KR20160039054A - 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상이고, 액체화물 저장탱크 내에 구비되고, 내부가 비어있고, 상기 액체화물이 내부로 유출입되도록 하는 형상의 포트들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크는, 액체화물을 수용할 수 있도록 내부가 비어있는 중공의 구 또는 다면체 형상의 포트로 이루어진 슬로싱 하중 저감기구를 액체화물 저장탱크 내부에 채움으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액체화물 저장탱크의 측벽 및 천장에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있어, 액체화물 저장탱크의 안정성을 확보할 수 있고, 액체화물 저장탱크의 구조를 단순화할 수 있고, 액체화물 저장탱크의 초대형화를 실현할 수 있다.

Description

슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크 {SLOSHING WEIGHT REDUCTION APPARATUS AND LIQUID CARGO STORAGE TANK INCLUDING THE SAME}

본 발명은 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크에 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 액체화물 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단에 구비되는 액체화물 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 액체화물 저장탱크의 측벽 또는 천장에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있는 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 액체화물 저장탱크의 측벽 또는 천장에 가해지는 슬로싱 하중의 저감을 통해 액체화물 저장탱크의 안정성을 확보하고, 액체화물 저장탱크의 초대형화를 실현할 수 있는 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크는, 적어도 하나 이상이고, 액체화물 저장탱크 내에 구비되고, 내부가 비어있고, 상기 액체화물이 내부로 유출입되도록 하는 형상의 포트들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 포트는, 중공의 구 또는 다면체일 수 있다.

구체적으로, 상기 포트는, 박막으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 박막은, 단열특성의 폴리우레탄, 에어로젤의 재료로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 박막은, 표면이 거친 마찰면으로 형성될될 수 있다.

구체적으로, 상기 박막은, 표면에 섬모 또는 돌기가 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 박막은, 액체화물 유출입을 위한 다양한 크기와 형상의 구멍이 복수 개가 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 액체화물은, 상기 액체화물 유출입 구멍을 통해 상기 포트의 내부로 유입 또는 내부에서 외부로 유출될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구 및 이를 포함한 액체화물 저장탱크는, 액체화물을 수용할 수 있도록 내부가 비어있는 중공의 구 또는 다면체 형상의 포트로 이루어진 슬로싱 하중 저감기구를 액체화물 저장탱크 내부에 채움으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액체화물 저장탱크의 측벽 및 천장에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있어, 액체화물 저장탱크의 안정성을 확보할 수 있고, 액체화물 저장탱크의 구조를 단순화할 수 있고, 액체화물 저장탱크의 초대형화를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 사시도이다.
도 2는 도 1의 슬로싱 하중 저감기구의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 포트에 대한 다른 형상을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 포트에 대한 또 다른 형상을 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구를 포함한 액체화물 저장탱크의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 사시도이다.
도 8은 도 7의 슬로싱 하중 저감기구의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 7의 슬로싱 하중 저감기구의 제1 포트 일부분 절개 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구를 포함한 액체화물 저장탱크의 측단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 사시도이고, 도 2는 도 1의 슬로싱 하중 저감기구의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 포트에 대한 다른 형상을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 포트에 대한 또 다른 형상을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)는, 포트(110), 액체화물 유출입 구멍(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

포트(110)는, 액체화물을 수용할 수 있도록, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 중공의 구, 또는 도 3에 도시된 바와 같이 박스 형태의 육면체나 도 4에 도시된 바와 같이 삼각뿔 형태의 사면체 등의 다면체와 같은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 크기 또한 다양하게 제작할 수 있다.

포트(110)의 형상 및 크기는, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)를 채웠을 때, 후술할 액체화물 저장탱크(10)의 공극률, 중량, 적재량을 고려하여 결정될 수 있다.

예를 들어, 포트(110)의 크기는, 작아질수록 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)를 액체화물 저장탱크(10)에 주입 및 수거하기가 용이한 장점이 있으나, 공극률이 낮아지고 중량이 증가하고 적재량이 감소하는 단점이 있다.

