KR20230095479A - 이중박스구조를 구비한 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

이중박스구조를 구비한 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펌프유닛의 흡입관부가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나 액화가스 저장탱크의 공간에 노출되는 문제를 방지할 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것으로, 액화가스가 저장되는 탱크유닛 및 상기 탱크유닛의 내측에 구비되되, 상기 탱크유닛의 바닥부에 설치되는 제1 박스 및 상기 제1 박스 상부에 설치되는 제2 박스를 포함하는 이중박스유닛을 포함하고, 상기 제1 박스 및 제2 박스는 접하는 일면이 개방되며, 상기 일면을 통해 서로 연통되는 액화가스 저장탱크를 제공한다.

Description

이중박스구조를 구비한 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박{Liquefied gas Storage tank with Double box structure and Ship having thereof}
본 발명은 선박의 연료효율 증대를 위한 이중박스구조를 구비한 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
일반적으로 자동차, 선박 등의 운송 연료 및 국내/외에서 사용되는 각종 연료 등으로 사용되는 석유자원은 점차 고갈되고 있으며, 유가 상승 및 엄격해지는 환경 규제 등에 따라 대체에너지로 액화가스의 사용량이 증가하고 있다.
일례로, 액화가스는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG) 또는 액화프로판가스(Liquefied Propane Gas: LPG) 등을 포함한다. 이러한 액화가스는 기체상태보다 부피가 크게 줄어서(예컨대 LNG의 경우 액화시 부피가 1/600로 줄고, LPG의 경우 액화시 1/250로 많이 줄어들 수 있다) 액화된 상태에서 저장과 운송에 편리하지만 온도를 끓는점(LNG의 경우 약 -162 ℃, LPG의 경우 약 -50 ℃)이하로 유지해야 하는 어려움이 있다.
이러한 액화가스를 저장하기 위해서는 액화가스를 끓는점 이하로 유지시켜 주는 극저온 액화가스 저장탱크가 필요하다.
그런데, 상기 액화가스 저장탱크는 선박 등의 운송기관의 액화가스를 저장하는 구조물로서, 내부에 액체가 저장되어 있기 때문에 필연적으로 선박과 같은 부유식 구조물 또는 육상 운송 기관의 이동에 따라 액화가스 저장탱크가 항상 수면 또는 지면에 대하여 수평을 유지할 수 없게 되고, 이에 따라 액체 연료의 유동이 발생한다.
또한 액체 연료가 소모됨에 따라 액화가스 저장탱크 내부의 액화가스 연료의 수위가 낮아지게 되고, 전술한 액화가스 저장탱크의 기울어짐이 발생하게 되면, 상기 액화가스 저장탱크 내부의 액화가스 연료를 외부로 공급하는 펌프유닛의 흡입관부가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나 액화가스 저장탱크의 공간에 노출되는 문제가 발생하게 된다.
이에 따라 상기 흡입관부를 통하여 기화된 연료 가스 등의 기체가 유입되게 되고, 이에 따라 액화가스 연료가 공급되어야 할 엔진 등의 구성에 기체가 유입되어 고장의 원인이 되고, 이러한 상황을 방지하기 위해서 운송 기관의 엔진 시스템을 정지시켜야 하는 문제가 있다.
이에 의해서 액화가스 저장탱크의 용량을 최대로 활용하지 못하고, 운항 거리의 손실, 잦은 연료 주입에 의한 시간 손실, 액화가스 저장탱크 내부에 액화가스 연료가 항상 일정 깊이 이상으로 채워져 있어야 함에 따른 선박 등의 운송 기관의 무게가 증가하여 연료 소모 효율이 저감되는 한계를 가지게 된다.
또한, 상기 흡입관부의 일부가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나 액화가스 저장탱크의 공간에 노출되면, 상대적으로 고온의 영역으로 노출되기 때문에 상기 흡입관부로 액화가스 연료가 유입되더라도 이송 중에 기화되어 엔진 등의 외부로 전달되는 문제가 발생하게 된다.
도 1 은 종래의 액화가스 저장탱크(1)를 도시하고 있으며, 도 1 (a) 는 상기 액화가스 저장탱크(1)의 측면도이고, 도 1 (b) 는 상기 액화가스 저장탱크(1)의 정면도이다.
상기 기술한 문제를 해결하기 위해 기존에는 도 1 (a) 와 같이 탱크유닛(100)의 바닥부(110)에 별도의 섬프탱크(111)을 설치하였다. 이에 의해서, 상기 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스 연료의 수위가 낮아지는 경우에도 펌프의 흡입관부(310)가 노출되지 않도록 하고 있다. 그러나, 상기 섬프탱크(111)는 상기 액화가스 저장탱크(1)를 선박에 설치할 때 외부에 노출되어 있어 설치공간의 제약이 발생한다.
