KR20100122418A

KR20100122418A - 코퍼댐 가열장치 및 상기 코퍼댐 가열장치를 갖춘 부유식 해상 구조물

Info

Publication number: KR20100122418A
Application number: KR1020090041446A
Authority: KR
Inventors: 한정훈; 한성곤; 우일국; 이성근; 이상우; 조봉현
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-22

Abstract

본 발명은 부유식 해상 구조물 내에 설치되어 냉각이 필요한 각종 장비를 냉각시키면서 자신은 가열된 열교환 매체를, 부유식 해상 구조물 내의 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부로 이송하여 코퍼댐의 내부를 가열하도록 한 코퍼댐 가열장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 복수의 액화가스 저장탱크가 내부에 배열된 부유식 해상 구조물에서 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부에 열을 공급할 수 있는 코퍼댐 가열장치로서, 상기 부유식 해상 구조물에 설치되어 있으며 작동시 발생되는 열을 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치와; 상기 코퍼댐의 내부와 외부에 걸쳐 배열되어 상기 요냉각 장치로부터 상기 코퍼댐의 내부로 열을 공급하는 파이프와; 상기 파이프 내에서 열교환 매체를 이송시키기 위한 펌프; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치가 제공된다.

코퍼댐, 가열, 터빈, 엔진, 보일러, 파이프, 펌프, 부유식 해상 구조물

Description

코퍼댐 가열장치 및 상기 코퍼댐 가열장치를 갖춘 부유식 해상 구조물 {APPARATUS FOR HEATING COFFERDAM AND FLOATING MARINE STRUCTURE HAVING THE APPARATUS}

본 발명은 해상에서 부유된 채 사용될 수 있는 부유식 해상 구조물 내에 구비되는 코퍼댐(cofferdam) 가열장치에 관한 것으로서, 부유식 해상 구조물 내에 설치되어 냉각이 필요한 각종 장비를 냉각시키면서 자신은 가열된 열교환 매체를, 부유식 해상 구조물 내의 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부로 이송하여 코퍼댐의 내부를 가열하도록 한 코퍼댐 가열장치에 관한 것이다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas)나 액화석유가스(LPG; liquefied petroleum gas)의 상태로 액화된 후 LNG 수송선이나 LPG 수송선에 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.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선 이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라고 함)를 포함한다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 포함된다.

LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.

이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.

이 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.

전술된 GT형 및 TGZ형 탱크구조는 미국 특허 제 6,035,795 호, 제 6,378,722 호, 제 5,586,513 호 및 미국 특허공개 제 2003-0000949 호 등과, 대한민국 특허공개 제 10-2000-0011347 호 및 제 10-2000-0011346 호 등에 기재되어 있다. 또한, 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 및 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.

일반적으로 LNG를 저장하기 위한 저장탱크로서는 멤브레인형 탱크가 사용되고 있으며, 도 1에는 액화가스를 저장하기 위해 사용되는 종래의 멤브레인형 탱크의 일례가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, LNG 등의 액화가스를 저장하는 종래의 멤브레인형 액화가스 저장탱크(10)는, 선체(1)의 내측벽면(2) 또는 코퍼댐 격벽(5)(도 2 참조) 상에 2차 단열벽(13), 2차 밀봉벽(14), 1차 단열벽(15) 및 1차 밀봉벽(16)을 순차적으로 적층한 구조를 가진다. 선체(1)의 내부에는 밸러스트 탱크(3)가 마련되어 부유식 해상 구조물의 흘수를 안정적으로 유지할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 선체(1)의 내부에 배치되는 액화가스 저장탱크(10)들은 선체의 폭방향으로 연장되는 코퍼댐(20)에 의해 분리된다. 코퍼댐은 내부에 공간부(void space)가 마련되는 격자 형태의 구조물로서, 부유식 해상 구조물의 내부 공간을 구획하여 각각의 구획에 멤브레인형 저장탱크를 설치할 수 있도록 하는 구조물이다. 이러한 코퍼댐은 종래 부유식 해상 구조물의 길이방향을 따라 복수의 저장탱크들의 사이를 구획하기 위해 사용되고 있다.

내측벽면(2) 및 코퍼댐 격벽(5)이 비록 LNG와 직접적으로 접촉하지는 않지 만, 액화가스 저장탱크(10)에 수용된 LNG는 대략 -163℃라는 극저온 상태이므로, LNG의 냉기로 인해 내측벽면(2) 및 코퍼댐 격벽(5)을 이루는 철판의 온도는 극히 낮아져 취성이 약해지게 된다. 따라서, 내측벽면(2) 및 코퍼댐 격벽(5)은 저온에 내성을 가지는 저온강으로 만들어져야 한다.

