KR20140133199A - 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템 - Google Patents

Abstract

선박의 액화공정 장치 테스트 시스템이 개시된다. 본 발명의 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템은, 선박의 액화공정 장치를 테스트하는 시스템에 있어서, 연안에 마련되며 선박을 계류시키는 계류장치; 및 LNG를 재기화시켜 계류장치에 계류된 선박의 액화공정 장치에 공급하는 가스 공급 모듈을 포함하되, 가스 공급 모듈은 선박에 탈부착 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 액화공정 장치 테스트 시스템{Test System Of Liquefaction Equipment For Ship}

본 발명은 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연안에 마련되며 선박을 계류시키는 계류장치와, LNG를 재기화시켜 계류장치에 계류된 선박의 액화공정 장치에 공급하는 탈부착 가능한 가스 공급 모듈을 포함하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.

이와 같은 LNG는 종래에는 육상에 건설된 생산 플랜트에서 생산되어 운반선을 이용하여 소비지에 공급되었다. 그러나 최근 해상 가스전의 개발이 많아짐에 따라, 가스전에서 육상의 플랜트까지 파이프라인을 통해 천연가스를 이송하는 경우 육상에서 원거리인 가스전은 천연가스 이송이 어려운 문제가 있고, 육상에 플랜트 건설을 위한 부지 확보의 문제도 있어, 해상에서 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산할 수 있도록 생산 플랜트를 갖춘 해양 구조물의 개발이 활발해지고 있다.

최근 개발되고 있는 선박에는 해양플랫폼이나 각종 해양 구조물 등도 포함되는데, 그 중 FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)는 해상에 부유하며 LNG를 처리하는 해양 구조물로서, 대표적으로 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)와 LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)가 이에 포함된다. 특히 LNG-FPSO는 LNG의 생산 및 액화설비 그리고 저장시설을 갖추어, 해상의 가스전에서 시추한 천연가스로 LNG를 생산하여 저장하고 LNG 운반선으로 하역할 수 있는 특수선박이다.

이와 같은 LNG-FPSO는 생산, 액화 및 저장 단계를 한꺼번에 처리하므로 기존의 방식보다 LNG 생산 및 공급에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있고, 한 가스전에서의 생산이 끝나면 다른 해상의 가스전으로 이동시켜 활용할 수 있으므로, 경제성도 갖출 수 있다.

출원번호 제10-2010-0122050호

LNG-FPSO는 크기가 수백m에 이르고, 해상에 부유할 수 있는 구조물에 천연가스를 시추하여 LNG를 생산하고 저장할 수 있는 플랜트 시설까지 갖추게 되므로 건조 비용이 수천억에서 수조원에 이르는 고가이다. 또한 해상의 가스전에서 가동되므로 각종 설비의 이상이 발생하면 육상에 비해 수리하는 것이 어렵고 제한적일 수 있다.

따라서 건조 및 시험 운영 단계 등 선주에게 인도되기 전에 충분한 성능 테스트를 통해 설비의 정상 작동 여부를 검증해야 한다.

그 중 FLNG와 같은 선박의 액화공정 장치의 성능 테스트를 위해서는, 설비를 시험가동하기 위한 LNG를 시험장치에 공급하여 재기화시켜 천연가스를 이용하여 액화공정을 테스트할 수 있다.

액화공정 장치의 성능 테스트를 위해서는 LNG를 재기화하여 공급할 수 있는 장치를 FLNG에 적절히 마련하고, 테스트가 완료되면 시험을 위해 설치된 재기화 장치를 제거하여 더 넓은 가용 공간을 확보할 수 있도록 한다.

본 발명은 FLNG와 같은 선박에서 액화공정 장치의 성능을 테스트할 수 있는 테스트 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 액화공정 장치를 테스트하는 시스템에 있어서,

연안에 마련되며 상기 선박을 계류시키는 계류장치; 및

LNG를 재기화시켜 상기 계류장치에 계류된 상기 선박의 상기 액화공정 장치에 공급하는 가스 공급 모듈을 포함하되,

상기 가스 공급 모듈은 상기 선박에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 계류장치는 연안의 해저에 고정되어 상기 선박을 Single Point Mooring 방식으로 계류시키는 장치일 수 있다.

바람직하게는, 상기 계류장치는 상기 연안의 해저에 고정되는 기저 플레이트와, 상기 기저 플레이트의 상부에 마련되며 해수면 상에 돌출되는 칼럼(column)부와, 상기 칼럼부에 마련되며 상기 선박과 연결되어 상기 선박을 계류시키는 계류연결부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 가스 공급 모듈은 상기 선박의 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 공급받아 재기화시켜 상기 액화공정 장치로 공급하고, 상기 액화공정 장치의 테스트를 거쳐 재액화된 상기 LNG는 상기 LNG 저장탱크로 저장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가스 공급 모듈은 상기 선박의 데크 상부에서 상기 액화공정 장치 사이에 마련되는 공간에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 선박은 해상에 부유하는 부유식 해양 구조물을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 부유식 해양 구조물은 LNG-FPSO(Floating Production Storage and Offloading) 및 LNG-FSRU(Floating Storage Regasication Unit)를 포함하는 FLNG일 수 있다.

