KR101104766B1 - 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 고압 액상 화물을 이와 혼합하지 않는 피스톤 액체를 이용하여 용기로 밀어넣어 선적하거나 또는 용기로부터 밀어내어 하역할 수 있도록 하되, 안내판을 사용하여 액적의 발생을 억제하고 또한 최종적으로는 액적을 제거함으로써, 고압 액상 화물과 피스톤 액체 간의 분리 시간을 단축하면서도 고압 액상 화물의 순도를 높일 수 있는, 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비를 제공함에 있다.

본 발명의 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비는, 고압 액상 화물을 수용하며, 화물 배관(11)을 통해 화물 수용 기지(10)와 연결되어 화물 밸브(12)에 의하여 그 내부로 화물을 유입받거나 배출하는 화물 수용 용기(100); 피스톤 액체를 수용하며, 피스톤 액체 공급 배관(21)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 피스톤 액체 공급 밸브(22)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 피스톤 액체를 공급하거나, 피스톤 액체 회수 배관(23)을 통해 피스톤 액체 회수 밸브(24)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내의 피스톤 액체를 회수하는 피스톤 액체 수용부(20); 구동 기체를 수용하며, 구동 기체 배관(31)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 구동 기체 밸브(32)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 구동 기체를 공급하는 구동 기체 수용부(30); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 화물 수용 용기(100)는 그 내부에 화물이 수용되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내에 구비되어 화물이 지그재그 방향으로 흐르도록 흐름을 안내하되, 주요 흐름을 통과시키는 흐름 통로(121) 및 상기 흐름 통로(121)보다 상대적으로 작은 면적을 가지며 액적을 모아 통과시키는 액적 통로(122)가 형성된 다수 개의 흐름 안내판(120)과, 화물이 유입 및 배출되는 위치에 각각 구비되어 액적을 응결하는 액적 응결판(130)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

고압 액상 화물, 하역, 선적, 피스톤 액체, 구동 기체, 액적

Description

고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비 {Cargo Handling System for High Pressure Liquid Cargo Using Immiscible Piston Liquid and Driving Gas}

본 발명은 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비에 관한 것이다.

LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 탄화수소류의 물질들은 연료 등으로의 활용 분야가 넓으며, 따라서 채취된 장소로부터 다양한 지점으로 운반이 이루어지게 된다. 이러한 물질들은 상온에서 기체 상태이므로, 운반이 용이하도록 일반적으로 이를 액화하여 운반되는 것이 일반적이다. 기체를 액화하기 위해서는 온도를 낮추거나 압력을 높이는 방법이 사용되는데, LPG의 경우에는 일반적으로 운반 시 고압을 가하기보다는 대기압 하에서 저온에 의해 액화시킨다는 사실이 잘 알려져 있다.

이러한 저온 액상 화물을 운반하는 LPG 운반선의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 저온 액상 화물 운반선은 운반선 전체 부피의 거의 대부분을 차지하는 화물창(cargo tank, 도 1에서 굵은 둘레선 및 빗금으로 표시된 부분)에 저온 액상 화물을 수용하여 운반한다. 이와 같이 운반된 저온 액상 화물은 일반적으로 펌프를 사용하여 퍼내는 방식으로 하역되게 된다.

한편, 고압 화물의 예는 CNG(Compressed Natural Gas)와 같은 것이 있는데, 상기 CNG의 경우 운반 시 기체 상태를 이루고 있다. 도 2는 다양한 CNG 운반선의 실제 형상을 도시하고 있는데, 도 2(A)에 도시되어 있는 바와 같이 CNG는 고압을 견딜 수 있도록 만들어진 특수 용기에 수용되게 된다. 도 3은 종래의 CNG 운반선에서 사용되는 하역 방식을 간략하게 도시한 것이다. 종래 CNG 운반선 하역 시, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 (상기 도 2(A)에 도시되어 있는 바와 같은) CNG 용기의 일측을 개방하고, 상기 CNG 용기의 타측으로 에틸렌글리콜과 같이 CNG와 혼합되지 않는 액체를 밀어 넣어, 에틸렌글리콜에 의하여 CNG가 밀려나감으로써 하역이 이루어지도록 하고 있다. 상술한 바와 같이 CNG는 기체 상태이기 때문에, 에틸렌글리콜과 같은 액체를 사용하여 밀어내게 되면 밀도 차이 때문에 거의 섞이지 않게 되는 것이다. 이러한 원리는 물론 선적 시에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

