KR20230111686A - Lng 선박의 배관 배치구조 - Google Patents

Lng 선박의 배관 배치구조 Download PDF

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강병주
권수현
류재신
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

LNG 선박의 배관 배치구조가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 액화가스를 저장할 수 있는 복수의 저장탱크와 연결되는 리퀴드 라인과, 베이퍼 라인 및 배출라인이 선박의 선수측과 선미측 방향으로 배치되는 메인 라인부; 및 상기 메인 라인부와 직교하는 방향으로 배치되며, 양단이 상기 선박의 좌측 매니폴드와 우측 매니폴드에 연결되는 크로스오버 라인부;를 포함하고, 상기 크로스오버 라인부는 상기 베이퍼 라인과 연결되는 베이퍼 크로스오버 라인과, 상기 베이퍼 크로스오버 라인의 양 옆에 마련되어 상기 리퀴드 라인과 연결되는 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인을 구비하며, 상기 리퀴드 라인은 상기 크로스오버 라인부의 하측에 배치되되, 상기 크로스오버 라인부를 기점으로 상기 선수측과 선미측이 분리되지 않도록 같은 높이를 유지하며 상기 복수의 저장탱크와 연결되는 LNG 선박의 배관 배치구조가 제공될 수 있다

Description

LNG 선박의 배관 배치구조{Pipe arrangement structure of LNG ship}
본 발명은 LNG 선박의 배관 배치구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화가스의 로딩 또는 언로딩 시 액화가스의 이송이 원활하도록 하며, 리퀴드 라인 내의 액화가스 잔량 처리가 용이하도록 하는 LNG 선박의 배관 배치구조에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 ‘LNG’라 함)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.
LNG와 같은 액화가스를 연료로 사용하는 추진선이나, LNG를 운반하는 운반선 등의 다양한 LNG 선박에는 LNG를 저장하기 위한 복수개의 저장탱크가 마련되고, 이 저장탱크로 액화가스를 로딩 또는 언로딩하기 위한 배관들이 설치된다.
도 1은 종래의 LNG 선박에 마련된 배관 구조를 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 선박에는 선수와 선미 방향으로 리퀴드 라인(11)과, 베이퍼 라인(12) 및 배출라인(13)으로 구성된 메인 라인부(10)가 마련된다. 이 메인 라인부(10)는 복수의 저장탱크와 각각 연결된다. 또한, 메인 라인부(10)와 직교하는 방향 즉, 선박의 좌측과 우측 방향으로 크로스오버 라인부(20)가 마련된다. 여기서, 크로스오버 라인부(20)는 선박의 좌측과 우측에 마련된 매니폴드와 연결되어 리퀴드 라인(11)으로 액화가스를 운송할 수 있게 서로 연결된 라인을 의미한다. 이 크로스오버 라인부(20)는 베이퍼 크로스오버 라인(22)과, 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(21)으로 마련된다.
리퀴드 라인(11)은 크로스오버 라인부(20)를 기점으로 선수측과 선미측이 분리되도록 마련된다. 즉, 선수측 리퀴드 라인(11)은 선수측 리퀴드 크로스오버 라인(21)과 연결되고, 선미측 리퀴드 라인(11)은 선미측 리퀴드 크로스오버 라인(21)과 연결된다.
또한, 리퀴드 라인(11)은 선수측과 선미측에 각각 배치되며, 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(21)과 연결되는 리퀴드 연결라인(11a)을 포함한다. 이 리퀴드 연결라인(11a)은 복수의 저장탱크 중 어느 하나의 저장탱크로부터 다른 저장탱크로 액화가스의 이송을 가능하도록 하며, 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(21)과 같은 높이에 배치된다. 이에, 선수측 리퀴드 라인(11)을 통한 액화가스는 선수측 리퀴드 크로스오버 라인(21), 리퀴드 연결라인(11a), 선미측 리퀴드 크로스오버 라인(21) 및 선미측 리퀴드 라인(11)을 통해 다른 저장탱크로 전달된다.
