KR20110123057A - 액화가스 수송용 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 갑판의 하부 측으로 선체의 내부에 고압의 액화가스를 저장하는 다수의 저장탱크가 구비된 액화가스 수송선에 있어서, 상기 수송선의 갑판 하부 일측에는 상기 저장탱크들에 저장된 액화가스를 배출배관부를 통해 배출시키도록 공용으로 사용되는 공용배출펌프부가 설치되며, 상기 공용배출펌프부는 상기 저장탱크의 용량에 따라 하나 또는 소수의 배출펌프로 이루어지며, 별도의 펌프룸에 설치된 것을 특징으로 하는 액화가스 수송용 선박에 관한 것입니다.
이에, 본 발명은 다수의 저장탱크와 연결된 배출배관부와 공용배출펌프부가 구비됨에 따라 공용배출펌프부에 의해 다수의 저장탱크에 저장된 액화이산화탄소를 하역할 수 있으므로 하역을 위한 펌프를 각 저장탱크마다 설치하지 않아도 되므로 펌프의 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

액화가스 수송용 선박 { Liquefied gas transport vessel }

본 발명은 액화가스 수송용 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 저장탱크에 적재된 액화가스를 하역하기 위한 별도의 공용펌프룸을 구비하여 운영비용을 절감할 수 있는 액화가스 수송용 선박에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스상태로 운반되거나 액화된 액화천연가스 상태로 LNG캐리어(특히, LNG 수송선)에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략-160℃)으로 압축 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

화석 연료의 사용이 증가됨에 따라 대량으로 배출되는 이산화탄소는 지구온난화 현상을 야기하는 온실가스(Greenhouse Gas, GHG)중 하나로 지정되어 있다. 이산화탄소의 지구온난화지수는 다른 온실가스에 비하여 낮지만, 전체 온실가스 배출의 대략 80%를 차지하는 점과 그 배출량을 규제할 수 있다는 점에서 매우 중요한 온실가스로 분류되고 있다. 따라서 다양한 국제 협약을 통하여 각국에서 온실가스의 배출을 저감하도록 규제하고 있으며, 이로부터 파생되는 기술 중 하나로 각종 산업현장에서 발생되는 이산화탄소를 회수하여 별도의 장소에 격리 저장함으로써 대기 중에 방출되는 이산화탄소의 양을 저감시키는 이산화탄소 처리 기술이 등장하게 되었다.

이러한 이산화탄소의 배출을 저감하기 위한 처리 단계는 크게 이산화탄소의 회수, 분리 농축, 수송, 저장의 네 단계를 거쳐 이루어진다. 산업현장에서 발생된 이산화탄소를 포함하는 배출가스는 회수되어, 이산화탄소만을 고농도로 분리 농축하고 수송하여 저장되는데, 이산화탄소의 분리 농축 기술은 흡수공정, 흡착공정 또는 막분리 공정을 통하여 이루어진다.

이에, 근자에는 상기와 같이 배출가스에서 분리된 이산화탄소를 해양, 지중, 지표 등의 지하장소에 주입하여 저장하는 CCS(Carbon Capture and Storange)기술과 이를 운송하는 기술이 대두되고 있다.

이산화탄소는 컴프레셔 압축기를 이용하여 고온 고압으로 압축하여 초임계 유체(Supercritical fliud) 상태로 상변화 시킨다. 대략 70bar를 초과하여 압축된 액체 이산화탄소는 초임계 유체 상태가 됨으로써, 밀도는 액체와 유사하면서 점성은 기체 상태와 유사해지므로 파이프를 통한 이송에 적합하게 된다.

액화된 이산화탄소의 수송은 수송 거리가 1000km 이상인 경우에는 파이프를 이용하는 것보다 선박을 이용하는 것이 경제적인 것으로 알려져 있다. 따라서 국가간 이산화탄소의 수송에 있어서 수송 수단으로는 선박이 타당하며, 이산화탄소 운반용 선박은 고압, 저온으로 냉각된 이산화탄소의 액화상태를 유지할 수 있는 탱크 시설을 갖추어야 한다.

선박 내에 설치된 저장탱크에는 이산화탄소를 대량으로 장거리 수송하기 위하여 액체 상태의 이산화탄소이되 밀도가 높아야 하므로 삼중점과 근접한 압력과 온도로 액화시키게 된다.

이산화탄소의 삼중점이 대략 -56.3℃, 5.17bar에서 형성되고, 이산화탄소는 저장탱크에 저장될 때, 이산화탄소의 삼중점 부근에 위치하는 액화이산화탄소이므로 삼중점보다 낮은 온도와 높은 압력으로써, 대략 -55~-20℃ 정도의 온도와 6~7bar 정도의 압력 조건에서 저장된다.

