KR101625510B1 - 부유식 해양 구조물 - Google Patents

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KR101625510B1
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Abstract

본 발명은 부유식 해양 구조물을 제공한다. 본 발명의 부유식 해양 구조물은 해수면 상에 부유 가능한 본체; 및 상기 본체의 측면에 제공되고, 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 스테이션 유닛을 포함하되; 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 본체의 측면을 따라 설치되는 호 형상의 무어링 스테이션; 상기 무어링 스테이션에 설치되고, 상기 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 플렛폼; 및 상기 오프 로딩 플렛폼에 설치되고, 상기 셔틀 탱커의 선체에 분리 가능하게 부착되는 흡착 모듈을 포함할 수 있다.

Description

부유식 해양 구조물{floating marine structure}
본 발명은 부유식 해양 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서큘러 타입의 부유식 해양 구조물에 석유, 셔틀 탱커를 효과적으로 계류할 수 있도록 하여 해상 조건에 상관없이 오프 로딩(offloading)이 가능한 부유식 해양 구조물에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 석유, 가스는 그간 연안에서 비교적 쉽게 개발했지만 이제는 점차 심해로 그 영역이 확대되고 있는데, 이에 따라 석유업계에는 해상 공간을 효과적으로 활용할 수 있는 부유식 원유 생산 저장 하역 설비(FPSO : floating production storage and offloading)가 새로이 등장했고, 천연가스부문에서는 액화천연가스 생산 설비를 갖는 부유식 구조물(FLNG : floating liquefied natural gas, 이하 'FLNG'라 함)를 개발하기에 이르렀다.
특히, FLNG 개발 이전 천연가스는 가스전에서 뽑아 올린 후 해저 파이프라인을 통해 육상 LNG 플랜트에 저장해 두었다가 액화천연가스 운반선(LNGC : liquefied natural gas carrier)에 선적, 운송하여 왔으나, 경제성이 점차 떨어지면서 해상 공간에서의 생산, 저장, 하역을 수행할 수 있는 FLNG가 새로운 대안으로 제시되고 있다.
최근에는 액화천연가스 생산 설비를 갖는 부유식 구조물로써 "세반(SEVAN)"에서 제안한 서큘러(circular) 타입의 구조물이 제안되고 있다.
그러나, 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물로부터 액화천연가스 운반선으로 LNG 오프로딩을 위해서는 병렬계류(side by side mooring)를 해야하는데, 액화천연가스 운반선 보다 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물의 길이가 더 작아서 안정적인 계류를 할 수 없다.
한국공개특허공보 제10-2012-0079447호(2012.07.12)
본 발명의 실시예는 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물에서 셔틀 탱커의 안정적인 계류 및 오프로딩이 가능한 부유식 해양 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 셔틀 탱커가 안정된 접안 상태를 유지하도록 하고, 바람이나 조류의 작용 방향으로 선수가 향하도록 웨더 베이닝(weathervaning)이 가능한 부유식 해양 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해수면 상에 부유 가능한 본체; 및 상기 본체의 측면에 제공되고, 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 스테이션 유닛을 포함하되; 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 셔틀 탱커에 분리 가능하게 부착되는 흡착 모듈을 포함하는 부유식 해양 구조물이 제공될 수 있다.
또한, 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 흡착 모듈에 고박된 상기 셔틀 탱커와 함께 해상의 환경하중이 가해지는 방향으로 상기 셔틀 탱커의 선수가 향하도록 선회될 수 있다.
또한, 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 선회 이동을 위한 쓰러스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해수면 상에 부유 가능한 본체; 및 상기 본체의 측면에 제공되고, 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 스테이션 유닛을 포함하되; 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 본체의 측면을 따라 설치되는 호 형상의 무어링 스테이션; 상기 무어링 스테이션에 설치되고, 상기 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 플렛폼; 및 상기 오프 로딩 플렛폼에 설치되고, 상기 셔틀 탱커의 선체에 분리 가능하게 부착되는 흡착 모듈을 포함하는 부유식 해양 구조물이 제공될 수 있다.
또한, 상기 흡착 모듈은 상기 셔틀 탱커의 선체에 부착되기 위한 부착력을 발생시키는 부착패드를 포함하되; 상기 부착 패드는 진공압에 의해 상기 셔틀 탱커의 선체에 흡착될 수 있다.
또한, 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 선체의 길이 방향, 상기 선체를 가로지르는 방향 그리고 상기 선체의 상하 방향으로 상기 흡착 모듈을 유동시키는 유동 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무어링 스테이션은 해수면에 자력에 의하여 부유가능하도록 부력을 갖는 부유체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 무어링 스테이션은 상기 본체의 측면을 따라 선회 가능할 수 있다.
