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KR101801824B1 - 해양구조물 - Google Patents

해양구조물 Download PDF

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KR101801824B1
KR101801824B1 KR1020160053231A KR20160053231A KR101801824B1 KR 101801824 B1 KR101801824 B1 KR 101801824B1 KR 1020160053231 A KR1020160053231 A KR 1020160053231A KR 20160053231 A KR20160053231 A KR 20160053231A KR 101801824 B1 KR101801824 B1 KR 101801824B1
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natural gas
ballast tank
vaporizing
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박어진
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

해양구조물이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물은 밸러스트탱크, 액화천연가스를 저장하는 한 쌍의 저장탱크, 및 상기 한 쌍의 저장탱크 사이에 개재되는 코퍼댐이 형성된 본체; 상기 액화천연가스를 기화시키는 기화부; 및 상기 기화부에서 기화된 천연가스를 연료로 사용하는 연소부를 포함하고, 상기 연소부에서 발생된 열은 상기 본체 외부에서 공급되는 저온의 해수에 의해 냉각되고, 상기 연소부의 열을 냉각시키면서 고온이 된 해수는 상기 코퍼댐을 가열하는 열원 및 상기 기화부에서 상기 액화천연가스를 기화시키기 위한 열원 중 적어도 하나로 사용될 수 있다.

