KR101670867B1 - 동적 안정화 구조를 갖는 해상부유구조물 - Google Patents

Abstract

여기에서는 해상의 한 위치에서 장기간 작업을 수행하는 해상부유구조물이 개시된다. 개시된 해상부유구조물은, 좌우 측면들과; 해상부유구조물의 횡동요를 저감하도록, 상기 좌우 측면들 각각에 길이 방향으로 부착된 복수의 장방향 돌출물들을 포함하며, 상기 복수의 장방향 돌출물들은 해당 측면에서 서로 다른 높이를 갖도록 위치한다.

해상부유구조물, 횡동요, 장방향 돌출물

Description

동적 안정화 구조를 갖는 해상부유구조물{OFFSHORE MARINE STRUCTURE WITH MOTIONAL STABILIZATION STRUCTURE}

본 발명은 해상부유구조물에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 동적 안정화 구조를 포함하는 해상부유구조물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들면, FPSO(Floating Production Storage Offloading) 등과 같이 해상에서 장기간 동일 위치에 떠 있는 해상부유구조물에 특히 잘 부합된다. 특히, 본 발명은 바람, 파도 등과 같은 환경 외력에 의해 야기되는 횡동요(rolling)를 줄이는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, FPSO(Floating Production Storage Offloading)는 천연가스 등의 연료 가스 또는 원유의 부유식 생산 및 저장설비로서, 해상에서 연료 가스 또는 원유의 채굴, 저장, 하역 등이 가능하며, 해상에서의 이동도 가능한 해상부유식 구조물이다.

고유가 시대에 접어들면서, 세계 각국의 석유/가스 생산업체들은 원유가격의 추가 상승을 전제로 가스/석유 탐사 개발 프로젝트에 상당한 투자를 하고 있다. 이에 따라 해상 가스전/유전 개발의 경제성과 편리한 이동으로 인해 기존의 고정식 석유 시추선과는 다른 새로운 형태의 FPSO가 등장하게 된 것이다. FPSO의 기능은 그 이름이 나타내는 바와 같다.

- Floating : 부유식 탱커 선박으로 자유로운 이동 가능,

- Production : 가스전/유전의 시험탐사 및 생산 가능,

- Storage : 원유/(액화) 가스 저장,

- Offloading : 셔틀탱커, 가스 운반선(특히, LNG 운반선), 유조선으로의 하역 가능.

FPSO 등과 같은 해상부유구조물은 해역을 통한 운송 및 해양부유물은 해양에서 발생하는 바람, 파도 등의 환경 외력에 의하여 횡동요를 일으킨다. 선박의 경우, 횡동요 현상을 줄이기 위해 선저의 만곡부에 브리지 킬(Bilge Kill)을 부착한 것이 있다. 한편, FPSO 등 해양부유구조물은, 천연가스 또는 석유의 시추 작업을 위해, 극한의 환경 외력을 받을 수 있는 해양의 한 위치에서 장기간 유지되어 있어야 하며, 그러한 극한 환경에서, 드릴링 작업 등을 수행하여야 한다. 따라서, FPSO 등 해양부유구조물은 선박에 적용되어 왔던 기존 횡동요 저감 기술만으로 횡동요를 저감하는 것이 충분하지 않았다.

더욱이 전술한 것과 같은 FPSO의 경우, 선상에 생산된 가스 또는 원유를 처리하기 위한 매우 복잡하고 다양한 설비들이 존재하고 다른 해상부유구조물에 비해 중심이 높기 때문에 더욱 더 횡동요 현상에 대해 취약할 수밖에 없다. 게다가, FPSO는, 극도의 안전성이 요구되는 설비가 많은 관계로, 과도한 횡동요 발생시 작 업을 중단하는 경우가 빈번하였다. 또한, FPSO 등의 해상부유구조물은 흘수 변화를 야기하는 가스 또는 원유의 오프로딩이 요구되며, 그러한 흘수 변화에 따른 해상부유구조물의 횡동요 변화에 쉽게 대처하기 어려웠다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 해상에서 장기간 한 위치에서 임의의 작업을 해야 하는 해상부유구조물의 횡동요 저감에 적합한 동적 안정화 구조를 제공하는데 있다.

