KR20180019927A - 해저 안착식 flng 및 그의 안착방법 - Google Patents

해저 안착식 flng 및 그의 안착방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해저 안착식 FLNG 및 그의 안착방법에 관한 것으로, FLNG(Floating Liquefaction Natural Gas)가 천수(shallow water depth) 환경에 설치되는 경우, FLNG를 견인하여 현장(site: 설치 위치)에 도착 후, 플로팅(floating) 시키지 않고, 가라앉혀 고정함으로써, 천 흘수 확보가 필요하지 않고, 환경 외력에 의한 FLNG의 운동(motion)이 없어지고 그로 인해서 CCS 2열 배치는 물론 1열(one row) 배치 구조도 적용 가능하며, FLNG의 탑사이드(topside)에 배치되는 플랜트(plant)에 인더스트리얼 타입(industrial type) 장비를 적용할 수 있어 상당한 비용절감 효과를 기대할 수 있다.

Description

해저 안착식 FLNG 및 그의 안착방법{SINK TYPE FLOATING LIQUEFACTION NATURAL GAS AND SINK METHOD THEREOF}
본 발명은 해저 안착식 FLNG 및 그의 안착방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 FLNG(floating liquefaction natural gas)를 플로팅(floating) 시키지 않고 해저(海底)에 가라앉혀 고정함으로써, 환경 외력에 의한 FLNG의 운동(motion)이 없어지고 그로 인해서 CCS(cargo containment system) 2열 배치는 물론 1열(one row) 배치 구조도 적용 가능하며, FLNG의 탑사이드(topside)에 배치되는 플랜트(plant)에 인더스트리얼 타입(industrial type) 장비를 적용할 수 있어 상당한 비용절감 효과를 기대할 수 있는 해저 안착식 FLNG 및 그의 안착방법에 관한 것이다.
근래 석유나 석탄에 비해 환경오염의 우려가 적은 청정연료로서의 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있다.
천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우는 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭 감소하므로 저장 및 수송에 매우 적합하다.
LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것으로, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 구비한다.
이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 부유식 구조물의 예로서는, 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 선박이나, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), BMPP(Barge Mounted Power Plant), FSPP(Floating and Storage Power Plant), FLNG(Floating LNG)와 같은 플랜트 등을 들 수 있다.
해상에서 LNG를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 새로운 형태의 선박인 FLNG(Floating LNG) 선은 부유식 구조물로서 높은 수요가 예상되고 있다.
FLNG 선은 해상 천연가스 웰(well)의 인근에 위치하여 생산되는 가스를 처리하여 LNG/LPG/Condensate로 액화하는 시설과 저장하는 탱크, 하역설비를 탑재할 수 있는 부유식 구조물이다.
FLNG(Floating LNG)는 설치 현장(site)의 환경 조건을 만족시키도록 설계되는데, 천수 구역에서는 FLNG의 헐(hull) 바닥(bottom)과 해저(seabed) 사이에 적절한 간격(clearance)을 확보하기 위해서 천 흘수(shallow draft)를 가지는 주요 요목(principal dimensions: hull의 길이, 폭, 깊이, 흘수 등)을 결정하는 것이 일반적이다.
환경 외력으로 인해서 FLNG에는 운동(motion)이 발생한다. 천수에 설치될 FLNG의 경우는, 이러한 운동으로 인해서 FLNG의 선체 바닥이 해저에 충돌하지 않도록 적절한 간격(clearance)을 확보해야 한다. 예를 들어, 설치 현장(site)의 수심이 14m인 곳에 FLNG를 설치할 경우, 설치 현장의 환경 외력(wind, wave, current)에 따라 다소 차이가 있겠지만, FLNG는 헐의 바닥(hull bottom)과 해저와의 간격(clearance)을 고려하여, 12m 이상의 흘수를 갖기 어렵다.
FLNG에 필요한 배수량이 307,000 mt, 탑사이드(topsides) 배치를 위해 필요한 헐(hull) 폭이 65m라고 가정하면, 12m 흘수를 확보하기 위한 헐(hull)의 기본 치수(principal dimensions)는 다음과 같다.
