KR20220090811A - 선박의 콜드 테스트 시스템 - Google Patents

Abstract

선박의 콜드 테스트 시스템이 개시된다. 본 발명의 선박의 콜드 테스트 시스템은, 육상에 마련되는 설비구역과 해상의 안벽을 포함하여, 저온 액화가스를 저장하는 탱크가 마련되는 선박 및 해양 구조물의 시험용 설비에 있어서, 상기 설비구역에 마련되며 액화질소를 저장하는 액화질소저장탱크; 상기 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 공급받아 기화하는 기화기; 상기 기화기로부터 기화된 질소를 공급받아 가열하는 히터; 상기 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 상기 안벽으로 이송하는 액화질소공급라인; 상기 히터로부터 상기 안벽으로 질소를 이송하는 제1 질소공급라인; 상기 기화기로부터 상기 안벽으로 질소를 이송하는 제2 질소공급라인; 상기 제2 질소공급라인으로부터 상기 제1 질소공급라인으로 연결되어 상기 기화기로부터 이송되는 질소를 상기 제1 질소공급라인으로 공급하는 제1 연결라인; 및 상기 제1 질소공급라인으로부터 상기 제2 질소공급라인으로 연결되어 상기 히터로부터 이송되는 질소를 상기 제2 질소공급라인으로 공급하는 제2 연결라인:을 포함하고, 상기 안벽은 제티(jetty)형으로 마련되되, 상기 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인에 의해 두 개의 안벽으로 분리되어 두 대의 선박 또는 해양 구조물이 계류될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 콜드 테스트 시스템{Cold Test System For Ship}

본 발명은 선박의 콜드 테스트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육상의 설비구역과 해상의 안벽을 포함하되, 액화질소공급라인과 질소공급라인들에 의해 두 개의 안벽으로 분리되어 두 대의 선박 또는 해양 구조물을 계류시켜 콜드 테스트할 수 있는 선박의 콜드 테스트 시스템에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.

이와 같은 LNG는 종래에는 육상에 건설된 생산 플랜트에서 생산되어 운반선으로 소비지에 공급되었다. 그러나 최근 해상 가스전의 개발이 많아짐에 따라, 가스전에서 육상의 플랜트까지 파이프라인을 통해 천연가스를 이송하는 경우 육상에서 원거리인 가스전은 천연가스 이송이 어려운 문제가 있고, 육상에 플랜트 건설을 위한 부지 확보의 문제도 있어, 해상에서 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산할 수 있도록 생산 플랜트를 갖춘 해양 구조물의 개발이 활발해지고 있다.

최근 개발되고 있는 선박에는 해양플랫폼이나 각종 해양 구조물 등도 포함되는데, 그 중 FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)는 해상에 부유하며 LNG를 처리하는 해양 구조물로서, 대표적으로 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)와 LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)가 이에 포함된다. 특히 LNG-FPSO는 LNG의 생산 및 액화설비 그리고 저장시설을 갖추어, 해상의 가스전에서 시추한 천연가스로 LNG를 생산하여 저장하고 LNG 운반선으로 하역할 수 있는 특수선박이다.

이와 같은 LNG-FPSO는 생산, 액화 및 저장 단계를 한꺼번에 처리하므로 기존의 방식보다 LNG 생산 및 공급에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있고, 한 가스전에서의 생산이 끝나면 다른 해상의 가스전으로 이동시켜 활용할 수 있으므로, 경제성도 갖출 수 있다.

또한 환경오염 및 기후변화에 대한 우려가 높아지면서 연소 시 환경오염 물질의 배출이 거의 없는 친환경 연료로서 LNG에 대한 수요가 늘어나면서, 해상으로 LNG를 수송하기 위한 LNGC 등의 운송선박에 대한 수요도 크게 늘고 있다.

LNG-FPSO와 같은 FLNG는 크기가 수백m에 이르고, 해상에 부유할 수 있는 구조물에 천연가스를 시추하여 LNG를 생산하고 저장할 수 있는 플랜트 시설까지 갖추게 되므로 건조 비용이 수천억에서 수조원에 이르는 고가이다. 또한 해상의 가스전에서 가동되고 극저온의 LNG를 다루므로 장치 이상을 초래할 수 있는 위험에 노출되기 쉬운 설비이지만 이상이 발생하면 육상에 비해 수리하는 것이 어렵고 제한적일 수 있어, 건조 및 시험 단계에서 충분한 테스트를 거쳐 장비의 정상 작동 여부를 검증할 필요가 있다.

LNGC 역시 고가의 선박이고, 온도변화에 민감한 극저온의 LNG를 싣고 장기간 해상을 운항해야 하므로 선주에게 인도 전에 충분한 테스트를 거쳐야 한다.

이와 같이 극저온의 LNG를 다루는 선박이나 해양 구조물은 건조 후 저장탱크와 배관을 비롯하여 각 장비들의 성능 테스트를 거치는데, 성능 테스트(Cold test) 및 이너팅(inerting)을 위해 질소를 사용하고 있다.

