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KR101069659B1 - 액화천연가스 이송장치 - Google Patents

액화천연가스 이송장치 Download PDF

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KR101069659B1
KR101069659B1 KR1020080111811A KR20080111811A KR101069659B1 KR 101069659 B1 KR101069659 B1 KR 101069659B1 KR 1020080111811 A KR1020080111811 A KR 1020080111811A KR 20080111811 A KR20080111811 A KR 20080111811A KR 101069659 B1 KR101069659 B1 KR 101069659B1
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KR
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natural gas
liquefied natural
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cargo hold
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맹승범
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 액화천연가스 이송장치에 관한 것으로서, 이송장치인 로딩 암의 밸런스 웨이트의 회전시 부유물의 화물창과 밸런스 웨이트와의 간섭을 방지하도록 부유물의 화물창 일측으로 수평 설치되는 보강 구조물에 상기 로딩 암이 설치되는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 의하면 바람과 불규칙한 파도로 인한 부유물들 간의 위치 변화에도 로딩 암을 통하여 안정된 상태에서 액화천연가스의 이송을 가능하게 하므로 결과적으로 액화천연가스의 이송을 실시함에 있어 다양한 이송경로를 제공하는 산업상 매우 유용한 효과를 가지고 있다.
액화천연가스, 이송, 로딩암, 액화천연가스 저장선, 액화천연가스 운반선

Description

액화천연가스 이송장치{LNG TRANSFER DEVICE}
본 발명은 액화천연가스 이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부유식 액화천연가스 저장선(LNG-FSRU) 또는 액화천연가스 운반선(LNGC:Liquefied Natural Gas Carrier)들의 선박에 설치되어 액화 천연가스를 이송하기 위한 액화천연가스 이송장치에 관한
일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -163℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화 천연가스는 대기압 또는 그 보다 높은 압력에서 극저온 탱크에 보관된다.
보관된 액화 천연가스는 온도를 상승시켜 다시 가스 형태로 변환시키는데, 이러한 과정을 일반적으로 액화 가스 재기화(Regasification) 과정이라 한다.
종래에는 일반적으로 육지에서 액화 가스의 재기화 작업을 하였다. 액화 천연가스 운반선은 목적 항에 도착하면 육지에 기반을 둔 재기화 시설로 액화 가스를 보내고, 액화 가스는 극 저온 펌프에 의해 하적 되어 액화 상태 또는 기체 상태로 보관되었다.
그러나 근래에는 위험물에 대한 안전상의 요구가 크게 증가하였고, 되도록이면 위험시설물을 사람이 거주하는 육지에 두지 말고 해상에서 이루어지는 형태를 추구하게 되었다.
이와 같은 세계적인 추세에 따라 액화 가스의 재기화 과정 역시 해상에서 이루어지는 형태가 출현하게 되었고, 이에 부유식 천연 가스 저장선(FSRU: Floating Storage and Regasification Unit), 부유식 해상 원유생산 및 저장설비(FPSO:Floating Production Storage Offloading)와 같은 플로터(Floater)들이 바로 그것이다.
이러한 플로터들의 출현에 따라 해상에서 직접 액화 천연가스 운반선과 화물 이송이 가능할 수 있는 이송 수단의 필요성이 부각되고 있다.
도 1은 종래의 액화 천연가스 운반선의 액화 천연가스 이송장치를 도시한 평면도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 액화 천연가스 운반선이 육상의 터미널에 계류될 경우 계류 라인을 먼저 살펴보기로 한다.
일반적인 액화 천연가스 운반선인 경우의 계류 라인은 크게 3가지 카테고리로 나눌 수 있다.
스프링 라인(Spring Line)(10), 브레스트 라인(Breast Line)(20), 헤드 & 스턴 라인(Head & Stern Line)(30, 40)으로 구분되는데, 이중 스프링 라인(10)은 액 화 천연가스 운반선(1)의 길이 방향의 힘을 지탱한다.
또한, 브레스트 라인(20)은 액화 천연가스 운반선(1)의 폭방향의 힘을 지탱하며, 선축에 수직방향으로 선수와 선미에 위치하며, 헤드 라인(30)은 선수에서, 스턴 라인(40)은 선미에서 각각 스프링 라인(10)과 브레스트 라인(20)을 도와주는 역할을 한다.
