KR20150010275A - 부유식 해상구조물 및 온도 제어방법 - Google Patents

Abstract

부유식 해상구조물 및 온도 제어방법이 개시된다. 본 발명의 부유식 해상구조물은, 선체의 길이 방향으로 적어도 하나의 열로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐; 트렁크 데크(Trunk deck)와 복수의 LNG 저장탱크를 격리시키는 트렁크 데크 공간부; 및 코퍼댐 및 트렁크 데크 공간부 중 적어도 하나에 마련되어 코퍼댐의 내부의 공기와 트렁크 데크 공간부에 있는 공기를 서로 순환시키는 공기공급부를 포함한다.

Description

부유식 해상구조물 및 온도 제어방법{FLOATING MARINE STRUCTURE AND ITS TEMPERATURE CONTROLLING METHOD}

본 발명은, 부유식 해상구조물 및 온도 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 코퍼댐과 트렁크 데크 공간부 또는 밸러스트탱크 공간부 간의 공기 순환으로 열손실 또는 코퍼댐의 히팅을 최소화할 수 있는 부유식 해상구조물 및 온도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하, 'LNG'라 함)의 상태로 LNG 수송선에 저장되어 원거리의 소비처로 운반된다.

이러한 LNG는 천연가스를 극저온, 예컨대 대략 -163℃로 냉각하여 얻어지는 것으로서, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.

이와 같은 LNG는 LNG 수송선에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 소요처에 하역되거나, LNG RV(LNG Regasification Vessel)에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 소요처에 도달한 후 재기화되어 천연가스 상태로 하역될 수 있는데, LNG 수송선과 LNG RV에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크('화물창'이라고도 함)가 마련된다.

또한, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 LNG 저장탱크가 마련된다.

여기서, LNG FPSO는 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 해상 구조물이다.

LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후, 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다.

이와 같은 LNG 저장탱크는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 단열재가 화물의 하중에 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(independent tank type)과 멤브레인형(membrane type)으로 분류되고, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나뉘며, 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나뉘어진다.

종래의 LNG 저장탱크 중 멤브레인형인 GT NO 96형은 0.5~0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 밀봉벽(Primary barrier) 및 2차 밀봉벽(Secondary barrier)이 선체의 내면에 2개의 층으로 설치되되, 1차 밀봉벽이 LNG 측에 위치하고, 2차 밀봉벽이 선체의 내면 측에 위치하도록 설치됨으로써 LNG를 이중으로 감싼다.

또한, 1차 밀봉벽과 2차 밀봉벽 사이의 공간에는 1차 단열벽이 설치되고, 2차 밀봉벽과 내부 선체 사이의 공간에는 2차 단열벽이 설치되는데, 1차 단열벽 및 2차 단열벽은 LNG 저장탱크의 외부의 열이 LNG로 전달되는 것을 최소화한다.

한편, LNG 저장탱크에 저장된 LNG는 상압에서 기화 온도인 대략 -163℃ 에서 저장되기 때문에 LNG로 열이 전달되면 LNG가 기화되어 증발가스(Boil Off Gas, 이하 'BOG'라 함)가 발생 된다.

그리고 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 경우에 차가운 LNG 저장탱크를 연속적으로 설치하면 그 사이에 있는 스틸(steel)의 온도가 급격히 떨어져서 취성 파괴(brittle fracture)가 일어날 수 있다.

이를 방지하기 위해 LNG 저장탱크의 사이에 코퍼댐(cofferdam)이라는 공간을 두어서 LNG의 저온에 의한 손상을 막아준다.

하지만 코퍼댐을 설치하더라도 극저온의 LNG에 의해 LNG 화물창에 접한 코퍼댐 벌크헤드 부재의 스틸의 온도가 -60℃ 이하로 떨어지는 경우가 발생한다. 일반적인 스틸은 -60℃에 노출되면 저온 취성으로 손상된다.

이에 대한 방안으로 코퍼댐을 스테인레스 스틸이나 알루미늄 등의 극저온 재질로 제작할 수 있으나, 극저온 재질을 사용하면 선박의 가격이 급격히 증가 된다.

따라서, 코퍼댐과 LNG 저장탱크가 설치된 경우 코퍼댐의 온도를 5℃로 제어하고, 코퍼댐의 벌크 헤드를 상온에서 견디는 비교적 값이 저렴한 스틸로 제작한다.

기존의 LNG 운반선의 경우 코퍼댐의 온도가 5℃ 이하로 될 경우에는 히팅시스템이 가동해서 항상 5℃ 이상으로 유지한다. 기존의 LNG 운반선은 이를 위해서 글리콜 히팅시스템(glycol heating system)이나 전기 히팅시스템을 갖추고 있다.

