KR100857868B1

KR100857868B1 - 수중 오일 저장 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR100857868B1
Application number: KR1020050088760A
Authority: KR
Inventors: 린 주에이-링
Original assignee: 린 주에이-링
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2008-09-10
Also published as: KR20070034268A

Abstract

수중 오일 저장 방법은, a) 수조를 만들기 위해, 지면에 지하 공간을 굴착하고 이 지하 공간 내에 벽 구조를 축조하는 단계와, b) 상기 수조 내에 오일 탱크를 설치하는 단계와, c) 상기 수조에 미리 정해진 양의 물을 공급하는 단계와, 그리고 d) 저장될 오일을 오일 탱크 내에 충전하고, 오일 탱크에 저장된 저장 오일의 양에 따라 수조 내의 물의 양을 조절하는 단계를 포함함으로써, 저장 오일의 비중이 물 보다 낮다는 물리적 특성을 이용하여 수조 내의 물이 오일 탱크 및 이 오일 탱크 내에 저장된 오일을 지지하고, 오일 탱크의 균형을 유지할 수 있게 한다.

Description

수중 오일 저장 방법 및 시스템{UNDERWATER OIL STORAGE METHOD AND SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 수중 오일 저장 방법의 흐름도이다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수중 오일 저장 시스템의 구조 및 작동을 나타내는 도면이다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수중 오일 저장 시스템의 구조 및 작동을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수중 오일 저장 시스템의 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 지면

20 : 벽 구조

21 : 상부 커버

30 : 수조

31 : 바닥벽

40, 40a, 40b : 오일 탱크

41 : 오일 접근 포트

42 : 바닥 포트

43, 43' : 받침대

44 : 물 저장부

50 : 여분의 물 탱크

51 : 연결 파이프

52 : 자동 물 제어 시스템

O : 오일

W : 물

본 발명은 오일 저장 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 오일 탱크를 수조(water pool) 내의 물 속에 유지함으로써, 오일의 비중이 물보다 낮다는 물리적 특성을 이용하여 수조 내의 물이 오일 탱크의 압력을 지지하고, 저장 오일을 지면으로부터 격리시키는 수중 오일 저장 방법에 관한 것이다.

오일 저장 탱크는 지상 또는 지하에 설치될 수 있다. 지상에 오일 탱크를 축조하는 경우, 튼튼한 바닥 구조를 지면에 축조하여야 한다. 그러나 바닥 구조는 오일 탱크의 무거운 원통형 또는 구형의 강제 쉘(steel shell)과 그 오일 탱크 내에 오일을 지지하기에 충분히 튼튼해야 한다. 통상의 오일 탱크는 그 내에 저장되는 오일의 압력을 지탱하도록 강제 쉘을 사용한다. 그 용량에는 한계가 있다. 또, 오일 탱크의 용량이 증가함에 따라 비용도 상대적으로 증가한다. 안전을 위해, 유지 벽이 오일 탱크 주변에 세워져, 오일이 오일 탱크에서 누설될 때에, 오염 또는 어떤 가능한 참사를 방지하도록 유지 벽 내에 누설된 오일이 계속 유지되도록 해야 한다. 현재, Formosa Petrochemical Corp.사의 오일 탱크의 용량은 130,000 세제곱 미터이다(아시아 태평양 지역에서 가장 큰 오일 탱크임). 이 오일 탱크는 직경이 약 86m이고 높이가 약 24m이다. 오일 탱크의 강제 쉘은 24m 깊이의 저장 오일의 압력을 지탱하고, 진도 6의 지진에 대해 감쇠 저항을 제공하기에 충분히 튼튼해야 한다. 지반 공사를 완료한 후에 오일 탱크를 축조하는 데에 약 2년이 걸렸다. 오일 탱크에 대한 전체 비용은 약 200만 NT달러에 이른다. 이러한 오일 탱크는 기후에 노출되기 때문에, 녹을 제거하기 위해 정기적으로 보수되고 정기적으로 페인트칠을 해야 한다. 오일이 누설된 경우, 저장 오일을 오일 탱크로부터 완전히 배출시키고 세척하여, 틈새를 밀봉하기 위해 솔더링(soldering) 공정을 채택할 수 있다. 이러한 오일 탱크의 보수는 어렵고 고비용의 작업이다.

