KR20200048012A - 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

LNG 유출 사고가 발생했을 때, 하부 선체 탱크에 인접하여 설치되는 격리 밸브의 닫힘이 소정의 시간동안 지연되도록 격리 밸브를 제어하는 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템이 제공된다. 본 발명의 격리 밸브 제어 시스템은, 부유식 구조물의 버퍼 탱크와 부유식 구조물의 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 하부 선체 탱크보다 버퍼 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제1 격리 밸브; 버퍼 탱크와 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 버퍼 탱크보다 하부 선체 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제2 격리 밸브; 및 부유식 구조물에서 LNG 유출 사고가 발생했는지 여부를 판단하며, 부유식 구조물에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면 제1 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 제2 격리 밸브가 닫힘 지연되도록 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.

Description

부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템 {System for controlling isolation valve in floater}
본 발명은 격리 밸브의 개폐를 제어하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 부유식 구조물에 구비되는 격리 밸브의 개폐를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
오늘날 원유, 천연가스 등의 해양 자원을 개발하기 위해 다양한 해양 구조물이 해상에 건설되고 있다. 그런데 부유식 액화천연가스 설비(FLNG), 부유식 액화천연가스 저장·재기화 설비(FSRU) 등 LNG(액화천연가스)를 이용하는 해양 구조물의 경우, LNG 유출 사고에 대한 위험이 존재한다.
한국공개특허 제10-2017-0029730호 (공개일: 2017.03.16.)
LNG 유출 사고가 발생하면, 상부 액화 설비와 하부 선체 탱크를 연결하는 이송관 상에 형성되는 격리 밸브, 하부 선체 탱크와 로딩 암(loading arm)을 연결하는 이송관 상에 형성되는 격리 밸브 등이 폐쇄된다.
그런데 이송관에 남아 있는 잔여 LNG를 회수하지 못한 상황에서 격리 밸브가 폐쇄되면, 잔여 LNG로 인해 폭발이 일어나는 등 큰 피해가 발생할 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, LNG 유출 사고가 발생했을 때, 하부 선체 탱크에 인접하여 설치되는 격리 밸브의 닫힘이 소정의 시간동안 지연되도록 격리 밸브를 제어하는 격리 밸브 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템의 일 면(aspect)은, 부유식 구조물의 버퍼 탱크와 상기 부유식 구조물의 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 하부 선체 탱크보다 상기 버퍼 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제1 격리 밸브; 상기 버퍼 탱크와 상기 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 버퍼 탱크보다 상기 하부 선체 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제2 격리 밸브; 및 상기 부유식 구조물에서 LNG(액화천연가스) 유출 사고가 발생했는지 여부를 판단하며, 상기 부유식 구조물에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면 상기 제1 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 제2 격리 밸브가 닫힘 지연되도록 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.
상기 격리 밸브 제어 시스템은, 상기 하부 선체 탱크와 상기 부유식 구조물의 로딩 암(loading arm)을 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 로딩 암보다 상기 하부 선체 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제3 격리 밸브; 및 상기 하부 선체 탱크와 상기 로딩 암을 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 하부 선체 탱크보다 상기 로딩 암에 더 가까운 위치에 형성되는 제4 격리 밸브를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부는 상기 부유식 구조물에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면 상기 제4 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 제3 격리 밸브가 닫힘 지연되도록 제어할 수 있다.
상기 격리 밸브 제어 시스템은, 상기 제3 격리 밸브와 병렬로 연결되어 바이패스 밸브(bypass valve) 역할을 하는 보조 밸브를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부는 상기 제3 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 보조 밸브가 닫힘 지연되도록 제어할 수 있다.
상기 격리 밸브 제어 시스템은, 상기 부유식 구조물 내에서 가스가 누출되었는지 여부를 감지하는 가스 누출 감지 센서; 상기 부유식 구조물 내에서 화재가 발생했는지 여부를 감지하는 화재 감지 센서; 상기 버퍼 탱크과 상기 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관의 내부 압력을 측정하는 제1 압력 센서; 및 상기 하부 선체 탱크와 상기 로딩 암을 연결하는 이송 배관의 내부 압력을 측정하는 제2 압력 센서 중 적어도 하나를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부는 상기 가스 누출 감지 센서, 상기 화재 감지 센서, 상기 제1 압력 센서 및 상기 제2 압력 센서 중 적어도 하나의 센서로부터 획득된 정보를 기초로 상기 부유식 구조물에 LNG 유출 사고가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 격리 밸브 제어 시스템은, 상기 부유식 구조물 내에 상기 하부 선체 탱크와 별도로 구비되는 별도 저장 탱크; 상기 제1 격리 밸브와 상기 제2 격리 밸브를 연결하는 이송 배관 상의 일 지점으로부터 분기되어 상기 별도 저장 탱크로 연결되는 분기 배관; 및 상기 분기 배관 상에 구비되는 온 오프 밸브를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부는 상기 제2 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 온 오프 밸브가 닫힘 지연되도록 제어할 수 있다.