따라서, 기존의 LNG 운반선은 항상 코퍼댐의 온도가 최소 5℃ 이상으로 설계/운항되며 BOR도 이러한 온도 조건에서 발생된다.

한국특허등록공보 제10-1137398호(대우조선해양 주식회사) 2012. 04. 10.

현재 LNG 운반선 시장에서는 계약을 하는 단계에서 BOR의 수치에 민감하다. 실례로 예전에는 0.15%의 BOR이 계약 조건이었지만 근래에는 0.125%나 0.10% 혹은 0.095%등의 BOR을 계약 조건으로 제시되는 경우가 발생하고 있다.

하지만, 현재 멤브레인 타입 탱크는 단열벽이 화물창 내에 설치된다. LNG 화물창 단열벽은 단열성능과 더불어서 LNG 화물에서 화물창으로 전달되는 하중을 견디고 전달할 수 있어야 하기 때문에, 단열성능을 높이기 위해서 기존 LNG 화물창의 단열벽을 변경하면 많은 연구와 설계 변경 및 비용 증가가 발생한다.

실제로 0.13% 정도의 BOR을 만족하는 LNG 화물창 단열벽이 있다고 하더라도 0.125%가 선주의 BOR 요구치로 나오면 BOR을 4% 정도 감소하기 위해서 많은 연구, 기간, 비용이 발생하고 있다.

또한, 0.103% BOR을 보장하는 LNG 화물창 단열벽이 있다고 하여도 선주가 0.10%의 BOR을 제시할 경우에는 이 LNG 화물창을 적용할 수 없어서 LNG 운반선을 수주할 수 없는 상황이 발생하고 있다. 현재 시장은 1%라도 BOR을 감소하면 선박 수주에서 유리한 상황에서 경쟁할 수 있는 것이 현재 LNG 운반선 시장이다.

한편, 기존의 BOR감소를 위한 기술개발은 LNG 화물창 단열벽의 성능을 개선하는 것이다. 현재 시장에서 1%라도 작은 BOR을 요구하고 있기 때문에 현 시점에서 많이 거론되는 방법은 LNG 화물창의 두께를 늘리는 것이다.

하지만, LNG 화물창의 두께를 늘리면 LNG를 저장할 수 있는 부피가 그만큼 감소한다. 혹은, 같은 화물창 부피를 유지하기 위해서는 선박의 크기가 커지게 된다.

또한, 화물창의 두께가 커지면 화물창이 구조적으로 더 약해지기 때문에 이를 보강하기 위한 연구가 진행되어야 한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 코퍼댐의 차가운 공기를 트렁크 데크 공간부로 보내 트렁크 데크 공간부의 온도를 낮춰 트렁크 데크 공간부로부터 LNG 저장탱크의 내부로의 열전달을 감소시켜 BOR을 줄이고, 트렁크 데크 공간부의 뜨거운 공기를 코퍼댐의 내부로 보내 코퍼댐을 가열에 소요되는 에너지 및 시간을 최소화할 수 있는 부유식 해상구조물 및 온도 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 길이 방향으로 적어도 하나의 열로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐; 트렁크 데크(Trunk deck)와 상기 복수의 LNG 저장탱크를 격리시키는 트렁크 데크 공간부; 및 상기 선체에 마련되어 상기 코퍼댐의 내부 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 또는 그 반대로 공급시키는 공기공급부를 포함하는 부유식 해상구조물이 제공될 수 있다.

상기 코퍼댐의 내부에 있는 공기는 상기 트렁크 데크 공간부에 있는 공기보다 온도가 낮고, 상기 트렁크 데크 공간부에 있는 공기를 상기 코퍼댐으로 공급하여 상기 코퍼댐의 온도를 높일 수 있다.

상기 트렁크 데크 공간부로부터 상기 코퍼댐으로의 공기 공급은 상기 코퍼댐을 가열하는 것과 병행해서 이루어지고, 상기 코퍼댐의 내부로 작업자가 들어가는 경우에 이루어질 수 있다.

상기 코퍼댐에 있는 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 공급하여 상기 트렁크 데크 공간부의 온도를 낮춰 상기 트렁크 데크 공간부로부터 상기 복수의 LNG 저장탱크의 내부로의 열전달을 감소시킬 수 있다.

상기 공기공급부는, 상기 코퍼댐 및 상기 트렁크 데크 공간부 중 어느 하나에 마련되어 상기 트렁크 데크 공간부의 공기를 상기 코퍼댐의 내부로 유입시키는 유입부; 및 상기 코퍼댐 및 상기 트렁크 데크 공간부 중 어느 하나에 마련되어 상기 코퍼댐의 내부에 있는 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 배출시키는 배출부를 포함할 수 있다.