또, 오일 탱크를 지하에 바로 축조하는 경우에, 비용이 높아진다. 누설이 발생된 경우에는 그러한 누설을 발견하는 것이 곤란하고, 누설된 오일은 토양으로 침투하여 지하수를 오염시킬 것이다.

본 발명은 그러한 점을 감안하여 이루어졌다. 따라서, 본 발명의 주된 목적은 오일의 비중이 물보다 낮다는 물리적 특성을 이용하여 저장 오일을 지면으로부터 격리시키는 데에 물을 사용하는 수중 오일 저장 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 오일 탱크를 지지하고 오일 탱크의 균형을 유지하는 물의 수 위를 자동적으로 조절하는 수중 오일 저장 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 오일 탱크를 수조 내의 물 속에 유지하여, 저장 오일이 주변의 지면을 오염시키는 것을 방지하고, 누설 시에는 신속한 시각적 감지를 가능하게 하는 수중 오일 저장 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 전술한 목적 및 기타 목적을 달성하기 위해, 수중 오일 저장 방법은, a) 수조를 만들기 위해, 지면에 지하 공간을 굴착하고 이 지하 공간 내에 벽 구조를 축조하는 단계와, b) 상기 수조 내에 미리 정해진 형상 및 체적의 오일 탱크를 설치하는 단계와, c) 상기 수조 내에 미리 정해진 양의 물을 공급하는 단계와, d) 저장될 오일을 오일 탱크 내에 충전하고, 오일 탱크에 저장된 저장 오일의 양에 따라 수조 내의 물의 양을 조절하는 단계를 포함하며, 상기 저장될 오일은 수조에 충전되는 물보다 비중이 낮고, 오일 탱크에 충전되는 저장 오일의 양은 오일 탱크의 체적보다 작다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 수중 오일 저장 방법은 이하의 단계를 포함한다.

a) 수조(30)를 만들기 위해, 지면(10)에 지하 공간을 굴착하고 이 지하 공간 내에 벽 구조(20)를 축조하는 단계. 여기서, 벽 구조(20)는 보호 및 격리를 위해 지면(10) 속에 형성된 공동에서의 수평한 바닥과 수직의 주변 측면에 설치된 연속적인 콘크리트 벽이다.

b) 상기 수조(30) 내에 오일 탱크(40)를 설치하고, 그 오일 탱크(40)를 수조 (30)의 바닥벽(31)에서 직접 지지하는 단계. 여기서, 오일 탱크(40)는 금속, 콘크리트 또는 플라스틱 컨테이너이거나 미리 정해진 크기로 임의의 각종 내유성 재료로 만들어진 컨테이너일 수 있으며, 또, 그 상측에는 오일 접근 포트(41)를 구비하고 그 바닥측에는 적어도 하나의 바닥 포트(42)를 구비하고, 이 바닥 포트는 수조(30)와 오일 탱크(40) 간에 바닥 포트(42)를 통해 물이 흐를 수 있도록 수조(30)의 내부 공간과 연통한다.

c) 상기 수조(30)에 미리 정해진 양의 물(W)을 공급하는 단계. 여기서, 물(W)은 벽 구조(20)에 의해 수조(30) 내에 유지되는 상수돗물, 바닷물 및 산업용 폐수일 수 있고, 상기 미리 정해진 양은 오일 탱크(40)의 형태 및 오일 탱크(40)에 저장되는 오일의 체적에 따라 수조(30) 내의 물(W)의 양을 제어하도록 자동 유체 공급 및 조절 기구가 마련된다는 것을 의미한다.

