KR20100133097A - 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽 및 상기 중간 격벽을 갖는 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬로싱 현상을 억제하는 동시에 상부 구조물의 하중을 지지하기 위하여 2열로 배치되는 액화가스 저장탱크 사이를 구분할 수 있도록 좌우측 저장탱크의 사이에 설치되는 중간 격벽 및 상기 중간 격벽을 갖는 해양 구조물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물의 선체 내부에 복수의 저장탱크들을 2열로 배치할 수 있도록 길이방향을 따라서 설치되는 중간 격벽으로서, 상기 해양 구조물의 상부 갑판에 설치되는 상부 설비의 하중을 지지하기 위한 중심 벌크헤드와; 상기 중심 벌크헤드의 양쪽 표면에 적층 설치되는 중심 단열벽과; 상기 중심 단열벽 상에 적층 설치되어 상기 저장탱크에 수용되는 액화가스와 직접 접하는 중심 밀봉벽; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽이 제공된다.

해양 구조물, 멤브레인형, 독립형, 액화가스, 저장탱크, 2열 배치, 슬로싱, 상부 구조물, 하중 지지, 중간 격벽, 중심 벌크헤드

Description

2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽 및 상기 중간 격벽을 갖는 해양 구조물{CENTER BULKHEAD FOR LNG STORAGE TANK ARRANGED IN TWO ROWS AND MARINE STRUCTURE HAVING THE CENTER BULKHEAD}

본 발명은 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬로싱 현상을 억제하는 동시에 상부 구조물의 하중을 지지하기 위하여 2열로 배치되는 액화가스 저장탱크 사이를 구분할 수 있도록 좌우측 저장탱크의 사이에 설치되며 단열벽과 밀봉벽으로 이루어지는 중간 격벽 및 상기 중간 격벽을 갖는 해양 구조물에 관한 것이다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 LNG나 LPG와 같은 액화가스의 상태로 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선은, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함) 를 포함한다. LNG 수송선의 내부에 설치되는 LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.

독립탱크형 저장탱크에는 SPB 타입이나 Moss 타입의 저장탱크가 있는데, 이러한 타입의 저장탱크는 다량의 비철금속을 주재료로 사용하기 때문에 저장탱크 제조비용이 대폭 증가한다. MOSS형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 등에 기재되어 있고, SPB형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.

현재 LNG 저장탱크로는 멤브레인형 저장탱크가 가장 많이 사용되고 있으며, 멤브레인형 저장탱크는 가격이 상대적으로 저렴하고, 오랜 기간동안 안전상의 문제가 야기되지 않고 LNG 저장탱크 분야에 적용되어 온 검증된 기술이다. 멤브레인형 저장탱크는 다시 GTT NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 이러한 저장탱크 구조는 미국 특허 제 5,269,247 호, 제 5,501,359 호 등에 기재되어 있다.

상기 GTT NO 96형의 저장탱크는, 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽과, 플라이우드 박스(plywood box) 및 펄라이트(perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.

상기 GTT NO 96형의 경우, 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 갖고 있어 1차 밀봉벽의 누설시 상당한 기간 동안 2차 밀봉벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다. 또한 GTT NO 96형의 밀봉벽은 멤브레 인(Membrane)이 직선형이므로 Mark Ⅲ형의 파형 멤브레인보다 용접이 간편하여 자동화율은 높으나, 전체적인 용접장은 Mark Ⅲ형보다 길다. 또한, GTT NO 96형의 경우 단열재 상자(즉, 단열벽)를 지지하기 위해서 더블 커플(Double Couple)을 이용하고 있다.

한편, 상기 Mark Ⅲ형의 저장탱크는, 1.2㎜ 두께의 스테인리스강 멤브레인(Membrane)으로 이루어지는 1차 밀봉벽 및 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 밀봉벽과, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.