- 길이(Length): 400m
- 폭(Breadth): 65m
- 흘수(draft): 12m
- Cb (block coefficient): 0.96
- 12m에서의 displacement(배수량): 약 307,000 mt
FLNG가 설치되는 설치장소의 환경 외력이 강하여, 2m 간격(clearance)으로 헐(hull)의 안전을 확보하지 못할 경우, 흘수는 더 작아져야 하며, 그럴수록 비경제적인 치수(dimensions)를 갖게 되는 문제가 있다.
국내 공개특허 제2010-0131698호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천수 구역(shallow water depth area)인 경우, 근해(near shore: 육지와 가까운 구역)뿐만 아니라 원해( offshore: 먼바다 구역)에도 적용할 수 있는 기술로서, FLNG(Floating Liquefaction Natural Gas)를 견인하여 설치현장에 도착시킨 후, 플로팅(floating) 시키지 않고, 해저에 가라앉히고 고정함으로써, 천 흘수 확보가 필요하지 않고, 환경 외력에 의한 FLNG의 운동(motion)이 없어지며 그로 인해서 CCS 2열 배치는 물론 1열(one row) 배치 구조도 적용 가능하며, FLNG의 탑사이드에 배치되는 플랜트에 인더스트리얼 타입(industrial type) 장비를 적용할 수 있어 상당한 비용절감 효과를 기대할 수 있는 해저 안착식 FLNG 및 그의 안착방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 해상에서 LNG를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 FLNG(Floating LNG)를 견인하여 설치현장으로 이동시키는 제1단계; 및 FLNG의 센터에 형성된 고정 밸러스트 탱크에 해수를 주입하여 상기 FLNG를 해저에 가라앉히는 제2단계를 포함하는 해저 안착식 FLNG 안착방법을 제공한다.
상기 FLNG 내부의 사이드와 바닥에 형성된 더블 사이드 보이드와 더블 버텀 보이드에 해수를 추가로 주입하여, 상기 FLNG를 더욱 안정적으로 해저에 가라앉힐 수 있다.
상기 FLNG 내부의 론지튜디널 코퍼댐과 트란스버스 코퍼댐에 해수를 추가로 주입하여 상기 FLNG를 더욱 안정적으로 해저에 가라앉힐 수 있다.
한편, 본 발명은 해상에서 LNG를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 FLNG(Floating LNG)로서, FLNG의 선체 내부에 2열의 저장탱크를 구비하고, 상기 2열의 저장탱크 센터에는 상기 선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 고정 밸러스트 탱크가 설치되는 해저 안착식 FLNG를 제공한다.
상기 선체 내부의 사이드와 버텀에는 상기 선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 보조 밸러스트 탱크로서 더블 사이드 보이드와 더블 버텀 보이드가 설치될 수 있다.
상기 선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 보조 밸러스트 탱크로서 상기 선체에 론지튜디널 코퍼댐과 트란스버스 코퍼댐이 설치될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 천수 구역(shallow water depth area)인 경우, near shore(육지와 가까운 구역)뿐만 아니라 offshore(먼바다 구역)에도 적용할 수 있는 기술로서, FLNG를 견인(towing)하여 설치현장에 도착시킨 후, 플로팅(floating) 시키지 않고, 가라앉혀 고정함으로써(settled down on seabed), 아래와 같은 이점이 있다.
1) 천 흘수 확보가 필요치 않으므로, 좀 더 경제적인 헐(선체)의 기본 치수(principal dimensions: 주요 요목)를 계획할 수 있으며, 해저(seabed)에 안착/고정되므로, 환경 외력에 의한 FLNG의 운동(motion)이 없어진다.
2) 유체의 액면 유동(sloshing)이 발생하지 않으므로, FLNG에 멤브레인 타입(membrane type) LNG CCS(cargo containment system)를 적용할 경우 일반적으로 고려되고 있는 저장탱크의 2열(two row) 구조가 필요하지 않다. 즉, LNGC(LNG carrier)에서 적용하고 있는 전통적인 CCS 배치인 1열(one row) 구조도 적용 가능하다.