또한 저장탱크(10)의 사이에 위치하게 되는 코퍼댐(20)은 폐쇄된 공간이어서 외부로부터의 열 공급이 이루어지지 않아 내부 온도가 대략 -60℃ 정도까지 떨어질 수 있다. 따라서, 코퍼댐(20)의 내부 공간과 코퍼댐 격벽(5)을 가열하여 일정온도 이상을 유지하도록 할 필요가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 냉각이 필요한 각종 장비의 냉각을 위한 열교환 매체를 부유식 해상 구조물 내의 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부로 이송함으로써, 각종 장비에서 발생하는 열을 코퍼댐의 내부에 공급하도록 한 코퍼댐 가열장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 액화가스 저장탱크가 내부에 배열된 부유식 해상 구조물에서 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부에 열을 공급할 수 있는 코퍼댐 가열장치로서, 상기 부유식 해상 구조물에 설치되어 있으며 작동시 발생되는 열을 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치와; 상기 코퍼댐의 내부와 외부에 걸쳐 배열되어 상기 요냉각 장치로부터 상기 코퍼댐의 내부로 열을 공급하는 파이프와; 상기 파이프 내에서 열교환 매체를 이송시키기 위한 펌프; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치가 제공된다.

상기 요냉각 장치에서 가열된 열교환 매체가 상기 코퍼댐의 내부까지 공급될 수 있도록, 상기 파이프는 상기 요냉각 장치까지 연장되어 있는 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐 가열장치는, 상기 요냉각 장치에 포함된 냉매 회로와, 상기 냉매 회로 내에서 유동하는 냉매와 상기 파이프 내에서 유동하는 상기 열교환 매체를 열교환시킴으로써 상기 냉매가 가지는 열을 상기 파이프 내의 열교환 매체에 전달 하기 위한 열교환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 파이프는 폐쇄 회로를 이루며, 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 상기 열교환 매체는 상기 요냉각 장치로부터 열을 공급받아 가열된 후 상기 펌프에 의해 상기 길이방향 코퍼댐의 내부로 이송되는 것이 바람직하다.

상기 폐쇄 회로는 하나 이상 형성되는 것이 바람직하다.

상기 액화가스 저장탱크는 상기 부유식 해상 구조물의 내부에 복수열로 배치되며, 상기 코퍼댐은, 길이방향을 따라 인접하는 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 위치하는 폭방향 코퍼댐과, 폭방향을 따라 인접하는 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 위치하는 길이방향 코퍼댐을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 길이방향 코퍼댐은, 중앙 밸러스트 탱크의 일부로서 사용될 수 있는 것이 바람직하다.

상기 파이프는 개방 회로를 이루며, 상기 열교환 매체로서는 상기 부유식 해상 구조물 외부의 해수를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 열교환 매체로서는 부동액, 담수 및 해수 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐 가열장치는, 상기 요냉각 장치에서 가열된 열교환 매체를 상기 코퍼댐의 내부에 공급하기 전에 추가적으로 가열하기 위한 히터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐 가열장치는, 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 열교환 매체를 상기 요냉각 장치에 공급하기 전에 추가적으로 냉각하기 위한 쿨러를 더 포함하는 것 이 바람직하다.

상기 요냉각 장치는, 작동시 냉각할 필요가 있는, 엔진; 보일러; 가스터빈; Generator; Conditioner; Compressor; Condenser; Cooler; Preheater; Provision refrigerant plant; Shaft bearing; 및 Air ejector 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 해상에 부유되어 사용되는 부유식 해상 구조물로서, 액화가스를 수용하기 위하여 상기 부유식 해상 구조물의 내부에 2열로 배치되는 복수의 액화가스 저장탱크와; 2열로 배치되는 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 형성되도록 상기 부유식 해상 구조물의 폭방향 및 길이방향을 따라서 배치되는 코퍼댐과; 상기 코퍼댐의 내부에 열을 공급할 수 있는 코퍼댐 가열장치; 를 포함하며, 상기 코퍼댐 가열장치는, 작동시 발생되는 열을 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치와, 상기 코퍼댐의 내부와 외부에 걸쳐 배열되어 상기 요냉각 장치로부터 상기 코퍼댐의 내부로 열을 공급하는 파이프와, 상기 파이프 내에서 열교환 매체를 이송시키기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물이 제공된다.

상기 부유식 해상 구조물은, 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크를 구비하면서 해상에서 부유된 채 사용되는 LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 수송선, 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐 가열장치는, 상기 부유식 해상 구조물의 제작시 함께 포함되어 설치되거나, 제작이 완료된 상기 부유식 해상 구조물에 추가로 설치되는 것이 바람 직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 액화가스 저장탱크가 내부에 배열된 부유식 해상 구조물에서 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부에 열을 공급할 수 있는 코퍼댐 가열방법으로서, 상기 부유식 해상 구조물에 설치되어 작동시 발생되는 열을 냉각할 필요가 있는 요냉각 장치에서 발생하는 열을, 상기 코퍼댐의 내부와 외부에 걸쳐 배열되는 파이프 내에서 이송되는 열교환 매체를 통하여 상기 코퍼댐의 내부에 전달하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열방법이 제공된다.