본 발명의 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템은, 선박을 계류시키는 계류장치와, LNG를 재기화시켜 계류장치에 계류된 선박의 액화공정 장치에 공급하는 탈부착 가능한 가스 공급 모듈을 포함하는 시스템을 연안(near shore)에 마련한 시스템으로써, 건조된 선박을 선주에게 인도하거나 field에 적용하기에 앞서 연안에서 테스트해볼 수 있게 한다.

본 발명을 통해 기존의 LNG 터미널에 수용할 수 없는 대형 선박의 경우에도 LNG 터미널을 증설하지 않고도 경제적으로 선박의 액화공정을 테스트해볼 수 있고, 연안에서의 충분한 성능 테스트를 통해 선주의 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 연안에 계류된 선박에 LNG carrier(운반선)로 LNG를 이송하여 공급하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 SPM 방식으로 계류된 선박의 모습을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 탈부착 가능한 가스 공급 모듈을 데크 상부에 마련하여 선박의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화공정 테스트용 가스공급 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 5는 Niche process의 액화공정 장치가 마련된 선박에서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스공급 모듈이 마련되어 액화공정의 성능 테스트가 수행되는 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명 중 제4 실시예의 선박의 테스트 모듈 설치 방법에 따른 선박에서의 배치 단면을 개략적으로 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 선박을 위에서 바라본 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박의 연안 가스 테스트 시스템을 개략적으로 도시한다.

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. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 연안에 계류된 선박(F)에 LNG carrier(LC)로 LNG를 이송하여 공급하는 방법을 개략적으로 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 액화공정 장치가 마련된 선박(F)의 연안 테스트 방법에 있어서, 연안(near shore)에 계류된 선박(F)에 LNG carrier(LC)로 LNG를 이송하여 공급하고 재기화시켜 선박(F)의 액화공정을 테스트하는 것을 특징으로 하는 선박(F)의 연안 가스 테스트 방법이 제공된다.

제1 내지 제6 실시예에서 선박은 해상을 운항하거나 해상에 부유하는 해양 구조물을 통칭하는 의미로서, LNG의 액화공정이 필요한 선박, 특히 LNG-FPSO와 LNG-FSRU를 비롯하여, BOG의 재액화공정이 필요한 LNG carrier나 LNG-RV 등이 본 실시예들의 선박일 수 있다.

조선소에서 건조된 이들 선박(F)은 가스전에 설치되거나 선주에 인도되기에 앞서, 조선소 인근의 연안에서 플랜트의 정상가동 여부를 확인하고 성능 테스트를 거치는 것이 바람직하다. 선박(F)의 성능 테스트, 특히 액화공정의 성능 테스트를 위해서는 천연가스를 공급하여 액화공정을 거쳐 LNG를 생산해보아야 한다. 테스트를 위해 LNG를 공급하여 BOG(boil-off gas)나 재기화시킨 LNG로 액화공정을 가동시킬 수 있는데, 선박(F)에 LNG를 공급하기 위해서는 LNG 터미널(LT)에 계류시켜 선박(F)에 LNG를 적재(loading)할 수 있다. 그러나 LNG 터미널(LT)의 설비에 따라 LNG 터미널(LT)에 계류시킬 수 있는 선박(F)의 크기에는 한계가 있는데, 본 실시예는 LNG 터미널(LT)을 증설하지 않고도 선박(F)의 성능 테스트를 위한 LNG를 적재할 수 있도록 LNG carrier(LC)를 통해 선박(F)에 LNG를 공급한다.

본 실시예의 연안 가스 테스트 방법은, 1) 연안에 선박(F)을 계류시키는 단계; 2) LNG 터미널(LT)에서 LNG carrier(LC)에 LNG를 적재(loading)하는 단계; 3) LNG carrier(LC)을 운항시켜 선박(F)에 근접시키는 단계; 4) LNG carrier(LC)로부터 선박(F)에 LNG를 공급하는 단계; 및 5) 선박(F)에 공급된 LNG를 재기화시켜 선박(F)의 액화공정을 테스트하는 단계를 포함하여 진행되며, 상술한 단계 4)에 앞서, 4a) 선박(F)에 근접된 LNG carrier(LC)의 매니폴드(manifold)와 선박(F)의 로딩 암(loading arm)을 연결하는 단계를 거친다.

선박(F)은 Single Point Mooring(SPM), turret mooring, spread mooring 또는 tug boat mooring 방식으로 연안에 계류될 수 있으며, 도 2에는 본 실시예에서 연안에 마련된 SPM 방식의 계류장치(SPM)를 이용하여 계류된 선박(F)의 모습을 개략적으로 도시하였다.

연안에 SPM을 마련하여, 선박(F)을 비롯하여 운항해역에 투입되기 전의 각종 선박, 해양 구조물 등을 계류시켜 성능 테스트를 수행할 수 있다.

