KR20120091587A

KR20120091587A - 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치

Info

Publication number: KR20120091587A
Application number: KR1020110011444A
Authority: KR
Inventors: 이영범; 김용태; 강도욱; 김철현
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-08-20
Also published as: KR101797611B1

Abstract

본 발명은 해양구조물에 동요가 발생하더라도 해양구조물의 동요가 그대로 컬럼에 전달되지 않도록 하여 안정적인 유체 자원의 분리 작업이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치는 상기 컬럼(200)의 외주면에 일단이 고정되고 타단이 외부로 대칭을 이루면서 돌출되는 2개의 돌출부(300);상기 돌출부를 기준으로 상기 컬럼이 회전할 수 있도록 상기 돌출부를 수용하는 수용부(400); 및 상기 수용부를 지지하는 지지부(500);를 포함하되, 상기 컬럼은 2개 이상의 물질이 반응하여 특정물질을 분리하는 것;을 특징으로 한다.

Description

부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치{Supporting apparatus of a column for marine structure}

본 발명은 부유식 구조물 상에 있는 컬럼의 지지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부유식 구조물의 회전 운동에도 불구하고 컬럼의 위치를 중력장에 대해 수직 상태를 유지하도록 하는 장치에 관한 것이다.

해상 유전 및 가스전 등의 개발이 활발해짐에 따라 채굴된 원유, 천연가스 등과 같은 유체자원을 유체의 물성에 따라 분리하는 작업이 필수적이다.

유체자원을 분리하는 데 있어 사용되는 장치 중 컬럼(column)은 이산화탄소의 제거 공정이나 기화점의 차이를 이용하거나 용해제 등을 이용한 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 분리에 많이 이용된다. 이러한 컬럼은 용도 및 요구사항에 따라 다르나, 경우에 따라서는 직경이 4~5 m, 높이가 40 m, 무게가 800톤에 이르는 경우도 있다.

컬럼을 사용하여 혼합기체를 분리하는 방법은 분리를 요하는 기체와 쉽게 반응할 수 있는 액체를 컬럼의 상부에서 넣어 액체 하강류를 만들고, 분리를 요하는 기체가 포함된 혼합기체를 컬럼의 하부로 넣어 기체 상승류를 만들게 되면, 하강류에 의해 컬럼 하부로 반응액체가 흐르게 되고, 상승류에 의해 혼합기체가 컬럼 상부로 이동하면서 반응액체와 혼합기체는 접촉하게 된다.

혼합기체는 반응액체와의 접촉에 의해 용해되어 컬럼 하부로 모아지게 되며, 이러한 과정의 반복에 의해 혼합기체로부터 관심 있는 기체를 제거 또는 분리할 수 있게 된다.

그러나, 해상에서의 분리 작업은 육상에서의 분리 과정과 달리 컬럼을 지지하는 하부 구조물이 해상 상태에 따라 다양한 운동을 하므로 이러한 하부 구조물의 움직임으로 인해 분리하려는 기체와 액체 사이의 접촉이 방해되어 혼합기체의 분리효율이 상당히 떨어지게 된다.

이렇게 분리효율이 떨어지는 유체 자원의 분리 작업이 컬럼 내부에서 계속 진행된다면 여기에 맞추어 전체 공정도 차질을 빚게 되고, 30~40억불이 투입된 전체 생산 공정에 직접적인 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 해상 상태에 따라 부유식 구조물에 발생하게 되는 여러 방향의 운동이 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 유체자원 분리작업에 영향을 미치지 않도록 컬럼을 지지하여 혼합기체의 분리효율을 높이는 방법이 요구되고 있다.

특히, 선박과 같이 해상 조건에 따른 영향을 많이 받는 부유식 구조물인 경우에는 파도로 인한 다양한 선체동요(종동요(pitch), 횡동요(roll), 선수동요(yaw), 전후동요(surge), 좌우동요(sway), 상하동요(heave))가 발생하게 되는데, 이러한 동요가 컬럼에 미치는 영향을 감소시킬 필요가 있다. 특히 이러한 동요 중 횡동요는 선박의 동요 중 가장 크게 컬럼에 영향을 미치므로 특히 컬럼에 대한 영향을 감소시킬 필요가 있다.