상기 제2 격리 밸브는 상기 하부 선체 탱크가 복수개의 저장 탱크로 구비되는 경우, 상기 복수개의 저장 탱크와 동일한 개수의 밸브로 구비되며, 상기 중앙 제어부는 각각의 저장 탱크와 연결되는 밸브가 서로 다른 시간에 닫힘 지연되도록 제어할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 격리 밸브 제어 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 격리 밸브 제어 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제3 격리 밸브 부근에 설치되는 보조 밸브를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 이송 배관에 연결되는 분기 배관을 설명하기 위한 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 비상시(ex. LNG 유출 사고가 발생하는 경우) 극저온 유체인 LNG(액화천연가스)를 이송시키는 이송관에 잔존하는 잔여 LNG를 회수하기 위해 격리 밸브를 제어하는 시스템에 관한 것이다. 이하 도면을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 격리 밸브 제어 시스템의 개념도이다.
LNG를 생산, 저장 및 운송하는 해양 생산 설비에서 LNG는 처리와 운송의 편의를 목적으로 상부 액화 설비(110)에서 섭씨 영하 약 160도 이하로 냉각되어 액화된 상태로 하부 선체 탱크(120)에 저장된다. 이때 저온 LNG를 생산한 후 저장하기 위해 저온 LNG를 하부 선체 탱크(120)로 이송하는 저장 배관은 갑판 상에 설치된다. 또한 하부 선체 탱크(120)에 저장된 저온 LNG를 LNG 운반선(200)으로 이송하기 위한 송출 배관도 갑판 상에 설치된다.
해양 생산 설비 내에서 저장 배관, 송출 배관 등의 손상으로 LNG가 유출되거나, 또는 유류가 유출되거나 화재가 발생하면, 가스 감지 시스템, 화재 감지 시스템 등이 작동한다. 이때 저장 배관, 송출 배관 등은 이송 중이던 LNG를 저장한 채로 격리 밸브(isolation valve, emergency shutdown valve)에 의해 격리된다. 그 이유는 해양 생산 설비 내의 한 곳에서 발생한 손상으로 인해 해양 생산 설비 전체의 LNG나 유류가 누출되거나 화재의 연료로 사용되는 것을 방지하기 위해서이다.
그런데 저장 배관, 송출 배관 등 갑판에 설치된 이송 배관은 직경이 크고 한번에 처리하는 LNG 용량이 많다. 그래서 이송 배관은 통상적으로 하나의 격리 시스템으로 설계되는데, 격리시 많게는 수십 톤의 저온 LNG를 저장하게 된다.
만일 이러한 이송 배관에서 손상이 발생하면, 손상 정도에 따라 수시간 동안 저온 LNG가 갑판으로 유출될 수 있다. 이에 따라 갑판에서 심각한 유류 화재나 폭발이 발생할 수 있으며, 저온 LNG로 인해 갑판 구조물의 취성 파괴에 따른 손상도 초래될 수 있다.
본 발명에 따른 격리 밸브 제어 시스템은 비상시 잔여 LNG를 회수하기 위해 격리 밸브를 제어하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 중앙 제어부(210), 제1 격리 밸브(220), 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240), 제4 격리 밸브(250) 및 제1 센서부(260)를 포함할 수 있다. 격리 밸브 제어 시스템은 해양 생산 설비 등과 같은 부유식 구조물 내에 구비될 수 있다.
제1 격리 밸브(220)는 버퍼 탱크(130)와 하부 선체 탱크(120) 사이를 연결하는 이송 배관 상에 구비되는 것으로서, 버퍼 탱크(130)에서 하부 선체 탱크(120)로 이송되는 LNG의 흐름을 제어할 수 있는 것이다. 이러한 제1 격리 밸브(220)는 하부 선체 탱크(120)보다 버퍼 탱크(130)에 더 가깝게 형성될 수 있다. 일례로 제1 격리 밸브(220)는 버퍼 탱크(130)의 후단에 설치될 수 있다.
버퍼 탱크(130)는 상부 액화 설비(110)와 하부 선체 탱크(120) 사이에 구비되는 것으로서, 필요시 LNG를 즉시 사용하기 위해 설치되는 것이다. 이러한 버퍼 탱크(130)는 상부 액화 설비(110)에서 하부 선체 탱크(120)로 이송되는 LNG를 중간 저장할 수 있다. 본 실시예에서는 LNG 유출 사고가 발생할 때에 이송 배관 내 잔여 LNG에 의한 피해 규모를 최소화하기 위하여 상부 액화 설비(110)와 하부 선체 탱크(120) 사이에 한 개 이상의 버퍼 탱크(130)를 구비할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예에서는 상부 액화 설비(110)와 하부 선체 탱크(120) 사이에 버퍼 탱크(130)를 구비하지 않는 것도 가능하다.
