KR20140019857A - 액체화물용 운반탱크 - Google Patents

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Abstract

탱크 내부에 상하로 적층되는 파이프를 포함하는 액체화물용 운반탱크가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크는 액체화물을 수용할 수 있는 탱크와, 탱크에 수용되고 탱크의 저면과 평행한 방향으로 배열되어 적층되는 파이프와, 인접하는 파이프를 연결하는 연결부와, 파이프 또는 연결부와 연통되어 탱크 외부로부터 공기가 주입되는 공기관을 포함하고, 공기관은 공기밸브에 의해 개폐된다.

Description

액체화물용 운반탱크{Liquid Cargo Tank}
본 발명은 액체화물용 운반탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탱크 내부에 상하로 적층되는 파이프를 포함하는 액체화물용 운반탱크에 관한 것이다.
선박이 액체화물을 액체화물용 운반탱크에 적재하여 운반하는 경우, 운항 중 선박의 흔들림(롤링-Rolling 또는 피칭-Pitching)에 의해 슬로싱(Sloshing)이 빈번히 발생하게 된다.
슬로싱이란 자유 표면을 갖는 용기내 유체의 액면이 용기의 진동을 여진원으로 하여 동요하는 현상을 말한다. 액화천연가스 수송 탱크나 석유저장 탱크 등 액체화물을 적재한 액체화물용 운반탱크에서 진동발생시 슬로싱에 의한 충격력이나 측벽에 생기는 부압이 문제된다. 또한, 항공기, 차량, 선박의 기체, 자체, 선체 등이 가로로 흔들리는 현상을 롤링이라 하며, 세로로 흔들리는 현상을 피칭이라 한다. 이들 역시 슬로싱을 일으키는 주된 원인이 된다.
이러한 슬로싱은 해양을 항해하는 액체화물을 적재한 수송선의 경우에 액체화물용 운반탱크에 큰 압력을 가하게 되어, 대형해양 사고를 발생시키게 된다. 슬로싱을 저감시키기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 한국 공개실용신안공보 제2009-0010775호(2009. 10. 22. 공개)는 슬로싱 저감수단을 가지는 멤브레인 타입 LNG 저장탱크를 개시하고 있으나 효과적이지 않은 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 석유 저장소에서 개별적인 액체화물용 운반탱크로 석유를 공급할 때 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds : VOC)이 많이 발생하게 된다. 석유는, 석유 저장소와 액체화물용 운반탱크 사이에 연결되어 있는 이송 라인의 말단에서 액체화물용 운반탱크의 내부와 수직으로 연결된 로딩 파이프로 넘어가면서, 중력에 의해 가속되고 국부적으로 압력이 떨어지게 된다. 이 압력이 석유의 증기압보다 떨어지면 석유의 표면에서 휘발성 유기 화합물이 발생하게 된다.
이러한 휘발성 유기화합물은 액체화물용 운반탱크의 내부 압력을 과도하게 증가시킬 수 있기 때문에 액체화물용 운반탱크의 내부 압력을 적절히 유지하기 위해 휘발성 유기화합물의 일부가 액체화물용 운반탱크 외부로 배출된다. 이와 같이 배출된 휘발성 유기화합물은 환경 오염을 유발하는 문제가 있다. 또한 연료로 사용되지 않은 기체 석유가 버려진다는 측면에서 경제적이지 않다는 문제가 있다.
이러한 문제들을 해결하기 위해 액체화물용 운반탱크로 석유를 공급하는 과정에서 휘발성 유기화합물을 저감시키기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 미국 공개특허공보 US2011-0108129A1호(2011. 05. 12. 공개)는 휘발성 유기화합물 저감 탱크를 개시하고 있으나 효과적이지 않다는 문제가 있다.
