KR20150000531U

KR20150000531U - Lng 운반선의 lng 저장 탱크

Info

Publication number: KR20150000531U
Application number: KR2020130006204U
Authority: KR
Inventors: 김연태; 우일국; 이원준
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-02-04

Abstract

LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 관한 것으로,
LNG가 적재되는 내부 저장 탱크; 상기 내부 저장 탱크의 외부 둘레에 마련되는 외부 보호 탱크; 상기 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크 사이에 마련되고, 불활성기체가 충전되는 충전공간; 상기 충전공간과 접속되어 충전공간의 압력을 조절할 수 있도록 하는 가압장치;를 포함하는 기술 구성을 통하여
내부 저장 탱크를 안정적으로 지지할 수 있게 되고, 내부 저장 탱크의 압력 변화 및 LNG 누설에 대해 효과적으로 대처할 수 있게 되며, 보다 안전하게 LNG를 운반할 수 있게 되는 것이다.

Description

LNG 운반선의 LNG 저장 탱크 { LNG STORAGE TANK FOR LNG CARRIER }

본 고안은 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 관한 것으로, 더 자세하게는 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크 사이의 충전공간에 불활성기체를 충전하고 가압장치를 접속한 것에 관한 것이다.

일반적으로 지하에 매설되어 있는 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 LNG 운반선을 통해 운반된다.

상기 액화천연가스(LNG)는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 기체 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들게 되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선은 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장 탱크(화물창이라고도 함)를 구비한다.

상기 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형 탱크(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.

또한, 통상 멤브레인형 LNG 저장 탱크는 GTT NO 96-2형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.

상기 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 자세한 분류 및 특징은 하기의 특허문헌 1에 개시되어 있고, 하기의 특허문헌 2에는 독립형 LNG 저장탱크를 갖는 부유식 해상 구조물이 개시되어 있다.

한편, 멤브레인형의 LNG 저장 탱크는 저장 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 되지만 내부 보강재 설치에 제한이 있기 때문에 슬로싱(Sloshing)에 크게 불리하다.

상기에서 슬로싱이란 LNG 운반선이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 LNG 저장 탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG가 유동하는 현상을 말하는 것이다.

상기 슬로싱에 의해 LNG 저장 탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 되며, 이러한 슬로싱 현상은 부분적재시에 더 심하게 발생한다.

반면에 독립형 LNG 저장 탱크, 특히 원형 단면의 독립형 LNG 저장 탱크는 공간효율성은 떨어질 수 있지만 슬로싱에 크게 유리하며, 그에 따라 보다 안전한 LNG 운반을 도모할 수 있게 된다.

또한 원형 단면의 독립형 LNG 저장 탱크는 다른 형식의 것에 비해 열전달량이 적어 탱크의 증발가스(BOG; Boil Off Gas)가 적게 발생하며, 응력집중이 발생하지 않게 된다.

하기의 특허문헌 3에는 원형 단면의 선박용 독립형 LNG 저장 탱크가 개시되어 있다.

특허문헌 3의 선박용 LNG 저장 탱크는 원통형 외조와 내조를 구비하고, 외조와 내조 사이에 슬라이딩 메인 서포터와 고정 메인 서포터, 서브 서포터를 설치하여 내조를 안정적으로 지지하는 기술이 적용된 것이다.

본 고안은 특허문헌 3과 같이 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크의 이중 탱크로 이루어진 독립형 탱크 방식의 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 관계한다.

상기 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크의 이중 탱크로 이루어진 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 내부 저장 탱크에서 LNG가 누출되더라도 외부 보호 탱크를 통해 LNG가 대기 중으로 누출되는 방지할 수 있게 된다.

대한민국 공개실용신안공보 제20-2009-0010775호(2090년 10월 22일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0039482호(2010년 4월 16일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0042114호(2013년 4월 26일 공개)

그러나, 특허문헌 3을 비롯한 종래 기술에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크가 사이에 다수의 서포트부재가 단순 설치된 형태로 구성되어 있기 때문에 내부 저장 탱크를 안정적으로 지지하기 어려운 문제가 있었다.

