KR20170030343A - 수중 터렛 무어링 시스템 - Google Patents

Abstract

수중 터렛 무어링 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템은, 해양 구조물에 연결되는 헐용 터렛과 해저면(seabed)에 연결되는 해저면용 터렛이 결합되어 수중에 위치하는 수중 터렛; 상기 헐과 상기 헐용 터렛 사이에 연결되는 제1 무어링 로프; 및 상기 해저면과 상기 해저면용 터렛 사이에 연결되는 제2 무어링 로프를 포함할 수 있다.

Description

수중 터렛 무어링 시스템{Submerged turret mooring system }

본 발명은 수중 터렛 무어링 시스템에 관한 것이다.

FPSO, FLNG 등과 같은 부유식 오일/가스 생산설비는 해당 필드에서 무어링 시스템에 의해 고정되어 운용된다.

특히, 환경 조건이 좋지 않은 해역에서는 바람 및 파도에 의한 저항을 최소화하는 웨더 베이닝(weather vaning)을 위해 터렛 무어링 시스템(turret mooring system)이 적용되고 있다. 오일/가스 생산 시 터렛을 중심으로 생산설비가 회전하기 때문에 위치 고정이 가능하고, 터렛 안쪽으로 라이저(riser) 설치가 가능하다.

터렛 무어링 시스템에 관한 구조는 미국공개특허 US 2004/244986호에 개시되어 있기도 하며, 터렛 무어링 시스템은 크게 내부(internal) 타입과 외부(external) 타입 2가지가 있다.

내부 터렛 무어링 시스템(internal turret mooring system)은 헐(hull) 내부에 영구적으로 고정 설치되는 구조인데, 터렛 비용이 고가이며, 터렛이 헐 내부에 설치되므로 헐의 크기가 충분히 커야 한다. 터렛 설치 공간으로 인해 카고 탱크 구역이 작아져야 하고, 상부 구조물 모듈의 설치 공간이 줄어드는 공간상의 제약이 있다. 또한, 터렛 설치로 인해 설계 제약 및 큰 원가 상승 문제가 발생하게 된다.

외부 터렛 무어링 시스템(external turret mooring system)은 헐 외부에 고정 설치되는데, 역시 터렛 비용이 고가이다. 무어링 로프와의 간섭을 피하기 위해 터렛을 앞쪽으로 많이 빼야 하고, 이를 위해서는 큰 스틸 구조물이 필요하게 되는데, 이는 구조적으로 좋지 않은 디자인이다. 이처럼 터렛 및 큰 스틸 구조물의 설치로 인해 설계 제약 및 큰 원가상승 문제가 발생하게 된다.

미국공개특허 US 2004/244986 (2004.12.09 공개) - Offshore production system with drilling/workover rig

본 발명은 두 개의 부력체를 포함하는 수중 터렛을 이용하여 기존의 터렛에 비해 저렴한 수중 터렛 무어링 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 기존의 내부 터렛처럼 헐 내부에 설치되지 않아 터렛으로 인해 헐 크기가 커질 필요가 없고, 터렛으로 인한 상부 구조물 모듈의 배치 등에 있어 설계 제약을 받지 않고 카고 탱크의 구역 및 용량을 줄일 필요가 없는 수중 터렛 무어링 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 기존의 외부 터렛처럼 헐에 연결된 시스템이 아니므로 큰 스틸 구조물 및 보강이 필요없는 수중 터렛 무어링 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 수중 터렛이 필드마다 설치되는 경우, 일반 부유식 생산설비가 와서 연결 후 바로 생산활동이 가능하게 되는 수중 터렛 무어링 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 구조물에 연결되는 헐용 터렛과; 해저면(seabed)에 연결되는 해저면용 터렛이 결합되어 수중에 위치하는 수중 터렛; 상기 해양 구조물과 상기 헐용 터렛 사이에 연결되는 제1 무어링 로프; 및 상기 해저면과 상기 해저면용 터렛 사이에 연결되는 제2 무어링 로프를 포함하는 수중 터렛 무어링 시스템이 제공된다.

