KR20230095480A - 돌출부를 구비한 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡입관부가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나 액화가스 저장탱크의 공간에 노출되는 문제를 방지할 수 있는 액화가스 저장탱크를 제공하는 것으로 액화가스가 저장되는 탱크유닛, 상기 탱크유닛의 바닥부에 설치되되, 상기 탱크유닛의 외측으로 오목하게 형성된 섬프유닛 및 상기 섬프유닛의 주변을 둘러싸게 구비되되 상기 바닥부로부터 상기 탱크유닛의 내측으로 연장형성되며, 상기 탱크유닛의 폭방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제1 돌출부 및 상기 탱크유닛의 길이방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제2 돌출부를 포함하는 돌출유닛을 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.

Description

돌출부를 구비한 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박{Liquefied gas Storagel tank with Protrusion and Ship having thereof}

본 발명은 선박의 연료효율 증대를 위한 돌출부를 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 섬프유닛(200)을 설치하였다. 이에 의해서, 상기 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스 연료의 수위가 낮아지는 경우에도 펌프의 흡입관부(410)가 노출되지 않도록 하고 있다.

그러나, 도 1 (b) 에 도시되어 있듯이, 상기 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 개선하기 위해서는 상기 액화가스 저장탱크(1) 내부의 액화가스 연료를 외부로 공급하는 펌프유닛(400)의 흡입관부(410)가 최소침지높이(l)까지 침지되어 있어야 하는데, 상기 액화가스 저장탱크(1)의 기울어짐이 발생하게 되면, 상기 섬프유닛(200)에도 불구하고, 상기 흡입관부(410)가 액화가스 연료에 침지되지 않고 이를 벗어나는 문제가 지속해서 발생한다. 또한, 상기 섬프유닛(200)의 잔수효과를 증대시키기 위해서는 상기 섬프유닛(200)의 깊이를 늘려야하나, 설치공간의 제약으로 인해 한계가 존재한다.

따라서, 전술한 문제를 해결 내지 개선하기 위해서, 액화가스 저장탱크 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, 박스구조 잔수시스템을 포함하는 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, 상기 탱크유닛의 바닥부에 설치되되, 상기 탱크유닛의 외측으로 오목하게 형성된 섬프유닛 및 상기 섬프유닛의 주변을 둘러싸게 구비되되 상기 바닥부로부터 상기 탱크유닛의 내측으로 연장형성되며, 상기 탱크유닛의 폭방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제1 돌출부 및 상기 탱크유닛의 길이방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제2 돌출부를 포함하는 돌출유닛을 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.

일실시예에서, 상기 탱크유닛의 내부와 외부를 연결하고, 상기 액화가스를 흡입하여 외부로 공급하는 흡입관부를 포함하는 펌프유닛을 더 포함하고, 상기 흡입관부의 일단부는 상기 섬프유닛의 내측에 배치될 수 있다.

일실시예에서, 상기 돌출유닛은 상기 제2 돌출부의 길이방향 양단이 상기 제1 돌출부에 연결되며, 상기 제1 돌출부 및 제2 돌출부의 내측에 형성된 잔수부를 포함하고, 상기 잔수부는 상기 탱크유닛 및 섬프유닛의 내부와 연통될 수 있다.

일실시예에서, 상기 제1 돌출부 및 제2 돌출부는 측단면상에서 볼 때, 상기 바닥부로부터 동일한 높이로 연장형성될 수 있다.

일실시예에서, 상기 탱크유닛은, 아래의 수학식 (1)을 만족할 수 있다.

수학식 (1):

여기서, D : 탱크유닛의 높이, L : 탱크유닛의 쉘 부분의 길이를 의미한다.

일실시예에서, 상기 탱크유닛은 아래의 수학식 (2) 의 값 중 최소값에 해당하는

의 비율로 형성될 수 있다.

수학식 (2):

, i=1, 2,...,n

여기서,

: i 번째 탱크유닛의 높이,

: i 번째 탱크유닛의 쉘 부분의 길이,

: i 번째 탱크유닛의 설계무게,

:

중 최대값을 의미한다.

일실시예에서, 상기 돌출유닛은 상기 액화가스의 공기층 형성을 방지하게 관통형성된 관통홀을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 돌출유닛은 아래의 수학식 (3)을 만족할 수 있다.

수학식 (3):

여기서, d: 관통홀의 직경, h: 관통홀 중심의 높이, H: 돌출유닛의 높이를 의미한다.

일실시예에서, 상기 탱크유닛은 상기 탱크유닛의 원주방향으로 구비되며, 상기 탱크유닛의 내측으로 연장형성된 링 형태의 지지부재를 포함하고, 상기 지지부재는 복수 개가 상기 탱크유닛의 길이방향을 따라 이격배치될 수 있다.

일실시예에서, 상기 제1 돌출부는 양측단이 상기 지지부재와 맞닿게 연장될 수 있다.

일실시예에서, 상기 탱크유닛의 외측에 구비되되, 상기 탱크유닛이 안착되는 안착부를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 지지부재는 제1 지지부재 및 상기 안착부 측에 구비되는 제2 지지부재를 포함하고, 상기 제2 지지부재는 상기 제1 지지부재보다 상기 탱크유닛의 내측으로 연장된 폭이 더 클 수 있다.