종래에 선박과 같은 부유식 구조물(1)에 컬럼(2)을 지지?설치하는 방법을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 지지부재(3)를 매개로 컬럼(2)을 부유식구조물(1)에 용접으로 지지?설치하고 있는데, 이로 인해 선박과 같은 부유식 구조물(1)에 동요가 발생할 경우 그 영향이 그대로 컬럼(2)에 전달되어 유체자원의 분리효율은 상당히 떨어질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 해양구조물에 동요가 발생하더라도 해양구조물의 동요가 그대로 컬럼에 전달되지 않도록 하여 안정적인 유체 자원의 분리 작업이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치에 있어서, 상기 컬럼(200)의 외주면에 일단이 고정되고 타단이 외부로 대칭을 이루면서 돌출되는 2개의 돌출부(300);상기 돌출부를 기준으로 상기 컬럼이 회전할 수 있도록 상기 돌출부를 수용하는 수용부(400); 및 상기 수용부를 지지하는 지지부(500);를 포함하되, 상기 컬럼은 2개 이상의 물질이 반응하여 특정물질을 분리하는 것;을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치를 제공한다.

상기 돌출부(300)는 상기 컬럼의 상하 무게중심 위치보다 상부의 외주면에서 돌출되는 것;을 특징으로 한다.

상기 컬럼(200)이 소정의 회전력 이상에서만 회전이 가능하도록 상기 컬럼의 회전을 저지하는 회전저지수단(600);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전저지수단(600)은, 상기 컬럼의 회전력을 감쇄시키는 댐핑장치(610); 및 상기 댐핑장치를 상기 부유식 구조물에 지지하는 댐핑지지장치(620);로 구성되고, 상기 댐핑장치의 일단은 상기 컬럼의 외주면에 연결되고, 타단이 상기 지지장치에 연결되는 것;을 특징으로 한다.

상기 댐핑장치(610)는 스프링 또는 실린더이고; 상기 실린더의 일단과 타단은 상기 컬럼과 상기 지지장치에 각각 힌지결합되는 것;을 특징으로 한다.

상기 회전저지수단(600)은, 상기 컬럼을 구동신호에 따라 회전구동시키는 유압실린더(630); 상기 유압실린더를 상기 부유식 구조물에 지지하는 유압실린더지지장치(640); 상기 부유식 구조물의 수평도를 측정하여 그 값을 출력하는 수준기(650); 및 상기 수준기로부터 출력되는 측정값을 입력받아 상기 컬럼을 소정의 위치로 회전하도록 상기 유압실린더로 구동신호를 보내는 제어장치(660);를 포함하되, 상기 유압실린더의 일단은 상기 컬럼의 외주면에 힌지결합되고, 타단은 상기 유압실린더지지장치에 힌지결합되는 것;을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치에 있어서, 상기 부유식 구조물의 동요에도 상기 컬럼(200)이 자중에 의해 회전하여 해수면에 대해 직립을 유지하되;상기 컬럼은 2개 이상의 물질이 반응하여 특정물질을 분리하는 것;을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치를 제공한다.

상기 회전저지수단(600)은, 상기 컬럼(200)의 회전력을 감쇄시키는 스프링, 또는 실린더로 구성되는 댐핑장치(610); 및 상기 댐핑장치를 상기 부유식 구조물에 지지하는 댐핑지지장치(620);로 구성되고, 상기 댐핑장치의 일단은 상기 컬럼의 외주면에 연결되고, 타단이 상기 댐핑지지장치(620)에 연결되는 것;을 특징으로 한다.

상기 컬럼(200)의 외주면에 대칭이 되도록 돌출되는 돌출부(300)가 설치되고, 상기 돌출부를 기준으로 상기 컬럼이 회전되도록 하여 상기 컬럼이 수평면에 대해 기울어지는 것이 방지되도록 상기 돌출부를 수용하는 수용부(400); 및 상기 수용부를 지지하는 지지부(500);를 포함하는 것;을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 컬럼의 양 옆에 돌출물을 부착하여 컬럼이 해양구조물의 동요에도 불구하고, 초기 위치를 유지함으로써 해양에서 생산된 유체자원의 분리 작업의 효율을 높일 수 있다.