3) FLNG의 탑사이드(topside)에 배치되는 플랜트(plant)에는 FLNG의 모션(motion)을 고려해서 적용했던 에어로 타입(aero type) 장비가 아닌 인더스트리얼 타입(industrial type) 장비를 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해저 안착식 FLNG를 보인 단면도
도 2는 본 발명에 따른 해저 안착식 FLNG를 보인 평면도
도 3은 본 발명에 따른 해저 안착식 FLNG 안착방법을 설명하는 블록도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 해저 안착식 FLNG 및 그의 안착방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 해저 안착식 FLNG를 보인 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 해저 안착식 FLNG를 보인 평면도, 및 도 3은 본 발명에 따른 해저 안착식 FLNG 안착방법을 설명하는 블록도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 해저 안착식 FLNG 안착방법은 해상(海上)에서 LNG를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 FLNG(Floating LNG)(100)를 견인하여 설치현장(site)으로 이동시키는 제1단계(S 10); 및 FLNG(100)의 센터에 형성된 고정 밸러스트 탱크(120)에 해수(海水)를 주입하여 상기 FLNG(100)를 해저에 가라앉히는 제2단계(S 20)를 포함한다.
FLNG(100) 내부의 사이드와 버텀에 형성된 더블 사이드 보이드(130)와 더블 버텀 보이드(140)에 해수(海水)를 추가로 주입하여 하중을 높임으로써, FLNG(100)를 해저에 더욱 안정적으로 가라앉힐 수 있다.
FLNG(100) 내부의 론지튜디널 코퍼댐(150)과 트란스버스 코퍼댐(160)에 해수(海水)를 추가로 주입하여 하중을 더 높임으로써, FLNG(100)를 해저에 더욱 안정적으로 가라앉힐 수 있다.
한편, 본 발명의 해저 안착식 FLNG(100)는 해상(海上)에서 LNG를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 것으로서, FLNG의 선체 내부에 2열의 저장탱크(110)를 구비하고, 2열의 저장탱크(110) 센터에 선체가 해저(海底)에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 고정 밸러스트 탱크(120)가 설치된다.
선체 내부의 사이드와 버텀에는 선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 보조 밸러스트 탱크로서 더블 사이드 보이드(130)와 더블 버텀 보이드(140)가 설치될 수 있다.
선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 보조 밸러스트 탱크로서 선체에 론지튜디널 코퍼댐(150)과 트란스버스 코퍼댐(160)이 설치될 수 있다.
참고로, 같은 배수량을 갖는 헐(선체, hull)의 경우는, 흘수(draft)를 작게 하기 위해서 선체 길이나 폭을 증가시켜야 하는데, 이는 비경제적인 주요 요목(principal dimensions)을 계획하게 되는 결과를 초래한다. 따라서 본 발명에서는 FLNG(100)를 부유(floating)시키지 않고 해저에 가라앉힌다면(submerging: settled down on seabed), 종래 기술과 같이 FLNG의 헐(hull)과 해저 사이에 간격(clearance)을 고려할 필요가 없이 FLNG를 해저(seabed)에 안정적으로 안착 고정할 수 있으므로, 환경 외력에 의한 FLNG의 운동(motion)이 사라진다.
본 발명에서는 FLNG(100)를 해저에 가라앉히는 방법으로서, 공선(空船) 시의 안정성을 확보하기 위해 사용되고 있는 고정 밸러스트(fixed ballast) 탱크(120)를 이용한다.
해수(海水)를 채워서 FLNG(100)를 해저까지 가라앉힐 수 있는 적절한 용적의 고정 밸러스트 탱크(120)를 선체에 배치한다.
헐(Hull) 내부에 화물창, 기계실, 전기실 등의 타 구획 배치로 인해, 필요한 밸러스트 탱크의 용적을 확보하기 어려울 경우는, 고정 밸러스트 탱크 안에 해수(sea water)를 채우는 대신에, 고정 밸러스트의 일 예로서 concrete 등 해수(sea water)보다 높은 비중(S.G.: specific gravity)을 갖는 물질을 사용할 수 있다. 고정 밸러스트(Fixed ballast)는 콘크리트 이외에도, 비중을 높은 다른 물질을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명은 동일한 환경조건에서 FLNG를 해저(seabed)에 가라앉힐 경우, 환경 외력에 의한 FLNG의 운동이 없어지므로, 헐(hull)과 해저(seabed) 사이의 간격(clearance)을 고려할 필요가 없으므로 흘수를 14m까지 계획할 수 있다.
