KR20190058122A - 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물 - Google Patents

Abstract

액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물이 개시된다. 본 발명의 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물은, 부력을 제공하는 폰툰, 폰툰의 상부에 결합되는 복수의 컬럼 및 복수의 컬럼의 상부에 마련되는 상부 데크가 구비된 구조물 본체; 상부 데크에 마련되는 복수의 액화천연가스 저장탱크; 및 상부 데크에 마련되는 재기화 시스템을 포함한다.

Description

액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물{SEMI-SUBMERSIBLE OCEAN STRUCTURE HAVING LNG STORAGE TANK}

본 발명은 반 잠수식 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반 잠수식 리그의 형상 및 운동 성능을 그대로 유지하면서 복수의 액화천연가스 저장탱크와 재기화 설비를 채용한, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.

액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있다. 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 설치되며, 필요에 따라 천연가스를 액화시키거나 LNG를 재기화시키는 장치들이 탑재된다.

LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다.

또한, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.

이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 보관하는 LNG FPSO, LNG FSRU 등의 부유식 해상 구조물은, 터릿이나 요크 무어링과 같은 일점 계류계에 의해 계류된 채 사용되는 바지선(barge)의 형태를 가지는 것이 일반적이다.

하지만, 이러한 바지선의 형태는 길이에 비해 폭이 좁아 해상의 조건에 민감하게 반응하여 요동하기 때문에, 부유식 해상 구조물 내에 설치된 저장탱크에서의 슬로싱 현상이 심해지는 한편, 오프 로딩(offloading) 시에 부유식 해상 구조물에 인접하여 나란히 위치되는 LNG 운반선과의 상대운동이 커져 작업성이 저하되는 문제가 있었다.

부유식 해상 구조물의 요동이 지나치게 커지게 되면, 부유식 해상 구조물에 설치된 각종 설비들의 가동을 어렵게 만들거나, 저장탱크 내에 심각한 슬로싱 현상을 유발할 수 있다.

슬로싱이란, 선박과 같은 부유체가 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG가 유동하는 현상을 말하는 것으로, 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 된다.

특히, 이러한 슬로싱 현상은 부분적재시에 더 심하게 발생하기 때문에 LNG 운반선과 같은 경우에는 인위적으로 저장탱크 내의 적재량을 조절하고 있지만, 부유식 해상 구조물의 경우는 저장탱크 내의 LNG 적재량을 인위적으로 조절할 수 없어 부분적재시 슬로싱으로 인한 충격력을 그대로 견뎌낼 수밖에 없다.

따라서 종래에는, 상대적으로 강도가 약한 멤브레인형 저장탱크를 사용할 경우에는 저장탱크의 중간에 격벽을 설치하여 저장탱크를 2열로 배치하거나, 상대적으로 강도가 강한 독립형 저장탱크를 사용하는 방법이 제안되었다.

그러나 저장탱크의 2열 배치 방법은 저장용량이 감소하는 문제가 있고, 독립형 저장탱크를 사용하는 방법은 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.

한편, 부유식 해상 구조물은, LNG를 LNG 운반선에 옮겨 싣거나(LNG FPSO의 경우) LNG 운반선으로부터 LNG를 공급받기(LNG FSRU의 경우) 위해서, 부유식 해상 구조물과 LNG 운반선이 인접하여 나란히 위치될 필요가 있다.

그런데 종래의 부유식 해상 구조물은 상술한 바와 같이 해상의 조건에 민감하게 반응하여 요동하는 바지선 형태를 가지기 때문에 부유식 해상 구조물과 LNG 운반선 사이의 상대운동이 커져 작업성이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 해상에 설치된 액화천연가스 저장탱크는 슬로싱에 의한 영향으로 BOG 발생이 증가하는 것으로 보고되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 액화천연가스 저장탱크를 반 잠수식 리그의 컬럼 내부에 설치하는 선행기술이 개시되어 있다. 하지만, 전술한 선행기술은 신조 공사와 큰 차이점을 보이지 않는 단점이 있으므로 이에 대한 개선책이 요구된다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

