KR20200043227A

KR20200043227A - 액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 이를 구비한 선박

Info

Publication number: KR20200043227A
Application number: KR1020180124087A
Authority: KR
Inventors: 홍원종; 이진광; 유병용
Original assignee: 한국조선해양 주식회사
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-04-27
Also published as: KR102120558B1

Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것으로서, 본 발명의 액화가스 저장탱크의 단열시스템은 열매를 이용하여 코퍼댐을 가열하는 코퍼댐 히팅부; 액화가스 저장탱크의 벽체에 마련되어 냉매로 상기 액화가스 저장탱크를 냉각시키는 냉각부; 및 상기 냉각부의 상기 냉매를 상기 코퍼댐을 가열하면서 냉각된 상기 열매와 열교환하는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 이를 구비한 선박{Insulation System of Liquefied Gas Storage Tank and Ship having the same}

본 발명은 액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하, 'LNG'라 함)의 상태로 LNG 운반선에 저장되어 원거리의 수요처로 운반된다.

이러한 LNG는 천연가스를 극저온, 예컨대 대략 -163℃로 냉각하여 얻어지는 것으로서, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.

이와 같은 LNG는 LNG 운반선에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 수요처에 하역되거나, LNG RV(LNG Regasification Vessel)에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 수요처에 도달한 후 재기화되어 천연가스 상태로 하역될 수 있는데, LNG 운반선과 LNG RV에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크('화물창'이라고도 함)가 마련된다.

또한, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해양구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 해양구조물에도 LNG 운반선이나 LNG RV에 설치되는 LNG 저장탱크가 포함된다.

여기서, LNG FPSO는 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 LNG 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 해양구조물이다.

LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 LNG 저장탱크에 저장한 후, 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해양구조물이다.

이와 같은 LNG 저장탱크는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 단열재가 화물의 하중에 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(independent tank type)과 멤브레인형(membrane type)으로 분류되고, 독립탱크형 LNG 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나뉘며, 멤브레인형 LNG 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나뉘어진다.

멤브레인형 LNG 저장탱크는, 1차 방벽(Primary barrier) 및 2차 방벽(Secondary barrier)이 선체의 내면에 2개의 층으로 설치되되, 1차 방벽이 LNG 측에 위치하고, 2차 방벽이 선체의 내면 측에 위치하도록 설치됨으로써 LNG를 이중으로 감싼다.

또한, 1차 방벽과 2차 방벽 사이의 공간에는 1차 단열벽이 설치되고, 2차 방벽과 이너헐(inner hull) 사이의 공간에는 2차 단열벽이 설치되는데, 1차 단열벽 및 2차 단열벽은 LNG 저장탱크의 외부의 열이 LNG로 전달되는 것을 최소화한다.

한편, LNG 저장탱크에 저장된 LNG는 상압에서 기화 온도인 대략 -163℃ 에서 저장되기 때문에 LNG로 열이 전달되면 LNG가 기화되어 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 'BOG'라 함)가 발생 된다.

그리고 멤브레인형 LNG 저장탱크의 경우에 LNG 저장탱크를 연속적으로 설치하면 그 사이에 있는 스틸(steel)의 온도가 급격히 떨어져서 취성 파괴(brittle fracture)가 일어날 수 있다.

이를 방지하기 위해 LNG 저장탱크의 사이에 코퍼댐(cofferdam)이라는 공간을 두어서 스틸이 LNG의 저온에 의해 손상되는 것을 막아준다.

하지만 코퍼댐을 설치하더라도 극저온의 LNG에 의해 LNG 저장탱크에 접한 코퍼댐의 벌크헤드 부재인 스틸의 온도가 -60℃ 이하로 떨어지는 경우가 발생한다. 일반적인 스틸은 -60℃에 노출되면 저온 취성으로 손상된다.

이에 대한 방안으로 코퍼댐을 스테인레스 스틸이나 알루미늄 등의 극저온 재질로 제작할 수 있으나, 극저온 재질을 사용하면 선박의 가격이 급격히 증가 된다.

따라서, 코퍼댐과 LNG 저장탱크가 설치된 경우 코퍼댐의 온도를 5℃ 내지 10℃로 제어하고, 코퍼댐의 벌크헤드를 상온에서 견디는 비교적 값이 저렴한 스틸로 제작한다.

기존의 LNG 운반선의 경우 코퍼댐의 온도가 5℃ 이하로 될 경우에는 히팅 시스템이 가동해서 항상 5℃ 이상으로 유지한다. 기존의 LNG 운반선은 이를 위해서 글리콜 히팅시스템(glycol heating system)이나 전기 히팅시스템을 갖추고 있다.

