KR20180078659A - 초대형 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조에 관한 것으로, 구체적으로는 컨테이너선(ULCS)의 연료 저장탱크의 위치를 컨테이너 배이(container bay)의 하부에 위치하도록 설계하여 컨테이너선의 구조 보강을 할 수 있도록 하는 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조에 관한 것이다.
본 발명은 데크하우스가 선수부에 위치하는 컨테이너선(ULCS)으로서, 상기 컨테이너선(ULCS)의 연료 저장탱크)의 위치를 컨테이너 배이(container bay)의 하부에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

초대형 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조{Optimized layout of Fuel tank in Ultra Large Container Ship}

본 발명은 초대형 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조에 관한 것으로, 구체적으로는 초대형 컨테이너선(ULCS)의 연료 저장탱크의 위치를 컨테이너 배이(container bay)의 하부에 위치하도록 설계하여 컨테이너선의 구조 보강을 최소화 할 수 있도록 하는 초대형 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조에 관한 것이다.

최근 들어 세계의 경제 발전에 따른 해상 화물의 물동량 증가에 따라 컨테이너선이 운송하는 화물의 종류도 점차 다양화되고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라 컨테이너 선박에서는 냉동 컨테이너를 갑판에 적재하여 운송하는 기존의 방식에서 벗어나 화물창 전체에도 냉동 컨테이너를 적재하는 새로운 방식의 컨테이너 선박이 등장하게 되었다.

한편, 개정된 해사법의 규정에 의거하여 모든 선박은 연료탱크인 연료 저장탱크(HFO tank)를 이중선체 구조(Double hull)로 적용하여 연료 저장탱크의 손상에 따른 해양 오염을 방지하여야 하는 데, 이를 위해 컨테이너 선박에서는 화물창 내부의 적어도 한 개의 베이를 이중선체 구조로 제작하고 이를 연료 저장탱크로 활용하고 있다.

이러한 초대형 컨테이너선(ULCS)은 일반적으로 엔진룸 상부에 엔진 케이싱이, 화물창 중앙부에 연료 저장탱크(HFO tank) 및 데크하우스(Deckhouse)가 위치하는 Two-island type의 배치를 가진다.

이와 같이 데크하우스가 화물창 중앙부에 위치하는 이유는 가시적(Visibility) 관점에서 컨테이너의 개수를 더 확보할 수 있고, 구조적 관점에서 해치 개구부 영역(Hatch Opening)를 분할하여 그 길이를 줄임으로써 구조강성 또는 강도를 확보하기 위함이다. 데크하우스가 앞으로 위치할수록 가시적 관점에서는 좋지만 구조적 관점에서는 해치 오프닝이 길어짐으로 인해 문제가 되므로 2개의 요구조건을 동시에 충족할 수 있는 화물창 중앙으로 위치를 정해왔다.

하지만, 최근에는 크레인 운용 제약을 없애고 컨테이너 적재수를 최대화하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 선수부에 데크하우스(2)가 위치하는 컨셉의 초대형 컨테이너선의 개발이 요구되고 있다. 특히, 해치커버(1)의 경우 선박의 엔진룸부터 선수까지는 하나의 커다란 개구부로 형성되고, 이러한 개구부는 구조적 관점에서 볼 때 뒤틀림(Torsion)은 개구부의 길이에 비례해서 커지는 문제점이 있었다.

이와 같이 길이가 긴 개구부로 인해 해치커버의 movement 및 torsional stress가 매우 증대된다. 이 경우, 통상 사용되는 해치커버 패드는 해치커버 움직임의 제약을 갖게 되며, 이를 넘게 되면 고가의 다른 타입의 패드를 사용하거나 개발해야 한다. 또한, 구조강도 측면에서 최근에 개발된 고강도강의 허용치 이상의 Stress가 발생할 수 있으며, 이는 선수부에 위치하는 콘셉트의 초대형 컨테이너선 개발이 불가능함을 의미한다. 또한, 위 두 가지 조건을 만족하더라도 구조 보강이 매우 커져 경제성 측면에서 오히려 기존 콘셉트에 비해 손해를 볼 수 있는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-0827397호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 초대형 컨테이너선(ULCS)의 연료 저장탱크의 위치를 컨테이너 배이(container bay)의 하부에 위치하도록 설계하여 컨테이너선의 구조 보강을 할 수 있도록 하는 초대형 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 데크하우스가 선수부에 위치하는 초대형 컨테이너선(ULCS)으로서, 상기 초대형 컨테이너선(ULCS)의 연료 저장탱크의 위치를 컨테이너 배이(container bay)의 하부에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 연료 저장탱크는, 상기 선박의 전체 길이를 기준으로 선수부로부터 20 내지 25%에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조에 의하면, 최적의 연료 저장탱크 배치를 통해 적은 구조적 보강으로도 컨테이너선의 전체적인 강도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 컨테이너선 최초 설계 시 연료 저장탱크를 최적의 위치에 배치하여 설계할 수 있어 컨테이너선의 구조 보강이 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래의 초대형 컨테이너선(ULCS)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조에 있어서 연료 저장탱크의 위치를 변화시킨 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3 내지 도 6의 연료 저장탱크의 위치를 변화에 따른 해치커버의 비틀림 응력의 척도가 되는 해치 코밍 대각선 방향의 움직임을 비교하기 위한 그래프이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조의 모습을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조는, 데크하우스가 선수쪽으로 배치되더라도 연료 저장탱크가 컨테이너 배이(container bay)에 위치하게 되면 그 자체의 강성(rigidity)을 갖게 되어 해치커버의 움직임(H/C movement) 및 비틀림 응력(torsional stress)을 줄여주게 된다.