또한, 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 무어링 스테이션의 저면에 설치되고, 상기 흡착 모듈에 고박된 상기 셔틀 탱커와 함께 해상의 환경하중이 가해지는 방향으로 상기 셔틀 탱커의 선수가 향하도록 상기 무어링 스테이션을 선회시키는 쓰러스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체는 측면에 상기 무어링 스테이션의 선회 이동을 위한 레일을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오프 로딩 스테이션 유닛은 상기 오프 로딩 플렛폼에 설치되고, 상기 본체에 저장된 해저 자원을 상기 셔틀 탱커로 하역하기 위한 하역 장비를 더 포함g할 수 있다.
또한, 상기 오프 로딩 플렛폼은 상기 무어링 스테이션의 길이방향을 따라 이동이 가능할 수 있다.
또한, 상기 무어링 스테이션은 상기 오프 로딩 플렛폼의 이동을 위한 레일을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체는 소정의 높이를 가지며 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있는 단면을 갖는 기둥 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들은 오프 로딩 스테이션 유닛의 흡착 모듈 및 계선 라인들을 통해 셔틀 탱커를 효과적으로 고박할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예들은 진공흡입 방식의 흡착 모듈을 사용함으로써 접안 등에 소요되는 시간과 노력을 최소화하고, 안정된 접안 상태를 유지하도록 하여 해저 자원의 오프 로딩이 원활하게 이루어지는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예들은 바람, 파도 및 조류 등에 의한 환경하중이 가해지는 방향으로 셔틀 탱커의 선수가 회전되어 환경하중의 영향을 감소시키면 안정적으로 오프 로딩이 가능한 각별한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해양 구조물을 보여주는 측면 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 부유식 해양 구조물을 보여주는 평면 구성도이다.
도 3은 오프 로딩 플렛폼에 설치된 흡착 모듈을 보여주는 도면이다.
도 4는 무어링 스테이션이 셔틀 탱커와 함께 해상의 환경하중이 가해지는 방향으로 선회된 상태를 보여주는 무어링 스테이션을 보여주는 부유식 해양 구조물의 평면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유식 해양 구조물을 보여주는 평면 구성도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해양 구조물을 보여주는 측면 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 부유식 해양 구조물을 보여주는 평면 구성도이다.
본 실시예의 주요 특징은 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물로부터 액화천연가스 운반선(이하 셔틀 탱커라고 함)으로 LNG 오프로딩을 위해 셔틀 탱커의 선체를 진공으로 흡착하여 고박하기 위한 오프 로딩 스테이션 유닛을 갖는 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, 부유식 해양 구조물(10)은 석유, 천연가스 같은 해저 자원을 시추 또는 생산할 수 있다. 일 예로, 부유식 해양 구조물은 액화천연가스 생산 설비를 갖는 부유식 구조물(FLNG : floating liquefied natural gas)일 수 있다.
부유식 해양 구조물(10)은 탑 사이드 모듈(190)을 지탱할 수 있는 부력식 본체(100)를 포함한다. 부력식 본체(100)는 다수의 무어링 케이블(102)에 의해 해저에 정박되며, 해저 가스전과 연결되는 라이저(104)들이 장착되어 있다.
탑 사이드 모듈(190)은 수행하고자 하는 근해 작업의 유형에 따라 승무원을 위한 생활 공간, 해저 자원을 시추 또는 생산 또는 처리하기 위한 설비들을 포함할 수 있다, 예를 들어, 탑 사이드 모듈(190)은 해저자원 시추 및 생산 설비, 해저 자원 처리 장비, 플레어 타워 및 거주구 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 부력식 본체(100)는 내부에 생산 또는 처리된 해저 자원을 저장하기 위한 저장 탱크(미도시됨), 부력식 본체(100)의 침수 깊이 조절을 위한 발라스트 탱크(미도시됨) 등이 마련될 수 있다.
부력식 본체(100)는 해수면 상에 부유 가능한 기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, "기둥 형상"이란, 소정의 높이를 가지며 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있는 단면을 갖는 기둥의 형상을 포함할 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서는 서큘러(circular) 타입의 부력식 본체(100)를 도시하였다.
부력식 본체(100)의 일측에는 오프 로딩 스테이션 유닛(200)이 설치된다. 오프 로딩 스테이션 유닛(200)에는 셔틀 탱커(20)가 접안될 수 있다.
오프 로딩 스테이션 유닛(200)은 무어링 스테이션(210), 오프 로딩 플렛폼(220), 흡착 모듈(230) 그리고 추진장치(240)를 포함할 수 있다.
