KR20220049394A - 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수에 부유하는 해양 구조물을 제공한다. 해양 구조물은, 선체; 상기 선체에 설치되며, 상기 선체로부터 해저로 연장되는 적어도 하나 이상의 무어링 라인(Mooring Line)을 포함하는 터렛 유닛; 및 상기 선체의 선수 또는 선미에 설치되며, 상기 선체의 선수 각을 조절하는 추진 유닛을 포함하고, 상기 추진 유닛은, 상기 해수에 잠기도록 설치되는 제1쓰러스터(Thruster); 및 상기 해수의 해수면 보다 상부에 설치되는 제2쓰러스터(Thruster)를 포함할 수 있다.

Description

해양 구조물{MARINE STRUCTURE}

본 발명은 해양 구조물에 관한 것이다.

최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG), 액화 석유 가스(Liquefied Petroleum Gas, LPG) 등과 같은 액화 가스를 널리 사용하고 있다.

액화 천연 가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화 석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색, 무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.

이와 같은 액화 가스는 지상에 설치되어 있는 액화 가스 저장 탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단에 구비되는 액화 가스 저장 탱크에 저장된다. 액화 천연 가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화 석유 가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.

예를 들어, 액화천연가스(LNG)는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNGRV(Regasification Vessel), 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장하고, 필요시 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), 해상에서 LNG운반선으로부터 하역되는 LNG를 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)는, LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(일명, '화물창'이라고 함)를 포함한다.

이와 같이, LNG와 같은 액화 가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG, FPSO, LNG FSRU, FLNG 등의 해양구조물 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장 탱크가 설치되어 있다.

저장 탱크가 설치되며, 해수에 부유되는 해양 구조물(10)은 도 1, 그리고 도 2에 도시된 바와 같이 선체(2), 계류 삭 고정 부재(4), 계류 삭(5), 그리고 추진 장치(6)를 포함한다. 선체(2)에는 상술한 저장 탱크가 설치된다. 선체(2)의 하부에는 계류 삭 고정 부재(4)가 설치되고, 계류 삭 고정 부재(4)에는 복수의 계류 삭(5)의 일 단이 연결된다. 또한, 계류 삭(5)의 타 단은 해저(OF)에 고정된다. 또한, 추진 장치(6)는 해수(SW)에 잠기도록 선체(2)에 설치된다. 추진 장치(6)는 쓰러스터(Thruster) 일 수 있다. 선체(2)는 계류 삭(5)들에 의해 그 위치가 고정되고, 추진 장치(6)는 추력을 발생시켜 선체(2)의 선수 각을 조절한다.

이러한 해양 구조물(10)에는 외부 환경에 따라 다양한 외력이 가해진다. 외부로부터 가해지는 외력은 예를 들어 바람(Wi), 해류(Cu), 그리고 파도(Wa)를 들 수 있으며, 해양 구조물(10)의 추진 장치(6)는 외부로부터의 다양한 외력의 크기가 최소화 되는 방향으로 선체(2)의 선수 각을 조절한다.

그러나, 이와 같은 선체(2)에 설치되는 추진 장치(6)는 상술한 바와 같이 해수(SW)에 잠기도록 제공된다. 이에, 추진 장치(6)는 해수(SW)에 직접적으로 노출되어, 빈번한 유지 보수가 필요하다. 또한, 선체(2)에 설치된 저장 탱크가 수용하는 액화 가스의 무게에 따라 추진 장치(6)의 구동에는 큰 부하가 발생한다.

