KR20220070770A - 화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물 - Google Patents

화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물 Download PDF

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Abstract

화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물이 개시된다. 본 발명의 화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조는, 극저온에 견딜 수 있는 금속 소재로 마련되는 탱크 바디의 상부에 마련되며 액화천연가스를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 파이프의 이동 통로로 제공되는 돔부; 및 일측부는 탱크 바디에 마련되고 타측부는 돔부에 마련되어 탱크 바디의 제1 증발가스 공간부와 돔부의 제2 증발가스 공간부를 연결하는 돔 연결부를 포함한다.

Description

화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물{STRUCTURE OF INDEPENDENT TYPE LNG CARGO TANK HAVING IMPROVED LOADAGE AND FLOATING STRUCTURE HAVING THE SAME}
본 발명은, 독립형 저장탱크 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 독립형 저장탱크 내의 고압의 증발 가스의 흐름을 안정적으로 유지하여 적재 화물량을 증가시킬 수 있는 화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물에 관한 것이다.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 생산지에서 선적한 액화가스를 수요처에서 하역하기 위한 액화가스 운반선은, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라고 함)를 포함한다.
액화가스를 수용할 수 있는 저장탱크는 액화가스 운반선 이외에도, LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 플랜트에도 설치될 수 있다.
최근에는 환경오염을 억제하고자 청정연료인 LNG를 연료로 사용하는 엔진에 의해 추진하는 선박(LNG 추진선)이 증가하고 있으며, 이러한 LNG 추진선의 경우에도 연료로서의 LNG를 저장할 수 있는 액화가스 저장탱크가 탑재된다. 또한, LNG 추진선이 증가함에 따라, 연료 보급을 위해 LNG 추진선을 찾아가 연료를 공급할 수 있는 연료보급선(LNG bunkering ship)이 개발되었으며, 연료보급선 역시 선체 내부에 액화가스 저장탱크가 설치된다.
이와 같이 LNG와 같은 액화가스를 화물로서 수송 또는 보관하거나 연료로서 저장하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG 추진선, 연료보급선 등의 선박이나, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 부유식 플랜트 내에는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장하기 위한 액화가스 저장탱크가 설치되어 있다.
액화가스 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 SPB형으로 나눠질 수 있다.
독립형 저장탱크는 IMO IGC code에서의 분류기준에 따라, type A, type B, type C 등으로 분류될 수 있다. 그중 일반적으로 IMO type A 탱크의 경우에는 선체에 사용되는 강재로는 LNG와 같은 극저온 화물에 대한 2차 방벽의 구현이 불가능한 문제가 있다. 또, IMO type C 탱크의 경우에는 압력용기 형태의 탱크로서, 대용량 탱크를 제작하기 어려운 문제가 있다.
이러한 점을 감안하여, LNG와 같은 극저온의 액화가스를 수송하거나 저장하기 위해 사용되는 독립형 저장탱크로서는 IMO type B 탱크가 각광받고 있다. 일반적으로 독립형 저장탱크 중 IMO type B 탱크는 스테인리스강, 알루미늄 합금 등과 같이 극저온에서 양호한 특성을 가지는 금속으로 제조된 탱크 몸체 외부에 폴리우레탄과 같은 비교적 단단한 단열 패널을 부착시켜 만들어지며, 선체의 내부 바닥에 배열되는 복수의 탱크 지지체 상에 놓여 진다.
도 1에는 독립형 저장탱크의 일례가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 독립형 저장탱크(20)는, 선체(10)의 내부에 형성된 공간 내에 설치될 수 있다. 독립형 저장탱크(20)는, 극저온에 견딜 수 있는 금속 소재로 만들어지며 1차 밀봉벽의 기능을 수행하는 탱크 몸체(22)와, 탱크 몸체(22)의 외부를 둘러싸도록 설치되는 단열층(24)과, 단열층(24)의 외부에 설치되어 탱크 몸체(22)로부터 액화가스 누출이 발생할 경우에 누출액을 수집하여 일시적으로 저장함으로써 2차 밀봉벽의 기능을 수행하는 드립 트레이를 포함한다.
