KR20140045737A

KR20140045737A - Ｌｎｇ 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치

Info

Publication number: KR20140045737A
Application number: KR1020120111850A
Authority: KR
Inventors: 전수성; 정준형; 송명재
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-04-17
Also published as: KR101670869B1

Abstract

LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치는, 멤브레인형 LNG 저장 탱크에 마련되는 슬로싱(sloshing) 저감 장치에 있어서, LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 유동시 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부; 및 슬로싱 저감 판부를 지지하며 LNG 저장 탱크에 고정시키는 지지부를 포함하되, 지지부는 LNG 저장 탱크의 내측 벽을 관통하여 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＮＧ 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치{Device For Reducing Sloshing Of LNG Storage Tank}

본 발명은 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 유동시 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부를 마련하고, 슬로싱 저감 판부를 지지하며 LNG 저장 탱크에 고정시키되 LNG 저장 탱크의 내측 벽을 관통하는 지지부를 마련한 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치에 관한 것이다.

액체 상태로 운반되는 대표적인 물질로는 원유, 액화천연가스(LNG), 액화이산화탄소, 액화석유가스(LPG) 등이 있다.

생산지와 소비처가 달라 운송이 필요한 경우, 대상물이 상온에서 원래 액상인 경우도 있으나, 운송시 부피를 줄이기 위해 액화시켜 운송하기도 한다.

특히 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(약 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어드므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장 탱크(흔히 '화물창'이라고 함)를 포함한다.

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

슬로싱이란, 선박이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장 탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질이 유동하는 현상을 말하는 것으로, 슬로싱에 의해 저장 탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 된다. 이러한 슬로싱 현상은 부분적재시에 더 심하게 발생한다.

슬로싱 현상은 선박의 운항 중에 필연적으로 발생하므로, 슬로싱에 의한 하중을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 저장 탱크 구조를 설계할 필요가 있다.

LNG 저장 탱크의 한 종류인 멤브레인형 저장 탱크는 내부에 보강재를 설치하기 어렵기 때문에 슬로싱 하중을 감소시키고자 저장 탱크의 측면 상부 및 하부에 약 45도 각도로 경사진 상부 및 하부 챔퍼(chamfer)를 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나 챔퍼를 갖는 종래의 멤브레인형 저장 탱크의 경우, 저장 탱크의 형성을 변형함으로써 어느 정도의 하중을 견딜 수는 있었지만, 이 역시 표준 적재 조건에서만 운용이 가능하고 부분 적재 상태에 대해서는 슬로싱에 의한 충격력을 충분히 견딜 수 없었다.

또한, 선박의 대형화에 따라 LNG 저장 탱크 등의 액체화물 운반선 역시 대형화하는 추세에 있으므로, 종래에 비해 더욱 슬로싱 현상으로 인한 하중, 즉 슬로싱의 충격력이 커지고 있으며 이를 안전하게 지지하기 위한 연구가 계속되고 있다.

도 1에는 등록실용신안공보 등록번호 20-278175호에 개시된 슬로싱 해소 돌출편을 가지는 엘엔지선의 카고 탱크를 도시하였다.

이는 도 1에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상인 카고 탱크(10)의 상부벽(11)과 하부벽(12)에 다수 개의 격판(13)이 설치되고, 격판(13)의 길이보다 긴 슬로싱 해소 돌출편(14)이 다수 개 설치되는 구조이다.

이와 같은 종래기술은 액체의 유동을 일부 감소시킬 수는 있으나, 탱크 내부에 종 방향으로 세워진 격판이나 돌출편은 구조적으로 안정성이 떨어지며 저장 탱크의 무게를 증가시키고, 격판의 두께로 인해 탱크 내 저장공간이 낭비되는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 유동시 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부를 마련하고, 슬로싱 저감 판부를 지지하며 LNG 저장 탱크에 고정시키되 LNG 저장 탱크의 내측 벽을 관통하는 지지부를 마련한 슬로싱 저감 장치를 통해, 탱크 내 저장공간을 많이 차지하지 않으면서도 LNG의 슬로싱을 효과적으로 감소시킬 수 있고 구조적으로 안정된 슬로싱 저감 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 멤브레인형 LNG 저장 탱크에 마련되는 슬로싱(sloshing) 저감 장치에 있어서,

상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 유동시 상기 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부; 및

상기 슬로싱 저감 판부를 지지하며 상기 LNG 저장 탱크에 고정시키는 지지부를 포함하되,

상기 지지부는 상기 LNG 저장 탱크의 내측 벽을 관통하여 마련되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치가 제공된다.