따라서, 기존의 LNG 운반선은 항상 코퍼댐의 온도가 최소 5℃ 이상으로 설계/운항되며 BOR(Boil-Off Rate)도 이러한 온도 조건에서 발생된다.

현재 LNG 운반선 시장에서는 계약을 하는 단계에서 BOR의 수치에 민감하다. 실례로 종전에는 0.15%의 BOR이 계약 조건이었지만 근래에는 0.125%나 0.10% 혹은 0.095% 등 선주의 BOR 요구치가 계속 낮아지고 있는 추세이다.

이러한 선주의 BOR 요구치를 만족시키기 위해서는 LNG 저장탱크의 단열벽의 성능을 개선해야 하는데, 단열벽의 경우 단열성능과 더불어서 LNG의 하중을 견딜 수 있도록 설계되어야 하기 때문에, 기존 LNG 저장탱크의 단열벽을 변경하기 위해서는 많은 연구와 설계 변경 및 비용 증가가 발생할 수 밖에 없다.

BOR감소를 위한 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있지만, 현재 시장에서 1%라도 작은 BOR을 요구하고 있기 때문에 현 시점에서 많이 거론되는 방법은 LNG 저장탱크의 두께를 늘리는 것이다.

그런데 LNG 저장탱크의 두께를 늘리면 LNG를 저장할 수 있는 부피가 그만큼 감소할 수 밖에 없고, LNG 저장탱크의 두께를 늘리면서 LNG 저장탱크의 부피를 유지하기 위해서는 선박의 크기가 커지게 되는 문제가 있다.

또한, LNG 저장탱크의 두께가 커지면 LNG 저장탱크가 구조적으로 더 약해지기 때문에 이를 보강하기 위한 연구와 설계 변경 및 비용 증가가 발생할 수 밖에 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스 저장탱크에 접한 코퍼댐의 벌크헤드 부재인 스틸의 저온 취성으로 손상을 방지하면서도 액화가스 저장탱크의 단열벽을 두껍게 하거나 단열성능이 우수한 단열재 적용 없이 BOR을 줄일 수 있도록 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 이를 구비한 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 열매를 이용하여 코퍼댐을 가열하는 코퍼댐 히팅부; 액화가스 저장탱크의 벽체에 마련되어 냉매로 상기 액화가스 저장탱크를 냉각시키는 냉각부; 및 상기 냉각부의 상기 냉매를 상기 코퍼댐을 가열하면서 냉각된 상기 열매와 열교환하는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 코퍼댐 히팅부는, 펌프에 연결되어 상기 코퍼댐의 내부에 상기 열매를 공급하는 경로를 제공하는 파이프를 포함하고, 상기 파이프는, 상기 코퍼댐의 외부에 설치되며, 일부분 상에 상기 열교환부가 마련되어 상기 열매를 상기 냉매의 온열과 열교환시켜 가열된 상태의 상기 열매를 상기 펌프로 유출하는 경로를 제공하는 유출파이프; 상기 코퍼댐의 외부에 설치되며, 상기 펌프로부터 토출되는 가열된 상태의 상기 열매를 상기 코퍼댐의 내부로 공급하는 경로를 제공하는 유입파이프; 및 상기 코퍼댐의 내부에 설치되며, 상기 유입파이프로부터 공급되는 가열된 상태의 상기 열매를 순환시킨 후 상기 유출파이프로 유출시키는 경로를 제공하는 가열파이프를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 가열파이프로 공급되는 가열된 상태의 상기 열매는, 상기 코퍼댐의 온도를 일정하게 유지시키고, 순환하는 동안 상기 코퍼댐의 냉열과 열교환되어 냉각된 상태가 되고, 상기 코퍼댐의 냉열에 의해 냉각된 상태의 상기 열매는, 상기 유출파이프로 유출되어 상기 열교환부에서 상기 냉매의 온열과 열교환될 수 있다.