상기 유입부는, 상기 트렁크 데크 공간부에 마련되어 상기 트렁크 데크 공간부에 있는 공기를 상기 코퍼댐으로 송풍시키는 제1 송풍팬; 및 상기 제1 송풍팬에 연결되어 상기 코퍼댐으로 유입되는 공기를 안내하는 유입 배관을 포함할 수 있다.

상기 배출부는, 상기 트렁크 데크 공간부에 마련되어 상기 코퍼댐에 있는 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 송풍시키는 제2 송풍팬; 및 상기 제2 송풍팬에 연결되어 상기 트렁크 데크 공간부로 배출되는 공기를 안내하는 배출 배관을 포함할 수 있다.

상기 코퍼댐은 영하의 온도로 제어되며, 상기 코퍼댐의 벌크 헤드는 영하의 온도에 견디는 재질로 제작될 수 있다.

상기 코퍼댐의 내부의 공기와 밸러스트탱크 공간부에 있는 공기를 서로 순환시키는 밸러스트탱크 공기공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 트렁크 데크 공간부에 마련되는 단열재를 더 포함할 수 있다.

상기 부유식 해상구조물은 LNG 운반선, LNG FPSO, LNG FSRU 및 LNG RV 중 선택된 하나일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 트렁크 데크 공간부 및 밸러스트탱크 공간부 중 적어도 하나의 공간부에 있는 공기를 선체의 길이 방향으로 적어도 하나의 열로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐의 공간부로 공급시켜 상기 공간부를 가열하고, 상기 코퍼댐의 상기 공간부 내부에 있는 공기를 상기 적어도 하나의 공간부로 공급시켜 상기 복수의 LNG 저장탱크의 내부로의 열전달을 감소시키는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 온도 제어방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 코퍼댐의 차가운 공기를 트렁크 데크 공간부로 보내 트렁크 데크 공간부의 온도를 낮춤으로써 트렁크 데크 공간부로부터 LNG 저장탱크의 내부로의 열전달을 감소시켜 BOR를 줄일 수 있다.

또한, 코퍼댐의 내부로 작업자가 들어갈 필요가 있는 경우 코퍼댐의 공기보다 따뜻한 트렁크 데크 공간부의 공기를 코퍼댐의 내부로 공급하여 코퍼댐의 가열에 필요한 에너지와 시간의 소요를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물에 코퍼댐이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 실시 예에서 트렁크 데크 공간부의 공기를 코퍼댐의 내부로 공급하는 상태를 도시한 작동도이다.
도 5는 본 실시 예에서 코퍼댐의 내부 공기를 트렁크 데크 공간부로 공급하는 상태를 도시한 작동도이다.

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 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물에 코퍼댐이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III선에 따른 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 부유식 해상구조물(1)은, 선체의 길이 방향으로 적어도 하나의 열로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크(T)의 사이에 마련되는 코퍼댐(100)과, 트렁크 데크(TD, Trunk deck)와 복수의 LNG 저장탱크(T)를 격리시키는 트렁크 데크 공간부(200)와, 코퍼댐(100) 및 트렁크 데크 공간부(200) 중 적어도 하나에 마련되어 코퍼댐(100)의 내부의 공기와 트렁크 데크 공간부(200)에 있는 공기를 서로 순환시키는 공기공급부(300)와, 코퍼댐(100)의 내부의 공기와 밸러스트탱크 공간부(BS)에 있는 공기를 서로 순환시키는 밸러스트탱크 공기공급부(400)와, 트렁크 데크 공간부(200)에 마련되는 단열재를 구비한다.

코퍼댐(100)은, 선체의 길이 방향으로 1열 이상으로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크(T)에 마련되며, 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 선체의 길이 방향으로 다열로 배치되는 복수의 LNG 저장탱크(T)의 사이에 마련되거나, 선체의 폭 방향 및 길이 방향으로 2열로 배치되는 LNG 저장탱크(T) 사이에 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 코퍼댐(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 LNG 저장탱크(T) 사이에 서로 이격 배치되는 한 쌍의 벌크 헤드(110)와, 한 쌍의 벌크 헤드(110)와 내부 선체(IH)에 의해 마련되는 공간부(120)를 포함한다.

본 실시 예에서 코퍼댐(100)은 BOR(Boil-off Rate)을 줄이기 위해서 종래와 달리 영하의 온도로 제어될 수 있다.