또한, 도 1 (b) 에 도시되어 있듯이, 상기 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 개선하기 위해서는 상기 액화가스 저장탱크(1) 내부의 액화가스 연료를 외부로 공급하는 펌프유닛(300)의 흡입관부(310)가 최소침지높이(l)까지 침지되어 있어야 하는데, 상기 액화가스 저장탱크(1)의 기울어짐이 발생하게 되면, 상기 섬프탱크(111)에도 불구하고, 상기 저장탱크흡입관부(310)가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나는 문제가 지속해서 발생한다.
따라서, 전술한 문제를 해결 내지 개선하기 위해서, 액화가스 저장탱크(1) 및 이를 포함하는 선박에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명은 펌프유닛의 흡입관부가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나 액화가스 저장탱크의 공간에 노출되는 문제를 방지하는 것으로, 이중박스구조를 구비한 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공한다.
본 발명은 일실시예에서, 액화가스가 저장되는 탱크유닛 및 상기 탱크유닛의 내측에 구비되되, 상기 탱크유닛의 바닥부에 설치되는 제1 박스 및 상기 제1 박스 상부에 설치되는 제2 박스를 포함하는 이중박스유닛을 포함하고, 상기 제1 박스 및 제2 박스는 접하는 일면이 개방되며, 상기 일면을 통해 서로 연통되는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
일실시예에서, 상기 탱크유닛의 내부와 외부를 연결하고, 상기 액화가스를 흡입하여 외부로 공급하는 흡입관부를 포함하는 펌프유닛을 더 포함하고, 상기 흡입관부의 일단부는 상기 제1 박스에 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 박스는, 측벽부에 구비되며, 상기 제1 박스의 내측방향으로 개폐되게 구비된 개폐부를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제2 박스는 상기 탱크유닛의 내부와 외부를 연결하는 흡입관부가 관통하게 상기 상벽부에 형성된 관통홀 및 상기 상벽부에 형성되는 유입부를 포함하고, 상기 액화가스는 상기 유입부를 통해 상기 제2 박스의 내부로 수용될 수 있다.
일실시예에서, 상기 측벽부는 상기 탱크유닛의 폭방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제1 측벽부 및 상기 탱크유닛의 길이방향과 평행한 방향을 따라 배치된 상기 제1 박스의 제2 측벽부를 포함하고, 상기 개폐부는 상기 제1 측벽부에 구비된 제1 플립도어 및 상기 제2 측벽부에 구비된 제2 플립도어를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 측벽부는 상기 탱크유닛의 폭방향과 평행한 방향을 따라, 상기 이중박스유닛의 외측으로 상기 탱크유닛의 측면부까지 연장형성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제2 박스는 상부에서 볼 때, 상기 제2 박스의 상부단면이 상기 제1 박스의 상부단면의 내측에 형성되게 구비될 수 있다.
본 발명은 일실시예에서 상술한 액화가스 저장탱크가 설치되며, 구동력을 제공하는 엔진부를 포함하는 선체를 포함하는 선박을 제공한다.
본 발명의 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박은 펌프유닛의 흡입관부가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나 액화가스 저장탱크의 공간에 노출되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1 (a) 는 종래의 액화가스 저장탱크의 측면도이다.
도 1 (b) 는 종래의 액화가스 저장탱크에서 액화가스 연료의 회전 거동을 나타낸 정면도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 측면도 및 이중박스유닛의 사시도이다.
도 3 (a) 는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 박스를 확대하여 나타낸 측면도이다.
도 3 (b) 는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 박스의 내부에서 측벽부를 바라본 단면도이다.
도 4 (a) 는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 박스를 확대하여 나타낸 측면도이다.
도 4 (b) 는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 박스의 상부에서 바라본 단면도이다.
도 5 (a) 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중박스유닛이 구비된 탱크유닛의 일부분을 절단하여 나타낸 사시도이다.
도 5 (b) 는 도 5 (a) 의 정면도이다.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크에서 탱크유닛의 연료 잔량 수위에 따른 이중박스유닛 내의 연료 수위를 도시한 측면도이다.
도 7a 는 종래의 액화가스 저장탱크와 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 회전운동을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 7b 는 도 7a 에 따른 종래의 액화가스 저장탱크와 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 탱크유닛 내부의 액화연료의 거동을 나타내고 있다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 선박을 도시하고 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 명세서에서 액화가스 저장탱크는 액화가스 연료탱크를 포함할 수 있으며, 선박 등의 운송기관의 액화가스(L) 연료를 저장하고 공급할 수 있다면 이에 제한되지 않는다.
액화가스 저장탱크는 선박 등의 운송기관의 액화가스를 저장하는 구조물로서, 항상 수면 또는 지면에 대하여 수평을 유지할 수 없게 되고, 이에 따라 액화가스의 유동이 발생한다.
이에 따라 종래에는 액화가스가 배출되는 흡입관부가 도 1 의 최소침지높이(l)를 벗어나 액화가스에 침지되지 않고, 흡입관부 내부로 기화된 연료 가스 등의 기체가 유입되게 되는 문제가 있었다.