그런데, 종래에는 LPG를 저온 대기압 상태로 운반하였으나, 상온 고압 상태로 운반해야 할 필요성이 생겨났다. 이에 따라 종래 대기압 상태의 액상 화물을 선적 또는 하역 시 펌프를 사용하였던 방법을 그대로 이용할 수 없게 되는 문제가 있었다. 이에 따라 펌프를 사용하여 선적 및 하역을 수행하되 압력 조절 장치를 더 부가해야만 하는 등의 문제가 있었다. 뿐만 아니라 펌프 사용 방식의 경우, 용기 내부에 잔류 화물이 남아 있게 되어 다음에 다른 화물을 선적할 경우 새로 선적된 화물의 순도가 저하될 우려가 있으며, 이를 피하기 위하여 화물 하역 후 용기 내를 청소해 주어야 하는 단계가 따로 필요하게 되는 문제가 있다. 즉 이와 같이 고압 액상 화물을 선적 및 하역하는 장비는 현재 충분히 최적화되지 못한 상태이다.

또한, CNG의 선적 또는 하역 시의 원리를 사용하여 다른 액체를 이용해 밀어내는 방식을 그대로 적용하기에는 다음과 같은 문제점들이 있다. 먼저, CNG의 경우 기체이기 때문에 다른 액체를 사용하여 밀어내는 과정에서 밀도차 때문에 서로 거의 섞이지 않는다. 그러나 고압 LPG와 같은 액체의 경우, 서로 혼합되지 않는 성질을 가지는 액체(예를 들어 물)로 밀어낸다 하더라도 높은 유속과 같은 물리적 영향에 의하여 서로 섞이게 된다. 물론 크게 섞인 부분은, 액체끼리 서로 혼합되지 않는 성질(밀도차 등)에 의하여 쉽게 분리될 수 있겠으나, 높은 유속에 의하여 액체 속에 액적(에멀전)이 발생한 경우에는 분리하는데 매우 많은 시간이 걸리게 되는 문제가 있다. 또한, 분리 시간을 줄이게 되면 송출되는 화물의 순도가 낮아지게 되는 문제가 발생하게 된다. 따라서 액체로 기체를 밀어내는 경우(즉 종래 CNG의 선적 및 하역 시)의 원리를, 액체로 액체를 밀어내는 경우(예를 들어 고압 액상의 LPG를 물을 사용하여 선적 및 하역 시)에 적용하려면, 상술한 바와 같은 문제점을 해결해야만 한다는 것은 자명한 사실이다.

한국공개특허 제2009-0036361호("LNG 운반선의 하역시 압력 조절 장치 및 상기 압력조절 장치를 갖는 LNG 운반선", 이하 선행기술1)에는, LNG(Liquified Natural Gas) 저장탱크 내에서 LNG가 일부 증발함에 따라 내부 압력이 증가할 경우, LNG 저장탱크로부터 LNG 인수기지로 하역 시 증발 가스의 공급 압력을 조절해 주는 압력 조절 장치를 포함하여 이루어지는 액상 화물 하역 장비에 대한 기술이 개시되어 있다. 그런데, 상기 선행기술1의 경우에도 실질적인 선적 및 하역 자체는 펌프에 의해서 이루어지는 것이며, 또한 LNG의 경우 저온 액상 화물인 바 증발 가스에 의하여 내부 압력이 증가한다 해도 대기압에서 크게 벗어나지 않는 범위 내에서 변화하는 정도일 뿐이다. 그러나 본 발명에서 다루고자 하는 고압 액상 화물의 경우 대기압의 수 배 내지 수십 배 정도의 매우 높은 고압인 바, 상기 선행기술1을 그대로 적용하기에는 안전성, 내구성 등의 문제가 있다.