도 1은 종래의 부유식 구조물에 설치되는 컬럼을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치의 제1 실시예를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치의 제2 실시예를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치의 제3 실시예를 나타내는 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

본 발명의 부유식 구조물은 해상 조건에 따른 동요가 발생할 수 있는 부유식 구조물이므로, 해상 조건에 따른 영향을 받아 동요가 발생할 수 있는 모든 선박 및 해양 구조물이 해당될 수 있다.

따라서, 본 발명은 유체자원의 분리를 위한 컬럼(용어에 불구하고 유체자원의 분리를 위한 반응탑 또는 반응탱크 등을 모두 포함한다)을 탑재하는 모든 선종에 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치의 제1 실시예를 나타내는 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치의 제2 실시예를 나타내는 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치의 제3 실시예를 나타내는 개략도이다.

본 발명에 따른 부유식 구조물(100)에 설치되는 컬럼의 지지장치는 돌출부(300), 수용부(400), 지지부(500)로 구성된다.

돌출부(300)는 2개 이상의 물질이 반응하여 특정물질을 분리해 낼 수 있는 컬럼(200)의 외주면에 일단이 고정되고, 타단은 외부로 돌출하되, 대칭을 이루어 컬럼을 지지할 수 있도록 2개가 설치된다.

상기 돌출부(300)는 상기 컬럼(200)의 외주면 어느 부분에 설치되더라도 무방하나, 상기 부유식 구조물(100)이 수평면에 대해 기울어져 상기 컬럼(200)도 기울어지는 경우 상기 컬럼의 자중으로 상기 컬럼의 기울기가 회복될 수 있도록 상기 컬럼의 상하 무게중심 위치보다 상부에 설치되는 것이 바람직하다.

그러나, 별도의 장치(예를 들어, 유압실린더 등)로 상기 컬럼(200)을 회전구동시키는 장치를 추가로 설치한다면, 자중으로 상기 기울기가 회복되지 않아도 별도의 장치가 상기 기울기를 회복시켜줄 수 있으므로 상기 돌출부(300)는 상기 컬럼의 상하 어느 곳에 설치되더라도 문제되지 않을 것이다.

수용부(400)는 상기 돌출부(300)를 기준으로 상기 컬럼(200)이 회전될 수 있도록 상기 돌출부를 수용한다.

상기 수용부(400)는 상기 돌출부(300)를 수용하고 있으며, 상기 돌출부가 상기 수용부 내에서 미끄럼 회전을 할 수 있도록 하여 상기 돌출부(300)가 설치된 상기 컬럼(200)을 지지하면서 회전가능하도록 한다.

지지부(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 수용부를 지지하는 별도의 구조물로 형성되거나, 상기 수용부(400)와 일체로 형성될 수도 있다.

상기 지지부(500)는 상기 컬럼(200)이 상기 부유식 구조물 상에서 안전하게 지지되고, 상기 돌출부(300)에 의한 회전도 안전하게 이루어질 수 있도록 상기 컬럼(200)을 상기 부유식 구조물(100)에 지지되도록 한다.

상기 컬럼(200)은 상기 부유식 구조물(100)의 상갑판 상부나 구조물의 내부에 설치될 수도 있다.

본 발명에 의한 컬럼의 지지장치에는 도 2 및 도 3에서와 같이 컬럼의 회전을 저지하는 회전저지수단(600)을 더 포함할 수도 있다.

회전저지수단(600)은 상기 컬럼(200)이 소정의 회전력 이상에서만 회전이 이루어질 수 있도록 한다. 이는 부유식 구조물(100)에 설치되는 컬럼(200)이 회전운동을 하는 고유진동계를 형성하므로 자체 고유진동수를 가지게 되고, 그 결과 컬럼(200)에 발생하는 작은 동요에도 상기 컬럼에 회전운동이 발생할 수가 있어 회전저지수단(600)에 의해 부유식 구조물(100)의 평상시 작은 움직임에 대해서는 컬럼(200)이 움직이지 않도록 하기 위함이다.

상기 회전저지수단(600)은 상기 컬럼(200)의 회전력을 감쇄시키는 댐칭장치(610) 및 상기 댐핑장치를 상기 부유식 구조물에 지지하는 댐핑지지장치(620)로 구성될 수 있다.