상기 코퍼댐 가열방법은, 상기 요냉각 장치에서 가열된 열교환 매체를, 상기 코퍼댐의 내부에 공급하기 전에 히터에 의해 추가적으로 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐 가열방법은, 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 열교환 매체를, 상기 요냉각 장치에 공급하기 전에 쿨러에 의해 추가적으로 냉각하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 열교환 매체는 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 후 상기 요냉각 장치에 복귀되어 상기 요냉각 장치에 의해 가열되는 것이 바람직하다.

상기 열교환 매체는 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 후 상기 부유식 해상 구조물의 외부로 배출되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 냉각이 필요한 각종 장비의 냉각을 위 한 열교환 매체를 부유식 해상 구조물 내의 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부로 이송함으로써, 각종 장비에서 발생하는 열을 코퍼댐의 내부에 공급하도록 한 코퍼댐 가열장치가 제공될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 코퍼댐 가열장치에 의하면, 냉각이 필요한 각종 장비에서 버려지는 폐열을 회수하여 코퍼댐 내부의 가열에 활용함으로써 에너지의 효율적인 사용이 가능하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코퍼댐 가열장치 및 방법을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따른 코퍼댐 가열장치를 설명하기 위한 부유식 해상 구조물의 평면도가 도시되어 있다. 도 4에는 본 발명에 따른 길이방향 코퍼댐 가열장치를 설명하기 위한 부유식 해상 구조물의 정단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 길이방향 코퍼댐 가열장치를 설명하기 위한 부유식 해상 구조물의 일부 측단면도가 도시되어 있다. 그리고 도 6 및 도 7에는 본 발명에 따른 폭방향 코퍼댐 가열장치를 설명하기 위한 부유식 해상 구조물의 정단면도가 도시되어 있다.

본 명세서에서 부유식 해상 구조물이란, LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크를 구비하면서 해상에서 부유된 채 사용되는 선박 및 각종 구조물을 모두 포함하는 개념으로, 상기한 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)를 비롯하여, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박 및 해상 구조물을 모두 포함하는 것이다.

종래에는 이러한 부유식 해상 구조물의 내부에 설치되는 저장탱크가 선체 길이방향을 따라서 1열로 배열된 구조만이 알려져 있었지만, 슬로싱 현상으로 인한 충격을 감소시키기 위해 저장탱크의 2열 배치 구조가 개발되고 있다.

슬로싱(sloshing)이란, 선박이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG가 유동하는 현상을 말하는 것으로, 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 된다. 이러한 슬로싱 현상은 부분적재시에 더 심하게 발생한다.

이러한 슬로싱 현상은 선박의 운항 중에 필연적으로 발생하므로, 슬로싱에 의한 하중을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 저장탱크 구조를 설계할 필요가 있다.

배경기술에서 상술한 바와 같이, 액화가스 저장탱크에 수용된 LNG는 대략 -163℃라는 극저온 상태이므로, LNG의 냉기로 인해 저장탱크를 이루는 철판의 온도가 저하되어 저장탱크의 강도가 약해질 수 있으며, 그로 인해 슬로싱 현상으로 인한 충격력에 의해 파손의 우려가 높아진다.

또한 저장탱크의 사이에 위치하게 되는 코퍼댐은 폐쇄된 공간이어서 외부로부터의 열 공급이 이루어지지 않아 내부 온도가 대략 -60℃ 정도까지 떨어질 수 있다. 따라서, 코퍼댐의 내부를 가열하여 일정온도 이상을 유지하도록 할 필요가 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 저장탱크가 2열로 배치된 부유식 해상 구조물의 경우에는, 2열로 배치된 저장탱크(10)들 사이에 선체의 폭방향을 따라 설치되는 폭방향 코퍼댐(20) 이외에도 선체 중앙에 길이방향을 따라 설치되는 길이방향 코퍼댐(30)이 부유식 해상 구조물의 내부에 설치된다.

이와 같이 액화가스 저장탱크가 2열 배치되는 경우에는, 길이방향 코퍼댐(30) 주위에는 길이방향 코퍼댐 격벽(7)이 설치되고, 폭방향 코퍼댐(20) 주위에는 폭방향 코퍼댐 격벽(5)이 설치된다. 따라서, 도 3에서 볼 때 각각의 저장탱크(10)는 마주하는 한 쌍의 길이방향 코퍼댐 격벽(7)과 마주하는 한 쌍의 폭방향 코퍼댐 격벽(5)에 의해 구획될 수 있으며, 이들 길이방향 코퍼댐 격벽(7) 및 폭방향 코퍼댐 격벽(5)의 표면에는 도 1에 도시된 바와 같이 2차 단열벽(13), 2차 밀봉벽(14), 1차 단열벽(15) 및 1차 밀봉벽(16)이 순차적으로 적층되어 저장탱크(10)가 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 길이방향 코퍼댐 격벽(7) 사이의 공간, 즉 길이방향 코퍼댐(30)은 중앙 밸러스트 탱크(4)의 일부로서 사용될 수 있다.

