KR20130089404A - 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

Abstract

액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박이 개시된다. 본 발명에 따른 액상화물 저장탱크는 액상화물을 저장하기 위한 내부 공간을 갖는 저장부, 저장부의 내측면 상부 모서리에 형성된 한 쌍의 상부 챔퍼 및 저장부의 내측면 하부 모서리에 형성된 한 쌍의 하부 챔퍼를 포함하며, 한 쌍의 하부 챔퍼 각각의 길이는 저장부 높이의 15~45%인 것을 특징으로 한다.

Description

액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박{Storage Tank of Liquefied Cargo and Ship Including The Same}

본 발명은 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.

액상화물은 액체상태로 적재되는 화물을 일컫는 것으로, 액화천연가스(LNG : Liquefied Natural Gas)가 대표적인 액상화물의 일례이다. 이러한 액상화물은 일반적으로 선박이나 육상용 저장시설물 등에 설치되는 액상화물 저장탱크 내에 저장될 수 있다. 특히, 선박에 설치된 액상화물 저장탱크는 선박의 운항에 따라 내부에 저장된 액상화물이 유동하게 되며, 이에 따라 저장탱크의 내벽면에 심한 충격을 주는 슬로싱(sloshing) 현상이 발생할 수 있다.

도 1은 종래의 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박을 나타내는 도면이다. 종래의 액상화물 저장탱크는 도 1에 도시된 바와 같이, 내측면 상부 및 하부모서리에 상부 챔퍼(21) 및 하부 챔퍼(31)를 형성하여 슬로싱 현상을 감소시키고 있다. 그런데, 액상화물 저장탱크의 크기가 증가함에 따라 액상화물의 슬로싱 충격압도 증가하고 있다. 이에 따라 액화가스 저장탱크에 발생되는 슬로싱 현상을 감소시킬 뿐만 아니라 이에 따른 충격을 감소시키기 위한 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0010197호(2011.02.01.)

본 발명은 챔퍼 길이를 적절하게 한정하여 슬로싱 충격압을 최소화할 수 있는 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액상화물을 저장하기 위한 내부 공간을 갖는 저장부, 저장부의 내측면 상부 모서리에 형성된 한 쌍의 상부 챔퍼 및 저장부의 내측면 하부 모서리에 형성된 한 쌍의 하부 챔퍼를 포함하며, 한 쌍의 하부 챔퍼 각각의 길이는 저장부 높이의 15~45%인 것을 특징으로 하는 액상화물 저장탱크가 제공된다.

여기서, 저장부는 상기 한 쌍의 상부 챔퍼 사이에 위치하는 용적확대부를 포함할 수 있다.

한 쌍의 상부 챔퍼는 서로 대칭되게 형성될 수 있다.

한 쌍의 하부 챔퍼는 서로 대칭되게 형성될 수 있다.

한 쌍의 상부 챔퍼의 길이는 상기 한 쌍의 하부 챔퍼의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

하부 챔퍼는 상부로 갈수록 경사가 가파르도록 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면으로 이루어질 수 있다.

상부 챔퍼는 하부로 갈수록 경사가 가파르도록 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상부 챔퍼 및 하부 챔퍼 중 적어도 어느 하나는 3개의 경사면으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 및 선체에 설치되는 액상화물 저장탱크를 포함하는 선박이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하부 챔퍼의 길이를 저장부 높이의 15~45%로 한정하여 액상화물 저장탱크의 슬로싱 충격압을 최소화할 수 있다.

도 1은 종래의 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박을 나타내는 도면.

본 발명에 따른 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박을 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크(100)는 저장부(10), 한 쌍의 상부 챔퍼(20) 및 한 쌍의 하부 챔퍼(30)를 포함하며, 한 쌍의 하부 챔퍼(30) 각각의 길이(L)는 저장부(10) 높이(h)의 15~45%인 것을 특징으로 한다.

액상화물 저장탱크(100)는 LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박(10)이나 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상구조물뿐만 아니라 육상의 저장시설물에 설치되어 액체상태의 화물을 적재 및 저장하는 탱크일 수 있다.

본 발명의 실시예에서 액상화물 저장탱크(100)는 선박(200)에 설치될 수 있으며, 선박(200)의 선체가 이동함에 따라 내부에 저장된 액상화물, 일례로 LNG와 같은 액화가스가 유동하며 슬로싱(sloshing) 현상이 발생할 수 있다.