종래에 CNG의 선적 및 하역 장비의 경우 상술한 바와 같이 액체를 사용하여 밀어내는 원리를 사용하였으나, 이를 고압 액상 화물에 적용하는 것은 액체끼리 섞이게 됨으로써 분리 시간이 증가하고 화물 순도가 저하되는 문제점이 있다. 이외에도 한국공개특허 제2008-0031263호("액상 매체내의 가스의 벌크 수송 및 저장 방법", 이하 선행기술2)에 개시된 기술에서와 같이, CNG를 액상의 용매에 녹여서 이를 운반하되, 하역 시에는 CNG를 증발에 의해 용매로부터 분리시켜 기체 상태로 다시 되돌려서 하역하도록 하는 방법도 있다. 그러나 이 방법은 CNG를 용매에 녹이는 단계, CNG를 탈수하는 단계, CNG를 다시 용매로부터 분리하는 단계, 분리된 CNG를 하역하는 단계 등 많은 단계를 필요로 하게 되어 과정이 난해하고 설비 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고압 액상 화물을 (이와 혼합되지 않는) 피스톤 액체를 이용하여 용기로 밀어넣어 선적하거나 또는 용기로부터 밀어내어 하역할 수 있도록 하되, 안내판을 사용하여 액적의 발생을 억제하고 또한 최종적으로는 액적을 제거함으로써, 고압 액상 화물과 피스톤 액체 간의 분리 시간을 단축하면서도 고압 액상 화물의 순도를 높일 수 있는, 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비는, 고압 액상 화물을 수용하며, 화물 배관(11)을 통해 화물 수용 기지(10)와 연결되어 화물 밸브(12)에 의하여 그 내부로 화물을 유입받거나 배출하는 화물 수용 용기(100); 피스톤 액체를 수용하며, 피스톤 액체 공급 배관(21)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 피스톤 액체 공급 밸브(22)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 피스톤 액체를 공급하거나, 피스톤 액체 회수 배관(23)을 통해 피스톤 액체 회수 밸브(24)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내의 피스톤 액체를 회수하는 피스톤 액체 수용부(20); 구동 기체를 수용하며, 구동 기체 배관(31)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 구동 기체 밸브(32)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 구동 기체를 공급하는 구동 기체 수용부(30); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 화물 수용 용기(100)는 그 내부에 화물이 수용되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내에 구비되어 화물이 지그재그 방향으로 흐르도록 흐름을 안내하되, 주요 흐름을 통과시키는 흐름 통로(121) 및 상기 흐름 통로(121)보다 상대적으로 작은 면적을 가지며 액적을 모아 통과시키는 액적 통로(122)가 형성된 다수 개의 흐름 안내판(120)과, 화물이 유입 및 배출되는 위치에 각각 구비되어 액적을 응결하는 액적 응결판(130)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 화물 수용 용기(100)는 상기 본체(110)가 원통형으로 형성되어 수직으로 배치되며, 상기 흐름 안내판(120)은 수평으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 화물 수용 용기(100)는 상기 본체(110)는 다수 개의 원통형 단위체로 이루어지되, 상기 원통형 단위체들은 수평으로 배치되어 병렬 배열되며 연결부(150)에 의하여 서로 연결되고, 상기 흐름 안내판(120)은 상기 원통형 단위체 내에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 또는, 상기 화물 수용 용기(100)는 상기 본체(110)는 화물이 하기 판에 의해 형성된 층을 순차적으로 따라 흐르도록 내부에 다수 개의 판이 수평으로 적층된 함체 형태로 이루어지되, 상기 흐름 안내판(120)은 판에 의해 형성된 상기 층 내에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 화물 수용 용기(100)는 상기 원통형 단위체 또는 상기 층을 서로 연결하는 중간 통로(140)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화물 선적 및 하역 장비는 상기 화물 밸브(12) 및 상기 화물 수용 기지(10) 사이 위치의 상기 화물 배관(11) 상에 구비되며, 화물과 피스톤 액체의 혼합물을 분리하고, 상기 피스톤 액체 수용부(20)와 연결되어 분리된 피스톤 액체를 회수하는 화물-피스톤 액체 분리기(40); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화물 선적 및 하역 장비는 상기 화물 배관(11) 상에 구비되어 화물을 펌핑하는 화물 이송 펌프(50); 상기 화물 이송 펌프(50)를 우회하는 배관 및 이에 구비되는 우회 밸브(51); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화물 선적 및 하역 장비는 상기 피스톤 액체 공급 배관(21) 및 상기 피스톤 액체 회수 배관(23)이 일체로 형성되며, 상기 피스톤 액체 공급 밸브(22) 및 피스톤 액체 회수 밸브(24)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 고압 액상 화물을 선적 또는 하역 시, 피스톤 액체를 사용하여 이를 밀어넣거나 또는 밀어내는 원리를 사용함으로써 과정 자체가 단순하여, 선적 및 하역이 매우 쉽게 이루어질 수 있게 되는 효과가 있다. 이러한 원리가 종래 기체의 선적 또는 하역 시 사용되어 왔으나 액체의 선적 또는 하역 시 사용되지 못한 것은 액상 화물과 피스톤 액체 간의 혼합 및 액적 발생 문제 때문이었는데, 본 발명에 의하면, 안내판을 이용하여 흐름을 조절함으로써 액적의 발생을 최대한 억제할 수 있는 효과가 있어, 이러한 원리를 액상 화물에 비로소 적용 가능하 게 해 준다는 데 그 기술적 의미가 크다. 또한 본 발명에 의하면 안내판에 의하여 액적 발생을 억제할 뿐만 아니라 안내판 자체의 구조 및 재질 등의 설계 요소에 의하여, 소량 액적이 발생하더라도 이들이 합쳐지게 함으로써 빠른 분리가 가능하게 하는 효과가 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면 액상 화물을 피스톤 액체를 사용하여 선적 및 하역함에 있어서 액적의 빠른 제거가 가능한 바, 액상 화물과 피스톤 액체 간의 분리 시간이 비약적으로 단축되는 효과가 있으며, 또한 액상 화물의 순도를 크게 높일 수 있게 되는 효과가 있다.