반대로, 포트(110)의 크기는, 커질수록 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)를 액체화물 저장탱크(10)에 주입 및 수거하기가 어려운 단점이 있으나, 공극률이 높아지고 중량이 감소하고 적재량이 증가하는 장점이 있다.

이러한 장단점을 고려하여, 모형시험 및 CFD 해석 등을 통해 최적의 크기 및 형상을 갖는 포트(110)를 제작할 수 있다.

포트(110)를 이루는 피막(111)에는 후술할 액체화물 유출입 구멍(120)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

피막(111)은, 후술할 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)를 채웠을 때, 전체 체적손실을 최소화할 수 있도록, 얇은 두께의 박막으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 피막(111)은, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 LNG나 LPG 등의 액체화물이 채워질 경우, 액체화물의 온도 및 특성에 맞는 단열 특성이 우수하면서 경량이고 얇은 두께로 형성 가능한 재질 예를 들어, 폴리우레탄 또는 에어로젤 등이 재료로 형성할 수 있다. 피막(111)의 재질은 이에 한정되는 것은 아니며, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 적재되는 액체화물에 따라 다양한 재질이 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 피막(111)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 표면에 섬모(112)가 구비될 수 있다. 이러한 섬모(112)는, 후술할 액체화물 저장탱크(10) 내부에서 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 사이의 결합력을 강화시켜 이동중에 발생하는 개별적 유동을 억제할 수 있다. 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)가 개별적으로 유동이 자유로워질 경우, 액체화물의 슬로싱 하중을 저감시키는 효과가 낮아질 수 있고, LNG 운송시 쿨다운(cooldown), 퍼징(purging) 등을 통하여 액체화물 저장탱크(10) 내의 온도 및 압력을 정확하게 제어하기 어려울 뿐만 아니라 스프레이 라인(spray line) 등이 손상될 수도 있다.

상기에서, 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 사이의 결합력을 강화시키기 위한 수단으로 섬모(112)가 구비되는 것으로 설명하였지만, 본 실시예는 이에 한정하지 않고 피막(111)의 표면에 돌기를 형성하거나 또는 피막(111)의 표면을 일정한 거칠기를 갖는 마찰면으로 형성할 수 있다.

액체화물 유출입 구멍(120)은, 포트(110)의 피막(111)에 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 후술할 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)를 채웠을 때, 액체화물이 유입 또는 유출되는 통로를 제공할 수 있도록, 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 다양한 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 크기 또한 다양하게 제작할 수 있다.

액체화물 유출입 구멍(120)은, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 액체화물을 로딩할 때, 액체화물의 유입이 자유로워야 하고, 후술할 액체화물 저장탱크(10)로부터 액체화물을 언로딩할 때, 포트(110) 내부에 액체화물이 미량이라도 상존하지 않도록 유출이 자유로워야 하므로, 예를 들어 골프공의 딤플 위치와 같이 상하좌우에 골고루 복수 개로 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 액체화물 유출입 구멍(120)은, 많이 형성할수록 피막(111)이 자치하는 면적을 줄일 수 있어, 결국 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 자체의 체적 및 중량을 줄일 수 있다. 이는 후술할 액체화물 저장탱크(10)의 중량을 줄이고, 적재량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다. 다만, 복수 개의 액체화물 유출입 구멍(120)의 전체 면적이 피막(111)이 차지하는 표면적보다 넓을 경우, 피막(111)은 자체의 형상을 유지하는 유지 능력이 떨어져 액체화물을 수용하여 슬로싱을 저감시키는 능력이 저하될 수 있을 뿐만 아니라 파손의 위험성이 증가하므로, 이러한 점을 고려하여 액체화물 유출입 구멍(120)은 개수와 크기를 조절할 필요가 있는데, 모형시험 및 CFD 해석 등을 통해 최적의 개수와 크기를 갖는 액체화물 유출입 구멍(120)을 형성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구의 사시도이고, 도 8은 도 7의 슬로싱 하중 저감기구의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 7의 슬로싱 하중 저감기구의 제1 포트 일부분 절개 도면이다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)는, 제1 포트(210), 제1 액체화물 유출입 구멍(220), 제2 포트(230), 제2 액체화물 유출입 구멍(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 포트(210)는, 후술할 제2 포트(230)와 함께 액체화물을 수용할 수 있도록, 중공의 구 또는 사면체, 육면체 등의 다면체와 같은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 크기 또한 다양하게 제작할 수 있다.