또한, 액화가스 저장탱크가 2열 배치되는 경우에는, 길이방향 코퍼댐(30) 내부에는 길이방향 코퍼댐 가열장치가 설치되고, 폭방향 코퍼댐(20) 내부에는 폭방향 코퍼댐 가열장치가 설치될 수 있다. 이들 길이방향 코퍼댐 가열장치와 폭방향 코퍼댐 가열장치는, 후술하는 바와 같이, 하나의 파이프로 연결될 수도 있고, 각각 별개로 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 길이방향 코퍼댐 가열장치는, 길이방향 코퍼댐(30)의 내부 및 외부에 걸쳐 배열되는 파이프(31)와, 이 파이프(31)를 통해 열교환 매체를 순환시키기 위한 펌프(32)와, 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에서 냉각된 열교환 매체를 가열하기 위한 열교환기(33)를 포함한다.

본 발명에 따른 길이방향 코퍼댐 가열장치의 파이프(31)는 폐쇄 루프를 형성할 수 있으며, 펌프(32) 및 열교환기(33)는 길이방향 코퍼댐(30)의 외부에 설치될 수 있다.

열교환 매체는 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에 배열된 파이프를 통과하면서 이 파이프(31) 주위의 공기 혹은 밸러스트 수에 열을 전달함으로써 길이방향 코퍼댐(30)의 내부를 가열할 수 있다.

본 발명에 따른 길이방향 코퍼댐 가열장치는 하나 이상의 폐쇄 루프를 가질 수 있다. 파이프(31)가 하나 이상의 폐쇄 루프를 가질 경우, 하나의 폐쇄 루프가 작동불능 상태에 빠지거나 하나의 폐쇄 루프만으로 충분한 열량을 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에 전달할 수 없는 경우에 또 다른 폐쇄 루프를 사용하여 길이방향 코퍼댐(30)의 내부를 가열할 수 있어 바람직하다.

본 발명에 따르면, 부유식 해상 구조물에 설치되어 있으며 작동시 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치(40)에서, 이 요냉각 장치를 냉각시키면서 자신을 가열된 냉매를, 열교환 매체로서, 길이방향 코퍼댐 가열장치의 파이프(31)를 통하여 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에 공급함으로써 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에 열을 공급할 수 있다.

길이방향 코퍼댐(30)의 내부를 통과하면서 냉각된 냉매, 즉 열교환 매체는, 부유식 해상 구조물에 설치되어 있으며 작동시 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치(40)에 복귀되어 이 요냉각 장치(40)에 냉열을 공급할 수 있다. 즉, 엔진, 보일러, 터빈, 제너레이터 등과 같이 냉각이 필수적으로 이루어져야 하는 요냉각 장치(40)의 냉각용 냉매로서, 코퍼댐의 내부에서 냉각된 열교환 매체를 활용할 수 있다. 이 경우에는 파이프(31)가 요냉각 장치(40)에까지 연장될 수 있도록 구성된다.

또는, 도 5에 도시된 바와 같이 열교환기(33)에서 요냉각 장치(40)의 냉매 회로(41) 내에서 유동하는 냉매와 파이프(31) 내에서 유동하는 열교환 매체를 열교환시킴으로써 열교환 매체가 가지는 냉열을 냉매 회로(41) 내의 냉매에 전달하여도 좋다.

부유식 해상 구조물 내에 설치되는 요냉각 장치(40)의 예로서는, 추진용 엔진, Generator engine 등의 엔진과; 보일러와; 가스터빈과; Generator와; Air conditioner, Atmospheric conditioner 등의 Conditioner와; Air compressor 등의 Compressor와; Cargo pump turbine vacuum condenser 등의 Condenser와; Stern tube lubricating oil cooler, Main engine jacket fresh water cooler, Main lubricating oil cooler, Main engine scavenger air cooler, Cargo pump turbine lubricating oil cooler, Generator engine and generator engine lubricating oil cooler 등의 Cooler와; Main engine jacket cooling water preheater, Generator engine high temperature and jacket, Generator engine jacket preheater 등의 Preheater와; Provision refrigerant plant와; Shaft bearing과; Air ejector 등을 들 수 있다. 그밖에도 부유식 해상 구조물 내에 설치되어 작동시 냉각이 필요한 장치들은 모두 요냉각 장치(40)로서 활용할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명에 따른 길이방향 코퍼댐 가열장치의 파이프는 개방 루프의 형태로 배열될 수 있으며, 파이프(31)의 내부에서 순환하는 열교환 매체로서는 부동액, 담수를 비롯하여 해수 등을 사용할 수 있다.