부가적으로 본 발명에 의하면, 종래에 고압 기상 화물의 선적 및 하역 시 사용하는 장비의 일부를 활용할 수 있게 되는 바, 추가적인 설비 비용을 크게 절약할 수 있게 되는 경제적 효과도 있다. 더불어 선적 및 하역을 수행하는 실무자에게 있어서도, 작업 과정이 간단할 뿐만 아니라 고압 기상 화물의 선적 및 하역 시의 과정과 유사하게 진행되므로, 이러한 실무자들에게 있어서는 본 발명의 장비가 매우 친숙하고 용이하게 다룰 수 있는 바, 사용자 편의성 또한 극대화할 수 있게 하는 효과 또한 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 선적 및 하역 장비의 제1실시예 및 제2실시예이다. 상기 두 실시예는 화물 수용 용기의 형상에 따라 달라지는 것으로, 전체적인 장비의 구조는 두 실시예에서 동일한 바, 도 4를 통해 본 발명의 선적 및 하역 장비 및 이에 의한 선적 및 하역 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 선적 및 하역 장비는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 화물 수용 용기(100), 화물 수용 기지(10), 피스톤 액체 수용부(20) 및 구동 기체 수용부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 화물 수용 용기(100)는 고압 액상 화물을 수용하며, 화물 배관(11)을 통해 상기 화물 수용 기지(10)와 연결되어 화물 밸브(12)에 의하여 그 내부로 화물을 유입받거나 배출한다. 상기 화물 수용 용기(100)의 형상에 대해서는 이후에 보다 상세히 설명한다.

상기 피스톤 액체 수용부(20)는 피스톤 액체를 수용하며, 피스톤 액체 공급 배관(21)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 피스톤 액체 공급 밸브(22)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 피스톤 액체를 공급하거나, 피스톤 액체 회수 배관(23)을 통해 피스톤 액체 회수 밸브(24)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내의 피스톤 액체를 회수한다. 이 때, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상기 피스톤 액체 공급 배관(21) 및 상기 피스톤 액체 회수 배관(23)이 따로 형성될 수도 있으나, (도시되지는 않았지만) 상기 피스톤 액체 공급 배관(21) 및 상기 피스톤 액체 회수 배관(23)이 일체로 형성될 수도 있다. 즉 하나의 배관을 통 해 피스톤 액체를 공급하거나 회수하는 것이다. 이와 같이 배관이 일체화되면, 물론 상기 피스톤 액체 공급 밸브(22) 및 피스톤 액체 회수 밸브(24) 역시 일체로 형성될 수 있다.