앞서 말했듯이, 도 1 에 도시된 종래의 액화가스 저장탱크(1)는 전술한 문제를 해결하고자 탱크유닛(100)의 바닥부(110)에 섬프탱크(111)를 설치하였다. 다만, 상기 섬프탱크(111)는 상기 액화가스 저장탱크(1)의 외부에 노출되어 설치공간의 제약이 발생하고, 상기 섬프탱크(111)에 의한 연료 잔량 유지 효과가 크지 않다는 문제가 있다.
한편, 이러한 문제를 개선하기 위해서 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 이중박스유닛(200)이 부가되었다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)에 대하여 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)에서 펌프유닛(300)의 흡입관부(310)가 탱크유닛(100)의 내부에 배치된 실시예를 도시한 측면도와 상기 이중박스유닛(200)을 확대한 사시도이다.
본 발명의 명세서에서는 도 2 의 X 축 방향을 상기 탱크유닛(100)의 길이방향으로 부를 수 있으며, 도 2 의 Y 축 방향을 상기 탱크유닛(100)의 높이방향 및 도 2 의 Z 축 방향을 상기 탱크유닛(100)의 폭방향으로 부를 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 탱크유닛(100) 및 이중박스유닛(200)을 포함한다. 이때, 상기 탱크유닛(100)의 내부와 외부를 연결하는 펌프유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 상기 펌프유닛(300)은 상기 탱크유닛(100)에 저장되는 액화가스를 흡입하여 외부로 공급하는 흡입관부(310)를 포함할 수 있다.
상기 탱크유닛(100)은 액화가스(L)가 저장될 수 있으며, 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG) 등의 극저온의 액화가스(L) 등이 저장될 수 있는 구성으로써, 일반적으로 선박의 선체(20, 도 8 참고) 등에 결합되어 제공될 수 있다. 상기 탱크유닛(100)은 바닥부(110), 측면부(120) 및 상면부(130)로 이루어질 수 있으며, 상기 펌프유닛(300)은 상기 상면부(130)를 관통하여 상기 바닥부(110)에 가깝게 배치될 수 있으며, 상기 탱크유닛(100)의 내부에는 상기 흡입관부(310)가 배치되어 상기 탱크유닛(100)에 저장된 액화가스(L)를 외부로 공급할 수 있다.
여기서, 상기 액화가스(L)가 저장되는 경우에는 상기 탱크유닛(100)의 외주면에 단열재가 결합되어, 상기 액화가스(L)의 단열을 확보할 수 있으며, 상기 탱크유닛(100)은 내부 고압의 액화가스(L)를 저장하기 위해서, 내부에 지지부재(미도시) 등이 구비될 수 있다. 상기 지지부재(미도시)는 상기 탱크유닛(100)의 원주 방향으로 링 형태로 구비될 수 있으며, 일례로 상기 지지부재(미도시)는 가운데에 홀이 형성된 디스크 형태로 구비될 수 있다.
상기 이중박스유닛(200)은 상기 탱크유닛(100)의 내측에 구비되는 제1 박스(210) 및 제2 박스(220)를 포함한다. 이때, 상기 제1 박스(210) 및 제2 박스(220)는 각각 상기 흡입관부(310)를 감싸는 측벽부를 포함하고, 상기 측벽부는 상기 탱크유닛(100)의 폭방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제1 측벽부(211, 221), 상기 탱크유닛(100)의 길이방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제2 측벽부(212, 222)를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 탱크유닛(100)의 상벽부(130) 측에 위치한 상벽부(213, 223) 및 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110) 측에 위치한 하벽부(214, 224)로 구성될 수 있다.
상기 제1 박스(210)는 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110)에 설치되며, 상기 제1 박스(210)의 하벽부(214)는 상기 바닥부(110)와 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 박스(210)의 하벽부(214)는 상기 바닥부(110)와 평행하게 배치되기 위해서, 상기 바닥부(110)를 공유하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 이중박스유닛(200)을 제작하기 위한 소재 비용을 절감하고 상기 액화가스 저장탱크(10)의 전체 무게를 감소시킬 수 있다. 아울러, 상기 흡입관부(310)의 일단부는 상기 제1 박스(210)에 배치되며, 상기 제1 박스(210)는 상기 흡입관부(310)를 감사는 박스 형태로 구비되어 상기 액화가스(L)를 수용할 수 있다.
상기 제2 박스(220)는 상기 제1 박스(210)의 상부에 설치된다. 보다 구체적으로, 상기 제2 박스(220)는 상기 제1 박스(210)의 상벽부(213)에 설치될 수 있으며, 상기 제1 박스(210)의 상벽부(213)와 상기 제2 박스(220)의 하벽부(224)가 접하도록 설치될 수 있다. 나아가, 상기 제1 박스(210) 및 상기 제2 박스(220)는 접하는 일면이 개방되며, 상기 일면을 통해 서로 연통될 수 있다. 즉, 상기 제1 박스(210)의 상벽부(213)와 상기 제2 박스(220)의 하벽부(224)는 상기 접하는 일면을 공유할 수 있고, 상기 접하는 일면을 통해 연통될 수 있다. 또한, 상기 펌프유닛(300)의 흡입관부(310)는 상기 제2 박스(220)가 상기 흡입관부(310)를 감싸도록 상기 제2 박스(220)의 상벽부(223)를 관통하여 상기 박스유닛(200) 내에 배치될 수 있다.
