KR20160116233A - 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물 - Google Patents

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KR20160116233A
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Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물에 관한 것으로서, 본 발명의 액화가스 저장탱크는, 액화가스 저장탱크의 저장공간에서 액화가스로부터 기화된 기화가스를 흡입하는 기화가스 흡입부; 상기 기화가스를 상기 액화가스의 수면 아래로 분출하여 기포를 발생시키는 기화가스 분출부; 상기 액화가스의 유동을 감지하고 유동신호를 출력하는 유동 계측장치; 및 상기 기화가스 흡입부와 상기 기화가스 분출부와 연결되어 상기 유동 계측장치로부터 수신된 상기 유동신호를 검출하여, 상기 기화가스의 흡입 및 분출 여부를 제어하는 흡입분출 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스에 기포를 생성시켜 슬로싱 에너지를 소멸시킬 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 저장공간에서 액화가스로부터 기화된 기화가스를 흡입하는 기화가스 흡입부; 상기 기화가스를 상기 액화가스의 수면 아래로 분출하여 기포를 발생시키는 기화가스 분출부; 상기 액화가스의 유동을 감지하고 유동신호를 출력하는 유동 계측장치; 및 상기 기화가스 흡입부와 상기 기화가스 분출부와 연결되어 상기 유동 계측장치로부터 수신된 상기 유동신호를 검출하여, 상기 기화가스의 흡입 및 분출 여부를 제어하는 흡입분출 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 기화가스 흡입부는, 흡입구가 상기 저장공간에 위치되는 흡입라인으로 구성되며, 상기 흡입라인은, 상기 액화가스 저장탱크의 천장을 관통하여 상기 흡입분출 제어부와 연결되며, 상기 흡입라인에는 적어도 하나 이상의 밸브가 설치되어 상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 상기 밸브가 개폐될 수 있다.
구체적으로, 상기 흡입구는, 적어도 상기 액화가스의 최고 수위보다 높은 상기 저장공간의 상부 쪽에 위치될 수 있다.
구체적으로, 상기 기화가스 분출부는, 상기 흡입분출 제어부에 연결되는 분출 라인부; 및 상기 분출 라인부에 연결되어 상기 기화가스를 상기 액화가스의 수면 아래로 분출하는 분출 노즐부를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 분출 라인부는, 상기 흡입분출 제어부로부터 상기 저장공간으로 연장되는 수직 분출라인; 상기 수직 분출라인의 하단부에 연결되며 전방으로 연장되는 전방 분출라인; 및 상기 수직 분출라인의 하단부에 연결되며 후방으로 연장되는 후방 분출라인을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 수직 분출라인은, 상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 상기 분출 노즐부의 높낮이를 조절하도록, 상하 이동 가능하게 구성되며, 상기 수직 분출라인에는 적어도 하나 이상의 밸브가 설치되어 상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 상기 밸브가 개폐될 수 있다.
구체적으로, 상기 흡입분출 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크에 설치되는 수위센서로부터 수신된 수위신호에 의해 상기 수직 분출라인의 높낮이를 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 분출 노즐부는, 상기 전방 분출라인 및 상기 후방 분출라인 각각에 복수 개가 연결되어 구성되며, 상기 복수 개의 분출 노즐부 각각은, 상기 전방 분출라인 또는 상기 후방 분출라인과 교차되어 일정간격으로 평행하게 배치되며, 상기 복수 개의 분출 노즐부 각각에는, 복수 개의 노즐이 구비되고, 상기 전방 분출라인 또는 상기 후방 분출라인과 교차되는 지점에 밸브가 설치되어 상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 선택적으로 개폐될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수 개의 노즐 각각은, 상기 분출 노즐부로부터 직하방으로 연장되어 상기 기화가스를 분출시켜 상기 액화가스에 상기 기포를 생성시키고, 상기 분출 노즐부를 따라 일정간격으로 배치되거나, 상기 전방 분출라인 또는 상기 후방 분출라인과 교차되는 지점을 중심으로 상기 분출 노즐부의 양단부로 갈수록 간격이 점점 좁아지는 구조로 배치할 수 있다.