상기 댐핑장치(610)는 상기 부유식 구조물(100)에 생긴 동요(예를 들여, 횡동요)에 의해 기울어진 상기 컬럼(200)을 해수면에 대해 수직한 방향으로 회복시키려는 회전력이 상기 컬럼에 발생한다면 상기 회전력을 감쇄시키면서 컬럼(200)의 계속적 회전을 막아 컬럼이 해수면에 대해 기울어지는 것을 방지하는 장치이며, 이러한 효과를 달성할 수 있는 장치라면 어떠한 장치라도 무방하며, 바람직하게는 스프링(도 2 참조), 실린더(댐핑효과를 낼 수 있는 쿠션장치 등을 내장한 댐핑실린더, 도 3 참조) 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 댐핑지지장치(620)는 상기 댐핑장치(610)의 댐핑작용이 원할히 이루어질 수 있도록 상기 부유식 구조물(100)에 상기 댐핑장치(610)를 지지하게 된다.

상기 댐핑장치(610)에 실린더와 같은 탄성력이 없는 강체를 사용한다면, 상기 댐핑장치(610)의 양단(상기 댐핑장치와 상기 컬럼 및 상기 댐핑장치와 댐핑지지장치와의 연결부위)은 상기 컬럼의 회전구동에도 양단의 연결부위가 손상되지 않도록 연결부위를 힌지결합하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 도 4와 같이 상기 회전저지수단(600)으로 유압실린더(630)와 유압실린더지지장치(640)를 장착하고, 제어장치(660) 및 수준기(650)를 설치하여 자동으로 상기 컬럼(200)의 해수면에 대한 기울어짐을 방지하게 할 수도 있다.

상기 유압실린더(630)는 상기 제어장치(660)로부터의 구동신호에 따라 회전구동될 수 있는 일반적인 유압실린더를 사용할 수 있으며, 상기 유압실린더지지장치(640)는 상기 유압실린더(630)를 상기 부유식 구조물(100)에 지지시켜 상기 유압실린더(630)가 상기 컬럼(200)의 위치를 일정한 지점에 유지되도록 해준다.

상기 수준기(650)는 상기 부유식 구조물(100)의 해수면에 대한 수평도를 측정하여 그 값을 출력하는 일반적인 수준기를 사용할 수 있다.

상기 제어장치(660)는 상기 수준기(650)로부터 출력되는 측정값을 입력받아 상기 컬럼(200)이 해수면에 대해 기울어지지 않도록 내부 연산작업을 거쳐 상기 컬럼(200)의 기울어짐을 보상하는 소정의 위치로 상기 컬럼(200)을 회전시키는 구동신호를 상기 유압실린더(630)로 보내는 장치이며, 상기의 연산작업 및 신호출력이 가능한 장치이면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 PLC(Programmable Logic Controller)를 사용할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 부유식 구조물에 설치되는 컬럼(200)의 지지장치의 작용에 대해 설명한다.

상기 부유식 구조물(100)에 다양한 동요가 발생하여 상기 컬럼(200)이 해수면에 대해 기울어지게 되어 상기 컬럼(200)도 기울어지게 되는 경우에 일정 범위 이상의 회전력(복원력)이 상기 컬럼(200)에 발생하게 되며 상기 회전력은 상기 컬럼(200)에 장착된 댐핑장치(610)에 의해 감쇄되고 상기 컬럼은 과도한 계속적인 회전이 발생하지 않으면서 해수면에 대해 기울어짐이 해소된다.

상기 댐핑장치(610)가 설치되지 않은 경우에는 상기 컬럼(200)의 자중에 의해 상기 해수면에 대한 상기 컬럼의 기울어짐이 해소된다.

또한, 댐핑장치가 아닌 유압실린더(630) 및 유압실린더를 구동할 수 있는 제어장치(660)를 장착하였다면, 상기 부유식 구조물(100)이 해수면에 대한 기울어져서 상기 컬럼(200)도 기울어지는 경우 상기 컬럼의 기울어짐을 해소할 수 있도록 제어장치(660)가 적정한 제어신호를 상기 유압실린더(630)로 출력하고 유압실린더는 상기 제어신호에 따라 움직여서 상기 컬럼(200)이 해수면에 대해 기울어지게 되는 것을 자동을 방지할 수 있게 된다.