본 발명은 추진 유닛에 전달되는 부하를 최소화 할 수 있는 해양 구조물을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 추진 유닛에 대한 유지 보수가 용이한 해양 구조물을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 적은 추력으로도 선체의 선수 각을 용이하게 조절할 수 있는 해양 구조물을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 해수에 부유하는 해양 구조물을 제공한다. 해양 구조물은, 선체; 상기 선체에 설치되며, 상기 선체로부터 해저로 연장되는 적어도 하나 이상의 무어링 라인(Mooring Line)을 포함하는 터렛 유닛; 및 상기 선체의 선수 또는 선미에 설치되며, 상기 선체의 선수 각을 조절하는 추진 유닛을 포함하고, 상기 추진 유닛은, 상기 해수에 잠기도록 설치되는 제1쓰러스터(Thruster); 및 상기 해수의 해수면 보다 상부에 설치되는 제2쓰러스터(Thruster)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제2쓰러스터는, 상기 제1쓰러스터보다 상부에서 바라볼 때, 상기 선체의 회전 중심에서 먼 위치에 상기 선체에 설치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제1쓰러스터, 그리고 상기 제2쓰러스터는, 상기 제1쓰러스터, 그리고 상기 제2쓰러스터가 발생시키는 추력이 상기 선체에 가해지는 방향이 서로 동일하도록 상기 선체에 설치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 무어링 라인은, 복수로 제공되고, 상기 무어링 라인들은 상부에서 바라볼 때, 상기 선체가 선회하는 선회 중심점에 설치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제2쓰러스터는, 상기 선체의 외면에 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 추진 유닛에 전달되는 부하를 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 추진 유닛에 대한 유지 보수가 용이할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 적은 추력으로도 선체의 선수 각을 용이하게 조절할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 해양 구조물을 상부에서 바라본 도면이다.
도 2는 도 1의 해양 구조물을 측부에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양 구조물을 상부에서 바라본 개략도이다.
도 4는 도 3의 해양 구조물을 측부에서 바라본 개략도이다.
도 5는 도 3의 추진 유닛이 추력을 발생시켜 선체를 회전시키는 모습을 보여주는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양 구조물을 상부에서 바라본 개략도이고, 도 4는 도 3의 해양 구조물을 측부에서 바라본 개략도이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양 구조물(100)은 선체(110), 터렛 유닛(130), 그리고 추진 유닛(150)을 포함할 수 있다.

선체(110)에는 액화가스 저장 탱크가 설치될 수 있다. 액화 가스 저장 탱크에는 LNG나 LPG, 액화 질소와 같은 액화 가스가 저장될 수 있다. 즉, 해양 구조물(100)는 액화 가스 저장 탱크가 설치되어, 액화 가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 구조물일 수 있다. 예컨대, 예를 들어 액화 가스가 LNG일 경우, LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등일 수 있다.

선체(110)에는 터렛 유닛(130)이 설치될 수 있다. 터렛 유닛(130)은 선체(110)를 해저(OF)에 위치를 고정시킬 수 있다. 터렛 유닛(130)은 라인 고정 부재(132), 그리고 무어링 라인(Mooring Line, 134)를 포함할 수 있다. 라인 고정 부재(132)는 선체(110)에 설치될 수 있다. 라인 고정 부재(132)은 선체(110)의 하부에 설치될 수 있다. 예컨대, 라인 고정 부재(132)가 해수(SW)에 잠기도록 선체(110)의 하면에 설치될 수 있다. 라인 고정 부재(132)는 무어링 라인(134)의 일 단이 연결될 수 있다. 또한, 무어링 라인(134)의 타 단은 해저(OF)로 연장될 수 있다. 예컨대, 무어링 라인(134)의 타 단은 해저(OF)에 고정될 수 있다. 또한, 무어링 라인(134)은 복수로 제공될 수 있다. 무어링 라인(134)들은 상부에서 바라볼 때, 선체(110)가 선회하는 선회 중심점(C)에 설치될 수 있다. 이에, 선체(110)에 외부 환경에 의한 외력이 가해질 때, 선체(110)는 상부에서 바라볼 때 선회 중심점(C)을 기준으로 회전될 수 있다.

상술한 예에서는 터렛 유닛(130)와 같은 일점 계류계에 의해 계류 되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 선체(110)는 요크 무어링과 같은 일점 계류계에 의해 계류될 수도 있다.