상기 구동 기체 수용부(30)는 구동 기체를 수용하며, 구동 기체 배관(31)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 구동 기체 밸브(32)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 구동 기체를 공급한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 화물 선적 및 하역 장비에 의하여, 다음과 같은 단계를 따라 화물이 하역된다. 최초에는 모든 밸브가 폐쇄되어 있으며, 맨 처음으로 상기 화물 밸브(12) 및 상기 피스톤 액체 공급 밸브(22)가 개방되어, 상기 화물 수용 용기(100) 내로 피스톤 액체가 유입되어 화물을 밀어내어 상기 화물 수용 기지(10)로 배출된다. 피스톤 액체는, 예를 들어 화물이 LPG인 경우 피스톤 액체는 물이 될 수 있는 등과 같이, 상기 화물 수용 용기(100)에 수용된 고압 액상 화물의 종류에 따라 이와 혼합되거나 반응하지 않는 액체로 이루어지면 된다.

이와 같이 상기 화물 수용 용기(100)에 지속적으로 피스톤 액체가 공급되면, 화물이 피스톤 액체에 의해 밀려나 모두 상기 화물 수용 기지(10)로 배출되며, 상기 화물 수용 용기(100)에는 피스톤 액체가 가득 채워지게 된다. 이후, 상기 화물 수용 용기(100)에 피스톤 액체가 완전히 채워지면 상기 화물 밸브(12) 및 상기 피스톤 액체 공급 밸브(22)가 폐쇄된다.

이 때, 상기 화물 수용 용기(100)와 상기 화물 수용 기지(10)가 상기 화물 배관(11)을 따라 직접 연결될 수도 있으나, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같 이, 상기 화물 밸브(12) 및 상기 화물 수용 기지(10) 사이 위치의 상기 화물 배관(11) 상에 화물-피스톤 액체 분리기(40)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 화물-피스톤 액체 분리기(40)에서는 화물과 피스톤 액체의 혼합물을 분리하고, 상기 피스톤 액체 수용부(20)와 연결되어 분리된 피스톤 액체가 회수되게 된다. 부연하자면, 화물이 피스톤 액체에 의해 밀려나가는 중에는 상기 화물-피스톤 액체 분리기(40)가 반드시 필요한 것은 아니나, 화물과 피스톤 액체가 만난 부분이 상기 화물 수용 기지(10)까지 거의 밀려가도록 해야 화물의 낭비를 최소화될 수 있다. 이 때 화물과 피스톤 액체가 만난 부분은 물리적으로 화물 및 피스톤 액체가 약간은 혼합되어 있는 영역이 형성될 수 있으며, 따라서 이러한 과정에서 상기 화물 수용 기지(10)로 이러한 혼합물이 일부 유입될 가능성이 있어 상기 화물 수용 기지(10) 내의 화물 순도가 저하될 우려가 있다. 따라서 상기 화물-피스톤 액체 분리기(40)를 통과하도록 함으로써 마지막에 밀려나오는 화물을 피스톤 액체와 확실하게 분리되도록 해 주는 것이 바람직한 것이다.

또한 화물이 보다 잘 이송될 수 있도록 화물 이송 펌프(50)가 구비될 수도 있다. 이 경우 처음에는 순수한 화물만이 배출되므로 상기 화물 이송 펌프(50)를 사용하여 빠르게 화물을 배출시킨다. 화물이 거의 배출되었을 때에는 상기 화물 이송 펌프(50)의 작동을 멈추고 상기 화물 이송 펌프(50)를 우회하는 배관에 구비되어 있는 우회 밸브(51)가 개방됨으로써, 상기 배관을 따라 보다 천천히 배출되도록 한다. 이와 같이 함으로써 상기 화물 수용 기지(10)로 배출되는 화물의 순도가 높게 유지될 수 있게 할 수 있다. 물론 이 경우 상기 화물 이송 펌프(50) 전방에 상 기 화물-피스톤 액체 분리기(40)가 더 구비되면 상기 화물 수용 기지(10)로 배출되는 화물의 순도를 보다 안정적으로 유지할 수 있음은 당연하다.

이와 같이 화물이 완전히 배출된 후에는, 상기 화물 수용 용기(100)에는 피스톤 액체가 가득 채워지게 된다. 이후 상기 피스톤 액체 회수 밸브(24) 및 상기 구동 기체 밸브(32)가 개방되어, 상기 화물 수용 용기(100) 내로 구동 기체가 유입되어 피스톤 액체를 밀어내어 상기 피스톤 액체 수용부(20)로 배출된다. 이와 같이 함으로써 상기 화물 수용 용기(100)가 비워져 이후 다시 화물을 선적할 수 있는 상태가 된다.

