KR20230084000A - 액화 가스 저장 탱크 설치 구조 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액화 가스 저장 탱크 설치 구조는 선체의 격벽에 의해 구획된 카고 홀드; 및 바이로브(Bi-lobe) 형상을 가지며, 수직하게 세워진 상태로 상기 카고 홀드에 마련되는 액화 가스 저장 탱크를 포함하고, 상기 카고 홀드는 가압된 기체로 충진될 수 있다.

Description

액화 가스 저장 탱크 설치 구조 및 이를 포함하는 선박{MOUNTING STRUCTURE FOR LIQUEFIED GAS STORAGE TANK, VESSEL HAVING THE SAME}
본 발명은 액화 가스 저장 탱크 설치 구조 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
육상 등에는 전력 수요를 감당하기 위해 발전소가 설치될 수 있으며, 발전소는 화석 연료 등을 이용하여 전력을 생성할 수 있다. 그런데 이때 발전 과정에서 대량의 이산화탄소가 발생한다. 또한 유정이나 가스정으로부터 석유 또는 천연가스 등을 추출하는 과정에서도 이산화탄소가 발생하게 된다. 이러한 이산화탄소는 대기 중으로 방출 처리된다.
그런데 이산화탄소는 환경 오염을 유발하는 주범이기 때문에, 이산화탄소의 방출을 줄이기 위한 규제들이 존재한다. 일례로 지구온난화를 방지하기 위한 구체적 이행 방안으로서 2005년에 발효된 교토의정서로 인해, 이산화탄소를 그대로 대기중에 방출시키는 것은 점차 어려워지고 있다.
이러한 규제에 대응하기 위해, 대기중에 방출되는 이산화탄소를 감축시키기 위하여 이산화탄소를 별도의 저장소에 저장하는 방법이 제시되고 있다. 일례로 이산화탄소가 다량 발생하는 곳에 직접 이산화탄소를 저장하는, EOR(Enhanced Oil Recovery)을 이용할 수 있다.
그런데 유정이나 가스정에 연결된 Oil FPSO 혹은 LNG FPSO를 이용하여 이산화탄소를 EOR 혹은 EGR(Enhanced Gas Recovery)로서 사용하고자 할 경우에는, 이들 FPSO의 내부에 이산화탄소를 저장하기 위한 별도의 충분한 공간을 확보하기 어렵다는 문제가 있다. 또한 저장소의 용량이 완전히 채워지게 되면, 이산화탄소를 처리하여 저장하기 위해 설치되는 각종 장치 및 설비들이 더 이상 쓸모가 없어 버려지게 되는 문제가 있다.
또한 육상 발전소에서 발생하는 이산화탄소에 대해서는, 이송 파이프나 차량에 의해 근거리까지 운반하여 처리 및 저장하는 방법 정도가 개발되어 있을 뿐이어서, 여전히 이산화탄소 배출을 충분히 해결하지 못하고 있다.
이에, 저온 고압 조건의 상태로 액화된 이산화탄소가 저장되는 액화 가스 저장 탱크가 설치된 선박을 이용하여 이산화탄소를 저장 위치까지 수송하는 방법이 연구되고 있다.
한편, 액화 가스 저장 탱크가 파손되는 경우, 상대적으로 고온이고 압력이 낮은 외부로 이산화탄소가 누출될 수 있다. 이산화탄소가 외부로 누출되면, 누출된 이산화탄소가 기화하며 주변의 열을 흡수하므로, 액화 가스 저장 탱크가 마련되는 카고 홀드의 온도를 낮출 수 있다. 여기서, 카고 홀드 주변의 선체는 일반적인 강재로 이루어지므로, 일반적인 고압의 환경에 대한 내성은 크지만, 저온 환경에서의 저온 취성은 약할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 액화 가스 저장 탱크에서 이산화탄소가 누출되더라도, 누출된 이산화탄소의 기화를 억제할 수 있는 액화 가스 저장 탱크 설치 구조 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화 가스 저장 탱크 설치 구조는 선체의 격벽에 의해 구획된 카고 홀드; 및 바이로브(Bi-lobe) 형상을 가지며, 수직하게 세워진 상태로 상기 카고 홀드에 마련되는 액화 가스 저장 탱크를 포함하고, 상기 카고 홀드는 가압된 기체로 충진될 수 있다.
구체적으로, 상기 카고 홀드는 액화 가스 저장 탱크의 내부 압력 및 대기압 사이의 압력을 유지할 수 있다.
구체적으로, 상기 카고 홀드는 상기 액화 가스 저장 탱크 내부의 액화 가스가 누출되더라도, 상기 액화 가스가 기화되지 않는 압력으로 가압될 수 있다.
구체적으로, 상기 카고 홀드는 상기 액화 가스의 삼중점의 압력으로 유지될 수 있다.
