KR20100114186A - 해상부유물용 계류장치 - Google Patents

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KR20100114186A
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Abstract

본 발명은 해상부유물용 계류장치에 관한 것으로서, 해저로부터 수직하게 설치되는 복수의 구조물과, 각 구조물의 내부로 삽입되어 해상으로 돌출되도록 설치되는 기둥용 관과, 해상부유물의 측벽에 설치되고 기둥용 관의 상부를 내측에 포함시켜 해상부유물을 고정시키게 되는 고정부를 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 안정적으로 해상부유물의 유동을 제한시킬 수 있으며, 구조물에 삽입된 기둥용 관을 이용하여 별도의 설비 설치나 유지보수 비용이 발생하지 않아 비용 절감의 효과를 가진다.
해상부유물, 계류장치, 천해, 터릿, 구조물

Description

해상부유물용 계류장치{MOORING APPARATUS FOR OFFSHORE FLOATING STRUCTURE}
본 발명은 천해에서의 해상부유물용 계류장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단한 구조의 계류장치를 통하여 해상부유물의 유동을 제한할 수 있으며, 천연가스와 같은 유체를 용이하고 안전하게 이송할 수 있도록 하는 해상부유물용 계류장치에 관한 것이다.
천연가스는 생산되는 지역으로부터 소비되는 지역으로 파이프라인에 의하여 수송된다. 그러나 생산이 수요를 초과하는 나라에서는 많은 양의 천연 가스가 남을 것이고, 수요가 공급보다 초과하는 지역으로 천연 가스를 수송할 수 있는 효율적인 방법이 없다면, 에너지 측면의 불균형이 점점 커질 것이다.
천연가스의 액화는 천연 가스의 보관 및 수송을 용이하게 하였다.
액화 천연 가스(LNG)는, 가스 상태에서 천연 가스의 동일한 양이 차지하는 부피의 약 1/600로 되어 있으며, 액화 천연가스는 천연가스를 비등점(주위 압력에 서 -259℉) 이하로 냉각시켜서 만들어진다.
이러한 이유로 액화 천연가스는 대기압 또는 그보다 다소 높은 압력에서 극저온 컨테이너에 보관되고, 보관된 액화천연가스는 온도를 상승시켜서, 다시 가스 형태로 변환시킬 수 있는데, 이러한 과정을 재기화(Regasification) 과정이라 한다.
최근 들어 천연가스에 대한 수요는 증가하였고, 이러한 수요에 비례하여 특별한 탱크를 도입한 액화 천연가스 운반선들이 나타나고 있다.
알제리, 보르네오, 인도네시아 등과 같은 먼 지역에서 생산된 천연가스는 액화되어 유럽, 일본 또는 미국 등지의 해외로 상기와 같은 방식으로 선적될 수 있으며, 통상적으로 천연가스는 하나 또는 그 이상의 파이프 라인을 통하여 육지 상에 설비되어 있는 액화 시설로 수집된다.
그 후에 천연가스는 짧은 파이프라인을 통하여 펌핑(pumping) 시켜서 극저온실에 설치된 탱크로 적재시킨다.
그리고 액화 천연가스 운반선이 목적 항에 도착한 후, 액화 천연가스는 육지에 기반을 둔 재기화(Regasification) 시설로 극저온 펌프에 의하여 하적되고, 그곳에서 액화 상태로 또는 재기화되어 보관될 수 있다.
액화 천연가스는 재기화시키기 위하여, 온도는 그것이 액화 천연가스 비등점을 초과할 때까지 상승하며, 액화 천연가스가 가스 상태로 복귀하게 된다. 이러한 결과로서 발생하는 천연가스는 그 후 그것이 소비되는 여러 지역으로 파이프라인 시스템을 통하여 분배될 수 있다.
그러나 최근에는 위험물에 대한 안전상의 요구가 늘어나게 되고, 될 수 있으면 위험시설을 육상에 두지 않고 해상에 위치하도록 하자는 추세가 나타났으며, 이러한 경향에 따라 액화 천연가스의 재기화 시설 역시 해상에서 이루어지도록 제안되었다.
재기화 시설은 해상에 위치된 고정 플랫폼상에서, 또는 해상에서 계류된 부유식 액화 가스 저장선에서 만들어질 수 있다.