상기 해저면용 터렛을 기준으로 상기 헐용 터렛이 회전할 수 있다.

상기 헐용 터렛은, 상기 제1 무어링 로프가 연결되는 상단 플랜지; 일단이 상기 상단 플랜지의 하면에 결합되고, 상기 해저면용 터렛의 중심에 관통 형성된 관통홀에 관통 삽입되는 지지대; 및 상기 지지대의 타단에 결합되는 하단 플랜지를 포함할 수 있다.

상기 하단 플랜지의 직경은 상기 상단 플랜지의 직경보다 클 수 있다.

상기 해양 구조물은 라이저를 포함하고, 상기 라이저는 상기 수중 터렛의 중심을 관통하도록 설치될 수 있다.

상기 제1 무어링 로프의 상단은 상기 헐의 양측에 형성된 가이드 파이프를 통해 갑판 상부에 연결될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 부력체를 포함하는 수중 터렛을 이용하여 기존의 터렛에 비해 저렴한 효과가 있다.

또한, 기존의 내부 터렛처럼 헐 내부에 설치되지 않아 터렛으로 인해 헐 크기가 커질 필요가 없고, 터렛으로 인한 상부 구조물 모듈의 배치 등에 있어 설계 제약을 받지 않고 카고 탱크의 구역 및 용량을 줄일 필요가 없는 효과가 있다.

또한, 기존의 외부 터렛처럼 헐에 연결된 시스템이 아니므로 큰 스틸 구조물 및 보강이 필요없는 효과가 있다.

또한, 수중 터렛이 필드마다 설치되는 경우, 일반 부유식 생산설비가 와서 연결 후 바로 생산활동이 가능하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 구비한 해양 구조물을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 구비한 해양 구조물의 측면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 구비한 해양 구조물의 종단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 이용한 해양 구조물의 계류 방법의 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈", "…유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 구비한 해양 구조물을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 구비한 해양 구조물의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 구비한 해양 구조물의 종단면도이다.

도 1 내지 도 4에는 해양 구조물(1), 헐(10), 제1 무어링 로프(20), 제2 무어링 로프(30), 헐용 터렛(110), 해저면용 터렛(120), 수중 터렛(100), 라이저(50), 가이드 파이프(12)가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템은 터렛이 헐(hull)로부터 분리되어 수중에 배치되어 있어 해양 구조물(특히, 부유식 생산설비)에서 터렛을 고려한 설계 제약을 없애고 공간 활용 효율을 극대화한 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 해양 구조물(1)은 특정 필드의 수중에 마련되어 있는 수중 터렛 무어링 시스템을 통해 특정 필드에 고정되어 운용될 수 있다.

수중 터렛 무어링 시스템은 수중 터렛(100), 제1 무어링 로프(20), 제2 무어링 로프(30)를 포함한다.

수중 터렛(100)은 헐용 터렛(110)과 해저면용 터렛(120)을 포함한다.

헐용 터렛(110)은 헐(10) 쪽에 제1 무어링 로프(20)를 연결하기 위한 부유 회전체이다. 해저면용 터렛(120)을 기준으로 회전이 가능한 회전체로서, 해양 구조물(1)의 자유로운 웨더 베이닝을 가능하게 해준다.

헐용 터렛(110)은 상단 플랜지(112), 하단 플랜지(114), 및 이들을 연결하는 지지대(116)를 포함한다(도 2의 (a) 참조). 상단 플랜지(112) 및 하단 플랜지(114)가 원판 형상인 것으로 도시되어 있지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 필요에 따라 다양한 판상 구조를 가질 수 있을 것이다.

또한, 지지대(116)는 원기둥 형상을 가진다. 지지대(116)의 직경은 상대적으로 작게 설계하여 회전력을 높이도록 할 수 있다.