본 발명은 건조된 선박에 냉각시험 및 이너팅을 위한 액화질소 및 질소를 공급하여 안전하고 신속하게 테스트를 수행할 수 있는 전용시험설비를 제안하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 육상에 마련되는 설비구역과 해상의 안벽을 포함하여, 저온 액화가스를 저장하는 탱크가 마련되는 선박 및 해양 구조물의 시험용 설비에 있어서,

상기 설비구역에 마련되며 액화질소를 저장하는 액화질소저장탱크;

상기 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 공급받아 기화하는 기화기;

상기 기화기로부터 기화된 질소를 공급받아 가열하는 히터;

상기 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 상기 안벽으로 이송하는 액화질소공급라인;

상기 히터로부터 상기 안벽으로 질소를 이송하는 제1 질소공급라인;

상기 기화기로부터 상기 안벽으로 질소를 이송하는 제2 질소공급라인;

상기 제2 질소공급라인으로부터 상기 제1 질소공급라인으로 연결되어 상기 기화기로부터 이송되는 질소를 상기 제1 질소공급라인으로 공급하는 제1 연결라인; 및

상기 제1 질소공급라인으로부터 상기 제2 질소공급라인으로 연결되어 상기 히터로부터 이송되는 질소를 상기 제2 질소공급라인으로 공급하는 제2 연결라인:을 포함하고,

상기 안벽은 제티(jetty)형으로 마련되되, 상기 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인에 의해 두 개의 안벽으로 분리되어 두 대의 선박 또는 해양 구조물이 계류될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 설비구역에 마련되며 시험용 설비의 각 장치를 모니터링하고 제어하는 설비제어실:을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 탱크로리로부터 공급되는 액화질소를 상기 액화질소저장탱크로 이송하는 액화질소충전라인:을 더 포함하며, 상기 액화질소저장탱크는 제1 내지 제3 액화질소저장탱크를 포함하여 3대가 마련되고, 상기 액화질소충전라인의 단부는 분기되어 3대의 각 액화질소저장탱크로 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화질소저장탱크로부터 상기 기화기로 액화질소를 공급하는 리퀴드라인:을 더 포함하며, 상기 기화기는 제1 내지 제3 기화기를 포함하여 3대가 마련되고, 상기 리퀴드라인의 단부는 3대의 각 기화기로 연결되는 제1 내지 제3 리퀴드라인으로 분기될 수 있다.

바람직하게는, 상기 설비구역에 마련되며 상기 안벽으로 액화질소 및 질소가 송출되는 상기 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인의 주송출 밸브들이 배치되는 주송출밸브 모듈부:를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 연결라인은 상기 주송출밸브 모듈부에서 각각 상기 제1 질소공급라인 및 제2 질소공급라인으로 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 질소공급라인의 히터 하류에 마련되어 안벽으로 이송되는 질소의 유량을 계측하는 제1 유량계; 상기 액화질소공급라인을 통해 안벽으로 이송되는 액화질소의 유량을 계측하는 제2 유량계; 상기 제1 질소공급라인에서 상기 히터와 상기 제1 유량계 사이에 마련되어 상기 히터로부터 안벽으로 이송되는 질소의 유량 및 압력을 조절하는 제1 송출압력 자동조절밸브; 및 상기 제2 질소공급라인에서 상기 기화기로부터 이송되는 질소의 유량 및 압력을 조절하는 제2 송출압력 자동조절밸브:를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브로 제어공기를 공급하는 제어공기공급라인; 및 상기 제1 질소공급라인에서 히터의 후단에서 분기되어 상기 제어공기공급라인으로 연결되는 리던던시라인:을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브로 제어공기의 공급 차단(fail) 또는 공기압 소실 시, 상기 히터의 후단에서 질소 일부를 분기하여 상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브에 공급하여 질소 압력으로 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화질소저장탱크 및 기화기는 액화질소 및 질소의 송출 및 시험용 설비의 운영 상황에 따라 전부 또는 일부를 동시 또는 분리하여 가동할 수 있다.

바람직하게는, 상기 설비구역에 마련되며 질소를 대기로 배출하는 벤트 라이저: 및 상기 액화질소저장탱크로부터 상기 벤트 라이저로 연결되어 상기 액화질소저장탱크에서 자연기화된 질소를 배출하는 베이퍼 라인:을 더 포함하되, 상기 베이퍼 라인으로부터 상기 제3 리퀴드라인으로 배관이 연결되어, 상기 액화질소저장탱크에서 자연기화된 질소를 상기 제3 기화기로 공급할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브의 고장 또는 장치 이상 시, 상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브를 우회하여 상기 선박 또는 해양 구조물로 이송하거나 상기 벤트 라이저로 배출하여 압력을 해소할 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화질소저장탱크의 압력이 높은 경우 베이퍼 라인을 통해 자연기화된 질소를 배출하여 상기 제3 기화기로 공급하고, 상기 액화질소저장탱크의 액화질소는 상기 제1 및 제2 기화기로 이송하여 강제기화시켜, 자연기화된 질소와 강제기화된 질소를 함께 상기 안벽의 선박 또는 해양 구조물로 공급할 수 있다.

바람직하게는, 상기 베이퍼 라인으로부터 상기 제1 내지 제3 기화기의 후단으로 연결되는 배관이 마련되고, 상기 안벽의 선박 또는 해양 구조물에서 필요로 하는 질소의 양이 많은 경우, 상기 베이퍼 라인을 통해 자연기화된 질소를 배출하여 상기 제1 내지 제3 기화기의 후단으로 연결된 배관으로 이송하고, 상기 액화질소저장탱크의 액화질소는 상기 제1 내지 제3 기화기로 이송하여 강제기화시켜, 자연기화된 질소와 강제기화된 질소를 함께 상기 선박 또는 해양 구조물로 공급할 수 있다.

