KR20130009064A - 액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박 - Google Patents

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김동균
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Abstract

액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박은 터릿(turret)과 거주구를 갖는 선체와, 상기 선체의 선폭 방향으로 상갑판 중간 위치에 선수미 방향을 따라 연장 설치되고, 라이저 파이프를 보관하기 위한 파이프랙과, 상기 파이프랙을 경계로 상기 선체의 상갑판 일측에 배열된 하나 이상의 액화모듈과, 상기 선체의 상갑판 타측에 배치된 액화천연가스 하역모듈을 포함한다.

Description

액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박{VESSEL HAVING LNG FACILITY ARRANGEMENT STURCUTRE}
본 발명은 액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박에 관한 것이다.
일반적으로, 부유식 액화천연가스 설비는 FPSO(floating production, storage and offloading)로 잘 알려진 바와 같이, 해상에서 부유하면서 생산과 저장과 하역을 할 수 있는 구조물 또는 선박으로 알려져 있다.
여기서, FPSO는 해양 플랜트나 시추선에서 뽑아낸 액화천연가스를 정제하고 이를 저장해서 운반선이나 기타 이송 장소에 하역을 할 수 있는 특수선박을 의미할 수 있는 것으로서, 천연가스시스템인 부유식 액화천연가스 설비와, 원유시스템인 원유 및 가스 처리설비가 있을 수 있다.
예컨대, 종래 기술에 따른 부유식 액화천연가스 설비는 저장기능을 하도록 선체구조(Hull)를 포함한 하부설비와, 액화천연가스 또는 원유를 생산하고 처리기능을 하는 상부설비(Topsides)와, 하부설비 및 상부설비를 연결하여 주는 인터페이스설비(Interface)로 구성되어 있을 수 있다.
이러한 종래의 부유식 액화천연가스 설비에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 부유식 액화천연가스 설비를 설명하기 위한 배치도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 부유식 액화천연가스 설비는 선박(1)에 탑재되어 구성될 수 있다.
선박(1)에서 종래의 부유식 액화천연가스 설비의 배치 관계를 살펴보면, 선수미 방향을 따라 선수쪽 거주구(2)로부터 차례로 터릿(3)(turret)과 방화벽(4)이 설치되어 있고, 이후 선폭 방향으로 쌍을 이루는 인입모듈(5) 및 발전기모듈(6)이 배치되어 있다. 그 이후 위치에 역시 선폭 방향으로 쌍을 이루는 수분제거모듈(7) 및 액화천연가스 하역모듈(8)이 배치되어 있다.
액화천연가스 하역모듈(8)은 STS(Ship to Ship) 방식으로 액화천연가스 운반선(13)과 하역(L)할 수 있다.
그리고, 선폭 방향으로 각각 연장되어 있고, 선수미 방향으로 이격 배치되어 있는 복수개의 액화모듈(9, 10, 11)들이 배열되어 있다. 마지막으로 거주구(2)에 대해 최대한 멀리 떨어져 있고 반대쪽에 위치한 선미에는 플레어 타워(12)가 배치되어 있다.
그러나, 천연가스시스템인 종래의 부유식 액화천연가스 설비는 원유 및 가스 처리설비에 비해 모듈크기가 대형이고 대형 회전기기가 설치되기 때문에 장비 및 모듈 배치에 많은 어려움이 있다.
예컨대, 기계용량 한계로 액화모듈(9, 10, 11)은 같은 규모로 복수개의 모듈로 분리 구성되어 있다.
특히, 한정된 선체 공간에서 복수개의 액화모듈(9, 10, 11)을 설치하기 위해서, 앞서 언급한 도 1에 보이는 바와 같이, 복수개의 액화모듈(9, 10, 11)은 선폭 방향으로 각각 연장되어 있고, 선수미 방향으로 이격 배치되어 있게 된다.
그러나, 이런 경우 복수개의 액화모듈(9, 10, 11)내 가스터빈이 선체의 횡방향으로 배치되어 선수미 방향의 종동요보다는 선폭 방향의 횡동요에 의해 복수개의 액화모듈(9, 10, 11)내 가스터빈이 성능저하가 발생될 수 있다.