한편, 버퍼 탱크(130)가 상부 액화 설비(110)와 하부 선체 탱크(120) 사이에 구비되지 않는 경우, 제1 격리 밸브(220)는 상부 액화 설비(110)와 하부 선체 탱크(120) 사이에 구비되며, 하부 선체 탱크(120)보다 상부 액화 설비(110)에 더 가깝게 형성될 수 있다.
상부 액화 설비(110)는 부유식 구조물의 상부에 설치되는 것으로서, LNG를 생산 및 처리하는 것이다.
하부 선체 탱크(120)는 부유식 구조물의 하부에 설치되는 것으로서, 상부 액화 설비(110)에 의해 생산 및 처리된 LNG를 저장하는 것이다. 이러한 하부 선체 탱크(120)는 제1 저장 탱크(121), 제2 저장 탱크(122), 제3 저장 탱크(123), 제4 저장 탱크(124) 등 네 개의 저장 탱크를 구비할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 하부 선체 탱크(120)는 세 개 이하의 저장 탱크를 구비하거나, 다섯 개 이상의 저장 탱크를 구비하는 것도 가능하다.
제2 격리 밸브(230)는 제1 격리 밸브(220)와 마찬가지로 버퍼 탱크(130)와 하부 선체 탱크(120) 사이를 연결하는 이송 배관 상에 구비되는 것으로서, 버퍼 탱크(130)에서 하부 선체 탱크(120)로 이송되는 LNG의 흐름을 제어할 수 있는 것이다. 이러한 제2 격리 밸브(230)는 제1 격리 밸브(220)와 달리 버퍼 탱크(130)보다 하부 선체 탱크(120)에 더 가깝게 형성될 수 있다. 일례로 제2 격리 밸브(230)는 하부 선체 탱크(120)의 전단에 설치될 수 있다.
제2 격리 밸브(230)는 하부 선체 탱크(120)에 구비되는 저장 탱크의 개수와 동일 개수 구비될 수 있다. 일례로 하부 선체 탱크(120)가 네 개의 저장 탱크(121, 122, 123, 124)를 구비하는 경우, 제2 격리 밸브(230)도 제a 밸브(231), 제b 밸브(232), 제c 밸브(233), 제d 밸브(234) 등 네 개의 밸브로 구비될 수 있다.
제a 밸브(231)는 버퍼 탱크(130)와 제1 저장 탱크(121) 사이에서 버퍼 탱크(130)보다 제1 저장 탱크(121)에 더 가깝게 형성될 수 있으며, 제b 밸브(232)는 버퍼 탱크(130)와 제2 저장 탱크(122) 사이에서 버퍼 탱크(130)보다 제2 저장 탱크(122)에 더 가깝게 형성될 수 있다. 그리고 제c 밸브(233)는 버퍼 탱크(130)와 제3 저장 탱크(123) 사이에서 버퍼 탱크(130)보다 제3 저장 탱크(123)에 더 가깝게 형성될 수 있으며, 제d 밸브(234)는 버퍼 탱크(130)와 제4 저장 탱크(124) 사이에서 버퍼 탱크(130)보다 제4 저장 탱크(124)에 더 가깝게 형성될 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 제2 격리 밸브(230)는 한 개의 밸브로 구비되는 것도 가능하다. 제2 격리 밸브(230)가 한 개의 밸브로 구비되는 경우, 제2 격리 밸브(230)는 버퍼 탱크(130)와 하부 선체 탱크(120)를 연결하는 이송 배관이 네 개의 저장 탱크(121, 122, 123, 124)로 향하도록 분기되기 전에 형성될 수 있다.
한편, 버퍼 탱크(130)가 상부 액화 설비(110)와 하부 선체 탱크(120) 사이에 구비되지 않는 경우, 제2 격리 밸브(230)는 제1 격리 밸브(220)와 마찬가지로 상부 액화 설비(110)와 하부 선체 탱크(120) 사이에 구비되며, 제1 격리 밸브(220)와 달리 상부 액화 설비(110)보다 하부 선체 탱크(120)에 더 가깝게 형성될 수 있다.