무어링 스테이션(210)은 부력식 본체(100)의 측면을 따라 설치될 수 있다. 일 예로, 무어링 스테이션(210)은 평면에서 바라보았을 때 부력식 본체(100)를 따라 곡면진 호 형상으로 형성될 수 있고, 해수면에 자력에 의하여 부유가능하도록 부력을 갖는 부유체로 이루어질 수 있다. 또 다른 예로, 무어링 스테이션(210)은 해수면으로부터 이격된 위치에서 부력식 본체(100)의 측면에 지지된 상태로 설치될 수 있다. 한편, 무어링 스테이션(210)과 오프 로딩 플렛폼(220)에는 셔틀 탱커(20)를 계류시키기 위한 계류 라인(170)들이 제공될 수 있다.
무어링 스테이션(210)은 부력식 본체(100)의 측면을 따라 선회 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해 부력식 본체(100)는 측면에 무어링 스테이션(210)의 선회 이동을 위한 레일(160)이 제공될 수 있다.
추진 장치(240)는 무어링 스테이션(210)이 부력식 본체(100)를 기준으로 레일(160)을 따라 선회시킬 수 있는 추진력을 제공한다. 일 예로, 추진 장치(240)는 무어링 스테이션(210) 저면에 적어도 하나 이상 설치되는 쓰러스터를 포함할 수 있다.
오프 로딩 플렛폼(220)은 무어링 스테이션(210)의 중앙에 설치된다. 오프 로딩 플렛폼(220)에는 셔틀 탱커(20)가 접안된다. 오프 로딩 플렛폼(220)의 일측면에는 흡착 모듈(230)이 설치된다. 오프 로딩 플렛폼(220)에는 액화천연가스 하역을 위한 하역 장비(228)가 설치될 수 있다. 하역 장비(228)는 셔틀 탱커(20)의 매니폴드(manifol)(22)에 접속되어 액화천연가스를 하역하는 로딩암(loading arm)을 포함할 수 있다.
도 3은 오프 로딩 플렛폼에 설치된 흡착 모듈을 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 흡착 모듈(230)은 셔틀 탱커(20)의 선체에 부착되기 위한 부착력을 발생시키는 부착패드(232)들을 포함한다. 부착 패드(232)들은 진공압에 의해 셔틀 탱커(20)의 선체에 흡착 고정된다. 한편, 흡착 모듈(230)은 유동 부재(250)에 의해 오프 로딩 플렛폼(220)에 지지된다. 도시하지 않았지만, 오프 로딩 플렛폼(220) 또는 부력식 본체(100)에는 흡착 모듈(230)로 진공압을 제공하기 위한 수단이 제공될 수 있다.
유동 부재(250)는 파도, 조류 등에 따라 움직이는 셔틀 탱커(20)와의 안정적인 연결을 위해 수직방향(z), 길이방향(x), 횡단 방향(y)으로 흡착 모듈(230)을 유동시킬 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 일 예로, 유동 부재(250)는 링크 구조, 힌지 구조와 같이 다양한 유동 구조를 갖는 로봇 장치로 제공될 수 있다.
여기서, "길이방향"은 셔틀 탱커(20) 선체의 길이방향이며, "횡단 방향"은 셔틀 탱커 선체를 가로지르는 방향 그리고 "수직 방향"은 셔틀 탱커 선체의 상하 방향일 수 있다.
도 4는 무어링 스테이션이 셔틀 탱커와 함께 해상의 환경하중이 가해지는 방향으로 선회된 상태를 보여주는 무어링 스테이션을 보여주는 부유식 해양 구조물의 평면 구성도이다.
도 4에서와 같이, 무어링 스테이션(210)은 흡착 모듈(230)에 고박된 셔틀 탱커(20)와 함께 해상의 환경하중이 가해지는 방향으로 셔틀 탱커(20)의 선수가 향하도록 선회될 수 있다.
부유식 해양 구조물(10)은, 웨더베이닝(weathervaning) 효과에 의해 바람, 파도 및 조류 등에 의한 환경하중이 가해지는 방향으로 셔틀 탱커(20)의 선수가 회전되어 환경하중의 영향을 최소화함으로써 안정적인 오프 로딩을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 셔틀 탱커(20)가 오프 로딩 플렛폼(220)에 접안된 후 오프로딩을 수행하는 과정에서 급격한 환경하중의 변화 및 환경하중의 방향의 변동이 발생되더라도 추진 장치(240)에 의해 무어링 스테이션(210)을 선회시켜 셔틀 탱커(20)의 계류 위치를 조정할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유식 해양 구조물을 보여주는 평면 구성도이다.
