KR20160001775A - 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물 - Google Patents

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KR20160001775A
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Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물에 관한 것으로서, 본 발명의 액화가스 저장탱크는, 액화가스 저장탱크의 저장공간으로 워터를 분사하여 액화가스의 수면에 살얼음층을 형성하는 워터 분사부; 상기 워터를 상기 워터 분사부에 공급하는 펌프; 상기 살얼음층의 상태를 감지하여 유동신호를 출력하는 액체 대류장치; 및 상기 워터 분사부와 연결되어 상기 액체 대류장치로부터 수신된 유동신호를 검출하여 워터 분사 여부를 제어하고, 상기 펌프의 구동 여부를 제어하는 워터분사 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스의 수면에 살얼음층을 형성할 수 있는 슬로싱 하중 저감장치를 설치함으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액화가스 저장탱크의 측벽 및 천장에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크의 안정성을 확보할 수 있고, 액화가스 저장탱크의 초대형화를 실현할 수 있다.

Description

액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물 {LIQUEFIED GAS STORAGE TANK AND MARINE STRUCTURE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.
예를 들어, 액화천연가스(LNG)는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel), 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장하고, 필요시 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)는, LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(일명, '화물창'이라고 함)를 포함한다.
이와 같이, LNG와 같은 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해양구조물 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.
이러한 저장탱크는, 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있으며, 통상적으로, 멤브레인형 저장탱크는 NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.
일반적으로, 멤브레인형 저장탱크 중에서, NO 96형의 저장탱크는, 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 방벽 및 2차 방벽과, 플라이우드 박스(Plywood Box) 및 펄라이트(Perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어지고, Mark Ⅲ형의 저장탱크는, 스테인리스강 멤브레인(Membrane)으로 이루어지는 1차 방벽 및 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 방벽과, 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.
또한, 독립형 저장탱크는 알루미늄 합금이나 SUS, 및 9% 니켈 등 저온에 강한 합금으로 제조된 탱크 몸체에 폴리우레탄과 같은 비교적 단단한 단열 패널을 부착시켜 만들어지며, 선체의 내부 바닥에 배열되는 복수의 탱크 지지체 상에 놓여진다.
LNG나 LPG 등의 액화가스가 저장탱크의 내부에 가득 차 있는 상태에서는 파도 등에 의한 선박의 동요가 발생하더라도, 액체의 유동으로 인한 저장탱크의 측벽 및 천장 구조물에 슬로싱(sloshing)으로 인한 충격이 거의 전달되지 않는다. 슬로싱이란, 선박이나 부유식 구조물이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG가 유동하는 현상을 말한다. 저장탱크 내부에 빈 공간이 있을 때, 즉 일부 공간에 액화가스가 차 있을 경우, 유체의 유동에 의한 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면과 천장은 심한 충격을 받게 된다.
이러한 슬로싱으로 인한 저장탱크 내부 손상은 저장탱크의 크기가 커질수록 높아지는 경향이 있어, 이러한 저장탱크의 크기를 대형으로 결정하는 데 많은 제약으로 작용된다.
따라서, 이러한 슬로싱 현상은 선박의 운항 중에 필연적으로 발생하므로, 슬로싱에 의한 하중을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 저장탱크 구조를 설계하거나, 슬로싱 감소 기능을 갖는 저장탱크에 대한 필요성이 요구된다.