바람직하게는, 상기 안벽에 계류된 선박 또는 해양 구조물의 냉각 시험이 완료되면 상기 선박 또는 해양 구조물에 잔류하는 액화질소는 상기 액화질소공급라인을 통해 육상의 설비구역으로 배출될 수 있다.

바람직하게는, 상기 육상의 설비구역으로 배출된 액화질소를 상기 기화기 및 히터를 거쳐 상기 선박 또는 해양 구조물로 이송하여 냉각 시험이 완료된 설비를 웜업(warm-up)할 수 있다.

본 발명에서는 육상의 설비구역과 해상의 안벽을 포함하되, 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인에 의해 두 개의 안벽으로 분리됨으로써 두 대의 선박 또는 해양 구조물을 계류시켜 동시에 콜드 테스트할 수 있어 공정병목현상을 해소하고 공정지연을 방지할 수 있다.

또한, 액화질소와 질소를 각각의 배관을 통해 동시에 송출할 수 있고, 배관 이중화에 따라 대체 운전이 가능하므로 배관 일부가 유지 보수 중이더라도 설비의 가동중단 없이 계속해서 콜드 테스트를 수행할 수 있고, 선박 건조 및 인도 공정의 지연을 방지할 수 있다.

나아가, 가배관이나 추가 배관을 설치하지 않고도 설비를 보수하거나 시운전할 수 있으며, 이중화된 배관을 통해 질소를 공급하여 콜드 테스트 및 이너팅에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 충분한 성능 테스트를 통해 선주의 신뢰성 확보에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 콜드 테스트 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2은 도 1의 실시예 시스템에서 설비제어실에 마련되는 게이지 및 미믹 보드를 도시한다.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

후술하는 본 발명의 실시예에서 선박은, 액화가스를 저장하는 저장탱크가 마련되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상(해양) 구조물도 포함될 수 있다.

또한, 본 실시예는 가스를 저온으로 액화시켜 수송될 수 있는 모든 종류의 액화가스에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 콜드 테스트 시스템을 개략적으로 도시하였고, 도 2에는 도 1의 시스템에서 설비제어실에 마련되는 게이지 및 미믹 보드를 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 시스템은, 육상에 마련되는 설비구역(FA)과 해상의 안벽(Q1, Q2)을 포함하여, 저온 액화가스를 저장하는 탱크가 마련되는 선박 및 해양 구조물의 콜드 테스트를 수행할 수 있는 시험용 설비이다.

본 실시예 시스템은, 설비구역(FA)에 마련되며 액화질소를 저장하는 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c), 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 안벽으로 이송하는 액화질소공급라인(LSL), 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 공급받아 기화하는 기화기(200a, 200b, 200c), 기화기로부터 기화된 질소를 공급받아 가열하는 히터(300)를 포함한다.

액화질소저장탱크는 제1 내지 제3 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c)를 포함하여 3대가 마련되고, 각 탱크에는 압력을 감지하여 전송하는 압력트랜스미터(110a)와 액위를 감지하여 전송하는 레벨트랜스미터(120a)가 구비된다. 기화기 역시 제1 내지 제3 기화기(200a, 200b, 200c)를 포함하여 3대가 구비되며 액화질소를 기화시키는 대기식 기화기로 마련된다. 대기식 기화기에서 원활하게 액화질소를 기화시킬 수 있도록 강제송풍기(210)가 마련될 수 있다. 히터(300)는 기화기에서 기화된 기체상태의 질소를 공급받아 추가 가열하는 장치이며, 온수를 이용하는 온수식 전기가열기(310)로 마련될 수 있다.

본 실시예에는 히터(300)로부터 안벽으로 질소를 이송하는 제1 질소공급라인(GSL1)과, 기화기(200a, 200b, 200c)로부터 연결되어 안벽으로 질소를 이송하는 제2 질소공급라인(GSL2)이 마련되고, 제2 질소공급라인으로부터 제1 질소공급라인으로 연결되어 기화기로부터 이송되는 질소를 상기 제1 질소공급라인으로 공급하는 제1 연결라인(CL1)과, 제1 질소공급라인으로부터 제2 질소공급라인으로 연결되어 히터로부터 이송되는 질소를 제2 질소공급라인으로 공급하는 제2 연결라인(CL2)이 마련된다. 이와 같이 제1 및 제2 연결라인(CL1, CL2)을 통해 기화기로부터 이송되는 질소와 히터를 거쳐 추가 가열된 질소를 필요에 따라 제1 질소공급라인(GSL1)과 제2 질소공급라인(GSL2)을 통해 좌우 안벽으로 공급할 수 있다.

안벽은 제티(jetty)형으로 마련되되, 액화질소공급라인(LSL)과 제1 및 제2 질소공급라인(GSL1, GSL2)에 의해 두 개의 안벽으로 분리된다. 본 실시예에서는 이와 같이 분리된 좌우 안벽(Q1, Q2)에 두 대의 선박 또는 해양 구조물(S1, S2)을 동시에 계류시키고, 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인을 통해 두 대의 선박으로 동시에 액화질소 또는 질소를 송출하여 콜드 테스트를 수행하고 이너팅할 수 있어, 공정병목현상을 해소하고 공정지연을 방지할 수 있다. 본 실시예는 제티형 외에 일반 안벽으로 된 시스템에도 적용될 수 있다.