이와 같이 피스톤 액체 및 구동 기체를 이용하여 액상 화물을 하역함으로써, 종래에 단순히 펌프에 의해 액상 화물을 하역하는 과정에서 화물 수용 용기 내 바닥에 화물이 잔류함으로써 발생되는 화물의 낭비 등과 같은 문제를 원천적으로 제거할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 화물 수용 용기를 보다 상세히 도시한 것이다. 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 식으로 피스톤 액체를 사용하여 화물 수용 용기로부터 화물을 밀어내어 하역하는 방식은 기체 상태의 화물에서 사용되고 있었던 방법이다. 그러나 (역시 종래 기술에서 설명한 바와 같이) 액상 화물의 경우 피스톤 액체와 화물이 빠른 유속으로 인하여 혼합되며, 이에 따라 다량의 액적이 발생함으로써 이를 분리하는 데 많은 시간이 걸렸으며, 따라서 액상 화물에 있어서는 이러한 방법을 사용하지 못했던 것이 사실이다.

본 발명에서는, 상기 화물 수용 용기(100)의 구조를 특화함으로써 이러한 액적의 발생을 억제하고 또한 최종적으로는 액적을 제거하여 상기 화물 수용 용기(100)로부터 배출되도록 함으로써 이러한 문제를 원천적으로 해결한다.

먼저 도 6 내지 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 화물 수용 용기(100)는 상기 본체(110) 내에 구비되어 화물이 지그재그 방향으로 흐르도록 흐름을 안내하는 다수 개의 흐름 안내판(120)을 포함하여 이루어진다. 상기 흐름 안내판(120)은 화물이 상기 본체(100)의 길이 방향으로 그대로 관통하여 흐르는 것을 방지함으로써, 화물과 피스톤 액체 간의 혼합을 방지할 뿐만 아니라 액적 발생이 억제되도록 한다.

특히 상기 흐름 안내판(120)은, 도 6(A)에 도시되어 있는 예시와 같이, 주요 흐름을 통과시키는 흐름 통로(121) 및 상기 흐름 통로(121)보다 상대적으로 작은 면적을 가지며 액적을 모아 통과시키는 액적 통로(122)가 형성되어 있어, 주요 흐름과 액적을 분리하여 통과시키도록 되어 있다. 상기 액적 통로(122)가 흐름 통로(121)보다 면적이 작기 때문에 상기 액적 통로(122)를 통과하는 흐름의 부분 유속은 상기 흐름 통로(121)를 통과하는 흐름의 부분 유속에 비해 커지게 되며, 따라서 액적은 상기 액적 통로(122) 쪽으로 쏠려 결과적으로 상기 액적 통로(122)로 빠져나가게 된다. 이 때, 액적이 주로 쏠려 가는 방향과 주요 흐름의 방향이 서로 교차될 뿐만 아니라, 다수 개의 상기 흐름 안내판(120)에 의해 주요 흐름 방향이 지그재그를 이루게 된다. 따라서 강한 비틀림 흐름(shear stream)이 발생하게 되고, 이러한 비틀림 흐름의 영향으로 액적들이 합쳐져 점점 성장하게 된다. 이와 같이 액적들이 서로 합쳐져 일정량 이상으로 커지게 되면, 액적으로서의 성질이 약화되어, 밀도차만에 의하여 쉽게 화물과 피스톤 액체의 분리가 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상기 화물 수용 용기(100)는 화물이 유입 및 배출되는 위치에 각각 구비되어 액적을 응결(coagulation)하는 액적 응결판(130)을 더 포함하여 이루어진다. 상기 액적 응결판(130)은 도 6(C)의 예시와 같은 형상으로 이루어져 상기 액적 응결판(130)을 통과하는 흐름 중의 액적들이 서로 응결되어 역시 액적으로서의 성질을 잃게 만들어 준다.