상기 박스유닛(200)은 동일 용량의 부피 내에서 상기 제1 박스(210) 및 제2 박스(220)의 너비와 높이를 다양하게 조절할 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 박스(210)는 액화가스(L) 연료가 수용될 수 있도록 낮고 넓게 설치될 수 있으며, 상기 제2 박스(220)는 상기 흡입관부(310)를 통해 연료 이송 중 기화되는 것을 방지할 수 있는 최소침지높이(l, 도 1 참고)까지 높고 좁게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스(L) 연료의 용량을 최대로 활용할 수 있으며, 상기 액화가스 저장탱크(10) 내부에 액화가스 연료가 항상 일정 깊이 이상으로 채워져 있어야 함에 따라 선박 등의 운송 기관의 무게가 증가하여 연료 소모 효율이 저감되는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 박스유닛(200)이 상기 흡입관부(310)의 일부를 감싸게 구비됨으로써, 상기 탱크유닛(100) 내부에 액화가스(L) 연료가 사용됨에 따라 수위가 낮아지거나, 선박 등의 기울어짐(sloshing)에 의한 액화가스 저장탱크(10)의 기울어짐에 의해서 액화가스(L) 연료가 일측으로 치우쳐도 상기 흡입관부(310) 주변을 액화가스(L) 연료로 채울 수 있다. 상기 액화가스 저장탱크(10) 내부에 액화가스 연료가 항상 일정 깊이 이상으로 채워져 있어야 함에 따라 선박 등의 운송 기관의 무게가 증가하여 연료 소모 효율이 저감되는 문제를 방지할 수 있다.
이에 의해서, 액화가스(L) 연료가 공급되어야 할 엔진 등의 구성에 기체가 유입되어 고장나는 문제를 방지할 수 있고, 또한 상기 액화가스 저장탱크(10)의 용량을 최대로 활용할 수 있으며, 이에 의한 운항 거리의 증가, 잦은 연료 주입에 의한 시간 손실의 방지, 선박의 무게 증가로 연료 소모 효율이 저감되는 문제를 개선할 수 있다.
또한, 종래의 액화가스 저장탱크(1, 도 1 참고)는 종래의 섬프탱크(10, 도 1 참고)의 잔수효과를 증대시키기 위해 상기 섬프탱크(10, 도 1 참고)의 깊이를 증가시키는데 있어 설치공간의 제약이 있었으나, 도 2 에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 탱크유닛(100) 내부에 상기 제1 박스(210) 및 제2 박스(220)가 나란히 적층되는 이중박스구조를 갖으므로, 상기 설치공간의 제약 문제를 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 박스유닛(200)의 하벽부(214)가 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110)와 평행하게 구비될 수 있으므로, 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110)는 편평하게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 상기 액화가스 저장탱크(10)를 선체(20, 도 8 참고) 등에 설치하는 작업이 용이해지고, 상기 선체(20, 도 8 참고) 상에서 공간 활용성이 좋아지게 된다.
도 3 내지 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 이중박스유닛(200)을 나타내고 있다. 이하에서는 도 3 내지 도 5 를 참조하여 상기 이중박스유닛(200)에 대하여 상세히 설명한다.
도 3 (a) 는 제 1 박스(210) 부분을 확대한 측면도이고, 도 3 (b) 는 상기 제1 박스(210)의 내측에서 제1 측벽부(211)를 바라본 것을 나타낸 단면도이다. 도 3 (a) 에 도시되어 있듯이, 상기 이중박스유닛(200)은 상기 흡입관부(310) 주변을 상기 액화가스(L) 연료로 채워주는 역할을 하게 된다. 이를 위해서, 상기 이중박스유닛(200)은 상기 흡입관부(310) 주변을 감싸는 이중박스구조로 구비될 수 있다. 아울러, 상기 제1 박스(210) 및 제2 박스(220)는 접하는 일면이 개방되어, 상기 이중박스유닛(200) 내부에 수용된 액화가스(L) 연료는 상기 접하는 일면을 통해 연통될 수 있다. 한편, 상기 접하는 일면은 상기 제2 박스(220)의 하벽부(224)의 일부에 해당될 수 있고, 도 3 (a) 에 도시되어 있듯이, 상기 하벽부(224)가 개방되어 상기 제1 박스(210)와 연통될 수 있다. 상기 제1 박스(210) 및 제2 박스(220) 내에서 상기 액화가스(L) 연료가 연통될 수 있다면 이에 제한되지 않는다.
나아가, 도 3 에 도시되어 있듯이, 상기 이중박스유닛(200)은 상기 액화가스(L) 연료가 유입되되 배출되지 않는 개폐부(230)를 더 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 개폐부(230)는 상기 제1 박스(210)에 구비될 수 있다. 상기 개폐부(230)는 상기 제1 박스(210)의 측벽부에 구비될 수 있으며, 상기 탱크유닛(100) 내부의 액화가스(L) 연료를 일 방향(one-way)으로 수용할 수 있다. 따라서, 상기 제1 박스(210)의 내측방향으로 개폐될 수 있다. 예를 들어, 도 3 (b) 에 도시되어 있듯이, 상기 측벽부의 개구부(211h, 212h)의 일측에 힌지 결합되고, 타단부는 상기 측벽부의 내부면에 걸리도록 연장되게 구비되되 탄성에 의해서 상기 측벽부에 밀착하게 이동되는 구조일 수 있다.