구체적으로, 액화 가스 저장 탱크의 내부는 저장되는 액화 가스의 삼중점 이상의 온도 및 삼중점보다 높은 압력으로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은 상술한 액화 가스 저장 탱크 설치 구조를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액화 가스 저장 탱크 설치 구조는 카고 홀드를 고압 상태로 유지함으로써, 액화 가스 저장 탱크에서 이산화탄소가 누출되더라도, 누출된 이산화탄소의 기화를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크 설치 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 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.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 평단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정단면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은 이후에 설명하는 액화 가스 저장 탱크 설치 구조(2)를 포함할 수 있다.
선박(1)은 일반 상선이거나 또는 FLNG, FSRU 등과 같은 해양플랜트를 포괄하는 표현일 수 있으며, 더 나아가 해상을 통해 일정 지점에서 다른 지점으로 이동할 수 있는 모든 수단을 포괄함을 알려둔다.
선박(1)은 선체(1a)의 내부, 예를 들면, 카고 홀드(30)에 액화 가스로서 이산화탄소(CO2)를 저장하는 액화 가스 저장 탱크(10)를 가질 수 있다. 액화 가스 저장 탱크(10)는 복수 개로 마련될 수 있다. 여기서, 카고 홀드(30)는 선체(1a) 및 격벽(1b)에 의해 구획된 공간들일 수 있다.
복수 개로 마련되는 액화 가스 저장 탱크(10)는 복수 개의 열, 예를 들면, 2개의 열로 마련될 수 있다. 다만, 선박(1)의 선수측에는 액화 가스 저장 탱크(10)의 열보다 적은 수, 예를 들면, 1개의 액화 가스 저장 탱크(10)가 마련될 수 있다. 또한, 액화 가스 저장 탱크(10)가 3개의 열로 마련되는 경우에는, 선박의 선수측에는 2개의 액화 가스 저장 탱크(10)가 마련될 수도 있다.
또한 액화 가스 저장 탱크(10)는 선체(1a)의 내부, 즉 카고 홀드(30)에 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 일부의 액화 가스 저장 탱크(10)는 선외에 배치될 수도 있다.
또한, 액화 가스는 이산화탄소 외에 LPG, LNG, 또는 암모니아 등일 수 있다. 다만 액화 가스는 하기에서 설명하는 가스 연료보다 비등점이 높은 것일 수 있다. 즉, 액화 가스가 이산화탄소, LPG, 암모니아 등이고 가스 연료는 LNG 등일 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예로서 액화 가스가 이산화탄소인 것으로 하여 설명한다.
액화 가스 저장 탱크(10)는 이산화탄소를 삼중점(5barg, -56.6℃)의 압력 이상, 예를 들면, 8bar의 압력으로 저장함으로써, 이산화탄소를 액상으로 유지할 수 있다. 이를 위하여, 액화 가스 저장 탱크(10)는 압력용기로서 C-Type 등의 형태를 이룰 수 있지만, 상기의 압력을 유지할 수 있는 다양한 형태/구조를 가질 수 있음은 물론이다.
액화 가스 저장 탱크(10)는 설계압력을 가질 수 있다. 즉, 액화 가스 저장 탱크(10)가 구조적으로 견딜 수 있는 압력값이 존재할 수 있다. 또한, 액화 가스 저장 탱크(10)의 내압이 지속적으로 올라갈 경우 설계압력에 도달하는 것을 방지하기 위해, 액화 가스 저장 탱크(10)에는 일정 압력에서 자동 개방되는 안전 밸브(safety valve, 도시하지 않음)가 마련될 수 있다.
또한, 선박(1)은, 연료 탱크(41)가 마련된다. 연료 탱크(41)는 선박(1)에 마련되는 수요처(도시하지 않음)에 공급할 연료를 저장하는데, 수요처는 추진 엔진, 발전 엔진, 가스 터빈, 보일러, 연료 전지 등으로, 연료의 연소를 통해 에너지를 생성하는 모든 장치를 일컫는다.
연료 탱크(41)는 선외에 배치될 수 있고, 일례로 갑판 상에 공지된 지지 구조물을 이용하여 지지되도록 설치될 수 있다. 또는 연료 탱크(41)가 선내에 마련되는 것도 가능하며, 연료 탱크(41)는 하나 이상으로 마련될 수 있다.
연료 탱크(41)에 저장되는 연료는 액화 가스 대비 비등점이 낮은 가스연료일 수 있다. 일례로 가스 연료는 LNG, LPG, 메탄올, 수소, 또는 암모니아 등일 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크 설치 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크 설치 구조(2)는 카고 홀드(30) 및 액화 가스 저장 탱크(10)를 포함할 수 있다.
카고 홀드(30)는 선체(1a) 및 격벽(1b)에 의해 구획된 공간으로, 액화 가스 저장 탱크(10)가 저장되는 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 카고 홀드(30)를 구성하는 선체(1a) 및 격벽(1b)에 극저온강이 아닌 일반 저온강이 적용되는 것이 가능하다.
또한, 카고 홀드(30)에는 액화 가스 저장 탱크(10)를 지지하는 새들(20)과, 액화 가스 저장 탱크(10)의 거동을 안정적으로 지지할 수 있는 안티 롤링 쵸크(도시하지 않음), 안티 플로팅 쵸크(도시하지 않음) 및 안티 피칭 쵸크(도시하지 않음) 등이 마련될 수도 있다.