이와 같이 본 발명의 화물 수용 용기(100)는, 상기 흐름 안내판(120)에 의해 흐름이 지그재그로 이루어지도록 함으로써 액적의 발생을 억제한다. 뿐만 아니라 액적이 소량 발생하게 된다 하더라도, 상기 흐름 안내판(120)에 형성된 액적 통로(122) 및 상기 본체(110)의 양측 끝단부에 구비된 상기 액적 응결판(130)에 의하여 이러한 액적들을 서로 응결시켜 액적으로서의 성질을 잃게 만듦으로써, 궁극적으로 화물 내의 액적을 완전히 제거할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 화물 수용 용기(100)의 제1실시예로서, 상기 본체(110)가 원통형으로 형성되어 수직으로 배치되며, 상기 흐름 안내판(120)은 수평으로 배치된다. 제1실시예의 상기 화물 수용 용기(100)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 장비에 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 화물 수용 용기(100)를 소정 개수만큼 묶어서 순차적으로 작업함으로써 피스톤 액체의 필요량을 줄일 수 있다. 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 예를 들어 상기 화물 수용 용기(100)가 X만큼의 부피를 가지고 있고, 그 개수가 100개라고 할 때, 한꺼번에 작업하기 위해서는 상기 피스톤 액체는 100X만큼의 부피가 필요하게 된다. 그러나 예를 들어 상기 화물 수용 용기(100)를 5개씩 묶어서, 5개의 상기 화물 수용 용기(100)에서 (상술한 바와 같은 단계들을 통해) 화물을 하역하고, 다음 5개의 상기 화물 수용 용기(100)에서 화물을 하역하는 식으로 순차적으로 20번을 반복하는 방식으로 하역하게 되면 피스톤 액체는 단지 5X만큼의 부피밖에 필요하지 않는 것이다.

도 7은 본 발명의 화물 수용 용기(100)의 제2실시예로서, 상기 본체(110)는 다수 개의 원통형 단위체로 이루어지되, 상기 원통형 단위체들은 수평으로 배치되어 병렬 배열되며 연결부(150)에 의하여 서로 연결되고, 상기 흐름 안내판(120)은 상기 원통형 단위체 내에 수직으로 배치된다. 또한 도 8은 본 발명의 화물 수용 용기(100)의 제3실시예로서, 상기 본체(110)는 화물이 하기 판에 의해 형성된 층을 순차적으로 따라 흐르도록 내부에 다수 개의 판이 수평으로 적층된 함체 형태로 이루어지되, 상기 흐름 안내판(120)은 판에 의해 형성된 상기 층 내에 수직으로 배치된다. 제2 및 제3실시예 모두 상기 원통형 단위체 또는 상기 층이 수평으로 배치되고, 상기 흐름 안내판(120)이 수직으로 배치된다는 점에 있어서, 포괄적으로는 거의 동일한 형상이라고 할 수 있다. (다만 제3실시예의 경우 제2실시예의 경우보다 빈 공간이 적게 발생함으로써 공간 활용성이 크다는 장점이 있다.)

제2 및 제3실시예의 경우, 제1실시예에서와는 달리 상기 원통형 단위체 또는 상기 층을 서로 연결하는 중간 통로(140)가 더 형성될 수 있다. 제2 및 제3실시예 의 경우 전체적으로 화물이 흐르는 경로가 제1실시예에 비해 훨씬 길기 때문에, 중간에 응결되는 액적의 양도 좀더 많다. 이와 같이 응결된 액적의 양이 많아지면 전체 흐름에 영향을 주게 될 우려가 있는 바, 상기 중간 통로(140)를 통해 이러한 응결된 액적은 곧바로 상부로 흘러갈 수 있도록 해 줌으로써 전체적인 흐름을 보다 원활하게 해 줄 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1 내지 도 3은 종래의 LPG/CNG 운반 및 하역 방법.

도 4 및 도 5는 본 발명의 선적 및 하역 장비.

도 6은 본 발명의 화물 수용 용기의 제1실시예.

도 7은 본 발명의 화물 수용 용기의 제2실시예.