상술한 바와 같은 LNG 수송선이나 액화이산화탄소 수송선은, 액화된가스를 싣고 바다를 운항하여 육상소요처나 지하저장소에 도달하여 이를 하역하기 위한 것이다.

이러한 수송선에 저장된 액화가스는 높은 압력에서 저장되므로 이들을 저장하기 위한 고압의 압력탱크가 구비되어야 한다. 특히, 액화이산화탄소의 경우 삼중점의 압력인 5.18bar보다 높은 압력에서 저장되어야 한다.

고압의 압력탱크의 경우에는 압력탱크의 사이즈가 커질수록 이에 비례해서 탱크의 두께가 두꺼워져야 하고, 탱크가 커지면 선박의 중량과 건조비용이 증가된다.

따라서, 액화가스 수송선에 설치되는 압력탱크는 그 크기에 제한이 있고, 이러한 제한에서 많은 양의 액화이산화탄소를 운반하기 위해서는 많은 수의 탱크를 설치할 수밖에 없다.

도 3을 참조하면, 액화가스 수송선은 다수의 저장탱크(100)가 갑판(200)의 하부 측에 설치되고, 각각의 저장탱크(100)에는 액화이산화탄소가 유입되는 적재배관(310)과 이산화탄소의 배출을 위한 배출배관(320)으로 이루어진 액체배관(300)과, 저장탱크(100)에서 발생한 증기기체(BOG)의 배출 등이 이루어지는 기체배관(400) 및 이산화탄소를 승압하여 배출배관(100)으로 이송되게 하는 이송펌프(500)가 설치되도록 한다.

이송펌프(500)는 저장탱크(100)의 외측에 한 개 혹은 다수개가 각각 설치되거나, 도시되지는 않았으나 저장탱크(100)의 내부에 설치될 수 있다.

또한, 갑판(200) 상에는 각 저장탱크(100)의 상부에 각종 배관이 통과하는 돔(201)이 설치되도록 하고 있다.

하지만, 상기와 같이 각각의 저장탱크(100)마다 각각 이송펌프(500)와 배관들이 설치되는 경우 선박의 전체적인 하역시설이 매우 복잡해질 뿐만 아니라, 액화이산화탄소를 하역하기 위한 이송펌프(500) 및 배관들의 설치비용이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 액화이산화탄소 수송용 선박에는 각 저장탱크(100)마다 각각 이송펌프(500)가 설치됨에 따라 각각의 이송펌프(500)를 각각 제어하기 위한 제어시스템이 구비되어야 하고, 그에 따라 액화이산화탄소를 하역하는 과정이 복잡해지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 저장탱크에서 액체가스를 하역하기 위한 공용펌프를 구비하여 하역설비를 간단한 구조로 구현함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 저장탱크의 용량에 맞는 펌프를 구비하되, 그 설치공간을 최소화하도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 다수의 저장탱크와 각각 연결되되, 공용펌프와 연결되는 공용배관을 구비하도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 저장탱크에 저장된 액이산화탄소가 지중에 의해 하역되도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 공용의 압력상승 방지밸브를 통해 저장탱크의 압력을 일정하게 유지하도록 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 갑판의 하부 측으로 선체의 내부에 고압의 액화가스를 저장하는 다수의 저장탱크가 구비된 액화가스 수송선에 있어서, 상기 수송선의 갑판 하부 일측에는 상기 저장탱크들에 저장된 액화가스를 배출배관부를 통해 배출시키도록 공용으로 사용되는 공용배출펌프부가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 공용배출펌프부는 상기 저장탱크의 용량에 따라 하나 또는 소수의 배출펌프로 이루어지며, 별도의 펌프룸에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 배출배관부는 상기 다수의 저장탱크와 각각 연결된 배출분기배관과, 상기 배출분기배관들을 연결하도록 설치된 배출배관 및 상기 배출배관과 연결되며, 상기 공용배출펌프부와 연결되되, 상기 갑판의 외측으로 인출되게 설치된 공용배출배관이 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 배출배관부는 상기 저장탱크의 하측에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 저장탱크의 상측에는 상기 저장탱크의 내부에서 발생된 가스를 배출하기 위해 각각의 저장탱크와 연결된 기체분기배관과, 상기 기체분기배관들을 각각 연결하는 공용기체배관과, 상기 공용기체배관과 연결되게 설치되어 기체를 선박의 외측으로 배출시키는 기체배출배관 및 상기 기체인출배관에 설치되어 상기 저장탱크의 압력이 일정 압력이상이 되면 자동으로 개방되는 공용의 압력상승 방지밸브가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

