KR20140041971A - 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법 - Google Patents

액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법 Download PDF

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Abstract

액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법이 제공된다. 상기 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법은 선체에 복수 개의 화물 탱크들을 형성하고, 및 상기 복수 개의 화물 탱크들 사이에 코퍼댐 탱크(cofferdam tank)들을 형성하는 것을 포함한다. 상기 액화천연가스 선박은 MARK-Ⅲ Membrane type 으로 형성된다.

Description

액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법{METHOD OF FORMING CARGO-SAPCE STRUCTURE IN SHIP FOR LIQUEFIED NATURAL GAS}
본 발명의 실시예들은 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법에 관한 것이다.
최근에, 조선소는 바다를 통해서 생산현장으로부터 소비현장으로 액화천연가스를 이동시키는데 적합한 액화천연가스 선박(ship for liquefied natural gas)의 수주 및 건조에 총력(總力)을 기울이고 있다. 상기 액화천연가스 선박은 화물 탱크들에 액화천연가스를 저장하는 첨단 기술을 접목시켜서 건조된다. 상기 액화천연가스가 바다를 통해서 생산현장으로부터 소비현장으로 이동되는 동안에, 상기 화물 탱크들은 영하 160℃ 이하의 온도 분위기에서 액화천연가스와 접촉한다.
상기 화물 탱크들은 액화천연가스를 저장하는 첨단 기술을 이용해서 영하 160℃ 이하의 온도 분위기에서 취성 파괴에 대비한 구조를 가져야 한다. 이 경우에, 상기 화물 탱크들 사이에 위치되는 코퍼댐 탱크들은 일반 강재를 사용하기 위해서 액화천연가스의 온도 영향을 간접적으로 받아서 화물 탱크들을 구조적으로 분리하여 안전성을 고려하는 구조를 가져야 한다.
또한, 상기 코퍼댐 탱크들은 액화천연가스로 인한 취성 파괴에 대한 저항력을 높이기 위하여 내부에 가열 장치 및 열 매체를 구비해서 내부 온도를 영상으로 지속적으로 유지해야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 외부 환경에 대응되는 화물 탱크들에서 선급(classification society) 및 국제해사기구(IMO)에서 요구하는 제 1 방벽이 깨지는 경우에도, 코퍼댐 내부에 가열 장치 및 열 매체를 별도로 구비하지 않고서 취성 파괴를 방지할 수 있는 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 앞서 언급한 과제로 한정되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제는 이하의 설명으로부터 당업자에게 충분히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르는 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법은, 액화천연가스(liquefied natural gas; LNG) 선박에서, 선체에 복수 개의 화물 탱크들을 형성하고, 및 상기 복수 개의 화물 탱크들 사이에 코퍼댐 탱크(cofferdam tank)들을 형성하는 것을 포함한다. 상기 액화천연가스 선박은 액화천연가스의 증발률(Boil-off Rate; BOR)에 0.1%/ day 를 갖는다. 상기 복수 개의 화물 탱크들의 각각은 제 1 방벽(primary barrier), 제 2 방벽(secondary barrier) 및 단열 발포재(insulating foam)를 포함한다. 상기 코퍼댐 탱크들의 각각은 영하 50℃ 이하에서 취성 파괴(brittle fracture)에 저항력을 갖는다.
상기 액화천연가스 선박은 MARK-Ⅲ Membrane type 으로 형성된다.
상기 복수 개의 화물 탱크들은 상기 선체 내 일정 방향을 향하여 순서적으로 배열되어서 상기 선체의 하부에 형성된다.
상기 제 1 방벽, 상기 제 2 방벽 및 상기 단열 발포재는 상기 복수 개의 화물 탱크들의 각각의 내부로부터 외부를 향해서 순서적으로 위치된다.
상기 제 1 방벽 및 상기 제 2 방벽의 각각의 두께는 400 mm 이다.
상기 제 1 방벽은 스테인레스 스틸(stainless steel)을 포함하는 멤브레인(membrane)으로 이루어진다.