또한, 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인의 단부에는 안벽으로 이송된 액화질소 및 질소를 좌우 안벽으로 송출하고 차단할 수 있도록 안벽밸브유닛(QV)이 마련되며, 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인은 분리된 좌우 안벽 양쪽으로 필요에 따라 액화질소 및 질소를 공급할 수 있도록 Cross Type Shore Manifold rack이 마련된다. 이를 통해 좌우 안벽 양쪽에서 동시 테스트뿐만 아니라, 배관 이상이 발생하더라도 대체 운전이 가능하므로 이상이 발생한 배관 부분을 유지 보수하면서도 가동 중단 없이 계속해서 콜드 테스트 및 이너팅을 수행할 수 있다.

본 시스템에는 액화질소저장탱크로 공급될 액화질소를 수송하는 탱크로리(TL)를 주차하는 주차구역(PA)이 마련되고, 상기 주차구역에는 탱크로리에 체결되어 액화질소공급라인으로 액화질소를 이송하는 전용배관 및 연결구가 마련된다. 최대 송출량에 상응하는 규모의 전용배관 및 연결구를 구비함으로써, 탱크로리로 액화질소 이충전 시 가배관이나 추가 배관을 설치할 필요가 없고 작업 시간을 단축할 수 있다.

탱크로리로부터 공급되는 액화질소는 액화질소충전라인(LDL)을 따라 액화질소저장탱크로 이송되며, 액화질소충전라인의 단부는 분기되어 3대의 각 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c)로 연결될 수 있다.

액화질소저장탱크로부터 기화기로 액화질소를 공급하는 리퀴드라인(LL) 역시, 3대의 각 기화기(200a, 200b, 200c)로 연결되도록 단부에서 제1 내지 제3 리퀴드라인(LLa, LLb, LLc)으로 분기된다.

설비구역에는 질소를 대기로 배출하는 벤트 라이저(600)가 마련되며, 액화질소저장탱크를 포함한 시험용 설비의 압력이 설계 압력보다 높아지면 벤트 라이저(600)를 통해 질소를 대기 배출하여 과압을 해소하거나 잔류압을 강하할 수 있다. 액화질소저장탱크로부터 벤트 라이저로 베이퍼 라인(VL)이 연결된다. 베이퍼 라인으로부터 제3 리퀴드라인(LLc)으로 배관이 연결되고 베이퍼밸브(VV)가 마련되어, 액화질소저장탱크에서 자연기화된 질소를 벤트 라이저로 배출하지 않고 제3 리퀴드라인으로 공급할 수 있다.

3대의 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c) 및 기화기(200a, 200b, 200c)는 액화질소 및 질소의 송출 및 시험용 설비의 운영 상황에 따라 전부 또는 일부를 동시 또는 분리하여 가동할 수 있다. 각 액화질소저장탱크로 연결되는 액화질소충전라인의 각 배관과 탱크로부터 기화기로 송출되는 리퀴드라인의 각 배관, 탱크 상부로부터 연결된 베이퍼 라인의 각 배관을 밸브를 개폐하여 차단 또는 공통할 수 있고, 각 배관을 분리 또는 공통하여 필요한 성질의 가스를 탱크로 이충전하고 기화기로 공급할 수 있다. 그에 따라 가배관 설치나 추가 배관 증설 없이도 탱크나 기화기 중 일부만을 유지 보수할 수 있고, 설비를 자체 시운전할 수도 있다.

설비구역(FA)에는 시험용 설비의 각 장치를 모니터링하고 제어하기 위한 설비제어실(400)이 마련된다. 설비제어실에는 게이지 및 미믹 보드(410)가 마련되어 각 장치들의 운전 상태를 모니터링할 수 있고, 설비 내 각 밸브들을 제어할 수 있다. 도 2에는 이와 같이 본 실시예에서 설비제어실에 마련되는 게이지 및 미믹 보드를 도시하였다.

설비제어실에 연결된 계기 캐비닛(500)에는 시스템 내 각 장치 및 배관들의 압력 및 온도 센서(또는 게이지)가 설치될 수 있다.

한편, 설비구역에는 안벽으로 액화질소 및 질소가 송출되는 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인의 주송출 밸브들이 배치되는 주송출밸브 모듈부(VM)가 마련되며, 제1 및 제2 연결라인(CL1, CL2)은 주송출밸브 모듈부(VM)에서 각각 상기 제1 질소공급라인(GSL1) 및 제2 질소공급라인(GSL2)으로 연결될 수 있다.

제1 질소공급라인(GSL1)의 히터(300) 하류에 제1 유량계(FT1)가 마련되어 안벽으로 이송되는 질소의 유량을 계측하고, 액화질소공급라인(LSL)에 제2 유량계(FT2)가 마련되어 액화질소공급라인을 통해 안벽으로 이송되는 액화질소의 유량을 계측한다. 제1 및 제2 유량계(FT1, FT2)는 온압보정식 송출 유량계로 마련된다.

