KR20110005588A

KR20110005588A - 부유식 ｌｎｇ 해상 구조물의 공조 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20110005588A
Application number: KR1020090063224A
Authority: KR
Inventors: 이수호
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-01-18

Abstract

복수의 LNG 저장탱크들을 갖는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템으로서, 상기 부유식 LNG 해상 구조물의 선체 내부 공간을 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 상기 선체 내부 공간에 설치된 코퍼댐들의 각각의 내부에는 냉수 탱크가 마련되고, 상기 코퍼댐들 사이에 구획된 복수의 구간들의 각각에는 상기 LNG 저장탱크들의 각각이 설치되고, 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 코퍼댐으로 전달된 저온열에 의해 차가워진 상기 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛으로 순환시켜 실내의 공기를 차갑게 만들도록 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템이 개시된다.

부유식 LNG 해상 구조물, 공조 시스템, LNG 저장탱크, 코퍼댐, 냉수 탱크

Description

부유식 ＬＮＧ 해상 구조물의 공조 시스템 및 방법{AIR CONDITIONING SYSTEM AND METHOD OF FLOATING LNG OCEAN STRUCTURE}

본 발명은 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, LNG 저장탱크의 저온열을 이용하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템 및 방법에 관한 것이다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 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 운반선이나, 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, 수심이 깊은 해상에서 해저를 시추하여 천연가스를 생산하고, 이렇게 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또한, LNG FSRU는 연안의 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.

본 명세서에서 부유식 LNG 해상 구조물이란, LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물 뿐만 아니라 LNG 운반선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.

이러한 부유식 LNG 해상 구조물에는 공조 시스템이 필요한데, 종래의 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템은 크게 직접 팽창식과 간접 팽창식으로 나뉘어진다.

직접 팽창식의 공조 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 별도의 컨덴싱 유 닛(condensing unit, 10)에서 냉매를 액화시켜 에어 핸들링 유닛(air handling unit, 30)으로 보내고, 이 에어 핸들링 유닛(30) 내에 있는 증발 밸브에서 냉매가 팽창하여 실내의 공기를 차갑게 만들도록 구성되어 있다. 컨덴싱 유닛(10)은 컴프레서(compressor, 11)와 컨덴서(condenser, 13)를 포함한다. 컨덴서(13)에서 에어 핸들링 유닛(20)까지는 컨덴서(13)로부터 에어 핸들링 유닛(30)으로 냉매를 공급하는 냉매 공급 라인(L11)이 설치되어 있고, 에어 핸들링 유닛(30)에서 컴프레서(11)까지는 에어 핸들링 유닛(30)으로부터 컴프레서(11)로 냉매를 회수하는 냉매 회수 라인(L12)이 설치되어 있다. 컨덴서(13)에는 컨덴서(13)를 냉각시키기 위한 냉각수(cooling water)가 순환하는 냉각수 순환 라인(L14)이 설치되어 있다.

간접 팽창식의 공조 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 별도의 칠러 유닛(chiller unit, 20)을 통해 만들어진 냉수(chilled water)를 에어 핸들링 유닛(air handling unit, 30)으로 순환시켜 실내의 공기를 차갑게 만들도록 구성되어 있다. 칠러 유닛(20)은 컴프레서(21)와 컨덴서(23)와 증발기(25)를 포함한다. 컴프레서(21)와 컨덴서(23)와 증발기(25)는 냉매 순환 라인(L21)에 의해 서로 연결되어 있다. 증발기(25)와 에어 핸들링 유닛(20) 사이에는 냉수 공급 라인(L22)와 냉수 회수 라인(L23)이 설치되어 있다. 냉수 회수 라인(L23)의 도중에는 펌프(27)가 설치되어 있다. 냉수 회수 라인(L23)에서 펌프(27)의 상류에는 팽창 탱크(28)와 케미칼 탱크(29)가 설치되어 있다. 컨덴서(33)에는 컨덴서(33)를 냉각시키기 위한 냉각수(cooling water)가 순환하는 냉각수 순환 라인(L24)이 설치되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 공조 시스템은 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛을 별도로 설치해야 하는 문제점이 있다. 특히, 이렇게 공조 시스템에 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛이 별도로 설치되는 경우, 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛의 각각의 컨덴서를 냉각시키기 위한 냉각수가 필요하게 된다.

본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛을 별도로 설치하지 않고서도 실내의 공기를 차갑게 만들 수 있도록 구성된 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 LNG 저장탱크들을 갖는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템으로서, 상기 부유식 LNG 해상 구조물의 선체 내부 공간을 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 상기 선체 내부 공간에 설치된 코퍼댐들의 각각의 내부에는 냉수 탱크가 마련되고, 상기 코퍼댐들 사이에 구획된 복수의 구간들의 각각에는 상기 LNG 저장탱크들의 각각이 설치되고, 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 코퍼댐으로 전달된 저온열에 의해 차가워진 상기 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛으로 순환시켜 실내의 공기를 차갑게 만들도록 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템이 제공된다.