도 5를 참조하면, 제2실시예에 따른 부유식 해양 구조물(10a)은 오프 로딩 플렛폼(220a)이 무어링 스테이션(210) 상에서 이동되도록 구성된다는 점에서 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 부유식 해양 구조물(10)과 상이하다.
이하에서는 도 1에 도시된 제1실시예의 부유식 해양 구조물(10)과의 차이점만을 더욱 상세하게 설명한다, 또한 도 1의 실시예와 동일한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시예에 따른, 부유식 해양 구조물(10a)은 오프 로딩 플렛폼(220a)이 무어링 스테이션(210)의 길이방향을 따라 이동될 수 있다. 여기서, 무어링 스테이션(210)은 부력식 본체(100)에 고정된다. 이를 위해 무어링 스테이션(210)에는 오프 로딩 플렛폼(220a)의 이동을 위한 레일(219)이 제공될 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 환경하중이 가해지는 방향으로 셔틀 탱커(20)의 선수가 향하도록 셔틀 탱커(20)가 접안된 오프 로딩 플렛폼(220a)을 무어링 스테이션을 따라 이동시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 부력식 본체 200 : 오프 로딩 스테이션 유닛
210 : 무어링 스테이션 220 : 오프 로딩 플렛폼
230 : 흡착 모듈 240 : 추진 장치

Claims (14)

  1. 부유식 해양 구조물에 있어서:
    해수면 상에 부유 가능한 본체; 및
    상기 본체의 측면에 제공되고, 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 스테이션 유닛을 포함하되;
    상기 오프 로딩 스테이션 유닛은
    상기 셔틀 탱커에 분리 가능하게 부착되는 흡착 모듈; 및
    상기 선회 이동을 위한 쓰러스터를 포함하는 부유식 해양 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프 로딩 스테이션 유닛은
    상기 흡착 모듈에 고박된 상기 셔틀 탱커와 함께 해상의 환경하중이 가해지는 방향으로 상기 셔틀 탱커의 선수가 향하도록 선회되는 부유식 해양 구조물.
  3. 삭제
  4. 부유식 해양 구조물에 있어서:
    해수면 상에 부유 가능한 본체; 및
    상기 본체의 측면에 제공되고, 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 스테이션 유닛을 포함하되;
    상기 오프 로딩 스테이션 유닛은
    상기 본체의 측면을 따라 설치되는 호 형상의 무어링 스테이션;
    상기 무어링 스테이션에 설치되고, 상기 셔틀 탱커가 접안되는 오프 로딩 플렛폼; 및
    상기 오프 로딩 플렛폼에 설치되고, 상기 셔틀 탱커의 선체에 분리 가능하게 부착되는 흡착 모듈; 및
    상기 무어링 스테이션의 저면에 설치되고, 상기 흡착 모듈에 고박된 상기 셔틀 탱커와 함께 해상의 환경하중이 가해지는 방향으로 상기 셔틀 탱커의 선수가 향하도록 상기 무어링 스테이션을 선회시키는 쓰러스터를 포함하는 부유식 해양 구조물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 흡착 모듈은
    상기 셔틀 탱커의 선체에 부착되기 위한 부착력을 발생시키는 부착패드를 포함하되;
    상기 부착 패드는 진공압에 의해 상기 셔틀 탱커의 선체에 흡착되는 부유식 해양 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오프 로딩 스테이션 유닛은
    상기 선체의 길이 방향, 상기 선체를 가로지르는 방향 그리고 상기 선체의 상하 방향으로 상기 흡착 모듈을 유동시키는 유동 부재를 더 포함하는 부유식 해양 구조물.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 무어링 스테이션은
    해수면에 자력에 의하여 부유가능하도록 부력을 갖는 부유체로 이루어지는 부유식 해양 구조물.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 무어링 스테이션은
    상기 본체의 측면을 따라 선회 가능한 부유식 해양 구조물.
  9. 삭제
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 본체는
    측면에 상기 무어링 스테이션의 선회 이동을 위한 레일을 더 포함하는 부유식 해양 구조물.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 오프 로딩 스테이션 유닛은
    상기 오프 로딩 플렛폼에 설치되고, 상기 본체에 저장된 해저 자원을 상기 셔틀 탱커로 하역하기 위한 하역 장비를 더 포함하는 부유식 해양 구조물.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 오프 로딩 플렛폼은
    상기 무어링 스테이션의 길이방향을 따라 이동이 가능한 부유식 해양 구조물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 무어링 스테이션은
    상기 오프 로딩 플렛폼의 이동을 위한 레일을 더 포함하는 부유식 해양 구조물.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 본체는
    소정의 높이를 가지며 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있는 단면을 갖는 기둥 형상으로 이루어지는 부유식 해양 구조물.
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