d) 오일 접근 포트(41)를 통해 오일(O)을 오일 탱크(40) 내에 충전하는 단계. 여기서, 오일(O)은 원유, 가솔린, 광유, 동물성 기름, 식물성 기름, 또는 비중이 1보다 작은 각종 화학 유체 중 임의의 것일 수 있으며, 오일(O)의 충전 양은 오일 탱크(40)의 체적보다 작아, 오일 탱크(40) 내에 충전된 오일(O)이 오일 탱크(40)에서 수조(30) 안으로 흘러나와 탱크(40) 외부의 수조(30) 내의 물(W)에서 부유하지 않도록 하는 양이다.

도 2b 및 도 2c를 참조하면, 오일(O)의 비중(통상 0.9)이 물(W)의 비중(1)보다 작기 때문에, 오일(O)은 오일 접근 포트(41)를 통해 오일 탱크(40) 내에 충전할 때에 오일 탱크(40) 내의 물(W)에서 부유할 것이고, 물(W)은 오일(O)의 충전 양이 증가함에 따라 오일 탱크(40)에서 수조(30) 안으로 점차 밀려나게 될 것이다. 수조(30)의 체적이 일정하기 때문에, 오일 탱크(40) 안으로 오일(O)을 충전하면, 수조(30) 내의 수위가 증가하게 된다. 본 발명은 수조(30)의 한쪽에서 동일한 높이로 여분의 물 탱크(50)를 제공한다. 연결 파이프(51)가 상측 부근에서 수조(30)와 여분의 물 탱크(50) 사이에 수평으로 마련된다. 수조(30) 내의 수위가 미리 정해진 높이의 수위를 초과하는 경우, 물(W)은 다른 용도를 위해 연결 파이프(51)를 통해 수조(30)에서 물 탱크(50)로 흐르게 된다.

도 2d 내지 도 2f를 참조하면, 사용하기 위해 오일(O)을 오일 접근 포트(41)를 통해 오일 탱크(40) 밖으로 펌핑할 때에, 오일 탱크(40) 내의 오일(O)의 양은 점차 감소하고, 오일 탱크(40) 내의 물(W)의 수위는 오일 탱크(40) 내의 오일(O)을 상승시키도록 점차 증가하며, 오일 탱크(40) 밖의 수조(30) 내의 물(W)의 수위는 점차 낮아진다. 이 때, 여분의 물이 물 탱크(50)에서 수조(50) 안으로 보내질 수 있다. 이 실시예에 따르면, 물 펌프와 수위 센서로 이루어진 자동 물 제어 시스템(52)이 수조(30) 내의 물(W)의 수위를 검지하고, 수조(30) 내의 물(W)의 수위가 미리 정해진 범위 아래로 떨어지는 경우, 물(W)을 물 탱크(50)에서 수조(30) 안으로 자동적으로 펌핑하도록 마련되어 있다. 따라서, 수조(30) 및 오일 탱크(40) 내의 물(W)의 양은 오일 탱크(40) 내의 오일(O)의 양에 따라 자동적으로 조절되어, 물(W)이 오일 탱크(40)의 중량을 지탱하고 오일 탱크(40)의 균형을 유지할 수 있게 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 오일(O)의 비중이 물(W)보다 작다는 물리적 특성을 이용하여 지면으로부터 오일(O)을 격리시키고, 오일 탱크(40) 및 이 오일 탱크(40) 내에 수용된 오일(O)의 중량을 지지하고, 또 오일 탱크(40)의 균형을 유지하는 데에 수조(30) 내의 물(W)을 사용한다.