상기 부유식 구조물(100)의 해수면에 대한 기울어짐이 회복된다면, 다시 컬럼(200)은 해수면에 대해 기울어지게 되므로, 상기에서 설명한 컬럼의 기울어짐 회복 작용이 다시 진행되고, 상기 컬럼의 기울어짐은 회복될 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 부유식 구조물 200 : 컬럼
300 : 돌출부 400 : 수용부
500 : 지지부 600 : 회전저지수단
610 : 댐핑장치 620 : 댐핑지지장치
630 : 유압실린더 640 : 유압실린더지지장치
650 : 수준기 660 : 제어장치

Claims

부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치에 있어서,
상기 컬럼(200)의 외주면에 일단이 고정되고 타단이 외부로 대칭을 이루면서 돌출되는 2개의 돌출부(300);
상기 돌출부를 기준으로 상기 컬럼이 회전할 수 있도록 상기 돌출부를 수용하는 수용부(400); 및
상기 수용부를 지지하는 지지부(500);를 포함하되,
상기 컬럼은 2개 이상의 물질이 반응하여 특정물질을 분리하는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 돌출부(300)는 상기 컬럼의 상하 무게중심 위치보다 상부의 외주면에서 돌출되는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 컬럼(200)이 소정의 회전력 이상에서만 회전이 가능하도록 상기 컬럼의 회전을 저지하는 회전저지수단(600);
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 3에 있어서,
상기 회전저지수단(600)은,
상기 컬럼의 회전력을 감쇄시키는 댐핑장치(610); 및
상기 댐핑장치를 상기 부유식 구조물에 지지하는 댐핑지지장치(620);로 구성되고,
상기 댐핑장치의 일단은 상기 컬럼의 외주면에 연결되고, 타단이 상기 지지장치에 연결되는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 4에 있어서,
상기 댐핑장치(610)는 스프링 또는 실린더이고;
상기 실린더의 일단과 타단은 상기 컬럼과 상기 지지장치에 각각 힌지결합되는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 3에 있어서,
상기 회전저지수단(600)은,
상기 컬럼을 구동신호에 따라 회전구동시키는 유압실린더(630);
상기 유압실린더를 상기 부유식 구조물에 지지하는 유압실린더지지장치(640);
상기 부유식 구조물의 수평도를 측정하여 그 값을 출력하는 수준기(650); 및
상기 수준기로부터 출력되는 측정값을 입력받아 상기 컬럼을 소정의 위치로 회전하도록 상기 유압실린더로 구동신호를 보내는 제어장치(660);를 포함하되,
상기 유압실린더의 일단은 상기 컬럼의 외주면에 힌지결합되고, 타단은 상기 유압실린더지지장치에 힌지결합되는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치에 있어서,
상기 부유식 구조물의 동요에도 상기 컬럼(200)이 자중에 의해 회전하여 해수면에 대해 직립을 유지하되;
상기 컬럼은 2개 이상의 물질이 반응하여 특정물질을 분리하는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 7에 있어서,
상기 컬럼(200)이 소정의 회전력 이상에서만 회전이 가능하도록 상기 컬럼의 회전을 저지하는 회전저지수단(600);
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 8에 있어서,
상기 회전저지수단(600)은,
상기 컬럼(200)의 회전력을 감쇄시키는 스프링, 또는 실린더로 구성되는 댐핑장치(610); 및
상기 댐핑장치를 상기 부유식 구조물에 지지하는 댐핑지지장치(620);로 구성되고,
상기 댐핑장치의 일단은 상기 컬럼의 외주면에 연결되고, 타단이 상기 댐핑지지장치(620)에 연결되는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.
청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컬럼(200)의 외주면에 대칭이 되도록 돌출되는 돌출부(300)가 설치되고, 상기 돌출부를 기준으로 상기 컬럼이 회전되도록 하여 상기 컬럼이 수평면에 대해 기울어지는 것이 방지되도록 상기 돌출부를 수용하는 수용부(400); 및
상기 수용부를 지지하는 지지부(500);를 포함하는 것;
을 특징으로 하는 부유식 구조물에 설치되는 컬럼의 지지장치.