상기 냉수 탱크는 상기 코퍼댐 내에서 상기 LNG 저장탱크측 벽면에 접하게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 냉수 탱크와 상기 에어 핸들링 유닛 사이에는 냉수 공급 라인와 냉수 회수 라인이 설치된 것이 바람직하다.

상기 냉수 회수 라인의 도중에는 펌프가 설치된 것이 바람직하다.

상기 냉수 회수 라인에서 상기 펌프의 상류에는 케미칼 탱크가 설치된 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐들의 각각은 내부에 공간부가 있는 격자 형태의 구조물인 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐들은 상기 부유식 LNG 해상 구조물의 선체 내부 공간을 그 길이방향으로 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 상기 선체 내부 공간에서 그 폭방향으로 가로질러 설치된 것이 바람직하다.

상기 부유식 LNG 해상 구조물은, 유동이 발생하는 해상에서 부유 상태로 사용되는, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 운반선 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 복수의 LNG 저장탱크들을 갖는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 방법으로서, 상기 부유식 LNG 해상 구조물의 내부에 설치된 LNG 저장탱크의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 방법이 제공된다.

상기 LNG 저장탱크로부터, 상기 부유식 LNG 해상 구조물의 선체 내부 공간을 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 상기 선체 내부 공간에 설치된 코퍼댐으로 전달된 상기 LNG 저장탱크의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것이 바람직하다.

상기 코퍼댐 내에 냉수 탱크를 설치하여 상기 코퍼댐으로 전달된 상기 LNG 저장탱크의 저온열에 의해 상기 냉수 탱크 내의 냉수를 차갑게 하고, 상기 냉수를 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것이 바람직하다.

상기 LNG 저장탱크로부터 상기 코퍼댐으로 전달된 저온열에 의해 차가워진 상기 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛으로 순환시켜 따뜻한 실내 공기에 의해 데운 다음 온수로 회수하여 상기 코퍼댐 내부의 온도를 높이는 것이 바람직하다.

본 발명의 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템에 의하면, 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛을 별도로 설치하지 않아도 되므로 구성이 간단하게 될 뿐만 아니라 LNG 저장탱크의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만들므로 냉각을 위한 장치에 의한 전기소모가 없게 되는 효과가 있다

또한, 본 발명의 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템에 의하면, 공조 시스템에 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛을 별도로 설치하지 않아도 됨에 따라 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛의 각각의 컨덴서를 냉각시키기 위한 냉각수가 필요없게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템에 의하면, LNG 저장탱크로부터 코퍼댐으로 전달된 저온열에 의해 차가워진 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛으로 순환시켜 따뜻한 실내 공기에 의해 데운 다음 온수로 회수하여 코퍼댐 내부의 온도를 높임으로써 코퍼댐 구조가 지나치게 낮은 온도로 떨어져 취 성파괴에 노출되는 것을 줄일 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 LNG 해상구조물의 길이방향 개략 측단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선을 따른 개략 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템의 개략도이다.

본 발명의 부유식 LNG 해상 구조물은, LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 선박형의 부유식 해상 구조물로서, LNG FPSO나 LNG FSRU와 같은 해상 구조물 뿐만 아니라 LNG 운반선이나 LNG RV와 같은 선박을 모두 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 부유식 LNG 해상구조물(1)에는, 선체 내부 공간에 복수의 LNG 저장탱크(110)들이 선체의 길이방향으로 설치되어 있다.

또한, 부유식 LNG 해상구조물(1)에서 복수의 LNG 저장탱크(110)들을 둘러싸는 선체의 측부와 하부에는 밸러스트 탱크(120)가 설치되어 있다.

또한, 복수의 LNG 저장탱크(110)들의 각각을 부유식 LNG 해상구조물(1) 내에서 선체의 길이방향으로 독립적으로 구획하여 설치하기 위해 LNG 저장탱크(110)들의 각각의 상기 길이방향으로의 전후에는 코퍼댐(130, cofferdam)들이 선체의 폭방향으로 가로질러 설치되어 있다.

즉, 코퍼댐(130)들은 부유식 LNG 해상구조물(1)의 선체 내부 공간을 그 길이방향으로 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위한 구조물이다. 이 코퍼댐(130)들 사이에 구획된 복수의 구간들의 각각에 LNG 저장탱크(110)들의 각각이 설치된다. 코퍼댐(130)들의 각각은 내부에 공간부(void space)가 있는 격자 형태의 구조물이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 코퍼댐(130)들의 각각의 내부에 냉수 탱크(140)가 설치되어 있다. 냉수 탱크(140)는 코퍼댐(130) 내에서 LNG 저장탱크(110)측 벽면에 접하게 설치되는 것이 바람직하다.

LNG 저장탱크(110)에는 대략 -163℃의 극저온으로 냉각된 LNG가 저장되어 있으므로, LNG 저장탱크(110)로부터 코퍼댐(130)으로 저온열이 전달된다. 이렇게 LNG 저장탱크(110)로부터 코퍼댐(130)으로 전달된 저온열에 의해 냉수 탱크(140)의 냉수는 차가워지며, 이렇게 차가워진 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛(150)으로 순환시켜 실내의 공기를 차갑게 만든다.