제3 격리 밸브(240)는 하부 선체 탱크(120)와 로딩 암(loading arm; 150) 사이를 연결하는 이송 배관 상에 구비되는 것으로서, 하부 선체 탱크(120)에서 로딩 암(150)으로 이송되는 LNG의 흐름을 제어할 수 있는 것이다. 이러한 제3 격리 밸브(240)는 로딩 암(150)보다 하부 선체 탱크(120)에 더 가깝게 형성될 수 있다. 일례로 제3 격리 밸브(240)는 하부 선체 탱크(120)의 후단에 설치될 수 있다. 로딩 암(150)은 부유식 구조물의 상부에 설치되는 것으로서, 하부 선체 탱크(120)에 저장되어 있는 LNG를 LNG 운반선(140)으로 이송시키는 것이다.
제3 격리 밸브(240)는 하부 선체 탱크(120)에 구비되는 저장 탱크의 개수와 동일 개수 구비될 수 있다. 일례로 하부 선체 탱크(120)가 네 개의 저장 탱크(121, 122, 123, 124)를 구비하는 경우, 제3 격리 밸브(240)도 제e 밸브(241), 제f 밸브(242), 제g 밸브(243), 제h 밸브(244) 등 네 개의 밸브로 구비될 수 있다.
제e 밸브(241)는 제1 저장 탱크(121)와 로딩 암(150) 사이에서 로딩 암(150)보다 제1 저장 탱크(121)에 더 가깝게 형성될 수 있으며, 제f 밸브(242)는 제2 저장 탱크(122)와 로딩 암(150) 사이에서 로딩 암(150)보다 제2 저장 탱크(122)에 더 가깝게 형성될 수 있다. 그리고 제g 밸브(243)는 제3 저장 탱크(123)와 로딩 암(150) 사이에서 로딩 암(150)보다 제3 저장 탱크(123)에 더 가깝게 형성될 수 있으며, 제h 밸브(244)는 제4 저장 탱크(124)와 로딩 암(150) 사이에서 로딩 암(150)보다 제4 저장 탱크(124)에 더 가깝게 형성될 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 제3 격리 밸브(240)는 한 개의 밸브로 구비되는 것도 가능하다. 제3 격리 밸브(240)가 한 개의 밸브로 구비되는 경우, 제3 격리 밸브(240)는 각각의 저장 탱크(121, 122, 123, 124)로부터 로딩 암(150)으로 향하는 네 개의 분기관이 한 개의 배관으로 합쳐진 후에 형성될 수 있다.
제4 격리 밸브(250)는 하부 선체 탱크(120)와 로딩 암(150) 사이를 연결하는 이송 배관 상에 구비되는 것으로서, 하부 선체 탱크(120)에서 로딩 암(150)으로 이송되는 LNG의 흐름을 제어할 수 있는 것이다. 이러한 제4 격리 밸브(250)는 하부 선체 탱크(120)보다 로딩 암(150)에 더 가깝게 형성될 수 있다. 일례로 제4 격리 밸브(250)는 로딩 암(150)의 전단에 설치될 수 있다.
중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에 구비되는 격리 밸브들(220, 230, 240, 250)을 제어하는 것으로서, 격리 밸브들(220, 230, 240, 250)이 열리거나 닫히도록 제어할 수 있다.
중앙 제어부(210)는 평상시 부유식 구조물 내에 구비되는 격리 밸브들(220, 230, 240, 250)이 열려져 있도록 제어할 수 있다. 상부 액화 설비(110)에 의해 생산 및 처리되는 LNG는 중앙 제어부(210)의 이러한 기능에 따라 저장 배관을 통해 하부 선체 탱크(120)에 저장되는 것이 가능해지며, 송출 배관을 통해 LNG 운반선(140)으로 이송되는 것이 가능해진다.
중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면, 제1 격리 밸브(220)가 즉시 닫히도록 제어할 수 있다. 그러면 LNG 유출 사고 이후 버퍼 탱크(130) 내의 LNG가 하부 선체 탱크(120) 쪽으로 계속적으로 유출되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면, 제4 격리 밸브(250)가 즉시 닫히도록 제어할 수 있다. 그러면 LNG 유출 사고 이후 로딩 암(150)과 LNG 운반선(140) 사이의 연결을 조기에 차단시킬 수 있어, LNG 운반선(140)으로 그 피해가 확대되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면, 기준 시간이 경과한 후에 제2 격리 밸브(230)가 닫히도록 제어할 수 있다. 그러면 LNG 유출 사고 이후 버퍼 탱크(130)와 하부 선체 탱크(120)를 연결하는 이송 배관(즉, 저장 배관)에 잔존하는 잔여 LNG를 하부 선체 탱크(120)로 회수하는 것이 가능해진다.