본 발명의 용례에 있어서, 수조(30) 내의 오일 탱크(40)는 24m의 깊이를 갖는다. 오일 탱크(40)가 비중 0.9의 오일(O)로 충전될 때에, 오일 탱크(40) 내의 오일(O)의 유위(oil level)는 수조(30) 내의 물(W)의 수위보다 2.4m 높다. 이때에, 물(W)이 압력의 90%를 지지하여 상쇄시키며, 오일 탱크(40)는 나머지 10%의 압력만을 받게 된다. 그러므로, 오일 탱크(40)용 재료의 재료 강도를 설계할 때에 24m 깊이의 오일(O)의 압력이 아니라 단지 2.4m 깊이의 오일의 압력만을 고려하면 된다. 비중 0.99의 오일(O)을 저장할 때에, 수조(30) 내의 물(W)은 압력의 99%를 지지하여 상쇄시키며, 오일 탱크(40)는 단지 1%의 압력만을 받게 된다. 따라서, 본 발명은, 두꺼운 강제 플레이트 부재로 오일 탱크를 제작하는 종래의 개념을 깼다. 130,000 세제곱 미터의 체적(높이 24m×직경 86m)의 오일 탱크를 축조할 때에, 높이 24m×길이 76m×높이 76m의 콘크리트 벽 구조를 축조하는 것만이 필요하다(약 10m×10m의 땅 면적을 절감). 보강용 강제 와이어 로드를 결속하고, 거푸집(molding form)을 설치하고, 콘크리트를 붓고, 이어서 콘크리트의 경화 후에 거푸집을 제거함으로써, 원하는 벽 구조(20)가 축조되며, 이어서 이와 같이 형성된 수조(30) 내에 설계된 오일 탱크(40)를 설치할 수 있다. 또, 벽 구조(20)를 축조하는 데에 콘크리트 대신에 플라스틱 또는 스테인레스강제 플레이트를 사용하면 축조 속도를 가속화할 수 있다.

오일 탱크(40)를 지면 아래의 수조(30) 내에 설치하기 때문에, 오일 탱크(40)를 지진 또는 사람들에 의한 어떤 파괴적인 행동으로부터 보호하기 위해 추가적인 유지 벽을 축조할 필요는 없다. 오일 탱크(40)가 지면 아래에 설치되기 때문에, 사람들의 파괴적인 행동에 대해 안전하고, 오일(O)이 주변 기후에 대해 영향을 받지 않는다. 또, 피뢰침 등도 불필요하다. 지진의 경우에는 수조(30) 내의 물(W)이 충격파를 흡수한다. 오일 탱크(40)가 작은 압력을 받고 있기 때문에, 오일 탱크(40)의 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있다.

도 3a 내지 도 3f에는 본 발명의 대안적인 형태가 도시되어 있다. 이 실시예에 따르면, 도면 부호 40a로 표기된 오일 탱크는 상측에 오일 접근 포트(41)를 구비하지만, 그 오일 탱크(40a)는 바닥측에는 어떠한 포트도 구비하고 있지 않다. 또, 받침대(rack)(43)가 오일 탱크(40a)의 바닥벽에 고정되게 마련되어, 수조(30)의 바닥벽(31)의 상측에서 지지되어 있어, 물은 오일 탱크(40a)의 바닥측을 통해 유동할 수 있지만, 저장 오일(O)은 오일 탱크(40a)에서 수조(30) 내의 물(W) 안으로 이동하는 것이 방지되어 있다. 저장 오일(O)을 오일 탱크(40a)에 충전할 때에, 물(W)이 자동 물 제어 시스템(52)에 의해 수조(30) 내에 동시에 충전되고, 이에 따라 수조(30) 내의 물(W)의 수위와 오일 탱크(40a) 내의 오일(O)의 유위가 동시에 상승한다(도 3a 내지 도 3c 참조). 이와 달리, 오일(O)을 사용하기 위해 오일 탱크(40a) 밖으로 펌핑할 때에, 자동 물 제어 시스템(52)이 수조(30)에서 물 탱크(50)로 물(W)을 자동적으로 펌핑하여, 수조(30) 내의 물(W)의 수압과 오일 탱크(40a)내의 압력의 균형을 유지한다(도 3d 내지 도 3f 참조).