나아가, 상기 개폐부(230)는 상기 제1 측벽부(211)에 구비된 제1 플립도어(231) 및 상기 제2 측벽부(212)에 구비된 제2 플립도어(232)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 이중박스유닛(200)은 상기 제1 측벽부(211) 및 제2 측벽부(212)의 네 측면에 일 방향으로 개폐되는 플립도어(230)가 구비될 수 있으며, 상기 제1 박스(210)의 내측에 위치한 상기 제1 측벽부(211) 및 제2 측벽부(212)의 일면에는 상기 제1 박스(210)의 외측으로 탄성력이 작용되는 스프링부재 등이 구비될 수 있다. 아울러, 도 3 (b) 에 도시되어 있듯이, 상기 스프링부재 등은 상기 제1 플립도어(231)가 상기 제1 박스(210)에 힌지 결합된 일단부에 구비될 수 있으며, 상기 제2 플립도어(232)는 상기 제1 플립도어(231)와 마찬가지로 상기 제1 박스(210)에 힌지 결합된 일단부에 구비될 수 있다.
다시 말해, 상기 제1 박스(210)의 내부로 액화가스(L) 연료가 유입되는 개공된 개구부(211h, 212h)는 상기 제1 측벽부(211) 및 제2 측벽부(212)의 네 측면에 모두 형성될 수 있으며, 그 개수는 각각의 측벽부마다 단수 또는 복수일 수 있다. 이와 같이 상기 측벽부에 형성된 개구부(211h, 212h)에는 상기 개폐부(230)가 설치되어 상기 제1 박스(210)의 내부로만 상기 액화가스(L)가 수용되게 할 수 있다.
이에 의해서, 상기 액화가스(L) 연료는 상기 탱크유닛(100)의 폭방향을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 운동 시, 상기 제1 측벽부(211)에 구비된 제1 플립도어(231)를 통해 상기 액화가스(L) 연료가 유입될 수 있고, 상기 탱크유닛(100)의 길이방향을 중심으로 회전하는 롤(roll) 운동 시, 상기 제2 측벽부(212)에 구비된 제2 플립도어(232)를 통해 상기 액화가스(L) 연료가 유입될 수 있으며, 상기 탱크유닛(100) 내부의 수위가 낮아질 경우, 상기 이중박스유닛(200) 외부의 액화가스(L) 연료의 수압에 의해 상기 액화가스(L) 연료가 유입될 수 있다.
즉, 상기 액화가스 저장탱크(10)의 회전운동에 따라, 상기 제1 박스(210)의 외부에서 그 내부로 상기 액화가스(L)가 이동되기 위해서, 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)는 회동되어 상기 제1 측벽부(211) 및 제2 측벽부(212)에 형성된 개구부(211h, 212h)를 개방할 수 있다. 다만, 상기 제1 박스(210) 내부에 수용된 액화가스(L) 연료가 상기 제1 박스(210)의 내부에서 외부로 이동하기 위해서 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)를 밀 경우, 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)는 상기 제1 측벽부(211) 및 제2 측벽부(212)에 형성된 개구부(211h, 212h)를 폐쇄하게 이동될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)는 더 이상 외부로 회동될 수 없다.
더하여, 상기 제1 박스(210)는 상기 개폐부(230)가 폐쇄된 상태에서는 상기 제1 측벽부(211), 상기 제2 측벽부(212) 및 상기 제2 박스(220)에 수용된 액화가스(L) 연료에 의해 상기 흡입관부(310)의 일단부의 주변을 밀폐하게 구성되는데, 이러한 경우 상기 제1 박스(210) 내부의 액화가스(L) 연료가 온도 상승 등에 의해서 기화될 때, 기화 속도를 늦추거나 일정량 이상 기화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 개선할 수 있게 된다.
도 4 (a) 는 상기 제2 박스(220) 부분을 확대한 측면도이고, 도 4 (b) 는 상기 이중박스유닛(200)을 상부에서 바라본 것을 나타낸 단면도이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2 박스(220)는 상벽부(223)에 형성된 관통홀(223h) 및 상기 관통홀(223h) 주변부에 형성된 유입부(240)를 포함할 수 있다.
상기 관통홀(223h)은 상기 탱크유닛(100)의 내부와 외부를 연결하는 흡입관부(310)가 상기 상벽부(223)를 관통하게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제2 박스(220)는 상기 흡입관부(310)의 일부를 감싸게 구비될 수 있다. 나아가, 상기 유입부(240)는 상기 제2 박스(220)의 상벽부(223)에 형성될 수 있으며, 도 4 (a) 에 도시되어 있듯이, 상기 관통홀(223h)의 주변부에 형성될 수 있다. 이때, 상기 유입부(240)의 개수는 단수 또는 복수일 수 있으며, 상기 유입부(240)의 형상 또는 크기는 제한되지 않는다.
