KR20090066427A - 천연가스 액화/기화 장치를 설비한 액화 천연가스 운반선 - Google Patents

천연가스 액화/기화 장치를 설비한 액화 천연가스 운반선 Download PDF

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Abstract

선상에서 천연 가스를 상온 액화 처리 및 기화 처리를 할 수 있는 액화 천연가스 운반선이 제공된다.
액화 천연 가스 운반선은 선체, 상기 선체 내부에 설치되며, 액화 천연가스를 저장하기 위한 저장 탱크, 상기 저장 탱크와 연결되며 육상으로부터 기체 상태로 상기 선체로 운반되는 천연 가스를 상온 액화 처리하기 위한 액화 설비; 및 상기 저장 탱크와 연결되며 저장 탱크 내에 저장되어 있는 액화 천연가스를 기화하는 기화 설비를 포함한다.
액화 천연가스, 액화 천연가스 운반선, LNG선

Description

천연가스 액화/기화 장치를 설비한 액화 천연가스 운반선{LNG CARRIER SHIP EQUIPPED WITH LIQUEFACTION UNIT AND GASFICATION UNIT}
본 발명은 천연가스 액화/기화 장치를 설비한 액화 천연가스 운반선에 관한 것으로, 보다 자세하게는 천연가스를 자체적으로 액화하거나 기화할 수 있는 장치를 장착하여, 육상의 거대한 규모의 액화/기화 설비를 거칠 필요 없이 천연가스를 직접 액화/기화하여 운반하고 하역할 수 있는 천연가스 운반선에 관한 것이다.
천연가스는 통상적으로 생산되는 가스전에서 소비되는 지역으로 파이프 라인을 통하여 운반된다. 하지만, 생산지와 소비지가 거리 상으로 멀리 떨어져 있을 경우에는 일반적으로 천연가스를 운반하는 선박을 통하여 해상 운송된다.
천연가스의 액화는 천연가스의 보관 및 수송을 용이하게 할 수 있다. 액화 천연가스(LNG)는 가스 상태에서 차지하는 부피의 약 1/600만을 차지하기 때문에, 대부분의 천연가스는 액화된 상태에서 액화 천연가스 운반선에 의하여 운송되게 된다. 일반적으로 운반되기 전 천연가스는 압축 및 냉각되어 극저온(예, -160℃)의 액체 상태로 전환된다.
일반적으로, 가스전에서 채취된 천연가스는 파이프 설비를 통하여 육지에 기 반을 둔 상온 액화 시설로 수집된다. 수집된 천연가스는 액화 시설에서 액화된 후, 육상에 설치된 극저온의 저장 시설에 저장된다. 한편, 저장된 천연가스를 멀리 떨어진 원격지로 운송을 해야 할 경우에는 해상에 설치된 로딩 터미널(loading terminal)로 액화 천연가스가 운반이 되며, 운반된 액화 천연가스는 파이프 라인을 통해 극저온의 저장 탱크가 설치된 액화 천연가스 운반선(LNG선)에 적재된다.
액화 천연가스 운반선에 의해 해상 운송되어 목적지에 도착한 후에는, 저장 탱크에 저장되었던 액화 천연가스가 육지에 기반을 둔 기화 시설 또는 저장 시설로로 극저온 펌프에 의해 이동된다. 이동된 천연가스는 기화 시설에 의해 기화되어 기체로 저장되거나 액화된 상태 그대로 저장되며, 천연가스를 필요로 하는 곳으로 이송된다.
한편, 천연가스가 채굴되는 가스전에서 채굴된 천연가스를 육상에서 상온 액화시키는 설비를 건설하는데는 막대한 비용이 들어가게 된다. 따라서, 비교적 소규모인 가스 채굴 지역에서는 이러한 육상 상온 액화 설비를 건설하는 것이 비용적인 측면에서 상당히 비효율적이다.
또한, 액화 천연가스 수요 시장이 잘 형성되어 있고, 천연 가스에 대한 수요가 안정적으로 유지되거나 증가하는 지역에서는 영구적인 육상 저장설비 및 액화된 가스를 기화하는 설비를 건설, 관리하는 것이 경제적으로 유리하겠지만, 비교적 소규모이며 계절적으로, 또는 주기적으로 수요가 변화하는 시장에서는 이와 같은 영구적인 육상 설비를 건설, 관리하는 것이 상당히 비효율적이며 비경제적이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비교적 소규모의 가스 전에서 막대한 비용이 들어가는 육상설비를 갖추지 않아도 액화 천연가스 운반선 선상에서 상온 액화를 할 수 있으며, 또한, 비교적 수요 규모가 작거나 수요가 주기적으로 변화하는 지역에서 막대한 비용이 들어가는 육상 설비를 갖추지 않아도 선상에서 액화 천연가스를 기화할 수 있는 액화 천연가스 운반선을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액화 천연가스 운반선은 선체; 상기 선체 내부에 설치되며, 액화 천연가스를 저장하기 위한 저장 탱크; 상기 저장 탱크와 연결되며 육상으로부터 기체 상태로 상기 선체로 운반되는 상온의 천연 가스를 상온 액화 처리하기 위한 액화 설비; 및 상기 저장 탱크와 연결되며 저장 탱크 내에 저장되어 있는 액화 천연가스를 기화하는 기화 설비를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 액화 설비는 지상에 설치된 천연가스 채굴 원전의 배관과 연결되어 구성된다.