구체적으로, 종래에는 코퍼댐(100)의 온도를 항상 5℃ 이상으로 유지하였는데, 이는 코퍼댐(100)의 온도가 5℃보다 낮게 제어될 경우 IGC에서 규정하는 스틸 등급(steel grade) A를 사용하는 코퍼댐(100)의 벌크 헤드(110)의 온도가 0℃보다 낮아져 취성 파괴(brittle fracture) 될 수 있는 위험이 있기 때문이다.

전술한 바와 같이 코퍼댐(100)의 온도를 5℃ 이상으로 유지하는 경우 코퍼댐(100)과 LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG 간의 온도 차이로 인한 열전달로 인해 BOR이 발생되는 데, 일례로 실제 조선소에서 건조한 선박에 대해서, 0.1282의 BOR이 계산된다.

하지만, 본 실시 예와 같이 코퍼댐(100)의 온도를 영하의 온도로 제어하면 LNG와 코퍼댐(100)과의 온도 차이가 작아져 LNG와 코퍼댐(100) 간의 열전달이 종래에 비해 감소 되고, 이는 BOR의 감소로 이어진다.

구체적으로, 코퍼댐(100)의 벌크 헤드(110)의 온도를 -25℃로 제어하면 코퍼댐(100)의 온도를 -20.8℃로 유지할 수 있고, 이 경우 BOR은 0.1236이 되며, 이 수치는 종래의 BOR에 비해 3.5% 감소 됨을 알 수 있다.

또한, 코퍼댐(100)의 벌크 헤드(110)의 온도를 -50℃로 제어하면 코퍼댐(100)의 온도를 -46.5℃로 유지할 수 있고, 이 경우 BOR은 0.1192가 되며, 이 수치는 종래의 BOR에 비해 7.0% 감소 됨을 알 수 있다. 참고로 전술한 BOR의 수치는 수치해석의 결과이다.

다만, 코퍼댐(100)의 온도를 영하의 온도로 유지하는 경우 벌크 헤드(110)를 IGC에서 규정하는 재질이나 저온강(LT)으로 제작해야 되므로 비용이 증가 됨을 예상할 수 있으나, 이러한 비용의 증가는 BOR을 감소시킬 때 발생되는 이익에 비해서 작기 때문에 비교적 적은 비용으로 BOR을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

본 실시 예는 한 쌍의 벌크 헤드(110)를 영하의 온도로 제어함으로써 코퍼댐(100)의 온도를 영하로 온도로 제어할 수 있다.

본 실시 예에서 코퍼댐(100)의 온도는 일 예로 코퍼댐(100)의 가열 시스템이 작동하는 설정 온도를 조절하거나 코퍼댐(100)에 추가로 단열재를 설치하거나 냉각된 가스를 코퍼댐(100)에 주입해서 영하의 온도로 조절될 수 있다.

구체적으로, LNG 운반선을 설계할 때에는 USCG 조건에 따라서 외부 공기 온도가 -18℃ 이고, 해수 온도가 0℃일 때도 LNG 운반선이 문제가 없도록 설계되어야 한다. 이러한 외부 온도 조건에서 코퍼댐(100)을 가열하지 않으면 LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG의 냉열에 의해 코퍼댐(100)은 -60℃까지 떨어지게 된다.

따라서, 종래에는 코퍼댐(100)을 가열해서 코퍼댐(100)의 공간부(120)를 5℃, 벌크 헤드(110)를 0℃ 이상으로 항상 온도를 제어한다.

하지만, 본 실시예에서는 종래의 LNG 운반선과 다르게 본 실시예에서 제안하는 영하의 온도가 되면 가열장치가 가동되도록 하여 코퍼댐(100)의 온도를 영하의 특정 온도로 조절할 수 있다.

또한, 코퍼댐(100)의 내부에 단열재를 설치하여 코퍼댐(100)을 영하의 온도로 제어할 수도 있다.

본 실시 예에서 코퍼댐(100)의 온도를 영하의 온도로 제어하는 전술한 방법은 독립적으로 사용될 수도 있고, 다른 방법과 같이 사용될 수도 있으므로 본 발명의 권리범위는 어느 하나의 방법을 적용하는 것에 제한되지 않는다.

코퍼댐(100)의 벌크 헤드(110)는, 영하의 온도로 제어되므로, 벌크 헤드(110)는 IGC에서 규정하는 스틸 등급(steel grade)인 B, D, E, AH, DH, EH로 제작될 수 있다.

특히, 코퍼댐(100)의 벌크 헤드(110)를 -30 ~ -20℃로 제어하는 경우 IGC에서 규정하는 스틸 등급인 E 또는 EH로 벌크 헤드(110)를 제작할 수 있고, 벌크 헤드(110)를 -60 ~ -30℃로 제어하는 경우 저온강(LT)으로 벌크 헤드(110)를 제작할 수 있다.