전술한 대규모의 구조 외에도, 본 발명은 예를 들면 주유소에서 사용하도록 비교적 소규모의 구조에도 적용할 수 있다. 도 4에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 있어서, 상부 커버(21)가 수조(30)를 폐쇄하도록 벽 구조(20) 상에 덮여 있고, 오일 탱크(40b)는 수조(30) 내의 물(W)의 유동에 대해 수조(30)의 바닥벽(31) 위에서 받침대(43')[또는 복수의 받침대(43')]에 고정되게 지지되어 있는 한편, 오일 접근 포트(41)를 구비하고 있으며, 이 오일 접근 포트는 오일 탱크(40b)의 상측에서부터 상부 커버(21)의 외측으로 위쪽으로 각각 연장하는 오일 유입 파이프(41a) 및 오일 유출 파이프(41b)와, 오일 탱크(40b) 내의 공기 압력이 미리 정해진 수준을 초과하는 경우에 공기를 배출시키도록 수조(30)의 외부로 위쪽으로 연장하고 릴리이프 밸브(도시 생략)가 장착된 공기 파이프(41c)를 포함한다. 본 실시예의 기능은 수조(30) 내의 물(W)의 수위가 오일 탱크(40b)의 상측의 높이를 초과, 즉 오일 탱크(40b)가 물(W) 속에 계속 유지되어 있다는 점을 제외하면 전술한 제2 실시예와 거의 유사하다.

바람직하게는, 오일 탱크(40b)는 받침대(43') 상에 소정 경사 각도를 갖고 장착되어, 내부에서의 최하측 영역에 연결 라인에 의해 외부의 물 센서(45)에 연결된 오목한 물 저장부(44)를 갖고 있다. 물(W)이 오일 탱크(40b) 안으로 누설되는 경우, 누설된 물은 오목한 물 저장부(44)에 모여 물 센서(45)에 의해 검출될 것이며, 추가적인 피해를 막기 위해 신속하게 보수 작업을 수행할 수 있다. 양압(positive pressure) 형태의 오일 탱크(40b)가 손상되어 오일(O)이 오일 탱크(40b) 밖으로 누설되는 경우, 누설된 오일(O)이 물(W)에서 부유할 것이기 때문에, 주유소 의 작업자가 문제점을 쉽게 발견할 수 있고, 그러한 문제점을 제거하기 위해 필요한 조치를 취할 수 있다. 본 발명의 전술한 다양한 실시예와 동일하게, 본 실시예는 저장 오일(O)을 지면으로부터 격리시켜 주변의 토양을 오염시키는 것을 방지하는 데에 물(W)을 사용하고 있다. 또, 수조(30) 내의 물(W)은 오일 탱크(40b)와 이 오일 탱크(40b) 내의 오일(O)의 압력을 지지하는 데에 사용된다.

일반적으로, 본 발명은 오일 탱크와 이 오일 탱크 내의 저장 오일을 지지하고, 오일 탱크의 균형을 유지하는 데에 물을 사용하여, 저장 오일과 지면의 접촉을 방지하는 수중 오일 저장 시스템을 제공한다.

본 발명의 특정 실시예를 예시를 목적으로 상세하게 설명하였지만, 여러 가지의 수정 및 개선이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 청구의 범위에 의한 것 외에는 제한되지 않는다.

본 발명의 수중 오일 저장 방법 및 시스템은 오일의 비중이 물보다 낮다는 물리적 특성을 이용하여 저장 오일을 지면으로부터 격리시킬 수 있는 동시에, 오일 탱크를 지지하고 오일 탱크의 균형을 유지하는 물의 수위를 자동적으로 조절할 수 있다. 또한, 오일 탱크를 수조 내의 물 속에 유지하여, 저장 오일이 주변의 지면을 오염시키는 것을 방지하고, 누설 시에는 신속한 시각적 감지를 가능하게 한다.