냉수 탱크(140)와 에어 핸들링 유닛(150) 사이에는 냉수 공급 라인(L1)와 냉수 회수 라인(L2)이 설치되어 있다.

또한, 냉수 회수 라인(L2)의 도중에는 펌프(160)가 설치되어 있다.

또한, 냉수 회수 라인(L2)에서 펌프(160)의 상류에는 케미칼 탱크(170)가 설치되어 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 LNG 해상구조물의 공조 시스템은, 부유식 LNG 해상 구조물(1)의 내부에 설치된 LNG 저장탱크(110)의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것으로서, 특히, LNG 저장탱크(110)로부터, 부유식 LNG 해상 구조물(1)의 선체 내부 공간을 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 선체 내부 공간에 설치된 코퍼댐(130)으로 전달된 LNG 저장탱크(110)의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것이며, 보다 상세하게는, 코퍼댐(130) 내에 냉수 탱크(140)를 설치하여 코퍼댐(130)으로 전달된 LNG 저장탱크(110)의 저온열에 의해 냉수 탱크(140) 내의 냉수를 차갑게 하고, 이 냉수를 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것이므로, 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛을 별도로 설치하지 않고서도 실내의 공기를 차갑게 만들 수 있게 된다.

따라서, 이러한 본 발명의 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템에 의하면, 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛을 별도로 설치하지 않아도 되므로 구성이 간단하게 될 뿐만 아니라 LNG 저장탱크의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만들므로 냉각을 위한 장치에 의한 전기소모가 없게 된다.

또한, 본 발명의 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템에 의하면, 공조 시스템에 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛을 별도로 설치하지 않아도 됨에 따라 컨덴싱 유닛이나 칠러 유닛의 각각의 컨덴서를 냉각시키기 위한 냉각수가 필요없게 된다.

부가적으로, 본 발명은 LNG 저장탱크로부터 코퍼댐으로 전달된 저온열에 의해 차가워진 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛으로 순환시켜 따뜻한 실내 공기에 의해 데운 다음 온수로 회수하여 코퍼댐 내부의 온도를 높임으로써 코퍼댐 구조가 지나치게 낮은 온도로 떨어져 취성파괴에 노출되는 것을 줄일 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

도 1은 종래기술의 부유식 LNG 해상 구조물의 직접 팽창식 공조 시스템의 개략도이다.

도 2는 종래기술의 부유식 LNG 해상 구조물의 간접 팽창식 공조 시스템의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 LNG 해상구조물의 길이방향 개략 측단면도이다.

도 4는 도 3의 A-A선을 따른 개략 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템의 개략도이다.

Claims

복수의 LNG 저장탱크들을 갖는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템으로서,

상기 부유식 LNG 해상 구조물의 선체 내부 공간을 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 상기 선체 내부 공간에 설치된 코퍼댐들의 각각의 내부에는 냉수 탱크가 마련되고, 상기 코퍼댐들 사이에 구획된 복수의 구간들의 각각에는 상기 LNG 저장탱크들의 각각이 설치되고, 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 코퍼댐으로 전달된 저온열에 의해 차가워진 상기 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛으로 순환시켜 실내의 공기를 차갑게 만들도록 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 냉수 탱크는 상기 코퍼댐 내에서 상기 LNG 저장탱크측 벽면에 접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 냉수 탱크와 상기 에어 핸들링 유닛 사이에는 냉수 공급 라인와 냉수 회수 라인이 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 냉수 회수 라인의 도중에는 펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 냉수 회수 라인에서 상기 펌프의 상류에는 케미칼 탱크가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 코퍼댐들의 각각은 내부에 공간부가 있는 격자 형태의 구조물인 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
청구항 1 있어서,

상기 코퍼댐들은 상기 부유식 LNG 해상 구조물의 선체 내부 공간을 그 길이방향으로 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 상기 선체 내부 공간에서 그 폭방향으로 가로질러 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 부유식 LNG 해상 구조물은, 유동이 발생하는 해상에서 부유 상태로 사 용되는, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 운반선 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 시스템.
복수의 LNG 저장탱크들을 갖는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 방법으로서,

상기 부유식 LNG 해상 구조물의 내부에 설치된 LNG 저장탱크의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 LNG 저장탱크로부터, 상기 부유식 LNG 해상 구조물의 선체 내부 공간을 복수의 독립적인 구간들로 구획하기 위하여 상기 선체 내부 공간에 설치된 코퍼댐으로 전달된 상기 LNG 저장탱크의 저온열을 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 코퍼댐 내에 냉수 탱크를 설치하여 상기 코퍼댐으로 전달된 상기 LNG 저장탱크의 저온열에 의해 상기 냉수 탱크 내의 냉수를 차갑게 하고, 상기 냉수를 이용하여 실내의 공기를 차갑게 만드는 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 방법.
청구항 11에 있어서,

상기 LNG 저장탱크로부터 상기 코퍼댐으로 전달된 저온열에 의해 차가워진 상기 냉수 탱크 내의 냉수를 에어 핸들링 유닛으로 순환시켜 따뜻한 실내 공기에 의해 데운 다음 온수로 회수하여 상기 코퍼댐 내부의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 해상 구조물의 공조 방법.