KR20150061912A - 수직 운용이 가능한 해양 ｌｎｇ 오프로딩 아암 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 해양 LNG 오프로딩 아암이 무빙 플랫폼에 의해 수직 이동이 가능함으로써 수직 운용의 제약을 해소하도록 하고, 이로 인해 LNG의 로딩과 오프로딩 간에 드래프트(draft)를 유지할 필요가 없어짐으로써 FLNG의 선체 설계가 자유롭도록 하고, LNGC 선택의 범용성을 획득할 수 있으며, FLNG와 LNGC의 상대적인 운동 차이가 심한 해상에서도 오프로딩을 진행할 수 있도록 하여 오프로딩의 해상 환경적인 제한을 최소화할 수 있는 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템은 FLNG의 선체 측부에 수직되게 마련되는 버티컬 레일; 상기 버티컬 레일에 설치되는 무빙 플랫폼; 상기 무빙 플랫폼이 상기 버티컬 레일을 따라 승강하도록 구동력을 제공하는 승강구동부; 상기 무빙 플랫폼에 설치되는 해양 LNG 오프로딩 아암; 및 상기 해양 LNG 오프로딩 아암을 상기 FLNG의 저온 파이프 시스템에 연결시키는 플렉시블 파이프를 포함한다.

Description

수직 운용이 가능한 해양 ＬＮＧ 오프로딩 아암 시스템{Marine LNG offloading arm system capable of vertical operating}

본 발명은 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 해양 LNG 오프로딩 아암의 수직 운용의 제한을 해소할 수 있도록 구성된 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 해상 유전 및 가스전 등의 개발이 활발해짐에 따라 채굴된 원유, 천연가스 등과 같은 자원을 원하는 장소로 안전하게 수송 및 운반하기 위한 다양한 수송선박, 이송장비, 해양설비 등이 개발되고 있다.

한편 해상의 선박에서 선박, 부유식 또는 고정식 터미널로의 유체 이송은 육상에서의 이송과 달리, 이송라인이 지면에 안정적으로 지지되지 않고, 두 위치 간의 상대 운동이 발생하기 때문에 유체 이송에 대한 다양한 조치 및 검토가 세밀하게 요구된다.

종래의 LNG FPSO(LNG Floating Production Storage and Off-loading)에서 생산된 LNG의 이송을 위하여 LNG FPSO와 LNGC(LNG Carrier)로의 LNG 이송은 LNG FPSO와 LNGC를 무어링 시스템(mooring system)으로 상호 측면을 접안하고, 파이프를 사용하여 LNG를 이송하게 된다.

종래의 LNG 하역 장치로는 한국공개특허 제10-2011-0096220호의 LNG 부유식 설비의 LNG 하역 장치 및 방법이 있다. 이는 LNG 부유식 설비로부터 호스를 통해 LNG를 셔틀로 하역하기 위한 장치로서, 일정한 길이를 가지며 LNG 부유식 설비의 데크 상에 직립 설치되는 고정체와; 일정한 길이를 가지며 회전함에 따라 셔틀 방향으로 뻗을 수 있도록 상기 고정체에 회전 가능하게 결합되는 제 1관절체와; 일정한 길이를 가지며 회전함에 따라 셔틀의 데크 상에 직립 상태로 놓여질 수 있도록 상기 제 1관절체의 선단에 회전 가능하게 결합되는 제 2관절체를 포함하여 이루어진다.

그러나 종래 기술 뿐만 아니라 기존의 LNG 오프로딩에 사용되는 해양 LNG 오프로딩 아암(Marine LNG off-loading arm)은 LNG FPSO의 메인 데크와 같은 제한된 위치에 설치됨으로써 LNG FPSO의 규모에 비하여, 상대적으로 수직 운용이 상당히 제한적이다. 따라서 해양 LNG 오프로딩 아암의 수직 운용 제한이 LNG FPSO의 선체 설계에 대한 제약 조건이 되어 과도한 밸러스트 워터 탱크를 확보해야 하는 등의 문제를 초래하였다. 특히 FLNG(Floating-LNG)운반선이나 LNG 벙커링 선박의 설계시, 해양 LNG 오프로딩 아암을 새로 설계하기 보다는 기존의 제품에 맞추어 선체의 구조를 변경하는 경향으로 인해서, 해양 LNG 오프로딩 아암의 수직 운용 제한은 FLNG(Floating-LNG)운반선이나 LNG 벙커링 선박의 설계를 어렵게 하는 원인이 되었다.