중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면, 기준 시간이 경과한 후에 제3 격리 밸브(240)가 닫히도록 제어할 수 있다. 그러면 LNG 유출 사고 이후 하부 선체 탱크(120)와 로딩 암(150)을 연결하는 이송 배관(즉, 송출 배관)에 잔존하는 잔여 LNG를 하부 선체 탱크(120)로 회수하는 것이 가능해진다.
중앙 제어부(210)는 기준 시간이 경과한 후에 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240) 등이 닫히도록 제어하기 위해 타이머와 연동하여 작동할 수 있다. 중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면, 타이머를 작동시켜 LNG 유출 사고가 발생한 시간으로부터 기준 시간이 경과되었는지 여부를 판단할 수 있다. 중앙 제어부(210)는 LNG 유출 사고가 발생한 시간으로부터 기준 시간이 경과된 것으로 판단되면, 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240) 등이 닫히도록 제어할 수 있다.
제2 격리 밸브(230)의 닫힘을 지연시키기 위해 적용되는 기준 시간, 제3 격리 밸브(240)의 닫힘을 지연시키기 위해 적용되는 기준 시간 등은 운용자의 의도에 따라 사전에 정해질 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
중앙 제어부(210)는 동일한 시간을 제2 격리 밸브(230)의 닫힘을 지연시키기 위해 적용되는 기준 시간, 제3 격리 밸브(240)의 닫힘을 지연시키기 위해 적용되는 기준 시간 등에 적용할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 중앙 제어부(210)는 서로 다른 시간을 제2 격리 밸브(230)의 닫힘을 지연시키기 위해 적용되는 기준 시간, 제3 격리 밸브(240)의 닫힘을 지연시키기 위해 적용되는 기준 시간 등에 적용하는 것도 가능하다.
한편 중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면, 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240) 등도 제1 격리 밸브(220), 제4 격리 밸브(250) 등과 마찬가지로 즉시 닫히도록 제어할 수 있다. 중앙 제어부(210)는 제2 격리 밸브(230)가 즉시 닫히도록 제어하는 경우, 제a 밸브(231), 제b 밸브(232), 제c 밸브(233) 및 제d 밸브(234) 모두 즉시 닫히도록 제어할 수 있으나, 그 중 몇몇 밸브만 즉시 닫히도록 제어하는 것도 가능하다. 또한 중앙 제어부(210)는 제3 격리 밸브(240)가 즉시 닫히도록 제어하는 경우, 제e 밸브(241), 제f 밸브(242), 제g 밸브(243) 및 제h 밸브(244) 모두 즉시 닫히도록 제어할 수 있으나, 그 중 몇몇 밸브만 즉시 닫히도록 제어하는 것도 가능하다.
한편 중앙 제어부(210)는 기준 시간이 경과한 후에 제2 격리 밸브(230)가 닫히도록 제어하는 경우, 제a 밸브(231), 제b 밸프(232), 제c 밸브(233) 및 제d 밸브(234)가 서로 다른 시간이 경과한 후에 닫히도록 제어하는 것도 가능하다.
중앙 제어부(210)는 운용자의 의도에 따라 각 밸브(231, 232, 233, 234)가 서로 다른 시간이 경과한 후에 닫히도록 제어할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 중앙 제어부(210)는 버퍼 탱크(130)와 각 저장 탱크(121, 122, 123, 124)를 연결하는 저장 배관의 길이, 버퍼 탱크(130)와 각 저장 탱크(121, 122, 123, 124)를 연결하는 저장 배관의 크기 등을 기초로 각 밸브(231, 232, 233, 234)가 서로 다른 시간이 경과한 후에 닫히도록 제어하는 것도 가능하다.
저장 배관의 길이를 기초로 각 밸브(231, 232, 233, 234)의 닫힘을 제어하는 경우, 길이가 짧은 쪽이 먼저 닫히도록 제어하고, 길이가 긴 쪽이 나중에 닫히도록 제어할 수 있다. 저장 배관의 크기를 기초로 각 밸브(231, 232, 233, 234)의 닫힘을 제어하는 경우, 크기가 작은 쪽이 먼저 닫히도록 제어하고, 크기가 큰 쪽이 나중에 닫히도록 제어할 수 있다.
한편 중앙 제어부(210)는 기준 시간이 경과한 후에 제3 격리 밸브(240)가 닫히도록 제어하는 경우, 제e 밸브(241), 제f 밸프(242), 제g 밸브(243) 및 제h 밸브(244)가 서로 다른 시간이 경과한 후에 닫히도록 제어하는 것도 가능하다.
중앙 제어부(210)는 운용자의 의도에 따라 각 밸브(241, 242, 243, 244)가 서로 다른 시간이 경과한 후에 닫히도록 제어할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 중앙 제어부(210)는 각 저장 탱크(121, 122, 123, 124)와 로딩 암(150)을 연결하는 송출 배관의 길이, 각 저장 탱크(121, 122, 123, 124)와 로딩 암(150)을 연결하는 송출 배관의 크기 등을 기초로 각 밸브(241, 242, 243, 244)가 서로 다른 시간이 경과한 후에 닫히도록 제어하는 것도 가능하다.