상기 제 2 방벽은 알루미늄 박(aluminum foil) 및 유리 섬유 직물(glass cloth)을 포함한다..
상기 단열 발포재는 폴리우레탄(polyurethane) 및 유리 섬유(glass fiber)를 포함한다.
상기 코퍼댐 탱크들은 상기 복수 개의 화물 탱크들과 접촉한다.
상기 코퍼댐 탱크들의 각각은 외벽 및 내벽을 포함한다. 상기 외벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각을 한정한다. 상기 내벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각의 내부에 위치되어서 상기 외벽을 따라서 형성된다.
상기 코퍼댐 탱크들의 각각은 외벽, 내벽, 및 복수 개의 셀(cell)들을 포함한다. 상기 외벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각을 한정한다. 상기 내벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각의 내부에 위치되어서 상기 외벽을 따라서 형성된다. 상기 복수 개의 셀들은 상기 외벽 및 상기 내벽 사이에 위치되는 공간 , 그리고 상기 내벽으로 둘러싸이는 공간을 세분하는 격막(partition)들로 한정된다.
상기 코퍼댐 탱크들은 건조한 공기로 채워진다.
상기 코퍼댐 탱크들은 건조한 공기 및 불활성 가스 중 적어도 하나로 채워진다.
상기 취성 파괴에 대한 상기 저항력은 상기 제 1 방벽의 물리적인 깨짐 시에 적어도 하나의 화물 탱크 내 상기 액화천연가스의 온도에 파괴되지 않고 견디는 이웃하는 코퍼댐 탱크의 저항력이다.
상기 코퍼댐 탱크는, 온도 분포 해석에 의해서 다양한 재질의 소재를 포함하도록, 탄소 망간(C-Mn) 강, 2.5% 니켈(Ni) 강, 5% 니켈(Ni) 강, 9% 니켈 강, 스테인레스 강, 그리고 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 합금(5083) 중 적어도 하나를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르는 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법은, 화물 탱크들 사이에 위치되는 코퍼댐 탱크들의 재질을 변경해서 코퍼댐 탱크들의 내부 구조를 단순화시킬 수 있다.
상기 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법은, 코퍼댐 탱크들의 재질을 변경해서 코퍼댐 탱크들에 주는 액화천연가스의 온도 영향을 최소화할 수 있다.
상기 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법은 코퍼댐 탱크들에 주는 액화천연가스의 온도 영향을 최소화해서 화물 탱크들의 부분적인 깨짐에도 코퍼댐 탱크들에 대한 액화천연가스의 취성 파괴를 방지할 수 있다.
상기 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법은 화물 탱크들의 부분적인 깨짐에도 불구하고 바다를 통해서 생산현장으로부터 소비현장으로 액화천연가스를 안전하게 이동시키는데 적합한 액화천연가스 선박을 제공할 수 있다.
도 1 내지 4 는 본 발명에 따르는 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법을 설명하는 개략도들이다.
본 발명의 실시예들에 따르는 액화천연가스 선박 내 화물창 구조물의 형성방법은 도 1 내지 4 를 참조해서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따르는 화물 탱크를 보여주는 개략도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따르는 화물 탱크(31)가 준비된다. 상기 화물 탱크(31)는 탱크 벽(18)을 이용해서 내부 공간을 한정한다. 상기 화물 탱크(31)는 각기둥으로 이루어지지만 이에 한정되지 않는다. 상기 화물 탱크(31)는 내부에서 탱크 벽(18) 상에 위치되는 제 1 방벽(primary barrier, 12), 제 2 방벽(secondary barrier, 14) 및 단열 발포재(insulating foam, 16)를 포함한다.
즉, 상기 제 1 방벽(12), 제 2 방벽(14) 및 단열 발포재(18)는 화물 탱크(31)의 내부로부터 외부를 향해서 순서적으로 위치된다. 상기 제 1 방벽(12) 및 제 2 방벽(14)의 각각의 두께는 400 mm 일 수 있다. 상기 제 1 방벽(12)은 화물 탱크(31)의 내부에서 액화천연가스와 접촉할 수 있다. 상기 제 1 방벽(12)은 액화천연가스의 누출을 방지할 수 있다.