국내 공개특허공보 제10-2010-0076152호 (공개일: 2010년 07월 06일)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 슬로싱 현상으로 인하여 액화가스 저장탱크의 측벽 또는 천장에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 액화가스 저장탱크의 측벽 또는 천장에 가해지는 슬로싱 하중의 저감을 통해 액화가스 저장탱크의 안정성을 확보하고, 액화가스 저장탱크의 초대형화를 실현할 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 액화가스 저장탱크의 저장공간으로 워터를 분사하여 액화가스의 수면에 살얼음층을 형성하는 워터 분사부; 상기 워터를 상기 워터 분사부에 공급하는 펌프; 상기 살얼음층의 상태를 감지하여 유동신호를 출력하는 액체 대류장치; 및 상기 워터 분사부와 연결되어 상기 액체 대류장치로부터 수신된 유동신호를 검출하여 워터 분사 여부를 제어하고, 상기 펌프의 구동 여부를 제어하는 워터분사 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크는, 해양구조물의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽 및 우측 횡벽과, 상기 좌우측 횡벽 사이에 형성되는 전후방 격벽, 바닥, 천장, 챔퍼부의 구성으로 이루어지며, 상기 측벽은, 상기 좌측 횡벽, 상기 우측 횡벽, 상기 전방 격벽, 상기 후방 격벽을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 워터 분사부는, 상기 워터분사 제어부에 연결되는 분사라인; 및 상기 분사라인으로부터 공급되는 상기 워터를 상기 저장공간으로 분사하는 분사노즐을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 분사노즐은, 상기 액화가스 저장탱크의 천장 또는 천장과 측벽 사이의 챔퍼부를 관통하여 상기 저장공간 내부까지 연장되도록 복수 개가 설치되고, 상기 복수 개의 분사노즐 각각에는 밸브가 설치되어 상기 워터분사 제어부의 제어에 따라 선택적으로 개폐될 수 있다.
구체적으로, 상기 살얼음층은, 셰이크 상태를 유지할 수 있다.
구체적으로, 상기 펌프는, 상기 분사라인 상에 마련되며, 상기 워터분사 제어부에 의해 구동이 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크의 측벽에 설치되는 아이스 시드 부재를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 아이스 시드 부재는, 상기 측벽에 얼음층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 액체 대류장치는, 상기 액화가스의 수면에 부유한 상태로 유동하면서 상기 살얼음층이 결합되는 것을 방지하는 부표; 및 상기 부표 내부에 설치되며, 상기 부표의 움직임을 감지하여 무선으로 상기 워터분사 제어부에 상기 유동신호를 출력하는 유동센서를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 액화가스 저장탱크의 측벽 및 천장으로부터 기화가스를 분출시켜 슬로싱 에너지를 분산시킬 수 있는 슬로싱 하중 저감장치를 설치함으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액화가스 저장탱크의 측벽 및 천장에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크의 안정성을 확보할 수 있고, 액화가스 저장탱크의 초대형화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스의 수면에 살얼음층을 형성할 수 있는 슬로싱 하중 저감장치를 설치함으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액화가스 저장탱크의 측벽 및 천장에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크의 안정성을 확보할 수 있고, 액화가스 저장탱크의 초대형화를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 구비한 해양구조물의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 기본 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 구비한 해양구조물의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 기본 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 액화가스 저장탱크(10)는, 제1 슬로싱 하중 저감장치(100)를 포함한다.
제1 액화가스 저장탱크(10)는, LNG나 LPG와 같은 액화가스(14)를 저장하며, 해양구조물(1)의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽(11a) 및 우측 횡벽(11b)과, 좌우측 횡벽(11a, 11b) 사이에 형성되는 전후방 격벽(11c, 11d), 바닥(12), 천장(13)의 구성으로 이루어질 수 있으며, 이러한 구성에 의해 저장공간(15)이 만들어진다. 좌우측 횡벽(11a, 11b)과 전후방 격벽(11c, 11d)은 제1 액화가스 저장탱크(10)의 측벽(11)이라 할 수 있다.
제1 액화가스 저장탱크(10)는, 저장공간(15)에 저장된 액화가스(14)가 유동함에 따라 발생하는 슬로싱 충격력을 감소시키기 위해 저장공간(15) 내측면 모서리에 경사지게 형성된 챔퍼부(16)를 포함할 수 있다.
이러한 제1 액화가스 저장탱크(10)는, 해양구조물(1)에 설치되는 멤브레인형 액화가스 저장탱크 또는 독립형 액화가스 저장탱크일 수 있다.