구체적으로, 상기 기화가스 분출부는, 상기 액화가스 저장탱크에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 유동 계측장치는, 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 복수 개로 설치되며, 기울기 센서 또는 유동센서일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스에 기포를 생성시켜 슬로싱 에너지를 소멸시킬 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 저장탱크의 천장에 고정된 복수 개의 가이드 프레임을 따라 움직이는 플로팅 블록을 포함하는 슬로싱 하중 저감장치를 설치함으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액화가스 저장탱크의 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 기화가스 분출부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 7은 가이드 프레임부를 구성하는 가이드 프레임의 사시도이다.
도 8은 플로팅 블록부의 일 실시예에 따른 플로팅 블록 평면도이다.
도 9는 플로팅 블록부의 다른 실시예에 따른 플로팅 블록의 사시도이다.
도 10은 플로팅 블록부의 또 다른 실시예에 따른 플로팅 블록의 사시도이다.
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 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 단면도이고, 도 4는 기화가스 분출부의 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 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)에 저장된 액화가스(14)에 기포(150)를 생성시킬 수 있도록 설치될 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), 유동 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)에 저장된 액화가스(14)의 수면 아래로 분출하여 액화가스(14) 내부에 기포(150)를 생성시켜 슬로싱 에너지를 소멸시킬 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, 도 4에 도시된 바와 같이, 후술할 흡입분출 제어부(140)로부터 저장공간(15)으로 연장되는 수직 분출라인(121V)과, 수직 분출라인(121V)의 하단부에 연결되며 전방으로 연장되는 전방 분출라인(121F)과, 수직 분출라인(121V)의 하단부에 연결되며 후방으로 연장되는 후방 분출라인(121R)으로 구성될 수 있다.
수직 분출라인(121V)은, 후술할 흡입분출 제어부(140)의 제어에 따라 후술할 분출 노즐부(122)의 높낮이를 조절할 수 있도록, 상하로 이동될 수 있다.
구체적으로, 수직 분출라인(121V)은, 후술할 분출 노즐부(122)의 노즐(122N)이 액화가스(14)의 수위에 관계없이 일정한 깊이로 액화가스(14)에 잠기도록 하여 기포(150)를 생성할 수 있게 해야 하는데, 이를 위해 후술할 흡입분출 제어부(140)가 제1 액화가스 저장탱크(10)에 설치되는 수위센서(도시하지 않음)로부터 수신된 수위신호에 의해 높낮이를 조절할 수 있도록 상하로 이동 가능하게 구성되어야 한다.
또한, 수직 분출라인(121V)에는 적어도 하나 이상의 밸브(도시하지 않음)가 설치될 수 있으며, 후술할 흡입분출 제어부(140)의 제어에 따라 밸브가 개폐될 수 있다.
분출 노즐부(122)는, 전방 분출라인(121F) 및 후방 분출라인(121R) 각각에 복수 개가 연결되어 구성될 수 있으며, 전방 분출라인(121F) 및 후방 분출라인(121R)을 통해 공급되는 기화가스를 제1 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스(14)의 수면 아래로 분출하여 액화가스(14) 내부에 기포(150)를 생성시켜 슬로싱 에너지를 소멸시킬 수 있게 한다.
복수 개의 분출 노즐부(122) 각각은, 전방 분출라인(121F) 또는 후방 분출라인(121R)과 교차되어 일정간격으로 평행하게 배치될 수 있다.
복수 개의 분출 노즐부(122) 각각에는, 기화가스를 분출시켜 기포(150)를 생성시키는 기능을 수행하는 복수 개의 노즐(122N)이 구비되어 있으며, 전방 분출라인(121F) 또는 후방 분출라인(121R)과 교차되는 지점에 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 후술할 흡입분출 제어부(140)의 제어에 따라 선택적으로 개폐될 수 있다.
복수 개의 노즐(122N) 각각은, 분출 노즐부(122)로부터 직하방으로 연장되어 액화가스(14)에 기포(150)를 생성시킬 수 있으며, 분출 노즐부(122)를 따라 일정간격으로 배치될 수 있으나, 슬로싱 에너지 가장 크게 발생하는 액화가스(14)의 수면 가장자리 부분 즉, 측벽(11) 근처에서 슬로싱 에너지를 최대한 소멸시킬 수 있도록, 전방 분출라인(121F) 또는 후방 분출라인(121R)과 교차되는 지점을 중심으로 분출 노즐부(122)의 양단부로 갈수록 간격이 점점 좁아지는 구조로 배치하는 것이 바람직하다.