또한, 바람직하게는, 상기 기화 설비는 상기 저장 탱크 내에 저장된 천연가스를 소비자에게 보내기 위해 지상에 설치된 배관망에 연결되어 구성된다.
또한, 바람직하게는, 상기 기화 설비는 상기 저장 탱크에 저장된 액화 천연 가스를 기체 상태로 기화시키는 기화기, 상기 기화기에 열을 공급하기 위한 열공급원, 상기 기화기 및 상기 열공급원 사이를 순환하는 매개 유체, 및 상기 매개 유체를 순환시키는 펌프를 포함하여 구성된다.
더 바람직하게는, 상기 열공급원은 해수에 잠수되어 있는 것을 특징으로 하여 구성된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 액화 천연가스 운반선에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액화 천연가스 운반선에 따르면, 선박에 상온 액화 설비 및 기화 설비를 모두 갖추고 있기 때문에 소규모의 가스 채굴 지역에서 막대한 비용이 들어가는 육상 상온 액화 플랜트를 갖추지 않아도 되는 장점이 있으며, 비교적 천연가스의 수요 규모가 크지 않고 천연 가스에 대한 수요가 주기적 또는 계절적으로 변하는 지역에 있어서 막대한 비용이 들어가는 육상 기화 설비를 갖추지 않아도 되는 장점이 있다
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 액화/기화 설비를 갖춘 천연가스 운반선을 나타내는 도면이다.
도1을 참고하면 본 발명의 실시예에 따른 액화 천연가스 운반선(100)은 선체(101), 액화된 천연가스를 저장하는 극저온 저장 탱크(110), 상온에서 천연가스를 액화할 수 있는 액화 설비(120), 및 액화되어 상기 저장 탱크(110) 내에 저장되어 있는 액화 천연가스를 기화하는 기화 설비(130)을 포함한다.
상기 선체(101)은 그 내부에 저장 탱크(110)를 저장할 수 있는 공간을 포함하고 있다. 또한, 선체(101)에는 저장 탱크(110) 내부에 저장된 액화 천연가스가 자연 기화된 가스를 선박을 추진하는 연료로서 사용할 수 있는 동력부(미도시)를 포함한다. 저장 탱크(110) 내부가 극저온(-160℃)으로 유지된다 하더라도 액화된 천연가스의 일부는 자연 기화되게 된다. 이 자연 기화된 가스는 저장 탱크(110)의 내부 압력을 증가시키게 되는데 이 내부 압력이 허용치를 초과하게 되면 저장 탱 크(110)을 손상시키거나 심하면 폭발시켜서 큰 사고를 일으키게 된다. 따라서, 자연 기화된 가스를 재액화하거나, 또는 이를 선박을 추진하는 연료로서 사용하는 것이다. 동력부는 디젤 오일 뿐만 아니라 천연가스도 연소 연료로서 사용할 수 있는 이중 연료 엔진을 포함하고 있으며, 이 이중 연료 엔진에 의해서 발생되는 동력을 이용하여 발전기를 돌려 전기 에너지를 생성한다. 생성된 전기 에너지는 선박을 추진하는 프로펠러와 연결된 전기 모터를 구동하는 에너지원으로 사용되게 된다.
저장 탱크(110)은 극저온에서도 강성을 유지하는 특성을 가지도록 제작된다. 액화 천연가스 운반선의 저장탱크 형성 방식은 독립 탱크 방식 또는 멤브레인 식이 사용될 수 있다. 개발자의 이름을 따서 독립 탱크 방식은 모스식(Moss)이라 하고, 멤브레인 식은 테크니가스식(Technigas) 또는 가스 트랜스포트 식(Gas Transport)으로 불린다.
독립 탱크 방식은 선박을 건조시킨 후에 알루미늄으로 직경 40m정도 되는 볼 형태의 탱크를 제작하여 중간 높이의 허리 부분을 지지하여 선박에 고정시키는 방법으로서, 보강재를 사용하지 않으므로 용접량이 최소화되고 제작할 때에나 사용할 때에 응력 집중점이 적게 되는 장점이 있다.
