KR20200078133A - 액화가스 저장용기 단열성능 검사 시스템 및 검사 방법 - Google Patents

액화가스 저장용기 단열성능 검사 시스템 및 검사 방법 Download PDF

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KR20200078133A
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모용기
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김익수
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정영준
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한국가스공사
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Abstract

액화가스 저장용기 검사 시스템은 액화질소 또는 액화가스를 저장하는 액화가스 저장용기, 상기 액화가스 저장용기 내의 압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 액화가스 저장용기 내의 적어도 두 군데 이상의 온도를 측정하는 온도 측정부, 상기 액화가스 저장용기 내의 스프레이 노즐을 포함하는 스프레이 라인에 연결되고, 상기 스프레이 라인을 통해, 상기 액화가스 저장용기 내로 상기 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제1 연료 밸브, 상기 액화가스 저장용기 내의 베이퍼 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스를 배출하는 가스 밸브, 상기 액화가스 저장용기 내의 주입 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내에 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제2 연료 밸브, 및 상기 압력 측정부 및 상기 온도 측정부에 연결되어, 측정된 압력 및 온도를 표시하는 메인 패널을 포함한다.

Description

액화가스 저장용기 단열성능 검사 시스템 및 검사 방법{TEST SYSTEN AND TEST METHOD FOR THERMAL PERFORMANCE OF LIQUEFIED GAS STORAGE TANK}
본 발명은 액화가스 저장용기 검사 시스템 및 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스(BOG; boil off gas)를 측정하여 단열 성능을 확인하고, B.O.R(Boiled Off Rate)를 예측하기 위한 것이다.
천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로 각광받고 있다.
일반적으로 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℃ 이하)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600으로 줄어들기 때문에 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.
액화천연가스 운반선에는 천연가스를 냉각하여 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 액화가스 저장용기(cargo, 화물창)가 구비된다. 액화천연가스의 끓는점은 대기압에서 약 -162℃ 정도이므로, 액화가스 저장용기는 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위하여 알루미늄강, 스테인리스강, 니켈강 등과 같은 초저온에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있으며, 열 응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 구조로 설계된다.
그런데 액화천연가스는 극저온 상태를 유지할 수 있는 저장 용기를 갖추더라도 LNG는 저장 용기 내부에서 지속적으로 자연 기화되기 때문에 상당한 양의 B.O.G(증발가스)가 발생한다. 액화가스 저장용기 내에 B.O.G가 과다하게 되면 이로 인해 저장용기 내 압력이 상승하면서 저장용기의 설정압력보다 커지게 된다. 이 때 저장용기의 안전밸브가 열려 B.O.G가 배출되고 가스연료의 손실이 발생하는데 B.O.G는 액화한 후 다시 저장하거나, 연소시켜 제거하는 방식으로 처리하고 있다.
이처럼 LNG 연료 탱크에서 BOG는 탱크의 단열성능을 평가하는 중요한 변수임과 동시에 저장용기의 경제성을 결정짓는 중요한 요소이므로 저장용기의 특성을 고려한 정확한 BOG 및 단열성능 측정 방법을 확보하는 것은 매우 중요하다.
상기 BOG를 측청하는 방법은 유량계를 통한 측정 방법, 가스 무게를 측정하여 비교하는 방법 등이 있으나, 종래에는 상기 액화가스 저장용기의 BOG를 정확히 측정하는 시스템 및 방법에 대한 구체적인 개시가 없었다.