구체적으로, 상기 코퍼댐 히팅부는, 상기 유입파이프 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 토출되는 상기 열매를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각부는, 상기 액화가스 저장탱크의 외부에 설치되며, 상기 냉매를 일부분 상에 마련되는 상기 열교환부에 의해 상기 열매의 냉열과 열교환시켜 냉각된 상태의 상기 냉매를 펌프로 배출하는 경로를 제공하는 배출파이프; 상기 액화가스 저장탱크의 외부에 설치되며, 상기 펌프로부터 토출되는 냉각된 상태의 상기 냉매를 이너헐로 공급하는 경로를 제공하는 공급파이프; 및 상기 이너헐에 설치되며, 상기 공급파이프로부터 공급되는 냉각된 상태의 상기 냉매를 순환시킨 후 상기 배출파이프로 배출시키는 경로를 제공하는 냉각파이프를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 이너헐로 공급되는 냉각된 상태의 냉매는, 상기 이너헐을 순환하면서 상기 액화가스 저장탱크의 표면을 냉각 상태로 유지시켜 BOR을 줄이고, 순환하는 동안 상기 액화가스 저장탱크의 외부로부터의 열침입으로 가열된 상태가 되고, 상기 액화가스 저장탱크의 외부로부터의 열침입으로 가열된 상태의 상기 냉매는, 상기 배출파이프로 배출되어 상기 열교환부에서 상기 열매의 냉열과 열교환될 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각파이프는, 상기 이너헐의 외측면과 내측면 중에서 적어도 어느 한 면에 설치될 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각파이프는, 상기 이너헐에 인접하여 형성되는 상기 액화가스 저장탱크의 2차 단열벽에 삽입되도록 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기에 기재된 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 열매를 이용하여 코퍼댐의 온도를 일정하게 유지하는 코퍼댐 히팅부와, 액화가스 저장탱크의 벽체에 마련되어 냉매로 액화가스 저장탱크를 냉각시키는 냉각부 사이에 열교환부를 마련함으로써, 열교환부를 통해 이너헐에 공급되는 냉매가 코퍼댐을 가열하면서 냉각된 상대적으로 저온 상태인 열매와 열교환되어 냉각된 상태로 이너헐에 공급됨에 따라 액화가스 저장탱크의 표면을 냉각 상태로 유지시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크의 외부로부터의 열침입 차단으로 액화가스 저장탱크의 단열벽을 두껍게 하거나 단열성능이 우수한 단열재 적용 없이 BOR을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 열교환부를 마련함으로써, 액화가스 저장탱크의 BOR을 줄일 수 있어, 기존의 BOG 처리설비의 용량 축소 또는 단열재의 부피를 감소시킬 수 있어, 설비 공수를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 열교환부를 마련함으로써, 열교환부를 통해 코퍼댐의 내부로 공급되는 열매가 이너헐 부분으로 순환하여 유출되는 상대적으로 고온 상태인 냉매와 열교환되어 가열된 상태로 코퍼댐에 공급됨에 따라 코퍼댐의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있어, 코퍼댐 히팅부에 마련되어 열매를 가열하는 기존의 히터를 생략 또는 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 에너지를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템이 구비되는 선박의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 냉각부의 냉각파이프를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 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 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템이 구비되는 선박의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 냉각부의 설명하기 위한 개념도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템(100)은, LNG를 저장하는 액화가스 저장탱크(10)가 선체(2)의 길이 방향으로 복수 개 설치되는 선박(1)에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)의 BOG 발생량을 저감시켜 BOR을 줄일 수 있으며, 코퍼댐 히팅부(110), 냉각부(120), 열교환부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 선박(1)은, 액화가스 저장탱크(10)를 구비하면서 해상에서 부유된 채 사용되는 해양구조물 및 각종 구조물을 모두 포함하는 개념으로, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), LNG 운반선, LNG RV(LNG Regasification Vessel)를 포함한다.

또한, 본 실시예에서 액화가스 저장탱크(10)는 멤브레인형일 수 있다. 멤브레인형 액화가스 저장탱크(10)는, 1차 방벽(11) 및 2차 방벽(13)이 선체(2)의 내면에 2개의 층으로 설치되되, 1차 방벽(11)이 LNG 측에 위치하고, 2차 방벽(13)이 선체(2)의 내면 측에 위치하도록 설치됨으로써 LNG를 이중으로 감싼다. 1차 방벽(11)과 2차 방벽(13) 사이의 공간에는 1차 단열벽(12)이 설치되고, 2차 방벽(13)과 이너헐(15) 사이의 공간에는 2차 단열벽(14)이 설치되는데, 1차 단열벽(12) 및 2차 단열벽(14)은 액화가스 저장탱크(10)의 외부의 열이 LNG로 전달되는 것을 최소화한다.

이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG는 물론 LPG, 에틸렌, 암모니아, 에탄, 액체질소 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있다. 다만 액화가스는 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스를 포함하는 의미일 수 있다.

