KR20210047775A - 액화가스 운반선 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 운반선에 관한 것으로서, 선체의 길이 방향으로 다수 개가 배열되는 액화가스 저장탱크; 상기 선체의 길이 방향으로 상기 액화가스 저장탱크들 사이에 마련되는 공간인 코퍼댐; 및 상기 액화가스 저장탱크와 트렁크 데크 사이에 마련되는 공간인 트렁크를 포함하며, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크는, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 저장하는 용기로 사용되는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 운반선{Liquefied Gas Carrier}
본 발명은 액화가스 운반선에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇 천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력으로 이동한다.
이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 오일 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.
그러나 최근에는, 액화가스의 일종인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하기 때문에, 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
그러나 아직까지는 디젤과 같은 오일 연료를 이용하는 종래의 경우와 대비할 때, 가스 연료인 LNG를 이용하는 경우에서 LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 액화가스 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 액화가스 저장탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생하고, 발생된 증발가스는 액화가스 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에 증발가스의 발생을 억제시키거나 발생된 증발가스를 불필요하게 소각기를 통해 소각 또는 대기중으로 방출할 필요해야 하는 등 해결해야 하는 문제들이 다수 존재하는 상황이어서, 청정연료인 LNG를 이용하여 수요처에 공급하는 기술에 대해 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 액화가스 저장탱크 주변의 공간인 코퍼댐 또는 트렁크에 저장하도록 하여 증발가스의 불필요한 낭비를 줄이고, 증발가스를 효율적으로 운용할 수 있도록 하는 액화가스 운반선을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 운반선은, 선체의 길이 방향으로 다수 개가 배열되는 액화가스 저장탱크; 상기 선체의 길이 방향으로 상기 액화가스 저장탱크들 사이에 마련되는 공간인 코퍼댐; 및 상기 액화가스 저장탱크와 트렁크 데크 사이에 마련되는 공간인 트렁크를 포함하며, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크는, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 저장하는 용기로 사용되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 압축하여 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크로 전달하는 증발가스 압축기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크는, 대기압으로 증발가스를 저장하였다가, 상기 액화가스 저장탱크에서 기설정량 이상의 증발가스가 발생하는 경우 상기 증발가스 압축기를 이용하여 증발가스를 대기압 이상으로 축압할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에서 수요처로 연결되며 상기 증발가스 압축기가 마련되는 증발가스 공급라인; 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크에 연결되는 증발가스 공용라인; 및 상기 증발가스 압축기 하류의 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 공용라인에 연결되며, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크에 증발가스를 저장하는 증발가스 저장라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 공용라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 압축기 상류의 상기 증발가스 공급라인에서 연결되며, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크로부터 상기 증발가스 압축기로 증발가스를 전달하는 증발가스 전달라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크는, 증발가스를 -10℃ 내지 25℃로 저장할 수 있다.
구체적으로, 상기 코퍼댐 및 상기 트렁크는, 저온강이 아닌 일반 강재(mild steel)로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 운반선은, 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 액화가스 저장탱크 주변의 공간인 코퍼댐 또는 트렁크에 저장하고, 저장된 증발가스를 다시 수요처에 전달할 수 있도록 구성함으로써, 증발가스의 불필요한 낭비를 줄일 수 있고, 증발가스를 효율적으로 운용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 운반선은, 액화가스 저장탱크 주변의 공간인 코퍼댐 또는 트렁크를 이용함으로써, 증발가스를 재액화시키는 설비 투자 없이 적은 비용으로 증발가스를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 개략도이다.
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. 참고로 본 명세서에서 가스는 LNG는 물론 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 물질을 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.
또한, 가스는 액화가스, 자연기화된 증발가스, 강제기화된 증발가스, 잉여 증발가스를 포괄할 수 있다.
다만, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미일 수 있고, 액화가스는 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스를 포함하는 의미일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선(1)은, 선체(2)의 길이 방향으로 다수 개가 배열되는 액화가스 저장탱크(71)가 구비된다.
다수 개의 액화가스 저장탱크(71)는, 코퍼댐(72)에 의해 구획될 수 있고, 상부에 트렁크(73)가 설치된다.