Mark Ⅲ형의 경우에 밀봉벽은 파형 주름부를 가지며, 극저온 상태인 LNG에 의한 수축은 파형 주름부에서 흡수하여 멤브레인 내에는 큰 응력이 생기지 않는다. Mark Ⅲ형 방열 시스템은 내부 구조상 보강이 쉽지 않으며 2차 밀봉벽의 특성상 GTT NO 96형의 2차 밀봉벽에 비해 LNG 누수를 방지하는 기능이 약하다.

도 1에 도시된 바와 같이, LNG 등의 액화가스를 저장하는 종래의 멤브레인형 액화가스 저장탱크(10)는, 선체(1)의 내측벽(2) 상에 2차 단열벽(13), 2차 밀봉벽(14), 1차 단열벽(15) 및 1차 밀봉벽(16)을 순차적으로 적층한 구조를 가진다. 선체(1)의 내부에는 밸러스트 탱크(3)가 마련되어 부유식 해상 구조물의 흘수를 안정적으로 유지할 수 있다.

상술한 멤브레인형의 액화천연가스 저장탱크는 구조 특성상 강성이 약하기 때문에 슬로싱(sloshing) 문제에 보다 취약할 수밖에 없다. 슬로싱이란, 선박이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG 등의 액화가스가 유동하는 현상을 말하는 것으로, 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 된다.

이러한 슬로싱 현상은 선박의 운항 중에 필연적으로 발생하므로, 슬로싱에 의한 충격력을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 저장탱크 구조를 설계할 필요가 있다.

또한, 격벽 등으로 구성되는 구조용 강재가 저온 액화가스에 직접 노출될 경우 저온취성이 급격히 증가하게 되어 설계된 구조적 강도를 감당하지 못하므로 액화가스로부터 적절히 밀봉벽과 단열벽으로 차단될 필요가 있다.

LNG나 LPG와 같은 액체화물의 슬로싱 충격력, 특히 좌우측 방향으로의 슬로싱 충격력을 감소시키고자 저장탱크의 측면 상부 및 하부에 대략 45도 각도로 경사진 상부 및 하부 챔퍼(chamfer)를 형성하는 방법이 사용되고 있다.

챔퍼를 갖는 종래의 저장탱크의 경우, 저장탱크의 상부 및 하부에 챔퍼를 형성함으로써 어느 정도 슬로싱 현상으로 인한 문제를 해소할 수는 있었지만, 수송선이 점차 대형화됨에 따라 저장탱크의 크기도 대형화되고 슬로싱으로 인한 충격력도 크게 증가되었다.

이와 같이 저장탱크의 용적이 커짐에 따라 슬로싱으로 인한 충격력이 커진다는 문제 이외에도, 저장탱크의 상부에 설치되는 각종 장치들의 하중이 증가함에 따라 저장탱크가 상부 구조물의 하중을 지지하기 위해 보강될 필요성이 대두되었다.

특히, 최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트, 즉 부 유식 구조물에 대한 수요가 점차 증가하면서, 이러한 부유식 구조물에 설치된 저장탱크에 있어서도 슬로싱 문제와 상부 구조물의 하중 문제를 해결할 것이 요구되었다.

LNG FPSO는, 천연가스를 해상에서 직접 생산 및 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 구조물이다.

LNG FPSO나 LNG FSRU 등과 같이 상부에 각종 설비가 설치된 부유식 구조물의 경우, 선체 내에 설치되는 저장탱크의 구조 및 강도를 고려하여, 상부 구조물의 배치에 많은 제약이 따른다는 문제가 있었다.