본 발명은 일실시예에서 상술한 액화가스 저장탱크 및 상기 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 (a) 는 본 발명의 일실시예에 따른 탱크유닛의 형상을 결정하기 위한 실험예를 도시하고 있다.
도 2 (b) 는 도 2 (a) 의 탱크유닛의 형상에 따른 잔수효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3 (a) 는 도 2 (a) 의 탱크유닛의 형상에 따른 설계두께를 나타낸 그래프이다.
도 3 (b) 는 도 2 (a) 의 탱크유닛의 형상에 따른 설계무게를 나타낸 그래프이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 탱크유닛의 높이와 길이의 비율에 따른 설계무게의 감소 정도를 나타낸 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 섬프유닛의 위치와 그에 따른 탱크유닛의 최소잔수량을 나타낸 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 측면도와 돌출유닛의 확대사시도이다.
도 7 (a) 는 도 6 의 정면도이다.
도 7 (b) 는 도 6 의 상부단면도이다.
도 8a 는 종래의 액화가스 저장탱크와 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 회전운동을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
도 8b 는 도 8a 에 따른 종래의 액화가스 저장탱크와 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 탱크유닛 내부의 액화가스의 거동을 나타내고 있다.
도 9 (a) 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 돌출유닛을 나타낸 사시도이다.
도 9 (b) 는 도 9 (a) 의 정면도이다.
도 10 (a) 는 관통홀이 구비되지 않은 돌출유닛의 정면도이다.
도 10 (b) 는 관통홀이 구비된 돌출유닛의 정면도이다.
도 11a 는 관통홀의 위치와 직경에 따라 도시된 4가지 실험예이며, 도 11b 는 도 11a 의 실험예에 따른 효과를 비교하여 나타내고 있다.
도 12 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 사시도이다.
도 13 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.

종래의 액화가스 저장탱크(1)는 선박 등의 운송기관에서 이송 시, 항상 수면 또는 지면에 대하여 수평을 유지할 수 없게 되고, 액화가스의 유동이 발생할 수 있다. 이에 따라 종래에는 액화가스가 배출되는 관부가 액화가스에 침지되지 않고, 관부 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 섬프유닛(200)을 설치하였다. 다만, 상기 섬프유닛(200)의 잔수효과를 증가시키기 위해서는 깊이를 증가시켜야 했는데, 이는 설치공간의 제약으로 인해 한계가 존재한다는 문제가 있다.

한편, 이러한 문제를 개선하기 위해서 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 돌출유닛(300)이 부가되었으며, 상기 탱크유닛(100)의 최적의 형상을 결정할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)에 대하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 탱크유닛(100)의 최적의 형상을 결정하기 위한 실험예를 도시하고 있다. 보다 구체적으로, 도 2 에서는 상기 탱크유닛(100)의 형상에 따른 잔수효과를 비교하였으며, 도 3 은 상기 탱크유닛(100)의 형상에 따른 설계두께 및 무게를 비교하여 나타낸다. 도 2 내지 도 3 은 상기 탱크유닛(100)의 길이와 폭을 달리 하여 3가지 CASE 를 실험예로 들어 비교하였으며, 하기의 실험예를 참고로 상세히 설명되나, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 이하에서는 도 2 내지 도 3 을 참조하여 설명한다.

도 2 (a) 에 도시되어 있듯이, CASE 1에서 CASE 2, CASE 3으로 갈수록 동일 용량에서 상기 탱크유닛(100)의 길이는 줄고, 높이는 높아지도록 설정하였다. 이때, 상기 탱크유닛(100)은 상기 탱크유닛(100)의 길이방향을 따라 연장형성된 쉘(101)과 상기 쉘의 양측에 위치하는 반구 모양의 헤드(102)를 포함할 수 있고, 상기 탱크유닛(100)이 원통형의 형상일 경우, 상기 탱크유닛(100)의 높이는 상기 탱크유닛(100)의 직경 또는 상기 헤드(102)의 직경에 해당할 수 있으며, 이하에서는 상기 탱크유닛(100)의 높이로 통일하여 설명한다.

여기서, 상기 쉘(101)의 길이를 L 이라고 하고, 상기 탱크유닛(100)의 높이를 D 라고 할 때, CASE 1 에서 CASE 3 으로 갈수록 동일 용량의 부피에서 L 은 감소하고 D 는 증가한다. 이하에서는 L 과 D 를 달리할 때, 동일 용량의 탱크유닛에서 상기 흡입관부(410)의 외부로의 노출 방지를 위한 최소침지높이(l, 도 1 참고)를 비교하여 설명한다.