상기 라인들을 이용하여, 터미널 상으로부터 돌출되어 형성되어 있는 작은 부두인 제티(50)에 액화 천연가스 운반선(1)의 측면 미드 데크가 나란히 위치하도록 계류된다.
이때, 제티(50)의 끝단부에는 로딩 암(Loading Arm)(70)이 설치되어 있는데, 이들로부터 연장되어 나온 5개의 파이프(56,58)들이 액화 천연가스 운반선(1)의 미드 데크에 위치한 매니폴드(Manifold)(54)와 연결된다.
5개의 파이프(56,58) 중 중앙에 위치하는 단 하나의 파이프(58)만이 가스 상태의 천연가스를 이송하며, 나머지 4개의 파이프(56)는 모두 액화 천연가스를 이송한다.
이와 같이 육상 터미널에 직접 계류를 하는 경우에는 터미널의 해상 조건과 상기 액화 천연가스 운반선의 모션 정도만을 고려하여, 로딩 암(70)을 설계하여 사용할 수 있었다.
상기와 같은 종래의 기술에 따른 로딩 암(70)을 도 2에서 좀 더 자세히 설명하면, 원통형의 베이스 라이저(base riser:71)가 수직하게 설치되고, 베이스 라이저(71)의 상단에 회동 가능하게 제 1 회동본체(72)가 구비되며, 제 1 회동본체(72) 로부터 제 1 지지대(73)를 통해 연결되는 제 2 회동본체(74)가 회동 가능하게 설치되고, 이들 제 1 회동본체(72)와 제 2 회동본체(74)는 케이블(75)과 풀리(76)를 통해 관절 링크 운동을 하게 된다.
그리고 제 2 회동본체(74)에는 제 2 지지대(77)가 연결 설치된다.
한편, 베이스 라이저(71)와 제 1 회동본체(72)를 거쳐 제 1 지지대(73) 그리고 제 2 회동본체(74)와 제 2 지지대(77)에는 액화천연가스를 이송하기 위한 이송관(78)이 설치되며, 이송관(78)의 단부측은 제티(50:도1에 도시)의 끝단부에 연결된다.
또한, 제 1 회동본체(72)에는 이송관(78)을 포함하는 제 1, 2 지지대(73)(77)의 회동시 균형을 유지하기 위한 밸런스 웨이트(79a)(79b)가 설치된다.
밸런스 웨이트(79a)는 제 1 지지대(73)와 같은 축방향으로 설치되고, 다른 하나의 밸런스 웨이트(79b)는 밸런스 웨이트(79a)와 일정 각도를 유지한 채 설치된다.
그러나, 예컨대 해상에서 부유식 액화 가스 저장선과 액화천연가스 운반선이 액화 천연가스를 이송하는 경우에는 종전과 같은 로딩 암을 사용할 수 없다.
즉, 로딩 암(70)이 액화천연가스 운반선 등의 화물창 일측에 설치되는 경우, 화물창(미도시)의 상단부가 경사진 구조로 하여 밸런스 웨이트(79a)(79b)의 회전 반경이 확보되지 않아 설치가 곤란하였다. 더욱이 화물창의 일측으로 설치되는 로딩 암(70)은 더욱이 파도가 치는 해상에서는 두 선체간의 상대적인 모션을 예측하기 힘이 들기 때문에, 파이프만으로 구성된 로딩 암을 사용하는 경우 여러 위험이 따를 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 액화천연가스가 저장되는 화물창의 디자인 변경 없이 화물창의 경사진 일측에 설치되는 보강 구조물을 통하여 액화천연가스의 이송장치인 로딩 암의 밸런스 웨이트 회전시 화물창과 간섭되지 않고 회전될 수 있도록 선박과 같은 부유물에 설치되는 액화천연가스 이송장치를 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 파도가 치는 해상 조건에서도 로딩 암의 연결이 가능하도록 가이드 할 수 있는 위치고정유닛을 통하여 여러 위험을 방지할 수 있는 액화천연가스 이송장치를 특징으로 한다.
