KR20100076152A - 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창에 관한 것으로, 그 목적은 화물창내 하부에 네트타입의 다공격벽을 설치하여 저수위를 구비하는 액체화물의 슬로싱 충격으로 인한 저장탱크 내부의 구조적 손상을 방지할 수 있는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창을 제공하는 것이다.

본 발명은 액화천연가스 등의 액체화물이 직접 닿는 부분에 1차 방벽이 형성되고, 상기 1차 방벽의 바깥쪽에는 제 1 단열판이 설치되며, 그 바깥쪽으로 1차 방벽의 기능을 보완해주는 2차 방벽이 설치되고, 2차 방벽의 바깥에 선체 내벽에 접촉되는 2차 단열판이 설치된 이중 단열구조의 멤브레인 타입 화물창에 있어서;

화물창내 슬로싱을 감소시키는 네트형 다공격벽과, 상기 네트형 다공격벽의 일측단에 일체로 연결되어 지지하는 연결기둥이 설치되되,

상기 연결기둥은 하부가 1차 방벽 및 2차 방벽과 일체로 용접되고, 내부에 단열판이 설치되어 있다.

화물창, 슬로싱, 격벽, 다공판, 액화천연가스

Description

저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창{Porous plate system to mitigate the low filling level sloshing flow in LNG CCS}

본 발명은 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창에 관한 것으로, 화물창내 하부에 네트타입의 다공격벽을 설치하여 저수위를 구비하는 액체화물의 자유수면으로 인한 저장탱크 내부의 구조적 손상을 방지할 수 있는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창에 관한 것이다.

일반적으로 천연가스는 대기압에서 영하 162℃의 온도에 이르게 되면 액체상태를 유지하므로, 단열기능을 가진 저장탱크에 액체상태로 저장할 수 있다. 극저온(약 -163℃ 정도)의 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)를 화물창(Cargo Tank) 내에 저장하여 운반하는 액화천연가스운반선에서는 극저온에 의한 선체의 취성(脆性)파괴 등을 우려하여 특수구조로 된 화물창을 설치하여야 하며, 이러한 특수구조는 선체 또는 화물창의 구조재를 극저온의 액화천연가스와 단열 및 차단시키기 위한 구조로서, 선체의 구조재 내부에 내저온성이 강한 방벽과 이러한 방벽 사 이에 단열재를 매개하는 이른바, 멤브레인(Membrane) 방식이 많이 사용된다.

상기 멤브레인 방식의 저장탱크 단열구조는 열전달을 효과적으로 차단하는 재료와 액화천연가스 밀봉기능을 가지는 금속패널로 구성되며 금속패널을 구성하는 금속재료는 저온취성에 강한 재질이 사용되며, 금속패널은 액화천연가스를 저장탱크내에 주입시 또는 제거시 발생하는 온도와 하중의 변화에 대응하여 팽창 및 수축을 할 수 있도록 설계 및 제작된다.

현재, 상업적으로 적용되고 있는 단열방법은 외부 단열방법과 내부 단열방법이 있으며, 상기 내부 단열방법은 용기 외함의 온도를 외기온도와 유사하게 제어할 수 있으므로, 저온용 소재의 적용과 같은 소재 사용에 제약이 없는 장점이 있다. 이와 같은 내부 단열방법에는 미국의 맥도널 더글라스사의 중간방벽구조(미국특허 제 484358호)를 기초로 2중방벽 구조를 가지는 프랑스 지티티(GTT)사의 멤브레인형 단열시스템이 알려져 있다.

그러나, 해상에서 운용되는 액화천연가스운반선(LNGC) 또는 한 곳에 정박되어 운용되는 부유식액화천연가스저장 기화설비(FSRU: Floating Storage Regasfication Unit)와 같은 해상구조물은 해상 상태 즉, 파도나 해풍에 의해 전체 구조물이 동요를 받게 되며, 이러한 구조물 자체의 동요에 의해서 상기 화물창 내에 보관된 액화천연가스가 함께 유동하게 된다. 이때, 유동하는 액화천연가스는 상기 화물창의 내부를 강타하게 되는데, 이러한 현상을 슬로싱으로 인한 충격력(Sloshing Impact)이라고 한다.

이러한 슬로싱으로 인한 화물창 내부 손상은 상기 화물창의 크기가 커질수록 높아지는 경향이 있어, 이러한 화물창의 크기를 대형으로 결정하는 데 많은 제약으로 작용된다. 특히 특정해역에서 장기간 정박하여 운용되는 부유식 액화천연가스저장기화설비의 경우 및 해상환경이 나쁜 지역을 운항하는 액화천연가스운반선의 경우에는 이러한 슬로싱으로 인한 제약이 매우 중요한 설계인자가 되고 있다.

따라서, 액화천연가스를 저장하고 운용하는 액화천연가스운반선 또는 부유식액화천연가스 저장기화설비의 대형 화물창에 적용할 수 있는 액화천연가스 슬로싱 감소 기능을 갖는 화물창에 대한 필요성이 요구된다.