개방 루프의 형태로 배열된 파이프를 통하여 해수를 공급하는 경우, 흡입된 해수를 요냉각 장치(40)에 공급하여 요냉각 장치(40)로부터 열을 전달받게 한 다음, 가열된 고온의 해수를 파이프(31)를 통하여 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에 공급한다. 길이방향 코퍼댐(30)의 내부를 이동하면서 고온의 해수는 열을 방출하고 자신은 냉각된다. 냉각된 해수는 부유식 해상 구조물의 외부로 배출된다.

상술한 바와 같이 파이프가 폐쇄 루프 혹은 개방 루프의 형태로 배열되는 양쪽 모두의 경우에 있어서, 본 발명의 길이방향 코퍼댐 가열장치에는, 요냉각 장치(40)에서 가열된 해수 등의 열교환 매체의 온도가 길이방향 코퍼댐(30) 내부를 가열하기에 충분하지 않은 때, 이 열교환 매체를 추가적으로 가열하기 위한 히터가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 길이방향 코퍼댐 가열장치에는, 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에서 냉각된 열교환 매체의 온도가 지나치게 높아 요냉각 장치(40)에서 사용하기에 적절하지 않은 때, 혹은 환경오염의 측면에서 그대로 부유식 해상 구조물의 외부로 배출하기에 적절하지 않은 때, 이 열교환 매체를 추가적으로 냉각하기 위한 쿨러가 구비될 수 있다.

도 4 및 도 5에는 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에 파이프(31)가 상하 4열로 배열된 것으로 도시되어 있지만, 길이방향 코퍼댐(30)의 내부에 배열되는 파이프(31)의 개수 및 배열 형태는 설계에 따라서 변경될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명에 따르면 길이방향 코퍼댐(30) 이외에도 폭방향 코퍼댐(20)의 내부를 통과하면서 냉각되는 열교환 매체를 상술한 바와 같이 요냉각 장치(40)의 냉각에 활용하여도 좋다.

도 6에는 액화가스 저장탱크(10)가 1열로 배치된 경우에 폭방향 코퍼댐(20)의 가열을 위해 설치되는 폭방향 코퍼댐 가열장치의 개략도가 도시되어 있고, 도 7에는 액화가스 저장탱크(10)가 2열로 배치된 경우에 폭방향 코퍼댐(20)의 가열을 위해 설치되는 폭방향 코퍼댐 가열장치의 개략도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하여 상술한 길이방향 코퍼댐 가열장치와 마찬가지로, 도 6 및 도 7에 도시된 폭방향 코퍼댐 가열장치는, 폭방향 코퍼댐(20)의 내부 및 외부에 걸쳐 배열되는 파이프(21)와, 이 파이프(21)를 통해 열교환 매체를 순환시키기 위한 펌프(22)와, 폭방향 코퍼댐(20)의 내부에서 냉각된 열교환 매체를 가열하기 위한 열교환기(23)를 포함한다.

도 7에는 하나의 펌프(22)와 하나의 열교환기(23)에 각각의 폭방향 코퍼댐(20)의 내부에 배열되는 파이프들(21)이 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 폭방향 코퍼댐(20)마다 별도의 펌프와 열교환기가 설치되어도 좋다.

또한, 폭방향 코퍼댐 가열장치의 펌프(22) 및 열교환기(23)는, 도 5에 도시 된 길이방향 코퍼댐 가열장치의 펌프(32) 및 열교환기(33)와는 별도로 구비될 수도 있고, 길이방향 코퍼댐 가열장치를 위해 공동으로 사용될 수도 있다.

상술한 길이방향 코퍼댐 가열장치와 마찬가지로, 본 발명에 따른 폭방향 코퍼댐 가열장치의 파이프(21)는 폐쇄 루프를 형성할 수 있으며, 펌프(22) 및 열교환기(23)는 폭방향 코퍼댐(20)의 외부에 설치될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폭방향 코퍼댐 가열장치는 하나 이상의 폐쇄 루프를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 부유식 해상 구조물에 설치되어 있으며 작동시 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치(40)에서, 이 요냉각 장치를 냉각시키면서 자신을 가열된 냉매를, 열교환 매체로서, 폭방향 코퍼댐 가열장치의 파이프(21)를 통하여 폭방향 코퍼댐(20)의 내부에 공급함으로써 폭방향 코퍼댐(20)의 내부에 열을 공급할 수 있다.

폭방향 코퍼댐(20)의 내부를 통과하면서 냉각된 냉매, 즉 열교환 매체는, 부유식 해상 구조물에 설치되어 있으며 작동시 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치(40)에 복귀되어 이 요냉각 장치(40)에 냉열을 공급할 수 있다. 즉, 엔진, 보일러, 터빈, 제너레이터 등과 같이 냉각이 필수적으로 이루어져야 하는 요냉각 장치(40)의 냉각용 냉매로서, 코퍼댐의 내부에서 냉각된 열교환 매체를 활용할 수 있다. 이 경우에는 파이프(21)가 요냉각 장치(40)에까지 연장될 수 있도록 구성된다.

