KR20120003106A - 액체 저장 장치 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

선박의 액체 저장 장치 및 이를 포함하는 선박이 개시된다. 액체 저장 장치는 2 이상의 탱크 사이의 이격되는 공간과, 공간에 롤링 저감용 액체를 채우기 위한 액체 공급 수단을 포함한다.

Description

액체 저장 장치 및 이를 포함하는 선박{AN APPARATUS FOR CARRYING FLUID MATERIAL AND A SHIP COMPRISING THE SAME}
본 발명은 액체 저장 장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
유체를 저장 또는 운반하는 선박, 예를 들어 LNG(Liquified Natural Gas) 운반선(LNGC: LNG Carrier), LNG 재기화선(LNG RV: LNG Regasification Vessel), 부유식 LNG 저장 및 기화 설비(FLNG: Floating LNG)와 같은 해상구조물은 해상에서 파도나 해풍에 의해 전체 구조물이 흔들림을 겪게 되는데, 이 가운데에서 롤링(rolling) 또는 횡요 운동이라 하는 좌우방향 진동은 선박에 큰 문제가 될 수 있다. 이러한 롤링은 구조물의 안정적 운용을 방해할 뿐만 아니라, 구조물의 좌초를 야기할 수도 있다.
또한, 이러한 구조물의 흔들림에 의해 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG가 함께 유동하여 LNG 저장탱크의 내벽에 충격을 주는, 소위 슬로싱(sloshing)이 발생되기도 한다. 이러한 슬로싱으로 인하여 LNG 저장탱크의 내부 손상이 유발될 수도 있고, 특히 해상 구조물의 롤링이 가중된다.
특히, 특정해역에서 장기간 정박하여 운용되는 FLNG나 해상환경이 열악한 지역을 운항하는 LNGC의 경우, 선박의 횡요 운동은 안정적인 작업이나 운항에 매우 큰 악영향을 미치게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 인식한 것으로, 선박의 빈 공간을 활용하여 선박의 횡요 운동을 저감할 수 있는 액체 저장 장치 및 이를 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 해상의 상태 또는 선박에 적재된 유체의 양에 따라 횡요 운동을 저감할 수 있는 액체 저장 장치 및 이를 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 2 이상의 탱크 사이의 이격되는 공간과, 상기 공간에 롤링 저감용 액체를 채우기 위한 액체 공급 수단을 포함하는 액체 저장 장치가 제공된다.
상기 액체 공급 수단은 펌프를 포함할 수 있다.
상기 액체 저장 장치는 상기 공간이 2 이상이도록 상기 탱크를 3 이상 포함하고, 상기 액체 공급 수단은 상기 공간 마다 하나씩 설치될 수 있다.
상기 액체 공급 수단은 상기 공간 각각에 채워진 액체량을 상이하게 하도록 제어될 수 있다.
상기 액체 공급 수단은 해상의 상태, 상기 탱크 내 유체의 양 및 상기 선박의 횡요 운동의 양 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공간 내의 상기 롤링 저감용 액체의 양을 조정할 수 있다.
상기 선박은 LNGC 또는 FLNG이고, 상기 탱크는 LNG 저장탱크일 수 있다.
상기 롤링 저감용 액체는 해수일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기의 액체 저장 장치를 포함하는 선박이 제공된다.
본 발명에 의하면, 선박의 설계를 과도하게 변형하지 않고도 선박의 롤링을 저감할 수 있는 액체 저장 장치 및 선박을 얻을 수 있다. 또한, 선박의 상태, 환경, 적재량 등을 고려하여 선박의 롤링을 최적으로 저감시킬 수 있는 액체 저장 장치 및 선박을 제공할 수 있다. 또한 운항 조건에 의한 선박의 횡요 운동을 저감할 수 있는 LNGC, FLNG 등의 선박을 제공할 수 있다.
나아가 본 발명에 의하면, 액체를 채우기 위하여 별도의 구조물을 형성하지 않고 LNG 선박의 빈 공간을 활용함으로써, 선박 자원을 효율적으로 활용하고 선박을 소형화 할 수 있게 된다. 또한 기존의 선박에 대해서도 용이하게 적용이 가능하고, 선박의 설계에 있어서도 과도한 변경이나 비용 추가를 가져오지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 저장 장치를 포함하는 선박의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 저장 장치를 포함하는 선박에 있어서, 액체의 충진량에 따른 선박 횡요 운동 정도를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어서, 액체 저장 장치에 저장될 수 있는 액체는 “액체”로 지칭하고, 탱크에 저장될 수 있는 액체는 “유체”로 지칭하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 저장 장치를 포함하는 선박의 단면도로서, 도 1에서는 선박(100)의 길이방향으로 나열된 탱크(210, 220, 230)의 사이에 액체 저장 장치(310, 320, 330)가 마련되는 경우에 대하여 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 선박(100)의 폭방향으로 탱크의 일측 또는 탱크의 사이에 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 저장 장치가 마련될 수 있음은 물론이다.