상기한 구성을 갖는 기화가스 분출부(120)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 크기와 슬로싱 하중 저감 효과를 고려하여, 제1 액화가스 저장탱크(10)에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
유동 계측장치(130)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)의 바닥(12)에 설치될 수 있으며, 액화가스(14)의 유동을 감지하여 후술할 흡입분출 제어부(140)에 유동신호를 출력할 수 있다. 유동 계측장치(130)는, 기울기 센서 또는 유동센서일 수 있다.
유동 계측장치(130)는, 바닥(12)의 중앙 부분에 하나를 설치하여 액화가스(14)가 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) 및 기화가스 분출부(120)와 연결되어 유동 계측장치(130)로부터 수신된 유동신호를 검출하여, 기화가스 흡입 여부와 분출 여부를 제어할 수 있다.
구체적으로, 흡입분출 제어부(140)는, 유동 계측장치(130)로부터 액화가스(14)가 유동하고 있다는 유동신호가 수신되면, 기화가스 흡입부(110)의 흡입라인(111)에 설치된 밸브가 개방되도록 하여 저장공간(15)의 기화가스가 흡입되게 한다.
이후, 흡입분출 제어부(140)는, 수신된 유동신호를 분석하여, 액화가스(14)의 유동이 측벽(11) 및 천장(13)에 영향을 줄 정도라고 판단되면, 기화가스 분출부(120)의 수직 분출라인(121V)에 설치된 밸브가 개방되도록 하여 전후방 분출라인(121F, 121R)에 연결된 복수 개의 분출 노즐부(122) 각각의 복수 개의 노즐(122N)을 통해 기화가스가 분출되게 한다. 이때, 흡입분출 제어부(140)는, 위치별 유동신호에 따라 복수 개의 분출 노즐부(122) 각각에 설치된 밸브 또한 선택적으로 개방될 수 있게 제어할 수 있다.
또한, 흡입분출 제어부(140)는, 제1 액화가스 저장탱크(10)에 액화가스(14)를 로딩 또는 언로딩함에 따라 수위가 변화되었을 때, 제1 액화가스 저장탱크(10)에 설치되는 수위센서(도시하지 않음)로부터 수위신호를 수신하여, 분출 노즐부(122)의 복수 개의 노즐(122N)이 항상 액화가스(14)에 잠겨있도록, 수신된 수위신호에 따라 수직 분출라인(121V)의 높낮이를 조절할 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 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이고, 도 7은 가이드 프레임부를 구성하는 가이드 프레임의 사시도이고, 도 8은 플로팅 블록부의 일 실시예에 따른 플로팅 블록 평면도이고, 도 9는 플로팅 블록부의 다른 실시예에 따른 플로팅 블록의 사시도이고, 도 10은 플로팅 블록부의 또 다른 실시예에 따른 플로팅 블록의 사시도이다.
도 1, 도 2, 도 5 내지 도 9에 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)의 천장(13)에 설치될 수 있으며, 액화가스(14)의 슬로싱 현상으로 인하여 제2 액화가스 저장탱크(20)의 천장(13)에 가해지는 슬로싱 충격하중을 저감시킬 수 있게 한다. 제2 슬로싱 하중 저감장치(200)는, 가이드 프레임부(210), 플로팅 블록부(220), 완충부재(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
가이드 프레임부(210)는, 후술할 플로팅 블록부(220)의 상하 움직임을 안내하는 역할을 수행할 수 있도록, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 천장(13)에 고정되고, 천장(13)으로부터 직하방으로 일정길이 연장되는 복수 개의 가이드 프레임(211)으로 구성될 수 있다.
복수 개의 가이드 프레임(211) 각각은, 도 7에 도시된 바와 같이, 후술할 플로팅 블록부(220)를 안내하는 원기둥 형상이거나, 후술할 플로팅 블록부(220)를 안내할 수 있는 다른 형상의 구조물일 수 있으며, 후술할 플로팅 블록부(220)가 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 하단부에 하부 스토퍼(212)를 구비할 수 있다. 하부 스토퍼(212)는 고정식이거나 탈착식일 수 있으며, 후술할 플로팅 블록부(220)를 용이하게 삽입할 수 있는 탈착식이 바람직하다.
복수 개의 가이드 프레임(211)은, 행렬 구조(matrix structure)로 배치될 수 있다.