LNG carrier(LC)를 용선하여 LNG 터미널(LT)에서 LNG를 적재하고, 선박(F)이 계류된 연안으로 이동시키고, 선박(F)의 로딩 암(loading arm)과 LNG carrier(LC) 상의 LNG 하역을 위해 설치된 매니폴드를 연결시킨다. LNG carrier(LC)의 저장탱크로부터 매니폴드를 거쳐 선박(F)의 로딩 암을 통해 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로 LNG가 공급된다. LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG를 펌핑하여 가스공급 모듈(200)로 이를 재기화시켜 선박(F)의 액화공정을 테스트할 수 있다.

본 실시예를 통해 액화공정을 테스트할 수 있는 선박(F)의 크기나 종류가 제한되는 것은 아니지만, 선장(Length over all)이 300 내지 700m로 기존 LNG 터미널(LT)에 계류시키기 어려운 선박(F)의 성능 테스트를 위해 본 실시예가 적용될 수 있다. 본 실시예에서 선박(F)은 천연가스를 채굴하여 액화하는 설비가 마련되는 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading) 등의 FLNG일 수 있으나, 전술한 바와 같이 액화공정이 수행되는 다른 선박 또는 해양 구조물의 테스트에도 적용될 수 있다.

바람직하게는, 본 실시예에서 선박(F)에서는 선박(F)에 탈착 가능한 가스공급 모듈(200)을 통해 재기화된 LNG로 액화공정이 테스트될 수 있는데, 액화공정의 테스트 방법 및 가스공급 모듈(200)에 대해서는 후술한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 탈부착 가능한 가스공급 모듈(200)을 데크(D) 상부에 마련하여 선박(F)의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 액화공정 장치가 마련된 선박(F)의 액화공정 테스트 방법에 있어서, 선박(F)의 데크(D) 상부에 탈부착 가능한 가스공급 모듈(200)을 마련하고, 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG를 가스공급 모듈(200)에서 재기화시켜 선박(F)의 액화공정 장치(100)를 테스트하는 것을 특징으로 하는 선박(F)의 액화공정 테스트 방법이 제공된다.

선박(F)은 천연가스의 생산, 액화 및 저장 공정을 수행할 수 있는 부유식 구조물이므로, 한정된 공간에 이들 공정을 수행할 수 있는 설비들이 모두 탑재되어야 한다. 따라서 본 실시예에서는 선박(F)에서의 공간 확보의 측면에서, 액화공정 장치(100) 등의 플랜트 설비가 정상가동되는지의 성능 테스트가 완료되면 탈착될 수 있도록 재기화 장치를 모듈화한 가스공급 모듈(200)을 이용한 액화공정 테스트 방법을 제시한다. 본 실시예의 테스트 방법은 상술한 제1 실시예에서와 같이 연안에 선박(F)을 계류시킨 상태로 LNG carrier(LC)로부터 LNG를 공급받아 수행될 수 있다.

제2 실시예의 테스트 방법은, 1) 선박(F)의 데크(D) 상부에 가스공급 모듈(200)을 배치하고 LNG 저장탱크(T) 및 액화공정 장치(100)에 연결하는 설치 단계; 2) 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG를 가스공급 모듈(200)에 공급하여 재기화시키는 재기화 단계; 및 3) 재기화된 LNG를 액화공정 장치(100)에 공급하여 액화공정 장치(100)를 테스트하는 액화 단계를 거쳐 수행되며, 4) 액화 단계에서 재액화된 LNG를 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로 저장하는 저장 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 테스트 방법에 사용되는 가스공급 모듈(200)은 선박(F)에 탈부착 가능한 장치이므로, 액화공정 장치(100)의 테스트를 위해 먼저 설치 단계를 통해 선박(F)의 LNG 저장탱크(T) 및 액화공정 장치(100)에 연결하여야 한다.

가스공급 모듈(200)이 선박(F)에 연결되면 상술한 재기화 단계가, 1) 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG를 공급받아 석션 드럼(suction drum)(220)에 저장하는 저장 단계; 2) 석션 드럼(220)으로부터 LNG를 공급받아 압축하는 압축 단계; 및 3) 압축된 LNG를 해수와 열교환시켜 재기화시키는 열교환 단계를 거쳐 수행될 수 있으며, 상기 저장 단계에서, LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG는 LNG 저장탱크(T)에 마련된 펌프 타워(미도시)를 통해 석션 드럼(220)으로 공급될 수 있다.

선박(F)의 데크(D) 하부에는 선박(F)에서 생산된 LNG를 저장할 수 있는 LNG 저장탱크(T)가 마련되는데, LNG 저장탱크(T)의 내부에는 LNG를 적재 및 하역하기 위한 여러 가지 펌프들이 마련되는 펌프 타워(미도시)가 구비될 수 있다. 저장 단계에서는 펌프 타워(미도시)에 구비된 펌프(P)를 통해 LNG가 펌핑되어 가스공급 모듈(200)의 석션 드럼(220)에 저장된다. 가스공급 모듈(200)에 마련되는 석션 드럼(220)은 재기화될 LNG가 임시 저장될 수 있는 탱크이다.

