KR20130032169A - 단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창 - Google Patents

Abstract

선체 내벽과 선체 외벽을 갖는 저온 액화가스 화물창이 개시된다. 상기 화물창은 상기 선체 내벽과 상기 선체 외벽 사이에 중간벽이 형성된 이중 선체 구조를 포함하고, 상기 선체 내벽과 상기 중간벽 사이에는 단열 공간이 형성된다. 상기 화물창은 상기 이중 선체 구조를 보강하기 위해 상기 단열 공간 내에 설치되는 복수의 보강재를 더 포함한다.

Description

단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창{LOW TEMPERATURE LIQUEFIED GAS CARGO TANK WITH INSULATION DUAL HULL STRUCTURE}

본 발명은 저온 액화가스 화물창을 형성하는 선체의 구조를 이중 선체 구조로 형성하여 그로부터 생기는 공간들을 단열 처리하여, 저온 액화가스 화물창의 성능을 향상시킨 기술에 관한 것이다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화천연가스의 상태, 즉, LNG 상태로 액화된 후 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG는 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 수송선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저온 액화가스 화물창을 포함한다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 부유 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 해상 부유 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저온 액화가스 화물창이 포함된다.

LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 LNG 화물창 내에 저장하고, 필요시 이 화물창 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 해상 부유 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 부유 구조물이다.

이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 저온 액화가스 화물창이 설치되어 있다.

이 저온 액화가스 화물창은 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 화물창은 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립형 화물창은 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.

전술된 GT형 및 TGZ형 화물창 구조는 미국 특허 제 6,035,795 호, 제 6,378,722 호, 제 5,586,513 호 및 미국 특허공개 제 2003-0000949 호 등과, 대한민국 특허공개 제 10-2000-0011347 호 및 제 10-2000-0011346 호 등에 기재되어 있다. 또한, 독립형 화물창 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 및 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.

전술한 저온 액화가스 화물창의 경우, 외부 열에 의해 BOG(Boiled Off Gas)가 발생하는데, 이러한 BOG의 발생량은 화물창의 단열 성능에 따라 달라진다. 최근 들어서는 특히 고효율로 액화가스 화물을 운반하는 것이 요구되므로, 자연 기화에 의한 BOG 발생을 줄일 필요가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 저온 액화가스 화물창을 형성하는 선체의 구조를 이중 선체 구조로 형성하여 그로부터 생기는 공간들을 단열 처리하여, 저온 액화가스 화물창의 성능을 향상시키는 것이다.

본 발명의 일측면에 따라, 선체 내벽과 선체 외벽을 갖는 저온 액화가스 화물창이 제공되며, 이 저온 액화가스 화물창은 상기 선체 내벽과 상기 선체 외벽 사이에 중간벽이 형성된 이중 선체 구조를 포함하고, 상기 선체 내벽과 상기 중간벽 사이에는 단열 공간이 형성된다.

바람직하게는, 상기 이중 선체 구조를 보강하기 위해 상기 단열 공간 내에는 복수의 보강재가 설치된다.

바람직하게는, 진공 단열 시스템을 구현하도록, 상기 단열 공간과 연결된 진공 펌프가 더 제공되며, 상기 진공 펌프가 상기 단열 공간을 진공으로 만들어 진공 단열을 구현한다.

바람직하게는, 상기 진공 단열 시스템을 대신하여 또는 상기 진공 단열 시스템에 더하여, 상기 단열 공간에는 단열 충전재가 충전될 수 있다.

바람직하게는, 상기 단열 공간의 벽면에는 복사 열전달을 줄이는 코팅층이 형성된다.

바람직하게는, 상기 코팅층은 은 재료 또는 은색 재료로 형성된다.

본 발명에 따르면, 선체 내벽과 선체 외벽 사이에 추가로 제공되는 중간벽에 의해 저온 액화가스 화물창을 형성하는 선체의 구조를 추가의 단열 공간을 더 포함하는 이중 선체 구조로 형성할 수 있다. 추가적인 단열 공간에 의해, BOG의 발생량을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 이 기술을 선체에 적용하면, 화물창의 단열 설계가 화물창 선체의 저온 취성을 막을 수 있는 정도로만 유지하는 것으로 충족될 수 있다. 또한, 단열 공간에 제공되는 복수의 내부 보강재에 단열 공간으로 취약해질 수 있는 이중 선체 구조를 신뢰성 있게 보강할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 이중 선체 구조로 형성된 단열 공간에 대하여 다양한 단열 시스템을 적용할 수 있는데, 진공펌프를 활용하여 진공 단열 시스템을 구축함으로써 전도, 대류에 의한 열전달을 최소화하여 단열성을 더 향상시킬 수 있다. 상기 진공 단열 시스템에 더하여 또는 상기 진공 단열 시스템을 대신하여 상기 단열 공간 내에 펄라이트와 같은 단열 충전재를 충전하여, 단열 성능을 형상시키는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 자연 기화에 의한 BOG 발생량을 낮춰 경제적인 액화가스 화물 수송을 보장함과 동시에, 발라스트 탱크의 결함이 직접적으로 화물창에 전달되는 것을 막아줌으로써 보다 안전한 화물창 시스템의 구축을 가능하게 해준다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 액화가스 화물창을 설명하기 위한 선박 또는 해상부유구조물의 횡단면도이고,
도 2는 도 1의 원 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 액화가스 화물창을 설명하기 위한 부분 확대 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 액화가스 화물창을 설명하기 위한 선박 또는 해상부유구조물의 횡단면도이고, 도 2는 도 1의 원 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 저온 액화가스 화물창은 멤브레인 타입을 갖는다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 저온 액화가스 화물창은 LNG 저장공간(2)을 내부에 포함한다. 상기 LNG 저장공간(2)을 한정하는 선체 내벽(3)과 선체 외벽(4) 사이에는 중간벽(5)이 형성되며, 상기 중간벽(5)에 의해 이중 선체 구조가 형성된다. 또한, 상기 중간벽(5)에 의해 선체 내벽(3)과 상기 선체 외벽(4) 사이에는 추가적인 단열 공간(6)이 형성된다.