중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내에 구비되는 제1 센서부(260)로부터 센싱 정보를 획득하여 이 센싱 정보를 토대로 LNG가 유출되었는지 여부(즉, LNG 유출 사고가 발생했는지 여부)를 판단할 수 있다. 중앙 제어부(210)는 미리 정해진 시간마다 LNG가 유출되었는지 여부를 판단하여 LNG 유출 사고에 조기 대응 가능하도록 구현될 수 있다.
제1 센서부(260)는 가스 누출 감지 센서(261), 화재 감지 센서(262) 등을 구비할 수 있다. 가스 누출 감지 센서(261)는 부유식 구조물 내에 가스(ex. LNG)가 누출되었는지 여부를 감지하는 센서이다. 그리고 화재 감지 센서(262)는 부유식 구조물 내에 화재가 발생했는지 여부를 감지하는 센서이다. 제1 센서부(260)는 가스 누출 감지 센서(261)와 화재 감지 센서(262) 중 어느 하나만 구비하는 것도 가능하다.
가스 누출 감지 센서(261), 화재 감지 센서(262) 등은 부유식 구조물의 갑판 상에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 가스 누출 감지 센서(261), 화재 감지 센서(262) 등은 상부 액화 설비(110), 버퍼 탱크(130), 하부 선체 탱크(120) 등에 설치될 수 있다. 또한 가스 누출 감지 센서(261), 화재 감지 센서(262) 등은 상부 액화 설비(110)와 버퍼 탱크(130)를 연결하는 이송 배관, 버퍼 탱크(130)와 하부 선체 탱크(120)를 연결하는 이송 배관, 하부 선체 탱크(120)와 로딩 암(150)을 연결하는 이송 배관 등에 설치되는 것도 가능하다.
한편 중앙 제어부(210)는 LNG 유출 사고가 발생한 것을 인식한 관리자의 입력 정보를 토대로 LNG가 유출되었는지 여부를 판단하는 것도 가능하다.
중앙 제어부(210)는 부유식 구조물 내의 지휘 통제실에 통상의 서버로 구현될 수 있다. 중앙 제어부(210)는 지휘 통제실 외 부유식 구조물의 다른 장소에 구비될 수도 있으며, 서버 외 컴퓨터나 프로세서(processor)가 탑재된 보드 형태의 것으로 구현되는 것도 가능하다.
한편 격리 밸브 제어 시스템은 가스 누출 감지 센서(261)와 화재 감지 센서(262) 대신에 압력 센서를 구비하는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 격리 밸브 제어 시스템의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 격리 밸브 제어 시스템은 중앙 제어부(210), 제1 격리 밸브(220), 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240), 제4 격리 밸브(250) 및 제2 센서부(270)를 포함할 수 있다.
제2 센서부(270)는 제1 압력 센서(271), 제2 압력 센서(272) 등을 구비할 수 있다.
제1 압력 센서(271)는 버퍼 탱크(130)와 하부 선체 탱크(120)를 연결하는 이송 배관(즉, 저장 배관) 상에 구비되는 것으로서, 저장 배관 내에서의 압력을 측정하는 기능을 한다. 이러한 제1 압력 센서(271)는 저장 배관 상에 한 개 이상 구비될 수 있다.
제2 압력 센서(272)는 하부 선체 탱크(120)와 로딩 암(150)을 연결하는 이송 배관(즉, 송출 배관) 상에 구비되는 것으로서, 송출 배관 내에서의 압력을 측정하는 기능을 한다. 이러한 제2 압력 센서(272)는 송출 배관 상에 한 개 이상 구비될 수 있다.
제2 압력 센서(272)는 제1 압력 센서(271)와 동일한 시간에 압력을 측정할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 제2 압력 센서(272)는 제1 압력 센서(271)와 서로 다른 시간에 압력을 측정하는 것도 가능하다.
중앙 제어부(210)는 제1 압력 센서(271)에 의해 측정된 값(즉, 저장 배관 내에서의 압력), 제2 압력 센서(272)에 의해 측정된 값(즉, 송출 배관 내에서의 압력) 등이 획득되면, 측정값과 기준 압력을 비교하여 측정값이 기준 압력 이하인지 여부를 판단한다. 중앙 제어부(210)는 측정값이 기준 압력 이하인 것으로 판단되면, LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단하고, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이 제1 격리 밸브(220), 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240), 제4 격리 밸브(250) 등을 제어할 수 있다.