코퍼댐 히팅부(110)은, 코퍼댐(20)의 벌크헤드(21)가 저온 취성으로 손상되는 것을 방지하기 위해 열매를 이용하여 코퍼댐(20)을 가열함에 의해 코퍼댐(20)의 온도를 일정 온도 이상으로 유지할 수 있으며, 파이프(111), 제1펌프(112), 유량조절밸브(113), 히터(114)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 열매는 글리콜일 수 있다.

코퍼댐 히팅부(110)을 구체적으로 설명하기 전에 코퍼댐(20)을 먼저 설명한다.

코퍼댐(20)은, 선박(1)의 선체(2) 길이 방향으로 1열 이상으로 설치되는 복수의 액화가스 저장탱크(10)의 사이에 서로 이격 배치되는 한 쌍의 벌크헤드(21)와, 한 쌍의 벌크헤드(21)와 내부 선체(2)에 의해 마련되는 공간부(22)를 포함하며, LNG 운반선을 설계할 때에는 USCG 조건에 따라서 외부 공기 온도가 -18℃ 이고, 해수 온도가 0℃일 때도 LNG 운반선이 문제가 없도록 설계되어야 한다. 이러한 외부 온도 조건에서 코퍼댐(20)을 가열하지 않으면 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 LNG의 냉열에 의해 코퍼댐(20)은 -60℃까지 떨어지게 된다.

이에 따라 코퍼댐(20)은, 코퍼댐 히팅부(110)을 이용하여 한 쌍의 벌크헤드(21)가 저온 취성으로 손상되는 것을 방지할 수 있는 허용온도로 제어하고 있다. 여기서, 허용온도는 벌크헤드(21)의 취성 파괴를 방지하면서 액화가스 저장탱크(10) 내부의 BOG 발생을 최소한으로 하는 온도라 정의될 수 있다.

코퍼댐(20)의 벌크헤드(21)는, 허용온도에 따라 IGC에서 규정하는 스틸 등급(steel grade) A, B, D, E, AH, DH, EH로 제작될 수 있다.

일반적으로, 코퍼댐(20)의 벌크헤드(21)는, IGC에서 규정하는 스틸 등급인 A를 사용하여 제작되고 있으며, 이 경우 코퍼댐(20)의 온도를 코퍼댐 히팅부(110)을 이용하여 항상 5℃ 이상으로 유지하고 있다. 이는 코퍼댐(20)의 온도가 5℃보다 낮게 제어될 경우 IGC에서 규정하는 스틸 등급 A를 사용하는 코퍼댐(20)의 벌크헤드(21)의 온도가 0℃보다 낮아져 취성 파괴(brittle fracture) 될 수 있는 위험이 있기 때문이다.

또한, 코퍼댐(20)의 벌크헤드(21)는, 코퍼댐(20)의 온도를 영하의 온도로 제어할 경우, IGC에서 규정하는 스틸 등급 B, D, E, AH, DH, EH로 제작할 수 있음은 물론이며, 특히 -30℃ 내지 -20℃로 제어하는 경우 IGC에서 규정하는 스틸 등급인 E 또는 EH로 제작할 수 있고, -60℃ 내지 -30℃로 제어하는 경우 저온강(LT)으로 제작할 수 있음은 물론이다.

파이프(111)는, 후술할 제1펌프(112)에 연결되어 코퍼댐(20)의 내부에 열매를 공급하는 경로를 제공할 수 있으며, 일부분 상에 후술할 유량조절밸브(113), 후술할 히터(114), 후술할 열교환부(130)가 마련될 수 있도록 구성될 수 있다.

이러한 파이프(111)는, 열매를 순환시키는 경로를 제공할 수 있으며, 설명의 편의를 위해 유입파이프(111a), 유출파이프(111b), 가열파이프(111c)로 구분하여 설명한다.

유입파이프(111a)는, 코퍼댐(20)의 외부에 설치될 수 있으며, 일단이 후술할 제1펌프(112)에 연결되고 타단이 후술할 유입파이프(111a)의 일단에 연결될 수 있다.

이러한 유입파이프(111a)는, 후술할 제1펌프(112)로부터 토출되는 열매를 후술할 가열파이프(111c)로 공급하는 경로를 제공할 수 있으며, 일부분 상에 후술할 유량조절밸브(113), 후술할 히터(114)가 마련될 수 있다.