도 2 (b) 는 상기 3가지 CASE의 실험데이터를 함께 도시하고 있으며, x 축은 상기 탱크유닛(100)의 회전 운동 각도를 나타내고, y 축은 상기 액화가스의 최소침지높이(l, 도 1 참고)를 나타낸다. 이때, 상기 탱크유닛(100)의 회전 운동은 상기 탱크유닛(100)의 폭방향을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 운동을 의미한다. 또한, 상기 최소침지높이(l, 도 1 참고)은 상기 탱크유닛(100) 내에 위치하는 흡입관부(410, 도 1 참고)의 노출 방지를 위한 최소한의 침지 높이를 의미하며, 액화가스 저장탱크는 내부에 상기 액화가스(L) 연료가 상기 최소침지높이(l, 도 1 참고) 이상으로 채워져 있어야 상기 흡입관부(410, 도 1 참고)가 상대적으로 고온의 공간에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

도 2 (b) 를 참조하면, CASE 1 내지 3의 탱크유닛(100)은 각각 상기 회전 운동 각도를 증가함에 따라 상기 탱크유닛(100)의 최소침지높이(l)가 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 상기 탱크유닛(100)의 회전 운동 각도가 커질수록 상기 흡입관부(410, 도 1 참고)가 노출되지 않도록 하기 위한 잔수량이 증가함을 의미한다. 따라서, 상기 최소침지높이(l)가 낮다는 것은 상기 탱크유닛(100) 내의 상기 액화가스(L) 연료의 적은 잔수량에도 불구하고 상기 흡입관부(410)의 노출을 방지할 수 있으며, 이때 액화가스 저장탱크의 용량을 최대로 활용할 수 있다.

도 3 은 상기 탱크유닛(100)의 설계관점에서 CASE 1 내지 3 의 상기 탱크유닛(100)의 두께 및 무게를 비교하고 있다. 도 3 (a) 는 CASE 1 내지 3에서 상기 쉘(101)의 상부(101a)와 하부(101b) 및 상기 헤드(102)의 상부(102a)와 하부(102b)의 설계두께를 비교하여 나타내고 있으며, 도 3 (b) 는 CASE 1 내지 3 의 총 설계 무게를 비교하여 나타내고 있다.

도 3 (a) 에서 볼 수 있듯이, 상기 쉘(101)의 하부(101b) 및 상기 헤드(102)의 하부(102b)는 상기 탱크유닛(100) 내부에 저장된 액화가스(L) 연료의 하중에 따른 압력을 견디기 위해 상기 쉘(101)의 상부(101a) 및 상기 헤드(102)의 상부(102a)와 비교하여 필요 두께가 증가할 수 있다. 아울러, 동일 용량에 비해 상기 쉘(101)의 길이(L)가 작을수록 상기 액화가스(L) 연료의 하중이 상기 탱크유닛(100)에 미치는 압력이 커지므로, CASE 1 에서 3 으로 갈수록 필요 두께가 증가하게 된다.

한편, 도 3 (b) 에서 볼 수 있듯이, CASE 1 내지 3 으로 갈수록 상기 탱크유닛(100)의 총 무게는 감소한다. 즉, 상기 쉘(101)의 길이(L)가 작고 상기 탱크유닛(100)의 높이(D)가 커질수록 설계 시 요구되는 두께는 두꺼워질 수 있으나, 상기 탱크유닛(100)의 전체 무게는 CASE 3에서 가장 낮게 측정되었으며, 이는 상기 탱크유닛(100)의 형상을 결정하는데 상기 쉘(101)의 길이(L) 보다 상기 탱크유닛(100)의 높이(D)를 키우는 것이 잔수 효과 증대 및 설계관점에서 유리하다는 것을 의미한다.

이때, 상기 탱크유닛(100)은 아래의 수학식 (1) 를 만족할 수 있다.

수학식 (1):

여기서, D : 탱크유닛의 높이, L : 탱크유닛의 쉘 부분의 길이를 의미한다.

액화가스 저장탱크의 설계압력식인 아래의 수학식 (a) 을 참조하면, 상기 설계압력(

)은 상기 탱크유닛(100)의 형상에 따라 결정되는 C 값에 의해 결정될 수 있다.

수학식 (a):

이때 상기 C 는 액화가스 운송 선박의 구조 및 설비에 관한 국제기준인 IGC 코드에 따라 아래의 수학식 (b) 에 따라 결정될 수 있다.

수학식 (b): max(h, 0.75b, 0.45l)

여기서, h : 탱크유닛의 높이, b : 탱크유닛의 폭, l : 탱크유닛의 전체길이를 의미한다.

상기 수학식 (b) 에 따르면, 상기 탱크유닛(100)의 폭(b)이 동일할 때, 동일 용량을 기준으로 상기 탱크유닛의 높이(h)가 증가할수록 상기 탱크유닛(100)의 전체길이(l)는 감소하므로 상기 C 의 값이 줄어들어 설계압력이 감소한다. 한편, 상기 탱크유닛(100)의 높이(h)가 상기 탱크유닛(100)의 전체길이(l)의 0.45 배와 동일해진 시점부터는 상기 탱크유닛(100)의 높이(h) 가 증가할수록 상기 C 의 값이 증가하므로 상기 설계압력은 증가할 수 있다. 따라서, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 상기 탱크유닛(100)의 높이(h)가 상기 탱크유닛(100)의 전체길이(l)의 0.45 배와 동일해질 때, 최소 설계압력에 해당할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에서 상기 탱크유닛(100)의 원통형 형상일 때, 상기 h 는 상기 탱크유닛(100)의 높이인 D 에 해당할 수 있고, b 는 상기 탱크유닛(100)의 폭인 D 에 해당할 수 있으며, l 은 상기 탱크유닛(100)의 전체 길이인 L+D 에 해당할 수 있다. 즉, 상기 탱크유닛(100)의 전체길이(L+D)가 아래의 수학식 (c) 를 만족할 때, 최소 설계압력에 해당하며, 이때, 상기

는 0.818 에 해당할 수 있다.