코퍼댐(72)은, 선체(2)의 길이 방향으로 설치되는 다수 개의 액화가스 저장탱크(71)의 사이에 서로 이격 배치되는 한 쌍의 벌크헤드(3)와 선체(2)에 의해 만들어지는 공간으로서,벌크헤드(3)가 및 액화가스 저장탱크(71) 내부 단열재가 액화가스의 저온에 의한 손상을 방지할 수 있게 한다.
또한, 코퍼댐(72)은, 다수 개의 액화가스 저장탱크(71) 사이는 물론 선수(21) 측에 구비되는 액화가스 저장탱크(71)와 보선 스토어(Bosun Store; 5) 사이 및 선미(22) 측에 구비되는 액화가스 저장탱크(71)와 엔진룸(6) 사이에도 마련될 수 있다.
트렁크(73)는, 다수 개의 액화가스 저장탱크(71)의 상부에 마련되며, 액화가스 저장탱크(71)의 천장을 이루는 내부선체(2a)와 내부선체(2a)로부터 일정 간격 이격되어 설치되는 트렁크 데크(4) 사이의 공간이다.
본 실시예에서, 코퍼댐(72) 및 트렁크(73)는, 저온강이 아닌 일반 강재(mild steel)로 이루어 질 수 있다.
본 실시예에서는 코퍼댐(72) 및 트렁크(73)가 저온강이 아닌 일반 강재로 이루어지는 것으로 설명한 것은, 비용적인 측면을 고려하고 기존 액화가스 운반선(1)의 개조 없이 적용할 수 있도록 하기 위함이며, 코퍼댐(72) 및 트렁크(73)이 저온강은 물론 다른 강재로 이루어지는 것도 포함할 수 있음은 물론이다.
액화가스 저장탱크(71)가 구비되는 액화가스 운반선(1)에는 액화가스를 연료로 사용하기 위한 연료공급 시스템(7)이 마련될 수 있다.
연료공급 시스템(7)은, 액화가스 저장탱크(71)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 액화가스 운반선(1)에서, 액화가스 저장탱크(71) 내부에 자연적으로 발생하는 자연기화증발가스 및/또는 액화가스를 강제기화시킨 강제기화증발가스를 처리하도록 구비될 수 있다. 본 실시예서는, 연료공급 시스템(7)이 자연기화증발가스를 처리하는 경우를 예로서 설명하며, 강제기화증발가스를 처리하는 경우는 생략하기로 한다. 강제기화증발가스를 처리하는 것을 생략한다 하여 본 실시예의 연료공급 시스템(7)에 포함되지 않는 것을 의미하는 것은 아님을 밝혀둔다.
연료공급 시스템(7)은, 액화가스 저장탱크(71), 수요처(74), 증발가스 압축기(75), 증발가스 공급라인(L1), 증발가스 공용라인(L2), 증발가스 저장라인(L3), 증발가스 전달라인(L4)을 포함할 수 있다. 또한, 연료공급 시스템(7)은, 전술한 코퍼댐(72), 트렁크(73)를 포함할 수 있다.
액화가스 저장탱크(71)는, 액화가스를 저장할 수 있다. 액화가스 저장탱크(71)의 내부에 자연적으로 발생되는 자연기화증발가스는 수요처(74)의 연료로 사용될 수 있다.
액화가스 저장탱크(71) 내부에 자연기화된 증발가스는, 증발가스 압축기(75)가 마련되는 증발가스 공급라인(L1)을 통해 수요처(74)에 공급될 수 있다. 증발가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(71)로부터 수요처(74)까지 연결될 수 있다.
수요처(74)는, 액화가스 운반선(1)의 추진 혹은 발전을 위해 설치되는 엔진 등의 장치를 의미할 수 있으며, 예를 들어 MEGI 엔진, XDF 엔진, DFDE에 포함된 DF 엔진, DF 보일러 엔진, 터빈 엔진, 발전 엔진 등은 물론 소각기도 포함할 수 있다.