유입파이프(111a)를 통해 후술할 가열파이프(111c)로 공급되는 열매는, 후술할 열교환부(130)에서 후술할 냉각부(120)에 의해 순환되는 냉매의 온열과 열교환으로 가열된 상태이거나, 이에 더하여 후술할 히터(114)에 의해 가열된 상태일 수 있다.

본 실시예에서, 열매의 가열 수단은, 후술하겠지만, 메인 수단으로 열교환부(130)를 사용하며, 보조 수단으로 히터(114)를 사용할 수 있다.

유출파이프(111b)는, 코퍼댐(20)의 외부에 설치될 수 있으며, 일단이 후술할 가열파이프(111c)의 타단에 연결되고 타단이 제1펌프(112)에 연결에 연결될 수 있다.

이러한 유출파이프(111b)는, 후술할 가열파이프(111c)로부터 공급되는 열매를 후술할 제1펌프(112)로 유출하는 경로를 제공할 수 있으며, 일부분 상에 후술할 열교환부(130)가 마련될 수 있다.

유출파이프(111b)를 통해 후술할 제1펌프(112)로 유출되는 열매는, 후술할 열교환부(130)를 통해 가열될 수 있다.

유출파이프(111b)를 통해 후술할 제1펌프(112)로 유출되는 열매는, 후술할 열교환부(130)에서 후술할 냉각부(120)에 의해 순환되는 냉매의 온열과 열교환으로 가열될 수 있다.

가열파이프(111c)는, 코퍼댐(20)의 내부에 설치될 수 있으며, 일단이 유입파이프(111a)의 타단에 연결되고, 타단이 유출파이프(111b)의 일단에 연결될 수 있다.

이러한 가열파이프(111c)는, 유입파이프(111a)로부터 공급되는 가열된 열매를 코퍼댐(20)의 내부를 순환시킨 후 유출파이프(111b)로 유출시키는 경로를 제공할 수 있다.

가열파이프(111c)의 열매는, 후술할 히터(114) 및/또는 후술할 열교환부(130)에 의해 가열된 상태로 코퍼댐(20)의 내부를 순환하면서 코퍼댐(20)이 일정 온도 이상으로 유지될 수 있도록 하고, 코퍼댐(20)의 내부를 순환하는 동안 코퍼댐(20)의 냉열과 열교환하여 냉각된 상태로 유출될 수 있다. 이때, 코퍼댐(20)의 냉열에 의해 냉각된 상태의 열매는, 유출파이프(111b)로 유출되어 후술할 열교환부(130)에서 냉매의 온열과 열교환될 수 있다.

제1펌프(112)는, 파이프(111)를 통해 열매를 코퍼댐(20)의 내부에 공급할 수 있도록 한다.

이러한 제1펌프(112)는, 파이프(111)의 유입파이프(111a)와 유출파이프(111b) 사이에 설치될 수 있다.

유량조절밸브(113)는, 파이프(111)의 유입파이프(111a) 상에 마련될 수 있으며, 코퍼댐(20)의 온도가 허용온도 범위를 벗어날 경우, 파이프(111)의 가열파이프(111c)에 열매의 유량을 적게 또는 많게 공급할 수 있도록, 개도를 조절하여 코퍼댐(20)의 온도를 미세하게 조정할 수 있게 한다.

예를 들어, 코퍼댐(20)의 벌크헤드(21)를 IGC에서 규정하는 스틸 등급 A를 사용하여 제작할 경우, 벌크헤드(21)의 온도가 0℃보다 낮아지면 취성 파괴가 일어나기 때문에, 코퍼댐(20)의 온도는 허용온도 5℃ 내지 10℃를 유지해야 하는데, 유량조절밸브(113)는, 이러한 허용온도 범위를 항상 유지할 수 있도록 한다.

히터(114)는, 파이프(111)의 유입파이프(111a) 상에 마련될 수 있으며, 파이프(111)의 가열파이프(111c)를 통해 코퍼댐(20)의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록, 제1펌프(112)로부터 토출되는 열매를 가열할 수 있다. 히터(114)는, 제1펌프(112)와 유량조절밸브(113) 사이에 구비될 수 있다.

본 실시예에서, 히터(114)는, 가열 보조 수단으로서 선택적으로 사용할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 후술할 열교환부(130)를 가열 메인 수단으로 사용하며, 후술할 열교환부(130)에 의해 가열된 열매가 코퍼댐(20)의 온도를 일정하게 유지하기에는 부족하다고 판단되는 경우에 히터(114)를 작동시켜 열매의 온도를 상승시킬 수 있게 한다.