수학식 (c): 0.45(L+D) = D

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 탱크유닛(100)은 상기 수학식 (1) 을 만족할 수 있다.

도 4 에서는 본 발명의 일실시예에 따른 탱크유닛(100)의 최적의 형상을 결정하기 위한 그래프를 도시하고 있으며, 각각 다른 용량을 가진 탱크유닛(100)을 3 가지 실험예로 들어 비교하였다. 즉, V1, V2, V3 는 V1 < V2 < V3 를 만족하는 각각 다른 용량의 탱크유닛(100)에 해당하며, 예를 들어, 상기 V1 = 900

, V2 = 1500

, V3 = 4000

일 수 있다. 도 4 의 그래프는 탱크유닛(100)의 쉘(101)의 길이(L)와 상기 탱크유닛(100)의 높이(D)의 비율(

)에 따른 상기 탱크유닛(100)의 무게 비율을 나타내고 있으며, 상기 그래프는 상기 탱크유닛(100)의 설계압력 및 무게에 따른 최적의

값을 결정할 수 있다. 이는 하기의 실험예를 참고로 상세히 설명되나, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

도 4 의 그래프의 X 축은 상기 탱크유닛(100)의 쉘 부분의 길이(L)와 높이(D)의 비율인

를 의미하며, Y 축은

값에 따른 상기 탱크유닛(100)의 무게 비율의 변화를 나타내고, 아래의 수학식 (2)로 표현될 수 있다. 이때,

는 시작점과 증가율을 임의로 정할 수 있고,

는 i= 1 부터 n 까지 증가할수록 상기 탱크유닛(100)의 높이(D)가 증가함을 의미한다. 상기 탱크유닛(100)의 정해진 목표 용량에 따라,

의 값이 정해지면

의 값이 정해질 수 있고, 이때,

,

에 따른

값인 설계무게가 정해질 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 탱크유닛(100)은 아래의 수학식 (2) 의 값 중 최소값에 해당하는

의 비율로 형성될 수 있다.

수학식 (2):

, i=1, 2,...,n

여기서,

: i 번째 탱크유닛의 높이,

: i 번째 탱크유닛의 쉘 부분의 길이,

: i 번째 탱크유닛의 설계무게,

:

중 최대값을 의미한다.

전술한 바와 같이, 상기 탱크유닛(100)의 높이(D)가 크고, 상기 쉘(101)의 길이(L)가 작을수록 상기 액화가스 저장탱크(10)는 더 가볍게 설계될 수 있다. 위 수학식 (2) 에 따르면, 수학식 (2) 의 값이 작을수록 상기 탱크유닛(100)의 무게를 최대한 감소시킬 수 있으므로, 상기 탱크유닛(100)의 설계관점에서 유리하다. 따라서, 도 4 의 그래프의 최소점을 나타내는

의 값을 상기 탱크유닛(100)의 형상으로 결정할 수 있다.

상술한 탱크유닛(100)의 구조에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 탱크유닛(100)은 잔수율 및 설계 관점에서 최적의 형상으로 결정될 수 있다. 이에 의해서, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10, 도 6 참고)는 피치운동 시, 상기 흡입관부(410, 도 1 참고)의 노출을 방지할 수 있는 잔수량을 최소로 할 수 있으며, 상기 액화가스 저장탱크(10)의 용량을 최대로 활용할 수 있다. 이와 동시에, 상기 탱크유닛(100)의 설계 무게를 최소로 할 수 있고, 선박 등의 운송 기관의 무게가 증가하여 연료 소모 효율이 저감되는 문제를 방지할 수 있다.

도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10, 도 6 참고)의 피치운동 시, 상기 섬프유닛(200)의 설치위치에 따른 회전각도를 나타내며, 도 5 (a) 에 도시되어 있듯이, a 는 상기 액화가스 저장탱크(10)의 피치 회전 각도를 의미하고, d 는 상기 섬프유닛(200)이 상기 쉘(101)의 일단부로부터 이격된 길이를 의미한다. 상기 섬프유닛(200)의 위치를 달리하여 총 5 번의 실험을 예로 들어 비교하였으며, 도 5 (b) 의 X 축은 상기 액화가스 저장탱크(10)가 0°를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 피치회전된 각도(a)를 나타내며, Y 축은 상기 각도(a) 따른 최소잔수량을 나타낸다.

즉, 도 5 (b) 에 도시되어 있듯이, 상기 섬프유닛(200)의 위치(s)가 R, 2R, 3R, 4R 일 경우, 일측으로 치우쳐져 시계 방향 또는 반시계 방향에서 최소잔수량이 크게 측정되며 이는 일방향의 회전운동 시에는 잔수 효과가 낮다는 것을 의미한다. 반면, 상기 섬프유닛(200)의 위치(s)가 중앙부(center)일 경우, 시계 방향 및 반시계 방향의 양방향에서 안정적으로 잔수 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 상기 섬프유닛(200)은 상기 쉘(101)의 중앙부에 설치될 수 있으며, 이에 따라 피치 운동 시 안정적인 잔수 효과를 달성할 수 있다.