본 발명에 따라, 해상의 한 위치에서 장기간 작업을 수행하는 FPSO와 같은 해상부유구조물이 제공된다. 상기 해상부유구조물은, 좌우 측면들과; 해상부유구조물의 횡동요를 저감하도록, 상기 좌우 측면들 각각에 길이 방향으로 부착된 복수의 장방향 돌출물들을 포함하며, 상기 복수의 장방향 돌출물들은 해당 측면에서 서로 다른 높이를 갖도록 위치한다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 장방향 돌출물들은 모두 평행한 것이 바람직하다. 또한, 상기 복수의 장방향 돌출물은 항상 해수면 아래에 위치하는 장방향 돌출물과 해수면 이상의 높이에 위치하는 다른 장방향 돌출물을 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 복수의 장방향 돌출물들은, 항상 해수면 위에 위치하는 제1 장방향 돌출물과, 상기 제1 장방향 돌출물 아래에 위치하되, 흘수 변화에 따라 해수면과 동일 선상에 놓일 수 있는 제2 장방향 돌출물과, 항상 해수면 아래 에 위치하도록 배치된 제3 및 제4 장방향 돌출물을 포함한다. 이때, 상기 해상부유구조물은 액화가스 또는 원유의 저장 탱크를 구비하는 것이며, 액화가스 또는 원유의 하역 후에, 상기 제2 장방향 돌출물이 해수면이 동일 선상에 있도록 조정된다.

상기 복수의 장방향 돌출물들은 다른 선박과의 접안을 위한 펜더를 피해 위치하며, 상기 장방향 돌출물들의 돌출 길이는 상기 펜더의 폭보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 해상부유구조물의 양 측면에 복수의 장방향 구조물을 부착함으로써, 해상부유구조물의 횡동요에 대한 댐핑 효과를 크게 해줄 수 있다. 일반 상선의 경우, 본 발명에서 제안하는 장방향 구조물을 부가할 경우, 운항 중 저항 증가를 야기할 수 있을 것이므로, 해상의 한 위치에 정지되어 오랜 기간 원유/가스 시추 작업 등의 작업을 하는 해상부유구조물, 특히, FPSO에 본원발명의 기술이 특히 잘 부합된다. 또한, 본 발명에 따르면, 해상부유구조물 측면에 부착된 장방향 구조물들이 다른 선박과의 접안에 이용되는 펜더(fender)들을 피해 그 펜더들의 위아래에 배치되고 장방향 돌출물들 각각의 돌출 길이는 펜더 폭보다 작으므로, 상기 장방향 구조물들이 해상부유구조물과 다른 선박 간의 접안에 어떠한 악영향도 끼치지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 해상부유구조물은, 상기 복수의 장방향 구조물들 중 적어도 하나, 바람직하게는, 두 개 또는 그 이상의 장방향 구조물을 해수면 아래에 구비하여, 그것(들)이 주로 횡동요 댐핑 작용을 하는 한편, 해수면 위에 항상 위치하거나 또는 해수면과 동일 선상에 있는 장방향 구조물들을 더 구비하여, 그들이 선박 문풀(moonpool)의 쇄파 구조와 같은 효과로 선체 측면을 타고 오르는 파도를 제어하여 횡동요 저감에 적합한 방향으로의 모멘트를 만들어낼 수 있다. 원유 또는 가스가 하역된 때에는, 해상부유구조물의 흘수가 변경되어 하나의 장방향 구조물이 해수면과 동일선상에 위치하도록 할 수 있으며, 이에 의해, 최악의 조건에서 횡 동동요 저감 효과를 극대화할 수 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유구조물의 개략적인 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 해상부유구조물의 개략적인 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 해상부유구조물(10)은, 좌우 양측면을 가지며, 상기 좌우 양측면 각각에는 기다란 4개의 장방향 돌출물(12a, 12b, 12c, 12d)들이 길이 방향으로 길게 부착되어 있다. 상기 해상부유구조물(10)은 FPSO인 것이 바람직하다. 상기 장방향 돌출물(12a, 12b 12c, 12d)들의 개수는 4개인 것이 바람직하지만, 원하는 바에 따라, 그 개수를 달리하는 것도 고려될 수 있다. 상기 장방향 돌출물들(12a, 12b, 12c, 12d)은 기다란 금속 플레이트를 용접 또는 체결 방식으로 해상부유구조물의 양 측면에 부착하여 설치된다.

본 실시예에서, 상기 장방향 돌출물들(12a, 12b, 12c, 12d)은 모두 평행하게 배열되어 있다. 상기 장방향 돌출물들(12a, 12b, 12c, 12d)은 해상부유구조물(10)의 측면 길이와 거의 같거나 약간 작은 길이를 가져서, 해상부유구조물(10)의 대략 전체 길이에 걸쳐 횡동요 저감에 참여한다. 해상부유구조물(10)의 폭 또는 돌출 길이는 약 0.5m 내지 약 1.5m로 정해지되, 접안을 위한 펜더(F; 도 4 참조)의 폭보다 작게 정해짐으로써, 해상부유구조물(10)과 다른 선박과의 접안시에 펜더가 제 역할을 할 수 있도록 한다.