제1 질소공급라인(GSL1)에서 히터(300)와 제1 유량계(FT1) 사이에 제1 송출압력 자동조절밸브(CV1)가 마련되어 히터로부터 안벽으로 이송되는 질소의 유량 및 압력을 조절하고, 제2 질소공급라인(GSL2)에는 제2 송출압력 자동조절밸브(CV2)가 마련되어 기화기(200a, 200b, 200c)로부터 이송되는 질소의 유량 및 압력을 조절한다. 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브(CV1, CV2)는 설비제어실(400)에 구비된 컨트롤러(415, 416)에 의해 자동제어된다.

또한, 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브의 조절을 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브(CV1, CV2)로 제어공기를 공급하는 제어공기공급라인(CAL)이 마련되고, 제1 질소공급라인에서 히터(300)의 후단에서 분기되어 제어공기공급라인(CAL)으로 연결되는 리던던시라인(RL)이 구비된다. 본 실시예 시스템에서는 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브로 제어공기의 공급 차단(fail) 또는 공기압 소실 시, 히터의 후단에서 질소 일부를 분기하여 리던던시라인(RL)을 통해 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브에 공급하여 질소 압력으로 제어할 수 있다. 이와 같이 질소에 의해 제어공기의 리던던시 기능을 수행할 수 있으며, 필요에 따라 리던던시라인은 상시 사용할 수도 있다. 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브의 고장 또는 장치 이상 시에는 질소를 비송송출할 수 있는데, 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브를 우회하여 안벽의 선박 또는 해양 구조물로 질소를 이송하거나 벤트 라이저를 통해 배출하여 압력을 강하하거나 조절할 수 있다.

3대의 액화질소저장탱크 및 기화기는 액화질소 및 질소의 송출 및 시험용 설비의 운영 상황에 따라 전부 또는 일부를 동시 또는 분리하여 가동할 수 있다.

도 1을 참조하여 도 2에 도시된 게이지 및 미믹 보드(410)를 개략적으로 살펴보면, 우선 액화질소충전라인(LDL)이 연결된 제1 내지 제3 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c)의 압력(411a, 411b, 411c)과 액위(412a, 412b, 412c)를 계기판을 통해 확인하면서, 각 탱크로 액화질소 공급 및 송출하는 밸브를 제어한다.

미믹 보드에는 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c)로부터 액화질소를 기화기(200a, 200b, 200c)로 이송하는 리퀴드라인(LL)의 메인 헤더 압력(PT1)을 나타내는 게이지 계기판(413a)과 베이퍼 라인을 거쳐 제3 리퀴드라인으로 이송되는 액화질소 압력(PT2)을 나타내는 계기판(413b)이 구비된다. 또한, 기화기로부터 히터로 공급되는 질소의 압력(PT3)을 나타내는 계기판(414a), 제3 기화기를 제1 및 제2 기화기와 분리하여 운용할 때 제3 리퀴드라인으로 이송 후 제3 기화기를 거친 질소의 압력(PT4)을 나타내는 계기판(414b), 히터로부터 배출되는 질소 기체의 압력(PT7) 및 온도(TT2)를 나타내며 이를 조절할 수 있는 컨트롤러(415, 417)가 구비되고, 히터를 거치지 않고 기화기로부터 배출되어 안벽으로 이송되는 질소의 압력(PT8)을 조절할 수 있는 컨트롤러(416)가 구비된다.

히터의 온수 온도(TT1) 및 수위(LS) 값을 전송받고, 히터에서 배출되는 질소의 온도를 조절하는 컨트롤러(417)의 제어에 의해 온수식 전기가열기를 제어하는 히터 컨트롤 패널(420)이 설비제어실에 마련된다.

또한, 히터 하류의 제1 유량계(FT1)에서 감지된 질소의 유량을 표시하는 계기판(418a)과 안벽 매니폴드로 이송되는 질소 압력(PT6)을 나타내는 계기판(419a)이 마련되고, 액화질소저장탱크로부터 액화질소공급라인(LSL)을 통해 안벽 매니폴드로 이송되는 액화질소의 유량 및 압력(PT5)을 나타내는 계기판(418b, 419b)이 마련된다.

본 실시예의 시스템 운전 방법을 몇 가지 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 액화질소저장탱크 및 각 설비를 시운전하고자 하는 경우에는, 제3 저장탱크(100c)로 퍼징(purging) 및 드라잉(drying)을 위한 질소를 공급하여 제3 기화기(200c)를 거쳐 벤트 라이저(600)로 배출시키면서, 벤트 라이저로 이송되던 질소를 베이퍼 라인(VL)을 통해 제1 저장탱크(100a)로 이송하여 제1 저장탱크를 퍼징한다. 그 후 제1 저장탱크(100a)로부터 질소를 제1 및 제2 기화기(200a, 200b)로 공급하고, 제1 및 제 기화기로부터 히터(300)로 이송되어 히터를 거친 질소는 제1 질소공급라인(GSL1)을 통해 이송하여 제2 연결라인(CL2)을 거친 후 주송출밸브 모듈부(VM)에서 외부로 배출시켜, 시스템을 시운전할 수 있다.

