KR20160015928A - 선박의 lng 저장탱크 - Google Patents

Abstract

선박의 LNG 저장탱크가 개시된다. 본 발명의 선박의 LNG 저장탱크는, 선박에 마련되는 LNG 저장탱크에 있어서, LNG 저장탱크의 상부에 마련되는 가스 돔; 상기 가스 돔으로부터 상기 LNG 저장탱크의 상부 벽면을 따라 선미 방향으로 연장되도록 마련되는 벤팅(venting) 파이프부; 및 상기 벤팅 파이프부에 마련되는 역류 방지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 LNG 저장탱크{LNG Cargo Tank Of Ship}

본 발명은 선박의 LNG 저장탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 돔으로부터 LNG 저장탱크의 상부 벽면을 따라 선미 방향으로 연장되도록 벤팅(venting) 파이프부가 마련되어 저장탱크 내부에 고립된 증기 포켓이 형성되는 것을 방지할 수 있는 선박의 LNG 저장탱크에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다.

천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 쉽게 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG 저장탱크에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의한 LNG 수송과정에서 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.

BOG는 일종의 LNG 손실로서 LNG의 수송효율에 있어서 중요한 문제이며, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하여 탱크가 파손될 위험이 있으므로, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 BOG를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.

BOG의 처리를 위해, BOG를 재액화하여 저장탱크로 재저장시키는 방법, BOG를 선박의 엔진의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다. 그리고 잉여의 BOG에 대해서는 가스연소유닛(gas combustion unit, GCU)에서 연소시키는 방법을 사용하고 있다.

저장탱크에서 발생하는 BOG의 처리를 위해서는 우선 저장탱크 외부로 증발가스를 빼내야하고, 이를 위해 탱크로부터 증발가스를 빼내기 위한 벤트 라인이 저장탱크 상부의 가스 돔으로 연결된다.

이때 항해 중 선박의 트림(trim)이 있는 경우에, 도 1의 a)와 같은 경우는 가스 돔(GD)을 통한 증발가스 배출이 가능하지만, 저장탱크에 LNG가 만재된 상태에서 선박의 트림이 발생하는 경우에는 가스 돔을 통한 증발가스 배출이 어려워지고, 저장탱크 상부에 고립된 증기 포켓(vapor pocket, VP)이 발생하게 된다(도 1의 b)). 이처럼 증발가스의 벤팅(venting)이 어려운 경우 고립된 증기 포켓이 발생하면, 내압 상승으로 저장탱크 및 선박의 안전성에 위협이 될 수 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 저장탱크 상부에서 증기 포켓이 발생하는 것을 방지하여, 탱크 및 선박 안전성을 확보할 수 있는 LNG 저장탱크를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되는 LNG 저장탱크에 있어서,

LNG 저장탱크의 상부에 마련되는 가스 돔;

상기 가스 돔으로부터 상기 LNG 저장탱크의 상부 벽면을 따라 선미 방향으로 연장되도록 마련되는 벤팅(venting) 파이프부; 및

상기 벤팅 파이프부에 마련되는 역류 방지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 LNG 저장탱크가 제공된다.

바람직하게는, 상기 선박의 트림(trim) 시 상기 벤팅 파이프부를 통해 상기 가스 돔으로 증발가스를 배출시켜, 상기 LNG 저장탱크 내부에 고립된 증기 포켓이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는 상기 벤팅 파이프부는, 상기 가스 돔으로부터 상기 LNG 저장탱크의 상부 벽을 따라 선미 방향으로 연장되는 메인 파이프와, 상기 메인 파이프에서 분지되며 상기 LNG 저장탱크의 상부 벽을 따라 좌현 및 우현 방향으로 연장되는 가지 파이프를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 가지 파이프의 양단부에는 복수의 천공이 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 벤팅 파이프부는 상기 LNG 저장탱크의 상부 내벽에 용접 연결될 수 있다.