본 실시예는 액화가스 저장탱크(71) 내부에서 자연적으로 발생하는 증발가스가 수요처(74)에서 요구하는 연료량보다 많거나 일시적으로 많이 발생할 경우, 후술하겠지만, 증발가스 압축기(75) 하류의 증발가스 공급라인(L1)에 연결되는 증발가스 저장라인(L3), 증발가스 저장라인(L3)에 연결되는 증발가스 공용라인(L2)을 통해 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)에 저장될 수 있다.
또한, 액화가스 저장탱크(71) 내부에서 자연적으로 발생하는 증발가스가 수요처(74)에서 요구하는 연료량보다 적게 발생할 경우, 후술하겠지만, 증발가스 압축기(75) 상류의 증발가스 공급라인(L1)에 연결되는 증발가스 전달라인(L4), 증발가스 전달라인(L4)에 연결되는 증발가스 공용라인(L2)을 통해 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)에 저장된 증발가스가 증발가스 압축기(75)로 전달될 수 있다.
본 실시예에서, 증발가스 공급라인(L1), 증발가스 공용라인(L2), 증발가스 저장라인(L3), 증발가스 전달라인(L4)에는 증발가스의 유량을 조절하는 밸브(도시하지 않음)가 다수 마련될 수 있으며, 또한 증발가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(도시하지 않음)가 다수 마련될 수 있음은 물론이다.
증발가스 압축기(75)는, 연료로서의 증발가스를 수요처(74)에 공급하기 위해 설치되는 가압장치를 의미할 수 있으며, 예를 들어 원심형 압축기, 스크류형 압축기, 왕복동형 압축기 등일 수 있다. 이러한 증발가스 압축기(75)는, 복수의 압축기(도시하지 않음)가 다단으로 구성될 수 있다.
증발가스 압축기(75)는, 증발가스 공급라인(L1)에 마련되어, 액화가스 저장탱크(71) 내에서 액화가스가 자연기화되어 발생되는 자연기화된 증발가스를 수요처(74)의 요구압력에 대응되도록 압축할 수 있다.
증발가스 압축기(75)는, 수요처(74)가 XDF 엔진인 경우, 직렬 6단 압축기, 직렬 4단 압축기 혹은 직렬 2단 압축기로 구성될 수 있으며, 이때 최종 토출압은 10bar 내지 20bar의 범위일 수 있다. 증발가스 압축기(75)는, 수요처(74)가 저압엔진인 XDF 엔진이므로, 다단의 저압압축기(LD Compressor)가 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 증발가스 압축기(75)가 직렬 6단 압축기, 직렬 4단 압축기 혹은 직렬 2단 압축기로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 증발가스 압축기(75)가 병렬로도 가능하고 다양한 수의 다단의 압축기로 구성하는 것도 포함할 수 있음은 물론이다.
증발가스 압축기(75)를 이루는 다단의 압축기 사이에는 냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 냉각기는 상류의 압축기에 의해 상승된 증발가스의 온도를 낮추어 하류의 압축기의 작동을 용이하게 할 수 있게 한다.
증발가스 공용라인(L2)은, 다수 개의 코퍼댐(72) 또는 다수 개의 트렁크(73)에 연결될 수 있으며, 증발가스 저장라인(L3)에 연결되어 증발가스 저장라인(L3)을 통해 공급되는 증발가스를 코퍼댐(72) 각각 또는 트렁크(73) 각각에 저장될 수 있도록 하거나, 증발가스 전달라인(L4)에 연결되어 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)로부터 증발가스 압축기(75)로 증발가스를 전달할 수 있도록 한다.
증발가스 공용라인(L2)은, 다수 개의 트렁크(73) 및 다수 개의 코퍼댐(72) 모두에는 모두 연결할 수 있으나, 코퍼댐(72)의 경우 최외곽에 마련되는 코퍼댐(72a)에는 연결하지 않는 것이 바람직하다. 그 이유는 최외곽의 코퍼댐(72a)은 선수(21) 측에 구비되는 액화가스 저장탱크(71)와 보선 스토어(Bosun Store; 5) 사이 또는 선미(22) 측에 구비되는 액화가스 저장탱크(71)와 엔진룸(6) 사이에 마련되는데, 최외곽의 코퍼댐(72a)에 증발가스 저장시 보선 스토어(5) 및 엔진룸(6)이 위험구역(Hazardous area)으로 분류되기 때문에 증발가스를 저장하는 것은 문제를 야기시킬 수 있다.