도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)에서 펌프유닛(400)의 흡입관부(410)가 상기 탱크유닛(100)의 내부에 배치된 실시예를 도시한 측단면도와 상기 돌출유닛(300)을 확대한 사시도이며, 도 7 (a) 는 도 6 의 정면도이고, 도 7 (b) 는 도 6 의 섬프유닛(200)의 상부에서 바라본 단면도이다. 이하에서는 도 6 내지 도 7 을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)에 대하여 설명한다.

본 발명의 명세서에서는 도 6 의 X 축 방향을 상기 탱크유닛(100)의 길이방향으로 부를 수 있으며, 도 6 의 Y 축 방향을 상기 탱크유닛(100)의 높이방향 및 도 6 의 Z 축 방향을 상기 탱크유닛(100)의 폭방향으로 부를 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 탱크유닛(100), 섬프유닛(200) 및 돌출유닛(300)을 포함한다. 이때, 상기 탱크유닛(100)의 내부와 외부를 연결하는 펌프유닛(400)을 더 포함할 수 있다. 상기 펌프유닛(400)은 상기 탱크유닛(100)에 저장되는 액화가스를 흡입하여 외부로 공급하는 흡입관부(410)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 13 참고) 등에 결합되어 제공될 수 있다. 상기 탱크유닛(100)은 바닥부(110), 측면부(120) 및 상면부(130)로 이루어질 수 있으며, 상기 펌프유닛(400)은 상기 상면부(130)를 관통하여 상기 바닥부(110)에 가깝게 배치될 수 있으며, 상기 흡입관부(410)의 일단부가 상기 섬프유닛(200)의 내측에 배치될 수 있다. 이에 의해서, 상기 탱크유닛(100)의 내부에는 상기 흡입관부(410)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(140) 등이 구비될 수 있다. 상기 지지부재(140)는 상기 탱크유닛(100)의 원주 방향으로 링 형태로 구비될 수 있으며, 상기 탱크유닛(100)의 내측으로 연장형성될 수 있다. 일례로 상기 지지부재(140)는 가운데에 홀이 형성된 디스크 형태로 구비될 수 있으며, 상기 지지부재(140)는 복수개가 상기 탱크유닛(100)의 길이방향을 따라 이격배치될 수 있다.

상기 섬프유닛(200)은 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110)에 설치될 수 있다. 이때, 상기 섬프유닛(200)은 상기 탱크유닛(100)의 외측으로 오목하게 형성될 수 있으며, 상기 섬프유닛(200)의 상부면은 개방되어 상기 탱크유닛(100)의 내부와 연통될 수 있다. 따라서, 상기 섬프유닛(200)의 내측에 상기 액화가스(L) 연료를 채워지게 할 수 있다. 즉, 상기 섬프유닛(200)은 상기 바닥부(110)에 함몰된 형태로 구비되므로, 상기 섬프유닛(200)의 내측으로 중력에 의해 저온의 상기 액화가스(L) 연료가 모이게 된다.

상기 돌출유닛(300)은 상기 섬프유닛(200)이 상기 바닥부(110)와 접하는 일단부의 주변에 구비되되, 상기 바닥부(110)로부터 상기 탱크유닛(100)의 내측으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 돌출유닛(300)은 상기 섬프유닛(200)의 주변을 둘러싸게 구비되며, 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)를 포함한다. 이때, 상기 제1 돌출부(310)는 상기 탱크유닛(100)의 폭방향과 평행한 방향을 따라 배치되고, 상기 제2 돌출부(320)는 상기 탱크유닛(100)의 길이방향과 평행한 방향을 따라 배치된다.

나아가, 상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)는, 도 6 에 도시되어 있듯이, 측단면상에서 볼 때, 상기 바닥부(110)로부터 동일한 높이로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)가 만나서 생기는 상부면은 측단면상에서 상기 바닥부(110)와 나란하게 형성될 수 있다. 또한, 도 7 (a) 및 (b) 에 도시되어 있듯이, 상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)는 수직하게 만날 수 있으며, 이에 의해서 상기 상부면은 사각형의 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 도 7 (b) 에 도시되어 있듯이, 상부단면상에서 볼 때, 상기 섬프유닛(200)이 상기 바닥부(110)와 접하는 원주 모양의 둘레는 상기 개방된 상부면 내측에 수용될 수 있으며, 상기 원주 모양의 둘레 내측으로 상기 흡입관부(410)의 일단부가 배치될 수 있다. 이에 의해서, 상기 돌출유닛(300)은 상기 흡입관부(410)를 감싸게 구비될 수 있으며, 내측에 상기 액화가스(L) 연료를 수용할 수 있는 잔수부(330)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 돌출부(320)는 양측단이 상기 제1 돌출부(310)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 상기 잔수부(330)는 상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)의 내측에 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)가 만나서 형성되는 상기 잔수부(330)의 상부면은 개방될 수 있으므로, 상기 흡입관부(410)의 일단부가 상기 잔수부(330)를 통과하여 상기 섬프유닛(200)의 내측에 배치될 수 있다.