종래에는 상기와 같은 화물창 내의 슬로싱을 억제하기 위하여, 화물창내에 안티 슬로싱 벌크헤드를 설치하는 방법(특허등록 제 0785475 호), 저장탱크의 상면에 완만한 경사를 갖는 턱을 형성하는 방법(실용신안등록 제 0333611 호), 저장탱크의 전면상부 및 측면상부에 일정기울기를 구비하는 챔퍼를 형성하는 방법(실용신안등록 제 0340531 호) 등이 있으나, 이와 같은 종래의 방법들은 화물창내에 전체적으로 설치되거나, 화물창 구조를 변형하는 것으로, 많은 설치작업시간이 소요되고, 액체화물의 저장공간을 감소시키며, 액체화물의 급격한 온도변화에 신속하게 대응하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 화물창내 하부에 네트타입의 다공격벽을 설치하여 저수위를 구비하는 액체화물의 자유수면으 로 인한 저장탱크 내부의 구조적 손상을 방지할 수 있는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 기둥에 부착되는 다공격벽을 분리하여 액체화물의 급격한 온도변화에 따른 수축 팽창에 신속하게 대응하고, 액체화물의 저장공간을 최대로 유지할 수 있는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 슬로싱의 감소를 통해 화물창의 안정성을 확보하고, 화물창의 초대형화를 실현할 수 있는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창을 제공하는 것이다.

본 발명은 액화천연가스 등의 액체화물이 직접 닿는 부분에 1차 방벽이 형성되고, 상기 1차 방벽의 바깥쪽에는 제 1 단열판이 설치되며, 그 바깥쪽으로 1차 방벽의 기능을 보완해주는 2차 방벽이 설치되고, 2차 방벽의 바깥에 선체 내벽에 접촉되는 2차 단열판이 설치된 이중 단열구조의 멤브레인 타입 화물창에 있어서;

화물창내 슬로싱을 감소시키는 네트형 다공격벽과, 상기 네트형 다공격벽의 일측단에 일체로 연결되어 지지하는 연결기둥이 설치되되,

상기 연결기둥은 하부가 1차 방벽 및 2차 방벽과 일체로 용접되고, 내부에 단열판이 설치되어 있다.

이와 같이 본 발명은 화물창의 하부에 네트형 다공격벽이 설치되도록 되어 있어, 저수위를 구비하는 액체화물의 유동을 억제하고, 이를 통해 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 화물창내에 부분적인 설치가 가능하므로, 화물창 전체의 구조를 변형시킬 필요가 없다.

또한, 본 발명은 슬로싱을 감소시킬 수 있어, 화물창의 초대형화를 구현할 수 있으며, 화물창의 이중 단열구조와 일체로 형성되므로, 선박 조립작업을 효율적으로 진행할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 연결기둥의 연결구조를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 화물창내 하부에 네트형 다공격벽(40)을 설치하여, 화물창(10)에 저장된 액체화물(30)이 저수위 수면(31)를 구비할 경우, 액체화물의 자유수면으로 인한 유동성을 억제하여 슬로싱으로 인한 충격력(Sloshing Impact)을 감소시키도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 액화천연가스 등의 액체화물(30)이 직접 닿는 부분에 1차 방벽(23)이 형성되고, 상기 1차 방벽(23)의 바깥쪽에는 제 1 단열판(21)이 설치되며, 그 바깥쪽으로 1차 방벽(23)의 기능을 보완해주는 2차 방벽(24)이 설치되고, 2차 방벽(24)의 바깥에 선체 내벽에 접촉되는 2차 단열판(22)이 설치된 이중 단열구 조(20)의 멤브레인 타입 화물창(10)에 있어서;

화물창내에 설치되어 슬로싱을 감소시키는 네트형 다공격벽(40)과, 상기 네트형 다공격벽(40)의 일측단에 일체로 연결되어 지지하는 연결기둥(50)이 설치되되, 상기 연결기둥(50)은 하부가 1차 방벽(23) 및 2차 방벽(24)과 일체로 용접(70)되고, 내부에 단열판(53)이 설치되어 있다.

상기 네트형 다공격벽(40)은 다수개의 구멍(44)이 형성된 다공판(43)과, 상기 다공판(43)의 상하부에 각각 일체로 설치되어 다공판(43)을 지지하는 상/하부 수평지지대(41,42)를 포함하도록 되어 있다.

상기 구멍(44)은 소정간격 이격되어 다공판(43)을 관통하도록 형성되어 있으며, 이와 같이 형성된 구멍(44)을 통해 액체화물(30)이 자유롭게 이동된다.