제1 포트(210)의 형상 및 크기는, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 채웠을 때, 후술할 액체화물 저장탱크(10)의 공극률, 중량, 적재량을 고려하여 결정될 수 있으나, 후술할 제2 포트(230)를 적어도 1개 이상 수용할 수 있는 크기로 형성하는 것이 바람직하다.

제1 포트(210)의 크기에 따른 후술할 액체화물 저장탱크(10)의 공극률, 중량, 적재량과의 관계는 전술한 제1 실시예에서 설명한 것으로 이해될 수 있으므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

제1 포트(210)를 이루는 제1 피막(211)에는 후술할 제1 액체화물 유출입 구멍(220)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

제1 피막(211)은, 후술할 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 채웠을 때, 전체 체적손실을 최소화할 수 있도록, 얇은 두께의 박막으로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 피막(211)은, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 LNG나 LPG 등의 액체화물이 채워질 경우, 액체화물의 온도 및 특성에 맞는 단열 특성이 우수하면서 경량이고 얇은 두께로 형성 가능한 재질 예를 들어, 폴리우레탄 또는 에어로젤 등이 재료로 형성할 수 있다. 제1 피막(211)의 재질은 이에 한정되는 것은 아니며, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 적재되는 액체화물에 따라 다양한 재질이 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 제1 피막(211)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 표면에 제1 섬모(212)가 구비될 수 있다. 이러한 제1 섬모(212)는, 후술할 액체화물 저장탱크(10) 내부에서 제2 슬로싱 하중 저감기구(200) 사이의 결합력을 강화시켜 이동중에 발생하는 개별적 유동을 억제할 수 있다. 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)가 개별적으로 유동이 자유로워질 경우, 액체화물의 슬로싱 하중을 저감시키는 효과가 낮아질 수 있고, LNG 운송시 쿨다운(cooldown), 퍼징(purging) 등을 통하여 액체화물 저장탱크(10) 내의 온도 및 압력을 정확하게 제어하기 어려울 뿐만 아니라 스프레이 라인(spray line) 등이 손상될 수도 있다.

상기에서, 제2 슬로싱 하중 저감기구(200) 사이의 결합력을 강화시키기 위한 수단으로 제1 섬모(212)가 구비되는 것으로 설명하였지만, 본 실시예는 이에 한정하지 않고 제1 피막(211)의 표면에 돌기를 형성하거나 또는 피막(211)의 표면을 일정한 거칠기를 갖는 마찰면으로 형성할 수 있다.

제1 액체화물 유출입 구멍(220)은, 제1 포트(210)의 제1 피막(211)에 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 후술할 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 채웠을 때, 액체화물이 유입 또는 유출되는 통로를 제공할 수 있도록, 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 다양한 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 크기 또한 다양하게 제작할 수 있다.