도 7 (a) 에 도시되어 있듯이, 상기 잔수부(330)는 상기 섬프유닛(200)의 상부에 배치되어 상기 탱크유닛(100) 및 섬프유닛(200)과 연통될 수 있으며, 상기 탱크유닛(100) 내부에 저장된 액화가스(L) 연료는 상기 개방된 상부면을 통해 상기 잔수부(330)의 내측으로 유입되거나 상기 잔수부(330)의 외측으로 배출될 수 있다. 아울러, 상기 잔수부(330)는 상기 섬프유닛(200)과 연통되므로, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 계속해서 저온의 액화가스(L) 연료가 상기 흡입관부(410)의 주변을 채워지게 할 수 있다.

상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)는 상기 잔수부(330)에 수용된 상기 액화가스(L) 연료를 가두는 역할을 하며 상기 액화가스 저장탱크(10)의 회전운동 시, 상기 액화가스(L) 연료의 유동을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 탱크유닛(100)의 폭방향을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 운동 시, 상기 제1 돌출부(310)에 의해 상기 액화가스(L) 연료가 상기 잔수부(330)에서 배출되는 것을 방지할 수 있고, 상기 탱크유닛(100)의 길이방향을 중심으로 회전하는 롤(roll) 운동 시, 상기 제2 돌출부(320)에 의해 상기 액화가스(L) 연료가 상기 잔수부(330)에서 배출되는 것을 방지할 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 돌출유닛(300)이 상기 흡입관부(410)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(410) 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 섬프유닛(200)의 잔수효과를 증대시키기 위해 섬프유닛(200)의 깊이를 증가시키는데 있어 설치공간의 제약이 있었으나, 도 6 에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 탱크유닛(100) 내부에 상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)가 상기 섬프유닛(200)의 상부에 위치한 상기 흡입관부(410)의 일부를 감싸게 구비됨으로써 상기 설치공간의 제약 문제를 해결할 수 있다.

도 8a 내지 도8b 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 8a 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 8a 의 회전주기를 1T, 2T 및 3T로 나누어 종래의 액화가스 저장탱크(1, 도 1 참고) 및 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)에서 흡입관부(410, 도 6 참고)의 노출여부를 각각 관찰했으며, 도 8b 에서는 ① ~ ⑬ 의 정면도를 각각 도시하고 있다.

도 8b 를 참조하면, 종래의 액화가스 저장탱크(1)의 경우, 섬프탱크(10, 도 1 참고)만 구비한 경우, ④, ⑧ 및 ⑩ 번째에서 상기 흡입관부(410)의 일부분이 상기 액화가스(L) 연료의 외부로 노출되었다. 즉, 각 롤 회전 주기마다 적어도 한번 이상은 상기 흡입관부(410)의 일부분이 노출될 수 있으며, 이는 상기 흡입관부(410)를 통해 이송되는 액화가스(L) 연료의 기화 문제를 야기할 수 있다.

반면, 도 8b 에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)는 상기 돌출유닛(300)을 더 포함함으로써, 1T ~ 3T 에서 상기 탱크유닛(100)의 롤 회전운동에도 불구하고 상기 흡입관부(410)의 주변에 액화가스(L) 연료가 채워질 수 있다. 이에 따라 상기 흡입관부(410)가 상기 액화가스(L) 연료에 침지될 수 있으며, 상기 돌출유닛(300) 내측에 구비된 상기 잔수부(330)에 상기 액화가스(L) 연료가 모아지게 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)의 구조에 따르면, 상기 흡입관부(410)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 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 돌출유닛(300)의 사시도 및 정면도이며, 도 10 은 상기 돌출유닛(300)의 효과를 비교하여 나타내는 정면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 돌출유닛(300)은 관통홀(340)을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 돌출유닛(300)은 관통형성된 관통홀(340)을 더 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제1 돌출부(310) 및 제2 돌출부(320)는 관통형성된 관통홀(340)을 더 포함할 수 있다. 상기 관통홀(340)의 개수는 복수일 수 있으며, 상기 관통홀(340)의 형상은 원형일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

나아가, 상기 제1 돌출부(310)는 양측단이 상기 탱크유닛(100)의 폭방향과 평행한 방향을 따라 지지부재(140)와 맞닿게 연장형성될 수 있다. 즉, 도 9 에 도시되어 있듯이, 상기 제1 돌출부(310)는 상기 탱크유닛(100)의 원주방향으로 곡률을 가지는 활꼴모양으로 형성될 수 있다. 이에 의해서, 상기 제1 돌출부(310)는 상기 지지부재(140)의 연장선에 위치할 수 있으며, 상기 지지부재(140, 도 6 참고)를 활용하여 형성될 수 있으므로, 상기 돌출유닛(300)의 부가에 따른 상기 탱크유닛(100)의 무게를 최소화 할 수 있다.

도 10 (a) 는 상기 관통홀(340)이 구비되기 전의 상기 액화가스(L) 연료의 회전 거동을 나타내고, 도 10 (b) 는 상기 관통홀(340)을 구비한 후의 상기 액화가스(L) 연료의 회전 거동을 나타내고 있다.