특히, 최근에는 심해에서 원유생산 및 저장이 가능한 FPSO(Floating Production Storage and Off-loading) 또는 가스 저장 및 재기화 가공이 가능한 FSRU(Floating Storage and Re-gasification Unit)가 주목을 받고 있다.
FPSO 또는 FSRU 등의 선박은 선체 내부에 문풀(moon pool)이라는 내부 구조가 형성되어 있고, 그 곳에 반잠수식 터릿 계류시스템이 설치되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 해상부유조물인 FPSO 또는 FSRU 등의 선박(1)은 해양자원을 채굴할 수 있도록 심해지역의 심해 다지관 시스템(6)의 상측 해수면에서 부유하면서 생산, 저장, 하역을 수행하거나 재기화 공정을 수행한다.
미리 개발된 상태의 심해 다지관 시스템(6)은 그의 연결관(4)의 끝단에 반잠수식 부표(3:Submerged buoy)를 연결하고 있다.
반잠수식 부표(3)는 심해지역에 미리 고정 설치된 케이블(5)을 통해 연결되고, 그 케이블(5)의 장력에 의해, 파랑 등의 외력에도 부유 위치를 유지할 수 있도록 되어 있다.
이런 반잠수식 부표(3)는 일종의 콘 형상으로 형성되고 선택적으로 수중에서 떠다니듯이 위치할 수 있도록 제작된 것으로서, 미리 개발된 원전 또는 가스전의 심해 다지관 시스템(6)으로부터 연결관(4)을 통해 원유 또는 가스를 해당 선박(1) 내의 생산, 저장, 하역 설비쪽으로 송급시키기 위한 교합용 커넥터와 같은 역할을 담당하도록 구성되어 있다.
한편, 반잠수식 부표(3)에는 별도의 연결와이어가 더 연결되어 있고, 그 연결와이어 역시 다른 소형 부이에 의해 해수면에서 식별이 가능하도록 체결되어 있다.
따라서, 선박(1)의 반잠수식 터릿 계류시스템(2)은 연결와이어를 걸 수 있는 수단을 이용하여, 반잠수식 부표(3)의 연결와이어를 잡아당김에 따라, 결국 반잠수식 부표(3)를 선박(1) 쪽으로 잡아당기듯이 연결시킬 수 있도록 되어 있다.
원유 또는 가스의 채취를 위해 반잠수식 부표(3)는 그의 연결와이어를 잡아당기는 반잠수식 터릿 계류시스템(2)에 붙잡힌 후, 반잠수식 터릿 계류시스템(2)의 콤파트먼트(compartment) 공간의 하부에 연결되어, 결국 심해 다지관 시스템(6)으로부터 연결관(4)과 선박(1) 내의 생산, 저장, 하역 설비를 상호 연결시키는 역할을 담당한다.
또한, 위와 같은 부유식 계류 시스템 외에도 도 2와 같이 고정식 계류 방식도 실시되고 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 해저에 구조물(10)이 설치되어 있으며, 이 구조물(10)에는 해저에 포설되고 원전에 설치된 이송관(12)이 연결되고, 구조물(10)의 상측으로는 선박(20)의 연결부재(22)를 통해 연결 설치된다.
따라서 이송관(12)을 통해 올라온 유체가 구조물(10)과 연결부재(22)를 따라 선박(20)으로 이송된다.
한편, 부유식과 고정식 이외에도 선박에 수개의 계류선(mooring line)을 해저에 연결하고, 별도의 이송관을 이용하는 스프레드 무어링(spread mooring)도 많이 사용되고 있는 방식이다.