도 6 및 도 7에는 파이프(21) 내의 열교환 매체는 열교환기(23)에서 냉매 회로(41) 내의 냉매와 열교환하는 것으로 도시되어 있지만, 파이프(21) 내의 열교환 매체가 직접 냉매 회로(41)를 통해 요냉각 장치(40)를 냉각시킬 수 있도록 변형될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명에 따른 폭방향 코퍼댐 가열장치의 파이프는 개방 루프의 형태로 배열될 수 있으며, 파이프(21)의 내부에서 순환하는 열교환 매체로서는 부동액, 담수를 비롯하여 해수 등을 사용할 수 있다.

개방 루프의 형태로 배열된 파이프를 통하여 해수를 공급하는 경우, 흡입된 해수를 요냉각 장치(40)에 공급하여 요냉각 장치(40)로부터 열을 전달받게 한 다음, 가열된 고온의 해수를 파이프(21)를 통하여 폭방향 코퍼댐(20)의 내부에 공급한다. 폭방향 코퍼댐(20)의 내부를 이동하면서 고온의 해수는 열을 방출하고 자신은 냉각된다. 냉각된 해수는 부유식 해상 구조물의 외부로 배출된다.

상술한 바와 같이 파이프가 폐쇄 루프 혹은 개방 루프의 형태로 배열되는 양쪽 모두의 경우에 있어서, 본 발명의 폭방향 코퍼댐 가열장치에는, 요냉각 장치(40)에서 가열된 해수 등의 열교환 매체의 온도가 폭방향 코퍼댐(20) 내부를 가열하기에 충분하지 않은 때, 이 열교환 매체를 추가적으로 가열하기 위한 히터가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 폭방향 코퍼댐 가열장치에는, 폭방향 코퍼댐(20)의 내부에서 냉각된 열교환 매체의 온도가 지나치게 높아 요냉각 장치(40)에서 사용하기에 적절하지 않은 때, 혹은 환경오염의 측면에서 그대로 부유식 해상 구조물의 외부로 배출하기에 적절하지 않은 때, 이 열교환 매체를 추가적으로 냉각하기 위한 쿨러가 구비될 수 있다.

폭방향 코퍼댐(20)의 내부에 배열되는 파이프(21)의 개수 및 배열 형태는 설계에 따라서 변경될 수 있음은 물론이다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 코퍼댐 가열장치의 동작을 설명한다.

도 8에는 파이프(21, 31)가 폐쇄 회로를 구성하는 경우의 코퍼댐 가열장치의 동작을 설명하기 위한 순서도가 도시되어 있고, 도 9에는 파이프(21, 31)가 개방 회로를 구성하는 경우의 코퍼댐 가열장치의 동작을 설명하기 위한 순서도가 도시되어 있다. 도 8 및 도 9에서는 폭방향 코퍼댐(20)과 길이방향 코퍼댐(30)을 구분하지 않고 '코퍼댐'이라고만 하였으나, 이는 폭방향 코퍼댐(20)과 길이방향 코퍼댐(30)을 모두 포함하는 개념이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 폐쇄 회로를 구성하는 경우의 본 발명에 따른 코퍼댐 가열방법에 따르면, 우선 열교환 매체는 요냉각 장치(40)에서 열을 공급받아 가열된다(S10). 계속해서, 가열된 열교환 매체의 온도를 측정한다(S11).

측정 결과에 따라, 열교환 매체의 온도가 코퍼댐(20, 30)의 가열에 적절한 온도인 것으로 판단되면 이 열교환 매체를 코퍼댐의 내부에 공급하고(S13), 열교환 매체의 온도가 코퍼댐(20, 30)의 가열에 적절한 온도가 아닌 것으로 판단되면 이 열교환 매체를 히터(51)를 경유하여 추가적으로 가열한 다음에 코퍼댐의 내부에 공급한다(S12).

코퍼댐(20, 30)의 내부에서 열을 빼앗김으로써 열교환 매체는 냉각되고 코퍼 댐(20, 30)의 내부는 가열된다(S14). 계속해서, 냉각된 열교환 매체의 온도를 측정한다(S15).

측정 결과에 따라, 열교환 매체의 온도가 요냉각 장치(40)의 냉각에 적절한 온도인 것으로 판단되면 이 열교환 매체를 요냉각 장치에 공급하고(S17), 열교환 매체의 온도가 요냉각 장치(40)의 냉각에 적절한 온도가 아닌 것으로 판단되면, 즉 열교환 매체의 온도가 지나치게 높은 것으로 판단되면, 이 열교환 매체를 쿨러(53)를 경유하여 추가적으로 냉각한 다음에 요냉각 장치에 공급한다(S16).