상기 제 1 방벽(12)은 스테인레스 스틸(stainless steel)을 포함하는 멤브레인(membrane)으로 이루어질 수 있다. 상기 제 2 방벽(14)은 제 1 방벽(12) 및 단열 발포제(16) 사이에 위치해서 액화천연가스의 누출을 방지할 수 있다. 상기 제 2 방벽(14)은 알루미늄 박(aluminum foil) 및 유리 섬유 직물(glass cloth)을 포함할 수 있다.
상기 단열 발포재(16)는 화물 탱크(31)의 내부에 주는 외부 온도의 영향, 및 화물 탱크(31)의 외부에 주는 액화천연가스의 온도의 영향을 최소화시킬 수 있다. 상기 단열 발포재(16)는 폴리우레탄(polyurethane) 및 유리 섬유(glass fiber)를 포함할 수 있다. 한편, 상기 화물 탱크(31)는 가스 주입구(20)를 갖는다. 이를 통해서, 상기 화물 탱크(31)는 복수 개로 준비될 수 있다.
예를 들면, 상기 화물 탱크(31)는 도 4 의 화물 탱크들(33, 35, 37, 39)과 함께 준비될 수 있다. 상기 화물 탱크들(33, 35, 37, 39)의 각각은 화물 탱크(31)와 동일한 구성 요소들을 가질 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따르는 화물 탱크들 및 코퍼댐 탱크의 위치 관계를 보여주는 개략도이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명에 따르는 코퍼댐 탱크(52)는 화물 탱크들(31, 33) 사이에 위치된다. 상기 코퍼댐 탱크(52)는 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)을 포함한다. 상기 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)은 화물 탱크들(31, 33) 사이에 위치해서 화물 탱크들(31, 33)에 각각 접촉하도록 고정된다. 상기 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)은 화물 탱크들(31, 33) 사이에서 서로 마주하도록 개구된다.
상기 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)은 외부적으로 볼 때에 화물 탱크들(31, 33)과 동일한 형상을 가지지만 이에 한정되지 않는다. 상기 제 1 버퍼통(44)은 제 2 버퍼통(48)과 동일하게 제 1 벽(W1), 제 2 벽(W2), 및 복수 개의 셀(cell, C)들을 포함한다. 상기 제 1 벽(W1) 및 제 2 벽(W2)은 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)의 각각의 바닥으로부터 돌출한다. 상기 제 1 벽(W1)은 제 1 버퍼통(44)을 한정한다.
상기 제 2 벽(W2)은 제 2 버퍼통(48)의 내부에 위치해서 제 1 벽(W1)을 따라서 형성된다. 상기 복수 개의 셀(cell, C)들은 제 1 벽(W1) 및 제 2 벽(W2) 사이에 위치되는 공간, 그리고 제 2 벽(W2)으로 둘러싸이는 공간을 세분하는 격막(partition, W3)들로 한정된다. 상기 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)은 제 1 벽(W1)들, 제 2 벽(W2)들, 및/ 또는 복수 개의 셀(cell, C)들을 통해서 접촉할 수 있다.
상기 제 1 벽(W1)들, 제 2 벽(W2)들 및 격막(W3)들은, 온도 분포 해석에 의해서 다양한 재질의 소재를 포함하도록, 탄소 망간(C-Mn) 강, 2.5% 니켈 강, 5% 니켈(Ni) 강, 9% 니켈 강, 스테인레스 강, 그리고 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 합금(5083) 중 적어도 하나를 포함한다. 한편, 이와는 다르게, 상기 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)의 각각은 제 1 벽(W1) 및 제 2 벽(W2)만을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)의 각각은 제 1 벽(W1)만을 포함할 수도 있다.
도 3 은 본 발명에 따르는 코퍼댐 탱크를 보여주는 개략도이다.