상기에서, 해양구조물(1)은 액화가스(14)를 해상에서 수송하거나 보관하는 구조물로서, 예를 들어 액화가스(14)가 LNG일 경우, LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등일 수 있다.
제1 슬로싱 하중 저감장치(100)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 측벽(11) 또는 천장(13)에 설치할 수 있으며, 액화가스(14)의 슬로싱 현상으로 인하여 제1 액화가스 저장탱크(10)의 측벽(11) 또는 천장(13)에 가해지는 슬로싱 충격하중을 저감시킬 수 있게 한다. 제1 슬로싱 하중 저감장치(100)는, 기화가스 흡입부(110), 기화가스 분출부(120), 유동방향 계측장치(130), 흡입분출 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
기화가스 흡입부(110)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 저장공간(15)에서 액화가스(14)로부터 기화된 기화가스를 흡입할 수 있으며, 후술할 흡입분출 제어부(140)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 기화가스 흡입부(110)는, 흡입구(112)가 저장공간(15)에 위치되는 흡입라인(111)이 천장(13)을 관통하여 후술할 흡입분출 제어부(140)와 연결될 수 있다. 흡입라인(111)에는 적어도 하나 이상의 밸브(도시하지 않음)가 설치될 수 있으며, 후술할 흡입분출 제어부(140)의 제어에 따라 밸브가 개폐될 수 있다.
흡입구(112)는, 저장공간(15)의 하부보다는 상부 쪽에 위치되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 저장공간(15)에 액화가스(14)가 규정에 따른 최고 수위로 채워지더라도 기화가스를 흡입하는 흡입구(112)가 액화가스에 잠기게 되면 안되기 때문이다. 즉, 흡입구(112)는, 적어도 액화가스(14)의 최고 수위보다 높은 저장공간(15)의 상부 쪽에 위치되어야 한다.
기화가스 분출부(120)는, 기화가스 흡입부(110)로부터 흡입된 기화가스를 제1 액화가스 저장탱크(10)의 측벽(11) 및 천장(13)의 내측면으로부터 저장공간(15)의 내부쪽으로 분출하여 슬로싱 에너지를 분산시킬 수 있다. 기화가스 분출부(120)는, 분출 라인부(121), 분출 노즐부(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
분출 라인부(121)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 외부에서 후술할 흡입분출 제어부(140)에 연결되도록 설치될 수 있으며, 기화가스 흡입부(110)를 통해 흡입된 기화가스를 후술할 분출 노즐부(122)로 공급될 수 있도록 마련될 수 있다. 분출 라인부(121)는, 후술할 흡입분출 제어부(140)를 기준으로 일측 분출라인(121L)과 타측 분출라인(121R)으로 구분될 수 있다.
일측 분출라인(121L) 및 타측 분출라인(121R) 각각에는 적어도 하나 이상의 밸브(도시하지 않음)가 설치될 수 있으며, 후술할 흡입분출 제어부(140)의 제어에 따라 선택적으로 밸브가 개폐될 수 있다.
분출 노즐부(122)는, 일측 분출라인(121L) 및 타측 분출라인(121R) 각각에 연결되어, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 측벽(11), 천장(13), 챔퍼부(16)를 관통하여 저장공간(15) 내부까지 연장되도록 설치될 수 있으며, 일측 분출라인(121L) 및 타측 분출라인(121R)을 통해 공급되는 기화가스를 저장공간(15) 내부로 분출할 수 있다.
이러한 분출 노즐부(122)는, 측벽(11), 천장(13), 챔퍼부(16) 각각에 구비되는 복수 개의 노즐로 구성될 수 있으며, 복수 개의 노즐(122N) 각각에는 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 후술할 흡입분출 제어부(140)의 제어에 따라 선택적으로 개폐될 수 있다.
