KR20210040695A - 액체화물 수송 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액체화물 수송 시스템은, 액체화물을 공급하는 하역부와 상기 하역부로부터 상기 액체화물을 공급받는 수용부를 연결하며, 상기 하역부와 상기 수용부 사이에서 절곡 또는 휘어지는 절곡부재를 포함하는 연결라인; 및 상기 절곡부재에 잔존하는 상기 액체화물이 상기 수용부로 공급되도록, 상기 연결라인으로 기화 액체를 공급하는 기화물 탱크부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액체화물 수송 시스템{Transportation system for Liquefied Natural Gas}
본 발명은 액체화물 수송 시스템에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
더불어 천연가스 사용량이 전 세계적으로 증가하여 LNG 선박 및 이를 다루는 Infra(Onshore facility, FSRU 등)가 증가하고 있다.
여기서 LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.
특히 액화가스 운반선(LNG Carrier, LNGC)에서 공급처에 LNG를 공급하기 위해 하역(Offloading)을 수행하며, 그 중에서도 육상(Onshore)뿐만 아니라 액화가스 운반선에서 부유식 LNG 저장 재기화 설비(Floating Storage and Regasification Unit, FSRU)로 LNG를 공급하는 과정이 필요하다.
위와 같은 LNG 운송 과정을 Ship to Ship Transfer라고 하며, 육상에 LNG 하역을 하는 방식과 달리 극저온 Hose를 이용해 그 과정을 수행한다.
그리고 Ship to Ship Transfer 종료 후, 기존에는 극저온 Hose에 남아있는 LNG를 처리하기 위하여 극저온 Hose 외부에 해수 Spary를 통해 내부 LNG를 NG로 기화시킨 다음 N2로 퍼징(Purging)하는 방법을 취하였다.
그런데 위와 같은 방법에서 해수와 LNG의 급격한 온도차 및 LNG의 급격한 기화로 인한 압력상승(50 barg)으로 호스가 파손되는 상황이 자주 발생하는 문제점이 있어 개선이 요구되는 실정이다.
본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 LNG 하역(Offloading) 시 급격한 온도차에 의한 호스 파손 및 과압력 발생을 방지할 수 있는 액체화물 수송 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체화물 수송 시스템은, 액체화물을 공급하는 하역부와 상기 하역부로부터 상기 액체화물을 공급받는 수용부를 연결하며, 상기 하역부와 상기 수용부 사이에서 절곡 또는 휘어지는 절곡부재를 포함하는 연결라인; 및 상기 절곡부재에 잔존하는 상기 액체화물이 상기 수용부로 공급되도록, 상기 연결라인으로 기화 액체를 공급하는 기화물 탱크부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 기화물 탱크부는, 상기 하역부로부터 상기 액체화물을 공급받아, 상기 액체화물의 기화로 상기 기화 액체를 수용할 수 있다.
구체적으로, 상기 기화물 탱크부는, 상기 액체화물이 상기 기화 액체로 상태 변화되도록 외기에 노출될 수 있다.
구체적으로, 상기 기화 액체는, 상기 하역부가 상기 수용부로 상기 액체화물을 공급하는 과정의 초기에 상기 기화물 탱크부로 공급되는 상기 액체화물로부터 발생될 수 있다.
구체적으로, 상기 기화 액체는, -90도 내지 -110도로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 하역부로부터 상기 기화물 탱크부로 액체화물이 경유하여, 상기 연결라인으로 상기 기화물 탱크부의 기화 액체가 경유하도록 마련되는 보조라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 보조라인은, 상기 하역부로부터 상기 기화물 탱크부를 경유하는 상기 액체화물의 유량을 제어하는 제1 밸브; 및 상기 기화물 탱크부로부터 상기 연결라인을 경유하는 상기 기화 액체의 유량을 제어하는 제2 밸브를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 밸브는, 상기 기화물 탱크부의 기화 액체가 -110도 이상으로 파악되는 경우 개방되며, 상기 제2 밸브가 개방 시 상기 제1 밸브는 폐쇄될 수 있다.
구체적으로, 상기 연결라인은, 상기 보조라인이 합류되는 지점의 상류에 마련되며 상기 액체화물의 유량을 제어하는 메인밸브를 포함하고, 상기 제2 밸브가 개방 시, 상기 메인밸브와 상기 제1 밸브가 폐쇄될 수 있다.