한국 등록특허공보 제10-0986258호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 반 잠수식 리그 선의 운동 성능 측면의 장점을 그대로 유지하면서 액화천연가스를 저장 및 기화시킬 수 있는 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부력을 제공하는 폰툰; 상기 폰툰의 상부에 결합하는 복수의 컬럼; 상기 복수의 컬럼의 상부에 마련되는 상부 데크가 구비된 구조물 본체; 상기 상부 데크에 마련되는 복수의 액화천연가스 저장탱크; 및 상기 상부 데크에 마련되는 재기화 시스템을 포함하는 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물이 제공될 수 있다.

상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 상기 상부 데크의 상면부에 복수의 열로 마련되고 독립형 탱크일 수 있다.

상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 상기 폰툰의 상부에 마련되며 독립형 탱크일 수 있다.

상기 재기화 시스템은 좌현과 우현 중 어느 하나에 마련되고, 상기 재기화 시스템과 대향되는 방향인 좌현과 우현 중 다른 하나에 전기 모터 룸, 카고 컴프레서 룸, 카고 매니폴드, 로딩 플랫폼 에어리어 및 창고 중 적어도 하나를 포함하는 재기화 구조물이 마련되고, 상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 상기 재기화 시스템과 상기 재기화 구조물의 사이에 복수의 열로 배치될 수 있다.

상기 카고 매니폴드와 상기 로딩 플랫폼 에어리어는 상기 상부 데크의 중앙부를 리세스 하여 마련될 수 있다.

상기 재기화 시스템이 배치되는 영역에 마련되는 재기화 스위치 보드 룸 및 재기화 히터 룸을 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 고망간강을 포함하는 재질로 마련될 수 있다.

상기 재기화 시스템은 좌현과 우현 중 어느 하나에 마련되고, 상기 재기화 시스템과 대향되는 방향인 좌현과 우현 중 다른 하나에 마련되는 BOG 처리 설비와 카고 컴프레서 룸을 더 포함할 수 있다.

선수에 마련되는 선실과 메인 파이프 배열부; 선미에 마련되는 발전기 룸; 및 선미에 마련되는 카고 매니폴드 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 폰툰에 마련되는 복수의 밸러스트 탱크를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 반 잠수식 리그의 폰툰과 컬럼과 선실과 DP 시스템은 그대로 유지하고 상부 데크에 복수의 액화천연가스 저장탱크와 재기화 시스템이 마련된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은, 반 잠수식 리그의 형상 및 운동 성능을 그대로 유지하면서 상부 데크에 복수의 액화천연가스 저장탱크와 재기화 시스템을 마련함으로써 간결한 배치로 공간 활용을 극대화할 수 있고, 슬로싱으로 인한 영향을 감소시킬 수 있으며 해상에서 액화천연가스를 오프 로딩 시 작업성을 향상시킬 수 있고 기존의 반 잠수식 리그선의 운동 성능 측면의 장점을 그대로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 5는 도 4의 개략적인 평면도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3은 도 1의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물(1)은, 부력을 제공하는 폰툰(11)과 이 폰툰(11)의 상부에 결합하는 복수의 컬럼(12)과 이 복수의 컬럼(12)의 상부에 마련되는 상부 데크(13)가 구비된 구조물 본체(10)와, 상부 데크(13)에 마련되는 복수의 액화천연가스 저장탱크(20)와, 상부 데크(13)에 마련되는 재기화 시스템(30)과, 재기화 시스템(30)과 대향되는 방향인 좌현과 우현 중 하나에 발전기 룸(40)과, 카고 컴프레서 룸(50)과, 카고 매니폴드와, 로딩 플랫폼 에어리어(70)와, 창고(80)를 구비한다.

구조물 본체(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 부력을 제공하는 복수의 폰툰(11)과, 폰툰(11)의 상부에 결합되는 복수의 컬럼(12)과, 복수의 컬럼(12)의 상부에 마련되는 상부 데크(13)와, 상부 데크(13)의 선수에 마련되는 선실(14)과, 상부 데크(13)의 선미에 마련되는 기계실(15)과, DP(Dynamic Positioning, 미도시) 시스템을 포함한다.