또한, 복수 개의 가이드 프레임(211) 각각은, 상단부에 상부 스토퍼(213)를 더 구비할 수 있다. 이때, 상부 스토퍼(213)는, 액화가스(14)가 저수위 수면(14L)에서 고수위 수면(14H)이 되었을 때, 액화가스(14)의 출렁임에 의해 후술할 플로팅 블록부(220)가 천장(13)과 직접 충돌하는 것을 방지하는 완충 역할을 수행할 수 있다.
플로팅 블록부(220)는, 복수 개의 가이드 프레임(211)에 끼워져 외력에 의해 상하로 움직일 수 있는데, 제2 액화가스 저장탱크(20)에 액화가스(14)가 채워져 고수위 수면(14H)이 되었을 때, 액화가스(14)의 고수위 수면(14H)에 부유한 상태로 액화가스(14)의 고수위 수면(14H)을 눌러줌으로써, 액화가스(14)의 고수위 수면(14H) 높이를 일정하게 유지시킬 수 있게 한다. 이로써, 본 실시예는, 슬로싱 현상으로 인하여 제2 액화가스 저장탱크(20)의 천장(13)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있게 된다.
플로팅 블록부(220)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 이웃하는 4개의 가이드 프레임(211) 사이에 삽입될 수 있도록, 사각 모서리 부분에 반구형 홈(224)이 형성되는 낱개형 플로팅 블록(221)이 복수 개 구비되어 구성될 수 있다.
플로팅 블록부(220)를 복수 개의 낱개형 플로팅 블록(221)으로 구성할 경우, 각각의 낱개형 플로팅 블록(221)이 개별적으로 움직일 수 있어, 액화가스(14)의 자유 표면에 맞춰 유동적으로 움직이면서 슬로싱 하중을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유지 보수가 용이하고, 교체 비용을 절감할 수 있다.
또한, 플로팅 블록부(220)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 가이드 프레임(211)이 삽입되는 복수 개의 구멍(225)을 가진 일체형 플로팅 블록(222)으로 구성될 수 있다.
플로팅 블록부(220)를 일체형 플로팅 블록(222)으로 구성할 경우, 액화가스(14)의 표면 전체를 눌러줌으로써, 슬로싱 하중 저감 효과가 탁월할 수 있으나, 유지 보수가 어렵고, 교체 비용이 많이 소요될 수 있다.
또한, 플로팅 블록부(220)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 낱개형 플로팅 블록(221)과 일체형 플로팅 블록(222)이 조합된 조합형 플로팅 블록(223)이 복수 개 구비되어 구성될 수 있다. 조합형 플로팅 블록(223)은, 사각 모서리 부분에 형성되는 반구형 홈(224)을 포함하여, 각 변을 따라 복수 개의 반구형 홈(224)이 형성될 수 있고, 내부에 복수 개의 구멍(225)이 형성될 수 있다.
이러한 조합형 플로팅 블록(223)은, 낱개형 플로팅 블록(221)과 일체형 플로팅 블록(222)의 장점을 취할 수 있고, 단점을 보완할 수 있다.
완충부재(230)는, 제2 액화가스 저장탱크(20)의 천장(13)에 설치되어 플로팅 블록부(220)를 보호할 뿐만 아니라, 천장(13)에 가해지는 슬로싱 하중을 저감시키는 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 완충부재(230)는, 복수 개의 가이드 프레임(211) 사이의 천장(13)에 설치될 수 있으며, 액화가스(14)가 저수위 수면(14L)에서 고수위 수면(14H)이 되었을 때, 액화가스(14)의 출렁임에 의해 플로팅 블록부(220)가 천장(13)과 직접 충돌하는 것을 방지하는 완충 역할을 수행할 수 있다.