상기 도면을 참조하면, 상기 관통홀(340)이 구비되기 전의 경우, 상기 액화가스 저장탱크(10)의 롤(roll) 운동에 의해 상기 액화가스(L) 연료가 회전 거동을 나타낼 수 있으며, 이때, 상기 제2 돌출부(320) 측에서 공기층이 일부 발생할 수 있다. 한편, 상기 관통홀(340)이 구비된 경우, 상기 액화가스 저장탱크(10)의 롤 운동에도 불구하고, 상기 액화가스(L) 연료는 상기 관통홀(340)을 통해 상기 잔수부(330)로 유입되거나 상기 잔수부(330)의 외측으로 배출될 수 있다. 이에 의해서, 상기 관통홀(340)은 상기 잔수부(330) 내에서 공기층의 발생을 방지할 수 있으며, 상기 잔수부(330)에 수용되는 상기 액화가스(L) 연료가 가득 채워지게 할 수 있으므로, 상기 흡입관부(410) 주변의 기화문제를 개선할 수 있다.

도 11a 및 도 11b 는 상기 액화가스 저장탱크(10)의 롤 운동에 의한 공기층 발생 정도를 측정한 실험예를 도시하고 있으며, 구체적으로 도 8a 의 ⑥ 번째 주기에서의 4가지 CASE를 예로 들어 실험하였다. 이는 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

도 11a 에 도시되어 있듯이, d: 관통홀의 직경, h: 관통홀 중심의 높이, H: 돌출유닛의 높이일 수 있으며, CASE 1 내지 4 는 관통홀의 직경과 높이를 달리하여 비교한 실험예이다. 보다 구체적으로, CASE 1 내지 4 는 상기 돌출유닛(300)의 높이(H)를 기준으로 상기 관통홀(340)의 높이(h) 및 상기 관통홀(340)의 직경(d)을 달리하여 설정하였으며, 예를 들어, CASE 1 은 상기 관통홀(340)을 구비하지 않으며, CASE 2 는

= 0.41,

= 0.36 이며, CASE 3 은

= 0.59,

= 0.36 이며, CASE 2 는

= 0.75,

= 0.24 일 수 있다.

도 11b 를 참조하면, 상기 관통홀(340)을 구비하지 않은 CASE 1 의 경우, 상기 제2 돌출부(320) 측에서 공기층이 발생하였으며, 이하에서는 CASE 1 의 공기층을 기준으로 CASE 2 내지 4 의 공기층 발생 정도를 비교하여 설명한다.

CASE 2 의 경우, 상기 제2 돌출부(320) 측에 공기층이 미세하게 발생하였으나, CASE 1 의 공기층의 약 31% 크기의 공기층이 발생하였다. 한편, CASE 3 의 관통홀(340b)의 경우, 상기 제2 돌출부(320) 측에 CASE 1 의 공기층의 약 53% 크기의 공기층이 발생하였다. 즉, 상기 관통홀(340)의 높이가 낮을수록, 즉 상기 탱크유닛(100)의 바닥부(110)에 가까울수록 공기층의 발생이 감소할 수 있다.

한편, CASE 4 의 경우, 상기 제2 돌출부(320) 측에 CASE 1 의 공기층의 약 69% 크기의 공기층이 발생하였다. 즉, 상기 관통홀(340)의 직경이 작을수록 상기 제2 돌출부(320)와의 충돌에 의한 공기층 발생 정도가 커질 수 있으며, 이는 상기 관통홀(340)의 직경이 클수록 공기층의 발생이 감소할 수 있음을 의미한다. 따라서, 상기 관통홀은 아래의 수학식 (3)을 만족할 수 있다.

수학식 (3):

이에 의해서, 상기 관통홀(340)은 상기 액화가스 저장탱크(10)의 길이방향을 중심으로 회전하는 롤운동에 따라 발생하는 공기층의 발생을 방지할 수 있으며, 상기 흡입관부(410) 주변에 상기 액화가스(L) 연료가 가득 채워지게 할 수 있으므로, 상기 액화가스(L) 연료의 기화문제를 개선할 수 있다.

도 12 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10)를 도시하고 있으며, 상기 액화가스 저장탱크(10)는 안착부(500)를 더 포함할 수 있다.

상기 안착부(500)는 상기 탱크유닛(100)의 외측에 구비되어, 선박의 선체(20, 도 13 참고)의 상부면에 구비될 수 있다. 아울러, 상기 안착부(500)는 상기 탱크유닛(100)이 안정적으로 안착될 수 있도록 상기 탱크유닛(100)의 외주면과 동일한 곡률을 가지고 오목하게 형성될 수 있으며, 상기 탱크유닛(100)의 길이방향을 따라 복수개가 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 안착부(500)의 크기는 제한되지 않으며, 상기 탱크유닛(100)은 저온의 액화가스(L) 연료가 저장되므로 상기 안착부(500)에 의해 상기 선박의 선체(20)로부터 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.

나아가, 상기 지지부재(140)는 제1 지지부재(141) 및 상기 안착부(500) 측에 구비되는 제2 지지부재(142)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 지지부재(142)는 상기 제1 지지부재(141)보다 상기 탱크유닛(100)의 내측으로 연장된 폭이 더 클 수 있다. 즉, 상기 탱크유닛(100)의 하중이 직접적으로 가해지는 상기 안착부(500) 측에 위치한 제2 지지부재(142)는 상기 탱크유닛(100)의 내측으로 폭이 확장됨에 따라 상기 탱크유닛(100)을 안정적으로 지지할 수 있다.