이에, 본 발명은 다수의 저장탱크와 연결된 배출배관부와 공용배출펌프부가 구비됨에 따라 공용배출펌프부에 의해 다수의 저장탱크에 저장된 액화이산화탄소를 하역할 수 있으므로 하역을 위한 펌프를 각 저장탱크마다 설치하지 않아도 되므로 펌프의 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 공용배출배관부와 공용배출펌프부가 설치되므로 설비가 간단해지므로 화물의 이하역을 위한 설비의 운영이 간단해지므로 이로 인한 안전사고가 줄어들 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 액화이산화탄소가 배출되는 배출배관부가 저장탱크이 하측에 설치되어 지중의 힘으로 액화이산화탄소를 하역할 수 있도록 하여 설치되는 펌프의 용량을 최소화하여 에너지를 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 공용압력상승 방지밸브가 설치됨에 따라 공용배출배관들에 의해 연결된 각 저장탱크의 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있음은 물론 내부 압력이 일정압력이상으로 상승할 경우, 이 압력을 하강시켜 기준압력을 유지할 수 있으므로 각각의 저장탱크에 별도로 압력상승 방지밸브가 설치되지 않아도 되어 그 만큼 경비가 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 액화이산화탄소 수송용 선박의 제1실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 액화이산화탄소 수송용 선박의 제2실시예를 도시한 도면.
도 3은 종래의 액화이산화탄소 수송용 선박을 도시한 도면.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

단, 동일한 구성요소에 대한 도면번호는 동일하게 사용한다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 액화가스로서 액화이산화탄소를 예로 들어 설명하고 있으나, 천연가스 등과 같이 액화상태로 선박으로 이송되어 하역되는 액화가스에는 모두 적용될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제1실시예를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액화이산화탄소 수송용 선박(100)은 갑판(1)의 하측 즉, 선체의 내부에 이산화탄소를 저온 고압 상태로 저장하는 다수의 저장탱크(2)가 구비되며, 저장탱크(2)에 저장된 이산화탄소를 하역하기 위한 공용배출펌프부(7)와, 저장탱크(2)와 공용배출펌프부(7)를 연결하는 배출배관부(3)로 이루어진다.

공용배출펌프부(7)는 적어도 하나의 공용배출펌프로 이루어지며, 저장탱크(2)의 개수나 용량에 따라 소수의 배출펌프가 더 설치될 수 있다.

또한, 공용배출펌프부(7)는 갑판(1)의 하부 일측에 별도로 형성된 펌프룸(P)에 설치될 수 있다.

배출배관부(3)는 다수의 저장탱크(2)에 각각 설치되어 저장탱크(2)에 저장된 이산화탄소를 하역하는 배출분기배관(31)과, 배출분기배관(31)들을 연결하도록 설치된 하나의 배출배관(32) 그리고, 일측이 배출배관(32)과 연결되며 갑판(2)의 외측으로 인출되어 이산화탄소를 하역하도록 펌프룸(P)과 연결된 공용배출배관(33)으로 이루어진다.

배출분기배관(31)은 각각의 저장탱크(2)에서 액화이산화탄소가 하역되도록 일측이 저장탱크(2)와 연결되고, 타측은 하나의 배출배관(32)과 연결된다. 배출배관(32)은 각각의 저장탱크(2)에서 하역된 액화이산화탄소가 배출분기배관(31)으로 부터 배출배관(32)으로 인입되면,공용배출배관(33)으로 이송되도록 하는 중간통로가 된다. 공용배출배관(33)은 일측은 배출배관(32)과 연결되고, 타측은 갑판(1)의 외측으로 인출되도록 설치되되, 공용배출배관(33) 상에 펌프룸(P)의 공용펌프부(7)가 설치된다.

이에, 배출배관부(3)는 저장탱크(2)에 저장된 액화이산화탄소를 하역하여 지상 또는 해저의 이산화탄소 지하저장소와 연결되도록 하는 통로의 역할을 하는 것으로서, 각 저장탱크(2)에 구비된 배출분기배관(31)을 통해 저장탱크(2)에서 하역된 액화이산화탄소를 배출분기배관(31)을 연결하는 하나의 배출배관(32)을 통해 공용배출배관(33)으로 이송하고, 공용펌프부(7)에 의하여 공용배출배관(33)을 통해 선박에서 하역되도록 함으로써, 각 저장탱크(2)별로 하역을 위한 배출배관이 구비된 종래와 달리 하역을 위한 배관구조가 간단해지는 장점이 있다.