대한민국 공개특허공보 제10-1879413
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스(boil off gas)를 측정하여 단열 성능을 확인하고, B.O.R(Boiled Off Rate)를 예측하기 위한 액화가스 저장용기 검사 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 검사 시스템을 이용한 검사 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 액화가스 저장용기 검사 시스템은 액화질소 또는 액화가스를 저장하는 액화가스 저장용기, 상기 액화가스 저장용기 내의 압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 액화가스 저장용기 내의 적어도 두 군데 이상의 온도를 측정하는 온도 측정부, 상기 액화가스 저장용기 내의 스프레이 노즐을 포함하는 스프레이 라인에 연결되고, 상기 스프레이 라인을 통해, 상기 액화가스 저장용기 내로 상기 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제1 연료 밸브, 상기 액화가스 저장용기 내의 베이퍼 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스를 배출하는 가스 밸브, 상기 액화가스 저장용기 내의 주입 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내에 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제2 연료 밸브, 및 상기 압력 측정부 및 상기 온도 측정부에 연결되어, 측정된 압력 및 온도를 표시하는 메인 패널을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액화가스 저장용기 검사 시스템은 상기 액화가스 저장용기 내의 하이 레벨 샘플링 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스를 배출하고 하이 레벨을 확인하는 하이 레벨 샘플링 밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 베이퍼 라인은 상기 액화가스 저장용기의 95% 높이 이상에 설치되고, 상기 하이 레벨 샘플링 라인은 상기 액화가스 저장용기의 85% 높이 이상에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온도 측정부는 상기 액화가스 저장용기의 하부 온도를 측정하는 하부 온도 측정부, 상기 액화가스 저장용기의 중부 온도를 측정하는 중부 온도 측정부, 및 상기 액화가스 저장용기의 상부 온도를 측정하는 상부 온도 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 온도 측정부는 상기 액화가스 저장용기의 20% 높이의 온도를 측정하도록 설치될 수 있다. 상기 중부 온도 측정부는 상기 액화가스 저장용기의 50% 높이의 온도를 측정하도록 설치될 수 있다. 상기 상부 온도 측정부는 상기 액화가스 저장용기의 80% 높이의 온도를 측정하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스프레이 라인의 상기 스프레이 노즐은 상기 액화가스 저장용기의 80% 높이 이상, 85% 높이 이하에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주입 라인은 상기 액화가스 저장용기의 20% 높이 이하에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액화가스 저장용기 검사 시스템은 상기 액화가스 저장용기 내의 압력이 미리 설정된 압력을 초과하는 경우 개방되어 가스를 배출시켜, 적정 압력을 유지하는 안전 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 액화가스 저장용기 검사 방법은 액화가스 저장용기에 불활성 기체인 질소를 주입하는 이너팅 단계, 상기 액화가스 저장용기에 액화 질소(LN2)를 서서히 주입하여, 상기 액화가스 저장용기의 온도를 서서히 낮춰, 급격한 온도 변화에 따른 상기 액화가스 저장용기의 파손을 방지하는 쿨 다운 단계, 액화질소(LN2)를 상기 액화가스 저장용기 내에 충전시키는 액화질소 충전 단계, 상기 액화질소(LN2)의 충전 완료 후, 일정 시간 마다 상기 액화가스 저장용기의 무게, 온도 및 압력 값을 기록하는 단계, 및 상기 액화가스 저장용기의 액화천연가스의 B.O.R(Boil Off Rate)를 다음 수식을 이용하여 계산하는 단계를 포함한다.