그에 따라, 슬로싱에 의한 충격력을 감소시킬 수 있으며, 상부 구조물의 하중을 적절하게 지지할 수 있는 동시에, 상부 구조물의 배치를 위한 공간 및 액화가스의 저장용량을 증대시킬 수 있는 부유식 구조물에 대한 연구가 계속될 필요가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하면서, 2열로 배치된 저장탱크들 중 폭방향으로 인접하는 좌우측 저장탱크의 사이에, 슬로싱 현상을 억제하는 동시에 상부 구조물의 하중을 지지할 수 있도록 단열벽과 밀봉벽으로 이루어지는 중간 격벽 및 상기 중간 격벽을 갖는 해양 구조물을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물의 선체 내부에 복수의 저장탱크들을 2열로 배치할 수 있도록 길이방향을 따라서 설치되는 중간 격벽으로서, 상기 해양 구조물의 상부 갑판에 설치되는 상부 설비의 하중을 지지하기 위한 중심 벌크헤드와; 상기 중심 벌크헤드의 양쪽 표면에 적층 설치되는 중심 단열벽과; 상기 중심 단열벽 상에 적층 설치되어 상기 저장탱크에 수용되는 액화가스와 직접 접하는 중심 밀봉벽; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽이 제공된다.

상기 중심 벌크헤드는, 평면에서 볼 때 지그재그 형상 또는 물결무늬 형상으로 절곡된 형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 중심 밀봉벽은 상기 저장탱크의 1차 밀봉벽과 연결되어 상기 저장탱크의 내부는 완전히 밀봉되는 것이 바람직하다.

상기 중간 격벽에는 폭방향으로 인접하는 2개의 저장탱크를 서로 연결함으로 써 상기 저장탱크의 내부에 저장된 액화가스의 유동이 가능하도록 하는 하부 유체 통로가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 중간 격벽에는 폭방향으로 인접하는 2개의 저장탱크를 서로 연결함으로써 상기 저장탱크 내부의 기체의 유동이 가능하도록 하는 상부 유체 통로가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 중간 격벽과 상기 저장탱크의 바닥이 연결되는 모서리는 직각으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 중간 격벽과 상기 저장탱크의 천장이 연결되는 모서리는 직각으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 저장탱크는 멤브레인형 탱크 또는 독립형 탱크인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 선체 내부에 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크가 배치되며 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물로서, 상기 선체의 내부에 복수의 열로 배치되는 상기 저장탱크와; 상기 선체의 내부에 길이방향으로 설치되는 중간 격벽; 을 포함하며, 상기 중간 격벽은, 상기 해양 구조물의 상부 갑판에 설치되는 상부 설비의 하중을 지지하기 위한 중심 벌크헤드, 상기 중심 벌크헤드의 양쪽 표면에 적층 설치되는 중심 단열벽, 및 상기 중심 단열벽 상에 적층 설치되어 상기 저장탱크에 수용되는 액화가스와 직접 접하는 중심 밀봉벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물이 제공된다.

상기 해양 구조물은, 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유 상태로 사용되는, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 수송선 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하면서, 2열로 배치된 저장탱크들 중 폭방향으로 인접하는 좌우측 저장탱크의 사이에, 슬로싱 현상을 억제하는 동시에 상부 구조물의 하중을 지지할 수 있도록 단열벽과 밀봉벽으로 이루어지는 중간 격벽 및 상기 중간 격벽을 갖는 해양 구조물이 제공될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 통로 구조의 바람직한 실시예를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 부유식 해상구조물 또는 해양 구조물이란, LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트뿐만 아니라 LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.

도 2에는 액화가스 저장탱크가 2열로 배치된 해양 구조물의 평면도가 도시되어 있다. 슬로싱 문제를 해결하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크의 크기를 늘리는 대신에 해양 구조물의 선체 내부공간에 코퍼댐이나 격벽 등의 구조물을 설치해 복수의 저장탱크를 2열로 배치함으로써 마치 작은 용량의 저장탱크를 여러 개 설치하는 것과 같은 효과를 거두는 방법이 제안되었다. 도 2에서 부재번호 3은 밸러스트 탱크를 나타낸다.

그런데, 이와 같이 코퍼댐이나 격벽 등의 구조물에 의해 해양 구조물의 선체 내부를 분할하여 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하는 경우에는, 저장탱크의 1열 배치에 비해 적재 용량이 감소되는 문제가 있다.