측벽(11), 천장(13), 챔퍼부(16) 각각에 구비되는 복수 개의 노즐(122N)은, 행렬 구조(matrix structure)로 배치될 수 있으며, 측벽(11), 천장(13), 챔퍼부(16) 각각에 대해 수직되게 설치되어 기화가스를 분출함으로써, 슬로싱 에너지를 분산시켜 측벽(11), 천장(13), 챔퍼부(16) 각각에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있다.
상기한 기화가스 분출부(120)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 측벽(11)을 이루는 좌우 횡벽(11a, 11b)과 전후방 격벽(11c, 11d), 천장(13), 챔퍼부(16) 각각에서 기화가스가 분출되도록 구성함으로써, 슬로싱 하중을 최대한 저감시키는 것을 실시예로 설명하였지만, 슬로싱 현상이 해양구조물(1)의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽(11a) 및 우측 횡벽(11b)에서 주로 발생하므로, 좌측 횡벽(11a) 및 타측 횡벽(11b)에만 기화가스가 분출되도록 구성하여, 설치공수를 절감하면서 슬로싱 하중을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
유동방향 계측장치(130)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 바닥(12)에 설치될 수 있으며, 액화가스(14)의 유동 방향을 감지하여 후술할 흡입분출 제어부(140)에 유동방향 신호를 출력할 수 있다. 유동방향 계측장치(130)는, 기울기 센서 또는 유동센서일 수 있다.
유동방향 계측장치(130)는, 바닥(12)의 중앙 부분에 하나를 설치하여 액화가스(14)가 어느 방향으로 유동하는지를 감지할 수 있지만, 위치별로 액화가스(14)의 유동에 차이가 있을 수 있으므로, 바닥(12)의 여러 곳에 골고루 복수 개 설치하는 것이 바람직하다.
흡입분출 제어부(140)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 설치될 수 있으며, 기화가스 흡입부(110)와 기화가스 분출부(120)와 연결되어 유동방향 계측장치(130)로부터 수신된 유동방향 신호를 검출하여, 기화가스 흡입 여부와 분출 여부를 제어할 수 있다.
구체적으로, 흡입분출 제어부(140)는, 유동방향 계측장치(130)로부터 액화가스(14)가 어느 방향으로든 유동하고 있다는 유동방향 신호가 수신되면, 기화가스 흡입부(110)의 흡입라인(111)에 설치된 밸브가 개방되도록 하여 저장공간(15)의 기화가스가 흡입되게 한다.
흡입분출 제어부(140)는, 수신된 유동방향 신호를 분석하여, 예를 들어, 좌측 횡벽(11a) 쪽일 경우, 기화가스 분출부(120)의 일측 분출라인(121L)에 설치된 밸브가 개방되도록 하여 일측 분출라인(121L)에 연결된 분출 노즐부(122)의 복수 개의 노즐(122N)을 통해 저장공간(15)으로 기화가스가 분출되게 한다. 이때, 흡입분출 제어부(140)는, 복구 개의 노즐(122N) 각각에 설치된 밸브 또한 선택적으로 개방될 수 있게 제어할 수 있다. 즉, 흡입분출 제어부(140)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)에 설치되는 수위센서(도시하지 않음)에 의해 액화가스(14)의 수위가 낮다고 분석될 경우, 좌측 횡벽(11a)에만 슬로싱 하중의 영향을 받고 천장(13)에는 슬로싱 하중이 미치지 않을 것으로 판단하여, 좌측 횡벽(11a)에 구비된 복수 개의 노즐(122N)을 개방시키고 천장(13)에 구비된 복수 개의 노즐(122N)을 폐쇄시킬 수 있다.
분석된 유동방향 신호가 우측 횡벽(11b) 쪽일 경우, 흡입분출 제어부(140)는, 기화가스 분출부(120)의 타측 분출라인(121R)에 설치된 밸브가 개방되도록 함은 물론이고, 이때 일측 분출라인(121L)에 설치된 밸브가 폐쇄되도록 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 구비한 해양구조물의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 기본 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 1, 도 2, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 액화가스 저장탱크(20)는, 제2 슬로싱 하중 저감장치(200)를 포함한다.