이와 같이, 종래의 LNG 선박의 경우 리퀴드 라인(11)은 선박의 선수측과 선미측이 분리되도록 연결되고, 리퀴드 크로스오버 라인(21)의 하측에 배치됨에 따라 액화가스의 이송이 원활히 이루어지지 않는다는 문제점이 있다. 즉, 선수측 리퀴드 라인(11)을 통해 이송되는 액화가스는 상측에 배치된 선수측 리퀴드 크로스오버 라인(21)으로 이송되어야 하기 때문이다. 마찬가지로, 선미측 리퀴드 라인(11)을 통해 이송되는 액화가스는 상측에 배치된 선미측 리퀴드 크로스오버 라인(21)으로 이송되어야 하기 때문에 이송이 원활하지 않게 된다.
또한, 리퀴드 라인(11)을 통한 액화가스는 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(21)과 연결되는 리퀴드 연결라인(11a)을 통해 이송되어야 하기 때문에 액화가스가 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(21) 측으로 흐를 수 있어 제어가 어렵다는 문제점이 있으며, 로딩 또는 언로딩 시의 온도측정이 어렵다는 문제점이 있다.
아울러, 액화가스를 저장탱크로 로딩 또는 언로딩 후 리퀴드 라인(11)에 남은 액화가스 잔량을 처리하기 위해 질소가스를 퍼징(purging)하거나 힐링(healing) 작업 등을 이용하고 있으나, 리퀴드 라인(11)과 리퀴드 크로스오버 라인(21)의 연결구조로 인해 잔량의 처리가 어려우며, 많은 시간과 비용이 소비되는 문제점이 있다.
한편, 베이퍼 크로스오버 라인(22)은 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(21) 사이에 마련되는데, 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(21)을 연결하는 리퀴드 연결라인(11a)에 의해 같은 높이에 위치되지 못하고, 상측으로 돌출되도록 절곡되어 배치된다. 이에, 베이퍼 크로스오버 라인(22)에 제어밸브(23), 온도센서(24), 플로미터(24) 등의 설치 및 관리를 위해 대형 플랫폼(30)을 설치하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조는 리퀴드 라인을 크로스오버 라인부의 하측에 배치하고, 크로스오버 라인부를 기점으로 선수측과 선미측이 분리되지 않도록 같은 높이를 유지하며 복수의 저장탱크와 연결되도록 함으로써 액화가스를 용이하게 로딩 또는 언로딩 할 수 있음은 물론, 잔량의 액화가스 처리가 용이하도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조는 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인을 선박의 선수측 및 선미측과 분리되도록 하고, 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인과 베이퍼 크로스오버 라인을 모두 직선으로 배치가능하도록 하여 구조가 단순해지도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 액화가스를 저장할 수 있는 복수의 저장탱크와 연결되는 리퀴드 라인과, 베이퍼 라인 및 배출라인이 선박의 선수측과 선미측 방향으로 배치되는 메인 라인부; 및 상기 메인 라인부와 직교하는 방향으로 배치되며, 양단이 상기 선박의 좌측 매니폴드와 우측 매니폴드에 연결되는 크로스오버 라인부;를 포함하고, 상기 크로스오버 라인부는 상기 베이퍼 라인과 연결되는 베이퍼 크로스오버 라인과, 상기 베이퍼 크로스오버 라인의 양 옆에 마련되어 상기 리퀴드 라인과 연결되는 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인을 구비하며, 상기 리퀴드 라인은 상기 크로스오버 라인부의 하측에 배치되되, 상기 크로스오버 라인부를 기점으로 상기 선수측과 선미측이 분리되지 않도록 같은 높이를 유지하며 상기 복수의 저장탱크와 연결되는 LNG 선박의 배관 배치구조가 제공될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인은 하부에 배치된 상기 리퀴드 라인과 리퀴드 연결라인을 통해 각각 연결되어 상기 선박의 선수측 및 선미측과 분리되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인과 상기 리퀴드 라인의 분기점인 상기 리퀴드 연결라인에는 각각 온도센서가 마련될 수 있다.