또한 종래의 해양 LNG 오프로딩 아암의 수직 운용 한계로 인해 오프로딩에 사용되는 LNGC의 제한을 가져오며, 이로 인해 LNGC 선택의 범용성을 해치게 되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 종래의 LNG 오프로딩시, 유동이 심한 해상 환경으로 인해 FLNG와 LNGC의 상대 운동이 해양 LNG 오프로딩 아암의 수직 운용 제한 범위를 벗어나게 되면, 오프로딩을 중단하여야 하므로, FLNG의 조작성을 해치게 되는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 해양 LNG 오프로딩 아암의 수직 운용의 제한을 해소함으로써 FLNG 선체의 설계를 용이하도록 하고, LNGC(LNG Carrier) 선택의 범용성을 제공하도록 하며, 오프로딩의 해상 환경적인 제한을 최소화하도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 선체 측부에 수직되게 마련되는 버티컬 레일; 상기 버티컬 레일에 설치되는 무빙 플랫폼; 상기 무빙 플랫폼이 상기 버티컬 레일을 따라 승강하도록 구동력을 제공하는 승강구동부; 상기 무빙 플랫폼에 설치되는 해양 LNG 오프로딩 아암; 및 상기 해양 LNG 오프로딩 아암을 상기 FLNG의 저온 파이프 시스템에 연결시키는 플렉시블 파이프를 포함하는 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템이 제공된다.

상기 무빙 플랫폼은 상기 플렉시블 파이프가 다른 플렉시블 파이프와의 간섭을 방지하도록 가이드하는 파이프 가이드가 설치될 수 있다.

상기 해양 LNG 오프로딩 아암의 카운터로드 인가레버에 연결되는 와이어를 당김으로써 상기 해양 LNG 오프로딩 아암에 카운터로드를 인가하도록 상기 무빙 플랫폼에 설치되는 카운터로드 인가윈치를 더 포함할 수 있다.

상기 해양 LNG 오프로딩 아암은 상기 무빙 플랫폼에 수직되게 설치되는 아암본체; 상기 아암본체의 하부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 카운터로드 인가레버가 고정되는 하부 체인 풀리; 상기 아암본체의 상부에 회전 가능하게 설치되는 상부 체인 풀리; 상기 상부 체인 풀리와 상기 하부 체인 풀리를 연결하는 체인; 및 상기 상부 체인 풀리에 고정되고, 끝단이 LNGC와의 저온 파이프 시스템에 연결되는 연결부가 마련되는 아암을 포함할 수 있다.

상기 선박의 선체 측부에 상기 무빙 플랫폼과 상기 LNGC와의 충돌을 차단하도록 설치되는 프로텍터를 더 포함할 수 있다.

상기 프로텍터는 상기 무빙 플랫폼의 양측에 각각 마련될 수 있다.

상기 프로텍터는 상기 LNGC와의 충격을 흡수하는 펜더가 수직되게 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 선체 측부에 승강구동부의 구동력에 의해 승강하도록 설치되는 무빙 플랫폼; 상기 무빙 플랫폼에 설치되는 해양 LNG 오프로딩 아암; 및 상기 해양 LNG 오프로딩 아암을 상기 FLNG의 저온 파이프 시스템에 연결시키는 플렉시블 파이프를 포함하는 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템이 제공된다.

