KR20160128663A

KR20160128663A - 부유식 해양 구조물 및 부유식 해양 구조물에서의 lng 하역 방법

Info

Publication number: KR20160128663A
Application number: KR1020150060378A
Authority: KR
Inventors: 김성수; 배재류; 추교식; 김재휘; 이성재
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-11-08
Anticipated expiration: 2035-04-29
Also published as: KR102297875B1

Abstract

본 발명은 부유식 해양 구조물 및 부유식 해양 구조물에서의 LNG 하역 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 부유식 해양 구조물의 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 공급관을 통해 LNG 운반선으로 직접 이송함으로써 하역 시간을 단축하고 전력에너지를 절감할 수 있는 부유식 해양 구조물 및 부유식 해양 구조물에서의 LNG 하역 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부유식 해상 구조물은 선체(Hull)와, 선체 상부에 배치되는 상부 구조물을 포함하며, 상기 상부 구조물은, 유정으로부터 채취된 천연가스로부터 불순물을 제거하는 전처리 설비; 및 상기 전처리 설비에서 배출된 천연가스를 액화하는 액화 설비;를 포함하며, 선체 내부에는, 상기 액화 설비로부터 배출되는 LNG를 연료로 공급하여 전력을 생산하는 전력생산 설비; 제어 장비들을 포함하는 유틸리티 설비; 및 작업자가 생활하는 생활 거주구;가 배치되며, 상기 부유식 해상 구조물은 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 운반선으로 직접 공급할 수 있는 LNG 공급관을 포함하는, 부유식 해상 구조물을 제공한다.

Description

부유식 해양 구조물 및 부유식 해양 구조물에서의 LNG 하역 방법{Floating offshore structure and LNG offloading method of the same}

본 발명은 부유식 해양 구조물 및 부유식 해양 구조물에서의 LNG 하역 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 부유식 해양 구조물의 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 공급관을 통해 LNG 운반선으로 직접 이송함으로써 하역 시간을 단축하고 전력에너지를 절감할 수 있는 부유식 해양 구조물 및 부유식 해양 구조물에서의 LNG 하역 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 메탄(Methane)을 주성분으로 한 천연가스를 대기압에서 -162℃의 극저온 상태로 냉각시켜 그 부피를 600분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 기체상태보다 수송 효율이 좋아서 장거리 수송에 경제성이 있는 것으로 알려져 있다.

FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)는 해상에 부유하며 LNG를 처리하는 해양구조물로서, 대표적으로 LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas - Floating Production, Storage and Offloading)와 LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)가 이에 포함된다. 특히 LNG-FPSO는 LNG의 생산 및 액화설비 그리고 저장시설을 갖추어, 해상의 가스전에서 시추한 천연가스로 LNG를 생산하여 저장하고 LNG 운반선으로 하역 또는 선적하여 공급할 수 있는 특수선박이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, FLNG(10)는 해저에서 시추하여 채취된 천연가스에서 불순물을 제거하는 전처리 설비(14), 천연가스를 액화하는 액화 설비(15), 전력생산설비(12), 각종 유틸리티(13) 등으로 구성된 상부 구조물과 액화된 천연가스를 저장하는 저장탱크(11)를 포함하는 선체(Hull)로 나눌 수 있다. 액화된 LNG는 저장탱크(11)에 저장되고 하역시에 저장탱크(11)에서 LNG 운반선(10)의 저장용기(21)로 이송될 수 있다.

이와 같이 저장탱크를 포함하는 하부구조는 FLNG의 안정적인 복원력을 유지하고 구조적 안정성을 유지하기 위해 저장탱크에 하부에는 발라스트수 처리를 위해 추가적으로 발라스트수 탱크가 필요하다.

또한, 멤브레인형의 저장탱크는 구조 특성상 저장탱크 내부의 보강재 설치에 제한이 있기 때문에 슬로싱(sloshing) 문제에 보다 취약할 수밖에 없다. 슬로싱이란, 선박이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG가 유동하는 현상을 말하는 것으로, 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 된다. 이러한 슬로싱 현상은 부분적재시에 더 심하게 발생한다.