이상의 단계를 반복하여 수행함으로써 폐쇄 회로로 구성되는 코퍼댐 가열장치에 의한 코퍼댐 내부의 가열이 이루어진다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 개방 회로를 구성하는 경우의 본 발명에 따른 코퍼댐 가열방법에 따르면, 우선 열교환 매체, 즉 해수를 흡입하여 요냉각 장치(40)에 공급함으로써 이 요냉각 장치(40)를 냉각시키고 해수를 가열한다(S20, S21). 계속해서, 가열된 해수의 온도를 측정한다(S22).

측정 결과에 따라, 해수의 온도가 코퍼댐(20, 30)의 가열에 적절한 온도인 것으로 판단되면 이 해수를 코퍼댐의 내부에 공급하고(S24), 해수의 온도가 코퍼댐(20, 30)의 가열에 적절한 온도가 아닌 것으로 판단되면 이 해수를 히터(51)를 경유하여 추가적으로 가열한 다음에 코퍼댐의 내부에 공급한다(S23).

코퍼댐(20, 30)의 내부에서 열을 빼앗김으로써 해수는 냉각되고 코퍼댐(20, 30)의 내부는 가열된다(S25). 계속해서, 냉각된 해수의 온도를 측정한다(S26).

측정 결과에 따라, 해수의 온도가 해양오염의 관점에서 배출이 가능한 온도인 것으로 판단되면 이 해수를 배출하고(S28), 해수의 온도가 배출에 적절한 온도가 아닌 것으로 판단되면, 즉 해수의 온도가 지나치게 높은 것으로 판단되면, 이 해수를 쿨러(53)를 경유하여 추가적으로 냉각한 다음에 배출한다(S27).

이상의 단계를 수행함으로써 개방 회로로 구성되는 코퍼댐 가열장치에 의한 코퍼댐 내부의 가열이 이루어진다.

또한, 상술한 바와 같이 구성 및 작동하는 본 발명의 코퍼댐 가열장치는, 선박이나 해양 플랜트 등의 부유식 해상 구조물을 제작할 때 설치될 수도 있고, 제작이 완료되어 사용중인 부유식 해상 구조물에 추가로 설치될 수도 있다. 사용중인 부유식 해상 구조물에 추가되는 경우에도, 기존에 구비되어 있는 엔진, 보일러, 가스터빈, 제너레이터 등의 요냉각 장치를 활용하여 본 발명의 코퍼댐 가열장치를 구성할 수 있기 때문에, 저렴한 비용으로 신속하게 본 발명의 코퍼댐 가열장치를 추가로 설치할 수 있다.

또한, 도 5 내지 도 7에는 요냉각 장치(40)가 갑판 상에 위치하는 것처럼 도시되어 있지만, 요냉각 장치(40)는 엔진 룸의 내부 등에 설치될 수 있으며, 본 발명은 그 설치위치에 의해 한정되지 않는다.

또한, 요냉각 장치(40)는 작동시 냉각할 필요가 있는 엔진, 보일러, 터빈, 제너레이터 등의 상기 예시된 장치들 중 어느 하나일 수 있으며, 본 발명에 따르면, 이들 엔진, 보일러, 터빈, 제너레이터 등의 상기 예시된 장치들 중 2 이상의 장치가 함께 협력하여 하나의 요냉각 장치(40)로서 기능하도록 구성하여도 좋다.

이상과 같이, 예시된 도면을 참조하여 본 발명을 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 종래의 멤브레인형 LNG 저장탱크의 일례가 도시된 도면,

도 2는 종래의 LNG 운반선의 개략적인 구조가 도시된 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 코퍼댐 가열장치를 설명하기 위한 부유식 해상 구조물의 평면도,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 길이방향 코퍼댐 가열장치를 설명하기 위한 부유식 해상 구조물의 정단면도 및 일부 측단면도,

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 폭방향 코퍼댐 가열장치를 설명하기 위한 부유식 해상 구조물의 정단면도, 그리고

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 코퍼댐 가열장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 선체 2 : 내측벽면

3 : 밸러스트 탱크 4 : 중앙 밸러스트 탱크

5 : 폭방향 코퍼댐 격벽 7 : 길이방향 코퍼댐 격벽

10 : 저장탱크 13 : 2차 단열벽

14 : 2차 밀봉벽 15 : 1차 단열벽

16 : 1차 밀봉벽 20 : 폭방향 코퍼댐

21 : 파이프 22 : 펌프

23 : 열교환기 30 : 길이방향 코퍼댐

31 : 파이프 32 : 펌프

33 : 열교환기 40 : 요냉각 장치

41 : 냉매 회로 51 : 히터

53 : 쿨러

Claims

복수의 액화가스 저장탱크가 내부에 배열된 부유식 해상 구조물에서 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부에 열을 공급할 수 있는 코퍼댐 가열장치로서,

상기 부유식 해상 구조물에 설치되어 있으며 작동시 발생되는 열을 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치와;