다음으로, 액화질소저장탱크의 이충전 및 탱크를 쿨다운하는 경우, 제2 및 제3 저장탱크(100b, 100c)에 액화질소를 공급하고 이를 탱크로부터 배출시켜, 탱크로리로부터 각 탱크로 액화질소를 공급하기 위해 마련된 액화질소충전라인(LDL)의 헤더로 이송한 후 앞서 퍼징이 완료된 제1 액화질소저장탱크(100a)로 공급한다. 제1 액화질소저장탱크로부터 발생하는 질소 기체를 베이퍼 라인(VL)을 통해 벤트 라이저(600)로 배출하면서, 탱크를 쿨다운하게 된다.

액화질소저장탱크에 액화질소를 충전한 후, 안벽으로 콜드 테스트를 위한 질소를 송출하기에 앞서 시스템 내 각 배관을 예냉(pre-cool down)하고 기밀테스트하고자 하는 경우, 액화질소저장탱크에서 발생하는 증발가스, 즉 질소 가스를 이용할 수 있다. 제1 내지 제3 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c)에서 발생하는 질소 가스를 베이퍼 라인(VL)을 통해 배출시킨 후 이를 벤트 라이저로 보내지 않고 리퀴드라인(LL)으로 이송하여, 제1 내지 제3 리퀴드라인(LLa, LLv, LLc)을 통해 제1 내지 제3 기화기(200a, 200b, 200c)로 보내고, 히터(300)를 거쳐 제1 질소공급라인(GSL1)을 통해 안벽으로 송출하고, 제2 연결라인(CL2)을 통해 질소 일부를 제2 질소공급라인(GSL2)으로 보내 안벽으로 송출하게 된다. 이와 같이 본 실시예에서는 운전초기 예냉(COOL DOWN)을 위해서는 자연기화된 증발가스를 이용할 수 있다. 액체질소 송출밸브를 미세하게 조정하여 소량의 액화질소를 천천히 공급하여 예냉할 수도 있으나, 선박에서 필요로 하는 공급량보다는 극소량으로 송출하면서 배관 및 기화기를 예냉하더라도, 극저온의 액체질소가 배관에 직접 송출되면 운전 전 상온상태의 배관과 기화기에 미치는 피로도와 배관의 변형이 장기적인 설비의 수명에 영향을 줄 수 있으므로, 탱크에 자연기화되어 저장된 저온의 증발가스와 기화기를 이용하여 사전예냉함으로써 운전초기 피로도를 줄이고 설비의 수명을 연장할 수 있다.

좌우 안벽(Q1, Q2)에 두 대의 선박 또는 해상 구조물(S1, S2)을 동시에 계류시키고 이너팅(inerting)하는 경우, 제1 내지 제3 액화질소저장탱크(100a, 100b, 100c)로부터 리퀴드라인(LL)을 통해 액화질소를 제1 내지 제3 기화기(200a, 200b, 200c)로 공급한다. 각 기화기에서 기화된 질소를 히터(300)로 이송하여 히터를 거쳐 가열된 질소를 제1 질소공급라인(GSL1)을 통해 좌측 안벽(Q1)에 계류된 선박(S1)으로 송출하고, 제2 연결라인(CL2)을 통해 질소를 분기하여 제2 질소공급라인(GSL2)을 거쳐 우측 안벽(Q2)에 계류된 선박(S2)으로 송출하여 두 대의 선박을 이너팅할 수 있다.

한편, 액화질소저장탱크의 액화질소와 탱크에서 발생한 증발가스를 안벽으로 송출하고자 하는 경우(Liquid and Vapor Hybrid Control), 제1 및 제2 기화기(200a, 200b)와 제3 기화기(200c)를 분리하여 운전할 수 있다. 각 탱크(100a, 100b, 100c)로부터 액화질소는 리퀴드라인(LLa, LLb)을 통해 제1 및 제2 기화기(200a, 200b)로 공급하고, 각 탱크(100a, 100b, 100c)에서 발생한 증발가스는 베이퍼 라인(VL)으로 배출시킨 후 벤트 라이저로 향하는 배출밸브(DV)는 닫고 베이퍼밸브(VV)를 열어 이를 제3 기화기(200c)로 공급한다. 제1 및 제2 기화기(200a, 200b)를 거쳐 기화된 질소와 탱크에서 자연발생하여 제3 기화기(200c)를 거친 질소는 합류되어 히터(300)로 이송되고, 히터에서 가열되어 제1 질소공급라인(GSL1)과 제2 연결라인(CL2)에서 연결된 제2 질소공급라인(GSL2)을 통해 좌우 안벽(Q1, Q2)의 선박(S1, S2)으로 송출될 수 있다. 액화질소저장탱크의 압력이 높은 경우 베이퍼 라인을 통해 자연기화된 질소를 배출하고, 자연기화된 질소와 강제기화된 질소를 함께 안벽의 선박 또는 해양 구조물로 공급하여 이와 같이 운전할 수 있다.

나아가, 안벽의 선박 또는 해양 구조물에서 필요로 하는 질소의 양이 많은 경우, 베이퍼 라인(VL)을 통해 각 탱크(100a, 100b, 100c)에서 발생한 자연기화된 질소를 배출하여, 배출밸브(DV)는 닫아 제1 내지 제3 기화기(200a, 200b, 200c)의 후단으로 연결된 배관을 통해 자연기화된 질소를 제1 및 제3 기화기 후단으로 이송하고, 액화질소저장탱크의 액화질소는 제1 내지 제3 기화기(200a, 200b, 200c)로 이송하여 강제기화시켜, 자연기화된 질소와 강제기화된 질소를 함께 히터를 거쳐 안벽의 선박 또는 해양 구조물로 공급하도록 운전할 수도 있다.