상기 장방향 돌출물들(12a, 12b, 12c 및 12d) 모두가 해상부유구조물(10)의 횡동요 저감에 이용되는 것들이지만, 그들이 부착된 위치에 따라, 횡동요를 저감하는 방식은 이하 설명되는 바와 같이 다르다,

본 실시예에서, 상기 장방향 돌출물들은 위에서 아래로 차례대로 제1 장방향 돌출부(12a), 제2 장방향 돌출물(12b), 제3 장방향 돌출물(12c) 및 제4 장방향 돌출물(12d)을 포함한다.

상기 제3 및 제4 장방향 돌출물(12c, 12d)은 항상 해수면 아래에 있도록 배치된다. 더 나아가, 상기 제4 장방향 돌출물(12d)은 해상부유구조물의 측면과 선저가 만나는 높이에 위치하고, 상기 제3 장방향 돌출물(12c)은 상기 제4 장방향 돌출물(12d) 위에 이격되어 위치한다. 해상부유구조물이 선저 만곡면을 갖는 경우, 상기 제4 장방향 돌출물(12d)은 상기 선저 만곡면에 위치할 수도 있을 것이다. 따라서, 상기 제3 및 제4 장방향 돌출물(12c, 12d)은 해수면 아래에서 횡동요 댐핑 기능을 수행할 수 있다.

한편, 상기 제1 장방향 돌출물(12a)은 해상부유구조물의 흘수 변화에 상관없이 항상 해수면 위에 있도록 위치하며, 상기 제2 장방향 돌출물(12b)은 상기 제1 장방향 돌출물(12a) 아래에서 흘수 변화에 따라 해수면과 동일 선상에 일치되도록 그 높이가 정해진다.

상기 제1 및 제2 장방향 돌출물(12a, 12b)은, 문풀(moonpool)의 쇄파 구조와 유사한 작용, 즉, 선체 측면을 타고 오르는 파도를 제어하는 작용에 의해, 횡동요를 제어한다. 이러한 작용은 도 3에 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면, 제3 및 제4 장방향 돌출물(12c, 12d)은 측면을 타고 흐르는 파도를 막아, 그 파도가 더 이상 오르지 못하게 하고, 이에 의해, 해상부유구조물의 횡동요 저감에 적합한 모멘트를 발생시킨다. 즉, 제1 및 제2 장방향 돌출물(12a, 12b)은 화살표 방향의 파도가 해상부유구조물 선체에 발생시키는 시계 방향으로 횡동요 모션에 대해 반대 방향으로의 힘을 가하여 해상부유구조물(10)의 동적 안정성을 높인다.

제2 장방향 돌출물(12b)이 해수면과 동일 선상에 있을 때, 해상부유구조물(10)은 그 동적 안정성이 좋다. 특히, 시추된 원유 또는 액화가스를 하역할 때에는 더욱 더 그러하며, 이러한 때에는, 상기 제2 장방향 돌출물(12b)이 수면과 동일 선상에 있는 것이 더욱 더 유리할 것이다. 원유나 가스 등을 시추하는 작업 중에도 해상부유구조물의 동적 안정성이 유지되어야 함은 물론이다.

도 4는 본 실시예의 해상부유구조물이 오프로딩을 위해 선박과 접안된 상태를 보여준다. 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 해상부유구조물(10)은, 펜더(F)들이 설치된 위치를 피해 해상부유구조물(10)의 측면에 위치하고 있다. 또한, 펜더(F)들의 폭보다 장방향 돌출물(10a, 10b, 10c, 10d)의 폭(또는, 돌출 길이)이 더 작게 설계되어, 선박과 해상부유구조물 사이의 펜더(F)가 자신의 역할을 다 할 수 있다.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 해상부유구조물의 개략적인 정면도.

도 2는 도 1에 도시된 해상부유구조물의 개략적인 측면도.

도 3은 장방향 구조물들 중 일부에 의해 해상부유구조물의 횡동요가 저감되는 작용을 설명하기 위한 도면.

도 4는 해상부유구조물과 선박이 접안된 상태를 보여주는 도면.

Claims (6)

1. 해상의 한 위치에서 장기간 작업을 수행함에 따라 해상 환경에 의해 횡동요의 영향을 많이 받게 되는 해상부유구조물로서,

   좌우 측면에 길이 방향으로 평행하게 부착되는 복수의 장방향 돌출물을 포함하며,

   상기 복수의 장방향 돌출물은 해수면 위에 형성되는 복수의 장방향 돌출물과,

   해수면 아래에 형성되는 복수의 장방향 돌출물을 포함하고,

   상기 해수면 아래에 형성되는 복수의 장방향 돌출물은 선저에 형성되는 장방향 돌출물을 포함하는 것을 특징으로 하는,

   해상부유구조물.
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6. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 장방향 돌출물들은 다른 선박과의 접안을 위한 펜더를 피해 위치하며, 상기 장방향 돌출물들의 돌출 길이는 상기 펜더의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 해상부유구조물.

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