<수식>
Boil Off Rate(%) = WB / Wi ■ 100
WB = 기화된 가스량(Boil-Off Gas)
Wi = 액화 가스량
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이너팅 단계는, 로드셀을 이용하여 상기 액화가스 저장용기의 총 무게를 측정하는 저장용기 무게 측정 단계, 가스 밸브를 개방하여, 베이퍼 라인을 통해 상기 액화가스 저장용기 내부의 기체를 외부로 배출 시키는 가스 밸브 개방 단계, 제2 연료 밸브를 개방하여, 주입 라인을 통해 상온의 질소를 상기 액화가스 저장용기에 주입하는 질소 주입 단계 및 상기 액화가스 저장용기 내의 산소 농도가 1%이하가 되면, 상기 제2 연료 밸브 및, 상기 가스 밸브을 잠그는 가스 밸브 잠금 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쿨 다운 단계는, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스 배출을 위해, 하이 레벨 샘플링 밸브를 개방하는 하이 레벨 샘플링 밸브 개방 단계, 제1 연료 밸브를 개방하여, 스프레이 라인을 통해, 상기 액화가스 저장용기 내로 초저온의 질소(N2)와 액화질소(LN2)를 주입하는 제1 액화질소 주입 단계, 및 상기 제2 연료 밸브를 개방하여, 액화질소(LN2)를 상기 주입 라인을 통해 상기 액화가스 저장용기 내로 주입하는 제2 액화질소 주입 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 액화질소 주입 단계에서는, 상기 액화가스 저장용기의 온도가 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제1 연료 밸브를 잠가, 상기 스프레인 라인을 통한 주입을 멈출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 액화질소 주입 단계에서는, 상기 액화가스 저장용기의 온도가 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제2 연료 밸브를 잠가, 상기 주입 라인을 통한 주입을 멈출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액화질소 충전 단계에서의 상기 액화질소(LN2)의 공급 유량은 상기 쿨 다운 단계에서의 상기 액화질소(LN2)의 공급 유량 보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액화가스 저장용기 검사 방법은, 액화질소 또는 액화가스를 저장하는 상기 액화가스 저장용기, 상기 액화가스 저장용기 내의 압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 액화가스 저장용기 내의 적어도 두 군데 이상의 온도를 측정하는 온도 측정부, 상기 액화가스 저장용기 내의 스프레이 노즐을 포함하는 스프레이 라인에 연결되고, 상기 스프레이 라인을 통해, 상기 액화가스 저장용기 내로 상기 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제1 연료 밸브, 상기 액화가스 저장용기 내의 베이퍼 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스를 배출하는 가스 밸브, 상기 액화가스 저장용기 내의 주입 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내에 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제2 연료 밸브, 및 상기 압력 측정부 및 상기 온도 측정부에 연결되어, 측정된 압력 및 온도를 표시하는 메인 패널을 포함하는 액화가스 저장용기 검사 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 액화가스 저장용기 단열성능 검사 시스템 및 방법에 따르면, 액화질소(LN2)를 이용하여 진행한 검사에서의 액화가스 저장용기의 무게를 측정하여 액화천연가스(LNG)의 B.O.R을 계산할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장용기 검사 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 액화가스 저장용기 검사 시스템을 이용한 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2의 이너팅 단계를 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 2의 쿨 다운 단계를 상세히 나타낸 흐름도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장용기 검사 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 액화가스 저장용기 검사 시스템은 압력 측정부(110), 온도 측정부(120), 제1 연료 밸브(130), 가스 밸브(140), 안전 밸브(150), 제2 연료 밸브(160), 하이 레벨 샘플링 밸브(170), 메인 패널(200) 및 컴퓨터(210)를 포함할 수 있다.
상기 액화가스 저장용기 검사 시스템은 액화가스 저장용기(10)의 증발가스(BOG; boil off gas)를 측정하여 단열 성능을 확인하고, B.O.R(Boiled Off Rate)를 계산할 수 있다. 특히, 상기 액화가스 저장용기(10)에 실제 저장되는 액화천연가스가 아닌 액화질소(LN2)를 이용하여, 간단하고 안전하게 검사를 진행하여, 상기 액화가스 저장용기(10)에 실제 액화천연가스를 저장할 때의 B.O.R 예측할 수 있으므로, 상기 액화가스 저장용기(10)의 유지 관리 및 운용에 이점이 있다.