본 실시 예에서 벌크 헤드(110)를 저온용 강으로 제작하는 경우 저온용 강은 저온용 탄소강(low temperature carbon steel), 저온용 합금강(low temperature alloy steel), 니켈강, 알루미늄강, 오스테나이트계 스테인리스강 중 하나 또는 상기 군으로부터 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어질 수 있다.

또한, 코퍼댐(100)을, 도 1 및 3에 도시된 바와 같이, 선체의 폭 방향으로 하나의 열로 배치하는 경우 공간부(120)는, 선체의 길이 방향으로 이격 된 한 쌍의 벌크 헤드(110)가 전방벽(7a)과 후방벽(9a)을 형성할 수 있고, 내부 선체(IH)가 좌우측벽, 천장부 및 바닥부를 형성할 수 있다.

나아가, 본 실시 예에서 코퍼댐(100)은, LNG 저장탱크(T)의 내부 공간을 횡방향으로 분할하는 횡방향 코퍼댐과, 종방향으로 분할하는 종방향 코퍼댐을 포함한다.

한편, 본 실시 예에서 코퍼댐(100)의 공간부(120)는 만선 상태에서 작업자가 공간부(120)로 들어가는 경우를 제외하고는 영하의 온도로 제어될 수 있으므로, 코퍼댐(100)의 저온의 공기를 후술하는 트렁크 데크 공간부(200) 또는 밸러스트탱크의 공간부로 공급하면 트렁크 데크 공간부(200) 또는 밸러스트탱크 공간부(BS)의 온도를 낮출 수 있다.

트렁크 데크 공간부(200) 또는 밸러스트탱크 공간부(BS)의 온도가 낮아지면 트렁크 데크 공간부(200) 또는 밸러스트탱크 공간부(BS)로부터 LNG 저장탱크(T)의 내부로의 열전달이 감소되므로 BOR을 낮출 수 있다.

또한, 코퍼댐(100)의 내부로 작업자가 들어갈 필요가 있는 경우 코퍼댐(100)의 내부 온도가 너무 낮으면 작업자가 부상을 당할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 코퍼댐(100)을 영상의 온도로 가열할 필요가 있는 데, 이때 트렁크 데크 공간부(200) 또는 밸러스트탱크 공간부(BS)에 있는 영상의 공기를 코퍼댐(100)으로 공급하면 짧은 시간에 코퍼댐(100)을 가열할 수 있다. 나아가, 코퍼댐(100)의 벌크 헤드(110)를 가열하는 데 소요되는 에너지의 소비도 줄일 수 있는 이점이 있다.

트렁크 데크 공간부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 트렁크 데크(TD)와 LNG 저장탱크(T)의 사이에 마련되어 트렁크 데크(TD)에서 화재 발생 시 트렁크 데크(TD)와 LNG 저장탱크(T)를 격리시켜 LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG를 보호한다.

또한, 트렁크 데크 공간부(200)는 선체가 이중 구조로 이루어지도록 하여 구조 강도를 확보하도록 하고, 선수부에서 선미부까지 연장되어 단일로 이루어지도록 마련될 수 있다. 이로 인해 카고 영역(cargo area)의 모든 구획에 걸쳐서, 즉 선수부의 코퍼댐(100)에서 선미부의 코퍼댐(100)까지 단일의 통으로 공간부를 만들 수도 있다.

일반적으로 트렁크 데크 공간부(200) 및 사이드 통로(SP)와 접한 내부 선체(IH)의 온도는 35.3℃ 정도의 온도가 나오고, 트렁크 데크(TD)는 외부 환경에 직접 노출되는 곳이므로 이를 통해 열 침입이 많음을 알 수 있다.

따라서, 트렁크 데크 공간부(200)와 사이드 통로(SP)에 코퍼댐(100)의 차가운 공기를 계속 공급해서 온도를 낮추면 트렁크 데크 공간부(200)와 사이드 통로(SP)로부터 LNG 저장탱크(T)의 내부로의 열 침입을 줄여 BOR을 낮출 수 있다.

그리고, 트렁크 데크 공간부(200)의 내부 천장부, 바닥부 및 측벽부 중 적어도 하나에는 후술하는 단열재가 마련될 수 있고, 단열재는 자세히 후술하기로 한다.

공기공급부(300)는, 코퍼댐(100) 및 트렁크 데크 공간부(200) 중 적어도 하나에 마련되어 코퍼댐(100)의 내부 공기와 트렁크 데크 공간부(200)에 있는 공기를 서로 순환시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 공기공급부(300)는 외부에 직접 노출되는 상부 갑판에도 마련될 수 있고, 공기공급부(300)가 마련되는 선체는 코퍼댐(100), 트렁크 데크 공간부(200), 상부 갑판을 포함한다.