액화가스 저장탱크의 경우, 해상 조건에서 견딜 수 있는 안정성(특히, 슬로싱에 대한 안정성)과 저장용량이 매우 중요하다. 저장공간의 손실은 액화가스 저장량을 감소시키므로, 액화가스 수송 등과 관련된 시장에서 수송선의 성능을 판단하는 중요한 요소로 작용한다. 공간효율 문제는 선박의 거래 성사여부를 좌우할 만큼 대단히 중요한 사항이며, 저장용량은 액화가스의 수송량에 직접적으로 영향을 미칠 뿐만 아니라 수송선 등의 해양 구조물의 크기에 영향을 미친다. 즉, 저장용량이 낮아지면 같은 저장 공간을 확보하기 위해 그만큼 저장탱크의 크기가 커져야 하고, 이는 저장탱크가 설치된 해양 구조물의 크기 증가로 이어진다.

저장탱크의 크기를 증가시키기 위해서는 값비싼 강재 수요가 증대되고, 구조적인 강도를 보강하기 위해 보강부재의 수요 역시 증대되기 때문에, 해양 구조물의 제조 비용이 증가하여 가격 경쟁력이 떨어지게 된다.

또한, LNG FPSO나 LNG FSRU 등과 같이 상부 갑판에 각종 설비가 설치된 해양 구조물의 경우, 선체 내에 설치되는 저장탱크의 구조 및 강도를 고려하여, 상부 구조물의 배치에 많은 제약이 따른다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 2열로 배치되는 저장탱크 들 중에서 폭방향으로 인접하는 2개의 저장탱크를 서로 구분하기 위해 해양 구조물의 선체 내부에 길이방향으로 설치되는 중간 격벽(40)을 제안한다.

도 3에는 본 발명에 따라서 해양 구조물의 선체 내부에 길이방향으로 설치되어 저장탱크들을 2열로 배치할 수 있도록 하는 중간 격벽의 구조를 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 그리고, 도 4에는 도 3의 A-A 선을 따라 취해진 밀봉 및 단열벽의 일부 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 3의 B-B 선을 따라 취해진 중간 격벽의 일부 단면도가 도시되어 있다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중간 격벽(40)은, 해양 구조물의 선체(1) 내부에 길이방향을 따라 설치되는 중심 벌크헤드(41)와, 이 중심 벌크헤드(41)의 양쪽 표면에 각각 적층 설치되는 1개씩의 중심 단열벽(42)과, 이 중심 단열벽(42) 상에 각각 적층 설치되어 저장탱크(10)에 수용된 액화가스와 직접 접하는 1개씩의 중심 밀봉벽(43)을 포함한다.

중심 벌크헤드(41)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 평면에서 볼 때 지그재그 혹은 물결무늬 형상으로 절곡된 형태를 가지는 것이 바람직하다. 절곡된 형태의 중심 벌크헤드(41)는, 중간 격벽(40)이 상부 구조물의 하중을 더욱 용이하게 지지할 수 있도록 한다.

중심 벌크헤드(41)는 상부 갑판에 설치된 각종 설비로 인한 하중을 실질적으로 지지하는 구조물이므로, 설계시 상부 설비로부터의 하중의 크기에 따라 두께 및 형상을 변경할 수 있다.

중심 단열벽(42) 및 중심 밀봉벽(43)은 종래의 멤브레인형 탱크를 제작하기 위해 사용되고 있던 소재를 이용하여 제작될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 중간 격벽(40)을 제외한 저장탱크(10)의 나머지 부분들은, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 종래의 단열 및 밀봉벽 구조를 가진다. 즉, 중간 격벽(40)을 제외한 저장탱크(10)의 나머지 부분들은, 선체의 내부공간을 구획 형성하는 선체의 내측벽(2) 상에 2차 단열벽(13), 2차 밀봉벽(14), 1차 단열벽(15) 및 1차 밀봉벽(16)을 순차적으로 적층 설치하여 이루어진 멤브레인 구조를 갖는다.