본 발명에 따르면, 해양 LNG 오프로딩 아암이 무빙 플랫폼에 의해 수직 이동이 가능함으로써 수직 운용의 제약을 해소하도록 하고, 이로 인해 LNG의 로딩과 오프로딩 간에 드래프트(draft)를 유지할 필요가 없어짐으로써 FLNG의 선체 설계가 자유롭도록 하고, LNGC 선택의 범용성을 획득할 수 있으며, FLNG와 LNGC의 상대적인 운동 차이가 심한 해상에서도 오프로딩을 진행할 수 있도록 하여 오프로딩의 해상 환경적인 제한을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템의 해양 LNG 오프로딩 아암을 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템의 동작을 설명하기 위한 사시도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템의 해양 LNG 오프로딩 아암을 도시한 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템(100)은 FLNG의 선체(또는 LNG 벙커링 선박 선체)(10) 측부에 승강구동부(130)의 구동력에 의해 승강하도록 설치되는 무빙 플랫폼(moving platform; 120), 무빙 플랫폼(120)에 설치되는 해양 LNG 오프로딩 아암(LNG off-loading arm; 140), 그리고 해양 LNG 오프로딩 아암(140)을 FLNG의 저온 파이프 시스템(cryogenic pipe system)에 연결시키는 플렉시블 파이프(flexible pipe; 150)를 포함하며, FLNG의 선체(10)에는 무빙 플랫폼(120)의 승강을 가이드하기 위한 버티컬 레일(vertical rail; 110)이 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시례에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템(100)은 FLNG(Floating-LNG)의 LNG 오프로딩에 적용될 수 있는데, 여기서 FLNG는 LNG-FPSO(LNG-Floating Production Storage and Off-loading) 및 LNG-FSRU(LNG-Floating Storage and Regasification Unit) 뿐만 아니라 다양한 LNG 관련 해양 구조물이 포함될 수 있다.

버티컬 레일(110)은 FLNG의 선체(10) 측부에 수직되게 마련되되, 본 실시례에서처럼 서로 나란하게 다수로 설치될 수 있다.

무빙 플랫폼(120)은 상부에 해상 LNG 오프로딩 아암(140) 등의 설치를 위한 장소를 제공하고, 버티컬 레일(110)에 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되어 버티컬 레일(110)로부터 측방향으로 이탈하지 못하도록 설치되며, 승강시 버티컬 레일(110)을 따라 승강하도록 가이드된다.

승강구동부(130)는 무빙 플랫폼(120)이 버티컬 레일(110)을 따라 승강하도록 구동력을 제공하는데, 일례로 무빙 플랫폼(120)을 와이어에 의해 승강시키는 윈치를 포함하거나, 모터의 회전력을 래크(rack)와 피니언(pinion) 또는 리드스크루와 볼스크루, 그 밖에 다양한 구동력 전환부재들을 사용하여 직선 운동력으로 전환하여 무빙 플랫폼(120)에 전달할 수 있다. 한편 승강구동부(130)는 별도의 콘트롤 시스템을 통해서 제어 가능하며, FLNG의 모션에 맞추어 제어될 수 있고, 이러한 제어에 의하여 무빙 플랫폼(120)의 수직 위치를 가변시키게 된다.

FLNG의 선체(10) 측부에는 무빙 플랫폼(120)과 탱크 셔틀 등과 같은 LNGC와의 충돌을 차단하도록 프로텍터(protector; 160)가 설치될 수 있다.

프로텍터(160)는 예컨대 수직부재(161)와 수평부재(162)의 조립 내지 연결에 의해 프레임 내지 철골 등의 구조로 이루어질 수 있고, 무빙 플랫폼(120)보다 외측으로 더 돌출되도록 마련됨으로써 LNGC가 충돌하더라도 무빙 플랫폼(120)과의 충돌을 회피하도록 하고, 나아가서 무빙 플랫폼(120)의 보호가 안정적으로 이루어지도록 무빙 플랫폼(120)의 양측에 각각 마련될 수 있다. 또한 프로텍터(160)는 LNGC와의 충격에도 불구하고, 손상을 최소화하도록 LNGC와의 충격을 흡수하는 펜더(fender; 163)가 수직되게 설치될 수 있다.

펜더(163)는 완충을 위한 재질로 이루어지거나, 탄성체의 설치 등과 같이 완충을 가능하도록 하는 구조를 가질 수 있고, 무빙 플랫폼(120)의 승강 범위 내에서 LNGC의 충돌을 효과적으로 방지하도록 프로텍터(160)의 수직부재(161)에 수직 방향으로 연장되도록 설치될 수 있다.

