KR20150120804A - 액화천연가스 하역 시스템 - Google Patents

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Abstract

액화천연가스 하역 시스템이 개시된다. 일실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템은, 육상에서 액화천연가스를 생산하는 육상플랜트, 상기 육상플랜트로부터 상기 액화천연가스를 공급 받아 저장하며 상기 저장된 액화천연가스를 선박에 하역하는 해상플랜트, 양단부가 상기 육상플랜트 및 상기 해상플랜트에 각각 연결되는 공급배관 및 상기 공급배관의 상기 해상플랜트 측 일단부에서 분기되어 상기 해상플랜트의 냉각요구처에 연결되고 상기 육상플랜트로부터 공급된 상기 액화천연가스의 전부 또는 일부를 상기 냉각요구처에 공급하여 상기 냉각요구처를 냉각시키기 위한 분기배관을 포함할 수 있다.

Description

액화천연가스 하역 시스템{LNG CARGO HANDLING SYSTEM}
이하의 설명은 액화천연가스 하역 시스템에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquified Natural Gas, LNG)는 천연가스를 대략 -163℃로 냉각시켜 그 부피를 1/600로 줄인 액체로서, 가솔린이나 디젤 등 다른 연료에 비하여 오염물질의 배출을 줄일 수 있고, 저장 효율이 좋기 때문에 차세대 연료로 각광을 받고 있다.
이러한 액화천연가스는 선박에 하역되어 상기 선박의 연료로 사용되거나, LNG 수송선에 하역 및 저장되어 기타 사용처로 이송될 수 있다.
한편, 위와 같이 각종 선박에 액화천연가스를 하역하기 위하여 육상플랜트와 해상플랜트가 제공될 수 있다. 구체적으로, 육상플랜트는 육상에서 액화천연가스를 생산하고, 해상플랜트는 근해에 제공되며 상기 육상플랜트로부터 액화천연가스를 공급 받아 저장한 후 해상의 선박에 상기 저장된 액화천연가스를 하역할 수 있다. 이러한 해상플랜트를 액화천연가스 저장 및 하역 설비(LNG Storage and Offloading Facility)라고 부른다.
해상플랜트는 육상플랜트로부터 공급 받은 액화천연가스를 저장하기 위해 복수의 저장탱크를 구비할 수 있다. 육상플랜트로부터 공급된 액화천연가스는 복수의 저장탱크에 나뉘어 저장될 수 있다. 또한, 상기와 같은 저장탱크는 하역배관과 연결되어 있고, 상기 하역배관과 선박 사이에 하역튜브가 연결되어 저장탱크에 저장되어 있는 액화천연가스가 선박으로 하역될 수 있다.
그런데, 일반적으로 위와 같은 액화천연가스 하역 시스템(LNG cargo handling system)은 냉각용 펌프를 포함한다. 냉각용 펌프는 통상 저장탱크에 하부에 위치하고, 액화천연가스를 보관하고 있는 상태에서 저장탱크의 부분적인 냉각이 필요한 경우, 액화천연가스를 공급 받기 전 저장탱크를 냉각할 필요가 있는 경우, 액화천연가스를 하역하기 전 하역배관을 냉각할 필요가 있는 경우 등에는 저장탱크에 저장되어 있는 액화천연가스를 끌어올려 냉각이 필요한 곳(저장탱크, 하역배관 등)에 분사할 수 있다.
한편, LNG 수송선의 경우, 위의 해상플랜트와 마찬가지로 동일한 기능을 수행하는 냉각용 펌프를 포함한다. 또한, LNG 수송선은 스트리핑(stripping)용 펌프를 포함한다. 스트리핑용 펌프는 저장탱크의 하부에 위치하여 저장탱크 바닥면에 위치한 액화천연가스를 끌어올림으로써 저장탱크에 저장된 모든 액화천연가스를 하역시키기 위한 것이다. 일반적으로, 하나의 펌프를 이용하여 상술한 냉각 기능 및 스트리핑 기능을 수행할 수 있다.
그런데 위와 같이 각 저장탱크마다 다수의 펌프를 배치한다면, 다수의 펌프 자체에 따른 자재비 상승은 물론이고, 전체 시스템이 복잡해지며, 펌프의 유지보수를 위해 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 모두 비워야 하는 곤란함이 있을 수 있다.