석션 드럼(220)에 임시 저장된 LNG는 압축 단계를 거쳐 해수와 열교환을 통해 기체상태로 재기화되어 액화공정 장치(100)에 공급되어 액화 단계를 통해 재액화됨으로써 액화공정의 성능 테스트가 수행된다.

제1 내지 제6 실시예에서의 액화공정 장치(100)는 Niche dual expander 방식(Niche process)으로 질소(N₂)를 이용하여 천연가스의 액화공정이 수행되는 장치일 수 있다. 액화공정 장치(100)로 도입되는 천연가스의 온도가 높아야 하는 경우, LNG와 열교환될 해수를 열교환에 앞서 가열시키거나, 해수로 재기화시킨 LNG를 액화공정 장치(100)로 공급하기 전에 추가로 가열할 수 있다.

자세한 가스공급 모듈(200)의 구조 및 선박(F)에 설치하는 방법은 후술하는 실시예들에서 기술된다.

본 실시예의 테스트 방법을 통해 액화공정을 테스트할 수 있는 선박(F)의 크기나 종류가 제한되는 것은 아니지만, 제1 실시예에서와 같이 선장(Length over all)이 300 내지 700m로 기존 LNG 터미널(LT)에 접안하기 어려운 선박(F)을 연안에 SPM 방식으로 계류시켜 본 실시예를 적용하여 액화공정 성능 테스트를 수행할 수 있다. 본 실시예에서 선박(F)은 천연가스를 채굴하여 액화하는 설비가 마련되는 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)일 수 있으나, 액화공정이 수행되는 다른 선박 또는 해양 구조물의 테스트에도 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화공정 테스트용 가스공급 모듈(200)을 개략적으로 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 액화공정 장치가 마련된 선박(F)의 액화공정을 테스트하는 가스공급 모듈(200)에 있어서, 모듈 몸체(201); 및 모듈 몸체(201) 내부에 마련되며 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG를 공급받아 재기화시키는 재기화기(210)를 포함하되, 선박(F)에 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 선박(F)의 액화공정 테스트용 가스공급 모듈(200)이 제공된다.

재기화기(210)는 LNG를 해수(seawater)와 열교환시켜 재기화시킬 수 있는데, 이를 위해 가스공급 모듈(200)은 해수 공급부(230)를 포함하며, 해수 공급부(230)는 재기화기(210)로 해수를 공급하는 해수 공급 배관(232) 및 열교환을 마친 해수를 배출하는 해수 배출 배관(233)을 포함하고, 해수 공급 배관(232)에는 재기화기(210)로 도입되는 해수의 양을 조절하는 해수 공급 밸브(234)가 마련될 수 있다.

선박(F)에 마련된 해수 펌프(SP)를 통해 약 6 내지 8 bar의 해수가 가스공급 모듈(200)의 해수 공급 배관(232)으로 공급될 수 있으며, 이를 위해 선박(F)의 해수 펌프(SP)와 가스공급 모듈(200)의 해수 공급 배관(232)이 배관(미도시)과 플랜지(미도시) 등을 통해 연결될 수 있다.

가스공급 모듈(200)은 재기화기(210) 전단에 마련되며 LNG를 압축하는 고압 펌프(240)와, 재기화기(210) 후단에 마련되어 재기화된 LNG를 선박(F)의 액화공정 장치(100)로 공급하는 재기화가스 공급부(250)를 더 포함하며, 재기화가스 공급부(250)는 재기화기(210)의 후단에 마련되는 신축이음(expansion joint)부(251)와, 신축이음부(251)의 후단에 마련되어 재기화된 LNG의 온도 및 압력을 측정하는 게이지(gauge)부(252)를 포함할 수 있다.

재기화기(210) 전단과 고압 펌프(240) 사이에는 재기화기(210)로 도입되는 LNG의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(미도시)와 안전 밸브(미도시)가 마련될 수 있고, 재기화기(210)로 도입되는 유량을 넘는 LNG를 고압 펌프(240)의 흡입 측으로 복귀시키는 배관(미도시)이 마련될 수 있다.

신축이음부(251)는 재기화기(210)에서 LNG가 해수와 열교환으로 재기화될 때의 팽창에 의한 변위를 흡수하기 위한 것으로, 재기화기(210)의 전단에도 마련될 수 있다.

본 실시예에서는 Niche process에 의한 액화공정이 수행될 수 있는데, 가스정(Gas well)에서 생산된 천연가스는 선박(F)의 topside에서 산성가스 제거, 탈수, 탈황 과정, 중탄화수소 제거 등 일련의 가스처리 공정 등을 거쳐 약 50 내지 80℃의 온도 및 약 40 내지 80 bar의 압력을 지닌 천연가스 상태로 액화공정 장치(100)로 도입되어 액화공정이 수행된다. 따라서 가스공급 모듈(200)에서는 이러한 천연가스의 온도 및 압력 조건에 상응하도록 재기화된 LNG를 공급해주어야 액화공정 장치(100)의 성능 테스트가 제대로 수행될 수 있다. 이를 위해 본 실시예에서는 고압 펌프(240)를 마련하였고, 고압 펌프(240)는 40 내지 80 bar, 바람직하게는 50 내지 70 bar, 더욱 바람직하게는 60 내지 65 bar로 LNG를 압축시킨다. 이처럼 재기화기(210)를 거쳐 재기화된 LNG의 온도 및 압력이 액화공정 장치(100)에 필요한 온도 및 압력 조건을 충족하는지를 측정할 수 있도록 가스공급 모듈(200)에는 게이지부(252)가 마련된다.