해저면용 터렛(120)은 해저면(seabed) 쪽으로 제2 무어링 로프(30)를 연결하기 위한 부유체이다. 헐용 터렛(110)이 자유롭게 회전하는 베이스(base)가 된다.

해저면용 터렛(120)은 중심에 관통홀(122)이 관통 형성된 판상 구조를 가지며(도 2의 (b) 참조), 예컨대 도면에 도시된 것처럼 원판 형상을 가질 수 있다. 관통홀(122)은 지지대(116)의 단면 형상과 동일한 형상을 가지고 있어, 지지대(116)가 관통홀(122) 내에서 회전 가능하게 관통 삽입될 수 있다.

헐용 터렛(110)과 해저면용 터렛(120)을 조립한 모습이 도 2의 (c)에 도시되어 있으며, 해저면용 터렛(120)을 기준으로 헐용 터렛(110)이 자유롭게 회전 가능한 구조를 가진다.

여기서, 헐용 터렛(110)은 하단 플랜지(114)가 상단 플랜지(112)에 비해 큰 직경을 가지는 것으로 도시되어 있다. 제1 무어링 로프(20)와 제2 무어링 로프(30)의 장력에 의해 하단 플랜지(114)의 상면과 해저면용 터렛(120)의 하면이 접촉하게 되는데, 하단 플랜지(114)가 상단 플랜지(112)에 비해 큰 직경을 가지는 경우 해당 접촉면적을 크게 할 수 있어 안정적인 구조를 가지며 헐용 터렛(110)이 해저면용 터렛(120)을 기준으로 회전할 수 있게 된다. 하지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 필요에 따라 동일한 직경을 가지거나 상단 플랜지(112)가 더 큰 직경을 가질 수도 있음은 물론이다.

수중 터렛(100)이 해양 구조물(1)에 설치된 경우, 부력을 갖고 상 방향으로 떠오려고 하는 수중 터렛(100) 중 해저면용 터렛(120)을 해저면 방향의 제2 무어링 로프(30)가 하 방향으로 잡아 주고, 헐용 터렛(110)의 상단 플랜지(112)는 헐 방향의 제1 무어링 로프(20)가 상 방향으로 장력을 걸어주게 된다. 수중 터렛(100)을 기준으로 제1 무어링 로프(20)와 제2 무어링 로프(30) 간에 장력을 갖고 힘의 균형을 이루어록 설치할 수 있다.

제1 무어링 로프(20)는 상단이 헐(10)에 연결되고 하단이 헐용 터렛(110), 그 중에서도 상단 플랜지(112)에 연결되어, 수중 터렛(100) 중 헐용 터렛(110)에 대해 상 방향으로 장력을 걸어주고, 헐(10)의 회전을 헐용 터렛(110)에 전달하여 헐용 터렛(110)이 헐(10)에 상응하여 회전하도록 한다.

제2 무어링 로프(30)는 하단이 해저면에 연결되고 상단이 해저면용 터렛(120)에 연결되어, 수중 터렛(100) 중 해저면용 터렛(120)에 대해 하 방향으로 장력을 걸어줌으로써, 부력을 가지고 있어 해수면 상으로 떠오려고 하는 수중 터렛(100)을 소정 수심의 수중에 고정시킬 수 있도록 한다.

특히, 제1 무어링 로프(20)의 상단은 헐(10)의 양측에 형성된 가이드 파이프(12)를 통해 갑판 상부에 연결된다(도 4 참조). 제1 무어링 로프(20)가 헐(10) 안쪽에 배치되어, 제1 무어링 로프(20)가 외부환경 및 헐(10)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

해양 구조물(1)의 라이저(50)는 수중 터렛(100)의 중간부분을 관통하도록 설치하여, 수중 터렛(100)의 회전에 따른 간섭이 없도록 할 수 있다. 이를 위해, 수중 터렛(100)의 중심부에는 라이저(50)의 관통을 위한 라이저 관통홀(118)이 관통 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 헐용 터렛(110)의 지지대(116) 직경은 라이저 관통홀(118)의 직경보다는 클 수 있다.