또한, 상기 리퀴드 연결라인은 중력에 의한 액화가스의 이동이 용이하도록 만곡진 '⊂' 형상 및 '⊃' 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 리퀴드 라인이 상기 크로스오버 라인부의 하측에 배치되어 상기 베이퍼 크로스오버 라인은 직선으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 베이퍼 크로스오버 라인은 하측에 배치된 상기 베이퍼 라인과 베이퍼 연결라인을 통해 하부로 직접 연결될 수 있다.
또한, 상기 베이퍼 연결라인에는 제어밸브와, 온도센서 및 플로미터가 설치될 수 있다.
또한, 상기 크로스 라인과 직교하도록 상기 크로스 라인의 하부에 배치되어 상기 베이퍼 크로스오버 라인과 연결되는 베이퍼 리턴 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조는 리퀴드 라인을 크로스오버 라인부를 기점으로 선수측과 선미측이 분리되지 않도록 같은 높이를 유지하며 복수의 저장탱크와 연결되도록 함으로써 액화가스를 용이하게 로딩 또는 언로딩 할 수 있다는 효과를 가진다.
또한, 액화가스의 이송이 용이하도록 마련되어 리퀴드 라인 상 액화가스 잔량을 용이하게 처리할 수 있어 처리비용 및 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 액화가스 이송 후 리퀴드 라인 상 액화가스 잔량이 최소화되도록 함으로써 버려지는 액화가스 양을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
또한, 크로스오버 라인부를 직선으로 배치하도록 함으로써 구조를 단순화시킬 수 있음은 물론, 배관 물량을 줄일 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
또한, 종래에 비해 베이퍼 크로스오버 라인을 직선으로 배치하고 하부로 베이퍼 라인 및 베이퍼 리턴 라인과 연결되도록 함으로써, 설비 설치 및 관리를 위한 대형 플랫폼을 삭제할 수 있다는 효과를 가진다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 LNG 선박에 마련된 배관 배치구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조를 나타내는 부분 발췌 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조를 나타내는 부분 발췌 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조에 마련된 베이퍼 라인과 베이퍼 크로스오버 라인이 연결된 상태를 발췌하여 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조는 내부에 액화가스를 저장할 수 있는 복수의 저장탱크(T1 내지 T4)와 연결되는 리퀴드 라인(110)과, 베이퍼 라인(120) 및 배출라인(130)을 구비하는 메인 라인부(100) 및 메인 라인부(100)와 직교하는 방향으로 배치되는 크로스오버 라인부(200)를 포함할 수 있다.
또한, 크로스오버 라인부(200)는 베이퍼 라인(120)과 연결되는 베이퍼 크로스오버 라인(220)과, 베이퍼 크로스오버 라인(220)의 양 옆에 각각 마련되어 리퀴드 라인(110)과 연결되는 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(210)을 포함할 수 있다. 이때, 크로스오버 라인부(200) 양단은 선박의 좌측 매니폴드(미도시)와 우측 매니폴드(미도시)에 연결되며, 매니폴드를 통해 육상 터미널 또는 벙커링 선박과 연결되어 액화가스의 로딩 또는 언로딩 작업을 수행하거나 증발가스를 처리할 수 있도록 한다.
아울러, LNG 선박은 복수의 저장탱크(T1 내지 T4)로 액화가스를 공급받아 저장하여 운송하거나, LNG를 연료로서 사용하도록 마련될 수 있다. 이때, LNG 선박에 마련되는 복수의 저장탱크(T1, T2, T3, T4)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(T1, T2, T3, T4) 내부에는 액화가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(T1, T2, T3, T4)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(T1, T2, T3, T4)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 증발가스를 저장탱크(T1, T2, T3, T4)로부터 제거 또는 처리할 필요성이 있다. 이때, 증발가스를 선박의 외부로 배출할 수 있고, 선박에서 재액화 과정을 통해 다시 엔진으로 공급할 수 있으며, 또는 외부설비로 증발가스를 이송하여 재액화 과정 등의 처리를 할 수 있다. 이에, 메인 라인부(100)는 저장탱크(T1, T2, T3, T4)로부터 발생되는 증발가스를 처리하기 위한 베이퍼 리턴 라인(122)을 더 포함할 수 있다.