또한, 천연가스를 액화하기 전에 불순물을 제거하기 위한 전처리 공정은 천연가스의 불순물 함유 정도에 따라 FLNG의 상부구조(데크)의 가용공간 중 50%까지 차지하므로 소요 공간에 따라 크게 좌우되는 FLNG의 경제성에 지대한 영향을 끼치게 된다. 따라서 천연가스를 액화하기 위한 일련의 공정들을 효율적으로 수행하기 위해서는 각종 장치들의 충분한 가용공간이 필요하나, 기존의 FLNG의 상부구조는 육상에 비해 공간적 제약이 많아 효율적으로 액화 공정을 수행하는데 한계가 있었다.

출원번호 제10-2010-7002140호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부유식 해양 구조물의 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 공급관을 통해 LNG 운반선으로 직접 이송함으로써 하역 시간을 단축하고 전력에너지를 절감하는데 목적이 있다.

또한, 부유식 해양 구조물에 LNG를 저장하기 위한 저장탱크가 필요 없으므로 저장탱크가 배치되어 있던 하부 구조물에 상부 구조물 일부를 배치함으로써 제한된 해양 구조물의 공간을 효과적으로 활용하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 해상 구조물은 선체(Hull)와, 선체 상부에 배치되는 상부 구조물을 포함하며, 상기 상부 구조물은, 유정으로부터 채취된 천연가스로부터 불순물을 제거하는 전처리 설비; 및 상기 전처리 설비에서 배출된 천연가스를 액화하는 액화 설비;를 포함하며, 선체 내부에는, 상기 액화 설비로부터 배출되는 LNG를 연료로 공급하여 전력을 생산하는 전력생산 설비; 제어 장비들을 포함하는 유틸리티 설비; 및 작업자가 생활하는 생활 거주구;가 배치되며, 상기 부유식 해상 구조물은 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 운반선으로 직접 공급할 수 있는 LNG 공급관을 포함하는 부유식 해상 구조물을 제공한다.

선체는 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 임시로 저장하기 위한 임시 저장 탱크를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 LNG 공급관에 설치된 삼방밸브를 분기 라인과 연결하여 상기 임시 저장 탱크로 LNG를 이송하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 전력 생산 설비, 상기 유틸리티 설비 및 상기 생활 거주구는 선체 길이방향으로 선체 중심부에 배치하고, 선체 양 끝단에는 상기 임시 저장 탱크를 배치하는 것이 바람직하다.

선체 일단에는 상기 전력 생산 설비, 상기 유틸리티 설비 및 상기 생활 거주구를 배치하고, 선체 타단에는 상기 임시 저장 탱크를 배치하는 것이 바람직하다.

상기 임시 저장 탱크 하부에는 발라스트 탱크가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 부유식 해상 구조물에서 LNG를 하역하는 방법에 있어서, 유정에서 채취한 천연가스의 불순물을 제거하고 액화 설비에서 LNG를 생산하는 단계; 및 상기 부유식 해상 구조물에 LNG 운반선을 계류할 경우에 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 운반선에 직접 공급하는 단계; 를 포함하는 LNG 하역 방법을 제공한다.

상기 부유식 해상 구조물에 LNG 운반선을 계류하지 않을 경우에는 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 상기 부유식 해상 구조물의 저장 탱크에 임시로 저장하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 부유식 해양 구조물의 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 공급관을 통해 LNG 운반선으로 직접 이송함으로써 하역 시간을 단축하고 전력에너지를 절감하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 부유식 해양 구조물에 LNG를 저장하기 위한 저장탱크가 필요 없으므로 저장탱크가 배치되어 있던 하부 구조물에 상부 구조물 일부를 배치할 수 있어 가용공간을 충분히 활용하는 효과가 있다.