본 실시 예에서 구조물 본체(10)는 전술한 바와 같이 반 잠수식 드릴링 리그선의 기본 구성을 그대로 채용하므로 선박 타입의 FSRU 보다 우수한 운동 성능을 확보할 수 있다.

액화천연가스 저장탱크(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 데크(13)의 상면부에 복수로 마련될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 횡 방향으로 2열로 배치될 수 있다.

본 실시 예에서 복수의 액화천연가스 저장탱크(20)는 독립형 저장탱크를 포함하고, 고망간강(Mn)을 포함하는 재질로 제작될 수 있다.

재기화 시스템(30)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 우현 가장자리에 마련될 수 있고, FSRU의 재기화 시스템(30)이 그대로 채용될 수 있다. 예를 들어 본 실시 예의 재기화 시스템(30)은 액화천연가스(LNG)를 가압시켜주는 LNG HP 부스터 펌프와, 열교환을 통해 액화천연가스를 천연가스(NG)로 기화시키는 LNG 기화기를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서 재기화 시스템(30)이 배치된 영역의 상부 데크(13)에는 재기화 스위치 보드 룸(미도시)과 재기화 히터 룸(미도시)이 더 마련될 수 있다.

발전기 룸(40)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 선미의 좌현 가장자리에 배치되도록 상부 데크(13)에 마련될 수 있고, 발전기 룸(40)에는 액화천연가스의 재기화에 필요한 전기 에너지를 발생시키는 복수의 발전기가 배치될 수 있다.

카고 컴프레서 룸(50)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 발전기 룸(40)의 전방에 배치되도록 상부 데크(13)에 마련될 수 있고, 카고 컴프레서 룸(50)에는 액화천연가스의 재기화에 필요한 복수의 압축기가 배치될 수 있다.

카고 매니폴드(60)와 로딩 플랫폼 에어리어(70)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 카고 컴프레서 룸(50)의 전방에 배치되도록 상부 데크(13)에 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 기화된 액화천연가스는 카고 매니폴드와 로딩 플랫폼 에어리어(70)를 통해 육상 설비와 해상 설비에 마련된 로딩 파이프와 연결되어 수요처로 공급될 수 있다.

그리고 본 실시 예에서 카고 매니폴드와 대향되는 방향인 우현의 가장자리에는, 도 3에 도시된 바와 같이, HP 매니폴드(61)가 마련될 수 있다.

창고(80)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 로딩 플랫폼 에어리어(70)의 전방에 배치되도록 상부 데크(13)의 마련될 수 있고, 창고(80)에는 액화천연가스의 재기화에 필요한 각종 부품이나 장비가 보관될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크(20)가 구비된 반 잠수식 구조물을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 5는 도 4의 개략적인 평면도이다.

본 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물(1a)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 액화천연가스 저장탱크(20)를 상부 데크(13) 뿐만 아니라 폰툰(11)의 상면부에도 마련한 점에서 차이점이 있다.

또한, 본 실시 예에서 복수의 액화천연가스 저장탱크(20) 중 상부 데크(13)에 마련되는 복수의 액화천연가스 저장탱크(20)는 하측부가 상부 데크(13)의 저면부로 돌출되도록 브래킷을 이용하여 상부 데크(13)에 마련될 수 있다.

그리고 본 실시 예에서 재기화 시스템(30)은 좌현 가장자리에 배치될 수 있고, BOG 처리 설비(90)와 카고 컴프레서 룸(50)은 우현 가장자리에 배치될 수 있고, 메인 파이프 배열부(100)는 선실(14)의 후방에 배치될 수 있다.

또한, 본 실시 예는 복수의 펜더(100)가 폰툰(11)에 마련되어 액화천연가스 운반선의 접안 시 안전하게 액화천연가스를 공급받을 수 있고, 액화천연가스의 공급 시 VCG 증가를 고려하여 폰툰(11)에 추가 부력체를 설치하거나 폰툰(11)의 상부면에 전술한 추가적인 복수의 액화천연가스 저장탱크(20)를 마련할 수 있다.