한편, 미설명된 참조부호 '140'은 리퀴드 라인(100)과 연결되는 스프레이 라인이고, 참조부호 '150'은 스프레이 라인(140)과 연결되는 분사장치이다.
상기와 같은 LNG 선박의 액화가스 운용 및 로딩 또는 언로딩 시 메인 라인부(100)와 크로스오버 라인부(200)를 통해 이루어진다.
그러면, 선박에 마련된 메인 라인부(100)와 크로스오버 라인부(200)의 배치구조에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조를 나타내는 부분 발췌 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조를 나타내는 부분 발췌 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 선박의 배관 배치구조에 마련된 베이퍼 라인과 베이퍼 크로스오버 라인이 연결된 상태를 발췌하여 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 메인 라인부(100)는 선박의 길이방향으로 배치될 수 있다. 즉, 선박의 선수측과 선미측 방향으로 배치된다. 또한, 메인 라인부(100)는 크로스오버 라인부(200)의 하부에 배치될 수 있다.
리퀴드 라인(110)은 복수의 저장탱크(T1, T2, T3, T4)와 각각 연결되며, 액화가스를 로딩 또는 언로딩 시 이용된다. 이때, 리퀴드 라인(110)은 리퀴드 크로스오버 라인(210)과 연결되어 액화가스를 로딩 또는 언로딩 되도록 하거나, 복수의 저장탱크(T1, T2, T3, T4) 중 어느 하나의 저장탱크 예컨대, 제1 저장탱크(T1)의 액화가스를 제3 저장탱크(T3)로 이송할 경우에도 사용된다. 이에, 리퀴드 라인(110)은 크로스오버 라인부(200)를 기점으로 선수측과 선미측이 분리되지 않도록 같은 높이를 유지하며 복수의 저장탱크(T1, T2, T3, T4)와 각각 연결되록 마련된다. 이에 따라 액화가스의 이송이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(210)은 하부에 배치된 리퀴드 라인(110)과 리퀴드 연결라인(310)을 통해 각각 연결된다. 이에 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(210)은 선박의 선수측 및 선미측과 분리되도록 배치될 수 있다.
또한, 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(210)과 리퀴드 라인(110)의 분기점인 리퀴드 연결라인(310)에는 각각 온도센서(314)가 마련될 수 있다. 이에, 좌측 매니폴드(미도시) 또는 우측 매니폴드(미도시)로 액화가스를 로딩 또는 언로딩 하더라도 액화가스 이동방향과 이동량에 관계없이 온도 센싱을 용이하게 할 수 있다.
이러한 리퀴드 연결라인(310)은 중력에 의한 액화가스의 이동이 용이하도록 만곡진 '⊂' 형상 및 '⊃' 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 주변 배관이나 설비와의 간섭이 회피되도록 베이퍼 크로스오버 라인(220)을 마주하는 반대편에 각각 마련될 수 있다. 이에 따라 리퀴드 연결라인(310) 상에 남은 잔량의 액화가스는 중력에 의해 리퀴드 라인(110)으로 이송될 수 있으며, 같은 높이를 갖도록 배치된 리퀴드 라인(110)을 통하여 용이하게 처리할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따르면, 리퀴드 라인(110)이 크로스오버 라인부(200)의 하부에서 같은 높이를 갖도록 마련됨에 따라 베이퍼 크로스오버 라인(220)과 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인(210)은 모두 직선으로 배치될 수 있다.