도 1은 종래 FLNG를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 FLNG의 LNG 하역 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시례에 따른 FLNG의 LNG 하역 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 FLNG의 LNG 하역 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 해양 구조물(100)은 선체(Hull, 101)와, 선체(101) 상부에 배치되는 상부 구조물(102)을 포함하며, 상기 상부 구조물(102)은 유정으로부터 유정 공급 라인(145)를 통해 채취된 천연가스에서 불순물을 제거하는 전처리 설비(140); 및 전처리 설비(140)에서 배출된 천연가스를 액화하는 액화 설비(150);를 포함하며, 선체(100) 내부에는, 액화 설비(150)로부터 배출되는 LNG를 연료로 공급하여 전력을 생산하는 전력생산 설비(120); 제어 장비들을 포함하는 유틸리티 설비(130); 및 작업자가 생활하는 생활 거주구(미도시);가 배치되며, 부유식 해상 구조물은 액화 설비(150)에서 생산된 LNG를 LNG 운반선(200)의 저장용기(210)로 직접 공급할 수 있는 LNG 공급관(151)을 포함한다.

본 발명에 따르면, 액화 설비(150)에서 생산된 LNG를 저장 탱크(110)에 저장하지 않고 LNG 운반선(200)으로 직접 공급할 수 있는 LNG 공급관(151)을 설치함으로써, 선체 내부에 LNG를 저장하기 위한 공간을 대폭 줄일 수 있다.

즉, 부유식 해상 구조물(100)에 LNG 운반선(200)을 계류할 경우 액화 설비(150)에서 생산된 LNG를 저장 탱크(110)에 저장하지 않고 LNG 운반선(200)의 저장용기(210)로 직접 공급함으로써 선체(101) 내부에 전체 공간을 차지하는 저장 탱크가 필요하지 않으며 다만 LNG 운반선(200)이 하역할 준비가 되어있지 않을 경우 LNG를 임시로 저장할 임시 저장 탱크(110)만이 필요하므로 종래보다 LNG를 저장하기 위한 공간이 휠씬 적게 필요하다.

따라서 기존에 저장 탱크가 차지하던 공간에 상부 구조물에 배치되어 있던 전력 생산 설비(120), 유틸리티 설비(130) 및 생활 거주구(미도시) 등이 선체 내부에 배치될 수 있으며, 상부구조물(102)에는 전처리 설비(140) 및 액화 설비(150)를 위한 장비만을 배치하게 되므로 액화 공정을 좀더 원활히 진행할 수 있다.

LNG를 임시로 저장하기 위해 LNG 공급관(151)에는 삼방밸브(153)가 설치되고, 삼방밸브(153)에서 분기되는 분기라인(152)을 통해 임시 저장 탱크(110)에 LNG를 저장할 수 있다.

한편, 파도나 해류 등에 의한 부유식 해양 구조물의 복원력과 구조적 안정성을 위해 선체 내부에 각 설비나 임시 저장 탱크의 배치는 다음과 같이 설정될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 선체(101) 일단에는 전력 생산 설비(120), 유틸리티 설비(130) 및 생활 거주구(미도시)를 배치하고, 선체(101) 타단에는 상기 임시 저장 탱크(110)를 배치할 수 있으며, 임시 저장 탱크(110) 하부에는 발라스트 탱크(115)가 설치하여 부유식 해상 구조물의 균형 및 안정성을 유지할 수 있다.

또 다른 배치 방법으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 생산 설비(120), 유틸리티 설비(130) 및 생활 거주구(미도시)는 선체 길이방향으로 선체 중심부에 배치하고, 선체 양 끝단에는 상기 임시 저장 탱크를 배치할 수 있다.

선체의 구조적 안정성을 위해서는 임시 저장 탱크에 LNG를 저장할 시 각 임시 저장 탱크에 LNG가 균일한 수위를 유지하면서 저장되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 부유식 해상 구조물(100)에서 LNG를 하역하는 방법은 유정에서 유정 공급 라인(145)를 통해 채취한 천연가스의 불순물을 제거하고 액화 설비(150)에서 LNG를 생산하는 단계; 및 부유식 해상 구조물(100)에 LNG 운반선(200)을 계류할 경우에 액화 설비(150)에서 생산된 LNG를 LNG 운반선(200)의 저장용기(210)에 직접 공급하는 단계; 를 포함할 수 있다.