즉, 코퍼댐(100)의 공간부(120)가 영하의 온도로 제어되는 경우 공간부(120)의 저온의 공기를 트렁크 데크 공간부(200)로 공급시키고, 코퍼댐(100)의 내부로 작업자가 들어갈 필요가 있어 공간부(120)의 온도를 영상으로 제어하는 경우 트렁크 데크 공간부(200)의 영상의 공기를 코퍼댐(100)의 공간부(120)로 공급시키는 역할을 한다.

본 실시 예에서 공기공급부(300)는, 코퍼댐(100) 및 트렁크 데크 공간부(200) 중 어느 하나에 마련되어 트렁크 데크 공간부(200)의 공기를 코퍼댐(100)의 내부로 유입시키는 유입부(310)와, 코퍼댐(100) 및 트렁크 데크 공간부(200) 중 어느 하나에 마련되어 코퍼댐(100)의 내부에 있는 공기를 트렁크 데크 공간부(200)로 배출시키는 배출부(320)를 포함한다.

유입부(310)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 트렁크 데크 공간부(200)에 마련되어 트렁크 데크 공간부(200)에 있는 공기를 코퍼댐(100)의 공간부(120)로 송풍시키는 제1 송풍팬(311)과, 제1 송풍팬(311)에 연결되어 코퍼댐(100)으로 유입되는 공기를 안내하는 유입 배관(312)을 포함한다.

본 실시 예에서 제1 송풍팬(311)은 코퍼댐(100)의 공간부(120)에 마련될 수도 있지만, 화물이 적재된 상태에서 공간부(120)가 영하의 온도로 제어되므로, 제1 송풍팬(311)을 공간부(120)에 설치하면 영하의 온도 특성을 고려해서 설계해야 하므로 트렁크 데크 공간부(200)에 설치하는 것이 이점이 있다.

그리고 제1 송풍팬(311)에는 트렁크 데크 공간부(200)의 공기를 흡입할 수 있는 개구가 마련될 수 있고, 유입 배관(312)은 공간부(120)에 마련되는 보강재(미도시)에 고정될 수 있다.

배출부(320)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 트렁크 데크 공간부(200)에 마련되어 코퍼댐(100)에 있는 공기를 트렁크 데크 공간부(200)로 송풍시키는 제2 송풍팬(321)과, 제2 송풍팬(321)에 연결되어 트렁크 데크 공간부(200)로 배출되는 공기를 안내하는 배출 배관(322)을 포함한다.

본 실시 예에서 제2 송풍팬(321)은 코퍼댐(100)의 공간부(120)에 마련될 수 있지만 전술한 제1 송풍팬(311)과 같은 이유로 트렁크 데크 공간부(200)에 설치하는 것이 이점이 있고, 제2 송풍팬(321)에는 공간부(120)의 차가운 공기를 트렁크 데크 공간부(200)로 배출하는 개구가 마련될 수 있다.

또한, 본 실시 예에서 배출 배관(322)은 공간부(120)의 차가운 공기를 효율적으로 흡입할 수 있도록 그 단부가 코퍼댐(100)의 바닥부에 근접되게 배치될 수 있다. 차가운 공기는 더운 공기에 비해 무거우므로 더운 공기는 상승되고 차가운 공기는 하강되어 코퍼댐(100)의 바닥부에 차가운 공기가 많이 있기 때문이다.

나아가, 배출 배관(322)은 공간부(120)에 마련되는 보강재에 고정되어 흔들림이 방지될 수 있다.

한편 본 실시 예는 공기공급부(300)를 유입부(310) 또는 배출부(320) 하나만으로 구성할 수도 있다. 즉, 제1 송풍팬(311) 또는 제2 송풍팬(321)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키면 공기의 흐름도 정방향 또는 역방향으로 공급할 수 있기 때문이다.

밸러스트탱크 공기공급부(400)는, 밸러스트탱크 공간부(BS)에 있는 공기를 코퍼댐(100)의 공간부(120)로 공급시키거나 코퍼댐(100)의 공간부(120)에 있는 차가운 공기를 밸러스트탱크 공간부(BS)로 공급시키는 역할을 한다.

일반적으로 밸러스트탱크 공간부(BS)에서 LNG 저장탱크(T)와 접한 내부 선체(IH)의 온도는 27.2 ~ 36.13℃ 정도가 된다. 따라서, 밸러스트탱크 공간부(BS)에 코퍼댐(100)의 차가운 공기를 계속 공급해서 온도를 낮추면 밸러스트탱크 공간부(BS)로부터 LNG 저장탱크(T)의 내부로의 열 침입을 줄여 BOR을 낮출 수 있다.