본 명세서에서, “선박”이라는 용어는 수상을 항해하는 구조물을 의미하는 것으로 한정되지 않으며, 수상을 항해하는 구조물뿐만 아니라, 수상에서 부유하며 작업을 수행하는 FLNG와 같은 해상 구조물을 포함하는 것으로 사용된다. 본 실시형태의 선박(100)은 예를 들어, LNGC 또는 FLNG일 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
선박(100)의 탱크(210, 220, 230)는 유체(F), 예를 들어 LNG를 저장할 수 있다. 도 1에서는 탱크(210, 220, 230)가 3개 포함되는 경우에 대하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 3개를 초과하여 마련될 수 있음은 물론이다. 탱크(210, 220, 230)는 공간(310, 320)에 의해 서로 이격되어 있다. 본 실시형태에서는 3개의 탱크가 2개의 공간에 의해 이격되는 예를 도시하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 탱크의 수 및 이들을 이격하는 공간의 수는 자유롭게 변경될 수 있다. 또한, 공간은 탱크의 일측에 추가적으로 형성될 수 있으므로, 어떤 공간은 탱크를 이격하는 용도가 아닐 수도 있다. 예를 들어, 탱크(230)의 일측에는 추가적인 공간(330)이 형성될 수 있다. 공간(310, 320, 330)은 탱크(210, 220, 230)의 사이 또는 탱크의 측방에 마련되는 종래의 공간, 예를 들어 코퍼댐(cofferdam)일 수 있다.
액체 저장 장치는 공간(310, 320, 330)에 롤링 저감용 액체(L)를 채우기 위한 액체 공급 수단, 예를 들어 펌프(410)를 더 포함할 수 있다. 롤링 저감용 액체(L)로서는 물을 사용할 수 있으며, 특히 해상을 운항하거나 해상에서 운용되는 선박에 있어서는 롤링 저감용 액체로서 해수를 사용할 수 있다. 해수를 사용함으로써 롤링 저감용 액체를 용이하게 수득하고 또한 용이하게 배출할 수 있게 된다. 여기서 사용되는 해수는 선박 주위의 해수를 직접 이용할 수도 있으며, 해수를 저장하는 별도의 저장 장치를 마련하여 동 저장 장치에 저장되는 액체로 이용할 수도 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 액체(L)로서 해수를 이용하는 경우에 선박(100) 주위의 해수를 획득하기 위한 별도의 펌프 및 배관이 마련될 수 있다.
펌프(410)는 각각의 공간(310, 320, 330)에 연결된 배관(420)을 통해 공간(310, 320, 330)에 액체(L)를 공급하거나, 공간으로부터 액체(L)를 추출한다. 배관(420)은 공간(310, 320, 330)으로부터 액체(L)을 공급하거나 추출할 수 있도록 공간(310, 320, 330)의 내부 하측까지 연장되어 있을 수 있다. 도 1에서는 펌프(410)가 1개 마련되어 각각의 공간(310, 320, 330)에 물 또는 해수를 공급하는 것으로 도시하였으나, 각각의 공간(310, 320, 330)으로 진입하는 배관 라인 상에 각각 펌프(미도시)가 구비될 수 있음은 물론이다. 또한, 각 배관 라인 상에는 밸브(430)가 마련되어 각각의 배관 라인의 유체 흐름을 단속할 수 있다. 펌프(410) 및 밸브(430)에 의한 액체의 공급 또는 추출은 펌프(410) 및 밸브(430)와 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 제어부는 선박의 주 조종실에 설치되어 펌프(410)가 선박 조작자의 조작에 의해 동작할 수 있도록 할 수 있다. 필요에 따라, 제어부는 자율적으로 동작하여 조작자가 조작하지 않더라도 자동적으로 액체(L)의 공급 및 추출을 수행할 수 있다.
이와 같이 공간(310, 320, 330) 내의 액체(L) 량을 제어함으로써, 선박(100)의 요동이 공간(310, 320, 330)에 채워진 액체(L)의 중량 이동에 의해 보상될 수 있다. 탱크(210, 220, 230)가 비어있는 경우에도 또한 공간(310, 320, 330) 내의 액체(L)의 유동에 의해 선박의 흔들림이 보상될 수 있다. 또한, 액체(L)를 채우기 위하여 별도의 구조물을 형성하지 않고 탱크 사이의 공간을 이용하므로, 선박 자원을 효율적으로 활용하고 선박을 소형화 할 수 있게 된다. 또한 기존의 선박에 대해서도 용이하게 적용이 가능하고, 선박의 설계에 있어서도 과도한 변경이나 비용 추가를 가져오지 않는다.
공간(310, 320, 330)에 액체(L)를 채움으로써 선박(100)의 횡요 운동을 저감시키게 되는 원리를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
선박(100)은 탱크(210, 220, 230)에 LNG 등의 화물을 가득 싣거나 또는 비운 채로 운항하게 되는데, 모든 경우에 있어서 공간(310, 320, 330)에 액체(L)를 채우게 되면, 그 채우는 량에 따라 선박(100) 횡요 운동에는 차이가 발생하게 된다.