또한, 종래의 부유식 액화천연가스 설비는 천연가스 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boiled-Off Gas)를 처리하고 활용해야 하는 별도의 BOG 처리모듈(미 도시)이 더 필요하나, 종래의 부유식 액화천연가스 설비 배치 구조만으로는 BOG 처리모듈을 설치할 수 없는 단점이 있다.
또한, 종래의 부유식 액화천연가스 설비는 천연가스의 하역 방식에 의해 모듈배치가 영향을 받을 수 있고, 멤브레인 방식의 저장탱크 형식(예: Mark III type)을 갖는 액화천연가스 저장설비의 경우 리퀴드 돔(Liquid Dome)의 위치에 의해 설비 배치가 영향을 받을 수 있다.
그럼에도 불구하고, 종래 기술의 부유식 액화천연가스 설비 배치구조는 파이프랙(pipe rack)(미 도시)을 상갑판 위에 설치할 수 없어 주배관 및 주변설비의 배관배치가 복잡해지고, 액화모듈(9, 10, 11) 내 가스터빈에서 발생하는 배기가스가 인접 모듈에 영향을 줄 수 있다.
예컨대, 종래 기술에서는 선체 외측면으로 돌출되어 라이저 파이프(riser pipe)를 보관 및 보호하도록 되어 있는 라이저 보호구조물을 통해서 라이저 파이프가 파이프랙으로 이동해야 했으므로, 이동 과정에서 불편함이 존재하였다.
또한, 종래 기술의 부유식 액화천연가스 설비의 배치구조는 액화천연가스 하역모듈(8)이 있는 우현쪽으로 접근하는 액화천연가스 운반선(13)과 액화모듈(9, 10, 11)이 인접하게 되어 화재 및 가스누출 시　상호 전이될 위험이 있는 단점이 있다.
본 발명의 실시예는 앞서 언급한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 발전기모듈과 전기실모듈과 전처리모듈 및 수분제거모듈이 방화벽의 역할을 겸용할 수 있게 배치되어 있고, 파이프랙을 기준으로 액화모듈과 액화천연가스 하역모듈을 구분하여 공간 및 안정성을 도모할 수 있는 액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 터릿(turret)과 거주구를 갖는 선체와, 상기 선체의 선폭 방향으로 상갑판 중간 위치에 선수미 방향을 따라 연장 설치되고, 라이저 파이프를 보관하기 위한 파이프랙과, 상기 파이프랙을 경계로 상기 선체의 상갑판 일측에 배열된 하나 이상의 액화모듈과, 상기 선체의 상갑판 타측에 배치된 액화천연가스 하역모듈을 포함하는 액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박이 제공될 수 있다.
또한, 상기 액화모듈은 상기 액화모듈의 연장 방향이 선수미 방향으로 향하게 배치되어 있고, 상기 액화모듈의 내부에 설치된 냉매 압축용 터빈이 선수미 방향으로 향하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 선체의 상갑판에는 상기 터릿과 상기 액화모듈 사이에 발전기모듈, 전기실모듈, 전처리모듈 및 수분제거모듈 중 어느 하나 이상을 포함한 제 1 모듈그룹(first module group)이 배치되어 있을 수 있다.
또한, 상기 발전기모듈 및 상기 전처리모듈은 상기 파이프랙을 경계로 하여 상기 선체의 일측에 배치되고, 상기 전기실모듈 및 상기 수분제거모듈은 상기 선체의 타측에 배치되어 있을 수 있다.
또한, 상기 발전기모듈과 상기 전기실모듈이 상기 전처리모듈과 상기 수분제거모듈에 비해 상대적으로 거주구 쪽에 가깝게 배치될 수 있다.
또한, 상기 선체의 상갑판에는 상기 파이프랙을 경계로 하여 상기 액화모듈의 반대쪽에 BOG(Boil-Off Gas) 처리모듈과 CMR(Cargo Machinery Room) 모듈 중 어느 하나 이상을 포함한 제 2 모듈그룹(second module group)이 배열되어 있을 수 있다.