이에 의해서, 상기 흡입관부(310)의 주변이 상기 액화가스(L) 연료로 채워질 수 있도록 상기 제2 박스(220)가 상기 흡입관부(310)를 감싸도록 구비되므로, 상기 흡입관부(310)를 통하여 이동되던 액화가스(L) 연료가 기화되는 문제를 방지할 수 있다.
아울러, 상기 탱크유닛(100) 내부에 저장된 액화가스(L) 연료의 수위가 상기 제2 박스(220)보다 높을 경우, 상기 유입부(240)를 상기 이중박스유닛(200)의 내부로 상기 액화가스(L) 연료가 수용될 수 있으며, 이에 따라 상기 흡입관부(310)를 감싸는 상기 이중박스유닛(200) 내부에 상기 액화가스(L) 연료가 가득 채워질 수 있다. 상기 이중박스유닛(200)은 상기 탱크유닛(100) 내부의 수위가 낮아지거나 상기 액화가스 저장탱크(10)의 롤운동 또는 피치운동과 같은 회전운동에도 불구하고, 상기 흡입관부(310)가 상대적으로 고온의 공간에 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 흡입관부(310)를 통해 흡입되는 상기 액화가스(L) 연료가 기화되는 것을 방지할 수 있다.
더하여, 도 4 (b) 에 도시되어 있듯이, 상기 제2 박스(220)는 상부에서 볼 때, 상기 제2 박스(220)의 상부단면이 상기 제1 박스(210)의 상부단면의 내측에 형성되게 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 박스(210) 및 제2 박스(220)가 직육면체의 구조로 구비될 때에는, 상기 제2 박스(220)의 상벽부(223)가 상기 제1 박스(210)의 상벽부(213)의 내측에 형성되게 구비될 수 있으며, 상기 제1 박스(210)의 밑면의 너비가 상기 제2 박스(220)의 밑면의 너비보다 더 크게 구비될 수 있다.
이에 의해서, 상기 이중박스유닛(200)은 상기 제2 박스(220)에 의해 상기 흡입관부(310)를 통해 이송되는 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 방지할 수 있는 최소침지높이(l, 도 1 참고) 이상의 위치까지 상기 이중박스유닛(200)의 내부에 상기 액화가스(L) 연료를 수용할 수 있으며, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 단순히 상기 흡입관부(310)를 감싸는 박스구조를 높게 설치하는 것에 비해 상기 액화가스(L) 연료의 용량을 최대로 활용할 수 있다. 이에 따라, 상기 액화가스 저장탱크(10) 내부에 액화가스 연료가 항상 일정 깊이 이상으로 채워져 있어야 함에 따라 선박 등의 운송 기관의 무게가 증가하여 연료 소모 효율이 저감되는 문제를 방지할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 이중박스유닛(200)의 정면도이다. 도 5 에 도시되어 있듯이, 상기 이중박스유닛(200)은 제1 박스(210), 제2 박스(220), 개폐부(230) 및 유입부(240)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 제1 박스(210)의 제1 측벽부(211)는 상기 탱크유닛(100)의 폭방향과 평행한 방향을 따라 연장형성될 수 있고, 상기 이중박스유닛(200)의 외측으로 상기 탱크유닛(100)의 측면부(120)까지 연장형성될 수 있으며, 상기 제1 측벽부(211)는 기존의 지지부재(미도시)를 연장하여 형성할 수 있다. 이에 의해서, 상기 탱크유닛(100) 내부에 저장되는 액화가스(L) 연료는 상기 제1 측벽부(211), 상기 제2 측벽부(212), 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110) 및 측면부(120) 사이의 공간에 수용될 수 있다.
이에 의해서, 상기 이중박스유닛(200)을 제작하기 위한 소재 비용을 절감하고 상기 액화가스 저장탱크(10)의 전체 무게를 감소시킬 수 있다. 나아가, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 내부에 저장된 액화가스(L) 연료의 수위가 낮아지거나, 상기 액화가스 저장탱크(10)의 롤운동 또는 피치운동과 같은 회전운동에도 불구하고 잔류한 액화가스(L) 연료를 상기 이중박스유닛(200)의 내부로 모이도록 할 수 있다.
도 6 은 상기 액화가스 저장탱크(10) 내부의 액화가스(L) 연료의 수위가 높은 경우와 낮은 경우를 비교하여 도시하고 있다.
도 6 (a) 를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 액화가스(L) 연료의 수위가 높을 경우, 상기 이중박스유닛(200) 내부로 상기 액화가스(L) 연료가 유입될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 박스(220)의 상부에 개공된 유입부(240)를 통해 유입되거나 상기 제1 박스(210)의 상기 제1 측벽부(211, 도 5 참고) 및 제2 측벽부(212, 도 5 참고)에 구비된 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)를 통해 유입될 수 있다.