예를 들어, 선박(100)이 횡요 운동으로 인하여 좌측으로 기울어질 경우, 공간(310, 320, 330) 내의 액체(L)는 고유한 관성에 의하여 즉시 좌측으로 기울어지지 않고 시간차를 두고 좌측으로 기울어지게 된다. 이러한 성질에 주목하여, 파도나 조류 등에 의한 선박(100) 주위의 요동 또는 파동이 파악된다면 이러한 파동에 대하여 공간(310, 320, 330) 내의 액체(L)의 응답 지연으로 선박(100)의 요동을 저감시킬 수 있게 할 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 공간(310, 320, 330)에 차있는 액체(L)의 양에 따라서 선박(100)의 요동 각도(y축)에 차이가 발생하는 것을 발견할 수 있다. 따라서, 특정 해상 상황에서 선박(100)의 요동 주기[도 2의 x축, 각속도 ω= 2π/sec.(요동주기)]가 파악되면 이러한 요동 주기에 대하여 선박(100)의 요동 각도(y축, deg./m)가 최소화되기 위하여 공간(310, 320, 330) 내의 유체가 차있어야 하는 액체(L)의 양이 결정될 수 있다. 이는 액체(L)가 공간(310, 320, 330)에 차있는 정도에 따라 액체(L)의 선박 요동에 대한 응답에 차이가 발생하기 때문이다.
도 2에서는 공간(310, 320, 330) 내에 액체가 0%, 15%, 30% 및 50% 차있는 경우에 대하여 도시하였으나, 이를 더욱 세분화하여 선박(100)의 요동 각도가 최소화되도록 액체(L)의 양을 정밀하게 제어할 수 있음은 물론이다.
또한, 공간(310, 320, 330) 내의 액체(L) 량을 결정하는 요소로서 선박(100)의 요동 주기만을 설명하였으나, 선박의 중량 분포, 탱크(210, 220, 230) 내 화물의 량 등에 따라 선박(100)의 요동 각도가 변할 수 있으며, 이러한 요소를 모두 고려하여 액체(L) 량이 결정될 수 있음은 물론이다.
여기서, 펌프(410)는 공간(310, 320, 330)내에 채워지는 액체(L)의 양을 조정하는 역할을 할 수 있다. 일 실시형태에서, 펌프(410)는 각 공간(310, 320, 330) 마다 별개로 배치되어, 각 공간의 액체(L)의 양을 상이하게 할 수 있다. 이는 탱크(210, 220, 230) 마다 LNG 등의 화물이 적재되어 있는 량에 차이가 발생할 수 있기 때문이다. 이 경우, 공간이 2 이상 형성되도록 액체 저장 장치는 3 이상의 탱크를 포함할 것이다. 이와 같이 각 공간의 액체량을 상이하게 함으로써, 각 탱크의 유체량이 다른 경우, 선박의 중량 분포가 균일하지 않은 경우, 해상의 상태가 변화하는 경우 등에 적응하여 선박의 롤링을 저감시킬 수 있게 된다.
이상 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다.
당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합 또는 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이 외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것은 명백하다.
100: 선박 210, 220, 230: 탱크
310, 320, 330: 공간 410: 펌프

Claims (8)

  1. 2 이상의 탱크 사이의 이격되는 공간과,
    상기 공간에 롤링 저감용 액체를 공급하거나 추출하기 위한 액체 공급 수단
    을 포함하는 액체 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 공급 수단은 펌프를 포함하는 액체 저장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간은 3 이상의 상기 탱크 사이에서 2 이상 마련되고,
    상기 액체 공급 수단은 상기 공간 마다 설치되는 액체 저장 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액체 공급 수단은 상기 공간 각각에 채워진 액체량을 상이하게 하도록 제어될 수 있는 액체 저장 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 공급 수단은 해상의 상태, 상기 탱크 내 유체의 양 및 상기 선박의 횡요 운동의 양 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공간 내의 상기 롤링 저감용 액체의 양을 조정하는 액체 저장 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선박은 LNGC 또는 FLNG이고,
    상기 탱크는 LNG 저장탱크인,
    액체 저장 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤링 저감용 액체는 해수인 액체 저장 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 액체 저장 장치를 포함하는 선박.
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