나아가 본 실시 예에서 발전기 룸(40)은 선미에 마련될 수 있고, 발전기 룸(40)의 후방에는 액화천연가스 운반선과 접안이 이루어지도록 로딩 매니폴드(120)가 마련될 수 있다.

한편, 본 실시 예는 폰툰(11)에 복수의 밸러스트 탱크를 마련하여 카고 로딩 시 밸러스트 탱크에 밸러스트 수를 주입하여 GM을 확보할 수 있고, 구조물 본체(10)의 이동은 폰툰(11) 흘수의 밸러스트 컨디션으로 하여 속력 성능과 안정성을 확보할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 실시 예는 반 잠수식 리그의 형상 및 운동 성능을 그대로 유지하면서 상부 데크에 복수의 액화천연가스 저장탱크와 재기화 시스템을 마련함으로써, 간결한 배치로 공간 활용을 극대화할 수 있고, 슬로싱으로 인한 영향을 감소시킬 수 있으며 해상에서 액화천연가스를 오프 로딩 시 작업성을 향상시킬 수 있고 기존의 반 잠수식 리그선의 운동 성능 측면의 장점을 그대로 유지할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1,1a : 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물
10 : 구조물 본체
11 : 폰툰
12 : 컬럼
13 : 상부 데크
14 : 선실
15 : 기계실
20 : 액화천연가스 저장탱크
30 : 재기화 시스템
40 : 발전기 룸
50 : 카고 컴프레서 룸
60 : 카고 매니폴드
61 : HP 매니폴드
70 : 로딩 플랫폼 에어리어
80 : 창고
90 : BOG 처리설비
100 : 펜더
110 : 로딩 매니폴드

Claims (11)

1. 부력을 제공하는 폰툰, 상기 폰툰의 상부에 결합되는 복수의 컬럼 및 상기 복수의 컬럼의 상부에 마련되는 상부 데크가 구비된 구조물 본체;
   상기 상부 데크에 마련되는 복수의 액화천연가스 저장탱크; 및
   상기 상부 데크에 마련되는 재기화 시스템을 포함하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 상기 상부 데크의 상면부에 복수의 열로 마련되고 독립형 탱크인 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 상기 폰툰의 상부에 마련되며 독립형 탱크인 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 재기화 시스템은 좌현과 우현 중 어느 하나에 마련되고,
   상기 재기화 시스템과 대향되는 방향인 좌현과 우현 중 다른 하나에 발전기 룸, 카고 컴프레서 룸, 카고 매니폴드, 로딩 플랫폼 에어리어 및 창고 중 적어도 하나를 포함하는 재기화 구조물이 마련되고,
   상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 상기 재기화 시스템과 상기 재기화 구조물의 사이에 복수의 열로 배치되는 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 카고 매니폴드와 상기 로딩 플랫폼 에어리어는 상기 상부 데크의 중앙부를 리세스 하여 마련되는 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 재기화 시스템이 배치되는 영역에 마련되는 재기화 스위치 보드 룸 및 재기화 히터 룸을 더 포함하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 액화천연가스 저장탱크는 고망간강을 포함하는 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 재기화 시스템은 좌현과 우현 중 어느 하나에 마련되고,
   상기 재기화 시스템과 대향되는 방향인 좌현과 우현 중 다른 하나에 마련되는 BOG 처리 설비와 카고 컴프레서 룸을 더 포함하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
9. 청구항 8에 있어서,
   선수에 마련되는 선실과 메인 파이프 배열부;
   선미에 마련되는 발전기 룸; 및
   선미에 마련되는 카고 매니폴드 중 적어도 하나를 더 포함하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 폰툰에 마련되는 복수의 밸러스트 탱크를 더 포함하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.
11. 반 잠수식 리그의 폰툰과 컬럼과 선실과 DP 시스템은 그대로 유지하고 상부 데크에 복수의 액화천연가스 저장탱크와 재기화 시스템이 마련된 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크가 구비된 반 잠수식 구조물.

Images