이러한 슬로싱에 의한 충격압은 액상화물이 저장부(10) 높이(h)의 30% 내외로 저장되어 있을 때 가장 큰 것으로 알려져 있다. 이로 인해, 액상화물 저장탱크(100) 내에는 액상화물을 저장부(10) 높이(h)의 10%이하 또는 70%이상으로 저장하는 등 액상화물의 저장 높이(filling level)를 제한하는 것이 일반적이다.

그러나, 최근에 LNG의 스팟 마켓 및 LNG FPSO, LNG FSRU, LNG RV등의 등장으로 액상화물의 저장 높이(filling level)의 제약이 없는 선박(200)이 요구되고 있다. 따라서, 액상화물이 저장부(10) 높이(h)의 30% 내외로 저장되어 있을 때의 슬로싱에 의한 충격압을 최소화할 수 있는 액상화물 저장탱크(100)의 구조를 구현할 필요가 있다.

저장부(10)는 액상화물을 저장하기 위한 액상화물 저장탱크(100)의 내부 공간으로, 일반적으로 측면벽, 전면벽, 후면벽, 천장 및 바닥으로 구획되는 공간일 수 있다. 이 경우, 저장부(10)에는 LNG와 같이 극저온으로 냉각된 액화가스 등을 저장하기 위한 단열 시스템이 마련될 수 있다.

여기서, 저장부(10)는 용적확대부(40)를 포함할 수 있다. 용적확대부(40)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상부 챔퍼(20)는 저장부(10)의 내측면 상부 모서리에 형성된 경사면으로, 한 쌍으로 형성되어 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있는 구조이다. 이 경우, 상부 챔퍼(20)는 저장부(10)의 내측면 상부 모서리를 따라 연속되게 형성될 수 있다.

하부 챔퍼(30)는 저장부(10)의 내측면 하부 모서리에 형성된 경사면으로, 한 쌍으로 형성되어 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있는 구조이다. 이 경우, 하부 챔퍼(30) 역시 저장부(10)의 내측면 하부 모서리를 따라 연속되게 형성될 수 있다.

상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)가 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있는 원리는 다음과 같다. 저장부(10) 내의 액상화물이 유동하여 슬로싱 현상이 발생할 때, 액상화물이 저장부(10)의 측면벽과 수직으로 충돌하지 않고, 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)로 형성된 경사면을 통해 비스듬히 충돌하면서 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있게 된다. 또한, 액상화물이 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)로 형성된 경사면을 타고 일정부분 흘러갈 수 있기 때문에 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있다.

여기서, 한 쌍의 하부 챔퍼(30) 각각의 길이(L)는 저장부(10) 높이(h)의 15~45%로 한정하여, 슬로싱에 의한 충격압을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 하부 챔퍼(30)의 길이(L)를 저장부(10) 높이(h)의 15~45%로 한정한 액상화물 저장탱크(100)의 경우 종래의 액상화물 저장탱크(도 1의 101)와 비교하여, 액상화물이 저장부(10) 높이(h)의 30% 내외로 저장되어 있을 때의 슬로싱에 의한 충격압이 절반 이하로 감소될 수 있다.

한편, 액상화물 저장탱크(100)에서 하부 챔퍼(30)의 길이(L)를 늘일수록 종래의 액상화물 저장탱크(도 1의 101)와 비교하여, 저장부(10)의 용적이 줄어들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크(100)에서 저장부(10)의 용적이 줄어드는 점을 보완하기 위해, 저장부(10)가 용적확대부(40)를 포함할 수 있다.

용적확대부(40)는 한 쌍의 상부 챔퍼(20) 사이에 위치하는 저장부(10)의 일부분으로, 종래의 액상화물 저장탱크(도 1의 101)와 비교하여 상부로 늘어나는 내부 공간을 일컫는다. 구체적으로, 한 쌍의 상부 챔퍼(20)를 상부로 연장하는 경우, 한 쌍의 상부 챔퍼(20) 및 액상화물 저장탱크(100)의 천장으로 구획되는 저장부(10)의 상부 공간이 늘어날 수 있다.

이로 인해, 하부 챔퍼(30)의 길이(L)를 늘임에 따라 줄어드는 저장부(10)의 용적을 상부 챔퍼(20)를 연장하여 늘어나는 저장부(10)의 용적으로 상쇄시킬 수 있다.