상기 액화가스 저장용기(10)는 내부 공간을 형성하여, 수소, 산소 및 천연가스와 같은 물질이 압축되어 저온의 액체 상태로 저장될 수 있고, 일례로, 상기 내부 공간에 저장되는 물질은 탄화수소를 주성분으로 하는 가연성의 천연가스 액화물인 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)일 수 있다. 예를 들면, 상기 액화가스 저장용기(10)는 액화천연가스를 저장하는 액화가스 저장용 압력 용기이거나, IMO type C의 소형 압력 용기 등, 독립형 탱크(independent tank)일 수 있다. 상기 액화가스 저장용기(10)는 액화가스를 안전하게 보관 및 저장할 수 있도록 일례로 알루미늄강, 스테인리스강, 니켈강 등과 같은 초저온에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있으며, 열 응력 및 열수축에 강하고, 열 침입을 막을 수 있는 구조로 설계될 수 있다. 예를 들면, 상기 액화가스 저장용기(10)는 9% 니켈강(9% Nickel Steel)을 포함하고, 섭씨 -196 도(℃)의 액화가스를 저장하도록 설계될 수 있다. 한편, 상기 액화가스 저장용기(10)의 설계는 알려진 다양한 방법이 적용될 수 있다.
상기 압력 측정부(110)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 압력을 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 압력 측정부(110)는 상기 액화가스 저장용기(10)내에 저장되는 액체 및/또는 기체의 압력을 측정할 수 있다. 상기 압력 측정부(110)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 압력을 측정하기 위한 다양한 구성을 할 수 있으며, 알려진 다양한 종류의 압력계가 사용될 수 있다.
상기 온도 측정부(120)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 위치별 온도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 온도 측정부(120)는 하부 온도 측정부(122), 중부 온도 측정부(124) 및 상부 온도 측정부(126)을 포함하여, 상기 액화가스 저장용기(10)의 하부, 중부 및 상부의 온도를 측정할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 하부 온도 측정부(122)는 상기 액화가스 저장용기(10)의 바닥으로부터 상부 방향(도면 상에서 H 방향)으로 20% 높이의 온도를 측정하도록 설치되고, 상기 중부 온도 측정부(124)는 상기 액화가스 저장용기(10)의 50% 높이의 온도를 측정하도록 설치되고, 상기 상부 온도 측정부(126)는 상기 액화가스 저장용기(10)의 80% 높이의 온도를 측정하도록 설치될 수 있다.
상기 제1 연료 밸브(130)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 스프레이 라인(132)에 연결되어, 상기 제1 연료 밸브(130)를 개방함에 따라, 상기 스프레이 라인(132)을 통해, 상기 액화가스 저장용기(10) 내로 액화가스(또는 검사를 위한 액화질소)를 공급할 수 있다. 상기 스프레이 라인(132)은 스프레이 노즐을 통해, 상기 액화가스 저장용기(10) 내로 상기 액화가스를 분사하여 공급할 수 있다. 상기 스프레이 라인(132)의 상기 스프레이 노즐은 상기 액화가스 저장용기(10)의 85% 높이 이하, 예를 들면, 약 80% 높이에 설치될 수 있다.
상기 가스 밸브(140)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 베이퍼 라인(vapor line; 142)에 연결되어, 상기 가스 밸브(140)를 개방함에 따라, 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 가스를 배출할 수 있다. 상기 베이퍼 라인(142)은 상기 액화가스 저장용기(10)의 95% 높이 이상, 예를 들면, 약 95% 높이에 설치될 수 있다.
상기 안전 밸브(150)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 압력이 미리 설정된 압력을 초과하는 경우 개방되어 가스를 배출시켜, 적정 압력을 유지하는 기능을 한다. 예를 들면, 상기 안전 밸브(150)는 상기 액화가스 저장용기(10)의 압력이 5bar를 초가화는 경우, 개방되어 가스를 배출 시킬 수 있다.
상기 제2 연료 밸브(160)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 주입 라인(162)에 연결되어, 상기 제2 연료 밸브(160)를 개방함에 따라, 상기 액화가스 저장용기(10) 내에 액화가스(또는 검사를 위한 액화질소)를 공급할 수 있다. 상기 주입 라인(162)은 상기 액화가스 저장용기(10)의 20% 높이 이하에 설치될 수 있다.
상기 하이 레벨 샘플링 밸브(170)는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 하이 레벨 샘플링 라인(172)에 연결되어, 상기 하이 레벨 샘플링 밸브(170)를 개방함에 따라, 상기 액화가스 저장용기(10)내 의 가스를 배출할 수 있다. 상기 하이 레벨 샘플링 라인(172)은 상기 액화가스 저장용기(10)의 85% 높이 이상, 예를 들면, 약 90% 높이에 설치되어 하이 레벨 샘플링 밸브(170)를 개방함에 충전량을 확인할 수 있다.