본 발명에 따른 액체화물 수송 시스템은, LNG 운송 후 마지막 단계에서 FSRU와 LNGC를 연결하는 연결라인에 액체화물이 잔존하는 것을 감소시키도록 액체화물을 기화시켜 운송함으로써, 액체화물이 버려지는 것을 줄여 자원의 낭비를 방지하되, 기화물(Cold NG)을 이용하여 잔여 LNG를 이송시킴으로써, 잔여물이 경유하는 연결라인을 이루는 호스가 급격한 온도변화 및 압력변화로 인한 파손이 발생되지 않아 액체화물 누출 사고없이 안정적인 LNG 운송을 형성할 수 있고, 별도의 유체가 필요없고 기화기, 펌프 등이 추가될 필요가 없어 비용이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체화물 수송 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 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 액체화물 수송 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체화물 수송 시스템(100)은, 연결라인(110), 기화물 탱크부(120), 보조라인(130)을 포함할 수 있다.
연결라인(110)은 하역부(10)와 수용부(20)를 연결하고, 절곡부재(111)와 메인밸브(112)를 포함할 수 있다.
여기서 수용부(20)는, 액체화물을 저장하며 예를 들어 FSRU(10)(Floating Storage and Regasification Unit)일 수 있고, 하역부(10)는 수용부(20)로 액체화물을 공급하는 예를 들어 LNGC(20)((Liquefied Natural Gas Carrier)일 수 있다.
FSRU(10)는 액체화물인 액화천연가스를 저장, 재기화하는 해양 플랜트로서 액화천연가스를 저장하는 장비(액체화물 탱크 등, 도시하지 않음)뿐만 아니라 선체의 운항을 위한 엔진, 프로펠러 등을 구비할 수 있다. 이러한 FSRU(10)의 트렁크 데크(도시하지 않음)와 어퍼데크(도시하지 않음) 사이에 액체화물을 공급받는 장비(도시하지 않음, 공급라인 등일 수 있음)가 마련될 수 있다.
그리고 LNGC(20)는 액체화물인 액화천연가스를 운반하는 선박으로서, FSRU(10)에 인접하여 해상에 위치를 잡고 FSRU(10)로부터 액체화물을 공급받아 저장하여 운반할 수 있다. 이러한, LNGC(20)의 트렁크 데크(도시하지 않음)와 어퍼데크(도시하지 않음) 사이에 액체화물을 공급하는 장비(도시하지 않음, 배급라인 등일 수 있음)가 마련될 수 있다. 여기서, FSRU(10)와 LNGC(20)가 고정되도록, FSRU(10)와 LNGC(20)의 사이에는 계류장치로서 포지션 시스템(positioniong system)(도시하지 않음)이 마련될 수 있다.
이러한 FSRU(10)로부터 LNGC(20)로 액체화물을 이동시키기 위해 액체화물의 이동경로인 연결라인(110)이 구비되고, 연결라인(110)은 FSRU(10)이나 LNGC(20)에 마련되거나 각각에 마련될 수 있고 착탈에 의해 설치 및 조립이 자유롭게 형성될 수 있다.
그리고 연결라인(110)의 절곡부재(111)는, 하역부(10)와 수용부(20) 사이에서 절곡 또는 휘어지게 마련될 수 있는데, 공지된 재질로 이루어질 수 있고, 일례로 호스 또는 호스의 형태로 이루어질 수 있다.
여기서 연결라인(110)에는 역류방지막(도시하지 않음)이 마련되어 기화된 액체화물이 역류되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 역류방지막은 LNGC(20) 측에 마련되어 하역부에서 배출되어 수용부로 이동하는 액체화물 중 기화된 액체화물이 역류되는 것을 방지한다. 이러한 역류방지막은, 일단은 연결라인(110)의 내측에서 고정되고 타단은 자유단으로 이루어져, 액체화물의 토출압에 의해 일 방향으로 개방되어 액체화물이 이동 가능하면서도 기화된 액체화물의 역류를 방지하여 액체화물이 수용부(20)로 이동하도록 할 수 있다.
연결라인(110)의 메인밸브(112)는, 보조라인(130)이 합류되는 지점의 상류에 마련될 수 있으며, 액체화물의 유량을 제어할 수 있고, 액체화물의 유량을 제어할 수 있는 공지된 다양한 밸브가 적용될 수 있다.