본 발명에 따르면, 해양 구조물의 선체 내부에 저장탱크를 2열로 배치함에 있어서, 길이방향으로 배치되는 길이방향 코퍼댐(20)(도 2 참조)을 사용하는 대신에, 중심 벌크헤드(41)의 양쪽에 중심 단열벽(42)과 중심 밀봉벽(43)을 적층 설치한 중간 격벽(40)을 사용하기 때문에, 액화가스의 저장공간을 최대한 확보할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 따르면, 액화가스의 저장공간 감소를 최소화시키면서 저장탱크의 2열 배치로 인해 슬로싱으로 인한 충격력을 감소시킬 수 있는 동시에, 중심 벌크헤드(41)에 의해 상부 하중을 지지할 수 있게 된다.

본 발명의 중간 격벽(40)은 양쪽 표면에 각각 1층의 단열벽과 1층의 밀봉벽을 포함하므로, 좌우측 저장탱크(10)들 중 어느 한 쪽에만 액화가스가 저장되어 있는 경우에도 최소한의 밀봉벽 및 단열벽의 시공을 통해 종래의 멤브레인 구조와 동일한 단열 성능을 유지할 수 있다.

또한, 중간 격벽의 저온 취성 특성을 강화하기 위해서는 도 4에서와 같이 중 간 격벽에 1차 밀봉벽과 1차 단열벽이 시공되고, 그 위에 2차 밀봉벽과 2차 단열벽이 추가적으로 시공되는 것도 바람직하다.

또한, 중심 단열벽(42)에 의해 중심 벌크헤드(41)를 보호하여 중심 벌크헤드(41)가 저온에 의한 취성 파괴의 위험에 노출되지 않도록 할 수 있다.

중심 단열벽(42)은 절곡된 중심 벌크헤드(41)의 형상을 고려하여 그에 상응하는 형상을 가지도록 설계된 표준형 보온재를 사용하여 형성될 수 있으므로, 고품질 확보 및 신속한 조립 작업이 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 설치된 복수의 저장탱크(10) 중에서 인접하는 저장탱크(10)들을 서로 연결할 수 있도록, 인접하는 저장탱크(10)들의 사이에 설치된 중간 격벽(40)을 관통하는 하부 유체 통로(45)를 형성할 수 있다.

이 하부 유체 통로(45)는 저장탱크(10) 내에 수용되어 있는 액체화물, 즉 액화가스의 자유로운 유동을 허용한다. 하부 유체 통로(45)는 연결되는 저장탱크(10)의 가장 아래쪽, 즉 바닥에 인접하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 인접하는 저장탱크(10)들의 사이에 설치된 중간 격벽(40)의 상부에는 상부 유체 통로(46)가 관통하여 형성될 수 있다. 상부 유체 통로(46)는 저장탱크(10) 내의 액화가스가 자연적으로 증발하면서 발생한 증발가스(BOG)와 같은 기체의 자유로운 유동을 허용한다. 상부 유체 통로(46)는 연결되는 저장탱크(10)의 가장 위쪽, 즉 천장에 인접하도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서와 같이, 극저온 상태의 액체화물인 LNG 등의 액화가스를 저장하 기 위한 액화가스 저장탱크의 분야에서, 2열 배치 구조를 이루기 위해서는 단순히 하나의 저장탱크를 격벽에 의해 구획하는 것으로는 불가능하고, 저장탱크의 형상을 완전히 새롭게 설계해야 한다.

멤브레인형 저장탱크에 있어서 멤브레인 구조물(즉, 밀봉벽 구조)은 그 자체로서 격벽을 형성할 수 없으며, 기존의 멤브레인형 저장탱크 내에 비철금속제 격벽을 설치할 경우에는 고가의 비철금속 사용으로 인해 가격상승의 요인이 된다. 또한, 멤브레인형의 저장탱크 내부에 비철금속제 격벽을 설치할 경우, 격벽의 설치를 고려한 특별한 설계가 이루어져야 한다. 뿐만 아니라 저장탱크의 내부가 하나의 멤브레인 구조로 이루어질 수 없으며 멤브레인 구조와 격벽 사이에 불연속점이 생김으로써 격벽과의 연결 부분에 손상이 발생하거나 단열효과가 감소할 잠재적인 위험이 존재하여 바람직하지 않다.