즉, 종래 기술에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 LNG 운반 과정에서 내부 저장 탱크의 압력의 상승하게 되는 경우 내부 저장 탱크가 독립적으로 팽창 하중을 감당하여야 하므로 안정성이 떨어지게 되는 문제가 있었다.

또한, 내부 저장 탱크에서 LNG가 누출되는 경우 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크 사이의 공간에 높은 압력의 LNG가 채워지게 되므로 폭발의 우려가 있게 되는 문제가 있었다.

본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LNG가 적재되는 내부 저장 탱크를 보다 안정적으로 지지하여 보다 안전하게 LNG를 운반할 수 있도록 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 내부 저장 탱크로부터의 LNG 누출 여부를 간편하게 확인할 수 있도록 하고, 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크 사이의 공간으로 누출된 LNG를 안정화시키는 것에 의해 안전사고를 방지할 수 있도록 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 LNG가 적재되는 내부 저장 탱크; 상기 내부 저장 탱크의 외부 둘레에 마련되는 외부 보호 탱크; 상기 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크 사이에 마련되고, 불활성기체가 충전되는 충전공간; 상기 충전공간과 접속되어 충전공간의 압력을 조절할 수 있도록 하는 가압장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부 저장 탱크의 일측에 설치되어 내부 저장 탱크의 압력과 충전공간의 압력, 충전공간의 가스 성분을 측정 및 감지하는 압력측정장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력측정장치 및 가압장치에 접속되고, 압력측정장치의 각 압력 측정값에 따라 가압장치의 작동을 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어장치에 접속되고, 상기 압력측정장치의 압력 측정값 및 가압장치의 작동 상태, LNG 누설 여부를 표시하는 표시장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 상기 외부 보호 탱크의 외부 둘레에 단열재가 시공되는 것과, 상기 단열재가 다수의 판넬 형태로 분할된 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 상기 충전공간에 충전되는 불활성기체가 아르곤(Ar)인 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 상기 충전공간 내부에 내부 저장 탱크의 외주면와 외부 보호 탱크 내주면 사이의 간격으로 유지하면서 내부 저장 탱크를 지지하는 다수의 서포터가 방사상으로 설치된 것과, 상기 충전공간의 내부 하부 쪽에 다른 지점보다 많은 수의 서포터가 배치된 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 의하면, LNG가 적재되는 내부 저장 탱크와 외부 보호 탱크 사이의 충전공간에 충전된 불활성기체를 통해 내부 저장 탱크를 보다 안정적으로 지지할 수 있게 되어 LNG를 보다 안전하게 운반할 수 있게 된다.

또한, 본 고안에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 의하면, LNG 운반 과정에서 내부 저장 탱크의 압력 변화 및 LNG 누설에 대하여 효과적으로 대처할 수 있게 되므로 LNG를 보다 안전하게 운반할 수 있게 된다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 적재 상태도,
도 2는 동 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 구성도,
도 3은 동 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 가압장치 제어 흐름도.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 적재 상태도이다.

도 2는 동 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크(100)는 내부 저장 탱크(110), 외부 보호 탱크(120), 충전공간(130), 가압장치(140), 압력측정장치(150), 제어장치(160), 표시장치(170)를 구비한다.

내부 저장 탱크(110)는 운반대상물인 LNG를 저장하는 역할을 담당한다.

외부 보호 탱크(120)는 상기 내부 저장 탱크(110)의 둘레에 마련되고, 외부의 물리적 충격이나 환경적 영향으로부터 상기 내부 저장 탱크(110)를 안전하게 보호하는 역할을 담당한다.

외부 보호 탱크(120)의 외부 둘레에는 단열재(190)가 시공되며, 이때 단열재(190)는 외부 보호 탱크(120)의 전체를 도포하는 형태로 시공된다.

상기 단열재(190)는 작업공수 및 작업비용 절감을 위해 다수의 판넬 형태로 분할된 것을 사용할 수 있다.

충전공간(130)는 상기 내부 저장 탱크(110)와 외부 보호 탱크(120)의 사이에 마련되고, 다른 물질과 화학반응을 일으키기 어려운 불활성기체가 충전되는 공간이다.