미국 등록특허공보 US7080673
이하에서 설명하는 실시예들은 냉각용 및/또는 스트리핑용 펌프가 없는 액화천연가스 하역 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 전체 시스템이 단순하고, 경제적이며, 유지보수가 용이한 액화천연가스 하역 시스템을 제공하기 위한 것이다.
일실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템은, 육상에서 액화천연가스를 생산하는 육상플랜트, 상기 육상플랜트로부터 상기 액화천연가스를 공급 받아 저장하며 상기 저장된 액화천연가스를 선박에 하역하는 해상플랜트, 양단부가 상기 육상플랜트 및 상기 해상플랜트에 각각 연결되는 공급배관 및 상기 공급배관의 상기 해상플랜트 측 일단부에서 분기되어 상기 해상플랜트의 냉각요구처에 연결되고 상기 육상플랜트로부터 공급된 상기 액화천연가스의 전부 또는 일부를 상기 냉각요구처에 공급하여 상기 냉각요구처를 냉각시키기 위한 분기배관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각요구처는, 상기 해양플랜트의 저장탱크와, 상기 액화천연가스를 상기 선박에 하역하기 위해 상기 저장탱크로부터 연장되는 하역배관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 육상플랜트는, 상기 해상플랜트로 공급되는 상기 액화천연가스의 압력 및 온도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 육상플랜트는 상기 해상플랜트에 상기 액화천연가스를 지속적으로 공급하여, 상기 해상플랜트에 저장된 상기 액화천연가스가 상기 선박에 하역되더라도 상기 해상플랜트에 저장된 상기 액화천연가스의 양이 일정 수준으로 유지되도록 할 수 있다.
위와 같은 실시예들에 따르면, 냉각용 및/또는 스트리핑용 펌프가 없는 액화천연가스 하역 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 전체 시스템이 단순하고, 경제적이며, 유지보수가 용이한 액화천연가스 하역 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템의 개략도.
도 2는 도 1의 액화천연가스 하역 시스템의 해상플랜트의 내부 모습을 보여주는 도면.
도 3은 일실시예에 따른 액화천연가스 하역 방법을 보여주는 순서도.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템(100)의 개략도이다.
육상에서는 육상플랜트(110)에 의해 액화천연가스가 생산될 수 있다. 육상플랜트(110)는 액화천연가스 생산부, 액화천연가스 저장부, 액화천연가스 하역부 등을 포함할 수 있다.
육상플랜트(110)에서 생산된 액화천연가스는 해상플랜트(120)에 공급되는데, 이 때 육상에 제공되는 제어기(115)는 액화천연가스의 압력 및 온도를 제어할 수 있다. 뒤에서 자세히 설명하겠지만, 본 실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템(100)은 별도의 냉각용 펌프 없이 육상플랜트(100)로부터 공급되는 액화천연가스를 이용하여 해상플랜트(120)의 냉각요구처를 냉각시키는 것이므로, 해상플랜트(120)에 공급될 액화천연가스의 요구되는 압력 및 온도를 육상에서 제어기(115)를 통해 제어할 수 있다.
해상플랜트(120)는 육지로부터 일정 거리 이격된 근해 상에 위치할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 해상플랜트(120)는 자중에 의해 해저면에 고정되는 중력 기반 구조물(Gravity Based Structure, GBS)인 것으로 예시한다. 예를 들어, 해상플랜트(120)는 해저면에 안착되는 평평한 베드(121), 베드(121) 상에 안착되는 선박 형태의 본체(122)를 포함할 수 있다. 그러나, 이와는 달리, 해상플랜트(120)는 부유식 구조물로 제공될 수도 있다.
해상플랜트(120)에는 저장탱크(123)가 제공될 수 있다. 도 2에서 설명하겠지만, 저장탱크(123)는 복수일 수 있고, 이러한 복수의 저장탱크(123)에 육상플랜트(110)로부터 공급된 액화천연가스가 저장될 수 있다.