추진 유닛(150)은 선체(110)가 선회 중심점(C)을 기준으로 회전될 수 있도록 추력을 발생시킬 수 있다. 추진 유닛(150)은 선체(110)의 선수 또는 선미에 설치되어, 선체(110)의 선수 각을 조절할 수 있다. 추진 유닛(150)은 제1쓰러스터(152), 그리고 제2쓰러스터(154)를 포함할 수 있다.

제1쓰러스터(152)는 해수(SW)에 잠기도록 설치될 수 있다. 예컨대, 제1쓰러스터(152)는 해수(SW)에 잠기도록 선체(110)에 설치될 수 있다. 제2쓰러스터(154)는 해상에 위치되도록 선체(110)에 설치될 수 있다. 예컨대, 제2쓰러스터(154)는 해수(SW)의 해수면보다 상부에 설치될 수 있다. 또한, 제2쓰러스터(154)는 선체(110)의 외면에 설치될 수 있다. 이는, 선체(110)가 가지는 공간, 또는 선체(110)에 설치되는 구조물들에 의한 공간 제약의 문제점을 해소하기 위함이다.

또한, 제1쓰러스터(152)는 해수(SW)에 잠긴 상태로 추력을 발생시키는 반면, 제2쓰러스터(154)는 해수(SW)에 잠기지 않은 상태로 추력을 발생시킨다. 이 경우, 제2쓰러스터(154)가 발생시키는 추력은 선체(110)의 선수 각을 조절함에 있어 그 기여도가 다소 낮을 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 추진 유닛(150)은 제1쓰러스터(152)보다 제2쓰러스터(154)가 상부에서 바라볼 때, 선체(110)의 선회 중심점(C)으로부터 먼 위치에 설치될 수 있다. 예컨대, 제1쓰러스터(152)와 선회 중심점(C) 사이의 거리는 제1거리(D1)일 수 있다. 제2쓰러스터(154)와 선회 중심점(C) 사이의 거리는 제2거리(D2)일 수 있다. 제2거리(D2)는 제1거리(D1)보다 긴 거리일 수 있다. 이에, 도 5에 도시된 바와 같이 제1쓰러스터(152)가 발생시키는 제1추력(T1)의 모멘트 암(Moment Arm)보다 제2쓰러스터(154)가 발생시키는 제2추력(T2)의 모멘트 암은 더 길다. 이에, 제2쓰러스터(154)가 발생시키는 제2추력(T2)이 선체(110)의 선수 각을 조절하는데 더욱 기여할 수 있게 한다.

또한, 제2쓰러스터(154)가 발생시키는 제2추력(T2)은 제1쓰러스터(152)가 발생시키는 제1추력(T1)을 보완하는 역할을 한다. 즉, 제1쓰러스터(152)가 발생시키는 제1추력(T1)이 선체(110)에 가해지는 방향과 제2쓰러스터(154)가 발생시키는 제2추력(T2)이 선체(110)에 가해지는 방향은 서로 동일하다. 이에 제1쓰러스터(152)의 구동 부하를 보다 낮출 수 있다. 이에, 제1쓰러스터(152)의 유지 보수 빈도를 보다 낮출 수 있다. 또한, 제2쓰러스터(154)의 크기는 제1쓰러스터(152)보다 더 클 수 있다. 이에, 제2쓰러스터(154)가 발생시키는 제2추력(T2)을 보다 크게 할 수 있다.

또한, 선체(110)에는 파도(Wa), 해류(Cu), 바람(Wi) 등 외부 환경에 의한 외력이 전달될 수 있다. 해양 구조물(100)은 선체(110)에 전달되는 외력에 의해 선체(110)의 동요가 최소가 되는 선수 각을 유지할 수 있도록 추진 유닛(150)을 제어하는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 해양 구조물(100)은 선체(110)의 운동 정도를 측정하기 위한 선수 동요 계측 시스템과, 파랑가 작용하는 방향 및 파고를 측정하기 위한 파랑 계측 시스템를 포함할 수 있다. 제어기는 이들 선수 동요 계측 시스템 및 파랑 계측 시스템에서 측정된 결과를 전달 받아 추진 유닛(150)을 제어할 수 있다. 이에, 본 발명에 의하면 각종 계측 시스템에 의해 계측된 결과를 바탕으로 제어기에 의해 추진 유닛(150)을 작동시킴으로써 선체(110)의 선수 각을 능동적으로 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 선체(110)에 설치되어 있는 각종 장비의 가동 상태를 정상적으로 유지시킬 수 있고, 저장 탱크에 저장된 액화 가스에 의한 슬로싱의 발생을 최소화 할 수 있게 된다.