베이퍼 크로스오버 라인(220)은 하측에 배치된 베이퍼 라인(120)과 베이퍼 연결라인(320)을 통해 하부로 직접 연결될 수 있다. 또한, 베이퍼 크로스오버 라인(220)은 하측에 배치된 베이퍼 리턴 라인(122)과도 연결된다.
이러한 베이퍼 연결라인(320)에는 제어밸브(321)와, 온도센서(322) 및 플로미터(323)가 설치된다. 이에, 제어밸브(321), 온도센서(322) 및 플로미터(323)의 설치 및 관리를 용이하게 할 수 있다. 즉, 종래에는 베이퍼 크로스오버 라인(도 1의 '22' 참조)이 상측으로 돌출되게 마련됨에 따라 대형의 플랫폼(도 2의 '30' 참조)이 설치되는 반면, 본 발명에 따르면 베이퍼 크로스오버 라인(220)이 직선으로 마련되고, 베이퍼 연결라인(320)이 하측으로 연장되어 베이퍼 라인(120)과 연결됨으로써 플랫폼 설치가 필요없게 된다. 따라서, 구조를 단순화시킬 수 있음은 물론, 배관 물량을 줄일 수 있어 비용을 절감이 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 메인 라인부
110 : 리퀴드 라인
120 : 베이퍼 라인
200 : 크로스오버 라인부
210 : 리퀴드 크로스오버 라인
220 : 베이퍼 크로스오버 라인
310 : 리퀴드 연결라인
320 : 베이퍼 연결라인

Claims (8)

  1. 내부에 액화가스를 저장할 수 있는 복수의 저장탱크와 연결되는 리퀴드 라인과, 베이퍼 라인 및 배출라인이 선박의 선수측과 선미측 방향으로 배치되는 메인 라인부; 및
    상기 메인 라인부와 직교하는 방향으로 배치되며, 양단이 상기 선박의 좌측 매니폴드와 우측 매니폴드에 연결되는 크로스오버 라인부;를 포함하고,
    상기 크로스오버 라인부는
    상기 베이퍼 라인과 연결되는 베이퍼 크로스오버 라인과, 상기 베이퍼 크로스오버 라인의 양 옆에 마련되어 상기 리퀴드 라인과 연결되는 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인을 구비하며,
    상기 리퀴드 라인은 상기 크로스오버 라인부의 하측에 배치되되, 상기 크로스오버 라인부를 기점으로 상기 선수측과 선미측이 분리되지 않도록 같은 높이를 유지하며 상기 복수의 저장탱크와 연결되는 LNG 선박의 배관 배치구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인은 하부에 배치된 상기 리퀴드 라인과 리퀴드 연결라인을 통해 각각 연결되어 상기 선박의 선수측 및 선미측과 분리되도록 배치되는 LNG 선박의 배관 배치구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 리퀴드 크로스오버 라인과 상기 리퀴드 라인의 분기점인 상기 리퀴드 연결라인에는 각각 온도센서가 마련되는 LNG 선박의 배관 배치구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 리퀴드 연결라인은 중력에 의한 액화가스의 이동이 용이하도록 만곡진 '⊂' 형상 및 '⊃' 형상으로 마련되는 LNG 선박의 배관 배치구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리퀴드 라인이 상기 크로스오버 라인부의 하측에 배치되어 상기 베이퍼 크로스오버 라인은 직선으로 배치되는 LNG 선박의 배관 배치구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이퍼 크로스오버 라인은 하측에 배치된 상기 베이퍼 라인과 베이퍼 연결라인을 통해 하부로 직접 연결되는 LNG 선박의 배관 배치구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이퍼 연결라인에는 제어밸브와, 온도센서 및 플로미터가 설치되는 LNG 선박의 배관 배치구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 크로스 라인과 직교하도록 상기 크로스 라인의 하부에 배치되어 상기 베이퍼 크로스오버 라인과 연결되는 베이퍼 리턴 라인을 더 포함하는 LNG 선박의 배관 배치구조.
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