또한, 배출배관부(3)는 저장탱크(2)들의 하측에 설치되어 저장탱크(2)에서 이산화탄소를 하역할 때 자중에 의해 하역될 수 있도록 하여 후술될 공용펌프부(P)의 용량을 줄여 에너지를 절약할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 저장탱크(2)의 상측에는 액체이산화탄소를 주입하여 저장할 수 있도록 액체유입배관부(4)가 더 설치된다.

액체유입배관부(4)는 각각의 저장탱크(2)와 연결된 액체유입 분기배관(4a)과 각 액체유입 분기배관(4a)들과 연결되며 갑판(1)의 외측으로 인출되어 선박의 외측에서 액화이산화탄소를 공급하는 공급라인(도시생략)과 연결되는 액체유입배관(4b)으로 이루어진다.

이에, 다수의 저장탱크(2)에 적재된 액화이산화탄소는 저장탱크(2)에 각각 설치된 배출펌프가 아니라 공용배출배관(33)상에 설치된 공용펌프부(7)에 의해 하역되므로 다수의 배관이나 펌프들이 필요하지 않아 배관구조나 펌프의 설치가 간단하고, 공용펌프부(7)의 유지관리가 용이한 장점이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 액화이산화탄소 수송용 선박의 제2실시예를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 저장탱크(2)의 상측에는 액체유입배관부(4)가 설치되고, 저장탱크(2)의 하측에는 배출배관부(3)가 설치되며, 저장탱크(2)의 상측에는 기체배관부(5)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

기체 배관부(5)는 선박의 외측에서 기체 상의 이산화탄소가 배출되거나 주입되기 위해 기체 이산화탄소의 배관이 공용되게 하는 것으로서, 각 저장탱크(2)에 각각 설치된 기체분기배관(51)과 기체분기배관(51)들을 연결하여 하나의 공용배관을 이루어 선박의 외측으로 인출되는 공용기체배관(52) 그리고, 공용기체배관(52)으로부터 연장되어 선체의 상측으로 인출되는 기체인출배관(53)이 포함되어 이루어진다.

기체분기배관(51)은 저장탱크(2)의 상측에 연결됨으로써 저장탱크(2) 내부에서 발생한 기체를 원활하게 배출되게 한다. 또한, 공용기체배관(52)은 각 기체분기배관(51)과 연통됨에 따라 각각의 저장탱크(2)에서 발생된 증기기체가 각각의 저장탱크(2)와 연통되게 한다.

이에 따라, 공용기체배관(52)은 일부의 저장탱크(2)에서 급작스럽게 발생된 증기기체가 다른 저장탱크(2)로 이동될 수 있도록 하여 패키지로 관리되는 저장탱크(2) 간의 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 한다.

또한, 기체인출배관(53)에는 저장탱크(2)의 증기기체 압력에 따라 자동 개방되는 공용압력상승 방지밸브(54)가 설치된다.

여기서, 공용압력상승 방지밸브(54)는 다수의 저장탱크(2) 끼리 공용기체배관(52)을 통해 이동하여 내부압력이 일정하게 유지되는 중 증기기체의 과다발생으로 미리 설정된 허용압력 한계치보다 저장탱크(2)들의 내부 압력이 상승하는 경우 자동 개방되어 저장탱크(2)의 압력을 하강시키는 것으로서, 공지된 구성을 가지는 것이다.

이 경우, 기체인출배관(53)에는 적어도 하나 또는 바람직하게는 소수개의 압력상승 방지밸브(54)가 설치됨에 따라 기체인출배관(53)과 연통되는 다수의 저장탱크(2)에 대한 안전관리가 한번에 이루어지는 효과를 갖는다.

즉, 다수의 저장탱크(2)는 기체분기배관(51)과 공용기체배관(52)으로 연통되고, 공용기체배관(52)은 공용기체배관(52)과 연통되어 연장되게 형성된 기체인출배관(53)에 공용압력상승 방지밸브(54)가 구비됨에 따라 어느 하나 이상의 저장탱크(2)에서 과다하게 발생한 증기 기체가 공용기체배관(52)과 기체인출배관(53)을 통해 강제로 배기될 수 있게 된다.

이때, 공용압력상승 방지밸브(54)는 액화이산화탄소가 적재된 저장탱크(2)의 양에 따라 추가로 더 설치될 수 있다. 예를 들면, 제1압력상승방지밸브(54a)와 제2압력상승방지밸브(54b)로 나누어 설치되어 순차적으로 개방되어 단계적으로 증기기체가 배기될 수 있도록 할 수 있다.