상기 메인 패널(200)에는 상기 압력 측정부(110) 및 상기 온도 측정부(120)가 연결되어, 상기 압력 측정부(110) 및 상기 온도 측정부(120)가 측정하는 압력 및 온도를 표시할 수 있으며, 상기 메인 패널(200)에 상기 컴퓨터(210)가 연결되어, 측정된 압력 및 온도를 일정 시간 마다 기록할 수 있다.
도 2는 도 1의 액화가스 저장용기 검사 시스템을 이용한 검사 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3은 도 2의 이너팅 단계를 상세히 나타낸 흐름도이다. 도 4는 도 2의 쿨 다운 단계를 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 상기 검사 방법은 이너팅 단계(S100), 쿨 다운 단계(S200), 액화질소 충전 단계(S300), 측정 단계(S400), 및 B.O.R 계산 단계(S500)를 포함할 수 있다.
상기 이너팅(inerting) 단계(S100)에서는, 상기 액화가스 저장용기(10)에 불활성 기체인 질소를 주입할 수 있다. 일반적으로, 유조선, 가스선, 케미컬 선박들은 화물의 특성상 폭발성 기체가 생기기 때문에 항상 폭발의 위험이 있다. 그렇기 때문에 입거작업, 화물 작업, 탱크 클리닝 작업을 하기 전에 탱크 내부의 폭발성 기체들을 불활성 기체(Inert Gas)들로 치환하는 작업을 하게 되는데 이를 이너팅(inerting)이라 한다.
상기 이너팅 단계(S100)는 저장용기 무게 측정 단계(S110), 가스 밸브 개방 단계(S120), 질소 주입 단계(S130) 및 가스 밸브 잠금 단계(S140)를 포함할 수 있다.
상기 저장용기 무게 측정 단계(S110)에서는, 상기 액화가스 저장용기(10)의 총 무게를 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 액화가스 저장용기(10) 아래 위치하는 로드셀(load cell; 미도시)을 이용하여, 상기 액화가스 저장용기(10), 이에 부속되는 구조물 및 내부에 충전된 액화가스의 총 무게를 측정할 수 있다. 상기 로드셀은 복수개가 설치될 수 있으며, 상기 액화가스 저장용기(10)에 수용된 액체화물의 량 변화 및 B.O.G(Boil Off Gas) 발생에 따른 하중 변화를 센싱할 수 있다.
상기 가스 밸브 개방 단계(S120)에서는, 상기 가스 밸브(140)를 개방하여, 상기 베이퍼 라인(142)을 통해 상기 액화가스 저장용기(10) 내부의 기체를 외부로 배출 시킬 수 있다.
상기 질소 주입 단계(S130)에서는, 상기 제2 연료 밸브(160)를 개방하여, 상기 주입 라인(162)을 통해 상온의 질소를 상기 액화가스 저장용기(10)에 주입할 수 있다. 상기 질소는 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 산소 농도가 1%이하가 될 때까지 주입할 수 있다.
상기 가스 밸브 잠금 단계(S140)에서는, 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 산소 농도가 1%이하가 되면, 상기 제2 연료 밸브(160)를 잠그고, 상기 가스 밸브(140)을 잠글 수 있다. 이때, 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 압력, 온도 및 시간을 상기 압력 측정부(110) 및 상기 온도 측정부(120)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 쿨 다운 단계(S200)에서는, 상기 액화가스 저장용기(10)에 액화 질소(LN2)를 서서히 주입하여, 상기 액화가스 저장용기(10)의 온도를 서서히 낮춰, 급격한 온도 변화에 따른 상기 액화가스 저장용기(10)의 파손을 방지할 수 있다.