즉, 상기 탱크유닛(100)은 상기 안착부(500)에 안착되어 안정적으로 이송될 수 있으며, 상기 선박의 이동 또는 기울어짐(sloshing)에 의한 액화가스(L) 연료의 유동을 방지할 수 있다. 아울러, 상기 안착부(500)에 의해 상기 탱크유닛(100)은 상기 선박의 선체(20)로부터 소정 거리 이격되어 배치될 수 있으므로, 상기 섬프유닛(200, 도 6 참고)의 설치 작업이 용이해지며, 상기 섬프유닛(200)의 깊이를 증가시킴에 따라 잔수효과를 증대시킬 수 있다.

도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10) 및 이를 포함하는 선박을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 6 및 도 13 을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 저장탱크(10) 및 이를 포함하는 선박에 대하여 설명한다.

도 13 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. 상기 액화가스 저장탱크(10)는 상기 탱크유닛(100)이 상기 선체(20)의 상부면에 구비된 안착부(500)에 안착되어 지지될 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(410) 주변을 액화가스(L) 연료로 채울 수 있게 되어, 상기 엔진부(20a)로 안정적으로 액화가스(L) 연료를 공급할 수 있게 된다. 또한, 상기 흡입관부(410) 주변을 저온 환경으로 유지함에 의해서, 상기 흡입관부(410)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.

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 101: 쉘
101a: 쉘의 상부 101b: 쉘의 하부
102: 헤드 102a: 헤드의 상부
102b: 헤드의 하부 110: 바닥부
120: 측면부 130: 상면부
140: 지지부재 141: 제1 지지부재
142: 제2 지지부재 200: 섬프유닛
300: 돌출유닛 310: 제1 돌출부
320: 제2 돌출부 330: 잔수부
340: 관통홀 400: 펌프유닛
410: 흡입관부 500: 안착부
l: 최소침지높이

Claims (13)

1. 액화가스가 저장되는 탱크유닛;
   상기 탱크유닛의 바닥부에 설치되되, 상기 탱크유닛의 외측으로 오목하게 형성된 섬프유닛; 및
   상기 섬프유닛의 주변을 둘러싸게 구비되되 상기 바닥부로부터 상기 탱크유닛의 내측으로 연장형성되며, 상기 탱크유닛의 폭방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제1 돌출부 및 상기 탱크유닛의 길이방향과 평행한 방향을 따라 배치된 제2 돌출부를 포함하는 돌출유닛;
   을 포함하는 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 섬프유닛의 내측에 배치되는 액화가스 저장탱크.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출유닛은,
   상기 제2 돌출부의 길이방향 양단이 상기 제1 돌출부에 연결되며, 상기 제1 돌출부 및 제2 돌출부의 내측에 형성된 잔수부;
   를 포함하고,
   상기 잔수부는 상기 탱크유닛 및 섬프유닛의 내부와 연통되는 액화가스 저장탱크.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 돌출부 및 제2 돌출부는,
   측단면상에서 볼 때, 상기 바닥부로부터 동일한 높이로 연장형성된 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 탱크유닛은,
   아래의 수학식 (1)을 만족하는 액화가스 저장탱크.
   수학식 (1):

   

   
   여기서, D : 탱크유닛의 높이, L : 탱크유닛의 쉘 부분의 길이를 의미한다.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 탱크유닛은,
   아래의 수학식 (2) 의 값 중 최소값에 해당하는

   

   의 비율로 형성된 액화가스 저장탱크.
   수학식 (2):

   

   , i=1, 2,...,n
   여기서,

   

   : i 번째 탱크유닛의 높이,

   

   : i 번째 탱크유닛의 쉘 부분의 길이,

   

   : i 번째 탱크유닛의 설계무게,

   

   :

   

   중 최대값을 의미한다.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출유닛은,
   상기 액화가스의 공기층 형성을 방지하게 관통형성된 관통홀;
   을 더 포함하는 액화가스 저장탱크.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 돌출유닛은,
   아래의 수학식 (3)을 만족하는 액화가스 저장탱크.
   수학식 (3):

   

   
   여기서, d: 관통홀의 직경, h: 관통홀 중심의 높이, H: 돌출유닛의 높이를 의미한다.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 탱크유닛은,
   상기 탱크유닛의 원주방향으로 구비되며, 상기 탱크유닛의 내측으로 연장형성된 링 형태의 지지부재;
   를 포함하고,
   상기 지지부재는,
   복수 개가 상기 탱크유닛의 길이방향을 따라 이격배치된 액화가스 저장탱크.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는,
    양측단이 상기 지지부재와 맞닿게 연장된 액화가스 저장탱크.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 탱크유닛의 외측에 구비되되, 상기 탱크유닛이 안착되는 안착부;
    를 더 포함하는 액화가스 저장탱크.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    제1 지지부재; 및
    상기 안착부 측에 구비되는 제2 지지부재;
    를 포함하고,
    상기 제2 지지부재는,
    상기 제1 지지부재보다 상기 탱크유닛의 내측으로 연장된 폭이 더 큰 액화가스 저장탱크.
    
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 액화가스 저장탱크; 및
    상기 액화가스 저장탱크가 설치되며, 구동력을 제공하는 엔진부를 포함하는 선체;
    를 포함하는 선박.

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