본 실시예 시스템은 좌우 안벽에 두 대의 선박 또는 해상 구조물을 동시에 계류시키고 하나는 쿨 다운하면서 다른 하나는 이너팅하는 것과 같이 좌우 안벽의 선박에 상이한 공정을 수행할 수도 있다. 좌측 안벽(Q1)의 선박(S1)을 쿨 다운하고, 우측 안벽(Q2)의 선박(S2)은 이너팅한다면, 제1 내지 제3 액화가스저장탱크(100a, 100b, 100c)로부터 리퀴드 라인(LL)을 통해 제1 내지 제3 기화기(200a, 200b, 200c)로 액화가스를 공급하고, 제1 내지 제3 기화기에서 기화된 질소를 분배하여 일부는 히터(300)로 보내고 다른 일부는 제2 질소공급라인(GLS2)으로 보낸다. 제2 질소공급라인(GSL2)으로 공급된 질소를 제1 연결라인(CL1)을 통해 제1 질소공급라인(GSL1)을 거쳐 좌측 안벽(Q1)의 선박(S1)으로 공급하고, 액화질소공급라인(LSL)을 통해 액화질소저장탱크로부터 좌측 안벽의 선박으로 액화질소를 송출하여 선박을 쿨 다운한다. 기화기 및 히터(300)를 거친 질소는 제2 연결라인(CL2)을 통해 제2 질소공급라인(GSL2)을 거쳐 우측 안벽(Q2)의 선박(S2)으로 송출하여 선박을 이너팅한다.

좌우 안벽(Q1, Q2)의 선박(S1, S2)을 동시에 쿨 다운하고자 하는 경우, 히터를 사용하지 않고 제1 내지 제3 기화기(200a, 200b, 200c)를 거친 질소를 제1 및 제2 질소공급라인(GSL1, GSL2)으로 보내고, 액화질소공급라인(LSL)을 통해 액화질소를 안벽으로 보내 좌우 안벽의 선박에 질소와 액화질소를 송출하여 쿨 다운한다.

한편, 안벽에 계류된 선박 또는 해양 구조물의 냉각 시험이 완료되면 선박 또는 해양 구조물에 잔류하는 액화질소는 액화질소공급라인(LSL)을 통해 육상의 설비구역(FA)으로 배출시킬 수 있다. 육상의 설비구역으로 배출된 액화질소를 기화기(200a, 200b, 200c) 및 히터(300)를 거쳐 선박 또는 해양 구조물로 이송하여 냉각 시험이 완료된 설비를 웜업(warm-up)할 수 있다. 예를 들어, LNG-FSRU와 같이 재기화 시스템을 구비한 선박에 액화질소를 충전하여 콜드 테스트하는 경우, 선측에 과도하게 저장된 액화질소를 배출하고 재기화 시스템을 웜업하기 위해 선측으로부터 육상의 설비구역으로 액화질소를 배출하고, 기화기를 거쳐 기화시켜 선측으로 회수되도록 Ring Loop를 형성하여 운전할 수 있다. 이를 통해 시스템의 가스소모량을 줄이고, 공정시간을 단축할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

FA: 설비구역
PA: 주차구역
TL: 탱크로리
Q1, Q2: 안벽
S1, S2: 선박 또는 해양 구조물
100a, 100b, 100c: 액화가스저장탱크
200a, 200b, 200c: 기화기
300: 히터
400: 설비제어실
500: 계기 캐비닛
600: 벤트 라이저
LDL: 액화가스충전라인
LSL: 액화질소공급라인
LL: 리퀴드 라인
VL: 베이퍼 라인
GSL1: 제1 질소공급라인
GSL2: 제2 질소공급라인
CL1: 제1 연결라인
CL2: 제2 연결라인
CAL: 제어공기공급라인
RL: 리던던시라인

Claims (14)