가스공급 모듈(200) 내부에서 고압 펌프(240)의 전단에는 LNG가 저장되는 석션 드럼(220)이 마련될 수 있는데, 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)에 마련된 펌프 타워를 통해 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG가 석션 드럼(220)과 고압 펌프(240)를 거쳐 재기화기(210)에서 재기화된다.

전술한 실시예에 기술된 바와 같이 석션 드럼(220)은 LNG를 임시로 저장하는 탱크로서, 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)에 LNG의 적재 및 하역 등을 위해 마련된 펌프 타워를 통해 LNG 저장탱크(T)에서 펌핑된 LNG가 가스공급 모듈(200)의 석션 드럼(220)으로 공급된다. LNG 저장탱크(T)와 석션 드럼(220)을 연결하는 배관에는 LNG 공급을 조절할 수 있도록 글로브 밸브(미도시)와 체크 밸브(미도시)가 마련되고, 석션 드럼(220)에는 내부 압력을 측정하고 조절하기 위한 압력 게이지(미도시)와 안전 밸브(미도시)가 마련될 수 있다.

도 5에는 Niche process의 액화공정 장치(100)가 마련된 선박(F)에서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스공급 모듈(200)이 마련되어 액화공정의 성능 테스트가 수행되는 흐름을 개략적으로 도시하였다.

본 실시예의 가스공급 모듈(200)이 설치되어 액화공정 장치(100)의 성능 테스트가 수행될 수 있는 선박(F)의 크기나 종류가 제한되는 것은 아니지만, 제1 및 제2 실시예에서와 같이 선장(Length over all)이 300 내지 700m로 기존 LNG 터미널(LT)에 접안하기 어려운 선박(F)을 연안에 SPM 방식으로 계류시켜 본 실시예를 적용하여 액화공정 성능 테스트를 수행할 수 있다. 본 실시예에서 선박(F)은 천연가스를 채굴하여 액화하는 설비가 마련되는 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)일 수 있으나, 액화공정 장치(100)가 마련되는 다른 선박 또는 해양 구조물의 테스트에도 적용될 수 있다. 본 실시예의 가스공급 모듈(200)은 모듈화되어 선박(F)에 탈부착 가능하므로, 성능 테스트가 완료되면 탈착시켜 다른 선박 또는 해양 구조물에 부착하여 이용할 수 있다.

도 6은 본 발명 중 제4 실시예의 선박(F)의 테스트 모듈 설치 방법에 따른 선박(F)의 배치 단면을 개략적으로 도시하며, 도 7은 이를 위에서 바라본 평면도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 액화공정 장치가 마련된 선박(F)의 테스트 모듈 설치 방법에 있어서, 천연가스를 액화하여 LNG를 생산하는 액화공정 장치(100)를 선박(F)의 데크(D) 상부에 배치하고, 액화공정 장치(100)를 테스트하기 위하여 천연가스를 공급하는 탈부착 가능한 가스공급 모듈(200)을 선박(F)의 데크(D) 상부에서 액화공정 장치(100)의 입구 측에 배치하는 선박(F)의 테스트 모듈 설치 방법이 제공된다.

제1 내지 제6 실시예에서의 가스공급 모듈(200)은 탈부착 가능하므로, 제4 실시예에서는 성능 테스트 시 효과적인 테스트 수행을 위한 선박(F)에서의 가스공급 모듈(200)의 설치 방법을 제시한다.

본 실시예에서 액화공정 장치(100)는 선박(F)의 데크(D) 상부(topside)에 복수로 배치되며, 가스공급 모듈(200)은 데크(D) 상부에서 액화공정 장치(100) 사이에 마련되는 공간, 예를 들어 safety gap(SG) 또는 Laydown area에 배치될 수 있다.

상기 공간(SG)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 선박(F)의 topside에 배치되는 LNG 생산용 플랜트 설비들 사이에 안전을 유지하기 위해 필요한 간격, 일 예로 safety gap일 수 있다. 본 실시예에서 가스공급 모듈(200)은 플랜트 설비 중 액화공정 장치(100)의 성능 테스트를 위한 장치이므로, 복수의 액화공정 장치(100) 사이에 마련된 공간(SG)에 부착하여 설치함으로써, 가스공급 모듈(200)의 추가적인 이동 없이 여러 액화공정 장치(100) 모듈들의 성능 테스트를 수행할 수 있다.

