누출 ＬＮＧ를 수용하는 안전용기를 구비한 ＬＮＧ 선박{LNG VESSEL WITH SAFETY RECESS WELL FOR RECEIVING LEAKED LNG}

도 1은 본 발명에 따른 LNG 재기화 선박에 설치되는 LNG 재기화 시스템을 개략적으로 도시한 모식도,

도 2는 본 발명에 따른 LNG 재기화 선박의 누출 LNG를 수용하는 안전용기가 설치된 모습을 도시하는 일부 절결 사시도,

도 3은 상기 안전용기의 사시도,

도 4는 상기 안전용기가 설치된 모습을 도시하는 측단면도,

도 5는 상기 안전용기의 일부 확대 평면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 선박 3 : 터릿

4 : 부이 6 : 해저 터미널

10 : 해상 LNG 재기화 시스템 13 : 고압펌프

20 : 선체 24 : 볼트

30 : 안전용기 31 : 미끄럼 패드

33 : 플랜지부 35 : 장공

본 발명은 LNG 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 액화천연가스(Liquified Natural Gas; LNG)를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박의 고압펌프로부터 누출되는 LNG를 수용하는 안전용기를 구비한 LNG 선박에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 수송선)에 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.

LNG 수송선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 통상, 이러한 LNG 수송선은 LNG 저장탱크 내의 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상에 하역하며, 하역된 LNG는 육상에 설치된 LNG 재기화 설비에 의해 재기화된 후 천연가스의 소비처로 가스배관을 통해 운반된다.

이러한 육상의 LNG 재기화 설비는 천연가스 시장이 잘 형성되어 있어 안정적으로 천연가스의 수요가 있는 곳에 설치하는 경우에는 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 있는 천연가스 소요처의 경우에는, 높은 설치비와 관리비로 인해, 육상에 LNG 재기화 설비를 설치하는 것이 경제적으로 매우 불리하다.

특히, 자연재해 등에 의해 육상의 LNG 재기화 설비가 파괴될 경우, LNG 수송선이 소요처에 LNG를 싣고 도달한다 하더라도, 그 LNG를 재기화할 수 없다는 점에서 기존 LNG 수송선을 이용한 천연가스 운반은 한계성을 안고 있다.

이에 따라, 예를 들면, LNG 수송선에 LNG 재기화 설비를 마련하여, 해상에서 액화천연가스를 재기화하고, 그 재기화를 통해 얻어진 천연가스를 육상으로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템이 개발되었다. 그리고, 이러한 해상 LNG 재기화 시스템과 관련된 선행기술로는 한국 특허 제 0569621 호(엑손모빌 오일 코포레이션, 수송선 상에서 액화천연가스를 가스화하는 방법 및 시스템), 미국 특허 제 6,546,739 호(Exmar Offshore Company, Method and apparatus for offshore LNG regasification), 미국 특허 제 6,578,366 호(Moss Maritime AS, Device for evaporation of liquefied natural gas), 미국 특허 제 6,688,114 호(El Paso Corporation LNG CARRIER, 미국 특허 제 6,598,408 호(El Paso Corporation, Method and apparatus for transporting LNG), 한국 특허 제 0467963 호(강도욱, 앨앤지 알브이의 가스화 장치 운전 방법), 미국 특허 제 6,945,049 호(Hamworthy KSE as, Regasification system and method), 한국 특허 제 0504237 호(대우조선해양 주식회사, 선저 개구부를 막을 수 있는 차폐수단이 구비된 선박), 한국 특허 제 0474522 호(대우조선해양 주식회사, 해수 가열 시스템), 한국 특허공개 제 2003 -0090686 호(라이프 호에그 운트 코. 에이에스에이, 선박 및 하역 시스템), 미국 특허공개 제 2005-0061002A 호(Shipboard regasification for LNG carriers with alternate propulsion plants), 한국 특허공개 제 2004-0105801 호(엑셀레이트 에너지 리미티드 파트너쉽, 개량된 LNG 운반선), 한국 실용등록 제 0410836 호(삼성중공업 주식회사, 액화 천연가스선의 액화천연가스 재기화 시스템) 등이 있다.

이러한 종래의 LNG 재기화 선박은, LNG 저장탱크에 저장된 액화천연가스의 재기화를 위해 기화기, 고압펌프 등의 설비를 선박에 구비하며, 또한, 재기화된 천연가스를 육상 소요처로 공급하기 위해, 시스템 내 배관과 육상 소요처의 가스배관을 연결시키는 연결장치, 그리고, 천연가스의 하역이 이루어지는 동안 선박의 위치를 유지시키는 선박위치 유지장치 등을 구비한다.