본 발명은, 액화천연가스 이송장치에 있어서, 이송장치인 로딩 암의 밸런스 웨이트의 회전시 부유물의 화물창과 밸런스 웨이트와의 간섭을 방지하도록 부유물의 화물창 일측으로 수평 설치되는 보강 구조물에 상기 로딩 암이 설치되는 액화천연가스 이송장치를 제공한다.
그리고 로딩 암에는, 부유물에 근접하는 다른 부유물의 매니폴드와 로딩 암의 이송관 연결을 가이드 하기 위한 위치고정유닛이 포함되며, 위치고정유닛은, 로 딩 암측에 설치되는 제 1 윈치와, 제 1 윈치와 케이블로 연결되며 이송관 단부측에 근접 설치되는 제 2 윈치와, 제 2 윈치로부터 인출되는 케이블과 같이 이동되어 부유물의 고정물에 위치 고정되는 고정구로 구성된다.
그리고 로딩 암이 설치되는 부유물은, 멤브레인 화물창 또는 독립 화물창을 가지는 액화천연가스 운반선이거나, 가지는 부유식 액화천연가스 저장선, 또는 가지는 다.
본 발명은, 바람과 불규칙한 파도로 인한 부유물들 간의 위치 변화에도 로딩 암을 통하여 안정된 상태에서 액화천연가스의 이송을 가능하게 하므로 결과적으로 액화천연가스의 이송을 실시함에 있어 다양한 이송경로를 제공하는 산업상 매우 유용한 효과를 가지고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 선체에 액화천연가스 이송장치가 설치되는 상태를 보여주는 측면도이고, 도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 액화천연가스 이송장치의 사용 상태도이다.
도 3에 도시된 일 실시예는 액화천연가스 이송장치로서, 액화천연가스를 이송하기 위한 로딩 암(110)이 화물창(102)에 설치되는 보강 구조물(130)을 통하여 부유물(100)에 설치 가능하게 된 것이다.
여기서 부유물(100)은, 가지는 액화천연가스 운반선(LNGC:Liquefied Natural Gas Carrier)이거나 가지는 부유식 액화천연가스 저장선(FSRU: Floating Storage and Regasification Unit), 또는 (FPSO:Floating Production Storage Offloading)일 수 있으나, 여기에 한정하지는 않는다.
이러한 부유물(100a)에 설치되는 로딩 암(110)은, 원통형의 베이스 라이저(base riser:111)가 수직하게 설치되고, 베이스 라이저(111)의 상단에 회동 가능하게 제 1 회동본체(112)가 구비되며, 제 1 회동본체(112)로부터 제 1 지지대(113)를 통해 연결되는 제 2 회동본체(114)가 회동 가능하게 설치되고, 이들 제 1 회동본체(112)와 제 2 회동본체(114)는 케이블(116)과 풀리(115)를 통해 관절 링크 운동을 하게 된다.
그리고 제 2 회동본체(114)에는 제 2 지지대(117)가 연결 설치된다.
한편, 베이스 라이저(111)와 제 1 회동본체(112)를 거쳐 제 1 지지대(113) 그리고 제 2 회동본체(114)와 제 2 지지대(117)에는 액화천연가스를 이송하기 위한 이송관(118)이 설치된다.
또한, 제 1 회동본체(112)에는 이송관(118)을 포함한 제 2 지지대(117)의 회동시 균형을 유지하기 위한 밸런스 웨이트(119a)(119b)가 설치된다.
밸런스 웨이트(119a)는 제 1 지지대(113)와 같은 축방향으로 설치되고, 다른 하나의 밸런스 웨이트(119b)는 밸런스 웨이트(119a)와 일정 각도를 유지한 채 설치된다.
위와 같이 구성되는 로딩 암(110)에서 베이스 라이저(111)로 이어지는 이송관(118)의 단부측에는 부유물(100a)의 화물창(102)과 연결된 매니폴드(미도시)와 연결되며, 제 2 지지대(117)로부터 이어지는 이송관(118)의 단부측에는 건너편에 계류 중인 다른 부유물(100b)의 매니폴드(104)에 연결되어 액화천연가스의 이송이 이루어지게 된다.
매니폴드(104)는 이송관(118)을 연결하는 장치로서, 다양한 QCDC(Quick Connect/Disconnect Coupler)의 적용이 가능하여 갑작스런 안전사고와 같은 비상시에 즉시 대응할 수 있도록 되어 있다.