본 발명의 LNG 저장탱크에서는, 가스 돔으로부터 LNG 저장탱크의 상부 벽면을 따라 선미 방향으로 연장되도록 벤팅(venting) 파이프부를 마련함으로써, LNG의 만재시에 선박의 트림이 발생하더라도 저장탱크 내부에 고립된 증기 포켓이 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

만재 상태에서 선박의 트림이 발생하는 경우에도 단부에 천공이 형성된 파이프를 통해 증발가스를 효과적으로 벤팅할 수 있으므로, 저장탱크와 선박의 안전성을 확보할 수 있다. 나아가 LNG 저장탱크에 보다 많은 LNG를 적재하여 이송할 수 있도록 하여 선박의 LNG 수송 효율을 높일 수 있게 된다.

도 1은 선박의 트림시 LNG 적재량에 따른 LNG 저장탱크의 단면 모습을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 개략적인 구조를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 LNG 저장탱크에서 벤팅 파이프부의 개략적인 구조만을 도시한다.

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 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 LNG 저장탱크(CT)를 개략적으로 도시하였고, 도 3에는 그 중 벤팅 파이프부의 구조만을 개별적으로 도시하였다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 선박에 마련되는 LNG 저장탱크(CT)에서는, LNG 저장탱크(CT)의 상부에 가스 돔(100)이 마련되고, 가스 돔(100)으로부터 LNG 저장탱크(CT)의 상부 벽면을 따라 선미 방향으로 연장되도록 마련되는 벤팅(venting) 파이프부(200)를 마련한 것이 특징이다. 벤팅 파이프부에는 역류 방지수단(미도시)이 마련된다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(CT)는 예를 들어 NO 96형이나 Mark Ⅲ형 탱크와 같은 멤브레인형(membrane type) 탱크일 수 있다. 이러한 멤브레인형 탱크에는 내부 일측에 LNG를 펌핑하여 하역하기 위한 펌프들이 마련되는 펌프타워와, 펌프타워 상부의 리퀴드 돔(liquid)이 마련될 수 있다. LNG에서 발생하는 BOG를 벤팅(venting)하기 위한 벤트 라인이 연결되는 가스 돔(100)은 이와는 별도로 탱크 상부에 마련될 수 있다. 가스 돔(100)은 복수로 마련될 수도 있다.

도 1의 (a)와 같이 적재된 LNG의 양이 많지 않거나 선박의 운항 중 발생하는 트림(trim)이 크지 않은 경우에는 가스 돔(100)을 통한 벤팅이 문제되지 않을 수 있다. 그러나 적재된 LNG의 양이 매우 많은 경우에는 트림이 크지 않아도 가스 돔(100)을 통한 벤팅이 어렵다. 본 실시예는 이러한 문제를 해결할 수 있도록 LNG 저장탱크(CT)의 상부에 가스 돔(100)으로부터 연장되는 벤팅 파이프부(200)를 마련하였다.

본 실시예는 도 2에 도시된 것과 같이 벤팅 파이프부(200)를 통해 선박의 트림(trim) 시에도 가스 돔(100)으로 증발가스를 배출시켜, LNG 저장탱크(CT) 내부에 고립된 증기 포켓이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

선박의 Laden condition이란 LNG 저장탱크(CT)에 LNG가 만재(Full Loading)된 때를 말하고, Ballast condition이란 LNG를 하역(Unloading)하여 LNG 저장탱크(CT)에 저장된 LNG가 적은 때를 말하는데, 본 실시예는 가스 돔(100)으로부터 선미부까지 연장된 벤팅 파이프부(200)를 통해 LNG가 만재된 상태에서 트림 시에도 가스 돔(100)을 통한 벤팅이 가능하므로, LNG 저장탱크(CT) 및 선박의 안전을 확보할 수 있게 한다.