상기 쿨 다운 단계(S200)는 하이 레벨 샘플링 밸브 개방 단계(S210), 제1 액화질소 주입 단계(S220) 및 제2 액화질소 주입 단계(S230)를 포함할 수 있다.
상기 하이 레벨 샘플링 밸브 개방 단계(S210)에서는, 상기 액화가스 저장용기(10) 내의 가스 배출을 위해, 상기 하이 레벨 샘플링 밸브(170)를 개방할 수 있다.
상기 제1 액화질소 주입 단계(S220)에서는, 상기 제1 연료 밸브(130)를 개방하여, 상기 스프레이 라인(132)을 통해, 상기 액화가스 저장용기(10) 내로 액화 질소(LN2)를 주입할 수 있다. 이때, 상기 스프레이 라인(132)은 스프레이 노즐을 통해, 상기 액화가스 저장용기(10) 내로 상기 액화 질소(LN2)를 분사여 공급할 수 있다.
상기 쿨 다운 단계(S200)에서의 상기 액화 질소(LN2)의 주입은 상기 액화가스 저장용기(10)의 쿨 다운을 위한 것으로, 상기 액화 질소(LN2)의 주입 유량은 분당 50kg 이하로 천천히 주입할 수 있다. 이때, 상기 액화가스 저장용기(10)의 온도가 시간당 섭씨 20도(℃) 이상 하강하지 않도록 매시간 상기 액화가스 저장용기(10)의 온도를 상기 온도 측정부(120)를 이용하여 측정할 필요가 있다.
상기 액화 질소(LN2)가 주입됨에 따라, 상기 액화가스 저장용기(10)의 온도가 하강하며, 상기 액화가스 저장용기(10)의 온도가 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제1 연료 밸브(130)를 잠가, 상기 스프레인 라인(132)을 통한 주입을 멈출 수 있다. 예를 들면, 상기 액화가스 저장용기(10)의 상부 온도(상부 온도 측정부(126)에서의 온도) 및 하부 온도(하부 온도 측정부(122)에서의 온도)가 모두 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제1 연료 밸브(130)를 잠글 수 있다.
상기 제2 액화질소 주입 단계(S230)에서는, 상기 제2 연료 밸브(160)를 개방하여, 액화질소(LN2)를 상기 주입 라인(162)을 통해 상기 액화가스 저장용기(10) 내로 주입할 수 있다. 상기 액화가스 저장용기(10)의 온도가 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제2 연료 밸브(160)를 잠가, 상기 주입 라인(162)을 통한 주입을 멈출 수 있다. 예를 들면, 상기 액화가스 저장용기(10)의 상부 온도(상부 온도 측정부(126)에서의 온도) 및 하부 온도(하부 온도 측정부(122)에서의 온도)가 모두 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제2 연료 밸브(160)를 잠글 수 있다. 이에 따라 쿨 다운 작업이 완료되었으며, 액화가스를 적재하기 위한 작업(loading)을 준비할 수 있다.
상기 액화질소 충전 단계(S300)에서는, 액화질소(LN2)를 상기 액화가스 저장용기(10) 내에 충전시킬 수 있다. 상기 제2 연료 밸브(160)를 개방하여, 액화질소(LN2)를 상기 액화가스 저장용기(10) 내에 공급할 수 있다. 이때, 상기 액화질소(LN2)는 약 5m3/h의 유량으로 충분히 공급될 수 있다.
상기 액화질소(LN2)의 주입량은 로드셀(load cell)을 이용하여 측정할 수 있으며, 상기 상부 온도 측정부(126)를 이용하여, 상기 액화가스 저장용기(10) 상부의 온도가 섭씨 -190도(℃)에 다다르는지 확인할 수 있다.
상기 액화가스 저장용기(10)의 80%가 상기 액화질소(LN2)로 충전되면, 상기 제2 연료 밸브(160)를 잠글 수 있다. 이에 따라 액화질소(LN2)의 충전이 완료된다.