이러한 매니폴드(104)는 복수개의 설치가 가능하고, 이들 매니폴드(104)에 근접하여 매니폴드(104)와 유사한 형태의 고정물(106)이 설치된다.
고정물(106)은 하기에서 설명하는 위치고정유닛(120)의 고정구(125)가 삽입되는 곳으로, 이송관(118)과 매니폴드(104)의 연결을 가이드 하게 된다.
그리고 천연액화가스의 이송이 부유물(100a)과 부유물(100b)로 이루어지는 사이드 바이 사이드(side by side) 방식이므로, 부유물(100a)과 부유물(100b) 사이에는 계류 간격 내에서 서로간의 충돌을 방지하기 위해서 여러 개의 휀더(fender: 미도시)라는 장치가 삽입 위치된다.
휀더는 풍선과 같이 내부에 유체가 주입되어 있는 튜브 모양을 가지며, 두 선체 외벽간의 움직임을 완충시켜 주는 장치이다.
다음과 같은 로딩 암(110)은 부유물(100a)의 화물창(102) 일측으로 수평 설치되는 보강 구조물(130) 상에 설치된다.
여기서 로딩 암(110)은 풀리(115)와 케이블(116)의 작동에 의한 제 1 회동본체(112)와 제 2 회동본체(114)의 관절 운동시 균형 유지를 위하여 밸런스 웨이트(119a)(119b)가 회전을 하게 된다. 이때, 화물창(102)의 경사진 상부측이 밸런스 웨이트(119a)(119b)의 회전 반경내에 위치되어 간섭을 받을 수 있다. 따라서 로딩 암(110)이 보강 구조물(130)상에 설치된다.
보강 구조물(130)은 화물창(102)의 경사진 일면으로부터 수평하고 편평하게 설치되며, 설치 위치는 밸런스 웨이트(119a)(119b)의 회전시 간섭되지 않는 위치이면 가능하다. 그리고 보강 구조물(130)에는 사용자의 이동을 위하여 사다리 등이 설치될 수 있다.
또한, 보강 구조물(130)의 설치와 같이 더욱 안정적인 로딩 암(110)의 구동을 위하여 바람직하게는 베이스 라이저(111)의 길이는 연장시키고, 밸런스 웨이트(119a)(119b)의 길이는 줄이는 디자인 변경이 필요할 수 있다.
더 나아가 로딩 암(110)에는, 파도가 치는 해상 조건에서 부유물(100b)의 매니폴드(104)와 로딩 암(110)의 이송관(118) 연결을 가이드 하기 위한 위치고정유닛(120)이 설치된다.
위치고정유닛(120)은, 로딩 암(110)의 베이스 라이저(111)와 근접하여 케이블(123)이 귄취되어 있는 제 1 윈치(121)가 설치되고, 이 제 1 윈치(121)로부터 이어지는 케이블(123)에 연결되며 이송관(118) 단부측에 근접하여 제 2 윈치(122)가 설치된다.
제 1 윈치(121)와 제 2 윈치(122)의 케이블(123) 사이에는 방향 전환을 위하여 리턴풀리(124)가 설치될 수 있다.
또한, 제 2 윈치(122)로부터 인출되는 케이블(123)과 같이 이동되어 부유물(100b)의 고정물(106)에 위치 고정될 수 있도록 고정구(125)가 설치된다.
고정구(125)는 내측 공간이 좁아지는 콘(cone) 형상이고, 고정구(125)에 대응되도록 고정물(106)은 뾰족하게 돌출된 형상을 가진다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 선체에 설치되는 액화천연가스 이송장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
사이드 바이 사이드(side by side) 방식으로 부유물(100a)과 부유물(100b)이 휀더(fender)라는 장치를 삽입하여 계류되면, 베이스 라이저(111)측의 이송관(118)은 화물창(102)과 이어지는 매니폴드(미도시)에 연결되고, 제 2 지지대(117)측의 이송관(118) 단부는 건너편에 계류 중인 다른 부유물(100b)의 매니폴드(104)에 연결된다.