상기에서 언급한 부유식과 고정식 등의 계류시스템은 해상부유물이 위치하게 될 해역의 조건에 따라 가장 적합한 방법을 취하게 되나, 선박에 탑재된 반잠수식 터릿 계류시스템(2)은 조립과정이 까다롭고, 고정식의 구조물(10)은 유지 보수에 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 기존 방식의 천해 적용에의 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 해저에 설치된 구조물에 원전 또는 가스전과 연결된 이송관이 위치될 수 있도록 기둥용 관을 해상까지 돌출되게 설치하고, 이 기둥용 관은 해상부유물에 설치된 고정수단을 이용하여 계류함으로써, 안정적으로 해상부유물의 유동을 제한시킬 수 있으며, 구조물에 삽입된 기둥용 관을 이용하여 별도의 설비 설치나 비용이 발생하지 않는 해상부유물용 계류장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 해상부유물용 계류장치에 있어서, 해저로부터 수직하게 설치되는 복수의 구조물과, 각 구조물의 내부로 삽입되어 해상으로 돌출되도록 설치되는 기둥용 관과, 해상부유물의 측벽에 설치되고 기둥용 관의 상부를 내측에 포함시켜 해상부유물을 고정시키게 되는 고정부를 포함하는 해상부유물용 계류장치를 제공된다.
그리고 각 구조물의 내부로 삽입 설치되는 기둥용 관 중 어느 하나에는 원전 또는 가스전과 연결된 해저의 이송관이 설치되어 이송관을 통하여 해상부유물측으로 유체를 이송시키거나 또는 해상부유물의 유체를 목적지로 이송시킬 수 있다.
또한, 고정부는, 해상부유물의 측벽 상단부 부터 일정 길이로 형성되는 슬라이딩 홈에 슬라이딩 삽입 설치되고, 해상부유물을 고정시킬 수 있도록 기둥용 관의 상부측을 내측에 포함시키는 베어링 조립체로 구성될 수 있다.
또, 고정부는, 해상부유물의 측벽 상부측에 고정 설치되고 마주하는 제 1 베어링몸체와 제 2 베어링몸체로 이루어지는 베어링 조립체와, 제 1 베어링몸체와 제 2 베어링몸체를 회전시켜 일측이 개방되도록 하는 힌지부와, 힌지부의 대향측인 제 1 베어링몸체와 제 2 베어링몸체의 단부에 각각 형성되는 고정구와, 고정구에 삽입 위치되어 제 1 베어링몸체와 제 2 베어링몸체를 고정하는 고정핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 해상부유물용 계류장치에 의하면, 안정적으로 해상부유물의 유동 을 제한시킬 수 있으며, 구조물에 삽입된 기둥용 관을 이용하여 별도의 설비 설치나 유지보수 비용이 발생하지 않아 비용 절감의 효과를 가진다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 하지만, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치를 보여주는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치를 보여주는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치를 보여주는 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치에서 고정부를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에서의 해상부유물용 계류장치에서 고정부의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시형태의 해상부유물용 계류장치는, 크게 해저로부터 수직하게 설치되는 복수의 구조물(110)과, 각 구조물(110)의 내부로 삽입되어 해상으로 돌출되도록 설치되는 기둥용 관(120)과, 기둥용 관(120)의 상부를 내측에 포함시켜 해상부유물(100)을 고정시키게 되는 고정부(200)로 구성된다.
여기서 해상부유물(100)은 원유생산 및 저장이 가능한 FPSO(Floating Production Storage and Off-loading) 또는 가스 저장 및 재기화 가공이 가능한 FSRU(Floating Storage and Re-gasification Unit)일 수 있다.
그리고 구조물(110)은 해저로부터 콘크리트로 타설된 구조물로서 중공의 내부를 가지면서 수직하게 설치된다. 이러한 구조물(110)은 직사각의 기둥 형태로 하여 마주하는 한 쌍씩 2개가 설치되고, 대체적으로 해상으로 노출되지 않을 정도의 높이를 가지고서 설치될 수 있다.
기둥용 관(120)은 부식이 방지된 금속재로 제작될 수 있으며, 중공의 구조물(110) 내부에 삽입 위치되되, 일정 길이를 가지는 기둥용 관(120)의 상부는 해상으로 돌출될 수 있도록 설치된다.
한편, 각 구조물(110)의 내부로 삽입 설치되는 기둥용 관(120) 중 어느 하나에는 원전 또는 가스전과 연결된 해저의 이송관(130)이 기둥용 관(120)을 따라 설치될 수 있다. 따라서 기둥용 관(120)을 따라 설치된 이송관(130)과 해상부유물(100)에 설치된 호스(102)를 연결하여 해상부유물(100)측으로 유체를 이송시키거나 또는 해상부유물(100)의 유체를 목적지로 이송시키게 될 수 있다.