도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 선체 내벽(3)에는 상기 LNG 저장공간(2)과 접하도록 단열재(3a)가 제공된다, 상기 단열재(3a)는 1차 밀봉벽, 1차 단열벽, 2차 밀봉벽 및 2차 단열벽을 차례로 포함할 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 중간벽(5)에 의해 상기 중간벽(5)과 상기 선체 내벽(3) 사이에는 추가적인 단열 공간(6)이 형성된다. 이때, 상기 중간벽(5)과 상기 선체 외벽(4) 사이에는 발라스트 공간(8)이 제공된다.

이중 선체 구조로 인하여 추가로 형성된 상기 단열 공간(6)에 의해 저온 액화가스 화물창의 단열 성능이 크게 향상되며, 이에 의해, BOG 발생률을 크게 줄일 수 있다. 상기 단열 공간(6)에 대하여 여러 가지 다양한 단열 시스템을 적용할 수 있는데, 본 실시예에서는, 진공 펌프(9)를 단열 공간(6)에 연결함으로써 단열 진공 시스템이 구축된다. 상기 진공 단열 시스템은 전도 및 대류에 의한 열전달을 최소화하여 화물창의 단열 성능 향상에 크게 기여한다. 상기 진공 단열 시스템을 적용하는 대신에 또는 상기 단열 시스템의 적용에 더하여, 상기 단열 공간(6) 내에 펄라이트와 같은 단열 충전재를 충전하여 단열 성능을 높일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 단열 공간(6) 내에는 복수의 보강재(7)가 상기 선체 내벽(3)과 상기 단열재(3a)를 보강하도록 설치된다. 이격된 상태로 상기 단열 공간(8) 내에 설치되는 복수의 보강재(7)로 인하여, 상기 단열 공간(6)은 복수개로 분리 구획될 수 있다.

또한, 도 2의 확대도를 참조하면, 상기 단열 공간(6)의 내외 벽면에는 은(Ag) 재료 또는 은색 재료로 된 코팅층(6a, 6b)이 형성된다. 상기 코팅층(6a, 6b)은 도금, 도장, 또는 도색 등에 의해 형성될 수 있으며, 이 코팅층(6a, 6b)에 의해 복사에 의한 열전달을 최소화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 액화가스 화물창을 설명하기 위한 부분 확대 단면도이다. 도 3에 도시되는 실시예의 저온 액화가스 화물창은 독립형 화물창 구조를 갖는다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 독립형 저온 액화가스 화물창은 선체 내벽(30)에 면하도록 단열재(30a)를 갖는 독립형 화물창의 본체가 수용식으로 설치된다. 또한, 독립형 화물창의 본체 내측에 LNG 저장공간(20)이 형성된다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 선체 내벽(30)과 선체 외벽(40) 사이에는 중간벽(50)이 형성되며, 이 중간벽(50)에 의해 이중 선체 구조가 형성된다. 또한, 상기 중간벽(50)에 의해 선체 내벽(30)과 상기 선체 외벽(4) 사이에는 추가적인 단열 공간(60)이 형성된다.

상기 중간벽(50)과 상기 선체 외벽(40) 사이에는 발라스트 공간(80)이 제공된다.

앞선 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에 따르면, 이중 선체 구조로 인하여 추가로 형성된 상기 단열 공간(60)에 의해 저온 액화가스 화물차의 단열 성능이 크게 향상되며, 이에 의해, BOG 발생률을 크게 줄일 수 있다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 진공 펌프(90)를 단열 공간(60)과 연결함으로써 단열 진공 시스템이 구축될 수 있다. 상기 진공 단열 시스템을 적용하는 대신에 또는 상기 단열 시스템의 적용에 더하여, 상기 단열 공간(60) 내에 펄라이트와 같은 단열 충전재를 채워 단열 성능을 높일 수 있다.

상기 단열 공간(60) 내에는 복수의 보강재(70)가 상기 선체 내벽(30)을 보강하도록 설치된다. 상기 복수의 보강재(70)는 이격된 상태로, 더 바람직하게는, 실질적으로 균일한 간격으로 상기 단열 공간(60) 내에 설치될 수 있다. 상기 보강재(70)는 얇은 두께를 갖는 선체 내벽(30)을 신뢰성 있게 지지한다.

앞선 실시예와 마찬가지로, 상기 단열 공간(60)의 내외 벽면에는 은(Ag) 재료 또는 은색 재료로 된 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 도금, 도장, 또는 도색 등에 의해 형성될 수 있으며, 이 코팅층에 의해 복사에 의한 열전달을 최소화할 수 있다.

Claims (6)

1. 선체 내벽과 선체 외벽을 갖는 저온 액화가스 화물창에 있어서,
   상기 선체 내벽과 상기 선체 외벽 사이에 중간벽이 형성된 이중 선체 구조를 포함하고,
   상기 선체 내벽과 상기 중간벽 사이에는 단열 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이중 선체 구조를 보강하기 위해 상기 단열 공간 내에 설치되는 복수의 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 진공 단열을 위해 상기 단열 공간과 연결된 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 단열 공간에는 단열 충전재가 충전되는 것을 특징으로 하는 단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 단열 공간의 벽면에는 복사 열전달을 줄이는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 코팅층은 은 재료 또는 은색 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 단열 이중 선체 구조를 적용한 저온 액화가스 화물창.

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