도 4a 내지 도 4b를 참고하여 설명하면, 풀리(115)와 케이블(116)의 작동에 의해 제 1 회동본체(112)와 제 2 회동본체(114)가 관절 운동을 하면서 제 2 지지대(117)의 이송관(118)이 건너편 부유물(100b)의 매니폴드(104)에 근접 이동되면, 제 1 회동본체(112)와 제 2 회동본체(114)가 관절 운동에 따라 균형을 유지하기 위한 밸런스 웨이트(119a)(119b)도 같이 회전을 하게 된다.
이때, 로딩 암(110)은 보강 구조물(130) 상에 설치되어 밸런스 웨이트(119a)(119b) 회전시 화물창(102)의 경사진 상단부와 간섭이 발생하지 않아 회전 작동이 가능하게 된다. 또한, 이송관(118)의 매니폴드(104) 연결 과정에서 높은 파도가 치는 악조건 상황에서도 연결이 가능하도록 위치고정유닛(120)이 사용된다.
먼저, 고정물(106)이 설치된 부유물(100b)에서 고정구(125)에 연결할 수 있는 연결케이블(106a)을 던지면, 이 연결케이블(106a)은 고정구(125)에 연결 설치하게 된다. 이어서 제 1 윈치(121)를 통해 케이블(123)의 장력이 자동으로 유지되는 상태에서 제 2 윈치(122)를 통해 케이블(123)이 인출되고, 인출되는 케이블(123)과 같이 고정구(125)가 이동되어 고정물(106)에 삽입 위치된다. 따라서 높은 파도로 인한 해상 조건에서도 이송관(118)과 매니폴드(104)의 연결이 안정적으로 이루어질 수 있다.
위와 같이 로딩 암(110)이 매니폴드(104)에 연결된 상태에서 액화천연가스의 이송이 실시된다.
이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부유물과 다른 부유물간의 액화천연가스를 이송함에 있어, 보강 구조물을 통하여 부유물에 로딩 암을 설치 가능하게 되었으며, 부유물에 설치된 로딩 암은 위치고정유닛으로 하여 바람과 불규칙한 파도로 인한 부유물 간의 위치 변화에도 안정된 상태에서 액화천연가스의 이송이 가능하게 되었다.
이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다 할 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액화 천연가스 운반선과 액화 천연가스 이송장치를 도시한 평면도이고,
도 2는 종래의 기술에 따른 액화 천연가스 이송장치의 측면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 선체에 액화천연가스 이송장치가 설치되는 상태를 보여주는 측면도이고,
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 액화천연가스 이송장치의 사용 상태도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100a, 100b : 부유물 102 : 화물창
104 : 매니폴드 106 : 고정물
110 : 로딩 암 111 : 베이스 라이저
112, 114 : 제 1, 2 회동본체 113, 117 : 제 1, 2 지지대
115 : 풀리 116, 123 : 케이블
118 : 이송관 119a, 119b : 밸런스 웨이트
120 : 위치고정유닛 121, 122 : 제 1, 2 윈치
124 : 리턴풀리 125 : 고정구
130 : 보강 구조물

Claims (4)

  1. 액화천연가스 이송장치에 있어서,
    상기 이송장치인 로딩 암의 밸런스 웨이트의 회전시 부유물의 화물창과 상기 밸런스 웨이트와의 간섭을 방지하도록 상기 부유물의 화물창 일측으로 수평 설치되는 보강 구조물에 상기 로딩 암이 설치되는 액화천연가스 이송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로딩 암에는,
    상기 부유물에 근접하는 다른 부유물의 매니폴드와 상기 로딩 암의 이송관 연결을 가이드 하기 위한 위치고정유닛이 포함되는 액화천연가스 이송장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 위치고정유닛은,
    상기 로딩 암측에 설치되는 제 1 윈치와,
    상기 제 1 윈치와 케이블로 연결되며 상기 이송관 단부측에 근접 설치되는 제 2 윈치와,
    상기 제 2 윈치로부터 인출되는 상기 케이블과 같이 이동되어 상기 다른 부유물의 고정물에 위치 고정되는 고정구
    로 구성되는 액화천연가스 이송장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로딩 암이 설치되는 상기 부유물은,
    멤브레인 화물창 또는 독립 화물창을 가지는 액화천연가스 운반선, 부유식 액화천연가스 저장선 및 부유식 액화천연가스 생산저장 설비선 중 어느 하나인 액화천연가스 이송장치.
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