그리고 고정부(200)는 해상으로 돌출된 기둥용 관(120)의 상부를 내측에 포함시켜서 해상부유물(100)을 고정시키게 되는 것으로서, 해상부유물(100)의 측벽에 기둥용 관(120)과 대응될 수 있는 위치에 설치된다.
이러한 고정부(200)는 도 6에 도시된 일 실시예와 같이, 해상부유물(100)의 측벽에 상단부터 일정 길이로 슬라이딩 홈(202)이 형성되며, 이 슬라이딩 홈(202)에 슬라이딩 삽입 설치될 수 있도록 일측에 가이드돌기(212)를 형성시킨 베어링 조립체(210)로 구성될 수 있다.
베어링 조립체(210)는 슬라이딩 홈(202)에 삽입됨과 함께 기둥용 관(120)의 상부측을 내측에 포함시킴으로써 해상부유물(100)을 고정시킬 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 다른 실시예의 고정부(200)는, 해상부유물(100)의 측벽 상부측에 베어링 조립체(220)가 고정 설치되되, 베어링 조립체(220)는 마주하도록 제 1 베어링몸체(222)와 제 2 베어링몸체(224)로 이루어질 수 있다.
그리고 이들 제 1 베어링몸체(222)와 제 2 베어링몸체(224)에는 회전시켜 일측이 개방되도록 하는 힌지부(226)가 설치되며, 힌지부(226)의 대향측 즉, 개방되는 일측의 제 1 베어링몸체(222)와 제 2 베어링몸체(224)의 단부에 각각 고정구(222a)(224a)가 형성될 수 있다.
제 1 베어링몸체(222)의 고정구(222a)와 제 2 베어링몸체(224)의 고정구(224a)는 회전에 의하여 수직한 동일 선상에 연통되도록 설치될 수 있으며, 이러한 동일 선상의 고정구(222a)와 고정구(224a)에 삽입 위치되어 제 1 베어링몸체(222)와 제 2 베어링몸체(224)의 개방을 방지하고 고정시킬 수 있는 고정핀(228)이 설치될 수 있다.
여기서 베어링 조립체(210)(220)로는 래디얼 볼 베어링, 래디얼 롤러 베어링, 스러스트 볼 베어링, 니들 롤러 베어링 등이 사용될 수 있다.
이와 같은 구조로 이루어진 해상부유물용 계류장치의 작용은 다음과 같이 이루어진다.
해상부유물(100)을 마주하여 한 쌍씩 설치된 구조물(110)의 사이로 위치시키게 되며, 다음으로 고정부(200)의 일실시예에 따르면, 어느 하나의 기둥용 관(120) 부터 베어링 조립체(210)의 조립이 이루어지도록 슬라이딩 홈(202)에 베어링 조립체(210)의 가이드돌기(212)를 삽입시킴과 동시에 베어링 조립체(210)의 중공 내측으로 기둥용 관(210)이 삽입 위치되도록 한다. 이때, 해상부유물(100)의 베어링 조립체(210)에 기둥용 관(120)이 삽입 위치되어 있으므로 해상의 조건에 따라 해상부유물(100)이 유동될 수 있어 기둥용 관(120)의 파손이 방지될 수 있으며, 이와 같은 상태에서 다른 3개의 기둥용 관(120)과의 삽입이 가능할 수 있다.
이와 같이 다른 3개의 기둥용 관(120)에도 슬라이딩 홈(202)에 베어링 조립체(210)를 위치시킴과 동시에 기둥용 관(120)을 삽입 위치시킴으로써, 해상부유물(100)이 안정적으로 고정될 수 있다. 그리고 어느 하나의 기둥용 관(120)에 원전 또는 가스전과 연결되어 기둥용 관(120)을 따라 설치된 이송관(130)과 해상부유물(100)에 설치된 호스(102)를 연결하여 해상부유물(100)측으로 유체를 이송시키거나 또는 해상부유물(100)의 유체를 목적지로 이송시키게 될 수 있다.
그리고 고정부(200)의 다른 실시예에 따르면, 힌지부(226)를 중심으로 제 1 베어링몸체(222)와 제 2 베어링몸체(224)를 회전시켜서 일측이 개방된 상태에서 해상부유물(100)을 마주하여 한 쌍씩 설치된 구조물(110)의 사이로 위치시키고, 이어서 어느 하나의 기둥용 관(120)부터 베어링 조립체(220)의 조립이 이루어진다.