본 발명의 발명자들은 멤브레인형 저장탱크에 의해 2열 배치 구조를 형성함에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 해양 구조물의 선체 내부에 종방향으로 연장되는 중간 격벽(40)과 횡방향으로 연장되는 폭방향 코퍼댐(30)(도 2 참조)을 설치하여, 실질적으로 해양 구조물의 내부에 폭방향으로 2개의 LNG 저장탱크들이 길이방향을 따라 배열되는 저장탱크의 2열 배치 구조를 제안한다. 그에 따라 본 발명에 의하면, 선미에서 볼 때, 해양 구조물의 내부에 저장탱크들이 2열 종대로 배열된다.

2열로 배치된 저장탱크들의 사이에는 중간 격벽(40)이 형성되며, 이 중간 격벽(40)을 사이에 두고 양쪽에 2열로 배치되도록 형성되는 저장탱크는 각각 멤브레 인 구조에 의해 완벽하게 밀봉된 별도의 저장공간을 확보할 수 있다.

본 발명은 멤브레인형 저장탱크뿐만 아니라 SPB 타입 저장탱크에도 적용될 수 있다. 본 발명이 SPB 타입 저장탱크에 적용될 경우에는, SPB 타입 저장탱크의 내부에 단순히 격벽을 설치하는 대신에, SPB 타입 저장탱크의 내부에 도 3에 도시된 바와 같은 중간 격벽을 설치하도록 구성할 수도 있다.

저장탱크(10)를 2열로 배치함으로써 저장탱크에 가해지는 슬로싱에 의한 충격력은 급격히 감소될 수 있다. 수치해석결과를 고려할 때 크게 다음과 같은 두 가지 이유에서 슬로싱 충격력이 줄어드는 것으로 이해할 수 있다. 첫째로 저장되는 화물, 즉 LNG의 양이 줄어듦으로써 슬로싱에 의한 충격력이 감소하게 된다. 둘째로 저장탱크의 폭이 반 이상으로 감소됨에 따라 액체화물, 즉 LNG의 운동 고유주기가 해양 구조물의 고유주기와 멀어지게 됨으로써 액체화물의 운동의 크기가 작아지게 된다.

또한, LNG FPSO 등의 해양 구조물은 상부 구조물의 무게가 증가하기 때문에 이러한 무거운 하중을 견딜 수 있는 저장탱크가 요구되는데, 본 발명과 같은 2열 배치 구조의 저장탱크(10)의 경우 얇은 격벽으로 단순히 탱크를 반으로 나누는 것이 아니고 중심 벌크헤드(41)가 내부에 설치된 중간 격벽(40)을 멤브레인형 저장탱크(10)들의 사이에 설치함으로써 중간 격벽(40)이 상부하중을 지지 및 분산하는 역할을 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 중간 격벽(40)을 이용하여 저장탱크(10)를 2열로 배치하면서 저장용량을 추가로 확보할 수 있도록 중간 격벽(40) 측에 챔퍼를 형성하지 않 을 수 있다. 상술한 바와 같은 수치해석결과에 따라, 중간 격벽(40) 측에 챔퍼를 형성하지 않더라도, 2열 배치 구조를 가지도록 배열되는 저장탱크(10)는 슬로싱 충격력을 지지하는 것이 가능하다.

이와 같이 본 발명에서는 중간 격벽(40)을 사이에 두고 멤브레인형 저장탱크(10)를 2열로 배치하면서 중간 격벽(40)에 인접한 저장탱크 내부의 모서리는 종래의 멤브레인형 저장탱크와는 달리 대략 직각으로 형성함으로써 저장용량을 증대시킬 수 있다. 이는 멤브레인형 저장탱크가 부분적재 및 상부 구조물을 지지하는 해양 구조물을 제작하기에 적합하지 않다는 기존의 개념을 깨뜨리고 멤브레인형 저장탱크의 시장진입을 가능하게 하는 중요한 개념의 변화이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따르면, 중간 격벽(40)의 하부에 하나 이상의 하부 유체 통로(45)가 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 이 하부 유체 통로(45)는 2열 배치된 저장탱크(10)들을 길이방향 또는 폭방향으로 서로 연통시켜 액화가스가 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