여기서, 한 쌍의 상부 챔퍼(20)는 서로 대칭되게 형성되어, 액상화물에 의한 슬로싱이 발생할 때 액상화물 저장탱크(100)의 양 측벽에 가해지는 충격압 차이를 최소화할 수 있다. 이로 인해, 액상화물 저장탱크(100)에 편심이 발생하는 것을 방지하여 액상화물 저장탱크(100)의 변형이나 파손을 최소화할 수 있다.

한 쌍의 하부 챔퍼(30) 역시 서로 대칭되게 형성되어, 액상화물에 의한 슬로싱이 발생할 때 액상화물 저장탱크(100)의 양 측벽에 가해지는 충격압 차이를 최소화할 수 있다. 이로 인해, 액상화물 저장탱크(100)에 편심이 발생하는 것을 방지하여 액상화물 저장탱크(100)의 변형이나 파손을 최소화할 수 있다.

그리고, 한 쌍의 상부 챔퍼(20)의 길이는 한 쌍의 하부 챔퍼(30)의 길이보다 길게 형성되어, 용적확대부(40)를 더욱 크게 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상화물 저장탱크 및 이를 구비한 선박을 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상화물 저장탱크(100)에서, 하부 챔퍼(30)는 상부로 갈수록 경사가 가파르도록 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상부 챔퍼(20)는 하부로 갈수록 경사가 가파르도록 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면으로 이루어질 수 있다.

저장부(10) 내의 액상화물이 유동하여 슬로싱 현상이 발생할 때, 액상화물이 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)로 형성된 복수의 경사면에 단계적으로 비스듬히 충돌하는 과정을 통해, 슬로싱에 의한 충격압을 단계적으로 분산할 수 있게 된다.

여기서, 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30) 중 적어도 어느 하나는 3개의 경사면으로 이루어질 수 있다. 슬로싱에 의한 충격압을 최소화하기 위해서는 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)를 보다 많은 경사면으로 이루어지게 하는 것이 유리하나, 경사면이 많아질수록 액상화물 저장탱크(100)의 제조에 어려움이 있을 수 있다.

그러므로, 액상화물 저장탱크(100)의 제조 과정에서 용이하게 구현할 수 있는 3개의 경사면으로 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)를 형성하여 슬로싱 최소화와 액상화물 저장탱크(100)의 제조 용이성을 함께 도모할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 선박(200)은 선체(미도시) 및 액상화물 저장탱크(100)을 포함한다.

선체는 선박(200)에서 액상화물 저장탱크(100)를 제외한 나머지 부분을 모두 포함하는 부분으로, 액상화물 저장탱크(100)가 설치되는 선박(200)의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

액상화물 저장탱크(100)는 액상화물을 저장하여 선박(200)으로 액상화물을 운송할 수 있도록 하는 부분으로, 이에 대해 상술하였으므로 자세한 설명은 생략한다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 저장부
20: 상부 챔퍼
30: 하부 챔퍼
40: 용적확대부
100: 액상화물 저장탱크
200: 선박

Claims (9)

1. 액상화물을 저장하기 위한 내부 공간을 갖는 저장부;
   상기 저장부의 내측면 상부 모서리에 형성된 한 쌍의 상부 챔퍼; 및
   상기 저장부의 내측면 하부 모서리에 형성된 한 쌍의 하부 챔퍼;
   를 포함하되,
   상기 한 쌍의 하부 챔퍼 각각의 길이는 상기 저장부 높이의 15~45%인 것을 특징으로 하는 액상화물 저장탱크.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 저장부는 상기 한 쌍의 상부 챔퍼 사이에 위치하는 용적확대부를 포함하는 액상화물 저장탱크.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 상부 챔퍼는 서로 대칭되게 형성되는 액상화물 저장탱크.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 한 쌍의 하부 챔퍼는 서로 대칭되게 형성되는 액상화물 저장탱크.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 한 쌍의 상부 챔퍼의 길이는 상기 한 쌍의 하부 챔퍼의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장탱크.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하부 챔퍼는 상부로 갈수록 경사가 가파르도록 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장탱크.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 상부 챔퍼는 하부로 갈수록 경사가 가파르도록 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장탱크.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼 중 적어도 어느 하나는 3개의 경사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장탱크.
   
9. 선체; 및
   상기 선체에 설치되는 제1항 또는 제2항의 액상화물 저장탱크;
   를 포함하는 선박.

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