반면, 선박의 지상고가 높아져서 선박 운항시 바람을 많이 받으므로 조타 장치와 계선 계류 장치를 강화시켜야 하는 단점을 가지고 있다.
한편, 멤브레인 방식은 별도의 탱크를 제작하지 않고 선박의 화물창 내벽을 보온 처리하고, 보온 처리된 표면을 얇은 금속판으로 밀폐시키는 방식으로, 선체가 최적화 사이즈로 작아지고 특수 설비를 장착할 필요가 없어진다는 장점이 있는 반 면, 제작할 때에나 사용할 때에 응력 집중점이 늘어나고 선체 외부가 충돌될 때 손상을 크게 입을 우려가 있다는 단점을 가지고 있다.
액화 설비(120)은 상온의 천연가스를 극저온의 액화 천연가스로 액화시킬 수 있는 설비로서 선체(101)에 설치된다. 액화 설비(120)은 저장 탱크(110) 내부에서 발생되는 자연 기화 가스를 재액화시키는 데에도 활용될 수 있다. 이로써, 자연 기화 가스로 인하여 증가되는 저장 탱크(110) 내부 압력을 감소시키는데 활용될 수 있으며, 엔진 추진이나 단순 소각으로 소비되는 자연 기화 가스의 양을 줄일 수 있어 경제성을 높일 수 있다.
한편, 상기 액화 설비(120)는 지상에 설치된 천연가스 채굴 원전의 배관과 연결된다. 따라서, 천연가스 채굴 원전에 별도의 액화 처리 시설이 건설되어 있지 않다 하더라도, 액화 천연가스 운반선(100)에 설치된 액화 설비(120)로 채굴된 천연가스가 파이프 배관을 통해 이동되고, 선상에 설치된 액화 설비(120)에서 이동된 천연가스가 액화되어 극저온의 상태로 저장 탱크(110)에 저장될 수 있다.
기화 설비(130)는 극저온의 상태로 저장 탱크(110) 내부에 저장된 액화 천연가스를 기화시킬 수 있는 설비로서 선체(101)에 설치된다. 기화 설비(130)는 상기 저장 탱크(110) 내에 저장된 천연가스를 소비자에게 보내기 위해 지상에 설치된 배관망에 연결된다. 따라서, 천연 가스 수요 규모가 작거나, 수요가 주기적, 계절적으로 바뀌기 때문에 막대한 비용의 육상 설비를 건설하기 어려운 지역이라 할지라도, 선상에 설치된 기화 설비(130)에 의해서 액화 천연가스를 기화하여 지상의 저장 시설에 바로 저장할 수 있고, 이 저장 시설로 부터 천연가스를 소비하는 소비자 에게 압출할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면 본 발명의 액화 천연가스 운반선에 설치되는 기화 설비(130)은 아래와 같은 구성을 가질 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 설치된 기화 설비를 나타내는 도면이다.
도2에 의하면, 기화 설비(130)은 상기 저장 탱크(110)에 저장된 액화 천연가스를 기체 상태로 기화시키는 기화기(201), 상기 기화기에 열을 공급하기 위한 열공급원(202), 상기 기화기(201) 및 상기 열공급원(202) 사이를 순환하는 매개 유체, 및 상기 매개 유체를 순환시키는 펌프(203)를 포함하여 구성된다. 열공급원(202)에서 매개 유체를 통해 공급되는 열을 통해 액화 천연가스가 기화기(201)에서 가열되고 기화되어 기체 상태의 천연가스로 전환되는 것이다. 이 때, 열공급원(202)는 선박 내에 설치된 보일러에 의해 가열된 증기가 될 수도 있고, 엔진에서 발생되는 증기열을 사용할 수도 있으며, 또는 도2에 나타난 것 같이 열공급원(202)를 해수 내에 잠수 시켜서 해수를 열 공급의 원천으로 사용할 수도 있다.
이와 같은 방법으로 선상에서 극저온 액체 상태의 천연가스를 기화하여 파이프라인을 통하여 지상으로 운송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선상에서 천연가스를 상온 액화시킬 수도 있고, 액화된 극저온의 액화 천연가스를 기화시킬 수도 있기 때문에 막대한 비용이 드는 육상 시설을 건설하지 않아도 되어 매우 효율적이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도1은 본 발명에 따른 액화/기화 설비를 갖춘 천연가스 운반선을 나타내는 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 설치된 기화 설비를 나타내는 도면이다.
※도면부호에 대한 설명
100 : 천연가스 운반선
101 : 선체
110 : 가스 저장 탱크
120 : 액화설비
130 : 기화설비