이러한 완충부재(230)는, 스프링 또는 댐퍼일 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스(14)에 기포(150)를 생성시켜 슬로싱 에너지를 소멸시킬 수 있는 슬로싱 하중 저감장치(100)를 설치하거나, 액화가스 저장탱크(20)의 천장(13)에 고정된 복수 개의 가이드 프레임(211)을 따라 움직이는 플로팅 블록부(220)을 포함하는 슬로싱 하중 저감장치(200)를 설치함으로써, 슬로싱 현상으로 인하여 액화가스 저장탱크(10, 20)의 측벽(11) 또는 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
14L: 저수위 수면 14H: 고수위 수면
15: 저장공간 16: 챔퍼부
100, 200: 제1, 제2 슬로싱 하중 저감장치
110: 기화가스 흡입부 111: 흡입라인
112: 흡입구 120: 기화가스 분출부
121: 분출 라인부 121V: 수직 분출라인
121F: 전방 분출라인 121R: 후방 분출라인
122: 분출 노즐부 122N: 노즐
130: 유동방향 계측장치 140: 흡입분출 제어부
150: 기포
210: 가이드 프레임부 211: 가이드 프레임
212: 하부 스토퍼 213: 상부 스토퍼
220: 플로팅 블록부 221: 낱개형 플로팅 블록
222: 일체형 플로팅 블록 223: 조합형 플로팅 블록
224: 반구형 홈 225: 구멍
230: 완충부재

Claims (13)

  1. 액화가스 저장탱크의 저장공간에서 액화가스로부터 기화된 기화가스를 흡입하는 기화가스 흡입부;
    상기 기화가스를 상기 액화가스의 수면 아래로 분출하여 기포를 발생시키는 기화가스 분출부;
    상기 액화가스의 유동을 감지하고 유동신호를 출력하는 유동 계측장치; 및
    상기 기화가스 흡입부와 상기 기화가스 분출부와 연결되어 상기 유동 계측장치로부터 수신된 상기 유동신호를 검출하여, 상기 기화가스의 흡입 및 분출 여부를 제어하는 흡입분출 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 기화가스 흡입부는,
    흡입구가 상기 저장공간에 위치되는 흡입라인으로 구성되며,
    상기 흡입라인은, 상기 액화가스 저장탱크의 천장을 관통하여 상기 흡입분출 제어부와 연결되며,
    상기 흡입라인에는 적어도 하나 이상의 밸브가 설치되어 상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 상기 밸브가 개폐되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 흡입구는,
    적어도 상기 액화가스의 최고 수위보다 높은 상기 저장공간의 상부 쪽에 위치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기화가스 분출부는,
    상기 흡입분출 제어부에 연결되는 분출 라인부; 및
    상기 분출 라인부에 연결되어 상기 기화가스를 상기 액화가스의 수면 아래로 분출하는 분출 노즐부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 분출 라인부는,
    상기 흡입분출 제어부로부터 상기 저장공간으로 연장되는 수직 분출라인;
    상기 수직 분출라인의 하단부에 연결되며 전방으로 연장되는 전방 분출라인; 및
    상기 수직 분출라인의 하단부에 연결되며 후방으로 연장되는 후방 분출라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 수직 분출라인은,
    상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 상기 분출 노즐부의 높낮이를 조절하도록, 상하 이동 가능하게 구성되며,
    상기 수직 분출라인에는 적어도 하나 이상의 밸브가 설치되어 상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 상기 밸브가 개폐되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 흡입분출 제어부는,
    상기 액화가스 저장탱크에 설치되는 수위센서로부터 수신된 수위신호에 의해 상기 수직 분출라인의 높낮이를 제어하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 분출 노즐부는,
    상기 전방 분출라인 및 상기 후방 분출라인 각각에 복수 개가 연결되어 구성되며,
    상기 복수 개의 분출 노즐부 각각은, 상기 전방 분출라인 또는 상기 후방 분출라인과 교차되어 일정간격으로 평행하게 배치되며,
    상기 복수 개의 분출 노즐부 각각에는, 복수 개의 노즐이 구비되고, 상기 전방 분출라인 또는 상기 후방 분출라인과 교차되는 지점에 밸브가 설치되어 상기 흡입분출 제어부의 제어에 따라 선택적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 복수 개의 노즐 각각은,
    상기 분출 노즐부로부터 직하방으로 연장되어 상기 기화가스를 분출시켜 상기 액화가스에 상기 기포를 생성시키고,
    상기 분출 노즐부를 따라 일정간격으로 배치되거나, 상기 전방 분출라인 또는 상기 후방 분출라인과 교차되는 지점을 중심으로 상기 분출 노즐부의 양단부로 갈수록 간격이 점점 좁아지는 구조로 배치하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 기화가스 분출부는,
    상기 액화가스 저장탱크에 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 유동 계측장치는,
    상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 복수 개로 설치되며,
    기울기 센서 또는 유동센서인 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액화가스 저장탱크가 구비되는 해양구조물.
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