일측이 개방되어 있던 제 1 베어링몸체(222)와 제 2 베어링몸체(224)를 다시 회전시켜서 각 고정구(222a)(224a)를 일직선 상에 연통되도록 위치시킨 후, 상부측으로부터 고정핀(228)을 고정구(222a)(224a)에 삽입 위치시킴으로 하여 고정이 이루어지게 된다.
다음과 같은 방법으로 다른 3개의 기둥용 관(120)을 베어링 조립체(220)의 내측에 위치시켜 해상부유물(100)을 고정시키게 된다.
그리고 어느 하나의 기둥용 관(120)에 원전 또는 가스전과 연결되어 기둥용 관(120)을 따라 설치된 이송관(130)과 해상부유물(100)에 설치된 호스(102)를 연결하여 해상부유물(100)측으로 유체를 이송시키거나 또는 해상부유물(100)의 유체를 목적지로 이송시키게 될 수 있다.
상술한 바에 따르면, 해저의 구조물(110)에 설치된 기둥용 관(120)과 해상부유물(100)에 설치되는 고정부(200)와의 결합으로 안정적으로 해상부유물의 유동을 제한시킬 수 있으며, 구조물(110)에 삽입된 기둥용 관(120)을 따라 설치된 이송관(130)을 이용하여 유체의 이송이 이루어짐으로 하여 별도의 설비 설치나 유지보수 비용이 발생하지 않아 비용 절감을 이룰 수 있다.
이상 본 발명에 따른 해상부유물용 계류장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
도 1은 종래 기술에 따른 반잠수식 터릿 계류시스템을 도시한 것이고,
도 2는 종래 기술에 따른 고정식 계류시스템을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치를 보여주는 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치를 보여주는 정면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치를 보여주는 측면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유물용 계류장치에서 고정부를 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명에서의 해상부유물용 계류장치에서 고정부의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 해상부유물 102 : 호스
110 : 구조물 120 : 기둥용 관
130 : 이송관 200 : 고정부
202 : 슬라이딩홈 210, 220 : 베어링 조립체
212 : 가이드돌기 222, 224 : 제 1, 2 베어링몸체
222a, 224a : 고정구 226 : 힌지부
228 : 고정핀

Claims (4)

  1. 해상부유물용 계류장치에 있어서,
    해저로부터 수직하게 설치되는 복수의 구조물과,
    상기 각 구조물의 내부로 삽입되어 해상으로 돌출되도록 설치되는 기둥용 관과,
    상기 해상부유물의 측벽에 설치되고 상기 기둥용 관의 상부를 내측에 포함시켜 상기 해상부유물을 고정시키게 되는 고정부
    를 포함하는 해상부유물용 계류장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 구조물의 내부로 삽입 설치되는 상기 기둥용 관 중 어느 하나에는 원전 또는 가스전과 연결된 해저의 이송관이 설치되어 상기 이송관을 통하여 상기 해상부유물측으로 유체를 이송시키거나 또는 상기 해상부유물의 유체를 목적지로 이송시키게 되는 해상부유물용 계류장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 해상부유물의 측벽 상단부 부터 일정 길이로 형성되는 슬라이딩 홈에 슬라이딩 삽입 설치되고, 상기 해상부유물을 고정시킬 수 있도록 상기 기둥용 관의 상부측을 내측에 포함시키는 베어링 조립체
    로 구성되는 해상부유물용 계류장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 해상부유물의 측벽 상부측에 고정 설치되고 마주하는 제 1 베어링몸체와 제 2 베어링몸체로 이루어지는 베어링 조립체와,
    상기 제 1 베어링몸체와 상기 제 2 베어링몸체를 회전시켜 일측이 개방되도록 하는 힌지부와,
    상기 힌지부의 대향측인 상기 제 1 베어링몸체와 상기 제 2 베어링몸체의 단부에 각각 형성되는 고정구와,
    상기 고정구에 삽입 위치되어 상기 제 1 베어링몸체와 상기 제 2 베어링몸체를 고정하는 고정핀을 포함하는 해상부유물용 계류장치.
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