그런데, LNG 재기화를 위해서 선박 상에 설치된 LNG 재기화 시스템을 운전하는 도중 예기치 못한 상황이 발생하여 고압펌프로부터 LNG가 누출될 경우, 극저온 상태의 LNG로 인하여 주변에서 작업중인 인체는 물론, 선체 및 주위 의장품에 대해 심각한 피해를 줄 우려가 있음을 본 발명자들은 발견하였다.

이와 같이 선박 상의 고압펌프에서 LNG가 누출되어 극저온의 LNG가 선체 등에 직접적으로 접촉될 경우, LNG에 접촉된 선체 등은 심각하고 영구적인 열변형 혹은 열손상을 일으킬 수 있다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, LNG 를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박에 있어서, 재기화 시스템의 고압펌프로부터 우발적으로 LNG가 누출될 경우에, 이 누출된 LNG를 선체 및 주위 의장품으로부터 격리하여 수용함으로써 선체 및 주위 의장품의 열변형 혹은 열손상을 방지할 수 있는 안전용기를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, LNG를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박에 있어서, 상기 재기화 시스템의 고압펌프로부터 우발적으로 LNG가 누출될 경우에, 이 누출된 LNG를 선체 및 주위 의장품으로부터 격리하여 수용할 수 있도록 상기 고압펌프의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 누출 LNG를 수용하는 안전용기가 제공된다.

여기에서, 상기 안전용기의 내부 용적은 고압펌프 내의 LNG와 여유분의 LNG가 모두 담길 수 있도록 정해지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안전용기는 선체와의 사이에서 일정 간격의 유격이 형성되도록 설치되는 것이 바람직하고, 상기 안전용기와 선체와의 사이에 형성된 상기 유격 내에는, 상기 안전용기가 극저온의 LNG를 수용함으로써 열변형을 일으켜 수축될 때 선체와의 마찰을 최소화하는 동시에 패킹으로서의 역할도 함께 수행할 수 있는 미끄럼 패드가 개재되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안전용기는, 상기 안전용기의 상단 둘레에 형성된 복수개의 플랜 지부를 통하여 선체에 설치되며, 상기 플랜지부에는 장공을 형성하고, 상기 장공 내에 선체에 고정된 볼트를 삽입함으로써, 상기 안전용기가 수축하더라도 선체에 고정된 볼트가 장공 내에서 간섭되지 않기 때문에, 안전용기의 수축으로 인하여 선체에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안전용기는 극저온의 LNG가 수용되더라도 열변형 및 열손상을 최소한으로 유지할 수 있는 스테인리스 스틸로 만들어지는 것이 바람직하다.

(실시예)

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 재기화 선박에 마련된 해상 LNG 재기화 시스템이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시스템(10)은 선박(2)에 설치되고, 그 선박(2)을 해상에 계류시킨 상태로 액화천연가스를 가스 상태의 천연가스로 재기화한 후 이를 해저 터미널(6)을 통해 육상의 소요처(도시생략)로 공급한다.

본 실시예의 시스템(10)은, 액화천연가스의 수송 기능이 있는 LNG 재기화 선박에 설치된 것으로 설명되었지만, LNG 수송선으로부터 액화천연가스를 받아 이를 재기화시키는 해상 위의 다른 해상 부유 구조물에 본 실시예의 시스템(10)이 설치될 수도 있는 것이다.

본 실시예의 시스템(10)은, LNG 저장탱크(11)와, 그 LNG 저장탱크(11)로부터 끌어 올려진 액화천연가스를 일시적으로 저장하는 석션드럼(12)과, 상기 석션드 럼(12)으로부터 공급되는 액화천연가스를 고압으로 가압하는 복수의 고압펌프(13)(도 1에는 하나만이 도시됨)와, 이 복수의 고압펌프(13)들 각각에서 승압되어 공급된 액화천연가스를 열교환 매체를 이용하여 재기화시키는 복수의 기화기(14)를 포함한다.

상기 열교환 매체로는 해수 또는 청수를 이용하거나, 중간 열교환 매체(예컨대, 프로판, 에탄, 암모니아 등)를 함께 이용할 수 있다(미국 특허 제 6,945,049 호 참조).

그리고, 재기화된 천연가스를 육상으로 공급(즉, 하역)하기 위해서는, 해저의 가스 배관을 이용하는 방식, 또는 해저 가스 배관 없이 직접 선박의 가스 배관과 육상의 배관(특히, 육상 안벽에 설치된 배관)을 연결하는 방식 등이 이용될 수 있다.