또한, 상기 BOG 처리모듈이 상기 CMR 모듈에 비해 상대적으로 거주구 쪽에 가깝게 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예는 발전기모듈과 전기실모듈과 전처리모듈 및 수분제거모듈이 터릿과 액화모듈 사이에 배치되어 방화벽의 역할을 겸용할 수 있게 함으로써, 별도의 방화벽을 설치하지 않고서도 거주구와 액화모듈을 상대적으로 멀리 구획하여 안전성을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 파이프랙을 기준으로 액화모듈과 액화천연가스 하역모듈을 구분하여 공간 및 안정성을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 액화모듈의 연장 방향이 선수미 방향으로 향하게 배치되어 있음으로 인해, 선박의 횡동요에 의한 영향을 최소로 받게 하여 액화모듈의 기계 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 파이프랙을 경계로 좌현쪽에 액화모듈들이 배치되는 반면, 파이프랙을 경계로 우현쪽에 액화천연가스 하역모듈이 배치되어 있어서, 액화천연가스 하역모듈이 있는 우현쪽으로 접근하는 액화천연가스 운반선과 액화모듈을 상호 구획시켜 화재 및 가스누출 시에도 상호 전이될 위험을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 부유식 액화천연가스 설비를 설명하기 위한 배치도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박의 배치도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박의 배치도이다.
본 발명에서의 선박은 LNG-FPSO(Floating Production Storage Offloading)일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 터릿(70)(turret)과 거주구(80)(accommodation) 및 플레어 타워(90)(flare tower)를 갖는 선체(100)와, 이런 선체(100)의 선폭 방향으로 상갑판 중간 위치에 선수미 방향을 따라 연장 설치된 파이프랙(200)과, 파이프랙(200)을 경계로 선체(100)의 상갑판 일측(예: 좌현)에 배열된 복수개의 액화모듈(300, 310, 320)과, 선체(100)의 상갑판 타측(예: 우현)에 배치된 액화천연가스 하역모듈(400)을 포함할 수 있다.
그러나 이에 한정하지 않고, 액화모듈은 하나 이상 배치될 수도 있다.
본 실시예에서 부유식 액화천연가스 설비 배치구조는 이하의 설명에서 언급될 각종 모듈형 장치 또는 구조물들의 배치 관계를 통해서 특징을 가질 수 있게 된다.
선체(100)는 천연가스를 액화하여 액화천연가스를 생산 저장 이송하는 선박 구조물로서, 저장탱크 또는 화물창을 선체(100) 내부에 마련하고 있을 수 있다.
예컨대, 선체(100)는 멤브레인 방식(예: Mark III type)의 저장탱크를 가지고 있을 수 있고, 라이센스를 갖는 엔지니어링 회사(예: Black & Veatch)의 단성분혼합냉매공법인 SMR(single Mixed Refrigerant)을 적용하여 액화천연가스를 생산 저장 이송하는 부유식 설비의 기술규격을 만족하도록 건조되어 있을 수 있다.
선체(100)는 선수미 방향의 종동요보다 선폭 방향의 횡동요를 더 받을 수 있다.
파이프랙(200)에는 복수개의 라이저 파이프(riser pipe) 등이 보관될 수 있다. 라이저 파이프는 유정(oil well) 또는 가스정 등에서 오일, 가스, 물 등으로 혼합된 것들을 선체(100)의 상부설비 쪽으로 이동시키거나 그 반대의 역할을 수행하는 파이프 부재를 의미한다.
파이프랙(200)은 상갑판 중간 위치에 랙 프레임으로 세워져서 세워져서, 랙 프레임 내부에 복수개의 라이저 파이프를 세우거나 수평하게 적층하여 보관할 수 있도록 구성되어 있다.
이런 파이프랙(200)으로부터 라이저 파이프를 인출하기 위해서 랙 프레임의 상부에는 개방된 파이프 출입구가 형성되어 있을 수 있다.