제2 액화가스 저장탱크(20)는, LNG나 LPG와 같은 액화가스(14)를 저장하며, 해양구조물(1)의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽(11a) 및 우측 횡벽(11b)과, 좌우측 횡벽(11a, 11b) 사이에 형성되는 전후방 격벽(11c, 11d), 바닥(12), 천장(13)의 구성으로 이루어질 수 있으며, 이러한 구성에 의해 저장공간(15)이 만들어진다. 좌우측 횡벽(11a, 11b)과 전후방 격벽(11c, 11d)은 제2 액화가스 저장탱크(20)의 측벽(11)이라 할 수 있다.
제2 액화가스 저장탱크(20)는, 저장공간(15)에 저장된 액화가스(14)가 유동함에 따라 발생하는 슬로싱 충격력을 감소시키기 위해 저장공간(15) 내측면 모서리에 경사지게 형성된 챔퍼부(16)를 포함할 수 있다.
이러한 제2 액화가스 저장탱크(20)는, 해양구조물(1)에 설치되는 멤브레인형 액화가스 저장탱크 또는 독립형 액화가스 저장탱크일 수 있다.
상기에서, 해양구조물(1)은 액화가스(14)를 해상에서 수송하거나 보관하는 구조물로서, 예를 들어 액화가스(14)가 LNG일 경우, LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등일 수 있다.
제2 슬로싱 하중 저감장치(200)는, 제2 액화가스 저장탱크(20)에 저장된 액화가스(14)의 수면에 살얼음층(262)이 형성되도록 설치될 수 있으며, 액화가스(14)의 슬로싱 현상으로 인하여 제2 액화가스 저장탱크(20)의 측벽(11) 또는 천장(13)에 가해지는 슬로싱 충격하중을 저감시킬 수 있게 한다. 제2 슬로싱 하중 저감장치(200)는, 워터 분사부(210), 펌프(220), 아이스 시드 부재(230), 액체 대류장치(240), 워터분사 제어부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
워터 분사부(210)는, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 저장공간(15)으로 워터를 분사하여, 액화가스(14)의 유동을 저감시킬 수 있도록, 저장된 액화가스(14)의 수면에 살얼음층(262)이 형성되도록 할 수 있다. 워터 분사부(210)는, 분사라인(211), 분사노즐(212)을 포함하여 구성될 수 있다.
분사라인(211)은, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 외부에서 후술할 워터분사 제어부(250)에 연결되도록 설치될 수 있으며, 워터를 후술할 분사노즐(212)로 공급될 수 있도록 마련될 수 있다.
분사노즐(212)은, 분사라인(211) 연결되어, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 천장(13) 또는 천장(13)과 측벽(11) 사이의 챔퍼부(16)를 관통하여 저장공간(15) 내부까지 연장되도록 설치될 수 있으며, 분사라인(211)을 통해 공급되는 워터를 저장공간(15) 내부로 분사할 수 있다.
이러한 분사노즐(212)은, 천장(13)과 챔퍼부(16) 각각에 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수 개의 분사노즐(212) 각각에는 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 후술할 워터분사 제어부(250)의 제어에 따라 선택적으로 개폐될 수 있다.
복수 개의 분사노즐(212)은, 행렬 구조(matrix structure)로 배치될 수 있다.
상기에서, 살얼음층(262)은, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 저장공간(15) 내부 온도 예를 들어, 저장된 액화가스(14)가 LNG일 경우 LNG 기화가스(일명, BOG)가 저장공간(15)을 채우고 내부 온도가 대략 -163℃ 내지 -120℃ 범위일 수 있으므로, 분사된 워터는 분사되는 순간 얼음알갱이(261)로 변화되어 액화가스(14)의 수면에 내려앉아 일정두께 쌓이게 되고, 액화가스(14)의 유동에 의해 셰이크 상태를 유지할 수 있다.