공급배관(130)은 육상플랜트(110)와 해상플랜트(120)를 연결할 수 있다. 즉, 공급배관(130)의 양단부는 육상플랜트(110)와 해상플랜트(120)에 각각 연결될 수 있다. 육상플랜트(110)에서 생산된 액화천연가스는 이러한 공급배관(130)을 통해 해상플랜트(120)로 공급될 수 있다. 공급배관(130)은 해상플랜트(120)의 본체(121) 내부에서 저장탱크(123)에 연결될 수 있다.
한편, 저장탱크(123)는 하역배관(미도시)과 연결될 수 있고, 저장탱크(123)에 저장되어 있는 액화천연가스는 하역배관을 통해 선박(10)으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 하역배관과 선박 사이에 하역튜브(11)가 제공될 수 있다. 하역튜브(11)는 하역배관에 탈착이 가능한 것일 수 있고, 플렉서블한 재질로 마련될 수 있다. 액화천연가스를 연료로 사용하는 선박이나 LNG 수송선 등의 선박은 하역튜브(11)를 통해 해상플랜트(120)의 저장탱크(123)로부터 액화천연가스를 공급 받을 수 있다.
본 실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템(100)에 따르면, 육상플랜트(110)에서 공급되는 액화천연가스를 이용하여 냉각요구처를 냉각하므로, 저장탱크(123) 마다 별도의 냉각용 펌프를 배치할 필요가 없다. 이를 설명하기 위해 도 2를 제시한다.
도 2는 도 1의 액화천연가스 하역 시스템(100)의 해상플랜트(120)의 내부 모습을 도시한 도면이다.
여기에서는 총 3개의 저장탱크(123, 124, 125), 즉 제 1 저장탱크(123), 제 2 저장탱크(124) 및 제 3 저장탱크(125)가 제공되는 것으로 예시한다. 그러나 저장탱크의 개수는 이보다 많을 수도 있고 적을 수도 있다.
육상플랜트(110)로부터 공급되는 액화천연가스는 공급배관(130)을 통해 상기 제 1 내지 3 저장탱크(123, 124, 125)에 나뉘어 저장될 수 있다. 이를 위해 공급배관(130)으로부터 분기된 보조배관들은 각각 각 저장탱크(123, 124, 125)에 내부로 연장될 수 있다. 저장탱크(123, 124, 125)에 이미 저장되어 있는 액화천연가스의 양에 따라 공급된 액화천연가스는 저장탱크(123, 124, 125)의 하부로 유입될 수도 있고, 또는 저장탱크(123, 124, 125)의 상부로 유입될 수도 있다.
본 실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 분기배관(140)을 포함할 수 있다. 분기배관(140)은 공급배관(130)의 해상플랜트(120) 측 일단부로부터 분기되어 냉각요구처에 연결될 수 있다. 도 2에서 냉각요구처는 각 저장탱크(123, 124, 125)인 것으로 예시하였으나, 냉각요구처는 하역배관(126)일 수도 있다.
상술하였다시피, 각 저장탱크(123, 124, 125)나 하역배관(126) 등에는 부분적 또는 전체적인 냉각이 요구되는 경우가 있다. 이를 위해, 분기배관(140)은 육상플랜트(110)로부터 공급배관(130)을 통해 공급되던 액화천연가스의 전부 또는 일부를 분기시켜 상기 액화천연가스를 냉각요구처에 공급시킴으로써 냉각요구처가 냉각될 수 있도록 할 수 있다.
이 때, 육상플랜트(110) 측의 제어기(115)는 액화천연가스를 해상플랜트(120)로 공급하기 전에 액화천연가스의 압력과 온도를 조절하여 액화천연가스가 냉각에 적절한 상태가 되도록 할 수 있다. 예를 들어, 단지 저온의 액화천연가스를 공급하는 것을 통해서 냉각 효과를 거둘 수 있는 경우라면 비교적 작은 압력 값을 가지도록 할 수 있고, 또는 도 2에 도시된 바와 같이 냉각 작용을 하는 액화천연가스가 노즐(149)을 통해 분사될 필요가 있는 경우에는 비교적 큰 압력 값을 가지도록 할 수 있다. 이처럼, 냉각을 위한 액화천연가스의 압력 및 온도를 육상에서 제어함으로써 보다 용이한 냉각 작업이 이루어질 수 있다.