FLNG를 해저에 가라앉히는 경우의 치수(dimensions)는,
- 길이(Length): 343m
- 폭(Breadth): 65m
- 흘수(draft): 14m
- Cb (block coefficient): 0.96
- 14m에서의 displacement: 약 307,000 mt로서, FLNG를 부유(floating) 시키는 경우에 비해서, 길이가 약 57m 감소 된다. 길이의 감소는 상당한 헐 스틸(hull steel) 중량의 감소를 가져온다. 반면, 흘수(draft)의 증가로 인해서 헐 스틸(hull steel) 중량증가는 무시할 수 있을 정도로 작다. 그러므로 필요 배수량(307,000 mt)도 감소한다. 이는, 필요 시에 길이를 더 줄일 수도 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 FLNG(100)를 설치위치에 가라앉히는 것으로, 해저에 안착 및 고정되면, FLNG의 운동이 발생하지 않으므로, 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
1) 천 흘수 확보가 필요치 않으므로, 좀 더 경제적인 헐(hull) 치수( dimensions)(주요 요목)를 계획할 수 있게 되며, 해저에 안착 및 고정되므로 환경 외력에 의한 FLNG의 운동(motion)이 없어진다.
2) 유체의 액면 유동(sloshing)이 발생하지 않으므로, FLNG에 멤브레인 타입(membrane type) LNG CCS(Cargo Containment System)를 적용할 경우에 일반적으로 고려되고 있는 저장탱크의 2열(two row) 구조가 필요하지 않다. 즉, LNGC(LNG carrier)에서 적용하고 있는 전통적인 CCS 배치인 1열(one row) 구조도 적용 가능하다.
3) FLNG의 탑사이드에 배치되는 플랜트(plant)에는 FLNG의 운동을 고려해서 적용했던 에어로 타입(aero type) 장비가 아닌 인더스트리얼 타입(industrial type) 장비를 적용할 수 있다. 이러한 효과들을 통해서 상당한 비용절감 효과를 기대할 수 있다.
100: FLNG
110: 저장 탱크
120: 고정 밸러스트 탱크
130: 더블 사이드 보이드
140: 더블 버텀 보이드
150: 론지튜디널 코퍼댐
160: 트란스버스 코퍼댐

Claims (6)

  1. 해상에서 LNG를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 FLNG(Floating LNG)를 견인하여 설치현장으로 이동시키는 제1단계; 및
    상기 FLNG의 센터에 형성된 고정 밸러스트 탱크에 해수를 주입하여 상기 FLNG를 해저에 가라앉히는 제2단계를 포함하는 해저 안착식 FLNG 안착방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 FLNG 내부의 사이드와 버텀에 형성된 더블 사이드 보이드와 더블 버텀 보이드에 해수를 추가로 주입하여 상기 FLNG를 해저에 가라앉히는 것을 특징으로 하는 해저 안착식 FLNG 안착방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 FLNG 내부의 론지튜디널 코퍼댐과 트란스버스 코퍼댐에 해수를 추가로 주입하여 상기 FLNG를 해저에 가라앉히는 것을 특징으로 하는 해저 안착식 FLNG 안착방법.
  4. 해상에서 LNG를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 FLNG(Floating LNG)로서, FLNG의 선체 내부에 2열의 저장탱크를 구비하고, 상기 2열의 저장탱크 센터에는 상기 선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 고정 밸러스트 탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는 해저 안착식 FLNG.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 선체 내부의 사이드와 버텀에는 상기 선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 보조 밸러스트 탱크로서 더블 사이드 보이드와 더블 버텀 보이드가 설치되는 것을 특징으로 하는 해저 안착식 FLNG.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 선체가 해저에 선택적으로 가라앉아 설치될 수 있도록 보조 밸러스트 탱크로서 상기 선체에 론지튜디널 코퍼댐과 트란스버스 코퍼댐이 설치되는 것을 특징으로 하는 해저 안착식 FLNG.
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