액화모듈(300, 310, 320)은 그의 연장 방향이 선수미 방향으로 향하게 배치되어 있고, 이에 따라 액화모듈(300, 310, 320)의 내부에 설치되어 천연가스를 액화시키는 냉매 압축용 터빈도 선수미 방향으로 향하게 됨으로써, 선박의 횡동요에 의한 영향을 최소로 받게 될 수 있고, 그 결과 액화모듈의 기계 성능 저하를 방지할 수 있다.
특히, 거주구(80) 쪽을 바람(W) 위쪽방향이라 할 때, 액화모듈(300, 310, 320)들이 바람(W) 아래쪽에 직렬로 배치되어 있으므로, 액화모듈(300, 310, 320) 내에 설치된 터빈의 배기가스가 인접 모듈에 미치는 영향을 최소할 수 있다.
또한, 천연가스가 측면 하역(side Loading) 방식에 의해 이송됨에 따라 액화천연가스 운반선(미 도시)이 액화모듈(300, 310, 320)이 있는 반대쪽의 액화천연가스 하역모듈(400) 쪽으로 접근할 수 있게 된다.
이에 따라, 액화천연가스 운반선과 액화모듈(300, 310, 320)을 최대한 멀리 떨어뜨릴 수 있거나, 파이프랙(200)을 통해 상호 구획시킬 수 있음에 따라, 화재 및 가스누출 시에도 상호 전이될 위험을 최소화시킬 수 있다.
여기서, 파이프랙(200)은 모듈화된 장비들을 일측(예: 좌현)과 타측(예: 우현)으로 구획 배치할 수 있어 공간 활용도를 높일 수 있고, 파이프랙(200) 자체가 방화벽 또는 블라스팅 월(blasting wall)과 같은 역할을 수행하여 설비 안전성과 함께 운전성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 선체(100)의 상갑판에서 터릿(70)(turret)과 액화모듈(300, 310, 320) 사이에는 발전기모듈(501), 전기실모듈(502), 전처리모듈(503) 및 수분제거모듈(504) 중 어느 하나 이상을 포함한 제 1 모듈그룹(500)(first module group)이 배치되어 있어서 거주구(80)에 대한 방화벽 역할을 함에 따라, 종전과 같은 별도의 방화벽이 필요하지 않을 수 있게 된다.
여기서, 발전기모듈(501) 및 전처리모듈(503)은 파이프랙(200)을 경계로 하여 선체(100)의 일측에 배치되고, 전기실모듈(502) 및 수분제거모듈(504)은 선체(100)의 타측에 배치될 수 있다.
이런 배치적 특징에 대하여 더욱 상세하게 설명하면, 발전기모듈(501)과 전기실모듈(502)은 선박의 선폭 방향을 따라 비교적 근접하게 배치되어 있음에 따라, 전기적 상호 연결 설비(예: 케이블, 전선, 배선 구조물)의 사용량을 최소화할 수 있다.
또한, 발전기모듈(501)과 전기실모듈(502)은 화재 위험이 상대적으로 적기 때문에 전처리모듈(503)과 수분제거모듈(504)보다 선수 쪽에서 쌍을 이루어 배치될 수 있다.
또한, 전처리모듈(503)은 해저에서 뽑아 올린 원천가스를 터릿(70)을 경유하여 전달 받아 처리하는 곳이므로, 최대한 터릿(70)과 가깝게 배치되는 것이 바람직하나, 안전을 더 우선 순위으로 하기 때문에, 발전기모듈(501)과 전기실모듈(502)의 뒤쪽에 배치될 수 있다.
이때, 전처리모듈(503)이 선체(100)의 일측에 배치되고, 수분제거모듈(504)이 선체(100)의 타측에 배치되는 이유는, 설비 사이즈와 액화천연가스 하역모듈(400)의 크레인 또는 로딩암의 작동 반경을 고려하기 위함이다.
즉, 수분제거모듈(504)은 전처리모듈(503)보다 보다 상대적으로 설비 크기가 작으므로 선체(100)의 타측에 배치되더라도, 상대적으로 많은 면적을 차지하는 액화천연가스 하역모듈(400)의 크레인 또는 로딩암과 간섭되지 않을 수 있다.