도 3 을 참조하면, 상기 제 1 버퍼통(44) 및 제 2 버퍼통(48)은 서로에 대해서 접촉되어서 하나의 코퍼댐 탱크(52)를 구성한다. 상기 코퍼댐 탱크(52)는 외벽(outer wall; OW)으로 내부 공간을 한정한다. 상기 외벽(OW)은 도 2 의 제 1벽(W1)들을 포함한다. 상기 코퍼댐 탱크(52)의 내부 공간은 내벽(IW) 및 복수 개의 셀(C)들로 세분된다. 상기 내벽(IW)은 도 2 의 제 2 벽(W2)들을 포함한다.
상기 코퍼댐 탱크(52)는 공기 주입구(42) 및 공기 배출구(46)를 포함할 수 있다. 상기 공기 주입구(42) 및 공기 배출구(46)는 코퍼댐 탱크(52)의 내부를 외부에 노출시킨다. 이를 통해서, 상기 코퍼댐 탱크(52)는 복수 개 준비될 수 있다. 예를 들면, 상기 코퍼댐 탱크(52)는 도 4 의 코퍼댐 탱크들(54, 56, 58)과 함께 준비될 수 있다. 상기 코퍼댐 탱크들(54, 56, 58)의 각각은 코퍼댐 탱크(52)와 동일한 구성 요소들을 가질 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따르는 액화천연가스 선박을 보여주는 개략도이다.
도 4 를 참조하면, 본 발명에 따르는 선체(60)가 준비될 수 있다. 상기 선체(60)는 액화천연가스의 화물창을 포함하지 않는다. 상기 선체(60)에 복수 개의 화물 탱크들(31, 33, 35, 37, 39)을 형성한다. 상기 화물 탱크들(31, 33, 35, 37, 39)은 선체(60) 내 일정 방향을 향하여 순서적으로 배열되어서 선체(60)의 하부에 형성된다.
계속해서, 상기 복수 개의 화물 탱크들(31, 33, 35, 37, 39) 사이에 코퍼댐 탱크들(52, 54, 56, 58)이 형성된다. 상기 코퍼댐 탱크들(52, 54, 56, 58)은 복수 개의 화물 탱크들(31, 33, 35, 37, 39)과 접촉한다. 상기 코퍼댐 탱크들(52, 54, 56, 58)의 각각은 도 3 의 공기 배출구(46)를 물리적인 수단을 이용해서 밀봉시키고, 그리고 도 3 의 공기 주입구(42)를 통해서 건조한 공기로 채워질 수 있다.
상기 코퍼댐 탱크들(52, 54, 56, 58)의 각각은 건조한 공기 및 불활성 가스 중 적어도 하나로 채워질 수도 있다. 이를 통해서, 상기 코퍼댐 탱크들(52, 54, 56, 58)은 복수 개의 화물 탱크들(31, 33, 35, 37, 39), 및 선체(60)와 함께 액화천연가스 선박(70)을 구성한다. 상기 액화천연가스 선박(70)은 MARK-Ⅲ Membrane type 으로 형성된다.
이후로, 상기 액화천연가스 선박(70)가 바다를 통해서 생산현장으로부터 소비현장으로 액화천연가스를 이동시키기 위해서, 상기 복수 개의 화물 탱크들(31, 33, 35, 37, 39)의 각각은 도 1 의 가스 주입구(20)를 통해서 액화천연가스로 채워질 수 있다. 이 경우에, 상기 액화천연가스 선박(70)은 액화천연가스의 증발률(Boil-off Rate; BOR)에 0.1%/ day 를 갖는다.
상기 코퍼댐 탱크들(52, 54, 56, 58)의 각각은 영하 50℃ 이하에서 취성 파괴(brittle fracture)에 저항력을 갖는다. 상기 취성 파괴에 대한 저항력은 적어도 하나의 화물 탱크의 제 1 방벽(12)의 물리적인 깨짐 시에 적어도 하나의 화물 탱크 내 액화천연가스의 온도에 파괴되지 않고 견디는 이웃하는 코퍼댐 탱크의 저항력이다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 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. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
12; 제 1 방벽, 14; 제 2 방벽
16; 단열 발포재, 18; 탱크 벽
20; 가스 주입구, 31, 33, 35, 37, 39; 화물 탱크
42; 공기 주입구, 46; 공기 배출구
44; 제 1 버퍼통, 48; 제 2 버퍼통
52, 54, 56, 58; 코퍼댐 탱크, 60; 선체
70; 선박, OW; 외벽
IW; 내벽, C; 셀
W1; 제 1 벽, W2; 제 2 벽
W3; 격막.