드립 트레이는 통상, 독립형 저장탱크(20)와 선체(10) 내부공간의 바닥 사이에 배치되며, 특히, 탱크 몸체(22)로부터 누출된 누출액이 흘러내려 모일 수 있는 위치에 배치된다.
독립형 저장탱크(20)는, 선체(10) 내부공간의 바닥에 배열되는 복수의 탱크 지지체(30) 상에 안착되어 지지된다. 각각의 탱크 지지체(30)는 탱크 몸체(22)와 맞닿아 이 탱크 몸체(22)를 지지할 수 있다.
또한, 독립형 저장탱크(20)의 상부에는, 독립형 저장탱크(20)에 액화가스를 선적 및 하역하기 위한 파이프나, 액화가스로부터 발생한 증발가스를 배출시키기 위한 파이프 등이 설치되기 위해, 단열층(24)을 관통하도록 탱크 몸체(22)로부터 연장되는 돔(40)(예컨대, 가스돔 혹은 리퀴드돔)이 마련된다. 독립형 저장탱크 상부에 마련된 돔(40)은, 선체(10)의 외벽(10a)을 통과하여 선체 내부로부터 선체 외부로 돌출될 수 있다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
한국공개특허공보 제2020-0093819호(대우조선해양 주식회사) 2020. 08. 06.
IGC code에 따라, 카고 탱크 내부에 채울 수 있는 화물의 기본 값은 전체 탱크 필링(Filling) 높이의 98% 에 해당한다. 화물의 선적증대를 위해 98% 이상 채우기 위해서는 안전을 위한 몇 가지 조건을 만족 시켜야 한다.
이를 위해 탱크의 일정 압력 증가 시 배출을 위한 감압 밸브(Pressure relief valve)의 끝단이 증발 가스 공간부에 노출되어야 하며, 트림(Trim) 과 힐(heel) 조건에서 분리된 증발 가스 공간부층이 발생하지 않도록 해야 한다. 이는 탱크 내부의 일정 이하 압력 유지를 위한 안전 조건으로 고압의 증발 가스(vapour)의 흐름을 유지하여 원활한 배출이 되도록 하기 위함이다.
감압 밸브의 위치는 돔의 끝단에 위치하므로 화물의 양을 증가 시키는데 큰 문제가 되지 않으나, 독립형 탱크은 특성상 일정 트림과 힐 조건에서 분리된 증발가스 공간이 발생하기 쉬운 형태를 가지고 있으므로 이에 대한 개선책이 필요하다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 독립형 저장탱크 내의 고압의 증발 가스의 흐름을 안정적으로 유지하여 적재 화물량을 증가시킬 수 있는 화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조 및 이를 구비한 부유식 해상 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온에 견딜 수 있는 금속 소재로 마련되는 탱크 바디의 상부에 마련되며 액화천연가스를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 파이프의 이동 통로로 제공되는 돔부; 및 일측부는 상기 탱크 바디에 마련되고 타측부는 상기 돔부에 마련되어 상기 탱크 바디의 제1 증발가스 공간부와 상기 돔부의 제2 증발가스 공간부를 연결하는 돔 연결부를 포함하는 독립형 저장탱크의 구조가 제공될 수 있다.
상기 돔 연결부는, 일측부는 상기 탱크 바디에 연결되고 타측부는 상기 돔부에 연결되어 상기 제1 증발가스 공간부와 상기 제2 증발가스 공간부를 연통시키는 연결 공간부를 마련하는 연결 바디를 포함할 수 있다.
상기 연결 바디는 상기 돔부의 하부에 상기 탱크 바디의 방향으로 경사를 주어 상기 탱크 바디에 연결될 수 있다.
상기 연결 바디에 마련되는 단열부를 더 포함할 수 있다.