Description

해양구조물{Marine structure}
본 발명은 해양구조물에 관한 것이다.
최근 해양구조물의 일종인 해양발전플랜트에 대한 관심이 증대되고 있다. 해양발전플랜트는 해상 등과 같은 환경에서 이동이 용이하여 전력 공급이 어려운 도서 지역 또는 전력이 긴급히 필요한 곳에 전력을 공급할 수 있다.
해양발전플랜트로 이용되는 해양구조물은 예를 들어, 액화천연가스를 원료로 사용하는 발전설비를 구비하고, 전력을 생산 및 공급할 수 있다. 이 경우, 해양구조물은 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)를 천연가스(Natural Gas; NG)로 기화시켜 발전설비에 공급할 수 있다.
이와 같은 해양구조물은 기화된 천연가스를 연소시켜 발전하는 과정에서 많은 열이 발생될 수 있다. 현재, 위와 같이 발생하는 열을 냉각시키기 위해 해양구조물 외부의 해수를 취수해 냉매로 사용하고 있는 실정이다.
이 경우, 냉매로 사용된 해수는 해양구조물로 유입되기 전과 비교하여 상대적으로 고온의 상태일 수 있다. 이러한 고온의 해수를 해양으로 배출하는 것은 해양생태계에 영향을 주어 심각한 환경오염을 발생시키는 문제가 될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 냉매로 사용된 고온의 해수가 해양으로 배출되는 것을 감소시킬 수 있는 해양구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 밸러스트탱크, 액화천연가스를 저장하는 한 쌍의 저장탱크, 및 상기 한 쌍의 저장탱크 사이에 개재되는 코퍼댐이 형성된 본체; 상기 액화천연가스를 기화시키는 기화부; 및 상기 기화부에서 기화된 천연가스를 연료로 사용하는 연소부를 포함하고, 상기 연소부에서 발생된 열은 상기 본체 외부에서 공급되는 저온의 해수에 의해 냉각되고, 상기 연소부의 열을 냉각시키면서 고온이 된 해수는 상기 코퍼댐을 가열하는 열원 및 상기 기화부에서 상기 액화천연가스를 기화시키기 위한 열원 중 적어도 하나로 사용되는, 해양구조물이 제공될 수 있다.
상기 코퍼댐 또는 상기 기화부를 통과하면서 저온이 된 해수는 상기 밸러스트탱크로 유입될 수 있다.
상기 밸러스트탱크로 유입되는 해수는 수처리부를 경유하여 상기 밸러스트탱크로 유입될 수 있다.
상기 밸러스트탱크에 저장된 저온의 해수는 상기 연소부에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉매로 사용될 수 있다.
상기 코퍼댐을 통과하면서 저온이 된 해수는 상기 연소부에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉매로 사용될 수 있다.
상기 코퍼댐 또는 상기 기화부를 통과하면서 저온이 된 해수의 적어도 일부는 분배부를 경유하여 상기 밸러스트탱크로 유입될 수 있다.
상기 분배부는 상기 본체의 설정 흘수를 유지하도록 상기 밸러스트탱크로 유입되는 해수의 양을 조절할 수 있다.
상기 본체 외부의 저온의 해수를 상기 연소부에 공급하는 제1펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연소부에서 발생한 열을 냉각시키면서 고온이 된 해수가 기화기 및 코퍼댐 중 적어도 하나를 통과하면서 저온의 해수로 되어 밸러스트탱크에 유입됨으로써, 해양으로 배출되는 고온의 해수에 의한 환경오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 정면에서 바라본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 구성 간의 관계를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양구조물의 구성 간의 관계를 나타내는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 정면에서 바라본 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 구성 간의 관계를 나타내는 블록도이다. 참고로, 도 1의 Y축방향은 본체(110)의 폭방향을 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물(100)은 본체(110), 기화부(120), 및 연소부(130)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 해양구조물(100)은 일정한 작업해역에 설치되어 전기를 생산하는 해양발전플랜트일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
본체(110)는 해상에서 부유하여 이동할 수 있다. 예컨대, 본체(110)는 바지(barge) 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 본체(110)는 전기가 필요한 작업해역으로 이동하고, 작업해역에 도착하여 발전작업이 수행되는 동안 일정한 자세를 유지하도록 설치될 수 있다.
본체(110)에는 밸러스트탱크(111), 저장탱크(112), 및 코퍼댐(113)이 형성될 수 있다.
밸러스트탱크(111)는 본체(110) 내부에 적어도 하나가 형성될 수 있다. 예컨대, 밸러스트탱크(111)는 도 1과 같이 본체(110)의 좌우측 및 하측에 배치될 수 있다.
밸러스트탱크(111)는 작업해역의 해상조건에서 본체(110)가 안정된 자세를 유지하도록 밸러스트수를 저장할 수 있다. 이때, 밸러스트탱크(111)는 밸러스트수의 유입 및 배출을 통해 본체(110)의 흘수를 조절할 수 있다.
밸러스트탱크(111)에 유입되는 밸러스트수는 해수일 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.
저장탱크(112)에는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)가 저장될 수 있다. 예컨대, 해양발전플랜트는 저장탱크(112)에 저장된 액화천연가스를 연료로 사용하여 발전할 수 있다.
예컨대, 저장탱크(112)는 도 1과 같이 본체(110)의 내부에 한 쌍으로 제공될 수 있다. 한 쌍의 저장탱크(112)는 본체(110)의 폭방향(Y축 방향)으로 상호 이웃하여 배치될 수 있다. 또는, 한 쌍의 저장탱크는 도시되지 않았지만, 본체의 종방향(X축 방향)으로 상호 이웃하여 배치될 수 있다.
코퍼댐(cofferdam)(113)은 도 1과 같이 본체(110)의 폭방향(Y축 방향)으로 배치된 한 쌍의 저장탱크(112) 사이에 개재될 수 있다. 또는, 코퍼댐은 도시되지 않았지만, 본체의 종방향(X축 방향)으로 배치된 한 쌍의 저장탱크 사이에 개재될 수 있다. 이때, 코퍼댐(113)은 저장탱크(112) 내부의 액화천연가스의 냉기가 저장탱크(112)의 주변으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
기화부(120)는 액화천연가스를 기화시킨다. 보다 상세히, 기화부(120)는 저장탱크(112)로부터 극저온의 액체 상태의 액화천연가스를 공급받아 연료로 사용 가능한 기체 상태의 천연가스(Natural Gas; NG)로 기화시킬 수 있다.