상기 코퍼댐의 내부와 외부에 걸쳐 배열되어 상기 요냉각 장치로부터 상기 코퍼댐의 내부로 열을 공급하는 파이프와;

상기 파이프 내에서 열교환 매체를 이송시키기 위한 펌프;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 요냉각 장치에서 가열된 열교환 매체가 상기 코퍼댐의 내부까지 공급될 수 있도록, 상기 파이프는 상기 요냉각 장치까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 요냉각 장치에 포함된 냉매 회로와, 상기 냉매 회로 내에서 유동하는 냉매와 상기 파이프 내에서 유동하는 상기 열교환 매체를 열교환시킴으로써 상기 냉매가 가지는 열을 상기 파이프 내의 열교환 매체에 전달하기 위한 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 파이프는 폐쇄 회로를 이루며, 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 상기 열교환 매체는 상기 요냉각 장치로부터 열을 공급받아 가열된 후 상기 펌프에 의해 상기 길이방향 코퍼댐의 내부로 이송되는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 4에 있어서,

상기 폐쇄 회로는 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 액화가스 저장탱크는 상기 부유식 해상 구조물의 내부에 복수열로 배치되며,

상기 코퍼댐은, 길이방향을 따라 인접하는 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 위치하는 폭방향 코퍼댐과, 폭방향을 따라 인접하는 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 위치하는 길이방향 코퍼댐을 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 6에 있어서,

상기 길이방향 코퍼댐은, 중앙 밸러스트 탱크의 일부로서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 파이프는 개방 회로를 이루며, 상기 열교환 매체로서는 상기 부유식 해상 구조물 외부의 해수를 사용하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 열교환 매체로서는 부동액, 담수 및 해수 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 요냉각 장치에서 가열된 열교환 매체를 상기 코퍼댐의 내부에 공급하기 전에 추가적으로 가열하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 열교환 매체를 상기 요냉각 장치에 공급하기 전에 추가적으로 냉각하기 위한 쿨러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
청구항 1에 있어서,

상기 요냉각 장치는, 작동시 냉각할 필요가 있는, 엔진; 보일러; 가스터빈; Generator; Conditioner; Compressor; Condenser; Cooler; Preheater; Provision refrigerant plant; Shaft bearing; 및 Air ejector 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열장치.
해상에 부유되어 사용되는 부유식 해상 구조물로서,

액화가스를 수용하기 위하여 상기 부유식 해상 구조물의 내부에 2열로 배치되는 복수의 액화가스 저장탱크와;

2열로 배치되는 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 형성되도록 상기 부유식 해상 구조물의 폭방향 및 길이방향을 따라서 배치되는 코퍼댐과;

상기 코퍼댐의 내부에 열을 공급할 수 있는 코퍼댐 가열장치; 를 포함하며,

상기 코퍼댐 가열장치는, 작동시 발생되는 열을 냉각할 필요가 있는 요냉각(要冷却) 장치와, 상기 코퍼댐의 내부와 외부에 걸쳐 배열되어 상기 요냉각 장치로부터 상기 코퍼댐의 내부로 열을 공급하는 파이프와, 상기 파이프 내에서 열교환 매체를 이송시키기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
청구항 13에 있어서,

상기 부유식 해상 구조물은, 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크를 구비하면 서 해상에서 부유된 채 사용되는 LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 수송선, 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
청구항 13에 있어서,

상기 코퍼댐 가열장치는, 상기 부유식 해상 구조물의 제작시 함께 포함되어 설치되거나, 제작이 완료된 상기 부유식 해상 구조물에 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
복수의 액화가스 저장탱크가 내부에 배열된 부유식 해상 구조물에서 상기 액화가스 저장탱크들의 사이에 배치되는 코퍼댐의 내부에 열을 공급할 수 있는 코퍼댐 가열방법으로서,

상기 부유식 해상 구조물에 설치되어 작동시 발생되는 열을 냉각할 필요가 있는 요냉각 장치에서 발생하는 열을, 상기 코퍼댐의 내부와 외부에 걸쳐 배열되는 파이프 내에서 이송되는 열교환 매체를 통하여 상기 코퍼댐의 내부에 전달하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열방법.
청구항 16에 있어서,

상기 요냉각 장치에서 가열된 열교환 매체를, 상기 코퍼댐의 내부에 공급하기 전에 히터에 의해 추가적으로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열방법.
청구항 16에 있어서,

상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 열교환 매체를, 상기 요냉각 장치에 공급하기 전에 쿨러에 의해 추가적으로 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열방법.
청구항 16에 있어서,

상기 열교환 매체는 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 후 상기 요냉각 장치에 복귀되어 상기 요냉각 장치에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열방법.
청구항 16에 있어서,

상기 열교환 매체는 상기 코퍼댐의 내부에서 냉각된 후 상기 부유식 해상 구조물의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 코퍼댐 가열방법.