상기 슬로싱 저감 판부는 상기 LNG 저장 탱크 내부에 종방향으로 마련되는 복수의 판형 부재를 포함하되, 상기 복수의 판형 부재는 일측부가 상기 지지부에 고정될 수 있다.

상기 복수의 판형 부재는 에어로젤로 이루어지며, 표면에는 복수의 홀(hole)이 형성되어 상기 LNG가 통과할 수 있다.

상기 복수의 판형 부재는 4개가 한 쌍이 되어 하나의 슬로싱 저감 판부를 구성하되, 각각의 판형 부재 표면은 인접한 다른 판형 부재의 표면과 수직을 이루도록 상기 지지부에 일측부가 고정될 수 있다.

상기 복수의 판형 부재는 상기 LNG 저장 탱크의 하부에서 10 내지 25 % 높이에 마련될 수 있다.

상기 지지부는 상기 슬로싱 저감 판부와 연결되는 지지대와, 상기 지지대의 하부에 마련되며 상기 LNG 저장 탱크의 내측벽에 고정되는 서포트를 포함할 수 있다.

상기 서포트는 상기 LNG 저장 탱크의 1차 방벽과 2차 방벽을 관통하여 탱크 내벽에 용접 연결될 수 있다.

상기 지지대는 플렉서블(Flexible)한 소재로 이루어져 상기 LNG의 유동시 휘어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 멤브레인형 LNG 저장 탱크의 슬로싱(sloshing)을 저감시키는 방법에 있어서,

상기 LNG 저장 탱크의 내부에 높이방향으로 배치되는 복수의 에어로젤 판 부재를 마련하고 상기 복수의 에어로젤 판 부재는 일측부를 지지대에 연결하여 상기 LNG 저장 탱크에 고정하되, 상기 복수의 에어로젤 판 부재의 표면에는 LNG가 통과하는 복수의 홀(hole)이 형성됨으로써 상기 LNG 저장 탱크에서의 LNG 유동을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 방법이 제공된다.

상기 지지대의 하부는 상기 LNG 저장 탱크의 방벽을 관통하여 탱크 내벽에 용접 연결될 수 있다.

본 발명의 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치는 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 유동시 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부를 마련하고, 슬로싱 저감 판부를 지지하며 LNG 저장 탱크에 고정시키되 LNG 저장 탱크의 내측 벽을 관통하는 지지부를 포함함으로써, 탱크 내 저장공간을 많이 차지하지 않으면서도 LNG의 슬로싱을 효과적으로 감소시킬 수 있고 구조적으로 안정된 슬로싱 저감 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 슬로싱 해소 돌출편을 가지는 엘엔지선의 카고 탱크를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 저감 장치가 마련된 LNG 저장 탱크의 모습을 개략적으로 도시하는 투시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에서 슬로싱 저감 장치만을 도시한 확대도이다.
도 4는 도 2의 실시예에서 슬로싱 저감 장치가 LNG 저장 탱크의 내측 벽을 관통하여 연결된 모습을 도시하는 단면도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 저감 장치(100)가 마련된 LNG 저장 탱크(T)의 모습을 개략적으로 도시하는 투시도이고, 도 3은 도 2에서 슬로싱 저감 장치(100)만을 도시한 확대도이다. 도 4는 도 2에서 슬로싱 저감 장치(100)가 LNG 저장 탱크(T)의 내측 벽을 관통하여 연결된 모습을 도시하는 단면도이다.

극저온의 LNG를 저장할 수 있는 LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있으며, 멤브레인형 저장탱크는 대표적으로 GTT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형을 포함한다.

GTT NO 96형의 저장탱크는, 일 예로 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 방벽(B1) 및 2차 방벽(B2)과, 플라이우드 박스(plywood box) 및 펄라이트(perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체 내부에 번갈아 적층 설치되어 이루어질 수 있다. 1차 방벽(B1)은 LNG를 직접 저장하는 구성이며, 2차 방벽(B2)은 LNG 누출에 대비한 구성이다.

멤브레인형 LNG 저장 탱크(T)는 구조 특성상 탱크 내부의 보강재 설치에 제한이 있기 때문에, 선박이 해상에서 운행할 때 탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG가 유동하는 현상인 슬로싱(sloshing) 문제에 보다 취약할 수밖에 없다. 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크(T)의 슬로싱 저감 장치(100)는, 멤브레인형 LNG 저장 탱크(T)에 마련되는 슬로싱(sloshing) 저감 장치에 있어서, LNG 저장 탱크(T)에 저장된 LNG의 유동시 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부와, 슬로싱 저감 판부를 지지하며 LNG 저장 탱크(T)에 고정시키는 지지부(130)를 포함하되, 지지부(130)는 LNG 저장 탱크(T)의 내측 벽을 관통하여 마련될 수 있다.