하부 유체 통로(45)로 인하여 액체 상태인 LNG 등의 액화가스는 양쪽 저장탱크(10) 사이에서 이동할 수 있으므로, 저장탱크(10) 내에 저장된 액화가스를 외부로 배출할 수 있는 펌프(도시생략), 배관(도시생략) 및 펌프 타워(도시생략)와 같은 설비가 하나의 저장탱크(10) 내에만 설치되더라도, 2개의 저장탱크 내의 모든 액체화물, 즉 액화가스를 배출시킬 수 있다. 이를 위해, 하부 유체 통로(45)는 중간 격벽(40) 또는 폭방향 코퍼댐(30)의 최하단 부분에, 즉 저장탱크(10)의 바닥에 인접하도록 형성되는 것이 바람직하다.

하부 유체 통로(45)는, 직경이 대략 400 내지 1,000mm이며, 원형, 타원형, 반원형, 및 반타원형 중 어느 하나의 단면 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 또는, 하부 유체 통로(45)는, 한 변의 길이가 대략 400 내지 1,000mm인 사각형 단면 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

하부 유체 통로(45)의 설치 개수나 크기 및 형태는, 해양 구조물의 크기나 각각의 저장탱크(10)의 크기 등을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.

또한, 하부 유체 통로(45)는 저장탱크(10)의 외부로부터의 열전달을 방지할 수 있도록 단열되는 것이 바람직하며, 단열 방법으로는 멤브레인형(membrane type) 저장탱크나 독립형(independent type) 저장탱크에 적용되고 있는 어떠한 단열 기술이 활용되어도 좋다.

하부 유체 통로(45) 이외에도, 중간 격벽(40) 또는 폭방향 코퍼댐(30)의 상단에는 LNG 등의 액화가스의 수송중 자연적으로 발생하는 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 이동할 수 있도록 하기 위한 상부 유체 통로(46)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 상부 유체 통로(46)의 크기는 하부 유체 통로(45)의 크기보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상부 유체 통로(46)가 형성됨으로써, 양쪽 저장탱크(10)의 내부 압력이 동일하게 유지되어 기압차가 발생하지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 해양 구조물의 선체 내부에 저장탱크가 2열 또는 그 이상의 열로 배열되어 각각의 저장탱크의 용적이 작아지고, 중간 격벽이 차수격벽으로서의 기능을 수행함에 따라, 슬로싱으로 인한 충격력이 감 소될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 중간 격벽은, 해양 구조물 내에 설치된 저장탱크가 멤브레인형인지 독립형인지 여부에 관계없이 모두 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 슬로싱 현상을 억제하고 상부 구조물의 하중을 지지하기 위한 중간 격벽이 설치되어 해양 구조물의 내부 공간이 분할됨으로써 저장탱크가 2열 배치되는 경우에도, 하부 유체 통로 및 상부 유체 통로를 형성하면, 적재된 LNG(또는 BOG) 등을 외부로 배출시키기 위한 펌프, 배관, 펌프 타워 및 가스 돔 등의 설비를 인접하는 2개의 저장탱크 당 하나씩 설치하는 것만으로도 저장탱크를 원활하게 운영할 수 있게 된다. 그에 따라 해양 구조물의 제조원가를 절감하고 운영 및 관리가 용이하게 될 수 있다.

또한, 저장탱크를 2열로 배치하더라도, 중간 격벽을 설치하기 위한 공간을 최소화할 수 있어 적재용량을 최대화할 수 있다.

본 발명에 의하면, 인접하는 저장탱크들의 사이에 형성되는 하부 유체 통로를 통하여 액화가스가 이동하여도 상부 유체 통로를 통해 압력평형이 이루어져 양쪽 저장탱크 사이에 기압차가 발생하지 않게 된다.