Claims

a) 수조를 만들기 위해, 지면에 지하 공간을 굴착하고 이 지하 공간 내에 벽 구조를 축조하는 단계와,

b) 상기 수조 내에 미리 정해진 형상 및 체적의 오일 탱크를 설치하는 단계와,

c) 상기 수조 내에 미리 정해진 양의 물을 공급하는 단계와,

d) 저장될 오일을 상기 오일 탱크 내에 충전하고, 그 오일 탱크에 저장된 저장 오일의 양에 따라 상기 수조 내의 물의 양을 조절하는 단계

를 포함하며, 상기 저장될 오일은 상기 수조에 충전되는 물보다 비중이 낮고, 상기 오일 탱크에 충전되는 저장 오일의 양은 상기 오일 탱크의 체적보다 작은 것인 수중 오일 저장 방법으로서,

상기 d) 단계는 오일 탱크 내에 오일을 충전함과 동시에 수조 내에 물을 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 수중 오일 저장 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 d) 단계는 수조 내의 물의 수위(water level)와 오일 탱크 내의 오일의 유위(oil level)를 동시에 상승시키는 단계를 포함하는 것인 수중 오일 저장 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 수조의 한쪽에서 지면 아래에 여분의 물 탱크를 축조하고, 상기 수조와 상기 여분의 물 탱크 간에 물이 순환하도록 상기 수조와 상기 여분의 물 탱크 사이에 물 파이프를 연결하는 단계와,

물 펌프 및 수조 내의 물의 수위를 검출하는 수위 센서를 포함하는 자동 물 제어 시스템을 마련하는 단계를 더 포함하는 것인 수중 오일 저장 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 d) 단계는 상기 자동 물 제어 시스템의 제어에 의해 오일 탱크 내의 오일과 수조 내의 물을 동시에 충전하는 단계를 포함하는 것인 수중 오일 저장 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 d) 단계 후에, 사용을 위해 오일 탱크로부터 오일을 펌핑할 때 상기 자동 물 제어 시스템이 수조로부터 물을 여분의 물 탱크 내로 자동적으로 펌핑하여, 수조 내의 물의 수압과 오일 탱크 내의 압력의 균형을 유지하도록 하는 단계를 더 포함하는 것인 수중 오일 저장 방법.
미리 정해진 양의 물을 수용하도록 지면 아래의 벽 구조에 형성된 수조와,

상기 수조 내에 수용된 물의 비중보다 비붕이 낮은 오일을 수용하도록 상기 수조에 설치되어 그 수조 내에 수용된 물에 의해 둘러싸이는 오일 탱크와,

상기 수조 내에 수용된 물의 수위를 조절하도록 상기 수조와 유체 연통 상태로 상기 수조에 대해 한쪽에 설치된 여분의 물 탱크

를 포함하는 수중 오일 저장 시스템으로서,

오일이 오일 탱크 내에 충전될 때 물이 수조 내에 동시에 충전되도록 제어하는 자동 물 제어 시스템을 특징으로 하는 것인 수중 오일 저장 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 자동 물 제어 시스템은 오일이 사용을 위해 오일 탱크로부터 펌핑되는 경우 수조로부터 물을 여분의 물 탱크 내로 자동적으로 펌핑하여, 수조 내의 물의 수압과 오일 탱크 내의 압력의 균형을 유지하도록 하는 것인 수중 오일 저장 시스템.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 오일 탱크는 그 바닥측에 포트를 구비하지 않는 것인 수중 오일 저장 시스템.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 오일 탱크는 그 상측에 오일의 유입과 유출을 위한 오일 접근 포트를 구비하는 것인 수중 오일 저장 시스템.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 수중 오일 저장 시스템은 상기 수조의 바닥벽 위에서 오일 탱크를 고정되게 지지하는 받침대를 더 포함하는 것인 수중 오일 저장 시스템.