본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크(100)에서 상기 충전공간(130)에 충전되는 불활성기체는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 등이 사용될 수 있으며, 아르곤(Ar)이 바람직하다.

상기 충전공간(130)의 내부에는 내부 저장 탱크(110)의 외주면와 외부 보호 탱크(120) 내주면 사이의 간격으로 유지하면서 내부 저장 탱크(110)를 지지하는 다수의 판상 서포터(131)가 방사상으로 설치된다.

또한, 내부 저장 탱크(110)는 내부 하단부에 LNG 적재 하중이 걸리게 되므로 충전공간(130)의 내부 하부 쪽에 다른 지점보다 많은 수의 서포터(131)를 배치하는 것이 바람직하다.

각 서포터(131)에는 불활성기체가 통과할 수 있는 유로가 형성된다.

가압장치(140)는 상기 충전공간(130)과 접속되고, 제어장치(160)의 제어신호에 따라 충전공간(130)의 내부 압력을 조절하는 역할을 담당한다.

압력측정장치(150)는 상기 내부 저장 탱크(110)의 일측에 설치되고, 상기 내부 저장 탱크(110)의 압력과 충전공간(130)의 압력을 측정하여 측정값을 제어장치(160)에 전송하는 역할을 담당한다.

또한, 상기 압력측정장치(150)는 상기 충전공간(130)의 가스 성분을 감지하여 감지 정보를 제어장치(160)에 전송하는 역할을 담당한다.

제어장치(160)는 상기 압력측정장치(150)로부터 전송된 상기 내부 저장 탱크(110)의 압력 측정값 및 충전공간(130)의 압력 측정값에 따라 상기 가압장치(140)의 작동을 제어한다.

또한, 제어장치(160)는 상기 압력측정장치(150)로부터 전송된 상기 충전공간(130)의 가스 성분 감지 정보에 따라 LNG 누설 여부를 판단한다.

표시장치(170)는 상기 압력측정장치(150)의 측정값 및 가압장치(140)의 작동 상태를 표시하고, LNG 누설 여부를 표시한다.

본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크(100)는 LNG가 적재되는 내부 저장 탱크(110)의 바깥 둘레에 외부 보호 탱크(120)가 마련된 2중 탱크로 구성된다.

따라서 내부 저장 탱크(110)에서 LNG가 누출되더라도 외부 보호 탱크(120)에서 수용할 수 있게 되어 LNG를 안전하게 저장, 운반할 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크(100)는 내부 저장 탱크(110)와 외부 보호 탱크(120) 사이에 마련되는 충전공간(130)에 불활성기체가 충전된다.

상기 충전공간(130)에 충전된 불활성기체는 내부 저장 탱크(110)에서 누설된 LNG와 화학 반응을 일으키지 않게 되므로 폭발의 우려를 현저하게 저감할 수 있게 되는 등 높은 수준의 안전성을 제공하게 된다.

또한, 상기 충전공간(130)의 불활성기체는 공기보다 열전도가 낮으므로 단열에도 유리하게 되어 단열비용 절감에도 크게 기여할 수 있게 된다.

내부 저장 탱크(110)의 일측에 설치되는 압력측정장치(150)는 내부 저장 탱크(110)의 내부 압력과 충전공간(130)의 압력을 측정하여 제어장치(160)로 측정값을 전송한다.

또한, 압력측정장치(150)는 충전공간(130)의 가스 성분을 감지하여 LNG 누설 여부를 확인할 수 있도록 한다.

본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크(100)는 상기 충전공간(130)에 접속된 가압장치(140)를 통해 충전공간(130)의 압력을 조절할 수 있다.

예를 들어 LNG 운반 과정에서 내부 저장 탱크(110)의 압력이 상승한 경우 그에 맞춰 충전공간(130)의 압력을 조절함으로써 내부 저장 탱크(110)에 걸리는 부하를 줄여줄 수 있게 되며, 그에 따라 보다 안전하게 LNG를 운반할 수 있게 된다.