Claims (5)

  1. 액화 천연가스 운반선에 있어서,
    선체;
    상기 선체 내부에 설치되며, 액화 천연가스를 저장하기 위한 저장 탱크;
    상기 저장 탱크와 연결되며 육상으로부터 기체 상태로 상기 선체로 운반되는 상온의 천연 가스를 상온 액화 처리하기 위한 액화 설비; 및
    상기 저장 탱크와 연결되며 저장 탱크 내에 저장되어 있는 액화 천연가스를 기화하는 기화 설비를 포함하는
    선상에서 천연가스를 액화하거나 기화하는 기능을 갖는 액화 천연가스 운반선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액화 설비는 지상에 설치된 천연가스 채굴 원전의 배관과 연결되는 것을 특징으로 하는
    액화 천연가스 운반선.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기화 설비는 상기 저장 탱크 내에 저장된 천연가스를 소비자에게 보내기 위해 지상에 설치된 배관망에 연결되는 것을 특징으로 하는
    액화 천연가스 운반선.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기화 설비는 상기 저장 탱크에 저장된 액화 천연가스를 기체 상태로 기화시키는 기화기, 상기 기화기에 열을 공급하기 위한 열공급원, 상기 기화기 및 상기 열공급원 사이를 순환하는 매개 유체, 및 상기 매개 유체를 순환시키는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는
    액화 천연가스 운반선.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열공급원은 해수에 잠수되어 있는 것을 특징으로 하는
    액화 천연가스 운반선.
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