KR20130133863A - Lng선에 탑재되는 lng 탱크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] LNG 탱크를 지상에서 조립하고, 이것을 본선(本船) 홀드에 탑재하도록 하여, LNG선의 건조 공사 기간을 단축한다. [해결수단] 골격 용기의 내측에 보냉재(保冷材) 및 멤브레인을 펴서 LNG 탱크를 제작하고, 이것을 이중 선각(船殼) 구조의 선창(船倉) 내에 탑재한다. 탑재 시에 골격 용기가 변형되지 않도록, 보냉(保冷) 공사 전에 골격 용기의 외면에 빔을 용접하여, 충분히 보강하여 둔다. 탱크를 선창에 탑재하였으면, 이들 골격 용기의 빔을 선체 내각(內殼)에 연결하여 상기 LNG 탱크와 선각을 일체화하고, 액체 하물의 하중을 골격 용기와 선각에 의해 공동(共同)하여 지지하도록 한다.

Description

LNG선에 탑재되는 LNG 탱크 및 그 제조 방법{LNG TANK LOADED ON BOARD LNG SHIP, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 LNG(액화 천연 가스)를 저장하기 위한 LNG 탱크에 관한 것으로, 보통의 LNG 운반선의 선내에 설치할 수 있는 것은 물론, 바지선 상에 LNG 액화 플랜트를 탑재한 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Off-Loading system)나, 동일하게 재(再)가스화 플랜트를 탑재한 FSRU(Floating Storage and Re-gasification Unit)에 있어서도, 바지선 내에 설치하여 LNG의 저장용으로서 사용할 수 있는 것이다.
종래의 LNG선의 탱크 구조 방식은 크게 나누어, 자립(自立) 구형(球形) 탱크, 자립 각형(角型) 탱크(SPB) 방식, 멤브레인 탱크로 분류할 수 있다. 독립 구형 탱크는, 알루미늄 합금으로 제작된 자립식의 구형 탱크이며, 그 적도부(赤道部)로부터 신장되는 스커트를 통하여, 이중 선각(船殼)으로 제작된 선창(船倉) 내에 지지된다. 보냉(保冷) 공사는 탱크의 외면에 실시된다. 구형 탱크는 구형이기 때문에, 선체의 크기에 비해 충분한 탱크 용적을 확보할 수가 없다는 문제점이 있다. 이 방식에서는, 거친 날씨에 적하(積荷)가 물결쳐도, 탱크에 손상이 발생되는 경우는 거의 없다.
자립 각형 탱크는 이중 선각 구조의 선창 내에 사각형 탱크를 수용한 것이며, 알루미늄 합금제의 사각형 탱크의 외면에 보냉재가 설치되고, 사각형 탱크를 보강하는 빔은 탱크의 내측에 설치된다. 이것에는 사각형 탱크와 내각(內殼) 간에 보이드 스페이스가 필요하며, 그만큼 탱크의 용적 효율이 작아진다. 다른 한편, 탱크 내에 빔을 가지므로, 액체 하물의 슬로싱이 쉽게 일어나지 않는다는 장점이 있다.
다음에, 멤브레인 방식인데, 이것은 이중 선각 구조로 제작된 선창 내면에 보냉재를 사이에 협지하여 니켈강이나 스테인레스강의 박판(멤브레인)을 펴서 LNG 탱크를 형성한다. 이 방식에서는, 선창 용적의 대부분을 탱크 용적으로서 이용할 수 있는 장점이 있다. 반면, 액체 하물의 슬로싱에 의해, 멤브레인이나 보냉재가 손상을 받기 쉬운 문제점이 있다. 또한, 보냉 공사, 특히 멤브레인끼리의 용접이 복잡하며, 건조에 긴 공사 기간을 요한다는 문제가 있다.
본 발명은 LNG 운반선이나 LNG 기지(基地) 바지선에 탑재되는 LNG 탱크로서, 거친 날씨에서의 액체 하물의 슬로싱에 의해 거의 손상을 받지 않으므로, 더욱 짧은 공사 기간에 건조할 수 있는 LNG선에 탑재되는 LNG 탱크 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 LNG 탱크는 이중 선각 구조를 가지는 선창 내에 지상에서 조립된 LNG 탱크를 탑재하여 고정시킨다. 상기 LNG 탱크는 골격 용기를 가지고 있고, 이 용기의 내면에 단열재와 멤브레인이 장착된다. 골격 용기는 미리 그 외면에 빔을 장착하여 보강되어 있다. LNG 탱크를 선창에 탑재한 후, 이들 빔은 선각과 접속된다. 따라서, 액체 하물의 하중은 골격 용기만으로 지지되는 것이 아니고, 골격 용기와 선각 구조가 일체로 되어 지지되는 점에 특징이 있다.