중앙 제어부(210)는 제1 압력 센서(271)에 의해 측정된 값과 제2 압력 센서(272)에 의해 측정된 값 중 어느 하나의 값이 기준 압력 이하인 것으로 판단되면, LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단하고, 제1 격리 밸브(220), 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240), 제4 격리 밸브(250) 등을 제어할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 중앙 제어부(210)는 제1 압력 센서(271)에 의해 측정된 값과 제2 압력 센서(272)에 의해 측정된 값 모두 기준 압력 이하인 것으로 판단되면, LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단하고, 제1 격리 밸브(220), 제2 격리 밸브(230), 제3 격리 밸브(240), 제4 격리 밸브(250) 등을 제어하는 것도 가능하다.
한편 중앙 제어부(210)는 측정값과 가중치가 적용된 기준 압력(ex. 기준 압력과 0.7을 곱셈하여 얻은 값)을 비교하여 상기와 같은 기능을 수행하는 것도 가능하다.
한편 격리 밸브 제어 시스템은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 제1 센서부(260)와 제2 센서부(270) 중 어느 하나의 센서부를 포함하여 구성될 수 있지만, 제1 센서부(260)와 제2 센서부(270)를 모두 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
한편 본 실시예에서는 제3 격리 밸브(240) 근처에 보조 밸브를 추가로 구비하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제3 격리 밸브 부근에 설치되는 보조 밸브를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3에서는 제3 격리 밸브(240) 중 제e 밸브(241)를 예시로 들어 설명할 것이나, 본 실시예에서 제f 밸브(242), 제g 밸브(243), 제h 밸브(244) 등에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
보조 밸브(310)는 바이패스 밸브(bypass valve) 형태의 것으로서, 제e 밸브(241)와 나란하게 배치될 수 있다. 보조 밸브(310)를 제e 밸브(241)와 나란하게 배치시키면, 중앙 제어부(210)는 제e 밸브(241)가 즉시 닫히도록 제어할 수 있다. 그 이유는 제e 밸브(241)가 즉시 닫히더라도 보조 밸브(310)를 기준 시간이 경과할 때까지 오픈시켜, 보조 밸브(310)를 통해 제1 저장 탱크(121)와 로딩 암(150)을 연결하는 이송 배관에 잔존하는 잔여 LNG를 회수하는 것이 가능해지기 때문이다. 중앙 제어부(210)는 제e 밸브(241)가 고장으로 열리지 않는 경우에도 보조 밸브(310)를 기준 시간이 경과할 때까지 오픈시켜, 보조 밸브(310)를 통해 제1 저장 탱크(121)와 로딩 암(150)을 연결하는 이송 배관에 잔존하는 잔여 LNG를 회수할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 버퍼 탱크(130)와 하부 선체 탱크(120)를 연결하는 이송 배관으로부터 분기되는 분기 배관을 통해 LNG를 별도의 저장 탱크로 이송시키는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 이송 배관에 연결되는 분기 배관을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4에서는 버퍼 탱크(130)와 제1 저장 탱크(121)를 연결하는 이송 배관(340)을 예시로 들어 설명할 것이나, 본 실시예에서 버퍼 탱크(130)와 다른 저장 탱크(122, 123, 124)를 연결하는 이송 배관 등에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
분기 배관(350)은 버퍼 탱크(130)와 제1 저장 탱크(121)를 연결하는 이송 배관(340)으로부터 분기되는 배관이다. 이러한 분기 배관(350)은 제1 격리 밸브(220)와 제a 밸브(231)를 연결하는 배관으로부터 분기되어 별도 저장 탱크(330)로 연결될 수 있다. 분기 배관(350)은 별도 저장 탱크(330) 외에 하부 선체 탱크(120)의 다른 저장 탱크(122, 123, 124)로 연결되는 것도 가능하다.
별도 저장 탱크(330)는 하부 선체 탱크(120)와 마찬가지로 부유식 구조물의 하부에 하부 선체 탱크(120)와 별도로 설치될 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 별도 저장 탱크(330)는 갑판 등 부유식 구조물의 상부에 설치되는 것도 가능하다.
온 오프 밸브(ON/OFF valve; 320)는 분기 배관(350) 상에 구비되는 것으로서, 분기 배관(350) 상의 일 지점을 개폐시키는 기능을 한다. 이송 배관(340)으로부터 분기되는 분기 배관(350)이 구비되면, 중앙 제어부(210)는 제a 밸브(231)가 즉시 닫히도록 제어할 수 있다. 그 이유는 제a 밸브(231)가 즉시 닫히더라도 온 오프 밸브(320)를 기준 시간이 경과할 때까지 오픈시켜, 분기 배관(350)을 통해 버퍼 탱크(130)와 제1 저장 탱크(121)를 연결하는 이송 배관에 잔존하는 잔여 LNG를 회수하는 것이 가능해지기 때문이다. 중앙 제어부(210)는 제a 밸브(231)가 고장으로 열리지 않는 경우에도 온 오프 밸브(320)를 기준 시간이 경과할 때까지 오픈시켜, 분기 배관(350)을 통해 버퍼 탱크(130)와 제1 저장 탱크(121)를 연결하는 이송 배관에 잔존하는 잔여 LNG를 회수할 수 있다.