즉, 상기 이중박스유닛(200) 외부에 액화가스(L) 연료의 압력에 의해, 상기 제1 박스(210)의 외부에서 그 내부로 상기 액화가스(L)가 이동되기 위해서, 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)는 회동되어 상기 제1 측벽부(211) 및 제2 측벽부(212)에 형성된 개구부(211h, 212h)를 개방할 수 있고, 상기 개구부(211h, 212h)를 통해 상기 제1 박스(210)의 내부로 상기 액화가스(L) 연료가 유입될 수 있다. 이에 의해서, 상기 흡입관부(310) 주변을 상기 액화가스(L) 연료로 채워지게 할 수 있으며, 상기 흡입관부(310)가 상대적으로 고온의 공간에 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 흡입관부(310)를 통해 흡입되는 상기 액화가스(L) 연료가 기화되는 것을 방지할 수 있다.
도 6 (b) 를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 액화가스(L) 연료의 수위가 낮아지더라도, 상기 이중박스유닛(200)은 상기 흡입관부(310) 주변을 상기 액화가스(L) 연료로 채워지게 할 수 있다. 즉, 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)는 상기 이중박스유닛(200)의 내부에서 외부로 이동하려는 액화가스(L) 연료에 의해서 상기 제1 측벽부(211) 및 제2 측벽부(212)에 형성된 개구부(211h, 212h)를 폐쇄하게 이동될 수 있으므로, 상기 이중박스유닛(200) 내부의 액화가스(L) 연료는 상기 흡입관부(310) 주변에 채워질 수 있다.
반면에, 상기 액화가스(L) 연료의 수위가 낮은 경우라도, 상기 액화가스(L) 연료는 상기 탱크유닛(100)의 롤 운동 또는 피치 운동과 같이 회전운동에 따라, 상기 제1 플립도어(231) 및 제2 플립도어(232)를 통해 상기 이중박스유닛(200)의 내부로 계속해서 유입될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 이중박스유닛(200)의 구성을 더하여 상기 흡입관부(310)를 통해 이송되는 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 방지할 수 있으며, 상기 액화가스(L) 연료의 용량을 최대로 활용할 수 있다. 이에 따라, 상기 액화가스 저장탱크(10) 내부에 액화가스 연료가 항상 일정 깊이 이상으로 채워져 있어야 함에 따라 선박 등의 운송 기관의 무게가 증가하여 연료 소모 효율이 저감되는 문제를 방지할 수 있다.
도 7a 내지 도7b 는 상기 탱크유닛(100) 내에 저장된 액화가스(L) 연료의 수위가 낮을 때, 상기 탱크유닛(100)의 롤 운동에 따른 상기 액화가스(L) 연료의 거동을 나타내고 있다.
도 7a 는 상기 탱크유닛(100, 도 6 참고)의 길이방향을 중심으로 회전하는 롤(roll) 운동 시, 시간에 따른 회전각도의 변화를 도시하고 있으며, X 축은 시간(sec)을 나타내고, Y 축은 회전각도(roll angle)를 나타내고 있다. 도 7a 의 회전주기를 1T, 2T 및 3T로 나누어 종래의 액화가스 저장탱크(1, 도 1 참고) 및 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)에서 흡입관부(310, 도 6 참고)의 노출여부를 각각 관찰했으며, 도 7b 에서는 ① ~ ⑬ 의 정면도를 각각 도시하고 있다.
도 7b 를 참조하면, 종래의 액화가스 저장탱크(1)의 경우, 섬프탱크(10, 도 1 참고)를 구비하였더라도 ④, ⑧ 및 ⑩ 번째에서 상기 흡입관부(310)의 일부분이 상기 액화가스(L) 연료의 외부로 노출되었다. 즉, 각 롤 회전 주기마다 적어도 한번 이상은 상기 흡입관부(310)의 일부분이 노출될 수 있으며, 이는 상기 흡입관부(310)를 통해 이송되는 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 야기할 수 있다.
반면, 도 7b 에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는, 1T ~ 3T 에서 상기 탱크유닛(100)의 롤 회전운동에도 불구하고, 상기 흡입관부(310)의 주변에 액화가스(L) 연료가 채워짐에 따라 상기 흡입관부(310)가 상기 액화가스(L) 연료에 침지될 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)의 구조에 따르면, 상기 흡입관부(310)를 통해 이송되는 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 방지할 수 있으므로, 상기 액화가스(L) 연료의 용량을 최대로 활용할 수 있고, 이에 의해서, 액화가스(L) 연료가 공급되어야 할 엔진 등의 구성에 기체가 유입되어 고장나는 문제를 방지할 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10) 및 이를 포함하는 선박을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 2 및 도 8 을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10) 및 이를 포함하는 선박에 대하여 설명한다.