본 실시예에서는, 해저 가스 배관(7)을 이용하는 방식, 그 중에서도 해저의 부이(4)를 선박의 터릿(3)에 접속함으로써 선박 상의 LNG 재기화 시스템(10)과 해저 터미널(6)과의 사이를 부이(4) 및 라이저(9; riser)에 의해 연결하는 방식인 STL(Submerged Turret Loading) 방식이 이용된다. 그러나, 이러한 STL 방식은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 2에는 본 발명에 따라서 누출 LNG를 수용하는 안전용기가 LNG 재기화 선박 상에 설치된 모습이 도시되어 있고, 도 3에는 상기 안전용기만을 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 상기 안전용기가 LNG 재기화 선박 상에 설치된 모습을 나타낸 측단면도가 도시되어 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전용기(30)는 고압펌프(13)의 하부에 설치되어, LNG 재기화 시스템의 작동 중에 예기치 못한 상황으로 고압펌프(13)로부터 액체상태의 LNG가 누출되더라도, 누출된 액체상태의 LNG를 상기 안전용기(30) 내에 안전하게 수용시킬 수 있게 된다.

상기 안전용기(30)는 극저온의 LNG를 수용시키기 위한 것이므로, 열변형 및 열손상을 최소한으로 유지할 수 있는 재질인 스테인리스 스틸(예를 들어, 235N/MM2)로 만들어지는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, LNG 재기화 시스템 내의 고압펌프(13)는 갑판 등의 선체(20)에 대하여 프레임(21)에 의해 지지되어 설치된다. 고압펌프(13)가 선박의 갑판 등의 선체(20)에 설치되는 것은 어떠한 구조에 의한 것이라도 좋으며, 본 발명을 한정하지 않는다.

본 발명에 따라 고압펌프(13)의 하부에 설치되는 안전용기(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상부표면이 개방된 대략 직육면체의 형상을 가지지만, 이러한 안전용기(30)의 형상은 시스템 내에서 사용되는 고압펌프(13)의 설치개수, 크기 혹은 배치형태 등에 따라서 정육면체, 원통 형상 등으로 다양하게 변형 설계될 수 있음은 물론이다.

다만, 상기 안전용기(30)의 내부 용적은 고압펌프(13) 내의 LNG의 양과 여유분의 LNG가 담길 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 본 실시예에서와 같이 안전용기(30)가 3개의 고압펌프(13) 하부에 설치되는 경우에는, 모두 3 개의 고압펌프(13)로부터 누출될 수 있는 LNG의 양 이상을 안전하게 담을 수 있을 정도의 내부 용적을 가지도록 안전용기(30)의 크기를 결정한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 안전용기(30)와 선체(20)와의 사이에는 일정 간격의 유격이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 극저온 상태의 LNG가 누출되어 안전용기(30)에 수용될 경우, 안전용기(30)가 수축되더라도 선체 혹은 주위 구조물들에 대한 영향을 최소화하기 위함이다.

상기 안전용기(30)와 선체(20)와의 사이에 형성된 유격 내에는, 상기 안전용기(30)가 극저온의 LNG가 수용됨으로써 열변형을 일으켜 수축될 때 선체(20)와의 마찰을 최소화하는 동시에 패킹으로서의 역할도 함께 수행할 수 있는 미끄럼 패드(31)가 개재되는 것이 바람직하다.

이러한 미끄럼 패드(31)로서는 마찰을 최소화할 수 있고 패킹이나 단열기능을 가지는 것이라면 어떠한 소재라도 사용될 수 있다.

상기 안전용기(30)를 선체(20)에 대하여 설치하기 위해서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 플랜지부(33)가 상기 안전용기(30)의 상단 둘레에 형성된다. 상기 플랜지부(33)의 설치위치, 개수 등은 안전용기(30)의 자중과 수용될 LNG의 무게를 고려하여 적절하게 설계될 수 있다.

상기 안전용기(30)는 LNG를 수용하면 열변형이 일어나 수축되므로, 용접 등의 방법으로 상기 플랜지부(33)를 선체(20)에 대하여 고정하는 것은 적절하지 못하다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 안전용기(30)의 수축시 선체(20)의 손상 을 방지하기 위해서, 상기 플랜지부(33)에는 장공(35)을 형성하고, 이 장공(35) 내에 선체(20)에 고정된 볼트(24)를 삽입하여 너트(도시생략) 등으로 체결한다. 그에 따라 안전용기(30)가 수축하여 플랜지부(33)에 형성된 장공(35)이 움직이더라도 선체(20)에 고정된 볼트(24)가 장공(35) 내에서 간섭되지 않기 때문에, 안전용기(30)의 수축으로 인하여 선체(20)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, LNG를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박에 있어서, 재기화 시스템의 고압펌프로부터 우발적으로 LNG가 누출될 경우에, 이 누출된 LNG를 선체 및 주위 의장품으로부터 격리하여 수용함으로써 선체 및 주위 의장품의 열변형 혹은 열손상을 방지할 수 있는 안전용기가 제공된다.

그에 따라, 본 발명에 의하면, 예기치 못한 상황이 발생하여 고압펌프로부터 LNG가 누출되더라도, 누출된 LNG가 안전용기 내에 수용되므로, 선체 및 주위 의장품에 대한 열변형 혹은 열손상을 확실히 방지할 수 있게 된다.