기화물 탱크부(120)는, 절곡부재(111)에 잔존하는 액체화물이 수용부(20)로 공급되도록, 연결라인(110)으로 기화 액체를 공급할 수 있다.
기화물 탱크부(120)는, 하역부(10)로부터 액체화물을 공급받아, 액체화물의 기화로 기화 액체인 기화물을 수용할 수 있다.
여기서 기화물 탱크부(120)는, 액체화물이 기화 액체로 상태 변화되도록 외기에 노출될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 하역부(10), 수용부(20)로부터 발생되는 폐열에 의해 기화물 탱크부(120) 내의 액체화물이 기화 액체로 상태 변화될 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
다만 폐열이 열교환기 등에 활용될 수도 있는 바와 같이 폐열이 다른 구성에 활용되어 기화물 탱크부(120) 내의 액체화물의 상태 변화에 활용되지 못하더라도, 일반적으로 화물의 양에 따라 액체화물이 하역되는 시간이 수 내지 수십 시간 또는 수일이 걸리는 바와 같이, 기화물 탱크부(120) 내의 액체화물이 외기에 의해 자연스럽게 기화 액체로 상태 변화되는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어 외부 온도(외기)가 18도인 경우를 기준으로 하여, 기화물 탱크부(120)의 용량이 5 m3 일 때, 기화물 탱크부(120)의 압력은 5 barg까지 3시간 이내에 도달할 수 있으며, 이때 기화된 기화물(NG)의 온도는 -90도 내지 -110도 로서, -100도로 이루어질 수 있다.
이와 같이 기화물 탱크부(120)에서 자연 기화된 기화물은 기화물 탱크부(120) 내에서 5 barg로 이루어져 펌프의 이용없이 자연스럽게 배출될 수 있고, 퍼징(purging) 시 연결라인(110) 내의 최대 피크(peak) 압력이 1.5barg로 이루어져 급격한 압력변화가 이루어지지 않아 연결라인(110)이 파손되는 것이 방지될 수 있으며, 별도의 기화 장치를 통해 기화될 필요가 없으므로, 탱크를 제조하는 최소의 비용으로 액체화물이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
즉 기화물 탱크부(120)의 기화 액체는, 하역부(10)가 수용부(20)로 액체화물을 공급하는 과정의 초기에 기화물 탱크부(120)로 공급되는 액체화물로부터 발생될 수 있다.
본 실시예의 '액체화물을 공급하는 과정의 초기'는, 기화물 탱크부(120) 내의 액체화물이 외기에 의해 기화 액체로 상태 변화가 이루어지기 위한 충분한 시간이 이루어질 수 있는 시간이 고려되는 시간으로서, 일례로 하역이 이루어지는 초기 단계로서 메인밸브가 개방되는 시점을 의미할 수 있고, 하역시간이 액체화물이 기화물로 상태변화되는 시간에 대비하여 길게 형성되는 경우, 하역 시간이 종료되는 시점으로부터 기화물 탱크부(120) 내의 액체화물이 기화되는 시간이 고려되는 이전 시점일 수 있는 바와 같이, 기화물 탱크부(120) 내의 액체화물이 기화되는 시간이 고려되는 시점을 의미할 수 있다.
보조라인(130)은, 기화물 탱크부(120)가 하역부(10)의 액체화물을 이용하여 연결라인(110)으로 기화물을 공급하도록 마련되는데, 즉 하역부(10)로부터 기화물 탱크부(120)로 액체화물이 경유하여, 연결라인(110)으로 기화물 탱크부(120)의 기화 액체가 경유하도록 마련될 수 있다. 여기서 보조라인(130)은, 액체화물과 기화물의 유량 제어를 위해 제1 밸브(131) 및 제2 밸브(132)를 포함할 수 있다.
제1 밸브(131)는, 하역부(10)로부터 기화물 탱크부(120)를 경유하는 액체화물의 유량을 제어할 수 있고, 제2 밸브(132)는, 기화물 탱크부(120)로부터 연결라인(110)을 경유하는 기화 액체의 유량을 제어할 수 있다. 여기서 제1 밸브(131), 제2 밸브(132), 메인밸브(112)는, 하나 이상이 개폐되어 액체화물과 기화물의 유량이 조절될 수 있다.