이 경우, 기화부(120)에서 기화된 천연가스는 후술하는 연소부(130)로 공급될 수 있다.
이때, 해수는 액화천연가스를 기화시키는 열원으로 사용될 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.
기화부(120)는 본체(110)에 지지될 수 있다. 이때, 기화부(120)는 도 1과 같이 본체(110)의 상부에 배치될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
연소부(130)는 기화부(120)에서 기화된 천연가스를 연료로 사용한다. 연소부(130)는 천연가스를 연소시켜 기계적 에너지로 변환시킬 수 있다. 예컨대, 연소부(130)는 엔진 또는 가스터빈, 스팀터빈 등을 포함할 수 있다.
연소부(130)는 본체(110)에 지지될 수 있다. 이때, 연소부(130)는 도 1과 같이 본체(110)의 상부에 배치될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
본 실시예에서, 연소부(130)는 도 2와 같이 발전기(141)와 연결되고, 천연가스를 연소시켜 발생된 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전설비(140)를 구성한다. 이 경우, 발전설비(140)는 연소부(130)의 종류에 따라 응축기(미도시) 등 발전과정에 필요한 구성을 더 포함할 수 있다.
연소부(130)는 천연가스를 연소하는 과정에서 많은 열을 배출한다.
연소부(130)에서 발생된 열은 본체(110) 외부의 저온의 해수에 의해 냉각될 수 있다. 본체(110) 외부의 저온의 해수를 연소부(130)에 공급하기 위해 펌프(150)가 사용될 수 있다. 펌프(150)는 도 1과 같이 본체(110)의 내부에 지지되도록 배치될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
본 실시예에서, 연소부(130)에서 발생된 열을 냉각시키면서 고온이 된 해수는 코퍼댐(113)을 가열하는 열원 및 기화부(120)에서 액화천연가스를 기화시키기 위한 열원 중 적어도 하나로 사용된다. 이 경우, 연소부(130)에서 발생된 열을 코퍼댐(113) 가열원 또는 액화천연가스를 위한 기화열로 사용함으로써 에너지 효율이 향상될 수 있다.
일례로, 연소부(130)에서 발생된 열을 냉각시키면서 고온이 된 해수는 도 2와 같이 한 쌍의 저장탱크(112) 사이에 개재된 코퍼댐(113)을 통과할 수 있다. 코퍼댐(113)을 통과하는 고온의 해수는 저장탱크(112)에 저장된 액화천연가스의 냉기에 의해 냉각되었던 코퍼댐(113)을 가열하는 열원으로 작용할 수 있다.
한편, 코퍼댐(113)을 통과하는 고온의 해수는 코퍼댐(113)을 가열하는 과정에 액화천연가스의 냉기에 의해 냉각될 수 있다. 이때, 코퍼댐(113)을 통과하면서 저온이 된 해수는 연소부(130)에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉매로 사용될 수 있다.
다른 예로, 연소부(130)에서 발생된 열을 냉각시키면서 고온이 된 해수는 기화부(120)를 통과할 수 있다. 기화부(120)를 통과하는 고온의 해수는 액화천연가스를 기화시키는 열원으로 작용할 수 있다.
본 실시예에서, 코퍼댐(113) 또는 기화부(120)를 통과하면서 저온이 된 해수는 밸러스트탱크(111)로 유입될 수 있다. 이 경우, 밸러스팅을 위해 별도의 펌프를 사용하여 외부에서 해수를 유입시킬 필요없이 코퍼댐(113)을 통과하거나 기화부(120)를 통과하여 저온이 된 해수를 이용하여 밸러스팅할 수 있다.
본 실시예에서, 밸러스트탱크(111)로 유입되는 해수는 수처리부(160)를 경유하여 밸러스트탱크(111)로 유입될 수 있다. 수처리부(160)는 밸러스트탱크(111)로 유입되는 밸러스트수에 포함된 해양생물 등을 걸러내거나 살균할 수 있어 환경 오염을 방지할 수 있다.
본 실시예에서, 밸러스트탱크(111)에 저장된 저온의 해수는 연소부(130)에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉매로 사용될 수 있다.
본 실시예에서 연소부(130), 코퍼댐(113), 기화부(120), 수처리부(160), 밸러스트탱크(111), 펌프(150) 사이의 해수의 이동은 다수의 해수이동라인(미도시)을 통해 이루어질 수 있다. 이때, 각 해수 이동라인에는 해수의 이동을 제한하는 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양구조물(200)의 구성 간의 관계를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양구조물(200)은 본체(미도시), 기화부(220), 연소부(230), 및 분배부(270)를 포함한다.
본 실시예에 따른 본체, 기화부(220), 및 연소부(230)는 앞선 실시예의 본체(110), 기화부(120), 및 연소부(130)와 동일하여 상세한 설명을 생략한다. 본 실시예에 따른 해양구조물(200)은 분배부(270)를 더 포함하는 점에서 앞선 실시예와 차이가 있다.
본 실시예에 따르면, 코퍼댐(213) 또는 기화부(220)를 통과하면서 저온이 된 해수의 적어도 일부는 분배부(270)를 경유하여 밸러스트탱크(211)로 유입될 수 있다.
이때, 분배부(270)는 본체(미도시)의 설정 흘수를 유지하도록 밸러스트탱크(211)로 유입되는 해수의 양을 조절할 수 있다. 예컨대, 설정 흘수는 해상상태에 따라 안정된 자세를 유지하도록 미리 설정된 본체의 흘수를 의미한다. 이러한 분배부(270)는 분배부(270)로 유입된 해수를 밸러스트탱크(211)로 유입시키거나 본체 외부로 배출시킬 수 있다.
예컨대, 본체는 작업해역에서 설정 흘수를 갖도록 설치될 수 있다. 이후, 연소부(230)가 작동하면 저장탱크(212)에 저장된 액화천연가스가 감소할 수 있다. 저장된 액화천연가스가 감소하면 본체의 흘수는 점진적으로 작아져 본체는 설정 흘수를 유지하지 못한다.
이때, 분배부(270)로 유입된 해수 중 본체의 설정 흘수의 유지에 필요한 해수가 밸러스트탱크(211)로 유입될 수 있다. 그리고 분배부(270)로 유입된 해수 중 본체의 설정 흘수의 유지에 필요한 해수 이외의 해수는 본체 외부로 배출될 수 있다.
예컨대, 위와 같은 과정으로 설정 흘수를 유지하기 위해, 해양구조물(200)은 액화천연가스의 감소량 또는 소모량을 감지하는 센서(미도시)와, 센서의 감지 신호를 수신하고 본체가 설정 흘수를 유지하기 위해 필요한 해수를 분배부(270)에서 밸러스트탱크(211)로 분배시키는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100, 200: 해양구조물
110: 본체
111, 211: 밸러스트탱크
112, 212: 저장탱크
113, 213: 코퍼댐
120, 220: 기화부
130, 230: 연소부
140: 발전설비
141: 발전기
150: 펌프
160: 수처리부
270: 분배부