한편, 도 6에는 하부 유체 통로 및 상부 유체 통로가 2열 배치된 저장탱크들 중 선체의 폭방향으로 인접하는 저장탱크들 사이에 형성되어 있는 상태가 도시되어 있지만, 이들 통로는 선체의 길이방향으로 인접하는 저장탱크들 사이에 형성될 수도 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를, 예시된 도면을 참조하여 설 명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래기술에 따른 멤브레인형 액화가스 저장탱크의 일부 절결 사시도,

도 2는 저장탱크가 2열로 배치된 해양 구조물의 평면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 중간 격벽을 가지는 해양 구조물의 단면도,

도 4는 도 3의 A-A 선을 따라 취해진 일부 단면도,

도 5는 도 3의 B-B 선을 따라 취해진 일부 단면도, 그리고

도 6은 본 발명의 변형예에 따른 중간 격벽을 가지는 해양 구조물의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 선체 3 : 밸러스트 탱크

10 : 저장탱크 13 : 2차 단열벽

14 : 2차 밀봉벽 15 : 1차 단열벽

16 : 1차 밀봉벽 20 : 길이방향 코퍼댐

30 : 폭방향 코퍼댐 40 : 중간 격벽

41 : 중심 벌크헤드 42 : 중심 단열벽

43 : 중심 밀봉벽 45 : 하부 유체 통로

46 : 상부 유체 통로

Claims (11)

1. 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물의 선체 내부에 복수의 저장탱크들을 2열로 배치할 수 있도록 길이방향을 따라서 설치되는 중간 격벽으로서,

   상기 해양 구조물의 상부 갑판에 설치되는 상부 설비의 하중을 지지하기 위한 중심 벌크헤드와;

   상기 중심 벌크헤드의 양쪽 표면에 적층 설치되는 중심 단열벽과;

   상기 중심 단열벽 상에 적층 설치되어 상기 저장탱크에 수용되는 액화가스와 직접 접하는 중심 밀봉벽; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 중심 벌크헤드는, 평면에서 볼 때 지그재그 형상 또는 물결무늬 형상으로 절곡된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 중심 밀봉벽은 상기 저장탱크의 1차 밀봉벽과 연결되어 상기 저장탱크의 내부는 완전히 밀봉되는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 중간 격벽에는 폭방향으로 인접하는 2개의 저장탱크를 서로 연결함으로써 상기 저장탱크의 내부에 저장된 액화가스의 유동이 가능하도록 하는 하부 유체 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 중간 격벽에는 폭방향으로 인접하는 2개의 저장탱크를 서로 연결함으로써 상기 저장탱크 내부의 기체의 유동이 가능하도록 하는 상부 유체 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 중간 격벽과 상기 저장탱크의 바닥이 연결되는 모서리는 직각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,

   상기 중간 격벽과 상기 저장탱크의 천장이 연결되는 모서리는 직각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 중심 단열벽과 상기 중심 밀봉벽은 각각 복수개의 층으로 설치되는 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 저장탱크는 멤브레인형 탱크 또는 독립형 탱크인 것을 특징으로 하는 2열 배치된 액화가스 저장탱크의 중간 격벽.
10. 선체 내부에 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크가 배치되며 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물로서,

    상기 선체의 내부에 복수의 열로 배치되는 상기 저장탱크와;

    상기 선체의 내부에 길이방향으로 설치되는 중간 격벽; 을 포함하며,

    상기 중간 격벽은, 상기 해양 구조물의 상부 갑판에 설치되는 상부 설비의 하중을 지지하기 위한 중심 벌크헤드, 상기 중심 벌크헤드의 양쪽 표면에 적층 설치되는 중심 단열벽, 및 상기 중심 단열벽 상에 적층 설치되어 상기 저장탱크에 수용되는 액화가스와 직접 접하는 중심 밀봉벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 해양 구조물은, 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유 상태로 사용되는, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 수송선 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 해양 구조물.

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