따라서, 상대적으로 설비 사이즈가 큰 전처리모듈(503)은 선체(100)의 일측에 배치되는 것이 바람직하다.
이렇게 제 1 모듈그룹(500)이 차지하는 물리적 거리에 대응하게 거주구(80)로부터 상대적으로 더 멀리 액화모듈(300, 310, 320) 또는 액화천연가스 하역모듈(400)을 이격 배치시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 제 1 모듈그룹(500)을 경계로 하여 바람(W) 아래쪽에 상대적으로 위험지역(H)(Hazardous Area)이 형성될 수 있고, 바람(W) 위쪽에 비위험지역(S)(Safe Area)이 형성될 수 있게 된다.
한편, 선체(100)의 상갑판에서 액화모듈(300, 310, 320)의 반대쪽에는 파이프랙(200)을 경계로 하여 BOG 처리모듈(601)과 CMR 모듈(602) 중 어느 하나 이상을 포함한 제 2 모듈그룹(600)(second module group)이 더 배열되어 있을 수 있다.
여기서, BOG 처리모듈(601)은 BOG(Boil-Off Gas)를 부유식 구조물 상에서 처리하는 통상적인 장치로 구성될 수 있다. CMR 모듈(602)은 화물창 기계실(Cargo Machinery Room)을 지칭하는 것으로, 부유식 액화천연가스 설비 중 하부설비 및 상부설비를 연결하여 주는 인터페이스설비(Interface)로 구성될 수 있다.
여기서, BOG 처리모듈(601)이 상대적으로 CMR 모듈(602)에 비해 덜 위험할 수 있다. 따라서, BOG 처리모듈(601)이 CMR 모듈(602)에 비해 상대적으로 거주구(80) 쪽에 가깝게 배치될 수 있다.
또한, 제 2 모듈그룹(600)도 파이프랙(200)에 의해 액화모듈(300, 310, 320)로부터 구획되어 배치될 수 있어서, 설비 안전성을 상대적으로 높일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 기실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
100 : 선체 200 : 파이프랙
300, 310, 320 : 액화모듈 400 : 액화천연가스 하역모듈
500 : 제 1 모듈그룹 600 : 제 2 모듈그룹

Claims (7)

  1. 터릿(turret)과 거주구를 갖는 선체와,
    상기 선체의 선폭 방향으로 상갑판 중간 위치에 선수미 방향을 따라 연장 설치되고, 라이저 파이프를 보관하기 위한 파이프랙과,
    상기 파이프랙을 경계로 상기 선체의 상갑판 일측에 배열된 하나 이상의 액화모듈과,
    상기 선체의 상갑판 타측에 배치된 액화천연가스 하역모듈을 포함하는
    액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화모듈은,
    상기 액화모듈의 연장 방향이 선수미 방향으로 향하게 배치되어 있고, 상기 액화모듈의 내부에 설치된 냉매 압축용 터빈이 선수미 방향으로 향하게 배치된 것을 특징으로 하는
    액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체의 상갑판에는,
    상기 터릿과 상기 액화모듈 사이에 발전기모듈, 전기실모듈, 전처리모듈 및 수분제거모듈 중 어느 하나 이상을 포함한 제 1 모듈그룹(first module group)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발전기모듈 및 상기 전처리모듈은 상기 파이프랙을 경계로 하여 상기 선체의 일측에 배치되고, 상기 전기실모듈 및 상기 수분제거모듈은 상기 선체의 타측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 발전기모듈과 상기 전기실모듈이 상기 전처리모듈과 상기 수분제거모듈에 비해 상대적으로 거주구 쪽에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는
    액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체의 상갑판에는,
    상기 파이프랙을 경계로 하여 상기 액화모듈의 반대쪽에 BOG(Boil-Off Gas) 처리모듈과 CMR(Cargo Machinery Room) 모듈 중 어느 하나 이상을 포함한 제 2 모듈그룹(second module group)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는
    액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 BOG 처리모듈이 상기 CMR 모듈에 비해 상대적으로 거주구 쪽에 가깝게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    액화천연가스 설비 배치구조를 갖는 선박.
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