한국 공개실용신안공보 제2009-0010775호(2009. 10. 22. 공개) 미국 공개특허공보 US2011-0108129A1호(2011. 05. 12. 공개)
본 발명의 실시 예는 액체화물을 적재하는 경우 슬로싱을 저감하고, 석유를 공급하는 과정에서 휘발성 유기화합물의 발생을 저감하는 액체화물용 운반탱크를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탱크 및 상기 탱크 내부에 상하로 적층되어 액체화물을 수용하는 파이프를 포함하는 액체화물용 운반탱크 가 제공 될 수 있다.
상기 파이프의 길이는 탱크의 길이와 일치하며, 상기 파이프의 끝 단에는 유동 홈이 형성되는 액체화물용 운반탱크가 제공될 수 있다.
상기 파이프는 직선형 파이프와, 인접하는 직선형 파이프를 연결하는 연결부를 포함하는 액체화물용 운반탱크가 제공될 수 있다.
상기 파이프 내로 상기 액체화물을 안내하는 주입구를 포함하는 액체화물용 운반탱크가 제공될 수 있다.
상기 주입구에 연결되어 상기 액체화물을 분배하는 매니폴드를 더 포함하는 액체화물용 운반탱크가 제공될 수 있다.
상기 연결부는 상기 파이프 내의 압력을 측정할 수 있는 압력계를 포함하는 액체화물용 운반탱크가 제공될 수 있다.
상기 연결부는 상기 파이프 사이에 유동하는 상기 액체화물의 흐름을 제어할 수 있는 액체밸브를 더 포함하는 액체화물용 운반탱크가 제공될 수 있다.
상기 연결부는 상기 탱크 외부로부터 공기를 받아들일 수 있는 공기관 및 상기 공기관을 개폐할 수 있는 공기밸브를 더 포함하는 액체화물용 운반탱크가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크는 탱크에 액체화물을 적재하는 경우 발생하는 슬로싱을 저감할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크는 탱크에 액체화물을 주입하는 경우 발생하는 휘발성 유기화합물을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크가 선박에 적용된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탱크 내부에 상하로 적층되는 파이프를 포함하는 액체화물용 운반탱크의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 끝 단에 유동 홈이 형성되는 파이프의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연결부를 포함하는 파이프를 포함하는 액체화물용 운반탱크의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 매니폴드, 주입구, 및 파이프의 연결 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 파이프의 연결부에 압력계, 액체밸브, 공기관, 및 공기밸브가 적용된 상태를 나타낸 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 선박(10)에 구획을 나누어 구비되는 탱크(100), 탱크(100) 내부에 적층되어 액체화물을 수용하는 파이프(200), 탱크(100)에 액체화물을 분배하는 매니폴드(300)를 포함할 수 있다. 탱크(100)는 안전 및 효율성을 위하여 선박(10)에 길이방향 또는 너비방향으로 여러 개의 구획을 나누어 구비될 수 있다. 물론 구획 없이 하나의 탱크(100)만을 포함할 수 있음은 물론이다. 탱크(100) 내부에는 선박(10)의 길이 방향으로 적층되는 파이프(200)가 구비 될 수 있다. 이 때 파이프(200)는 선박의 길이 방향에 한정되지 않고 선박의 너비방향으로 구비되는 것 역시 포함할 수 있다. 또한 파이프(200)의 단면 형상 역시 원에 한정되지 않고 사각형 등 다양한 다각형의 형상을 포함할 수 있다. 매니폴드(300)는 각각의 탱크(100)에 액체화물을 분배하여 주입하기 위하여 분배관을 가지고 있다. 또한 수용된 액체화물을 회수할 경우에도 매니폴드(300)가 이용됨은 물론이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 탱크(100) 및 탱크(100) 내부에 상하로 적층되어 액체화물을 수용하는 파이프(201)를 포함한다. 액체화물은 파이프(201) 내 및 파이프(201) 외곽에 수용될 수 있다. 파이프(201)가 탱크(100) 내부 바닥에서부터 차례대로 적층되며, 이 파이프(201) 내외에 액체화물이 수용되기 때문에 액체의 유동단위를 최소화하여 유동에 의한 충격력 또는 부압을 저감하게 된다. 결과적으로 액체화물의 유동에 의한 슬로싱으로부터 탱크(100)를 보호할 수 있다.