상기 단열부는 상기 연결 바디의 외벽에 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화 가스가 저장되는 독립형 저장탱크; 상기 독립형 저장탱크의 상부에 마련되어 액화천연가스를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 파이프의 이동 통로로 제공되는 돔부; 및 일측부는 상기 독립형 저장탱크에 연결되고 타측부는 상기 돔부에 연결되어 상기 독립형 탱크의 제1 증발가스 공간부와 상기 돔부의 제2 증발가스 공간부를 연결하는 돔 연결부를 포함하는 부유식 해상 구조물이 제공될 수 있다.
상기 돔 연결부는, 일측부는 상기 탱크 바디에 연결되고 타측부는 상기 돔부에 연결되어 상기 제1 증발가스 공간부와 상기 제2 증발가스 공간부를 연통시키는 연결 공간부를 마련하는 연결 바디; 및 상기 연결 바디에 마련되는 단열부를 포함할 수 있다.
상기 독립형 저장탱크는 IMO type B 탱크를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 탱크 바디가 마련된 선박의 트림이나 힐 조건에서도 돔 연결 바디에 의해 탱크 바디와 돔 베이스 바디는 연결되어 증발가스 공간부의 분리를 방지할 수 있어 고압의 증발 가스의 흐름을 유지하여 원활하게 배출할 수 있으므로 화물의 적재량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 독립형 저장탱크의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 돔의 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 선박의 트림 시 본 실시예와 이전 실시예의 증발가스 공간부의 증발 가스 이동 통로를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 화물 적재양이 증가된 독립형 저장탱크의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 돔의 영역을 확대 도시한 도면이고, 도 4는 선박의 트림 시 본 실시예와 이전 실시예의 증발가스 공간부의 증발 가스 이동 통로를 개략적으로 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 부유식 해상 구조물은, 액화 가스가 저장되는 독립형 저장탱크(100)와, 독립형 저장탱크(100)의 상부에 마련되어 액화천연가스를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 파이프의 이동 통로로 제공되는 돔부(200)와, 하측부는 독립형 저장탱크(100)에 연결되고 상측부는 돔부(200)에 연결되어 독립형 저장탱크(100)의 제1 증발가스 공간부(S10)와 돔부(200)의 제2 증발가스 공간부(S20)를 연결하는 돔 연결부(300)와, 일측부는 선체의 외벽(10a)에 결합되고 타측부는 돔 바디(210)의 상부에 결합되어 선체의 내부공간으로 외기가 침입하지 않도록 하는 밀봉부(400)를 구비한다.
독립형 저장탱크(100)에는, 액화가스 예를 들어 액화천여가스(LNG)가 저장될 수 있고, 극저온에 견딜 수 있는 금속 소재로 만들어지며 1차 밀봉벽의 기능을 수행하는 탱크 바디(110)와, 탱크 바디(110)의 외부를 둘러싸도록 설치되는 제1 단열재(120)와, 제1 단열재(120)의 외부에 설치되어 탱크 바디(110)로부터 액화가스의 누출이 발생할 경우에 누출액을 수집하여 일시적으로 저장함으로써 2차 밀봉벽의 기능을 수행하는 드립 트레이(미도시)를 포함할 수 있다.
독립형 저장탱크(100)의 제1 단열재(120)는 탱크 몸체의 외벽 표면에 폴리우레탄을 스프레이(PU spray) 혹은 주입(PU injection)하여 발포 성형함으로써 마련될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서 제1 단열재(120)는 다수의 단열 패널이 탱크 바디(110)의 외부에 배열됨으로써 마련될 수 있다. 본 실시 예에서 단열 패널은 사전에 일정한 크기 및 두께를 갖도록 별도의 장소에서 제작된 후 탱크의 시공현장으로 운반되어 탱크 바디(110)에 부착될 수 있다. 본 실시 예에서 단열 패널은, 예를 들어, 폴리우레탄(또는 강화 폴리우레탄) 등의 단열물질로 이루어질 수 있으며, 단열물질의 손상을 방지하고 제작 및 취급을 용이하게 하기 위해 단열물질의 적어도 하나의 표면(예컨대 단열물질의 상부 및 하부표면)에 단열물질보다 강도가 높은 재료가 일체로 부착될 수 있다.