이 LNG선은 LNG 탱크의 단열 및 멤브레인 공사를 지상에서 행할 수 있으므로, 종래에 비해 건조를 위한 공사 기간을 대폭 단축할 수 있는 것이 특징이다. 또한, 선창 내에 LNG 탱크를 2열로 배치하면, 각각의 LNG 탱크의 수평 단면적이 작아지게 되어 슬로싱이 쉽게 생기지 않는 효과가 있다.
도 1은 LNG선의 선체 중앙부 가로 단면도이다.
도 2는 LNG선의 선체 중앙부 수평 단면도이다.
도 3은 건조 중인 LNG선의 선체 중앙부 가로 단면도이다.
도 4는 다른 실시예를 나타낸 LNG선의 선체 중앙부 횡단면도이다.
도 5는 광석 원유 겸용 운반선으로부터 개장(改裝)한 LNG선의 선체 중앙부 가로 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예를 나타낸 LNG선의 선체 중앙부 횡단면도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 이 LNG 운반선은 이중 선각 구조를 가지고, 내각(1)[즉, 내측 바닥판(1a) 및 세로 격벽(1b)]으로 에워싸인 형태로 선창(2)이 형성된다. 내각(1)과 외판(3) 사이의 스페이스는 밸러스트 탱크(4)로서 사용된다.
이들 선창(2)의 각각에 미리 지상에서 조립된 LNG 탱크(5)가 탑재된다. 이런 종류의 탱크는 작을수록 본선(本船)에 대한 탑재가 용이하게 되므로, 이 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 선창(2)에 소형의 LNG 탱크(5)가 4개씩 탑재되어 있다. 또한, 탱크를 소형으로 하면, 수평 단면적이 작아져 거친 날씨에 탱크 내에서 액체 하물이 격하게 물결치는 현상(슬로싱)이 쉽게 생기지 않게 되어, 탱크 내면의 보냉재의 손상이 적어지는 장점도 있다.
각 LNG 탱크(5)는 골격 용기(6)를 구비하고 있고, 그 용기의 내면에 보냉재(7)(예를 들면, 보강 폴리우레탄폼)를 펴고, 또한 그 위를 인바 등의 저온재로 제작된 멤브레인(1차 방벽)(8)으로 간극없이 덮는다. 그리고, 필요에 따라, 보냉재(7)를 2층 구조로 하여, 그 사이에 2차 방벽 배리어를 설치할 수 있다. 종래의 멤브레인식 LNG 탱크에서는 이중 선각 구조의 내각(즉, 내측 바닥판 및 세로 격벽)의 표면에 직접적으로 보냉재와 멤브레인을 펴서 부착하고 있었지만, 이 실시예의 선박에서는 동일한 보냉 방벽 공사를 내각이 아니고 골격 용기의 내면에 실시하는 것이 특징이다.
LNG 탱크(5)를 본선에 탑재하기 위해 매달아 올렸을 때나, 액체 하물을 쌓았을 때 탱크가 변형되지 않도록 골격 용기(6)에는 충분한 강성을 갖게 하는 것이 필요하다. 그러므로, 골격 용기(6)의 외면에 종횡으로 빔(9)을 설치하고, 이들 빔와 빔 사이에는 소골(小骨)(스티프너)(10)을 조밀하게 장착하여 보강한다. 골격 용기(6)는, 액체 하물(LNG)에 직접적으로 접촉되지 않기 때문에, 알루미늄 합금 등 저온재로 만들 필요가 없어 강제(鋼製)의 탱크로 할 수 있다.
지상에서 조립된 LNG 탱크(5)는 크레인으로 매달아 올리고, 선창(2) 중에 매달아 내리도록 하여 본선에 탑재한다(도 3). 선창 내의 내측 바닥판(1a) 및 세로 격벽(1b)에는 미리 빔(11)을 용접하여 두고, 이들 빔에 LNG 탱크(5)의 외면에 장착되어 있는 빔(9)이 중첩되도록, 또는 맞닿도록 용접한다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 선창(2)과 선창(2)을 나누는 가로 격벽(12)에도, 미리 빔(11)을 장착하여 두고, 이들 빔에 탱크의 전면 또는 후면에 장착하여 둔 빔(9)을 용접한다. 또한, 좌우 탱크(5, 5)의 대향면 및 전후 탱크(5, 5)의 대향면으로부터 각각 돌출하는 빔(9)끼리도 서로 용접한다. 이와 같이 LNG 탱크의 설치 시, 현장 용접을 필요로 하므로, 골격 용기(6)와 내각(1) 사이, 골격 용기(6)와 가로 격벽(12) 사이, 또한 인접하는 탱크(5)와 탱크(5) 사이에, 각각 작업원이 용접 작업을 행하기 위한 작업 공간(13)을 남겨 둔다. 내측 바닥판(1a) 및 세로 격벽(1b)은 이 공간(13)에 의해 LNG 탱크(5)의 냉열로부터 멀어지므로, 상온보다 약간 낮은 온도를 유지할 수 있다. 따라서, 내측 바닥판 및 세로 격벽에는 구조재로서 고장력강(이것은 저온에서 강도가 떨어지는 성질이 있음.)을 사용할 수 있어, 건조 비용을 저감할 수 있다.