도 8 에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박은 상기 액화가스 저장탱크(10)가 설치되며, 구동력을 제공하는 엔진부(20a)를 포함하는 선체(20)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 선박은 전술한 액화가스 저장탱크(10)를 포함하며, 액화가스(L) 연료가 사용됨에 따라 상기 탱크유닛(100) 내부의 액화가스(L) 연료의 수위가 낮아지거나, 상기 선박 등의 기울어짐(sloshing)에 의한 액화가스 저장탱크(10)의 회전운동에 의해서 상기 액화가스(L) 연료가 일측으로 치우쳐도 상기 흡입관부(310) 주변을 액화가스(L) 연료로 채울 수 있게 되어, 상기 엔진부(20a)로 안정적으로 액화가스(L) 연료를 공급할 수 있게 된다.
또한, 상기 흡입관부(310) 주변을 저온 환경으로 유지함에 의해서, 상기 흡입관부(310)를 통하여 이동되는 액화가스(L)가 기화되는 문제를 방지할 수 있다.
이에 따라 액화가스(L) 연료가 공급되어야 할 엔진 등의 구성에 기체가 유입되어 고장나는 문제를 방지하여, 선박의 이동 중에 상기 엔진부(20a)가 정지되는 문제를 방지할 수 있고, 또한 상기 액화가스 저장탱크(10)의 용량을 최대로 활용할 수 있으며, 이에 의한 운항 거리의 증가, 잦은 연료 주입에 의한 시간 손실의 방지, 선박의 무게 증가로 연료 소모 효율이 저감되는 문제를 개선할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박은 상기 액화가스 저장탱크(10)가 상기 선체(20)의 상부면(20b)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 상기 이중박스유닛(200)를 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110)와 평행하게 설치하므로, 상기 바닥부(110)에 돌출된 부분이 구비되는 것을 배제할 수 있으며, 상기 바닥부(110)가 상기 선체(20)의 상부면(20b)에 인접하여 배치될 수 있다.
따라서, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 상기 선체(20)의 상부면(20b)과 외벽의 온도변화를 방지할 수 있는 최소한의 간격으로 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 액화가스 저장탱크(10)는 상기 상부면(20b)에 가깝게 구비된 지지대에 의해 안정적으로 지지될 수 있고, 안정적으로 이송될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상의 변화 없이 통상의 기술자에 의해서 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
1: 종래의 액화가스 저장탱크 10: 액화가스 저장탱크
20: 선체 20a: 엔진부
100: 탱크유닛 110: 바닥부
111: 섬프탱크 120: 측면부
130: 상면부 200: 이중박스유닛
210: 제1 박스 220: 제2 박스
211, 221: 제1 측벽부 212, 222: 제2 측벽부
213, 223: 상벽부 214, 224: 하벽부
211h, 212h: 개구부 223h: 관통홀
230: 플립도어 231: 제1 플립도어
232: 제2 플립도어 240: 유입부
300: 펌프유닛 310: 흡입관부
l: 최소침지높이 L: 액화가스

Claims (8)

  1. 액화가스가 저장되는 탱크유닛; 및
    상기 탱크유닛의 내측에 구비되되, 상기 탱크유닛의 바닥부에 설치되는 제1 박스 및 상기 제1 박스 상부에 설치되는 제2 박스를 포함하는 이중박스유닛;
    을 포함하고,
    상기 제1 박스 및 제2 박스는,
    접하는 일면이 개방되며, 상기 일면을 통해 서로 연통되는 액화가스 저장탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크유닛의 내부와 외부를 연결하고, 상기 액화가스를 흡입하여 외부로 공급하는 흡입관부를 포함하는 펌프유닛;
    을 더 포함하고,
    상기 흡입관부의 일단부는 상기 제1 박스에 배치되는 액화가스 저장탱크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 박스는,
    측벽부에 구비되며, 상기 제1 박스의 내측방향으로 개폐되게 구비된 개폐부;
    를 포함하는 액화가스 저장탱크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 박스는,
    상기 탱크유닛의 내부와 외부를 연결하는 흡입관부가 관통하게 상벽부에 형성된 관통홀; 및
    상기 상벽부에 형성되는 유입부;
    를 포함하고,
    상기 액화가스는 상기 유입부를 통해 상기 제2 박스의 내부로 수용되는 액화가스 저장탱크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 측벽부는,
    상기 탱크유닛의 폭방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제1 측벽부; 및
    상기 탱크유닛의 길이방향과 평행한 방향을 따라 배치된 상기 제1 박스의 제2 측벽부;
    를 포함하고,
    상기 개폐부는,
    상기 제1 측벽부에 구비된 제1 플립도어; 및
    상기 제2 측벽부에 구비된 제2 플립도어;
    를 포함하는 액화가스 저장탱크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 측벽부는,
    상기 탱크유닛의 폭방향과 평행한 방향을 따라, 상기 이중박스유닛의 외측으로 상기 탱크유닛의 측면부까지 연장형성된 액화가스 저장탱크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 박스는,
    상부에서 볼 때, 상기 제2 박스의 상부단면이 상기 제1 박스의 상부단면의 내측에 형성되게 구비된 액화가스 저장탱크.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 액화가스 저장탱크; 및
    상기 액화가스 저장탱크가 설치되며, 구동력을 제공하는 엔진부를 포함하는 선체;
    를 포함하는 선박.
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