본 실시 예에서 밸러스트탱크 공기공급부(400)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 트렁크 데크 공간부(200)와 접하는 사이드 통로(SP)에 마련되는 제3 송풍팬(410)과, 일측부는 제3 송풍팬(410)에 연결되고 타측부는 밸러스트탱크 공간부(BS)로 연장되는 제1 배관(420)과, 일측부는 제3 송풍팬(410)에 연결되고 타측부는 코퍼댐(100)의 내부로 연장되는 제2 배관(430)을 포함한다.

밸러스트탱크 공기공급부(400)는 제3 송풍팬(410)의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 밸러스트탱크 공간부(BS)의 공기를 코퍼댐(100)의 공간부(120)로 공급하거나, 코퍼댐(100)의 공간부(120)의 공기를 밸러스트탱크 공간부(BS)로 공급할 수 있다.

본 실시 예에서 작업의 편리성을 위해 제2 배관(430)을 코퍼댐(100)의 내부로 연결하지 않고 제1 송풍팬(311) 또는 제2 송풍팬(321)으로 연결하여 유입 배관(312) 또는 배출 배관(322)을 이용할 수도 있다.

본 실시 예에서 밸러스트탱크 공간부(BS)에도 후술하는 단열재가 마련될 수 있다.

단열재는, 코퍼댐(100)의 내부, 트렁크 데크 공간부(200) 또는 밸러스트탱크 공간부(BS)에 선택적으로 마련되어 외부의 열 침입을 감소시키는 역할을 한다. 본 실시 예에서 단열재는, LNG 저장탱크(T)를 밀봉 및 단열시키는 밀봉 및 단열유닛의 단열벽일 수도 있고, 단열벽과는 다른 타입인 패널 타입의 단열재, 발포형 타입의 단열재, 진공 단열이나 입자 형태 타입의 단열재 및 부직포 타입의 단열재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 예로 코퍼댐(100)에 마련되는 단열재는 부유식 해상구조물이 온도가 높은 지역을 운항하거나 여름철에 운항할 경우 코퍼댐(100)의 내부로 열이 침입하는 것을 방지하여 외부의 온도가 높은 경우에도 코퍼댐(100)의 온도를 원하는 온도로 떨어질 수 있도록 하는 역할을 한다.

패널 타입의 단열재는 스티로폼(styrofoam)을 포함하며, 스티로폼은 코퍼댐(100)에 저온 접착제나 볼트 등을 이용하여 부착 방식으로 결합 될 수 있다.

발포형 타입의 단열재는 폴리우레탄폼을 포함하며, 폴리우레탄폼은 포밍(foaming) 방식으로 코퍼댐(100)에 분사되어 결합 될 수 있다.

부직포 타입의 단열재는 폴리에스텔 화이버 재질로 제작될 수도 있고, 합성수지층으로 제작될 수도 있으며, 코퍼댐(100)에 저온 접착제나 볼트 등을 이용하여 부착 방식으로 결합 될 수 있다.

이하에서 도 4와 도 5를 참조하여 본 실시 예의 작동 상태를 간략히 설명한다.

도 4는 본 실시 예에서 트렁크 데크 공간부의 공기를 코퍼댐의 내부로 공급하는 상태를 도시한 작동도이다.

도 4의 경우는 LNG 저장탱크(T)에 화물이 적재된 상태(예를 들어 만선 상태)에서 코퍼댐(100)의 공간부(120)로 작업자가 들어갈 필요가 있는 경우 유입부(310)의 제1 송풍팬(311)을 구동시켜 트렁크 데크 공간부(200)의 공기를 코퍼댐(100)의 내부로 공급할 수 있다. 이때 코퍼댐(100)의 내부에 설치된 별도의 히팅시스템을 통해 코퍼댐(100)은 별도로 가열될 수 있다.

또한, 밸러스트탱크 공간부(BS)에 있는 공기도 밸러스트탱크 공기공급부(400)를 통해서 코퍼댐(100)의 내부로 공급될 수 있다.

도 5는 본 실시 예에서 코퍼댐의 내부 공기를 트렁크 데크 공간부로 공급하는 상태를 도시한 작동도이다.

코퍼댐(100)의 내부로 작업자가 들어갈 필요가 없는 경우 트렁크 데크 공간부(200)로부터 LNG 저장탱크(T)의 내부로의 열 침입을 줄이기 위해 제2 송풍팬(321)을 구동시켜 코퍼댐(100)의 공간부(120)의 차가운 공기를 트렁크 데크 공간부(200)로 공급할 수 있다.