이와 같이, 셰이크 상태의 살얼음층(262)은, 액화가스(14)의 수면을 마치 담요처럼 덮고 있어, 액화가스(14)의 유동 속도를 감소시킬 뿐만 아니라, 액화가스(14)의 공진 주파수를 변화시켜(느려진 액화가스의 유동) 가진력의 주파수(해양구조물의 운동을 야기시키는 파랑하중의 공진 주파수)를 회피하여 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있게 한다.
펌프(220)는, 워터 분사부(210)의 분사라인(211)에 설치될 수 있으며, 워터를 가압하여 분사노즐(212)을 통해 워터가 분사되도록 할 수 있다. 펌프(220)는 후술할 워터분사 제어부(250)에 의해 구동이 제어될 수 있다.
아이스 시드 부재(230)는, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 측벽(11)에 설치될 수 있으며, 워터 분사부(210)로부터 분사된 워터가 측벽(11)에서만 얼음층(263)이 되도록 할 수 있다.
얼음층(263)이 아이스 시드 부재(230)에 고정 형성되지 않고 액화가스(14)의 수면에서 부유 상태로 존재할 경우 슬로싱 하중을 가중시키는 원인으로 작용할 수 있는데, 측벽(11)에 고정 형성된 얼음층(263)은, 살얼음층(262)과 함께 액화가스(14)의 공진 주파수를 변화시켜 가진력의 주파수를 더욱 회피할 수 있게 할 뿐만 아니라, 방벽 역할을 수행하여 슬로싱 하중을 더욱 저감시킬 수 있게 한다.
액체 대류장치(240)는, 액화가스(14)의 유동에 의해 자유로이 움직일 수 있도록, 액화가스(14)의 수면에서 복수 개가 설치될 수 있으며, 셰이크 상태의 살얼음층(262)이 단단한 얼음층(263)으로 변화되지 않도록 살얼음층(262)의 상태를 감지하는 역할을 수행할 수 있다. 액체 대류장치(240)는, 부표(241), 유동센서(242)를 포함하여 구성될 수 있다.
부표(241)는, 액화가스(14)의 수면에 부유한 상태로 유동하면서 살얼음층(262)이 얼음 덩어리로 결합되는 것을 방지할 수 있다.
유동센서(242)는, 부표(241) 내부에 설치될 수 있으며, 부표(241)의 움직임을 감지하여 무선으로 후술할 워터분사 제어부(250)에 유동신호를 출력할 수 있다.
워터분사 제어부(250)는, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 외부에 설치될 수 있으며, 워터 분사부(210)와 연결되어 액체 대류장치(240)의 유동센서(242)로부터 수신된 유동신호를 검출하여, 워터 분사 여부를 제어할 수 있다.
구체적으로, 워터분사 제어부(250)는, 액체 대류장치(240)의 유동센서(242)로부터 부표(241)가 유동하고 있다는 유동신호가 수신되면, 펌프(220)가 구동되도록 제어하고, 분사노즐(212)에 설치된 밸브가 개방되도록 하여 저장공간(15)에 워터가 분사되도록 하여, 액화가스(14)의 수면에 살얼음층(262)이 일정두께 형성되도록 한다.
더욱 구체적으로, 워터분사 제어부(250)는, 수신된 유동신호를 분석하고, 부표(241)의 움직임이 활발하다라고 분석되면, 살얼음층(262)이 액화가스(14)의 수면에 얇게 형성되어 슬로싱 하중을 저감시키는데 부족한 것으로 판단하여, 복수 개의 분사노즐(212) 모두 또는 일부 통해 워터가 분사되도록 제어할 수 있고, 부표(241)의 움직임이 미약하다라고 분석되면, 살얼음층(262)이 액화가스(14)의 수면에 두껍게 형성되었거나 얼음층(263)으로 변화되고 있는 것으로 판단하여, 복수 개의 분사노즐(212)에 설치된 모든 밸브를 폐쇄하고 펌프(220)의 구동을 정지시켜, 살얼음층(262)이 일정두께로 유지할 수 있게 하고, 액화가스(14)의 수면에서 얼음층(263)이 부유 상태로 존재하는 것을 방지할 수 있게 한다.
