용된다.

또한, 상기 LNG 저장탱크(10)에는 LNG의 주입 및/또는 배출에 이용되는 파이프(14)가 설치되는데, 상기 파이프(14)는 상기 LNG 저장탱크(10)의 벽체(12)들 중 천정의 벽체를 관통하여 상기 LNG 저장탱크(10)의 내부 공간과 연결된다. 이때, 상기 파이프(14)는 상기 공동(2)을 너머 지상까지 연장되어 위치한다.

다음, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 공동(2) 내로 채움재(20)가 충전되어 상기 LNG 저장탱크(10)를 지하에 완전히 매립하는 공정이 수행된다. 상기 채움재(20)는, 지상으로 노출된 상기 파이프(14)를 제외하고, 상기 공동(2) 내에 위치한 LNG 저장탱크(10)의 주변을 메운다. 이때, 상기 채움재(20)는, 굴착 공정에서 지상으로 나왔던 흙 또는 암석 조각들일 수 있으며, 또한, 흙, 자갈, 모래, 콘크리트 또는 기타 다른 채움재가 하나 이상으로 선택되어 이용될 수 있다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법에 대해 설명한다. 본 실시예의 건설방법도, 앞선 실시예와 마찬가지로, 지반을 굴착하여 공동(2)을 형성하는 도 1에 도시된 것과 같은 공정과, 채움재(20)를 이용하여 공동(2) 내에 위치한 LNG 저장탱크(10)를 지하 매립하는 도 3에 도시된 공정을 그대로 포함하므로, 그와 같은 공정들에 대해서는 설명 및 도시를 생략한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 건설방법은, 외벽(121)과 단열재(122)가 일체화된 단일 벽체(12)를 공동(2) 내로 운반하는 공정을 포함한다. 이때, 상기 벽체(12)의 운반에는 지상에서 세워진 크레인(3)이 이용된다.

다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 공동(2) 내로 운반된 벽체(12)들은 용접 또는 기타 다른 체결 방식으로 서로 조립되며, 이에 의해, 상기 공동(2) 내에서 하나의 LNG 저장탱크(10)가 제작된다. 이때, LNG 저장탱크(10)에는 LNG의 주입 및/또는 배출에 이용되는 파이프(14)가 설치되며, 그 파이프(14)는 LNG 저장탱크(10)의 천정 벽체를 관통한 후 공동(2)을 지나 지상까지 연장된다.

이때, 도 4에 도시된 벽체(12)의 운반 과정이 완전히 완료된 후 도 5에 도시된 벽체(12)의 조립 공정이 수행될 수도 있지만, 그 운반 공정과 조립 공정이 병행하여 이루어질 수도 있다.

위와 같은, 운반 및 조립 공정이 완료되어, 상기 공동(2) 내에 하나의 LNG 저장탱크(10)가 마련되면, 도 3에 도시된 것과 같이, 채움재(20)는 상기 공동(2) 내로 충전되어 상기 LNG 저장탱크(10)를 지하에 완전히 매립하게 된다. 이때, 파이프(14)가 지상으로 노출됨은 물론이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법을 설명하기 위한 도면들.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법을 설명하기 위한 도면들.

Claims

지반을 굴착하여 지상으로부터 지하로 이어지는 공동을 형성하는 단계;

상기 공동의 깊이보다 작은 높이를 가지며 외벽과 단열재가 일체화된 LNG 저장탱크를 상기 공동 내로 운반하는 단계; 및

상기 LNG 저장탱크의 내부와 연결된 파이프가 상기 지상으로 나온 상태에서, 상기 LNG 저장탱크가 완전히 매립되도록 상기 공동에 채움재를 충전하는 단계를 포함하는 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법.
지반을 굴착하여 지상으로부터 지하로 이어지는 공동을 형성하는 단계;

외벽과 단열재가 일체화된 벽체들을 상기 공동 내로 운반하는 단계;

상기 공동 내에서 상기 벽체들을 조립하여 상기 공동 내에 상기 공동의 깊이보다 작은 높이의 LNG 저장탱크를 마련하는 단계; 및

상기 LNG 저장탱크 내부와 연결된 파이프가 상기 지상으로 나온 상태에서, 상기 LNG 저장탱크가 완전히 매립되도록 상기 공동에 채움재를 충전하는 단계를;

포함하는 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 공동을 형성하는 단계는 상기 공동의 바닥을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 외벽은 내부식성 합금 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하 매립형 LNG 저장설비의 건설방법.
지상으로부터 지하로 이어지도록 형성된 공동과, 상기 공동의 깊이보다 작은 높이로 상기 공동 내에 위치하는 LNG 저장탱크과, 상기 LNG 저장탱크의 내부와 연결된 채 상기 지상으로 나와 있는 파이프와, 상기 LNG 저장탱크를 매립하도록 상기 공동 내에 채워지는 채움재를 포함하며, 상기 LNG 저장탱크는, 상기 공동의 내면과 마주하는 외벽과, 상기 외벽과 일체화 된 채 LNG 저장공간을 둘러싸는 단열재로 구성된 것을 특징으로 하는 지하 매립형 LNG 저장설비.
청구항 5에 있어서, 상기 외벽은 내부식성 합금 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하 매립형 LNG 저장설비.
청구항 5에 있어서, 상기 공동은 지반을 굴착하여 형성된 것을 특징으로 하는 지하 매립형 LNG 저장설비.
외벽과 단열재가 일체화된 초저온 유체용 저장탱크를 지하에 매립하여 지하 매립형 저장설비를 건설하는 방법.