도 8은 본 발명의 화물 수용 용기의 제3실시예.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 화물 수용 기지

11: 화물 배관 12: 화물 밸브

20: 피스톤 액체 수용부

21: 피스톤 액체 공급 배관 22: 피스톤 액체 공급 밸브

23: 피스톤 액체 회수 배관 24: 피스톤 액체 회수 밸브

30: 구동 기체 수용부

31: 구동 기체 배관 32: 구동 기체 밸브

40: 화물-피스톤 액체 분리기

41: 화물 분리 밸브 42: 피스톤 액체 분리 밸브

50: 화물 이송 펌프 51: 우회 밸브

100: 화물 수용 용기

110: 본체 120: 흐름 안내판

121: 흐름 통로 122: 액적 통로

130: 액적 응결판 140: 중간 통로

150: 연결부

Claims (10)

1. 고압 액상 화물을 수용하며, 화물 배관(11)을 통해 화물 수용 기지(10)와 연결되어 화물 밸브(12)에 의하여 그 내부로 화물을 유입받거나 배출하는 화물 수용 용기(100);

   피스톤 액체를 수용하며, 피스톤 액체 공급 배관(21)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 피스톤 액체 공급 밸브(22)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 피스톤 액체를 공급하거나, 피스톤 액체 회수 배관(23)을 통해 피스톤 액체 회수 밸브(24)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내의 피스톤 액체를 회수하는 피스톤 액체 수용부(20);

   구동 기체를 수용하며, 구동 기체 배관(31)을 통해 상기 화물 수용 용기(100)에 연결되어 구동 기체 밸브(32)에 의하여 상기 화물 수용 용기(100) 내로 구동 기체를 공급하는 구동 기체 수용부(30);

   를 포함하여 이루어지며, 상기 화물 수용 용기(100)는

   그 내부에 화물이 수용되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내에 구비되어 화물이 지그재그 방향으로 흐르도록 흐름을 안내하되, 주요 흐름을 통과시키는 흐름 통로(121) 및 상기 흐름 통로(121)보다 상대적으로 작은 면적을 가지며 액적을 모아 통과시키는 액적 통로(122)가 형성된 다수 개의 흐름 안내판(120)과, 화물이 유입 및 배출되는 위치에 각각 구비되어 액적을 응결하는 액적 응결판(130)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 화물 수용 용기(100)는

   상기 본체(110)가 원통형으로 형성되어 수직으로 배치되며, 상기 흐름 안내판(120)은 수평으로 배치되는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
4. 제 1항에 있어서, 상기 화물 수용 용기(100)는

   상기 본체(110)는 다수 개의 원통형 단위체로 이루어지되, 상기 원통형 단위체들은 수평으로 배치되어 병렬 배열되며 연결부(150)에 의하여 서로 연결되고, 상기 흐름 안내판(120)은 상기 원통형 단위체 내에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
5. 제 1항에 있어서, 상기 화물 수용 용기(100)는

   상기 본체(110)는 화물이 하기 판에 의해 형성된 층을 순차적으로 따라 흐르도록 내부에 다수 개의 판이 수평으로 적층된 함체 형태로 이루어지되, 상기 흐름 안내판(120)은 판에 의해 형성된 상기 층 내에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
6. 제 4항에 있어서, 상기 화물 수용 용기(100)는

   상기 원통형 단위체를 서로 연결하는 중간 통로(140)가 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
7. 제 1항에 있어서, 상기 화물 선적 및 하역 장비는

   상기 화물 밸브(12) 및 상기 화물 수용 기지(10) 사이 위치의 상기 화물 배관(11) 상에 구비되며, 화물과 피스톤 액체의 혼합물을 분리하고, 상기 피스톤 액체 수용부(20)와 연결되어 분리된 피스톤 액체를 회수하는 화물-피스톤 액체 분리기(40);

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
8. 제 1항에 있어서, 상기 화물 선적 및 하역 장비는

   상기 화물 배관(11) 상에 구비되어 화물을 펌핑하는 화물 이송 펌프(50);

   상기 화물 이송 펌프(50)를 우회하는 배관 및 이에 구비되는 우회 밸브(51);

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
9. 제 1항에 있어서, 상기 화물 선적 및 하역 장비는

   상기 피스톤 액체 공급 배관(21) 및 상기 피스톤 액체 회수 배관(23)이 일체로 형성되며, 상기 피스톤 액체 공급 밸브(22) 및 피스톤 액체 회수 밸브(24)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.
10. 제 5항에 있어서, 상기 화물 수용 용기(100)는

    상기 층을 서로 연결하는 중간 통로(140)가 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 액상 화물 운반을 위한 비혼합 피스톤 액체와 구동 기체를 이용한 화물 선적 및 하역 장비.

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