상기에서, 히터(114)가 가열 보조 수단으로 사용되고, 후술할 열교환부(130)가 가열 메인 수단으로 사용한다고 설명하였지만, 본 실시예에서는 이에 한정하지 않고 가열 수단으로 히터(114)와 후술할 열교환부(130)를 선택적으로 병행 사용할 수 있음은 물론이다.

이에 따라, 본 발명의 히터(114)는, 후술할 열교환부(130)가 없는 기존의 코퍼댐 히팅부에 구비되는 기존의 히터보다 소형화로 제작 수 있다.

또한, 본 발명의 히터(114)는, 후술할 열교환부(130)에 의해 코퍼댐(20)의 온도를 일정하게 유지할 수 있을 정도로 열매를 가열할 수 있을 경우에는 생략할 수 있음은 물론이다.

냉각부(120)는, 액화가스 저장탱크(10)의 벽체에 마련되어 냉매로 액화가스 저장탱크(10)를 냉각시킬 수 있다.

냉각부(120)는, 액화가스 저장탱크(10)의 이너헐(15)에 냉매를 순환시켜 이너헐(15)을 냉각시킬 수 있으며, 공급파이프(121), 배출파이프(122), 냉각파이프(123), 제2펌프(124)를 포함하여 구성될 수 있다.

공급파이프(121)는, 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 설치될 수 있으며, 일단이 후술할 제2펌프(124)에 연결되고, 타단이 후술할 냉각파이프(123)의 일단에 연결될 수 있다.

이러한 공급파이프(121)는, 후술할 제2펌프(124)로부터 토출되는 냉매를 이너헐(15)에 설치되는 후술할 냉각파이프(123)로 공급하는 경로를 제공할 수 있다.

공급파이프(121)의 냉매는, 후술할 열교환부(130)에 의해 냉각된 상태로 이너헐(15)로 공급되어 액화가스 저장탱크(10)의 표면을 냉각 상태로 유지될 수 있도록 한다.

이너헐(15)로 공급되는 냉각된 상태의 냉매는, 이너헐(15)을 순환하면서 액화가스 저장탱크(10)의 표면을 냉각 상태로 유지시켜 BOR을 줄일 수 있고, 순환하는 동안 액화가스 저장탱크(10)의 외부로부터의 열침입으로 가열된 상태가 될 수 있다. 이때, 액화가스 저장탱크(10)의 외부로부터의 열침입으로 가열된 상태의 냉매는, 후술할 배출파이프(122)로 배출되어 후술할 열교환부(130)에서 열매의 냉열과 열교환될 수 있다.

배출파이프(122)는, 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 설치될 수 있으며, 일단이 후술할 냉각파이프(123)의 타단에 연결되고 타단이 후술할 제2펌프(124)에 연결될 수 있다.

이러한 배출파이프(122)는, 후술할 냉각파이프(123)로부터 공급되는 냉매를 후술할 제2펌프(124)로 배출하는 경로를 제공할 수 있으며, 일부분 상에 후술할 열교환부(130)가 마련될 수 있다.

배출파이프(122)를 통해 후술할 제2펌프(124)로 배출되는 냉매는, 후술할 열교환부(130)에서 후술할 냉각부(120)에 의해 순환되는 냉매의 온열과 열교환으로 가열될 수 있다.

냉각파이프(123)는, 이너헐(15)에 설치될 수 있으며, 일단이 공급파이프(121)의 타단에 연결되고, 타단이 배출파이프(122)의 일단에 연결될 수 있다.

이러한 냉각파이프(123)는, 공급파이프(121)로부터 공급되는 냉매를 이너헐(15)에 순환시킨 후 배출파이프(122)로 배출시키는 경로를 제공할 수 있다.

냉각파이프(123)의 냉매는, 후술할 열교환부(130)에 의해 냉각된 상태로 이너헐(15) 부분을 순환하면서 이너헐(15) 부분을 냉각시키고, 이너헐(15) 부분을 순환하는 동안 액화가스 저장탱크(10)의 외부로부터 열침입에 의해 가열된 상태로 유출될 수 있다.

상기한 냉각파이프(123)는, 액화가스 저장탱크(10)의 이너헐(15)에 설치되되, 이너헐(15)의 외측면과 내측면 중에서 적어도 어느 한 면에 설치될 수 있다. 또한, 냉각파이프(123)는, 이너헐(15)에 인접하여 형성되는 액화가스 저장탱크(10)의 2차 단열벽(14)에 삽입되도록 설치될 수 있다.