따라서, 다수의 저장탱크(2)와 연통되어 하나의 기체인출배관(53)에 공용압력상승방지밸브(54)를 설치함에 따라 종래에 각 저장탱크(2)마다 설치되던 압력상승 방지밸브(54)의 수를 줄일 수 있으므로 설치비가 절감되고, 공간활용성이 증대되며, 유지보수에 소요되는 시간과 비용이 줄어드는 효과가 있다.

또한, 공용배출펌프부(7)는 하나보다 많은 개수의 배출펌프가 설치될 경우, 펌프룸(P)에는 다수의 배출펌프들(71,72)은 병렬로 배치되고, 공용펌프부(7)에는 배출펌프들(71,72)을 병렬로 배치하기 위한 병렬배관들(61,62)이 구비된다.

또한, 병렬배관(71,72)에는 배출펌프(71,72)를 중심으로 전단과 후단에 각각 각 병렬배관(71,72)들의 액화이산화탄소의 흐름을 차단하는 차단밸브(V)들을 설치한다.

즉, 펌프룸(P)에는 배출펌프들을 하나 이상 병렬로 추가 연결하고, 어느 하나의 배출펌프가 고장 또는 유지보수 등을 이유로 작동이 멈춘 경우 해당 배출펌프의 전후 차단밸브를 잠그고, 다른 배출펌프로 액화 이산화탄소를 하역될 수 있으므로 배출펌프의 고장에 대비할 수 있으므로 하역작업의 신뢰성이 증대되는 효과가 있다.

또한, 필요에 따라 둘 이상의 배출펌프를 설치하고, 이들을 동시에 작동시켜 액화이산탄소의 하역을 신속하게 이루어지도록 할 수도 있음은 물론이다.

미설명부호 11은 배출배관부(3)와, 액체유입배관부(4) 그리고, 기체배관부(5)들을 갑판(1)의 외측으로 인출하기 위한 공용돔을 도시한 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 액화가스 수송용 선박은 각각의 저장탱크마다 설치되는 배관과 펌프를 공용배출배관과 공용펌프부를 통해 하나의 배관과 공용 펌프에 의해 하역할 수 있도록 함에 따라 고압의 액화가스를 하역하는 설비 및 하역과정을 간단하게 할 수 있다.

1 : 갑판 2 : 저장탱크
3 : 배출배관부
31 : 배출분기배관 32 : 배출배관 33 : 공용배출배관
4 : 액체유입배관부
4a : 액체유입 분기배관 4b : 액체유입배관 4c : 연결배관
5: 기체배출배관부
51 : 기체분기배관 52 : 공용기체배관 53 : 기체인출배관
54 : 공용압력상승 방지밸브
61,62 : 병렬배관들
P: 펌프룸 7 : 공용배출펌프부

Claims (5)

1. 갑판의 하부 측으로 선체의 내부에 고압의 액화가스를 저장하는 다수의 저장탱크가 구비된 액화가스 수송선에 있어서,
   상기 수송선의 갑판 하부 일측에는 상기 저장탱크들에 저장된 액화가스를 배출배관부를 통해 배출시키도록 공용으로 사용되는 공용배출펌프부가 설치된 것을 특징으로 하는 액화가스 수송용 선박.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 공용배출펌프부는 상기 저장탱크의 용량에 따라 하나 또는 소수의 배출펌프로 이루어지며, 별도의 펌프룸에 설치된 것을 특징으로 하는 액화가스 수송용 선박.
   
3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배출배관부는 상기 다수의 저장탱크와 각각 연결된 배출분기배관과, 상기 배출분기배관들을 연결하도록 설치된 배출배관 및 상기 배출배관과 연결되며, 상기 공용배출펌프부와 연결되되, 상기 갑판의 외측으로 인출되게 설치된 공용배출배관이 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액화가스 수송용 선박.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 배출배관부는 상기 저장탱크의 하측에 설치된 것을 특징으로 하는 액화가스 수송용 선박.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 다수의 저장탱크의 상측에는 상기 저장탱크의 내부에서 발생된 가스를 배출하기 위해 각각의 저장탱크와 연결된 기체분기배관;과,
   상기 기체분기배관들을 각각 연결하는 공용기체배관;과,
   상기 공용기체배관과 연결되게 설치되어 기체를 선박의 외측으로 배출시키는 기체배출배관; 및
   상기 기체인출배관에 설치되어 상기 저장탱크의 압력이 일정 압력이상이 되면 자동으로 개방되는 공용의 압력상승 방지밸브;가 더 설치된 것을 특징으로 하는 액화가스 수송용 선박.

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