Claims (8)

  1. 밸러스트탱크, 액화천연가스를 저장하는 한 쌍의 저장탱크, 및 상기 한 쌍의 저장탱크 사이에 개재되는 코퍼댐이 형성된 본체;
    상기 액화천연가스를 기화시키는 기화부; 및
    상기 기화부에서 기화된 천연가스를 연료로 사용하는 연소부를 포함하고,
    상기 연소부에서 발생된 열은 상기 본체 외부에서 공급되는 저온의 해수에 의해 냉각되고,
    상기 연소부의 열을 냉각시키면서 고온이 된 해수는 상기 코퍼댐을 가열하는 열원 및 상기 기화부에서 상기 액화천연가스를 기화시키기 위한 열원 중 적어도 하나로 사용되고,
    상기 코퍼댐 또는 상기 기화부를 통과하면서 저온이 된 해수의 적어도 일부는 분배부를 경유하여 상기 밸러스트탱크로 유입되고,
    상기 분배부는 상기 액화천연가스의 감소량에 따라 상기 본체의 설정 흘수를 유지하도록 상기 밸러스트탱크로 유입되는 해수의 양을 조절하는, 해양구조물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트탱크로 유입되는 해수는 수처리부를 경유하여 상기 밸러스트탱크로 유입되는, 해양구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트탱크에 저장된 저온의 해수는 상기 연소부에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉매로 사용되는, 해양구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코퍼댐을 통과하면서 저온이 된 해수는 상기 연소부에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉매로 사용되는, 해양구조물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 본체 외부의 저온의 해수를 상기 연소부에 공급하는 펌프를 더 포함하는, 해양구조물.
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