ＬＮＧ 선의 카고 탱크 체적 증가 설계방법
专利汇可以提供ＬＮＧ 선의 카고 탱크 체적 증가 설계방법专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: A method of increasing the cargo tank volume of an LNG-ship is provided to increase the tank volume by making the lower part of a deck as a membrane type and making the upper part as a hemisphere-shaped moss type. CONSTITUTION: A membrane type tank(3) is installed to the lower part of a deck(2), and a hemisphere-shaped moss type tank(4) is installed on the membrane type tank. The membrane type tank is communicated with the moss type tank. The moss type has a size with which the moss type tank is put on the top of the membrane type tank. Accordingly, the cargo volume of LNG is increased, and receiving ship orders is increased.，下面是ＬＮＧ 선의 카고 탱크 체적 증가 설계방법专利的具体信息内容。
ＬＮＧ 선의 카고 탱크 체적 증가 설계방법{Method for enlarging the volume of Cargo tank for LNG ship}
본 발명은 LNG 선의 카고 탱크 체적을 증대하는 설계방법에 관한 것이다.
천연가스의 주요성분은 80∼85%가 메탄(CH 4 )가스로 되어 있고 공해물질의 함량이 지극히 적다는 이점 때문에 에너지원으로서 이용가치를 높이 평가받고 있다. 또한 천연가스를 액화하는 과정에서 먼지제거, 탈유, 탈탄산, 탈수 등의 전처리를하기 때문에 연소시에 아류산 가스가 발생하지 않고 질소탄화물의 발생이 적고 또한 CO 2 발생량이 다른 화석연료에 비해 훨씬 적어서 청정에너지라고 한다.
이처럼 천연가스가 에너지자원으로 등장함에 따라 국내에서도 LNG 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 천연가스를 에너지로 이용하기 위해서는 생산기지로부터 수요지와 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운반수단이 필요하게 됐다.
우리 나라에서도 인도네시아 및 말레이시아 등지에서 수송선에 의하여 LNG가 도입되는데 LNG선은 탱크형식에 따라 모스(MOSS)형과 멤브레인(Membrane)형으로 나누어진다.
LNG선의 탱크의 형식에 따라 분류하면 크게 독립형과 멤브레인형으로 대별된다.
도1에는 기존의 모스형 탱크 구조가 도시되는데, 탱크에 걸리는 하중 즉 화물 및 증기압에 의한 내압, 선체의 변형으로부터 지지구조를 통하여 전달되는 외압, 선박의 운동에 기인하는 동하중, 저온의 LNG로 인한 열응력, 슬로싱에 의한 하중, 타워(TOWER) 및 방열재 등 기타의 부착품에 의한 하중 등을 조합하여 응력레벨을 계산하고 피로수명 및 균열진전 특성을 구하기 위한 모형시험 및 정밀해석을 통하여 안전성이 입증된 탱크형식을 말한다.
정밀 계산된 응력레벨 및 변동응력 상태하에서 20년간 운항하여도 관통균열이 발생하지 아니한다는 ELD(Endurance Limit Design) 및 관통균열이 발생하였을 때 15일간의 가혹한 해상상태하의 항해에도 그 균열이 탱크벽의 파괴를 일으키지아니한다는 LBF(Leak Before Failure) 개념에 입각한 설계로 부분 이차방벽이 허용된다.
도2에는 기존의 멤브레인 형 탱크 구조가 도시되는데, 멤브레인 탱크라 함은 인접하는 선체구조에 의하여 방열재를 통하여 지지된 얇은(10mm) 막으로 구성되는 비자기지지형의 탱크(non-self-supporting tank)를 말한다. 멤브레인은 열 또는 기타의 신축이 멤브레인에 과도한 응력을 발생하지 아니하도록 설계하고 설계증기압은 0.25bar를 넘지 않는다. 화물에 직접 접촉하는 일차방벽((primary barrier)과 또 하나의 완벽한 이차방벽(secondary barrier)으로 구성된다.
또 다른 멤브레인 탱크는 예전의 Technigaz(현재는 GT사와 합병하여 GTT사가 되었음)가 개발한 또 하나의 멤브레인탱크로 탱크단면 형상은 Gas Transport type와 같고, 종방향, 횡방향으로 일정한 간격(340mm)으로 파형(corrugation)을 만들어 팽창 및 수축이 가능하게 한 1.2mm 두께의 스텐인레스(SUS) 304L의 멤브레인으로 일차방벽으로 구성되어 있다.
파형은 종방향의 것과 횡방향의 것이 교차하기 때문에 종방향의 것(large corrugation)이 횡방향의 것(small corrugation)보다 크며, 파형 형성시 가능한 잔류응력이 남지 않도록 특수하게 가공되고, 이렇게 만들어진 멤브레인은 열에 의한 수축 및 선체 변형을 자체적으로 흡수하게 된다.
이차방벽은 수밀을 위한 알루미늄 포일(aluminium foil)에 보강하기 위한 유리섬유가 안팎으로 부착된 트리플렉스(triplex), 강화된 폴리우레탄폼 및 합판으로 구성된다.