본 실시 예에서 독립형 저장탱크(100)는 IMO type B 탱크를 포함할 수 있다.
돔부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 탱크 바디(110)의 상부에 마련되며 액화천연가스를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 파이프의 이동 통로로 제공될 수 있다.
본 실시 예에서 돔부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 돔 연결부(300)의 상단부에서 상부 방향으로 연장 마련되는 돔 바디(210)와, 돔 바의 외벽에 마련되는 제2 단열재(220)를 포함한다.
돔부(200)의 돔 바디(210)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 수직부와 수평부로 마련될 수 있고, 수직부와 수평부의 외벽에는 제2 단열재(220)가 마련될 수 있다.
돔부(200)의 제2 단열재(220)는 돔 바디(210)의 외벽 표면에 폴리우레탄을 스프레이(PU spray) 혹은 주입(PU injection)하여 발포 성형함으로써 마련될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서 제2 단열재(220)는 다수의 단열 패널이 탱크 바디(110)의 외부에 배열됨으로써 마련될 수 있다. 본 실시 예에서 단열 패널은 사전에 일정한 크기 및 두께를 갖도록 별도의 장소에서 제작된 후 탱크의 시공현장으로 운반되어 탱크 바디(110)에 부착될 수 있다. 본 실시 예에서 단열 패널은, 예를 들어, 폴리우레탄(또는 강화 폴리우레탄) 등의 단열물질로 이루어질 수 있으며, 단열물질의 손상을 방지하고 제작 및 취급을 용이하게 하기 위해 단열물질의 적어도 하나의 표면(예컨대 단열물질의 상부 및 하부표면)에 단열물질보다 강도가 높은 재료가 일체로 부착될 수 있다.
돔 연결부(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하측부는 탱크 바디(110)에 마련되고 상측부는 돔 바디(210)에 마련되어 탱크 바디(110)의 제1 증발가스 공간부(S10)와 돔부(200)의 제2 증발가스 공간부(S20)를 연결하는 연결 공간부(S30)를 마련할 수 있다.
본 실시 예에서 돔 연결부(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하측부는 탱크 바디(110)에 연결되고 타측부는 돔 바디(210)에 연결되어 제1 증발가스 공간부(S10)와 제2 증발가스 공간부(S20)를 연통시키는 연결 공간부(S30)를 마련하는 연결 바디(310)와, 연결 바디(310)에 마련되는 단열부(320)를 포함할 수 있다.
돔 연결부(300)의 연결 바디(310)는, 돔 바디(210)의 하부에 탱크 바디(110)의 방향으로 경사를 주어 탱크 바디(110)에 연결시켜 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 연결 바디(310)는 탱크 바디(110)와 같이 극저온온에 견딜 수 있는 재질로 마련될 수 있다.
돔 연결부(300)의 단열부(320)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 연결 바디(310)의 외벽에 마련될 수 있고, 제1 단열재(120) 및 제2 단열재(220)에 연결될 수 있다.
본 실시 예에서 단열부(320)는 연결 바디(310)의 외벽에 폴리우레탄을 스프레이(PU spray) 혹은 주입(PU injection)하여 발포 성형함으로써 마련될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서 단열부(320)는 다수의 단열 패널이 탱크 바디(110)의 외부에 배열됨으로써 마련될 수 있다. 본 실시 예에서 단열 패널은 사전에 일정한 크기 및 두께를 갖도록 별도의 장소에서 제작된 후 탱크의 시공현장으로 운반되어 탱크 바디(110)에 부착될 수 있다. 본 실시 예에서 단열 패널은, 예를 들어, 폴리우레탄(또는 강화 폴리우레탄) 등의 단열물질로 이루어질 수 있으며, 단열물질의 손상을 방지하고 제작 및 취급을 용이하게 하기 위해 단열물질의 적어도 하나의 표면(예컨대 단열물질의 상부 및 하부표면)에 단열물질보다 강도가 높은 재료가 일체로 부착될 수 있다.