바람직하게는 가스공급 모듈(200)에는 연결부(300)가 마련되며, 연결부(300)가 선박(F)의 데크(D) 하부에 마련되는 LNG 저장탱크(T) 및 데크(D) 상부에 마련되는 액화공정 장치(100)에 연결되어 액화공정 장치(100)의 테스트가 수행되며, 가스공급 모듈(200)은 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG를 공급받아 재기화시켜 액화공정 장치(100)로 공급한다.

가스공급 모듈(200)은 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로부터 재기화될 LNG를 공급받을 수 있도록 LNG 저장탱크(T)와 연결부(300)를 통해 연결되며, 연결부(300)는 이를 위한 연결배관(미도시)과 플랜지(미도시)를 포함할 수 있다. 가스공급 모듈(200)은 배관(미도시)과 플랜지(미도시)로 액화공정 장치(100)에 연결되어 재기화된 LNG를 성능 테스트를 위해 액화공정 장치(100)로 공급한다.

본 실시예의 방법에 따라 액화공정 장치(100)의 성능 테스트 수행을 위한 테스트 모듈이 설치될 수 있는 선박(F)의 크기나 종류가 제한되는 것은 아니지만, 제1 내지 제3 실시예에서와 같이 선장(Length over all)이 300 내지 700m로 기존 LNG 터미널(LT)에 접안하기 어려운 선박(F)을 연안에 SPM 방식으로 계류시켜 본 실시예를 적용하여 액화공정 성능 테스트를 수행할 수 있다. 본 실시예에서 선박(F)은 천연가스를 채굴하여 액화하는 설비가 마련되는 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)일 수 있으나, 액화공정 장치(100)가 마련되는 다른 선박 또는 해양 구조물의 테스트에도 적용될 수 있다. 본 실시예에 따라 선박(F)에 설치되는 가스공급 모듈(200)은 선박(F)에 탈부착 가능하므로, 성능 테스트가 완료되면 탈착시켜 다른 선박 또는 해양 구조물에 부착하여 재이용할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박(F)의 액화공정 장치(100) 테스트 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박(F)의 액화공정 장치(100) 테스트 시스템은, 선박(F)의 액화공정 장치(100)를 테스트하는 시스템에 있어서, 연안에 마련되며 선박(F)을 계류시키는 계류장치와, LNG를 재기화시켜 계류장치에 계류된 선박(F)의 액화공정 장치(100)에 공급하는 가스 공급 모듈(200)을 포함하되, 가스 공급 모듈(200)은 선박(F)에 탈부착 가능한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 계류장치(SPM)는 연안의 해저에 고정되어 선박(F)을 Single Point Mooring 방식으로 계류시키는 장치일 수 있고, 이와 같은 계류장치는 연안의 해저에 고정되는 기저 플레이트(BP)와, 기저 플레이트(BP)의 상부에 마련되며 해수면 상에 돌출되는 칼럼(column)부와, 칼럼부(CL)에 마련되며 선박(F)과 연결되어 선박(F)을 계류시키는 계류연결부(CP)를 포함할 수 있다.

조선소에서 건조된 이들 선박(F)은 가스전에 설치되거나 선주에 인도되기에 앞서, 조선소 인근의 연안에서 플랜트의 정상가동 여부를 확인하고 성능 테스트를 거치는 것이 바람직하다. 선박(F)의 성능 테스트, 특히 액화공정의 성능 테스트를 위해서는 천연가스를 공급하여 액화공정을 거쳐 LNG를 생산해보아야 한다. 테스트를 위해 LNG를 공급하여 BOG(boil-off gas)나 재기화시킨 LNG로 액화공정을 가동시킬 수 있는데, 선박(F)에 LNG를 공급하기 위해서는 LNG 터미널에 계류시켜 선박(F)에 LNG를 적재(loading)할 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이 LNG 터미널의 설비에 따라 LNG 터미널에 계류시킬 수 있는 선박(F)의 크기에는 한계가 있고, 본 실시예의 시스템은 기존의 LNG 터미널을 증설하지 않고도 선박(F)의 크기에 무관하게 성능 테스트할 수 있도록 연안에 계류장치(SPM)를 마련한 시스템이다. 이처럼 본 실시예는 계류장치를 통해 선박(F)을 연안에 계류된 상태에서 성능 테스트하는 시스템을 제공한다.

계류 장치(SPM), 특히 기저 플레이트(BP)와 칼럼부(CL)는 연안에 설치되어 지속적으로 해상에서 해수 및 해풍 등에 노출되므로, 부식에 강한 소재, 예를 들어 콘크리트로 제작될 수 있다.

계류장치로 연안에 계류된 선박(F)은 LNG carrier 등으로부터 ship to ship으로 LNG를 공급받아 LNG 저장탱크(T)에 저장한 후, 이를 재기화시켜 가스 테스트를 할 수 있다.