이와 같이 본 실시예는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 측벽(11) 및 천장(13)으로부터 기화가스를 분출시켜 슬로싱 에너지를 분산시킬 수 있는 제1 슬로싱 하중 저감장치(100)를 설치하거나, 제2 액화가스 저장탱크(20)에 저장된 액화가스(14)의 수면에 살얼음층(262)을 형성할 수 있는 제2 슬로싱 하중 저감장치(200)를 설치함으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액화가스 저장탱크(10, 20)의 측벽(11) 및 천장(13)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크(10, 20)의 안정성을 확보할 수 있고, 액화가스 저장탱크(10, 20)의 초대형화를 실현할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 해양구조물 10, 20: 제1, 제2 액화가스 저장탱크
11: 측벽 11a: 좌측 횡벽
11b: 우측 횡벽 11c: 전방 격벽
11d: 후방 격벽 122: 바닥
13: 천장 14: 액화가스
15: 저장공간 16: 챔퍼부
100, 200: 제1, 제2 슬로싱 하중 저감장치
110: 기화가스 흡입부 111: 흡입라인
112: 흡입구 120: 기화가스 분출부
121: 분출 라인부 121L: 일측 분출라인
121R: 타측 분출라인 122: 분출 노즐부
122N: 노즐 130: 유동방향 계측장치
140: 흡입분출 제어부
210: 워터 분사부 211: 분사라인
212: 분사노즐 220: 펌프
230: 아이스 시드 부재 240: 액체 대류장치
241: 부표 242: 유동센서
250: 워터분사 제어부 261: 얼음알갱이
262: 살얼음층 263: 얼음층

Claims (10)

  1. 액화가스 저장탱크의 저장공간으로 워터를 분사하여 액화가스의 수면에 살얼음층을 형성하는 워터 분사부;
    상기 워터를 상기 워터 분사부에 공급하는 펌프;
    상기 살얼음층의 상태를 감지하여 유동신호를 출력하는 액체 대류장치; 및
    상기 워터 분사부와 연결되어 상기 액체 대류장치로부터 수신된 유동신호를 검출하여 워터 분사 여부를 제어하고, 상기 펌프의 구동 여부를 제어하는 워터분사 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액화가스 저장탱크는,
    해양구조물의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽 및 우측 횡벽과, 상기 좌우측 횡벽 사이에 형성되는 전후방 격벽, 바닥, 천장, 챔퍼부의 구성으로 이루어지며,
    상기 측벽은,
    상기 좌측 횡벽, 상기 우측 횡벽, 상기 전방 격벽, 상기 후방 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 워터 분사부는,
    상기 워터분사 제어부에 연결되는 분사라인; 및
    상기 분사라인으로부터 공급되는 상기 워터를 상기 저장공간으로 분사하는 분사노즐을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 분사노즐은,
    상기 액화가스 저장탱크의 천장 또는 천장과 측벽 사이의 챔퍼부를 관통하여 상기 저장공간 내부까지 연장되도록 복수 개가 설치되고,
    상기 복수 개의 분사노즐 각각에는 밸브가 설치되어 상기 워터분사 제어부의 제어에 따라 선택적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 살얼음층은,
    셰이크 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 펌프는,
    상기 분사라인 상에 마련되며, 상기 워터분사 제어부에 의해 구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크의 측벽에 설치되는 아이스 시드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  8. 제 7 항에 있어서, 아이스 시드 부재는,
    상기 측벽에 얼음층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 대류장치는,
    상기 액화가스의 수면에 부유한 상태로 유동하면서 상기 살얼음층이 결합되는 것을 방지하는 부표; 및
    상기 부표 내부에 설치되며, 상기 부표의 움직임을 감지하여 무선으로 상기 워터분사 제어부에 상기 유동신호를 출력하는 유동센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 액화가스 저장탱크가 구비되는 해양구조물.
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