본 실시 예는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 선박의 트림 조건에서도 돔 연결부(300)에 의해 탱크 바디(110)와 돔 바디(210)는 연결되어 제1 증발가스 공간부(S10)와 제2 증발가스 공간부(S20)의 분리를 방지할 수 있어 고압의 증발 가스의 흐름을 유지하여 원활하게 배출함으로서 화물의 적재량을 증가시킬 수 있다.
이에 비해 이전의 실시예는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 선박의 트림 시 탱크의 영역과 돔의 영역의 증발 가스 영역이 분리되어 감압 밸브의 단부를 통해 증발 가스를 배출할 수 없다. 그 결과 탱크 내 일정 이하 압력 유지를 위한 안전 조건을 만족할 수 없는 경우가 발생되어 증발 가스를 일정양으로 탱크 내부를 채워야하고, 이는 화물 적재량의 감소로 이어질 수 있다.
밀봉부(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일측부는 선체의 외벽(10a)에 결합되고 타측부는 돔 바디(210)의 상부에 결합되어 선체의 내부공간으로 외기가 침입하지 않도록 할 수 있다.
본 실시 예에서 밀봉부(400)는 돔 바디(210)와 선체의 외벽(10a) 사이의 상대적인 거동을 허용하기 위해 가요성을 갖는 부분을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 독립형 저장탱크 110 : 탱크 바디
120 : 제1 단열재 200 : 돔부
210 : 돔 바디 220 : 제2 단열재
300 : 돔 연결부 310 : 연결 바디
320 : 단열부 400 : 밀봉부
S10 : 제1 증발가스 공간부 S20 : 제2 증발가스 공간부
S30 : 연결 공간부

Claims (8)

  1. 극저온에 견딜 수 있는 금속 소재로 마련되는 탱크 바디의 상부에 마련되며 액화천연가스를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 파이프의 이동 통로로 제공되는 돔부; 및
    일측부는 상기 탱크 바디에 마련되고 타측부는 상기 돔부에 마련되어 상기 탱크 바디의 제1 증발가스 공간부와 상기 돔부의 제2 증발가스 공간부를 연결하는 돔 연결부를 포함하는 독립형 저장탱크의 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 돔 연결부는,
    일측부는 상기 탱크 바디에 연결되고 타측부는 상기 돔부에 연결되어 상기 제1 증발가스 공간부와 상기 제2 증발가스 공간부를 연통시키는 연결 공간부를 마련하는 연결 바디를 포함하는 독립형 저장탱크의 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결 바디는 상기 돔부의 하부에 상기 탱크 바디의 방향으로 경사를 주어 상기 탱크 바디에 연결되는 독립형 저장탱크의 구조.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 연결 바디에 마련되는 단열부를 더 포함하는 독립형 저장탱크의 구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 단열부는 상기 연결 바디의 외벽에 마련되는 독립형 저장탱크의 구조.
  6. 액화 가스가 저장되는 독립형 저장탱크;
    상기 독립형 저장탱크의 상부에 마련되어 액화천연가스를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 파이프의 이동 통로로 제공되는 돔부; 및
    일측부는 상기 독립형 저장탱크에 연결되고 타측부는 상기 돔부에 연결되어 상기 독립형 탱크의 제1 증발가스 공간부와 상기 돔부의 제2 증발가스 공간부를 연결하는 돔 연결부를 포함하는 부유식 해상 구조물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 돔 연결부는,
    일측부는 상기 탱크 바디에 연결되고 타측부는 상기 돔부에 연결되어 상기 제1 증발가스 공간부와 상기 제2 증발가스 공간부를 연통시키는 연결 공간부를 마련하는 연결 바디; 및
    상기 연결 바디에 마련되는 단열부를 포함하는 부유식 해상 구조물.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 독립형 저장탱크는 IMO type B 탱크를 포함하는 부유식 해상 구조물.
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