한편, 육상플랜트(110)로부터 공급되는 액화천연가스의 전부가 냉각요구처에 공급될 필요가 있을 수 있다. 이러한 경우에는 공급배관(130) 상의 밸브(131, 132)를 모두 폐쇄하고 분기배관(140)의 분기 지점에 제공되는 밸브(141)만을 개방하여 공급되는 액화천연가스 전부를 냉각요구처에 공급할 수 있다. 또한, 공급되는 액화천연가스의 일부만을 냉각요구처에 공급하고 나머지는 저장탱크(123, 124, 125)에 저장할 수도 있다. 이러한 경우에는 각 밸브(131, 132, 141)를 모두 개방할 수 있다. 뿐만 아니라, 냉각요구처가 발생되지 않는 경우에는 별도의 냉각이 이루어질 필요가 없는 바, 공급되는 액화천연가스는 전부 저장탱크(123, 124, 125)에 저장될 수 있다. 이 때 분기배관(140) 상의 밸브(141)는 폐쇄될 수 있다.
육상플랜트(110)로부터 공급되는 액화천연가스가 분기배관(140)으로 분기되어 냉각요구처에 공급되는 경우에 있어서, 분기배관(140)은 각 냉각요구처에 각각 연결되는 복수의 보조배관들을 포함하고 있기 때문에 복수의 냉각요구처 중 원하는 냉각요구처에만 액화천연가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제 1 저장탱크(123)에 대한 냉각이 요구되고, 나머지 제 2 및 3 저장탱크(124, 125)에 대한 냉각은 요구되지 않는다면, 분기배관(140)에서 제 1 저장탱크(123) 측으로 연장된 보조배관 상의 밸브(143a)만을 개방하고, 분기배관(140)에서 제 2 및 3 저장탱크(124, 125) 측으로 각각 연장된 보조배관 상의 밸브(144a, 145a)는 폐쇄할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 저장탱크(123)는 하역배관(126)과 연결될 수 있다. 도 2에서는 저장탱크(123)와 하역배관(126)이 직접적으로 연결되는 것으로 예시한다. 하역배관(126)은 선박과 하역튜브(11)를 통해 연결될 수 있고, 저장탱크(123) 내부에 저장되어 있는 액화천연가스는 하역배관(126)과 하역튜브(11)를 통해 선박으로 하역될 수 있다.
그런데, 앞서 설명한 바와 같이, 하역배관(11) 역시 냉각될 필요가 있을 수 있다. 따라서, 여기에서 말하는 냉각요구처는 저장탱크(123, 124, 125)뿐만 아니라 하역배관(11) 역시 포함할 수 있다.
위와 같은 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템(100)에 따르면, 각 저장탱크(123, 124, 125)마다 별도의 냉각용 펌프를 제공할 필요가 없다. 따라서 냉각용 펌프를 제공하지 않는 것에 따른 자재비 절감의 효과를 거둘 수 있고, 시스템의 전체 구성이 단순화되며, 냉각용 펌프의 유지보수에 들어가는 수고를 덜 수 있다. 일예로, 냉각용 펌프는 저장탱크의 하부에 제공되기 때문에, 냉각용 펌프의 보수를 위해서는 저장탱크 내부에 저장되어 있던 액화천연가스를 모두 비워야 하는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템(100)은 스트리핑용 펌프 또한 필요로 하지 않을 수 있다. LNG 수송선에서는 저장탱크에 저장되어 있는 액화천연가스를 모두 하역하기 위하여 저장탱크의 하부에 스트리핑용 펌프를 필수적으로 제공해야 한다(다만, 상술한 냉각용 펌프를 이용하여 스트리핑 기능을 수행할 수 있음은 전술한 바와 같다). 그러나, 본 실시예에 따른 액화천연가스 하역 시스템(100)은, 이와는 달리 육상플랜트(110)로부터 액화천연가스를 지속적으로 공급 받기 때문에 스트리핑용 펌프를 필요로 하지 않을 수 있다. 구체적으로, 제 1 저장탱크(123)에 저장되어 있던 액화천연가스의 일부가 선박에 하역됨으로써 소모되면, 육상플랜트(110)는 소모된 액화천연가스의 양에 상당하는 새로운 액화천연가스를 제 1 저장탱크(123)에 공급할 수 있다. 이처럼, 육상플랜트(110)는 해상플랜트(120)에 지속적으로 액화천연가스를 공급함으로써, 해상플랜트(120)에 저장되어 있는 액화천연가스의 양을 일정 수준으로 유지할 수 있다. 그러므로, 각 저장탱크(123, 124, 125)를 모두 비워야 하는 일이 발생하지 않아 스트리핑용 펌프는 요구되지 않을 수 있는 것이다.