이와 같이 설치되는 냉각파이프(123)는, 액화가스 저장탱크(10)의 이너헐(15) 전체에 걸쳐 배치되거나, 이너헐(15)의 상반구와 하반구에 분할하여 배치되어 선택적으로 운용할 수 있게 하거나, 이너헐(15)의 상반구와 하반구 중 어느 한 부분에 배치될 수 있다.

제2펌프(124)는, 이너헐(15)을 냉각시킬 수 있도록, 냉매를 공급파이프(121), 냉각파이프(123), 배출파이프(122)를 통해 순환시킬 수 있다.

이러한 제2펌프(124)는, 공급파이프(121)와 배출파이프(122) 사이에 설치될 수 있다.

열교환부(130)는, 열매를 순환시켜 코퍼댐(20)의 온도를 일정하게 유지하기 위한 코퍼댐 히팅부(110)과, 액화가스 저장탱크(10)의 이너헐(15)에 냉매를 공급하여 이너헐(15)을 냉각시키기 위한 냉각부(120) 사이에 설치될 수 있다.

구체적으로, 열교환부(130)는, 가열파이프(111c)로부터 공급되는 열매를 제1펌프(112)로 유출하는 경로를 제공하는 유출파이프(111b)와, 냉각파이프(123)로부터 공급되는 냉매를 제2펌프(124)로 배출하는 경로를 제공하는 배출파이프(122) 상에 마련될 수 있으며, 유출파이프(111b)를 통해 제1펌프(112)로 유출되는 열매의 냉열과, 배출파이프(122)를 통해 제2펌프(124)로 배출되는 냉매의 온열을 열교환시킬 수 있다. 이로써, 가열된 열매는 제1펌프(112)에 의해 코퍼댐(20)에 공급되어 코퍼댐(20)의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있게 하고, 냉각된 냉매는 제2펌프(124)에 의해 이너헐(15)의 냉각파이프(123)에 공급되어 액화가스 저장탱크(10)의 표면을 냉각 상태로 유지시킬 수 있게 한다.

다시 말해서, 열교환부(130) 통해 이너헐(15)의 냉각파이프(123)에 공급되는 냉매는 코퍼댐(20)의 내부를 순환하여 유출되는 상대적으로 저온 상태인 열매의 냉열과 열교환되어 냉각된 상태로 이너헐(15)의 냉각파이프(123)에 공급됨에 따라 액화가스 저장탱크(10)의 표면을 냉각 상태로 유지시킬 수 있고, 열교환부(130)를 통해 코퍼댐(20)의 내부로 공급되는 열매는 이너헐(15) 부분을 순환하여 배출되는 상대적으로 고온 상태인 냉매의 온열과 열교환되어 가열된 상태로 코퍼댐(20)에 공급됨에 따라 코퍼댐(20)의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 열매를 이용하여 코퍼댐(20)의 온도를 일정하게 유지하는 코퍼댐 히팅부(110)와, 액화가스 저장탱크(10)의 벽체에 마련되어 냉매로 액화가스 저장탱크(10)를 냉각시키는 냉각부(120) 사이에 사이에 열교환부(130)를 마련함으로써, 열교환부(130)를 통해 이너헐(15)에 공급되는 냉매가 코퍼댐(20)을 가열하면서 냉각된 상대적으로 저온 상태인 열매와 열교환되어 냉각된 상태로 이너헐(15)에 공급됨에 따라 액화가스 저장탱크(10)의 표면을 냉각 상태로 유지시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크(10)의 외부로부터의 열침입 차단으로 액화가스 저장탱크(10)의 단열벽(12, 14)을 두껍게 하거나 단열성능이 우수한 단열재 적용 없이 BOR을 줄일 수 있다.

또한, 본 실시예는, 열교환부(130)를 마련함으로써, 액화가스 저장탱크(10)의 BOR을 줄일 수 있어, 기존의 BOG 처리설비의 용량 축소 또는 단열재의 부피를 감소시킬 수 있어, 설비 공수를 절감할 수 있다.