이후, 온도 안정화를 확인할 수 있다. 예를 들면, 상기 액화가스 저장용기(10)의 상부 온도가 섭씨 -190도(℃) 이하, 중부 온도(중부 온도 측정부(124)의 온도)가 -195도(℃) 이하가 되는 경우, 온도 안정화된 것으로 볼 수 있다. 상기 액화가스 저장용기(10)의 온도가 안정화 되면, 열려 있는 모든 밸브를 잠글 수 있다. (하이 레벨 샘플링 밸브 등) 이때의 상기 액화가스 저장용기(10)의 무게, 온도 및 압력을 기록한다.
상기 측정 단계(S400)에서는, 상기 액화질소(LN2)의 주입 완료 후, 상기 안전 밸브(150)가 개방될 때까지, 일정 시간 마다 상기 액화가스 저장용기(10)의 무게, 온도 및 압력 값을 기록할 수 있다. 무게는 상기 로드셀을 이용하여 측정할 수 이고, 온도는 상기 온도 측정부(120), 압력은 상기 압력 측정부(110)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 B.O.R 계산 단계(S500)에서는, 상기 안전 밸브(150)가 개방된 후, 일정 시간 마다 무게, 온도, 압력 값을 측정하여 B.O.G를 기록할 수 있다.
여기서, B.O.R 은 다음과 같은 수식으로 계산될 수 있다.
<수식>
Boil Off Rate(%) = WB / Wi ■ 100
WB = 기화된 가스량(Boil-Off Gas)
Wi = 액화 가스량
이에 따라, 액화질소(LN2)를 이용하여, 액화가스 저장용기(10)를 검사하여, 액화천연가스(LNG)의 B.O.R을 계산할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 액화가스 저장용기 110: 압력 측정부
120: 온도 측정부 130: 제1 연료 밸브
140: 가스 밸브 150: 안전 밸브
160: 제2 연료 밸브 170: 하이 레벨 샘플링 밸브
200: 메인 패널 210: 컴퓨터

Claims (10)

  1. 액화질소 또는 액화가스를 저장하는 액화가스 저장용기;
    상기 액화가스 저장용기 내의 압력을 측정하는 압력 측정부;
    상기 액화가스 저장용기 내의 적어도 두 군데 이상의 온도를 측정하는 온도 측정부;
    상기 액화가스 저장용기 내의 스프레이 노즐을 포함하는 스프레이 라인에 연결되고, 상기 스프레이 라인을 통해, 상기 액화가스 저장용기 내로 상기 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제1 연료 밸브;
    상기 액화가스 저장용기 내의 베이퍼 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스를 배출하는 가스 밸브;
    상기 액화가스 저장용기 내의 주입 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내에 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제2 연료 밸브; 및
    상기 압력 측정부 및 상기 온도 측정부에 연결되어, 측정된 압력 및 온도를 표시하는 메인 패널을 포함하는 액화가스 저장용기 검사 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장용기 내의 하이 레벨 샘플링 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스를 배출하고 하이 레벨을 확인하는 하이 레벨 샘플링 밸브를 더 포함하고,
    상기 베이퍼 라인은 상기 액화가스 저장용기의 95% 높이 이상에 설치되고, 상기 하이 레벨 샘플링 라인은 상기 액화가스 저장용기의 85% 높이 이상에 설치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 온도 측정부는 상기 액화가스 저장용기의 하부 온도를 측정하는 하부 온도 측정부, 상기 액화가스 저장용기의 중부 온도를 측정하는 중부 온도 측정부, 및 상기 액화가스 저장용기의 상부 온도를 측정하는 상부 온도 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장용기 내의 압력이 미리 설정된 압력을 초과하는 경우 개방되어 가스를 배출시켜, 적정 압력을 유지하는 안전 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 시스템.