이러한 종래의 LNG 선 카고 탱크는 1 회 LNG 카고(Cargo)량을 증가시키기 위해 선박의 길이나 폭을 증가시켜 탱크 체적을 키우거나 새로운 추진 시스템을 적용하여 엔진 룸(Engine Room) 공간 등을 활용하여 카고량을 증가시키고 있거나 계획 중이다.
본 발명의 목적은 1 회 LNG 카고량을 증가시키기 위하여 모스 형과 멤브레인 형의 결합형태로 카고 탱크를 제작하는데 데크 하부는 멤브레인 형으로 제작하고 데크 상부는 반구형상의 모스 형으로 하여 탱크 용량을 크게 증가시키는 LNG 선의 카고 탱크 체적 증가 설계방법을 제공하고자 하는 것이다.이를 위해 본 발명은 데크의 하부에는 체적이 138,000 m 3 인 멤브레인 형 탱크를 설치하여 상기 멤브레인 탱크의 상부에 결합하되, 결합시 감소되는 체적을 제외한 체적이 40,000 m 3 인 반구형상의 모스 형 탱크를 상기 멤브레인 탱크와 연통된 상태로 설치하여 됨을 특징으로 하는 LNG 선의 카고 탱크 체적 증가 설계 방법을 제공함으로서 상기 목적을 달성하고자 한다.
도 1은 기존 LNG 선의 모스 형 탱크 형식을 도시하는 도면.
도 2는 기존의 멤브레인 형 탱크의 구조를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 따른 카고 탱크의 구조를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 형태의 카고 탱크의 구조를 도시하는 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
1 : LNG 선 2 : 데크
3 : 멤브레인 형 탱크 4 : 모스 형 탱크
본 발명은 데크(2)의 하부에는 체적이 138,000 m 3 인 멤브레인 형 탱크(3)를 설치하여 상기 멤브레인 탱크(3)의 상부에 결합하되, 결합시 감소되는 체적을 제외한 체적이 40,000 m 3 인 반구형상의 모스 형 탱크(4)를 상기 멤브레인 탱크(3)와 연통된 상태로 설치하여 됨을 특징으로 한다.본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도3에는 본 발명의 따른 카고 탱크 구조가 도시되는데, 도면에는 LNG 선(1)이 개략적으로 도시된다.
데크(2)의 하부에는 멤브레인 형 탱크(3)가 설치되고 멤브레인 탱크(3)위에는 반구형상의 모스 형 탱크(4)가 연통하게 설치된다.
모스 형 탱크(4)는 멤브레인 형 탱크(3)의 상부에 얹힐 수 있는 크기를 가진다.
모스 형 탱크(4)는 탱크의 체적이 4/3πr 3 ≒ 50,000 m 3 의 상태에서 이를 멤브레인 형 탱크(3)에 결합하게 되는 경우 결합에 따르는 기타 체적 감소분 약 10,000 m 3 을 제외하여도 대략 40,000 m 3 정도의 체적을 확보할 수 있게 된다.
따라서, 멤브레인 형 탱크 체적 138,000 m 3 에 모스 형 탱크 체적 40,000 m 3 을 더하면 총 체적 180,000 m 3 의 체적을 얻을 수 있다.
한편, 탱크 체적이 증가함에 따라 발생될 수 있는 탱크 하중(Hydrostatic Pressure) 문제는 상하로 탱크를 분리시킬 수 있도록 한다.상기 탱크의 분리는 선체 내부 멤브레인형 탱크(3)구조의 탱크와 갑판 상부로 돌출된 모스 형 탱크(4) 형상 사이에 이들을 분리시키는 평면구조물을 존재하게 함으로서 이루어지 질 수 있도록 하며 상기 평면구조물은 하부 탱크와 상부 탱크를 완전히 분리한 형상이 될 수 있고 또한 상하부 액체화물이 자유롭게 통할 수 있는 여러 홀들이 존재하여 특히, 슬로싱 압력이 크게 작용할 수 있는 평면구조물의 외곽부와 함께 중앙부에도 홀이 존재할 수 있는 구조로 마련될 수 있다.
도4에는 본 발명의 다른 형태의 카고 탱크의 구조가 도시되는데, 종래의 멤브레인 형 탱크(10)위에 별도의 사각 박스형 탱크(11)를 부착하고 탱크(11)사이에는 단열 격실(12)이 위치한다.
이러한 카고 탱크의 구조는 사각형 탱크(11)의 높이를 약 7 m 까지 제작할 수 있어 카고 탱크의 체적을 증가시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 LNG 선의 카고 탱크 체적 증가 설계방법에 따르면 기존 추진 시스템 또는 새로운 추진 시스템이라 하더라도 모스 형의 반구형상의 탱크를 기본 멤브레인 형 탱크와 결합하여 카고 탱크의 체적을 크게 증대시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 LNG 선의 카고 탱크 체적 증가 설계방법에 따른 카고 탱크를 가지는 LNG 선은 1 회 LNG 카고량을 증가시켜서 선박 수주 증가 및 가격 상승 효과를 얻을 수 있다.
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