바람직하게는, 가스 공급 모듈(200)은 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG를 공급받아 재기화시켜 액화공정 장치(100)로 공급하고, 액화공정 장치(100)의 테스트를 거쳐 재액화된 LNG는 LNG 저장탱크(T)로 저장될 수 있다. 바람직하게는, 가스 공급 모듈(200)은 선박(F)의 데크(D) 상부에서 액화공정 장치(100) 사이에 마련되는 공간, 예를 들어 선박(F)의 topside의 Lay down area 또는 safety gap에 배치될 수 있다.

본 실시예에서의 가스 공급 모듈(200)에 대한 설명은 제3 실시예로 대체하며, 본 시스템에서 가스공급 모듈(200)은 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로부터 재기화될 LNG를 공급받을 수 있도록 LNG 저장탱크(T)와 연결부(300)를 통해 연결되고, 연결부(300)는 이를 위한 연결배관(미도시)과 플랜지(미도시)를 포함할 수 있다. 가스공급 모듈(200)은 배관(미도시)과 플랜지(미도시)로 액화공정 장치(100)에 연결되어 재기화된 LNG를 성능 테스트를 위해 액화공정 장치(100)로 공급한다.

LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG는 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)에 마련된 펌프(P)와 배관(미도시)을 통해, 선박(F)의 topside에 배치된 가스 공급 모듈(200)로 공급되며, 이를 통해 펌프(P)의 설치 및 정상작동 여부와 배관의 누출 여부 등을 확인할 수 있다.

바람직하게는, 선박(F)은 해상에 부유하는 부유식 해양 구조물일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 부유식 해양 구조물은 LNG-FPSO를 포함하는 FLNG일 수 있다. 본 실시예의 시스템에 적용되어 성능 테스트를 수행할 수 있는 선박(F)의 크기나 종류가 제한되는 것은 아니지만, 제1 내지 제4 실시예에서와 같이 선장(Length over all)이 300 내지 700m로 기존 LNG 터미널에 접안하기 어려운 선박(F)을 연안에 SPM 방식으로 계류장치에 계류시켜 액화공정 성능 테스트를 수행할 수 있다. 본 실시예에서 선박(F)은 천연가스를 채굴하여 액화하는 설비가 마련되는 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)일 수 있으나, 액화공정 장치(100)가 마련되거나 Gas trial이 필요한 다른 선박(F) 또는 해양 구조물에도 적용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박(F)의 연안 가스 테스트 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박(F)의 연안 가스 테스트 시스템은, 액화공정 장치(100)가 마련된 선박(F)의 연안 테스트 시스템에 있어서, 연안에 마련되며 액화공정 장치(100)를 테스트하기 위하여 선박(F)이 배치되는 테스트 베드(TB)(test bed)와, 테스트 베드(TB)에 배치된 선박(F)을 계류시키는 계류부(M)와, 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG를 공급받아 재기화시켜 액화공정 장치(100)로 공급하며 선박(F)에 탈부착 가능한 가스 공급 모듈(200)을 포함한다.

본 실시예는 선박(F), 특히 건조 후 hull 및 topside 관련 장비들과 시스템 전반에 대한 gas trial이 필요한 선박(F)의 가스 테스트를 위한 시스템으로, 건조된 선박(F)의 성능 테스트를 위해 연안에 테스트 베드(TB)를 마련하고 선박(F)을 계류시켜 gas trial할 수 있는 시스템이다.

본 실시예에서 계류부(M)는 연안의 해저에 고정되어 선박(F)을 Single Point Mooring 방식으로 계류시킬 수 있으며, 바람직하게는, 계류부(M)는 상기 연안의 해저에 고정되는 기저 플레이트(BP)와, 기저 플레이트(BP)의 상부에 마련되며 해수면 상에 돌출되는 칼럼(column)부와, 칼럼부(CL)에 마련되며 선박(F)과 연결되어 선박(F)을 계류시키는 계류연결부(CP)를 포함하는 계류장치일 수 있다.

본 실시예의 테스트 베드(TB) 및 계류부(M)는 조선소 인근의 연안에 마련될 수 있는데, 특히 기존 LNG 터미널에 계류시키기 어려운 대형 특수선박(F)을 계류시켜 테스트할 수 있도록 수심 20 내지 70m의 연안에 마련하는 것이 바람직하다. 계류부(M), 즉 계류 장치는 이와 같은 연안에 마련되어 반영구적으로 선박(F)의 gas trial 등에 이용될 수 있는데, 이를 위해 계류 장치, 특히 기저 플레이트(BP)와 칼럼부(CL)는 지속적으로 해상에서 해수 및 해풍 등에 노출되므로, 부식에 강한 소재, 예를 들어 콘크리트로 제작되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 가스 공급 모듈(200)은 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG를 공급받아 재기화시켜 액화공정 장치(100)로 공급하고, 액화공정 장치(100)의 테스트를 거쳐 재액화된 LNG는 LNG 저장탱크(T)로 저장될 수 있다. 가스 공급 모듈(200)은 선박(F)의 데크(D) 상부에서 액화공정 장치(100) 사이에 마련되는 공간에 배치되고, 선박(F)의 LNG 저장탱크(T)에는 가스 공급 모듈(200)로 LNG를 공급시키는 펌프(P)가 마련될 수 있다.