  5. 액화가스 저장용기에 불활성 기체인 질소를 주입하는 이너팅 단계;
    상기 액화가스 저장용기에 액화 질소(LN2)를 서서히 주입하여, 상기 액화가스 저장용기의 온도를 서서히 낮춰, 급격한 온도 변화에 따른 상기 액화가스 저장용기의 파손을 방지하는 쿨 다운 단계;
    액화질소(LN2)를 상기 액화가스 저장용기 내에 충전시키는 액화질소 충전 단계;
    상기 액화질소(LN2)의 충전 완료 후, 일정 시간 마다 상기 액화가스 저장용기의 무게, 온도 및 압력 값을 기록하는 단계; 및
    상기 액화가스 저장용기의 액화천연가스의 B.O.R(Boil Off Rate)를 다음 수식을 이용하여 계산하는 단계를 포함하는 액화가스 저장용기 검사 방법.
    <수식>
    Boil Off Rate(%) = WB / Wi ■ 100
    WB = 기화된 가스량(Boil-Off Gas)
    Wi = 액화 가스량
  6. 제5 항에 있어서, 상기 이너팅 단계는,
    로드셀을 이용하여 상기 액화가스 저장용기의 총 무게를 측정하는 저장용기 무게 측정 단계;
    가스 밸브를 개방하여, 베이퍼 라인을 통해 상기 액화가스 저장용기 내부의 기체를 외부로 배출 시키는 가스 밸브 개방 단계;
    제2 연료 밸브를 개방하여, 주입 라인을 통해 상온의 질소를 상기 액화가스 저장용기에 주입하는 질소 주입 단계; 및
    상기 액화가스 저장용기 내의 산소 농도가 1%이하가 되면, 상기 제2 연료 밸브 및, 상기 가스 밸브을 잠그는 가스 밸브 잠금 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 쿨 다운 단계는,
    상기 액화가스 저장용기 내의 가스 배출을 위해, 하이 레벨 샘플링 밸브를 개방하는 하이 레벨 샘플링 밸브 개방 단계;
    제1 연료 밸브를 개방하여, 스프레이 라인을 통해, 상기 액화가스 저장용기 내로 액화질소(LN2)를 주입하는 제1 액화질소 주입 단계; 및
    상기 제2 연료 밸브를 개방하여, 액화질소(LN2)를 상기 주입 라인을 통해 상기 액화가스 저장용기 내로 주입하는 제2 액화질소 주입 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 액화질소 주입 단계에서는, 상기 액화가스 저장용기의 온도가 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제1 연료 밸브를 잠가, 상기 스프레인 라인을 통한 주입을 멈추는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 액화질소 주입 단계에서는, 상기 액화가스 저장용기의 온도가 섭씨 -140도(℃) 이하가 되면, 상기 제2 연료 밸브를 잠가, 상기 주입 라인을 통한 주입을 멈추는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 방법.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장용기 검사 방법은,
    액화질소 또는 액화가스를 저장하는 상기 액화가스 저장용기;
    상기 액화가스 저장용기 내의 압력을 측정하는 압력 측정부;
    상기 액화가스 저장용기 내의 적어도 두 군데 이상의 온도를 측정하는 온도 측정부;
    상기 액화가스 저장용기 내의 스프레이 노즐을 포함하는 스프레이 라인에 연결되고, 상기 스프레이 라인을 통해, 상기 액화가스 저장용기 내로 상기 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제1 연료 밸브;
    상기 액화가스 저장용기 내의 베이퍼 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내의 가스를 배출하는 가스 밸브;
    상기 액화가스 저장용기 내의 주입 라인에 연결되어, 상기 액화가스 저장용기 내에 액화질소 또는 액화가스를 공급하는 제2 연료 밸브; 및
    상기 압력 측정부 및 상기 온도 측정부에 연결되어, 측정된 압력 및 온도를 표시하는 메인 패널을 포함하는 액화가스 저장용기 검사 시스템을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기 검사 방법.
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101879413B1 (ko) 2016-07-18 2018-07-18 한국해양과학기술원 액화가스 저장용기 시험장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023195583A1 (ko) * 2022-04-04 2023-10-12 주식회사 엑센스 액화 수소의 기화를 최소화할 수 있는 액화수소 용기 표준 수송 컨테이너

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