카고 홀드(30)는 가압된 기체로 충진된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 카고 홀드(30)는 외부와 단절된 닫힌 공간이며, 가압된 기체로 충진될 수 있다.
카고 홀드(30)는 액화 가스 저장 탱크(10)의 내부 압력과 대기압 사이의 압력을 유지할 수 있다. 바람직하게는 카고 홀드(30)는 액화 가스 저장 탱크(10) 내부의 액화 가스가 누출되더라도, 상기 액화 가스가 기화되지 않을 정도의 압력을 유지할 수 있다. 예를 들면, 상기 카고 홀드(30)는 액화 가스의 삼중점의 압력으로 유지될 수 있다. 즉, 액화 가스가 이산화탄소인 경우, 카고 홀드(30)는 5barg의 압력으로 유지될 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(10)는 둥근 원형 탱크 2개를 서로 연통시킨 상태로 연결하는 바이로브(Bi-lobe) 형상을 가질 수 있다. 또한, 액화 가스 저장 탱크(10)는 '8'자 형태로 수직하게 세워지는 바이로브 형상의 C-Type으로 설치될 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(10)를 수직 방향으로 설치할 경우, 선박의 길이 방향을 따라 액화 가스 저장 탱크(10)가 설치되는 공간이 차지하는 폭을 대폭 줄일 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(10)의 내부에는 서포트 링(Support ring) 또는 스티프너 링(Stiffener ring)과 같이, 링 형상을 가지는 내부 보강재(도시하지 않음)가 마련될 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(10)는 내부 공간에 액화 가스를 저장할 수 있으며, 액화 가스는 이산화탄소 외에 LPG, LNG, 또는 암모니아 등일 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(10)의 내부는 저장되는 액화 가스의 삼중점보다 높은 압력으로 유지될 수 있다. 예를 들면, 액화 가스가 이산화탄소인 경우, 액화 가스 저장 탱크(10)의 내부는 8barg의 압력으로 유지될 수 있다. 한편, 이산화탄소는 삼중점 이상의 온도 예를 들면, -55℃로 유지되면서 액화 가스 저장 탱크(10)에 저장될 수 있다.
새들(20)은 액화 가스 저장 탱크(10)의 하부와 선체 사이에 마련될 수 있다. 새들(20)은 적어도 2개로 마련될 수 있으며, 액화 가스 저장 탱크(10)를 지지할 수 있다. 새들(20) 중 하나는 선체에 고정된 형태의 새들이고, 새들(20) 중 다른 하나는 슬라이딩 가능한 새들일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크 설치 구조(2)는 카고 홀드(30)가 액화 가스의 삼중점에 해당하는 압력 이상으로 가압된 상태를 유지함으로써, 액화 가스 저장 탱크(10)에서 누출된 액화 가스의 기화를 방지할 수 있으며, 액화 가스가 기화됨에 따라 액화 가스 저장 탱크(10)의 주변, 예를 들면, 카고 홀드(30)를 구성하는 선체(1a) 및 격벽(1b)의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 카고 홀드(30)를 구성하는 선체(1a) 및 격벽(1b)에 극저온강이 아닌 일반 저온강이 적용되는 것이 가능하다. 따라서, 선박(1)의 제조를 위한 비용이 감소될 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명된 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들 중 적어도 둘 이상을 조합한 것이나 상기 실시예들 중 적어도 어느 하나와 공지기술을 조합한 것을 새로운 실시예로 포함할 수 있음은 물론이다.
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 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 선박
2: 액화 가스 저장 탱크 설치 구조
10: 액화 가스 저장 탱크
20: 새들
30: 카고 홀드
41: 연료 탱크

Claims (6)

  1. 선체의 격벽에 의해 구획된 카고 홀드; 및
    바이로브(Bi-lobe) 형상을 가지며, 수직하게 세워진 상태로 상기 카고 홀드에 마련되는 액화 가스 저장 탱크를 포함하고,
    상기 카고 홀드는 가압된 기체로 충진되는 액화 가스 저장 탱크 설치 구조.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 카고 홀드는 액화 가스 저장 탱크의 내부 압력 및 대기압 사이의 압력을 유지하는 액화 가스 저장 탱크 설치 구조.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 카고 홀드는 상기 액화 가스 저장 탱크 내부의 액화 가스가 누출되더라도, 상기 액화 가스가 기화되지 않는 압력으로 가압되는 액화 가스 저장 탱크 설치 구조.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 카고 홀드는 상기 액화 가스의 삼중점의 압력으로 유지되는 액화 가스 저장 탱크 설치 구조.
  5. 제2 항에 있어서,
    액화 가스 저장 탱크의 내부는 저장되는 액화 가스의 삼중점 이상의 온도 및 삼중점보다 높은 압력으로 유지되는 액화 가스 저장 탱크 설치 구조.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 상기 액화 가스 저장 탱크 설치 구조를 포함하는 선박.
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