도 2에 도시한 본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크(20)는 탱크(100) 상부의 파이프(201) 내 또는 파이프(201) 외곽에 액체 화물을 주입함으로써, 주입 시 압력 강하를 최소로 할 수 있다. 결과적으로 석유 등의 주입 시에 로딩파이프 내 압력감소로 인하여 발생하는 휘발성 유기화합물을 저감할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크(20)는 파이프(201)의 길이가 탱크(100)의 길이와 일치하는 것이 바람직하다. 파이프(201)가 탱크(100) 내부에서 유동이 가능할 경우 선박(10)의 움직임에 의해 파이프(201) 및 탱크(100)의 파손을 야기할 수 있기 때문이다. 다만, 파이프(201)의 길이가 탱크(100)의 길이와 일치하는 경우 탱크(100) 상부의 액체화물이 탱크(100) 하부로 이동하는 것이 어렵고 이는 수용체적을 감소시키는 결과가 된다. 그러므로 탱크(100) 내부에서 파이프(201)의 유동을 최소로 하면서도 액체화물을 탱크(100) 상, 하부에 수용할 수 있도록 하기 위하여 파이프(201)의 끝 단에 유동 홈(210)을 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 유동 홈(210)을 통하여 액체 화물의 주입 시에 탱크(100) 하부에까지 액체화물이 수용될 수 있고, 액체화물을 회수하는 경우에도 유동 홈(210)을 통하여 회수가 가능하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 직선형 파이프와 인접하는 직선형 파이프를 연결하는 연결부(220)를 포함한다. 이 경우 액체화물은 파이프(202) 내에 수용되는 것이 바람직하다. 도 4에는 2개의 파이프(202)를 U자 형상을 한 연결부(220)를 사용하여 연결하고 탱크(100)의 너비 방향뿐만 아니라 높이 방향으로도 연결부(220)를 설치하여 모든 파이프(202)가 연결되도록 하였지만, 이에 한정되지 않고 연결부(220)의 형상 및 연결하는 파이프(202)의 개수는 다양한 실시 예를 포함할 수 있다.
탱크(100) 상부의 파이프(202) 내에 액체화물을 주입함으로써 연결부(220)를 통해 연결되는 인접하는 파이프(202)로 액체화물이 이동하게 되어 결국 탱크(100) 하부의 파이프(202)에서부터 탱크(100) 상부의 파이프(202)에 이르기까지의 파이프(202) 체적에 액체화물을 수용할 수 있게 된다.
도 4에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 액체화물용 운반탱크(20)는 파이프(202) 내로 액체화물을 안내하기 위한 주입구(230)를 포함할 수 있다. 또한 탱크(100)의 각 주입구(230)에 연결되어 액체화물을 분배하는 매니폴드(300)를 포함할 수 있다. 주입구(230)는 탱크(100) 상부의 파이프(202) 일 끝단에 설치되는 것이 바람직하다. 주입구(230)는 매니폴드(300)로부터 분배되는 액체화물을 각 탱크(100)의 파이프(202)로 안내하는 역할을 한다. 뿐만 아니라, 액체화물을 회수할 경우에도 주입구(230)를 통하여 펌프를 작동시키게 된다. 이 때, 주입구(230)는 하나의 액체화물용 운반탱크(20)에 한 개로 제한되지 않으며, 그 위치 또한 탱크(100) 상부 및 탱크(100) 측면에 근접하는 파이프로 제한되지 않는다. 또한 파이프(202)의 말미뿐 만 아니라 파이프(202)의 중간에 연결되는 것도 가능하다.
매니폴드(300)는 액체화물을 각 액체화물용 운반탱크(20)에 분배하는 역할을 한다. 매니폴드(300)는 액체화물용 운반탱크(20)의 개수 또는 그 이상의 분배관을 가지며, 각 분배관은 주입구(230)와 연결되어 탱크(100) 내부에 적층되는 파이프(200)에 액체화물을 분배할 수 있다. 매니폴드(300)와 주입구(230), 및 파이프(200)의 연결관계는 도 5에 도시한 바와 같다.