상기에서 내부 저장 탱크(110)의 압력이 일정 압력 이상의 조건이 되면 전체 구조물이 감당하기 어렵게 되므로 밸브를 개방하여 내부 저장 탱크(110) 내부의 천연가스(NG)를 외부로 방출시켜 압력을 유지시킨다.

도 3은 동 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 가압장치 제어 흐름도이다.

본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 있어서 가압장치(140)는 압력측정장치(150)로 내부 저장 탱크(110)의 압력과 충전공간(130)의 압력을 측정하는 단계; 상기 압력측정장치(150)의 각 측정값을 표시장치(170)에 표시하는 단계; 상기 각 측정값을 전송받은 제어장치(160)가 내부 저장 탱크(110)의 압력이 충전공간(130)의 압력을 초과하는 지를 판단하는 단계; 상기 압력 비교 판단 결과 내부 저장 탱크(110)의 압력이 충전공간(130)의 압력을 초과하면 상기 제어장치(160)가 가압장치(140)를 작동시키는 단계; 표시장치(170)에 상기 가압장치(140)의 작동 상태를 표시하는 단계;를 포함하는 제어방법으로 제어될 수 있다.

또한, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 있어서 가압장치(140)는 상기 압력 비교 판단 결과 내부 저장 탱크(110)의 압력이 충전공간(130)의 압력을 초과하지 않으면 제어장치(160)가 가압장치(140)의 작동 여부를 판단하는 단계; 상기 가압장치 작동 여부 판단 결과 가압장치(140)가 작동되고 있으면 제어장치(160)가 가압장치(140)를 정지시키는 단계; 표시장치(170)에 가압장치 정지 상태를 표시하는 단계;를 더 포함하는 제어방법으로 제어될 수 있다.

또한, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크에 있어서 가압장치(140)는 상기 가압장치 작동 여부 판단 결과 가압장치(140)가 작동되고 있지 않으면 표시장치(170)에 가압장치 정지 상태를 표시하는 단계;를 더 포함하는 제어방법으로 제어될 수 있다.

이상 본 고안자에 의해서 이루어진 고안을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100 : LNG 저장 탱크
110 : 내부 저장 탱크
120 : 외부 보호 탱크
130 : 충전공간
140 : 가압장치
150 : 입력측정장치
160 : 제어장치
170 : 표시장치
190 : 단열재

Claims

LNG가 적재되는 내부 저장 탱크(110);
상기 내부 저장 탱크(110)의 외부 둘레에 마련되는 외부 보호 탱크(120);
상기 내부 저장 탱크(110)와 외부 보호 탱크(120) 사이에 마련되고, 불활성기체가 충전되는 충전공간(130);
상기 충전공간(130)과 접속되어 충전공간(130)의 압력을 조절할 수 있도록 하는 가압장치(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제1항에 있어서,
상기 내부 저장 탱크(110)의 일측에 설치되어 내부 저장 탱크(110)의 압력과 충전공간(130)의 압력, 충전공간(130)의 가스 성분을 측정 및 감지하는 압력측정장치(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제2항에 있어서,
상기 압력측정장치(150) 및 가압장치(140)에 접속되고, 압력측정장치(150)의 각 압력 측정값에 따라 가압장치(140)의 작동을 제어하는 제어장치(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제3항에 있어서,
상기 제어장치(160)에 접속되고, 상기 압력측정장치(150)의 압력 측정값 및 가압장치(140)의 작동 상태, LNG 누설 여부를 표시하는 표시장치(170);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제1항에 있어서,
상기 외부 보호 탱크(120)의 외부 둘레에 단열재(190)가 시공되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제5항에 있어서,
상기 단열재(190)는 다수의 판넬 형태로 분할된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제1항에 있어서,
상기 충전공간(130)에 충전되는 불활성기체는 아르곤(Ar)인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제1항에 있어서,
상기 충전공간(130) 내부에 내부 저장 탱크(110)의 외주면와 외부 보호 탱크(120) 내주면 사이의 간격으로 유지하면서 내부 저장 탱크(110)를 지지하는 다수의 서포터(131)가 방사상으로 설치된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.
제8항에 있어서,
상기 충전공간(130)의 내부 하부 쪽에 다른 지점보다 많은 수의 서포터(131)가 배치된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크.