상기 상/하부 수평지지대(41,42)는 다공판(43)의 강성을 보강시키기 위한 것으로, 다공판(43)의 상하단에 용접 등에 의해 일체로 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 네트형 다공격벽(40)의 높이(h1)은 화물창 전체 높이(H)의 1/20∼1/10 부근에 위치하도록 설치되며, 화물창내에 길이방향(L)으로 설치된다. 상기 네트형 다공격벽의 설치위치는 화물창내 저장된 저수위 액체화물이 유동성을 고려한 것이며, 이와 같은 네트형 다공격벽은 화물창내 중앙에 길이방향으로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 연결기둥(50)은 이중 단열구조(20)에 구멍을 뚫어 선체 내벽(60)과 직접 연결되도록 설치된다. 즉, 상기 연결기둥(50)은 하단이 선체 내벽(60)에 용접되 어 고정되고 내부에 단열재(53)가 충전되며, 상단이 2차 방벽(24)에 용접되는 제 2 하단부(52)와, 상기 제 2 하단부(52) 상측에 일체로 형성되고, 내부에 단열재(53)가 충전되며, 상단이 1차 방벽(23)에 용접되는 제 1 하단부(51)와, 상기 제 1 하단부(51)에 일체로 형성되고 다공격벽(40)과 연결되는 지주부(54)를 포함하도록 되어 있다.

즉, 상기 연결기둥(50)은 제 2 하단부(52)와 제 1 하단부(51)가 각각 2차 방벽(24) 및 1차 방벽(23)과 용접에 의해 고정되고, 제 1,2 하단부(51,52)내에는 이중 단열구조의 단열판(21,22)과 동일한 재질의 단열재가 삽입되어 설치되어 있어, 액체화물의 누출 및 열전달을 차단하게 된다. 또한, 상기 제 1 하단부는 1차 방벽과 동일한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 연결기둥은 화물창내 이중 단열구조의 설치시, 일체로 설치되며, 다공격벽과 연결기둥은 슬로싱 유동장에 의한 다공판에 작용하는 압력을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 화물창은 액화천연가스 저장탱크이고, 액체화물은 액화천연가스이다. 또한, 본 발명은 액화천연가스 운반선뿐만 아니라, 부유식 액화천연가스 저장선(FSRU)에도 적용가능하다.

또한, 본 발명은 프랑스 지티티(GTT)사의 멤브레인형 이중 단열구조 뿐 만 아니라, 멤브레인 금속패널을 구비하는 단열시스템에 모두 적용하여 설치할 수 있 다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 연결기둥의 연결구조를 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 화물창 (20) : 2중 단열구조

(21) : 1차 단열판 (22) : 2차 단열판

(23) : 1차 방벽 (24) : 2차 방벽

(30) : 액체화물 (31) : 저수위 수면

(40) : 다공격벽 (41) : 상부 수평지지대

(42) : 하부 수평지지대 (43) : 다공판

(50) : 연결기둥 (51) : 제 1 하단부

(52) : 제 2 하단부 (53) : 단열재

(54) : 지주부 (60) : 선체 내벽

(70) : 용접부위

Claims (4)

1. 액화천연가스 등의 액체화물이 직접 닿는 부분에 1차 방벽이 형성되고, 상기 1차 방벽의 바깥쪽에는 제 1 단열판이 설치되며, 그 바깥쪽으로 1차 방벽의 기능을 보완해주는 2차 방벽이 설치되고, 2차 방벽의 바깥에 선체 내벽에 접촉되는 2차 단열판이 설치된 이중 단열구조의 멤브레인 타입 화물창에 있어서;

   화물창내 슬로싱을 감소시키는 네트형 다공격벽과, 상기 네트형 다공격벽의 일측단에 일체로 연결되어 지지하는 연결기둥이 설치되되,

   상기 연결기둥은 하부가 1차 방벽 및 2차 방벽과 일체로 용접되고, 내부에 단열판이 설치되어,

   저수위를 구비하는 액체화물의 자유수면으로 인한 슬로싱 현상을 감소시키는 것을 특징으로 하는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창.
2. 청구항 1 에 있어서;

   상기 네트형 다공격벽은 다수개의 구멍이 형성된 다공판과, 상기 다공판의 상하부에 각각 일체로 설치되어 다공판을 지지하는 상/하부 수평지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창.
3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서;

   네트형 다공격벽은 화물창 전체 높이의 1/20∼1/10 높이에 위치하도록 설치되고, 화물창내에 길이방향(L)으로 설치되는 것을 특징으로 하는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창.
4. 청구항 1 에 있어서;

   상기 연결기둥은 이중 단열구조에 구멍을 뚫어 선체와 직접 연결되도록 설치된다. 즉, 상기 연결기둥은 하단이 선체에 고정되고 내부에 단열재가 충전되며, 상단이 2차 방벽에 용접되는 제 2 하단부와,

   상기 제 2 하단부 상측에 일체로 형성되고, 내부에 단열재가 충전되며, 상단이 1차 방벽에 용접되는 제 1 하단부와,

   상기 제 1 하단부에 일체로 형성되고 다공격벽과 연결되는 지주부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수위 슬로싱 억제용 다공격벽을 구비하는 액체화물 운반선 화물창.

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