도 4에 도시된 파이프(202)의 효과로, 파이프(202) 내에 액체화물이 수용되기 때문에 액체의 유동단위를 최소화하여 유동에 의한 충격력 또는 부압을 저감하게 된다. 결과적으로 액체화물의 유동에 의한 슬로싱으로부터 탱크(100)를 보호할 수 있다. 또한, 탱크(100) 상부의 파이프(202)에서부터 탱크(100) 하부의 파이프(202)에 이르기까지 차례로 액체화물이 수용되기 때문에 주입 시 압력 강하를 최소로 할 수 있다. 결과적으로 석유 등의 주입 시에 로딩파이프 내 압력감소로 인하여 발생하는 휘발성 유기화합물을 저감할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 연결부(220)는 파이프(202) 내의 압력을 측정할 수 있는 압력계(240), 파이프(202) 사이에 유동하는 액체화물의 흐름을 제어할 수 있는 액체밸브(250), 탱크(100) 외부로부터 공기를 받아들일 수 있는 공기관(260), 및 공기관(260)을 개폐할 수 있는 공기밸브(270)를 포함할 수 있다. 선박(10) 내 탱크(100)의 체적은 정해져 있기 때문에 석유 등의 액체화물이 지속적으로 휘발하게 되면 탱크(100) 내부의 압력이 상승하게 되고, 통상적으로 탱크(100)에 허용되는 설정압력 이상으로 도달되면 휘발한 액체화물은 대기로 방출되어 해상 오염원으로 작용하게 된다. 이러한 석유 등의 액체화물의 휘발을 막기 위해서는 액체화물의 포화수증기압 이상으로 압력을 유지해야 한다.
압력을 측정하여, 압력이 포화수증기압보다 낮은 경우 휘발성 유기화합물이 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 공기관(260)을 통해 공기를 공급할 수 있다. 다만, 파이프(202) 내에 발생한 휘발성 유기화합물이 공기관(260)을 통해 빠져나가는 것을 방지하기 위해 공기밸브(270)를 통하여 공기관(260)을 개폐할 수 있다. 또한 파이프(202) 내의 압력 제어수단으로 공기관(260) 및 공기밸브(270) 이외에 파이프(202) 사이에 유동하는 액체화물의 흐름을 제어할 수 있는 액체밸브(250)를 포함할 수 있다. 이상의 액체밸브(250) 및 공기관(260)을 통하여 주입한 공기를 이용하여 파이프(202) 내의 압력을 설정압력 이하 및 포화수증기압 이상으로 조절할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 선박, 20: 액체화물용 운반탱크,
100: 탱크, 200,201,202: 파이프,
210: 유동 홈, 220: 연결부,
230: 주입구, 240: 압력계,
250: 액체밸브, 260: 공기관,
270: 공기밸브, 300:매니폴드,

Claims (5)

  1. 액체화물을 수용할 수 있는 탱크;
    상기 탱크에 수용되고 상기 탱크의 저면과 평행한 방향으로 배열되어 적층되는 파이프;
    상기 인접하는 파이프를 연결하는 연결부; 및
    상기 파이프 또는 상기 연결부와 연통되어 상기 탱크 외부로부터 공기가 주입되는 공기관;을 포함하고,
    상기 공기관은 공기밸브에 의해 개폐되는 액체화물용 운반탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파이프 내로 상기 액체화물을 안내하는 주입구를 포함하는 액체화물용 운반탱크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주입구에 연결되어 상기 액체화물을 분배하는 매니폴드를 더 포함하는 액체화물용 운반탱크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 파이프 내의 압력을 측정할 수 있는 압력계를 포함하는 액체화물용 운반탱크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 파이프 사이에 유동하는 상기 액체화물의 흐름을 제어할 수 있는 액체밸브를 더 포함하는 액체화물용 운반탱크.
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