본 실시예에 따른 수중 터렛(100)은 2개의 부력체(헐용 터렛(110)과 해저면용 터렛(120))로 구성되어, 현재 적용되고 있는 내부/외부 터렛에 비해 가격이 저렴하다.

또한, 내부 터렛처럼 헐 내부에 설치되지 않으므로, 터렛으로 인해 헐 크기가 커질 필요가 없고 상부 구조물 모듈 배치 등에 있어 설계 제약을 받지 않는다. 또한, 카고 탱크의 구역 및 용량이 줄어들 필요가 없는 등 터렛을 고려한 설계를 할 필요가 없게 된다. 또한, 외부 터렛처럼 헐에 연결된 시스템이 아니어서, 큰 스틸 구조물 및 보강이 필요없다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템을 이용한 해양 구조물의 계류 방법의 순서도이다. 이하에서는 해양 구조물이 부유식 생산설비인 경우를 가정하여 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 전술한 수중 터렛이 생산을 위한 필드마다 설치된다(단계 S200). 수중 터렛(100)은 제2 무어링 로프(30)에 연결되어 있어 소정 수심 내에 부유한 상태로 놓여져 있을 수 있다.

해당 필드에 부유식 생산설비가 도착하면(단계 S210), 부유식 생산설비의 헐과 수중 터렛(100) 중 헐용 터렛(110)을 제1 무어링 로프(20)로 연결한다(단계 S220).

그리고 부유식 생산설비의 라이저(50)가 수중 터렛(100)의 중심을 관통하도록 설치한 후(단계 S230), 곧바로 오일/가스 생산을 수행할 수 있다(단계 S240).

본 실시예에 따른 수중 터렛을 필드마다 설치해 놓으면, 일반 부유식 생산설비가 와서 제1 무어링 로프를 연결하고, 라이저를 관통 설치한 이후 바로 생산활동이 가능하게 된다.

본 실시예에 따른 수중 터렛 무어링 시스템은 웨더 베이닝이 필요한 모든 선종(상선, 해양)의 선박에 적용될 수 있을 것이다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 해양 구조물 10: 헐
12: 가이드 파이프
110: 수중 터렛 110: 헐용 터렛
112: 상단 플랜지 114: 하단 플랜지
116: 지지대 120: 해저면용 터렛
122: 관통홀 20: 제1 무어링 로프
30: 제2 무어링 로프

Claims (6)

1. 해양 구조물에 연결되는 헐용 터렛과 해저면(seabed)에 연결되는 해저면용 터렛이 결합되어 수중에 위치하는 수중 터렛;
   상기 해양구조물과 상기 헐용 터렛 사이에 연결되는 제1 무어링 로프; 및
   상기 해저면과 상기 해저면용 터렛 사이에 연결되는 제2 무어링 로프를 포함하는 수중 터렛 무어링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 해저면용 터렛을 기준으로 상기 헐용 터렛이 회전하는 수중 터렛 무어링 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 헐용 터렛은,
   상기 제1 무어링 로프가 연결되는 상단 플랜지;
   일단이 상기 상단 플랜지의 하면에 결합되고, 상기 해저면용 터렛의 중심에 관통 형성된 관통홀에 관통 삽입되는 지지대; 및
   상기 지지대의 타단에 결합되는 하단 플랜지를 포함하는 수중 터렛 무어링 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 하단 플랜지의 직경은 상기 상단 플랜지의 직경보다 큰 수중 터렛 무어링 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 해양 구조물은 라이저를 포함하고, 상기 라이저는 상기 수중 터렛의 중심을 관통하도록 설치되는 수중 터렛 무어링 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 무어링 로프의 상단은 상기 헐의 양측에 형성된 가이드 파이프를 통해 갑판 상부에 연결되는 수중 터렛 무어링 시스템.

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