가스 공급 모듈(200)에 대한 상세한 설명은 전술한 실시예들로 대체한다.

상기 공간(SG)은 선박(F)의 topside에 배치되는 LNG 생산용 플랜트 설비들 사이에 안전을 유지하기 위해 필요한 간격, 예를 들어 lay down area 또는 safety gap일 수 있다. 본 실시예에서 가스 공급 모듈(200)은 플랜트 설비 중 액화공정 장치(100)에 성능 테스트를 위해 재기화된 LNG를 공급하는 장치이므로, 복수의 액화공정 장치(100) 사이에 마련된 공간(SG)에 부착하여 설치함으로써, 가스 공급 모듈(200)의 추가 이동 없이 여러 액화공정 장치(100)들의 성능 테스트를 수행할 수 있다.

가스 공급 모듈(200)은 전술한 실시예에서와 같이 배관(미도시)과 플랜지(미도시) 등을 통해 LNG 저장탱크(T)에 연결되어 LNG 저장탱크(T) 내의 펌프(P)로부터 LNG를 공급받아 재기화시켜 액화공정 장치(100)로 공급한다. 이처럼 LNG 저장탱크(T)에 연결되어 gas trial을 수행함으로써 액화공정 장치(100)뿐만 아니라 LNG 저장탱크(T)에 마련된 펌프(P) 및 배관의 설치 및 정상 작동, 극저온에서의 누출 여부, 단열성능 등도 확인할 수 있게 된다. 따라서 본 실시예의 시스템은 선박(F)의 hull 및 topside 시스템 전반의 성능에 대한 테스트와 이를 통한 선주 신뢰성 확보에 기여할 수 있다.

특히 본 실시예는 연안에 마련된 테스트 베드(TB) 및 계류부(M)를 통해 선박(F)을 계류시키고, 연안 인근의 육상, LNG 터미널 등으로부터 LNG를 공급할 수 있어 테스트 시간을 단축하고 시험 비용을 절감하며, 반영구적으로 여러 선박(F)을 테스트할 수 있다.

전술한 실시예에서와 마찬가지로 본 실시예의 선박(F)은 바람직하게는 해상에 부유하는 부유식 해양 구조물일 수 있고, 더욱 바람직하게는 LNG-FPSO 및 LNG-FPSO일 수 있다. 특히 본 실시예의 시스템은 선장(Length over all)이 300 내지 700m로 기존 LNG 터미널에 접안하기 어려운 선박(F)을 연안에 계류시켜 성능 테스트를 수행할 수 있다. 본 실시예에서 선박(F)은 천연가스를 채굴하여 액화하는 설비가 마련되는 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)일 수 있으나, 액화공정 장치(100)가 마련되거나 Gas trial이 필요한 다른 선박(F) 또는 해양 구조물에도 적용될 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

F: 선박
D: 데크
LC: LNG carrier
LT: LNG 터미널
SPM: single point mooring용 계류장치
SG: 공간 (예를 들어, safety gap)
T: LNG 저장탱크
P: 펌프
SP: 해수 펌프
M: 계류부
BP: 기저 플레이트
CL: 칼럼부
CP: 계류연결부
TB: 테스트 베드
100: 액화공정 장치
200: 가스공급 모듈
201: 모듈 몸체
210: 재기화기
220: 석션 드럼
230: 해수 공급부
232: 해수 공급 배관
233: 해수 배출 배관
234: 해수 공급 밸브
240: 고압 펌프
250: 재기화가스 공급부
251: 신축이음부
252: 게이지부
300: 연결부

Claims (7)

1. 선박의 액화공정 장치를 테스트하는 시스템에 있어서,
   연안에 마련되며 상기 선박을 계류시키는 계류장치; 및
   LNG를 재기화시켜 상기 계류장치에 계류된 상기 선박의 상기 액화공정 장치에 공급하는 가스 공급 모듈을 포함하되,
   상기 가스 공급 모듈은 상기 선박에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 계류장치는 연안의 해저에 고정되어 상기 선박을 Single Point Mooring 방식으로 계류시키는 장치인 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 계류장치는
   상기 연안의 해저에 고정되는 기저 플레이트;
   상기 기저 플레이트의 상부에 마련되며 해수면 상에 돌출되는 칼럼(column)부; 및
   상기 칼럼부에 마련되며 상기 선박과 연결되어 상기 선박을 계류시키는 계류연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 가스 공급 모듈은 상기 선박의 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 공급받아 재기화시켜 상기 액화공정 장치로 공급하고, 상기 액화공정 장치의 테스트를 거쳐 재액화된 상기 LNG는 상기 LNG 저장탱크로 저장되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 가스 공급 모듈은 상기 선박의 데크 상부에서 상기 액화공정 장치 사이에 마련되는 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 선박은 해상에 부유하는 부유식 해양 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 부유식 해양 구조물은 LNG-FPSO 및 LNG-FSRU를 포함하는 FLNG인 것을 특징으로 하는 선박의 액화공정 장치 테스트 시스템.

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