이상 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 격리 밸브 제어 시스템은 이송 배관에 남아 있는 잔여 LNG를 최대한 회수하여 잔여 LNG로 인한 피해를 최소화하는 데에 기여할 수 있다. 즉, 갑판 상의 이송 배관에 손상이 발생했을 때, LNG 유출을 최소화하기 위해 격리 밸브가 닫히는 것을 일정 시간 지연시키면 중력에 의해 배관에 남게 될 대부분의 LNG를 탱크로 이송시켜 노출되는 LNG를 최소화할 수 있으며, 이로 인한 화재와 폭발 같은 부차 사고를 방지하는 것이 가능해진다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 상부 액화 설비 120: 하부 선체 탱크
130: 버퍼 탱크 140: LNG 운반선
150: 로딩 암 210: 중앙 제어부
220: 제1 격리 밸브 230: 제2 격리 밸브
240: 제3 격리 밸브 250: 제4 격리 밸브
260: 제1 센서부 270: 제2 센서부
310: 보조 밸브 320: 온 오프 밸브

Claims (5)

  1. 부유식 구조물의 버퍼 탱크와 상기 부유식 구조물의 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 하부 선체 탱크보다 상기 버퍼 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제1 격리 밸브;
    상기 버퍼 탱크와 상기 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 버퍼 탱크보다 상기 하부 선체 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제2 격리 밸브; 및
    상기 부유식 구조물에서 LNG(액화천연가스) 유출 사고가 발생했는지 여부를 판단하며, 상기 부유식 구조물에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면 상기 제1 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 제2 격리 밸브가 닫힘 지연되도록 제어하는 중앙 제어부를 포함하는 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 선체 탱크와 상기 부유식 구조물의 로딩 암(loading arm)을 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 로딩 암보다 상기 하부 선체 탱크에 더 가까운 위치에 형성되는 제3 격리 밸브; 및
    상기 하부 선체 탱크와 상기 로딩 암을 연결하는 이송 배관 상에 구비되며, 상기 하부 선체 탱크보다 상기 로딩 암에 더 가까운 위치에 형성되는 제4 격리 밸브를 더 포함하며,
    상기 중앙 제어부는 상기 부유식 구조물에서 LNG 유출 사고가 발생한 것으로 판단되면 상기 제4 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 제3 격리 밸브가 닫힘 지연되도록 제어하는 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 격리 밸브와 병렬로 연결되어 바이패스 밸브(bypass valve) 역할을 하는 보조 밸브를 더 포함하며,
    상기 중앙 제어부는 상기 제3 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 보조 밸브가 닫힘 지연되도록 제어하는 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유식 구조물 내에서 가스가 누출되었는지 여부를 감지하는 가스 누출 감지 센서;
    상기 부유식 구조물 내에서 화재가 발생했는지 여부를 감지하는 화재 감지 센서;
    상기 버퍼 탱크과 상기 하부 선체 탱크를 연결하는 이송 배관의 내부 압력을 측정하는 제1 압력 센서; 및
    상기 하부 선체 탱크와 상기 로딩 암을 연결하는 이송 배관의 내부 압력을 측정하는 제2 압력 센서 중 적어도 하나를 더 포함하며,
    상기 중앙 제어부는 상기 가스 누출 감지 센서, 상기 화재 감지 센서, 상기 제1 압력 센서 및 상기 제2 압력 센서 중 적어도 하나의 센서로부터 획득된 정보를 기초로 상기 부유식 구조물에 LNG 유출 사고가 발생했는지 여부를 판단하는 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유식 구조물 내에 상기 하부 선체 탱크와 별도로 구비되는 별도 저장 탱크;
    상기 제1 격리 밸브와 상기 제2 격리 밸브를 연결하는 이송 배관 상의 일 지점으로부터 분기되어 상기 별도 저장 탱크로 연결되는 분기 배관; 및
    상기 분기 배관 상에 구비되는 온 오프 밸브를 더 포함하며,
    상기 중앙 제어부는 상기 제2 격리 밸브가 즉시 닫히도록 제어하고, 상기 온 오프 밸브가 닫힘 지연되도록 제어하는 부유식 구조물의 격리 밸브 제어 시스템.
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