제어기에 의해 선체(110)의 선수각을 조절할 때, 반드시 선수 각을 파랑(파도)의 방향과 일치시킬 필요는 없고, 선수 각이 허용 파랑 각(Allowed wave angle) 내에 있도록 하면 된다. 이 허용 파랑 각은 파랑의 특성(파고, 주기 등)을 감안하여 사전에 정해진 값으로 제어기 내에서 자동으로 계산될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 추진 유닛(150)은 해상에 설치되는 제2쓰러스터(154)를 더 포함한다. 제2쓰러스터(154)는 해상에 설치되므로, 유지 보수가 용이하다. 또한, 제2쓰러스터(154)는 제1쓰러스터(152)가 발생시키는 제1추력(T1)을 보완하는 제2추력(T2)을 발생시키므로, 제1쓰러스터(152)에 가해지는 부하를 최소화 할 수 있어, 제1쓰러스터(152)에 대한 유지 보수 빈도를 줄일 수 있다. 또한, 제2쓰러스터(154)는 선회 중심점(C)으로부터 먼 거리에 위치되어, 제2추력(T2)의 모멘트 암을 늘린다. 이에, 제2쓰러스터(154)에서 비교적 적은 크기의 제2추력(T2)을 발생시키더라도, 제2추력(T2)이 선체(110)를 회전시키는데 기여하는 정도를 높일 수 있다. 또한, 제2쓰러스터(154)의 크기가 크게 제공됨으로써, 제2쓰러스터(154)가 발생시키는 제2추력(T2)의 크기를 크게 할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

해양 구조물 : 10
선체 : 2
선회 중심점 : 3
계류 삭 : 4
계류 삭 고정 부재 : 5
추진 장치 : 6
해수 : S
바람 : Wi
파도 : Wa
해류 : Cu
해양 구조물 : 100
선체 : 110
터렛 유닛 : 130
라인 고정 부재 : 132
무어링 라인 : 134
추진 유닛 : 150
제1쓰러스터 : 152
제2쓰러스터 : 154
선회 중심점 : C

Claims (5)

1. 해수에 부유하는 해양 구조물에 있어서,
   선체;
   상기 선체에 설치되며, 상기 선체로부터 해저로 연장되는 적어도 하나 이상의 무어링 라인(Mooring Line)을 포함하는 터렛 유닛; 및
   상기 선체의 선수 또는 선미에 설치되며, 상기 선체의 선수 각을 조절하는 추진 유닛을 포함하고,
   상기 추진 유닛은,
   상기 해수에 잠기도록 설치되는 제1쓰러스터(Thruster); 및
   상기 해수의 해수면 보다 상부에 설치되는 제2쓰러스터(Thruster)를 포함하는 해양 구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2쓰러스터는,
   상기 제1쓰러스터보다 상부에서 바라볼 때, 상기 선체의 회전 중심에서 먼 위치에 상기 선체에 설치되는 해양 구조물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1쓰러스터, 그리고 상기 제2쓰러스터는,
   상기 제1쓰러스터, 그리고 상기 제2쓰러스터가 발생시키는 추력이 상기 선체에 가해지는 방향이 서로 동일하도록 상기 선체에 설치되는 해양 구조물.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
   상기 무어링 라인은,
   복수로 제공되고,
   상기 무어링 라인들은 상부에서 바라볼 때, 상기 선체가 선회하는 선회 중심점에 설치되는 해양 구조물.
5. 제1항 내지 제3항에 있어서,
   상기 제2쓰러스터는,
   상기 선체의 외면에 설치되는 해양 구조물.

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