슬로싱 저감 판부는 LNG 저장 탱크(T) 내부에 종방향으로 마련되는 복수의 판형 부재(120)를 포함하되, 복수의 판형 부재(120)는 일측부가 지지부(130)에 고정될 수 있다.

복수의 판형 부재(120)는 에어로젤로 이루어지며, 표면에는 복수의 홀(hole, 121)이 형성되어 LNG가 통과할 수 있다.

표면에 복수의 홀(121)이 형성된 에어로젤 소재의 판형 부재(120)는 LNG 저장 탱크(T)의 내부에 종 방향으로 마련됨으로써, LNG의 유동시 판형 부재(120)에 LNG가 충돌하면서 홀(121)을 통해 LNG가 통과한다. 이러한 과정에서 LNG의 유동이 감쇄됨으로써, 저장 탱크에 가해지는 LNG의 슬로싱 충격이 줄어든다.

에어로젤(aerogel)은 규소 산화물(SiO₂)로 이루어지는데, 이들 사이에 전체 부피의 98%를 차지하는 공기가 포함됨으로써 초경량의 성질을 띠는 신소재이다. 에어로젤은 열·전기·소리·충격 등에 강한 성질로 인해 단열재, 완충재, 방음재 등의 소재로 활발한 연구가 이루어지고 있다.

본 실시예는 이러한 에어로젤의 특성에 착안하여 극저온인 LNG의 슬로싱을 감쇄할 수 있는 판형 부재(120)의 소재로 적용하고자 한다. 에어로젤은 유연성이 있어, 유동하는 LNG와 충돌시 휘면서 충격을 흡수함으로써, 효과적으로 LNG의 슬로싱을 감쇄할 수 있다.

복수의 판형 부재(120)는 4개가 한 쌍이 되어 하나의 슬로싱 저감 판부를 구성하되, 각각의 판형 부재(120) 표면은 인접한 다른 판형 부재(120)의 표면과 수직을 이루도록 지지부(130)에 일측부가 고정될 수 있다. 도 3에서 이러한 모습을 확인할 수 있다.

복수의 판형 부재(120)는 LNG 저장 탱크(T)의 하부에서 10 내지 25 % 높이에 마련될 수 있다.

통상적으로 저장 탱크에 LNG가 부분 적재된 상태에서 슬로싱이 심하게 나타나는 것으로 알려져 있으므로, 판형 부재(120)가 LNG의 부분 적재 상태에서 LNG의 수면 하부 가까운 곳에 자리하여 유동하는 LNG와 부딪히며 슬로싱을 효과적으로 감쇄시킬 수 있도록, LNG 저장 탱크(T)의 하부에서 10 내지 25 % 높이에 마련한 것이다.

지지부(130)는 슬로싱 저감 판부와 연결되는 지지대(131)와, 지지대(131)의 하부에 마련되며 LNG 저장 탱크(T)의 내측벽에 고정되는 서포트(132)를 포함할 수 있다.

지지대(131)와 서포트(132)는 극저온인 LNG와 접촉하게 되므로, -163℃의 극저온에 대한 내구성이 있는 소재로 이루어져야 한다.

서포트(132)는 LNG 저장 탱크(T)의 1차 방벽(B1)과 2차 방벽(B2)을 관통하여 탱크 내벽(inner hull, IH)에 용접 연결될 수 있다.

지지대(131)는 플렉서블(Flexible)한 소재로 이루어져 LNG의 유동시 휘어질 수 있다. 판형 부재(120)가 에어로젤로 이루어져 LNG의 유동시 유연하게 휘어질 수 있는 것과 마찬가지로, 지지대(131)로 플렉서블한 소재로 이루어져 LNG의 유동시 휘어지면서 충돌에 의한 충격을 흡수할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 멤브레인형 LNG 저장 탱크(T)의 슬로싱(sloshing)을 저감시키는 방법에 있어서,

LNG 저장 탱크(T)의 내부에 높이방향으로 배치되는 복수의 에어로젤 판 부재를 마련하고 복수의 에어로젤 판 부재는 일측부를 지지대(131)에 연결하여 LNG 저장 탱크(T)에 고정하되, 복수의 에어로젤 판 부재의 표면에는 LNG가 통과하는 복수의 홀(hole, 121)이 형성됨으로써 LNG 저장 탱크(T)에서의 LNG 유동을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크(T)의 슬로싱 저감 방법이 제공된다.