또한, 각 저장탱크(123, 124, 125)의 유지보수를 위해 각 저장탱크(123, 124, 125)를 비우는 것을 고려할 수 있으나, 해상플랜트(120)의 저장탱크(123, 124, 125)는 일반 LNG 수송선의 저장탱크에 비하여 유지보수 주기가 길기 때문에 결국, 저장탱크(123, 124, 125)의 수명 내에 저장탱크(123, 124, 125)를 모두 비워야 하는 경우는 발생하지 않을 가능성이 높다.
이처럼, 스트리핑용 펌프가 요구되지 않음에 따라 시스템의 단순화, 자재비의 절감 등의 효과를 거둘 수 있고, 스트리핑용 펌프를 유지보수하는데 드는 노력 및 비용을 제거할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 액화천연가스 하역 방법을 보여주는 순서도이다.
우선, 육상에 위치한 육상플랜트에서 액화천연가스를 생산할 수 있다(S10). 생산된 액화천연가스는 해상에 위치한 해상플랜트에 공급되어 해상플랜트의 저장탱크에 저장될 수 있다(S30). 그리고, 해상플랜트에 저장된 액화천연가스는 선박으로 하역될 수 있다(S60).
그런데, 해상플랜트의 저장탱크나 하역배관 등을 비롯하여 해상플랜트에 냉각이 요구되는 냉각요구처가 있는 경우, 육상플랜트에서 해상플랜트로 액화천연가스를 공급하기 전 육상에 제공되는 제어기 등의 구성을 통해 액화천연가스의 압력 및 온도를 제어할 수 있다(S20). 이러한 과정을 통해 액화천연가스는 냉각요구처를 냉각시키기에 적절한 압력 및 온도를 가진 채 해상플랜트로 공급될 수 있다.
액화천연가스가 해상플랜트에 공급(S30)되는 과정에서, 공급되던 액화천연가스의 전부 또는 일부는 분기될 수 있다(S40). 이렇게 분기된 액화천연가스는 냉각요구처에 공급되어 냉각요구처를 냉각할 수 있다(S50).
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이고, 그와 같은 실시는 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 선박 100: 액화천연가스 하역 시스템
110: 육상플랜트 115: 제어기
120: 해상플랜트 121: 베드
122: 본체 123, 124, 125: 저장탱크
126: 하역배관 130: 공급배관
140: 분기배관

Claims (4)

  1. 육상에서 액화천연가스를 생산하는 육상플랜트;
    상기 육상플랜트로부터 상기 액화천연가스를 공급 받아 저장하며, 상기 저장된 액화천연가스를 선박에 하역하는 해상플랜트;
    양단부가 상기 육상플랜트 및 상기 해상플랜트에 각각 연결되는 공급배관; 및
    상기 공급배관의 상기 해상플랜트 측 일단부에서 분기되어 상기 해상플랜트의 냉각요구처에 연결되고, 상기 육상플랜트로부터 공급된 상기 액화천연가스의 전부 또는 일부를 상기 냉각요구처에 공급하여 상기 냉각요구처를 냉각시키기 위한 분기배관을 포함하는 액화천연가스 하역 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각요구처는, 상기 해양플랜트의 저장탱크와, 상기 액화천연가스를 상기 선박에 하역하기 위해 상기 저장탱크로부터 연장되는 하역배관 중 적어도 하나를 포함하는 액화천연가스 하역 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 육상플랜트는, 상기 해상플랜트로 공급되는 상기 액화천연가스의 압력 및 온도를 제어하는 제어기를 포함하는 액화천연가스 하역 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 육상플랜트는 상기 해상플랜트에 상기 액화천연가스를 지속적으로 공급하여, 상기 해상플랜트에 저장된 상기 액화천연가스가 상기 선박에 하역되더라도 상기 해상플랜트에 저장된 상기 액화천연가스의 양이 일정 수준으로 유지되도록 하는 액화천연가스 하역 시스템.
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