1. 육상에 마련되는 설비구역과 해상의 안벽을 포함하여, 저온 액화가스를 저장하는 탱크가 마련되는 선박 및 해양 구조물의 시험용 설비에 있어서,
   상기 설비구역에 마련되며 액화질소를 저장하는 액화질소저장탱크;
   상기 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 공급받아 기화하는 기화기;
   상기 기화기로부터 기화된 질소를 공급받아 가열하는 히터;
   상기 액화질소저장탱크로부터 액화질소를 상기 안벽으로 이송하는 액화질소공급라인;
   상기 히터로부터 상기 안벽으로 질소를 이송하는 제1 질소공급라인;
   상기 기화기로부터 상기 안벽으로 질소를 이송하는 제2 질소공급라인;
   상기 제2 질소공급라인으로부터 상기 제1 질소공급라인으로 연결되어 상기 기화기로부터 이송되는 질소를 상기 제1 질소공급라인으로 공급하는 제1 연결라인; 및
   상기 제1 질소공급라인으로부터 상기 제2 질소공급라인으로 연결되어 상기 히터로부터 이송되는 질소를 상기 제2 질소공급라인으로 공급하는 제2 연결라인:을 포함하고,
   상기 안벽은 제티(jetty)형으로 마련되되, 상기 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인에 의해 두 개의 안벽으로 분리되어 두 대의 선박 또는 해양 구조물이 계류될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 설비구역에 마련되며 시험용 설비의 각 장치를 모니터링하고 제어하는 설비제어실:을 더 포함하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
3. 제 2항에 있어서,
   탱크로리로부터 공급되는 액화질소를 상기 액화질소저장탱크로 이송하는 액화질소충전라인:을 더 포함하며,
   상기 액화질소저장탱크는 제1 내지 제3 액화질소저장탱크를 포함하여 3대가 마련되고, 상기 액화질소충전라인의 단부는 분기되어 3대의 각 액화질소저장탱크로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 액화질소저장탱크로부터 상기 기화기로 액화질소를 공급하는 리퀴드라인:을 더 포함하며,
   상기 기화기는 제1 내지 제3 기화기를 포함하여 3대가 마련되고, 상기 리퀴드라인의 단부는 3대의 각 기화기로 연결되는 제1 내지 제3 리퀴드라인으로 분기되는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 설비구역에 마련되며 상기 안벽으로 액화질소 및 질소가 송출되는 상기 액화질소공급라인과 제1 및 제2 질소공급라인의 주송출 밸브들이 배치되는 주송출밸브 모듈부:를 더 포함하고,
   상기 제1 및 제2 연결라인은 상기 주송출밸브 모듈부에서 각각 상기 제1 질소공급라인 및 제2 질소공급라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1 질소공급라인의 히터 하류에 마련되어 안벽으로 이송되는 질소의 유량을 계측하는 제1 유량계;
   상기 액화질소공급라인을 통해 안벽으로 이송되는 액화질소의 유량을 계측하는 제2 유량계;
   상기 제1 질소공급라인에서 상기 히터와 상기 제1 유량계 사이에 마련되어 상기 히터로부터 안벽으로 이송되는 질소의 유량 및 압력을 조절하는 제1 송출압력 자동조절밸브; 및
   상기 제2 질소공급라인에서 상기 기화기로부터 이송되는 질소의 유량 및 압력을 조절하는 제2 송출압력 자동조절밸브:를 더 포함하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브로 제어공기를 공급하는 제어공기공급라인; 및
   상기 제1 질소공급라인에서 히터의 후단에서 분기되어 상기 제어공기공급라인으로 연결되는 리던던시라인:을 더 포함하며,
   상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브로 제어공기의 공급 차단(fail) 또는 공기압 소실 시, 상기 히터의 후단에서 질소 일부를 분기하여 상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브에 공급하여 질소 압력으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 액화질소저장탱크 및 기화기는 액화질소 및 질소의 송출 및 시험용 설비의 운영 상황에 따라 전부 또는 일부를 동시 또는 분리하여 가동할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 설비구역에 마련되며 질소를 대기로 배출하는 벤트 라이저; 및
   상기 액화질소저장탱크로부터 상기 벤트 라이저로 연결되어 상기 액화질소저장탱크에서 자연기화된 질소를 배출하는 베이퍼 라인:을 더 포함하되,
   상기 베이퍼 라인으로부터 상기 제3 리퀴드라인으로 배관이 연결되어, 상기 액화질소저장탱크에서 자연기화된 질소를 상기 제3 기화기로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브의 고장 또는 장치 이상 시, 상기 제1 및 제2 송출압력 자동조절밸브를 우회하여 상기 선박 또는 해양 구조물로 이송하거나 상기 벤트 라이저로 배출하여 압력을 해소하는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
11. 제 9항에 있어서,
    상기 액화질소저장탱크의 압력이 높은 경우 베이퍼 라인을 통해 자연기화된 질소를 배출하여 상기 제3 기화기로 공급하고, 상기 액화질소저장탱크의 액화질소는 상기 제1 및 제2 기화기로 이송하여 강제기화시켜, 자연기화된 질소와 강제기화된 질소를 함께 상기 안벽의 선박 또는 해양 구조물로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
12. 제 9항에 있어서,
    상기 베이퍼 라인으로부터 상기 제1 내지 제3 기화기의 후단으로 연결되는 배관이 마련되고,
    상기 안벽의 선박 또는 해양 구조물에서 필요로 하는 질소의 양이 많은 경우, 상기 베이퍼 라인을 통해 자연기화된 질소를 배출하여 상기 제1 내지 제3 기화기의 후단으로 연결된 배관으로 이송하고, 상기 액화질소저장탱크의 액화질소는 상기 제1 내지 제3 기화기로 이송하여 강제기화시켜, 자연기화된 질소와 강제기화된 질소를 함께 상기 선박 또는 해양 구조물로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안벽에 계류된 선박 또는 해양 구조물의 냉각 시험이 완료되면 상기 선박 또는 해양 구조물에 잔류하는 액화질소는 상기 액화질소공급라인을 통해 육상의 설비구역으로 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 육상의 설비구역으로 배출된 액화질소를 상기 기화기 및 히터를 거쳐 상기 선박 또는 해양 구조물로 이송하여 냉각 시험이 완료된 설비를 웜업(warm-up)할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 콜드 테스트 시스템.

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