또한, 본 실시예는, 열교환부(130)를 마련함으로써, 열교환부(130)를 통해 코퍼댐(20)의 내부로 공급되는 열매가 이너헐(15) 부분으로 순환하여 유출되는 상대적으로 고온 상태인 냉매와 열교환되어 가열된 상태로 코퍼댐(20)에 공급됨에 따라 코퍼댐(20)의 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있어, 코퍼댐 히팅부(110)에 마련되어 열매를 가열하는 기존의 히터를 생략 또는 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 에너지를 절감할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 선박 2: 선체
10: 액화가스 저장탱크 11: 1차 방벽
12: 1차 단열벽 13: 2차 방벽
14: 2차 단열벽 15: 이너헐
20: 코퍼댐 21: 벌크헤드
22: 공간부 100: 액화가스 저장탱크의 단열시스템
110: 코퍼댐 히팅부 111: 파이프
111a: 유입파이프 111b: 유출파이프
111c: 가열파이프 112: 제1펌프
113: 유량조절밸브 114: 히터
120: 냉각부 121: 공급파이프
122: 배출파이프 123: 냉각파이프
124: 제2펌프 130: 열교환부

Claims

열매를 이용하여 코퍼댐을 가열하는 코퍼댐 히팅부;
액화가스 저장탱크의 벽체에 마련되어 냉매로 상기 액화가스 저장탱크를 냉각시키는 냉각부; 및
상기 냉각부의 상기 냉매를 상기 코퍼댐을 가열하면서 냉각된 상기 열매와 열교환하는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제1항에 있어서, 상기 코퍼댐 히팅부는,
펌프에 연결되어 상기 코퍼댐의 내부에 상기 열매를 공급하는 경로를 제공하는 파이프를 포함하고,
상기 파이프는,
상기 코퍼댐의 외부에 설치되며, 일부분 상에 상기 열교환부가 마련되어 상기 열매를 상기 냉매의 온열과 열교환시켜 가열된 상태의 상기 열매를 상기 펌프로 유출하는 경로를 제공하는 유출파이프;
상기 코퍼댐의 외부에 설치되며, 상기 펌프로부터 토출되는 가열된 상태의 상기 열매를 상기 코퍼댐의 내부로 공급하는 경로를 제공하는 유입파이프; 및
상기 코퍼댐의 내부에 설치되며, 상기 유입파이프로부터 공급되는 가열된 상태의 상기 열매를 순환시킨 후 상기 유출파이프로 유출시키는 경로를 제공하는 가열파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제2항에 있어서,
상기 가열파이프로 공급되는 가열된 상태의 상기 열매는, 상기 코퍼댐의 온도를 일정하게 유지시키고, 순환하는 동안 상기 코퍼댐의 냉열과 열교환되어 냉각된 상태가 되고,
상기 코퍼댐의 냉열에 의해 냉각된 상태의 상기 열매는, 상기 유출파이프로 유출되어 상기 열교환부에서 상기 냉매의 온열과 열교환되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제2항에 있어서, 상기 코퍼댐 히팅부는,
상기 유입파이프 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 토출되는 상기 열매를 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제1항에 있어서, 상기 냉각부는,
상기 액화가스 저장탱크의 외부에 설치되며, 상기 냉매를 일부분 상에 마련되는 상기 열교환부에 의해 상기 열매의 냉열과 열교환시켜 냉각된 상태의 상기 냉매를 펌프로 배출하는 경로를 제공하는 배출파이프;
상기 액화가스 저장탱크의 외부에 설치되며, 상기 펌프로부터 토출되는 냉각된 상태의 상기 냉매를 이너헐로 공급하는 경로를 제공하는 공급파이프; 및
상기 이너헐에 설치되며, 상기 공급파이프로부터 공급되는 냉각된 상태의 상기 냉매를 순환시킨 후 상기 배출파이프로 배출시키는 경로를 제공하는 냉각파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제5항에 있어서,
상기 이너헐로 공급되는 냉각된 상태의 냉매는, 상기 이너헐을 순환하면서 상기 액화가스 저장탱크의 표면을 냉각 상태로 유지시켜 BOR을 줄이고, 순환하는 동안 상기 액화가스 저장탱크의 외부로부터의 열침입으로 가열된 상태가 되고,
상기 액화가스 저장탱크의 외부로부터의 열침입으로 가열된 상태의 상기 냉매는, 상기 배출파이프로 배출되어 상기 열교환부에서 상기 열매의 냉열과 열교환되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제5항에 있어서, 상기 냉각파이프는,
상기 이너헐의 외측면과 내측면 중에서 적어도 어느 한 면에 설치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제5항에 있어서, 상기 냉각파이프는,
상기 이너헐에 인접하여 형성되는 상기 액화가스 저장탱크의 2차 단열벽에 삽입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 상기 액화가스 저장탱크의 단열시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는 선박.