도 3에 보다 구체적으로 벤팅 파이프부(200)의 구조를 도시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이 벤팅 파이프부(200)는, 가스 돔(100)으로부터 LNG 저장탱크(CT)의 상부 벽을 따라 선미 방향으로 연장되는 메인 파이프(210)와, 메인 파이프(210)에서 분지되며 LNG 저장탱크(CT)의 상부 벽을 따라 좌현 및 우현 방향으로 연장되는 가지 파이프(220)를 포함하는데, 가지 파이프(220)의 양단부에는 효과적인 벤팅을 위해 복수의 천공(perforation, 225)을 마련한다.

효과적인 벤팅을 위해 가지 파이프(220)의 양단부는 상부 벽을 따라 좌현 및 우현 방향의 모서리부분까지 연장되도록 마련될 수 있다.

가지 파이프(220)의 양단부가 상부 벽의 좌현 및 우현 방향으로 연장됨에 따라, 선박의 트림 시 가지 파이프(220)의 하부로 기울어진 방향 단부로부터 LNG가 유입되어 벤팅 파이프부를 막을 수 있으므로, LNG 유입을 막기 위해 가지 파이프(220)에는 양 방향에 역류 방지수단(미도시)을 마련한다.

역류 방지수단(미도시)은 예를 들어 힌지 타입의 개폐장치이거나 역류방지밸브일 수 있다.

벤팅 파이프부(200)는 LNG 저장탱크(CT)의 내부에 마련되므로 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 소재로 이루어지고, LNG 저장탱크(CT)의 상부 내벽에 용접을 통해 연결될 수 있다.

본 실시예의 적용을 통해 만재 시에 선박의 트림이 발생하더라도 저장탱크 내부에 고립된 증기 포켓이 형성되는 것을 효과적으로 방지하고, 저장탱크와 선박의 안전성을 확보할 수 있다. 나아가 LNG 저장탱크(CT)에 보다 많은 LNG를 적재하여 이송할 수 있게 된다.

특히 2016년 7월부터 발효되는 new IGC Code에는, cargo volume의 98%를 초과하여 LNG를 적재하고자 하면 15도 List, 0.015L Trim의 선박 자세에서 증기 포켓이 형성되어서는 안된다고 규정하고 있는데, 본 실시예를 통해 new IGC Code의 조건을 충족하면서 LNG 수송효율을 높일 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.

CT: LNG 저장탱크
100: 가스 돔
200: 벤팅 파이프부
210: 메인 파이프
220: 가지 파이프
225: 천공

Claims (6)

1. 선박에 마련되는 LNG 저장탱크에 있어서,
   LNG 저장탱크의 상부에 마련되는 가스 돔;
   상기 가스 돔으로부터 상기 LNG 저장탱크의 상부 벽면을 따라 선미 방향으로 연장되도록 마련되는 벤팅(venting) 파이프부; 및
   상기 벤팅 파이프부에 마련되는 역류 방지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 LNG 저장탱크.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 선박의 트림(trim) 시 상기 벤팅 파이프부를 통해 상기 가스 돔으로 증발가스를 배출시켜, 상기 LNG 저장탱크 내부에 고립된 증기 포켓이 형성되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 LNG 저장탱크.
3. 제 2항에 있어서, 상기 벤팅 파이프부는
   상기 가스 돔으로부터 상기 LNG 저장탱크의 상부 벽을 따라 선미 방향으로 연장되는 메인 파이프; 및
   상기 메인 파이프에서 분지되며 상기 LNG 저장탱크의 상부 벽을 따라 좌현 및 우현 방향으로 연장되는 가지 파이프를 포함하는 선박의 LNG 저장탱크.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 가지 파이프의 양단부에는 복수의 천공이 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 LNG 저장탱크.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 벤팅 파이프부는 상기 LNG 저장탱크의 상부 내벽에 용접 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 LNG 저장탱크.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 역류방지수단은 상기 가지 파이프에 마련되는 힌지(hinge) 개폐장치 또는 역류방지밸브인 것을 특징으로 하는 선박의 LNG 저장탱크.

Images