증발가스 저장라인(L3)은, 증발가스 압축기(75) 하류의 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기되어 증발가스 공용라인(L2)에 연결될 수 있으며, 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)에 증발가스를 저장할 수 있도록 한다.
이때, 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73) 내부의 증발가스는 -10℃ 내지 25℃에서 대기압으로 저장하며, 이와 같이 저장된 상태에서 액화가스 저장탱크(71)에서 기설정량 이상의 증발가스가 발생하는 경우 증발가스 압축기(75)를 이용하여 증발가스를 대기압 이상, 예를 들어 1bar 또는 2bar가 될 때까지 축압한다.
증발가스 전달라인(L4)은, 증발가스 공용라인(L2)으로부터 분기되어 증발가스 압축기(75) 상류의 증발가스 공급라인(L1)에서 연결될 수 있으며, 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)로부터 증발가스 압축기(75)로 증발가스를 전달할 수 있도록 한다.
증발가스를 전달하는 경우는 고속 운항을 하거나 증발가스 발생량이 수요처(74)에서의 사용량보다 적을 때 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)로부터 증발가스 압축기(75)로 증발가스를 전달하여 연료로 활용할 수 있게 한다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(71)에서 발생되는 증발가스를 액화가스 저장탱크(71) 주변의 공간인 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)에 저장하고, 저장된 증발가스를 다시 수요처(74)에 전달할 수 있도록 구성함으로써, 증발가스의 불필요한 낭비를 줄일 수 있고, 증발가스를 효율적으로 운용할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(71) 주변의 공간인 코퍼댐(72) 또는 트렁크(73)를 이용함으로써, 증발가스를 재액화시키는 설비 투자 없이 적은 비용으로 증발가스를 관리할 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: 액화가스 운반선 2: 선체
2a: 내부선체 21: 선수
22: 선미 3: 벌크헤드
4: 트렁크 데크 5: 보선 스토어
6: 엔진룸 7: 연료공급 시스템
71: 액화가스 저장탱크 72, 72a: 코퍼댐
73: 트렁크 74: 수요처
75: 증발가스 압축기 L1: 증발가스 공급라인
L2: 증발가스 공용라인 L3: 증발가스 저장라인
L4: 증발가스 전달라인

Claims (7)

  1. 선체의 길이 방향으로 다수 개가 배열되는 액화가스 저장탱크;
    상기 선체의 길이 방향으로 상기 액화가스 저장탱크들 사이에 마련되는 공간인 코퍼댐; 및
    상기 액화가스 저장탱크와 트렁크 데크 사이에 마련되는 공간인 트렁크를 포함하며,
    상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크는,
    상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 저장하는 용기로 사용되는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 압축하여 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크로 전달하는 증발가스 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
  3. 제2항에 있어서, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크는,
    대기압으로 증발가스를 저장하였다가, 상기 액화가스 저장탱크에서 기설정량 이상의 증발가스가 발생하는 경우 상기 증발가스 압축기를 이용하여 증발가스를 대기압 이상으로 축압하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크에서 수요처로 연결되며 상기 증발가스 압축기가 마련되는 증발가스 공급라인;
    상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크에 연결되는 증발가스 공용라인; 및
    상기 증발가스 압축기 하류의 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 공용라인에 연결되며, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크에 증발가스를 저장하는 증발가스 저장라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 증발가스 공용라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 압축기 상류의 상기 증발가스 공급라인에서 연결되며, 상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크로부터 상기 증발가스 압축기로 증발가스를 전달하는 증발가스 전달라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코퍼댐 또는 상기 트렁크는,
    증발가스를 -10℃ 내지 25℃로 저장하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코퍼댐 및 상기 트렁크는,
    저온강이 아닌 일반 강재(mild steel)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090117336A (ko) * 2008-05-09 2009-11-12 대우조선해양 주식회사 증발가스 저장용 압력용기를 갖는 액화가스 운반선
KR20150011437A (ko) * 2013-07-22 2015-02-02 대우조선해양 주식회사 부유식 해상구조물

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