제1 액체화물 유출입 구멍(220)은, 후술할 액체화물 저장탱크(10)에 액체화물을 로딩할 때, 액체화물의 유입이 자유로워야 하고, 후술할 액체화물 저장탱크(10)로부터 액체화물을 언로딩할 때, 제1 포트(210) 내부에 액체화물이 미량이라도 상존하지 않도록 유출이 자유로워야 하므로, 예를 들어 골프공의 딤플 위치와 같이 상하좌우에 골고루 복수 개로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 복수 개의 제1 액체화물 유출입 구멍(220) 중에서, 적어도 어느 하나의 제1 액체화물 유출입 구멍(220)은 후술할 제2 포트(230)를 수축하여 들어갈 수 있는 크기로 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 제1 액체화물 유출입 구멍(220)은, 많이 형성할수록 제1 피막(211)이 자치하는 면적을 줄일 수 있어, 결국 제2 슬로싱 하중 저감기구(200) 자체의 체적 및 중량을 줄일 수 있다. 이는 후술할 액체화물 저장탱크(10)의 중량을 줄이고, 적재량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다. 다만, 복수 개의 제1 액체화물 유출입 구멍(220)의 전체 면적이 제1 피막(211)이 차지하는 표면적보다 넓을 경우, 제1 피막(211)은 자체의 형상을 유지하는 유지 능력이 떨어질 수 있으나, 이는 제1 포트(210) 내부에 후술할 제2 포트(230)가 채워지므로 해결될 수 있고, 단지, 파손의 위험성이 증가한다는 점을 고려하여 제1 액체화물 유출입 구멍(220)은 개수와 크기를 조절할 필요가 있는데, 모형시험 및 CFD 해석 등을 통해 최적의 개수와 크기를 갖는 제1 액체화물 유출입 구멍(220)을 형성할 수 있다.

제2 포트(230)는, 제1 포트(210)의 제1 중공(230)에 적어도 1개 이상으로 수용될 수 있으며, 각각의 제2 포트(230)는 액체화물을 수용할 수 있도록, 중공의 구 또는 사면체, 육면체 등의 다면체와 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 크기 또한 다양하게 제작할 수 있다.

상기한 적어도 1개 이상의 제2 포트(230) 각각은, 전술한 제1 실시예의 포트(110)와 비교하여, 구성 및 작용이 제1 실시예의 포트(110)와 동일 또는 유사하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. 다만, 제2 포트(230)를 이루는 제2 피막(231)에 제1 실시예의 섬모(112)가 형성되지 않을 수 있다.

제2 액체화물 유출입 구멍(240)은, 제2 포트(230)의 제2 피막(231)에 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 후술할 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 채웠을 때, 액체화물이 유입 또는 유출되는 통로를 제공할 수 있도록, 원형 또는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 다양한 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 크기 또한 다양하게 제작할 수 있다.

상기한 제2 액체화물 유출입 구멍(240)은, 전술한 제1 실시예의 액체화물 유출입 구멍(120)과 비교하여, 구성 및 작용이 동일 또는 유사하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 제1 실시예의 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)와 제2 실시예의 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 비교할 때, 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)의 피막(111)은 크기가 어느 정도 이상이 되면 자체의 형상을 유지하는 유지 능력이 떨어질 수 있으나, 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)의 제1 피막(211)은 내부에 복수 개의 제2 포트(230)로 채워지므로 크기가 어느 정도 이상이 되더라도 자체의 형상을 유지할 수 있다. 즉, 제2 실시예의 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)는 제1 실시예의 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)보다 더욱 크게 제작할 수 있으며, 이로 인하여 제2 실시예는 제1 실시예에 대비하여 슬로싱이 심한 곳에서는 슬로싱 저감 효과를 그대로 유지하면서도 슬로싱이 약한 곳에서 공극률을 높일 수 있다.

상기한 구성으로 이루어지는 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 액체화물을 운송하는 해양구조물, 선박 또는 차량 등에 구비되는 액체화물 저장탱크(10)에 적용하여 운송 중에 발생되는 슬로싱 현상을 억제시킬 수 있는데, 이를 도 5 및 도 6 또는 도 10을 참고하여 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구를 포함한 액체화물 저장탱크의 측단면도이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬로싱 하중 저감기구를 포함한 액체화물 저장탱크의 측단면도이다.

도 5 및 도 6 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 액체화물 저장탱크(10)는, 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 포함한다.

액체화물 저장탱크(10)는, 측벽(11), 바닥(12), 천장(13)으로 이루어져 LNG나 LPG와 같은 액체화물(16)을 저장하는 저장공간(17)이 마련되며, 액체화물(16)을 로딩 또는 언로딩하는 펌프타워(14)가 구비될 수 있다.

이러한 액체화물 저장탱크(10)는, 해양구조물에 설치되는 멤브레인형 액체화물 저장탱크 또는 독립형 액체화물 저장탱크일 수 있다.