하지만, 해치커버의 움직임 및 비틀림 응력은 파하중(wave load)과 구조 응답성에 따라 달라지며 어느 위치에 연료 저장탱크를 배치하느냐에 따라서도 큰 폭의 변화를 보일 수 있기 때문에 본 발명은 컨테이너선 연료 저장탱크의 배치를 최적화하는 것에 있다.

따라서 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조는 컨테이너선(ULCS)(100)의 연료 저장탱크(110)의 위치를 해치커버의 컨테이너 배이 영역에 위치하도록 구성되도록 하는 것이 바람직하며, 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 선박의 전체 길이를 기준으로 선수부로부터 30 내지 35%에 위치되도록 하는 것이 바람직한 연료 저장탱크의 위치이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화된 배치를 실험을 통하여 살펴보기로 한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조에 있어서 연료 저장탱크의 위치를 변화시킨 모습을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 3 내지 도 6의 연료 저장탱크의 위치를 변화에 따른 해치커버의 비틀림 응력을 비교하기 위한 그래프이다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조의 실험예는 도 3과 같이 연료 저장탱크가 없다는 가정 하에 컨테이너선의 비틀림 응력을 측정하고, 도 4 내지 도 6과 같이 연료 저장탱크의 위치를 변화시켜가면서 연료 저장탱크의 비틀림 응력도 최소화하면서 컨테이너선의 컨테이너 선적량을 최대화하는 위치를 선정하게 되는 것이다. 여기서 도 4는 도 2와 동일한 도면으로서 설명의 편의상 동일한 도면이 삽입되는 것이다.

구체적으로 도 3의 경우 연료 저장탱크가 없을 때, 도 4는 연료 저장탱크가 선수부로부터 30 내지 35%에 위한 경우이고, 도 5는 연료 저장탱크가 선수부로부터 25 내지 30%에 위한 경우이며, 도 6은 연료 저장탱크가 선수부로부터 20 내지 25%에 위한 경우를 나타낸 것이다.

즉, 파 하중 및 컨테이너선의 구조도 동일하다고 가정하고, 연료 저장탱크 위치를 달리하였을 경우의 해치커버의 움직임을 실험하였다. 해치커버의 움직임 수치는 커버를 구성하는 패드(Pad)의 제한사항인 동시에, 일반적으로 그 수치를 통해 해당 구역의 비틀림 응력(torsional stress)이 어느 정도 예측가능하다.

따라서 도 4 내지 6과 같이 실적선을 대상으로 연료 저장탱크 위치에 따른 GL선급의 전선해석 procedure에 의해 해치커버 움직임을 계산하였다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 연료 저장탱크가 없는 경우를 기준으로 해치커버 움직임을 계산하고, 상기에서 최대의 해치커버 움직임 값을 가지는 컨테이너 배이(bay)에 연료 저장탱크를 위치시켰을 때가 최적의 위치임을 그래프를 통하여 알 수 있게 된다.

따라서 도 7의 적색 그래프의 경우 도 3의 연료 저장탱크가 없을 시 베이의 해치커버의 비틀림 응력이 최대값인 것을 확인할 수 있고, 또한, 컨테이너선(ULCS)(100)의 연료 저장탱크(110)의 위치를 도 4의 최대값을 나타내는 베이에 위치시킬 경우 배 전체에서의 최대 비틀림 응력이 최소인 것을 알 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 컨테이너선
110 : 연료 저장탱크
120 : 데크하우스

Claims (2)

1. 데크하우스(120)가 선수부에 위치하는 컨테이너선(ULCS)으로서,
   상기 컨테이너선(ULCS)(100)의 연료 저장탱크(110)의 위치를 컨테이너 배이(container bay)의 하부에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 연료 저장탱크(110)는,
   상기 선박의 전체 길이를 기준으로 선수부로부터 30 내지 35%에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너선 연료 저장탱크의 최적화 배치구조.

Images