해양 LNG 오프로딩 아암(140)은 무빙 플랫폼(120) 상에 설치되어 FLNG로부터 LNGC, 예컨대 셔틀탱커 등에 LNG를 오프로딩시키도록 연결되고, 나아가서 LNGC로부터 FLNG에 LNG를 오프로딩시키도록 구성될 수도 있다.

해양 LNG 오프로딩 아암(140)은 예컨대 무빙 플랫폼(120)에 수직되게 설치되는 아암본체(143)와, 아암본체(143)의 하부에 회전 가능하게 설치되고, 카운터로드 인가레버(141)가 고정되는 하부 체인 풀리(144)와, 아암본체(143)의 상부에 회전 가능하게 설치되는 상부 체인 풀리(145)와, 상부 체인 풀리(145)와 하부 체인 풀리(144)를 연결하는 체인(146)과, 상부 체인 풀리(145)에 고정되고, 끝단이 LNGC와의 저온 파이프 시스템(미도시)에 연결되는 연결부(148)가 마련되는 아암(147)을 포함할 수 있다. 여기서 하부 및 상부 체인 풀리(144,145)와 체인(146)은 체인 결합에 의해 서로 원하지 않게 미끄러지지 않도록 하고, 예컨대 각각이 스프로킷 휠(sprocket wheel)과 스프로킷(sprocket)으로 이루어질 수 있다. 연결부(148)는 일례로 아암(147)에 연장 설치되는 플렉시블 파이프(150)의 끝단에 마련될 수 있다. 이러한 해양 LNG 오프로딩 아암(140)은 칙산 로딩 아암(Chickan loading arm)과 유사하며 두 로딩 아암은 모두 본 구성에 적용 가능하다.

무빙 플랫폼(120)에는 FLNG 선체(10)로부터 비교적 멀리 위치하는 해양 LNG 오프로딩 아암(140)에 하중 균형을 위해 필요한 카운터로드(counter load)를 인가하기 위한 카운터로드 인가윈치(170)가 설치될 수 있다. 여기서 카운터로드 인가윈치(170)는 해양 LNG 오프로딩 아암(140)의 카운터로드 인가레버(141)에 연결되는 와이어(142)를 당김으로써 해양 LNG 오프로딩 아암(140)에 카운터로드를 인가하도록 한다. 따라서 해양 LNG 오프로딩 아암(140)은 와이어(142)와 카운터로드 인가레버(141)를 이용한 장력으로 카운터 로드를 극복하도록 한다. 이때 와이어(142)는 경로 전환을 위하여 롤러(149) 등에 의해 지지될 수 있다.

플렉시블 파이프(150)는 LNG의 특성상 극저온에 견디기 위한 재질 및 구조로 이루어질 수 있고, 해양 LNG 오프로딩 아암(140)을 FLNG의 저온 파이프 시스템에 연결시키도록 함으로써 오프로딩되는 LNG의 이송을 가능하도록 하고, 무빙 플랫폼(120)과 함께 승강하는 해양 LNG 오프로딩 아암(140)의 수직 위치 변동을 허용하도록 한다.

한편 무빙 플랫폼(120)에는 해양 LNG 오프로딩 아암(140)이 다수, 예컨대 3~4개가 설치될 수 있는데, 이로 인해 해양 LNG 오프로딩 아암(140)에 각각 연결되는 플렉시블 파이프(150)가 다른 플렉시블 파이프(150)와의 간섭을 방지하도록 가이드하는 파이프 가이드(121)가 설치될 수 있다. 여기서 파이프가이드(121)는 예컨대 플렉시블 파이프(150) 각각이 서로 이격되어 안착되도록 걸림부나 홈 또는 홀이 형성될 수 있으며, 무빙 플랫폼(120)의 승강으로 인한 플렉시블 파이프(150)의 변형 내지 움직임을 안정적으로 허용하기 위한 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이로 인해 플렉시블 파이프(150)가 서로 간섭을 일으키지 않도록 고정 내지 가이드할 수 있고, 나아가서 플렉시블 파이프(150)를 상방으로 가이드하도록 무빙 플랫폼(120) 상에 수직되게 상방으로 연장되도록 설치될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템의 작용을 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, FLNG의 선체(10)에 무빙 플랫폼(120)이 승강구동부(130)에 의해 승강하도록 설치됨으로써, 해양 LNG 오프로딩 아암(140)이 무빙 플랫폼(120)에 의해 수직 이동이 가능하도록 하고, 이로 인해 해양 LNG 오프로딩 아암(140)의 수직 운용에 대한 제약을 해소하도록 한다. 따라서 LNG의 로딩과 오프로딩 간에 드래프트(draft)를 유지할 필요가 없어짐으로써 FLNG의 선체(10) 설계가 자유롭도록 하고, LNGC 선택의 범용성을 획득할 수 있다.