Claims (15)

  1. 액화천연가스(liquefied natural gas; LNG) 선박에서,
    선체에 복수 개의 화물 탱크들을 형성하고, 및
    상기 복수 개의 화물 탱크들 사이에 코퍼댐 탱크(cofferdam tank)들을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 액화천연가스 선박은 액화천연가스의 증발률(Boil-off Rate; BOR)에 0.1%/ day 를 가지고, 상기 복수 개의 화물 탱크들의 각각은 제 1 방벽(primary barrier), 제 2 방벽(secondary barrier) 및 단열 발포재(insulating foam)를 포함하고, 및 상기 코퍼댐 탱크들의 각각은 영하 50℃ 이하에서 취성 파괴(brittle fracture)에 저항력을 가지는 화물창 구조물의 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화천연가스 선박은 MARK-Ⅲ Membrane type 으로 형성되는 화물창 구조물의 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 화물 탱크들은 상기 선체 내 일정 방향을 향하여 순서적으로 배열되어서 상기 선체의 하부에 형성되는 화물창 구조물의 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방벽, 상기 제 2 방벽 및 상기 단열 발포재는 상기 복수 개의 화물 탱크들의 각각의 내부로부터 외부를 향해서 순서적으로 위치되는 화물창 구조물의 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방벽 및 상기 제 2 방벽의 각각의 두께는 400 mm 인 화물창 구조물의 형성방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방벽은 스테인레스 스틸(stainless steel)을 포함하는 멤브레인(membrane)으로 이루어진 화물창 구조물의 형성방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 방벽은 알루미늄 박(aluminum foil) 및 유리 섬유 직물(glass cloth)을 포함하는 화물창 구조물의 형성방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열 발포재는 폴리우레탄(polyurethane) 및 유리 섬유(glass fiber)를 포함하는 화물창 구조물의 형성방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 코퍼댐 탱크들은 상기 복수 개의 화물 탱크들과 접촉하는 화물창 구조물의 형성방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 코퍼댐 탱크들의 각각은 외벽 및 내벽을 포함하되,
    상기 외벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각을 한정하고, 및
    상기 내벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각의 내부에 위치되어서 상기 외벽을 따라서 형성되는 화물창 구조물의 형성방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 코퍼댐 탱크들의 각각은 외벽, 내벽, 및 복수 개의 셀(cell)들을 포함하되,
    상기 외벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각을 한정하고,
    상기 내벽은 상기 코퍼댐 탱크들의 각각의 내부에 위치되어서 상기 외벽을 따라서 형성되고, 및
    상기 복수 개의 셀들은 상기 외벽 및 상기 내벽 사이에 위치되는 공간 , 그리고 상기 내벽으로 둘러싸이는 공간을 세분하는 격막(partition)들로 한정되는 화물창 구조물의 형성방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 코퍼댐 탱크들은 건조한 공기로 채워지는 화물창 구조물의 형성방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 코퍼댐 탱크들은 건조한 공기 및 불활성 가스 중 적어도 하나로 채워지는 화물창 구조물의 형성방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 취성 파괴에 대한 상기 저항력은 상기 제 1 방벽의 물리적인 깨짐 시에 적어도 하나의 화물 탱크 내 상기 액화천연가스의 온도에 파괴되지 않고 견디는 이웃하는 코퍼댐 탱크의 저항력인 화물창 구조물의 형성방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 코퍼댐 탱크는, 온도 분포 해석에 의해서 다양한 재질의 소재를 포함하도록, 탄소 망간(C-Mn) 강, 2.5% 니켈 강, 5% 니켈(Ni) 강, 9% 니켈 강, 스테인레스 강, 그리고 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 합금(5083) 중 적어도 하나를 포함하는 화물창 구조물의 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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