예를 들어 제2 밸브(132)는 기화물 탱크부(120)의 기화 액체가 -110도 이상으로 파악되는 경우 개방될 수 있으며, 제2 밸브(132)가 개방 시 제1 밸브(131)는 폐쇄될 수 있다.
그리고 제1 밸브(131)가 개방 시 제2 밸브(132)는 폐쇄될 수 있으나, 제2 밸브(132)는 기화물이 경유하도록 제어하므로, 제1 밸브(131)를 통해 유입되는 액체화물은 제2 밸브(132)가 개방되더라도 보조라인(130)이 기화물 탱크부(120)의 상부에 위치되어 액체화물이 배출되지 못할 수 있으므로, 제1 밸브(131)가 개방 시 제2 밸브(132)가 개방될 수도 있다.
다만 연결라인(110)의 쿨다운을 위해 연결라인(110)으로 액체화물이 공급된 후 연결라인을 쿨다운 시킨 액체화물이 기화되어 기화물 탱크부(120)로 회수될 수 있고(이때 연결라인(110)으로부터 기화물 탱크부(120)까지 회수라인(도시하지 않음)이 마련될 수 있음), 이때 제2 밸브(132)는 폐쇄되는 것이 바람직하다.
그리고 기화물이 연결라인(110)으로 공급 시, 제2 밸브(132)가 개방될 수 있고, 이때 메인밸브(112)와 제1 밸브(131)가 폐쇄될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 언급된 바와 같이 역류방지막(도시하지 않음)이 마련되어 기화물이 역류되는 것을 방지할 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
이와 같이 본 실시예는, 기화물 탱크부(120)에서 자연 기화된 기화물을 이용하여 연결라인(110) 상에 액체화물이 잔여되는 것을 방지할 수 있으므로, 급격한 압력변화로 인한 연결라인(110)의 파손 방지는 물론, 별도의 유체가 필요없고 기화기, 폐열 등이 이용되지 않아 최소의 비용으로 LNG 운송 과정을 효율적으로 이룰 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 하역부 20: 수용부
100: 액체화물 수송 시스템 110: 연결라인
111: 절곡부재 112: 메인밸브
120: 기화물 탱크부 130: 보조라인
131: 제1 밸브 132: 제2 밸브

Claims (9)

  1. 액체화물을 공급하는 하역부와 상기 하역부로부터 상기 액체화물을 공급받는 수용부를 연결하며, 상기 하역부와 상기 수용부 사이에서 절곡 또는 휘어지는 절곡부재를 포함하는 연결라인; 및
    상기 절곡부재에 잔존하는 상기 액체화물이 상기 수용부로 공급되도록, 상기 연결라인으로 기화 액체를 공급하는 기화물 탱크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기화물 탱크부는,
    상기 하역부로부터 상기 액체화물을 공급받아, 상기 액체화물의 기화로 상기 기화 액체를 수용하는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기화물 탱크부는,
    상기 액체화물이 상기 기화 액체로 상태 변화되도록 외기에 노출되는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 기화 액체는,
    상기 하역부가 상기 수용부로 상기 액체화물을 공급하는 과정의 초기에 상기 기화물 탱크부로 공급되는 상기 액체화물로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 기화 액체는,
    -90도 내지 -110도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 하역부로부터 상기 기화물 탱크부로 액체화물이 경유하여, 상기 연결라인으로 상기 기화물 탱크부의 기화 액체가 경유하도록 마련되는 보조라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조라인은,
    상기 하역부로부터 상기 기화물 탱크부를 경유하는 상기 액체화물의 유량을 제어하는 제1 밸브; 및
    상기 기화물 탱크부로부터 상기 연결라인을 경유하는 상기 기화 액체의 유량을 제어하는 제2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 밸브는, 상기 기화물 탱크부의 기화 액체가 -110도 이상으로 파악되는 경우 개방되며, 상기 제2 밸브가 개방 시 상기 제1 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연결라인은, 상기 보조라인이 합류되는 지점의 상류에 마련되며 상기 액체화물의 유량을 제어하는 메인밸브를 포함하고,
    상기 제2 밸브가 개방 시, 상기 메인밸브와 상기 제1 밸브가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 액체화물 수송 시스템.
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