상기에서, 해양구조물은 액체화물(16)을 해상에서 수송하거나 보관하는 구조물로서, 예를 들어 액체화물(16)이 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.

이와 같이 액체화물(16)을 담고 있는 액체화물 저장탱크(10)는, 파도나 바람 등에 의한 선체의 움직임에 의해 액체화물(16)과 액체화물 저장탱크(10) 사이에서 상대적인 운동인 슬로싱(sloshing)이 일어나게 된다. 이때, 액체화물 저장탱크(10) 내에서 유동하는 액체화물(16)은 액체화물 저장탱크(10)의 측벽(11) 및 천장(13) 등의 내벽을 강타하게 되는데, 이러한 슬로싱으로 인하여 액체화물 저장탱크(10) 내부의 손상 또는 파손을 일으킬 수 있을 만큼 강한 충격력을 발생시키기도 한다. 이러한 슬로싱으로 인한 액체화물 저장탱크(10)의 손상 또는 파손을 줄이기 위해 액체화물 저장탱크(10)의 방벽을 두껍게 설계하고 지지구조 또한 복잡하게 설계하는 대신, 본 실시예는 도 5 및 도 6 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 복수 개로 채워 슬로싱을 방지할 수 있다.

슬로싱을 방지하기 위하여, 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 복수 개로 채우는데, 슬로싱 방지 효과를 증대시키기 위해 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 액체화물 저장탱크(10)의 내부에 가득 채우는 것이 바람직하다.

액체화물 저장탱크(10)의 공극률, 중량, 적재량을 고려하여, 도 5 또는 도 10에 도시된 바와 같이 동일한 형상 및 크기의 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 복수 개로 채우거나, 도 6에 도시된 바와 같이 다른 형상 및 크기의 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)를 조합하여 복수 개로 채울 수 있으며, 도시하지 않았지만, 제2 슬로싱 하중 저감기구(200) 역시 다른 형상 및 크기를 조합하여 복수 개로 채울 수 있다.

펌프타워(14)를 통해 액체화물 저장탱크(10) 내부로 액체화물(16)을 로딩하면, 액체화물(16)의 액위가 상승하면서 바닥(12) 부분의 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)에 액체화물(16)이 채워지게 된다.

액체화물(16)이 채워진 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)는 액체화물(16)이 채워지지 않는 상부 쪽의 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)와 함께 액체화물(16)의 슬로싱을 억제시키게 된다.

펌프타워(14)를 통해 액체화물 저장탱크(10)로부터 액체화물(16)을 언로딩하면, 액체화물(16)의 액위가 하강하면서 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)의 복수 개의 액체화물 유출입 구멍(120, 220, 240)을 통해 중력에 의해 바닥(12) 부분으로 흘러내리게 된다. 이때, 펌프타워(14)로 흡입되는 액체화물(16)과 함께 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)가 흡입될 수 있는데, 이를 방지하기 위해 펌프타워(14)의 하단부에 그물망(15)을 설치할 수 있다.

한편, 액체화물 저장탱크(10) 내부에 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)를 채움으로 인하여, 액체화물 저장탱크(10)의 전체 체적 손실로 액체화물(16)의 적재량이 감소되고, 중량 증가로 선박의 재화중량(deadweight)이 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200) 제작에 따른 추가 자재비 및 추가 공수 증가가 발생될 수 있지만, 이는 크게 문제가 되지 않는다.

예를 들어, LNG선 150,000㎥ 기준, 액체화물 저장탱크(10) 4개, 액체화물 저장탱크(10)당 체적 37,500㎥이고, 도 1의 포트(110)의 반지름이 499㎜, 피막(111)의 두께 1㎜라 가정할 경우, 이미 알려진 공식에 의해 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)의 내부체적 값 및 외부체적 값을 구할 수 있고, 외부체적 값에서 내부체적 값을 빼면 피막(111) 부분의 체적 값이 구해지고, 액체화물 저장탱크(10)당 체적을 내부체적 값으로 나누면 액체화물 저장탱크(10)에 채워질 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)의 개수를 알 수 있고, 피막(111) 부분의 체적 값에 제1 슬로싱 하중 저감기구(100)의 개수를 곱하면 피막(111)의 두께에 의한 액체화물 저장탱크(10)의 부피 손실 값을 알 수 있고, 액체화물 저장탱크(10)의 부피 손실 값을 액체화물 저장탱크(10)당 체적으로 나누면 체적 손실 값이 구해지는데, 구해진 체적 손실 값은 0.573%로 미미한 수준임을 알 수 있다.