지지대(131)의 하부는 LNG 저장 탱크(T)의 방벽을 관통하여 탱크 내벽(IH)에 용접 연결될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예에 따른 LNG 저장 탱크(T)의 슬로싱 저감 장치(100)는 LNG 저장 탱크(T)에 저장된 LNG의 유동시 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부를 마련하고, 슬로싱 저감 판부를 지지하며 LNG 저장 탱크(T)에 고정시키되 LNG 저장 탱크(T)의 내측 벽을 관통하는 지지부(130)를 포함한다. LNG의 유동시 유연성 있는 에어로젤의 다공성 판형 부재(120)의 표면에 부딪히며 유동이 감쇄되고, 이로써 LNG의 유동으로 인해 저장탱크 내벽에 강한 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예는 탱크 내 저장공간을 많이 차지하지 않고 가벼운 에어로젤을 사용함으로써 저장 탱크에 하중 부담을 주지 않으면서도 LNG의 슬로싱을 효과적으로 감쇄시킬 수 있다. 또한, LNG 저장탱크의 내벽(IH)에 용접 연결됨으로써 유동하는 LNG와 부딪히더라도 구조적으로 안정적인 슬로싱 저감 장치(100)를 제공할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

T: LNG 저장 탱크
B1: 1차 방벽
B2: 2차 방벽
10, 20: 단열벽
IH: 탱크 내벽(inner hull)
100: 슬로싱 저감 장치
120: 판형 부재
121: 홀
130: 지지부
131: 지지대
132: 서포트

Claims

멤브레인형 LNG 저장 탱크에 마련되는 슬로싱(sloshing) 저감 장치에 있어서,
상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 유동시 상기 LNG와 충돌하는 슬로싱 저감 판부; 및
상기 슬로싱 저감 판부를 지지하며 상기 LNG 저장 탱크에 고정시키는 지지부를 포함하되,
상기 지지부는 상기 LNG 저장 탱크의 내측 벽을 관통하여 마련되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
제 1항에 있어서,
상기 슬로싱 저감 판부는 상기 LNG 저장 탱크 내부에 종방향으로 마련되는 복수의 판형 부재를 포함하되,
상기 복수의 판형 부재는 일측부가 상기 지지부에 고정되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
제 2항에 있어서,
상기 복수의 판형 부재는 에어로젤로 이루어지며, 표면에는 복수의 홀(hole)이 형성되어 상기 LNG가 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
제 2항에 있어서,
상기 복수의 판형 부재는 4개가 한 쌍이 되어 하나의 슬로싱 저감 판부를 구성하되,
각각의 판형 부재 표면은 인접한 다른 판형 부재의 표면과 수직을 이루도록 상기 지지부에 일측부가 고정되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
제 2항에 있어서,
상기 복수의 판형 부재는 상기 LNG 저장 탱크의 하부에서 10 내지 25 % 높이에 마련되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
제 1항에 있어서, 상기 지지부는
상기 슬로싱 저감 판부와 연결되는 지지대; 및
상기 지지대의 하부에 마련되며 상기 LNG 저장 탱크의 내측벽에 고정되는 서포트를 포함하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
제 6항에 있어서,
상기 서포트는 상기 LNG 저장 탱크의 1차 방벽과 2차 방벽을 관통하여 탱크 내벽에 용접 연결되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
제 6항에 있어서,
상기 지지대는 플렉서블(Flexible)한 소재로 이루어져 상기 LNG의 유동시 휘어질 수 있는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 장치.
멤브레인형 LNG 저장 탱크의 슬로싱(sloshing)을 저감시키는 방법에 있어서,
상기 LNG 저장 탱크의 내부에 높이방향으로 배치되는 복수의 에어로젤 판 부재를 마련하고 상기 복수의 에어로젤 판 부재는 일측부를 지지대에 연결하여 상기 LNG 저장 탱크에 고정하되, 상기 복수의 에어로젤 판 부재의 표면에는 LNG가 통과하는 복수의 홀(hole)이 형성됨으로써 상기 LNG 저장 탱크에서의 LNG 유동을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 방법.
제 9항에 있어서,
상기 지지대의 하부는 상기 LNG 저장 탱크의 방벽을 관통하여 탱크 내벽에 용접 연결되는 것을 특징으로 하는 LNG 저장 탱크의 슬로싱 저감 방법.