각 LNG 탱크의 골격 용기(6)는 이와 같이, 빔(9, 11)을 통하여 이중 선각 구조와 결합되고 LNG 탱크(5)는 선각에 견고하게 지지된다. 또한, 탱크(5)끼리가 인접하는 개소에서는 빔(9)끼리가 결합되어 동일하게 강도의 일체성이 유지된다. 이와 같이, 이 배의 LNG 탱크는 1개 1개가 완전한 독립 탱크는 아니기 때문에, 골격 용기(6)는 상기한 자립 각형 독립 탱크정도의 강도는 필요로 하지 않는다.
선창(2)에 LNG 탱크(5)의 탑재가 완료되면, 강판(14)을 펴서 탱크의 위를 덮는다(도 3).
도 4는 선창(2)에 LNG 탱크(5)를 1열로 수용한 경우를 나타내고 비교적 작은 선박을 위한 구조이다.
이상 설명한 탱크 구조는 기존의 선박을 LNG선에 개장할 때도 적용할 수 있다. 이 경우, 본선이 개장을 위해 도크에 들어가기 전에, 본선에 탑재해야 할 LNG 탱크(5)를 도크에서 제작하여 준비해 둘 수 있어, 개장을 위한 공사 기간을 상당히 단축할 수 있는 특징이 있다.
LNG선에 개장하기 쉬운 선박으로서, 광석 전용선 또는 광석 원유 겸용선을 들 수 있다. 도 5는 광석 원유 겸용선으로부터 개장하는 경우를 나타낸 것이며, 좌우 세로 격벽(15, 15)의 사이에 형성되어 있는 광석창을 그대로 선창(16)으로서 이용하고, 그 중에 LNG 탱크(5)를 몇 개, 예를 들면, 2열 2행, 합계 4개를 배치한다. 광석선은 상부 갑판에 해치웨이(17)를 가지고 있으므로, 이것을 이용하여 이로부터 LNG 탱크(5)를 선창 중에 탑재할 수 있다. 해치웨이는 다음에 막는다.
이상 설명한 구조(도 1 내지 도 5)에서는 LNG 탱크(5)와 내각(1) 사이에 공간(13)이 형성되고, 내각(1)은 LNG 탱크(5)의 냉열로부터 멀어지므로, 쉽게 온도가 내려가지 않도록 되고 있다. 내각(1)에 대한 저온 영향을 더욱 적게 한 것이 도 6의 구조이다. 이 구조에서는, 골격 용기(6)의 외면에 장착된 빔(9)이 내각(1)과 접속되지 않으므로 단절되어 있다. 이렇게 하면, LNG 탱크의 냉열이 빔(9)을 따라 직접적으로 내각(1)으로 이동하지 않는다. 그 대신, SPB 방식의 자립 각형 LNG 탱크의 경우와 거의 같도록, 탱크 바닥부를 하부 지지 블록(20)으로 지지하고, 또한 탱크가 수평 방향으로 어긋나지 않도록 상기 탱크의 상측부를 상부 지지 블록(21)으로 지지한다. 이들 지지 블록(20, 21)은 단열성이 양호한 것, 예를 들면 목재 등을 사용할 수 있다. 이와 같이 하면, 내각(1)은 LNG 탱크로부터의 저온 영향을 더 쉽게 받지 않도록 되어, 고장력강을 사용할 수 있는 범위가 확대된다.
1: 내각
2: 선창
5: LNG 탱크
6: 골격 용기
7: 보냉재
8: 멤브레인
9: 빔
11: 빔
13: 공간

Claims (3)

  1. 이중 선각(船殼) 구조를 가지는 선창(船倉) 내에, 내각(內殼)과의 사이에 공간을 형성하여 LNG 탱크를 설치하여 이루어지고, 상기 탱크는 골격 용기를 가지고, 그 내면이 보냉재와 그 위의 멤브레인으로 덮혀 있고, 또한, 상기 골격 용기는 외면에 보강용 빔을 가지고, 상기 빔은 상기 내각에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 LNG선.
  2. 제1항에 있어서,
    1개의 선창에 액화 천연 가스 탱크를 좌우에 배열하여 설치한 LNG선.
  3. 외면에 보강용의 빔을 장착한 골격 용기를 조립하는 제1의 공정과, 상기 골격 용기의 내면에 단열층을 형성하고 상기 단열층의 표면을 멤브레인으로 액밀하게 덮어 LNG 탱크를 형성하는 제2의 공정과, 상기 LNG 탱크를 이중 선각 구조로 에워싸인 선창 내에 탑재하는 제3의 공정과, 상기 골격 용기의 외면에 장착되어 있는 빔을 본선(本船) 내각에 접합하는 제4의 공정을 포함하는 LNG선의 제조 방법.
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