또한, 밸러스트탱크 공기공급부(400)를 통해 코퍼댐(100)에 있는 차가운 공기는 밸러스트탱크 공간부(BS)로 공급될 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 코퍼댐의 차가운 공기를 트렁크 데크 공간부로 보내 트렁크 데크 공간부의 온도를 낮춤으로써 트렁크 데크 공간부로부터 LNG 저장탱크의 내부로의 열전달을 감소시켜 BOR를 줄일 수 있다.

또한, 코퍼댐의 내부로 작업자가 들어갈 필요가 있는 경우 코퍼댐의 공기보다 따뜻한 트렁크 데크 공간부의 공기를 코퍼댐의 내부로 공급하여 코퍼댐의 가열에 필요한 에너지와 시간의 소요를 최소화할 수 있다.

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

1 : 부유식 해상구조물 100 : 코퍼댐
110 : 벌크 헤드 120 : 공간부
200 : 트렁크 데크 공간부 300 : 공기공급부
310 : 유입부 320 : 배출부
400 : 밸러스트탱크 공기공급부 410 : 제3 송풍팬
420 : 제1 배관 430 : 제2 배관
BS : 밸러스트탱크 공간부 IH : 내부 선체
SP : 사이드 통로 T : LNG 저장탱크
TD : 트렁크 데크

Claims (12)

1. 선체의 길이 방향으로 적어도 하나의 열로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐;
   트렁크 데크(Trunk deck)와 상기 복수의 LNG 저장탱크를 격리시키는 트렁크 데크 공간부; 및
   상기 선체에 마련되어 상기 코퍼댐의 내부 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 또는 그 반대로 공급시키는 공기공급부를 포함하는 부유식 해상구조물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코퍼댐의 내부에 있는 공기는 상기 트렁크 데크 공간부에 있는 공기보다 온도가 낮고,
   상기 트렁크 데크 공간부에 있는 공기를 상기 코퍼댐으로 공급하여 상기 코퍼댐의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 트렁크 데크 공간부로부터 상기 코퍼댐으로의 공기 공급은 상기 코퍼댐을 가열하는 것과 병행해서 이루어지고, 상기 코퍼댐의 내부로 작업자가 들어가는 경우에 이루어지는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 코퍼댐의 내부에 있는 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 공급하여 상기 트렁크 데크 공간부의 온도를 낮춰 상기 트렁크 데크 공간부로부터 상기 복수의 LNG 저장탱크의 내부로의 열전달을 감소시키는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기공급부는,
   상기 코퍼댐 및 상기 트렁크 데크 공간부 중 어느 하나에 마련되어 상기 트렁크 데크 공간부의 공기를 상기 코퍼댐의 내부로 유입시키는 유입부; 및
   상기 코퍼댐 및 상기 트렁크 데크 공간부 중 어느 하나에 마련되어 상기 코퍼댐의 내부에 있는 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 배출시키는 배출부를 포함하는 부유식 해상구조물.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 유입부는,
   상기 트렁크 데크 공간부에 마련되어 상기 트렁크 데크 공간부에 있는 공기를 상기 코퍼댐으로 송풍시키는 제1 송풍팬; 및
   상기 제1 송풍팬에 연결되어 상기 코퍼댐으로 유입되는 공기를 안내하는 유입 배관을 포함하는 부유식 해상구조물.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 배출부는,
   상기 트렁크 데크 공간부에 마련되어 상기 코퍼댐에 있는 공기를 상기 트렁크 데크 공간부로 송풍시키는 제2 송풍팬; 및
   상기 제2 송풍팬에 연결되어 상기 트렁크 데크 공간부로 배출되는 공기를 안내하는 배출 배관을 포함하는 부유식 해상구조물.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 코퍼댐은 영하의 온도로 제어되며,
   상기 코퍼댐의 벌크 헤드는 영하의 온도에 견디는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 코퍼댐의 내부의 공기와 밸러스트탱크 공간부에 있는 공기를 서로 순환시키는 밸러스트탱크 공기공급부를 더 포함하는 부유식 해상구조물.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 트렁크 데크 공간부에 마련되는 단열재를 더 포함하는 부유식 해상구조물.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 부유식 해상구조물은 LNG 운반선, LNG FPSO, LNG FSRU 및 LNG RV 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
12. 트렁크 데크 공간부 및 밸러스트탱크 공간부 중 적어도 하나의 공간부에 있는 공기를 선체의 길이 방향으로 적어도 하나의 열로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐의 공간부로 공급시켜 상기 공간부를 가열하고, 상기 코퍼댐의 상기 공간부 내부에 있는 공기를 상기 적어도 하나의 공간부로 공급시켜 상기 복수의 LNG 저장탱크의 내부로의 열전달을 감소시키는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 온도 제어방법.

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