해상 부유식 구조물(100)에 LNG 운반선(200)을 계류하지 않을 경우에는 액화 설비(200)에서 생산된 LNG를 상기 부유식 해상 구조물(100)의 임시 저장 탱크(110)에 임시로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 액화 설비(200)에서 생산된 LNG를 부유식 해상 구조물(100)의 임시 저장 탱크(110)에 저장한 이후에, 부유식 해상 구조물(100)에 LNG 운반선(200)을 계류하게 되면 임시 저장 탱크(110)에 설치되어 있는 펌프(미도시)를 통해 LNG 공급관을 거쳐 LNG 운반선(200)의 저장용기(210)으로 LNG를 하역할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 부유식 해양 구조물(100)의 액화 설비(150)에서 생산된 LNG를 LNG 공급관(151)을 통해 LNG 운반선(200)으로 직접 이송함으로써 하역 시간을 단축하고 전력에너지를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 부유식 해양 구조물(100)에 LNG를 저장하기 위한 저장탱크가 필요 없으므로 저장탱크가 배치되어 있던 하부 구조물에 상부 구조물 일부를 배치할 수 있어 가용공간을 충분히 활용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 FLNG의 LNG 하역 시스템과 방법은 FLNG에서 LNG 운반선으로 이송된 LNG에서 발생하는 증발가스를 FLNG에 마련된 증발가스 압축기로 이송하여 압축된 증발가스를 엔진의 연료로 사용함으로써 에너지 절감의 효과가 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 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 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.

본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 부유식 해상 구조물 101 : 선체
102 : 선체구조물 110 : 임시 저장 탱크LNG 운반선
115 : 발라스트 탱크 120 : 전력 공급 설비
130 : 유틸리티 설비 140 : 전처리 설비
150 : 액화 설비 151 : LNG 공급관
152 : 분기라인 153 : 삼방밸브
200 : LNG 운반선 210 : 저장 용기

Claims

부유식 해상 구조물은 선체(Hull)와, 선체 상부에 배치되는 상부 구조물을 포함하며,
상기 상부 구조물은,
유정으로부터 채취된 천연가스로부터 불순물을 제거하는 전처리 설비; 및
상기 전처리 설비에서 배출된 천연가스를 액화하는 액화 설비;를 포함하며,
선체 내부에는,
상기 액화 설비로부터 배출되는 LNG를 연료로 공급하여 전력을 생산하는 전력생산 설비;
제어 장비들을 포함하는 유틸리티 설비; 및
작업자가 생활하는 생활 거주구;가 배치되며,
상기 부유식 해상 구조물은 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 운반선으로 직접 공급할 수 있는 LNG 공급관을 포함하는, 부유식 해양 구조물.
청구항 1에 있어서,
선체는 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 임시로 저장하기 위한 임시 저장 탱크를 더 포함하는, 부유식 해양 구조물.
청구항 2에 있어서,
상기 LNG 공급관에 설치된 삼방밸브를 분기 라인과 연결하여 상기 임시 저장 탱크로 LNG를 이송하도록 하는, 부유식 해양 구조물.
청구항 2에 있어서,
상기 전력 생산 설비, 상기 유틸리티 설비 및 상기 생활 거주구는 선체 길이방향으로 선체 중심부에 배치하고,
선체 양 끝단에는 상기 임시 저장 탱크를 배치하는, 부유식 해양 구조물.
청구항 2에 있어서,
선체 일단에는 상기 전력 생산 설비, 상기 유틸리티 설비 및 상기 생활 거주구를 배치하고, 선체 타단에는 상기 임시 저장 탱크를 배치하는, 부유식 해양 구조물.
청구항 5에 있어서,
상기 임시 저장 탱크 하부에는 발라스트 탱크가 설치되는, 부유식 해양 구조물.
부유식 해상 구조물에서 LNG를 하역하는 방법에 있어서,
유정에서 채취한 천연가스의 불순물을 제거하고 액화 설비에서 LNG를 생산하는 단계; 및
상기 부유식 해상 구조물에 LNG 운반선을 계류할 경우에 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 LNG 운반선에 직접 공급하는 단계; 를 포함하는, LNG 하역 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 부유식 해상 구조물에 LNG 운반선을 계류하지 않을 경우에는 상기 액화 설비에서 생산된 LNG를 상기 부유식 해상 구조물의 저장 탱크에 임시로 저장하는 단계를 더 포함하는, LNG 하역 방법.