또한 무빙 플랫폼(120)에 의한 해양 LNG 오프로딩 아암(140)의 승강과 함께, 카운터로드 인가윈치(170)에 의해 와이어(142)를 통해 카운터로드 인가레버(141)를 당김으로써 해양 LNG 오프로딩 아암(140)에 카운터로드를 가하게 되고, 이로 인해 FLNG와 LNGC의 상대적인 운동 차이가 심한 해상에서도 오프로딩을 원활하게 진행할 수 있도록 하여, 오프로딩의 해상 환경적인 제한을 최소화할 수 있다.

본 발명은 상기 실시례에 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.

10 : 선체 110 : 버티컬 레일
120 : 무빙 플랫폼 121 : 파이프 가이드
130 : 승강구동부 140 : 해양 LNG 오프로딩 아암
141 : 카운터로드 인가레버 142 : 와이어
143 : 아암본체 144 : 하부 체인 풀리
145 : 상부 체인 풀리 146 : 체인
147 : 아암 148 : 연결부
149 : 롤러 150 : 플렉시블 파이프
160 : 프로텍터 161 : 수직부재
162 : 수평부재 163 : 펜더
170 : 카운터로드 인가윈치

Claims (8)

1. 선박의 선체 측부에 수직되게 마련되는 버티컬 레일;
   상기 버티컬 레일에 설치되는 무빙 플랫폼;
   상기 무빙 플랫폼이 상기 버티컬 레일을 따라 승강하도록 구동력을 제공하는 승강구동부;
   상기 무빙 플랫폼에 설치되는 해양 LNG 오프로딩 아암; 및
   상기 해양 LNG 오프로딩 아암을 상기 선박의 저온 파이프 시스템에 연결시키는 플렉시블 파이프를 포함하는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 무빙 플랫폼은,
   상기 플렉시블 파이프가 다른 플렉시블 파이프와의 간섭을 방지하도록 가이드하는 파이프 가이드가 설치되는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 해양 LNG 오프로딩 아암의 카운터로드 인가레버에 연결되는 와이어를 당김으로써, 상기 해양 LNG 오프로딩 아암에 카운터로드를 인가하도록 상기 무빙 플랫폼에 설치되는 카운터로드 인가윈치를 더 포함하는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 해양 LNG 오프로딩 아암은,
   상기 무빙 플랫폼에 수직되게 설치되는 아암본체;
   상기 아암본체의 하부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 카운터로드 인가레버가 고정되는 하부 체인 풀리;
   상기 아암본체의 상부에 회전 가능하게 설치되는 상부 체인 풀리;
   상기 상부 체인 풀리와 상기 하부 체인 풀리를 연결하는 체인; 및
   상기 상부 체인 풀리에 고정되고, 끝단이 LNGC와의 저온 파이프 시스템에 연결되는 연결부가 마련되는 아암을 포함하는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 선박의 선체 측부에 상기 무빙 플랫폼과 상기 LNGC와의 충돌을 차단하도록 설치되는 프로텍터를 더 포함하는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 프로텍터는,
   상기 무빙 플랫폼의 양측에 각각 마련되는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 프로텍터는,
   상기 LNGC와의 충격을 흡수하는 펜더가 수직되게 설치되는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.
8. 선박의 선체 측부에 승강구동부의 구동력에 의해 승강하도록 설치되는 무빙 플랫폼;
   상기 무빙 플랫폼에 설치되는 해양 LNG 오프로딩 아암; 및
   상기 해양 LNG 오프로딩 아암을 상기 선박의 저온 파이프 시스템에 연결시키는 플렉시블 파이프를 포함하는, 수직 운용이 가능한 해양 LNG 오프로딩 아암 시스템.

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