복수 개의 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 간의 공백부분이나 현재 추정이 곤란한 부분을 감안하더라도 체적 감소율은 1~2% 정도로 예상된다.

따라서, 체적 감소율이 미미함으로써, 액체화물 저장탱크(10)의 전체 체적 손실로 인한 액체화물(16)의 적재량 감소는 문제가 되지 않으며, 체적 감소율만큼 액체화물(16)이 적재되지 않으므로 적재되지 않는 액체화물(16)의 무게와 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200)의 무게가 어느 정도 상쇄될 수 있음으로써, 중량 증가로 인한 선박의 재화중량(deadweight)의 감소 역시 크게 문제가 되지 않으며, 또한 제1 슬로싱 하중 저감기구(100) 또는 제2 슬로싱 하중 저감기구(200) 제작에 따른 추가 자재 비용 및 추가 공수 증가는 본 실시예의 액체화물 저장탱크(10)의 구조를 단순화함으로써, 기존의 슬로싱으로 인한 액체화물 저장탱크의 손상 또는 파손을 줄이기 위해 액체화물 저장탱크 방벽을 두껍게 설계하고 지지구조 또한 복잡하게 설계함에 따른 비용 및 공수에 대응되므로 문제가 되지 않는다.

이와 같이 본 실시예는, 액체화물(16)을 수용할 수 있도록 내부가 비어있는 중공의 구 또는 다면체 형상의 포트(110)로 이루어진 슬로싱 하중 저감기구(100, 200)를 액체화물 저장탱크(10) 내부에 채움으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액체화물 저장탱크(10)의 측벽(11) 및 천장(13)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있어, 액체화물 저장탱크(10)의 안정성을 확보할 수 있고, 액체화물 저장탱크(10)의 구조를 단순화할 수 있고, 액체화물 저장탱크(10)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.

10: 액체화물 저장탱크 11: 측벽
12: 바닥 13: 천장
14: 펌프타워 15: 그물망
16: 액체화물 17: 저장공간
100: 제1 슬로싱 하중 저감기구 110: 포트
111: 피막 112: 섬모
120: 액체화물 유출입 구멍 200: 제2 슬로싱 하중 저감기구
210: 제1 포트 211: 제1 피막
212: 제1 섬모 220: 제1 액체화물 유출입 구멍
230: 제2 포트 231: 제2 피막
240: 제2 액체화물 유출입 구멍

Claims (10)

1. 적어도 하나 이상이고, 액체화물 저장탱크 내에 구비되고, 내부가 비어있고, 상기 액체화물이 내부로 유출입되도록 하는 형상의 포트들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 포트는,
   중공의 구 또는 다면체인 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 포트는,
   박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 박막은,
   단열특성의 폴리우레탄, 에어로젤의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 박막은,
   표면이 거친 마찰면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 박막은,
   표면에 섬모 또는 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 박막은,
   액체화물 유출입을 위한 다양한 크기와 형상의 구멍이 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 액체화물은,
   상기 액체화물 유출입 구멍을 통해 상기 포트의 내부로 유입 또는 내부에서 외부로 유출되는 것을 특징으로 하는 슬로싱 하중 저감기구.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 슬로싱 하중 저감기구가 액체화물 저장탱크의 내부에 복수 개로 채워지는 것을 특징으로 하는 액체화물 저장탱크.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 복수 개의 슬로싱 하중 저감기구는,
    서로 다른 형상 또는 서로 다른 크기를 갖는 상기 포트들 간의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체화물 저장탱크.

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