파파테크

LNG-Carrier

LNG는 천연가스를 부피를 줄여 운송하기 위해서 액화시킨 것으로 Liquefied natural gas 즉 액화 천연가스이다.

기체 상태일 때와 액체 상태일 때의 부피는 무려 600배나 차이가 있으므로 운송을 위해서는 액화를 해야 한다.

하지만 LNG탱크 내에 액화 상태를 유지하기 위해서는 열 차단 단열장치를 이용하고 극저온 상태를 유지한다.

그럼에도 불구하고 열 유입을 완벽하게 차단할 수 없어 자연기화하며 BOG(Boil Off-Gas)를 발생시킨다.

GCU(Gas Combustion Unit)

이때 생기는 BOG를 사용해서 연료로 소모하기도 하지만 속도감소나 정박 중인 경우에는 지속적으로 발생하는 BOG를 처리하기 위해서 GCU란 시스템으로 완전연소를 시킨다.

GCU(Gas Combustion Unit) - 가스 연소 장치 :: 파파테크 (tistory.com)

BOG 재액화 시스템

이렇게 GAS에너지를 낭비하지 않기위해 재액화시켜 다시 LNG(액화천연가스) 재액화 시스템을 만들게 되었다.

국내조선소들 역시 독자 시스템을 개발하여 LNG선에 시스템을 탑재하고 있다.

• 부분재액화 시스템의 경우 열교환기 및 압축기로 구성되어 있고
• 완전재액화 시스템의 경우 별도의 냉매시스템이 추가되어 있다.

현대重, 세계 최초 LNG선 완전재액화 실증 성공 - 월간 플랜트기술 (planttech.co.kr)

삼성重, 독자개발 LNG 재액화시스템 실증 성공 - 매일경제 (mk.co.kr)

“역시 대우조선”…LNG재액화 기술 세계 최고 입증 - 경남일보 - 우리나라 최초의 지역신문 (gnnews.co.kr)

각 제조사별로 시스템별 특징이 있다.

LNG Reliquefaction System - We are Valmax Technology Corporation

LNG Reliquefaction System (wartsila.com)

ecoSMRT.pdf (babcockinternational.com)

LNG - 액화 천연가스

장거리 운송의 경우 천연가스 파이프라인을 사용할 수 없을 때 가스를 액화 천연가스로 운송할 수 있다.

액화를 시키는 이유는 가스상태에 비해 부피가 600배 적어지기 때문에 많은 양을 운송하는 데에 필수적이라 할 수 있다.

가스를 약 -162°C까지 냉각시키면 가스가 응축되어 액체가 된다. 이것을 가열하여 가스를 다시 기체 상태로 되돌리는 것을 재가스화 라고 한다.

재가스화시스템은 어디에서?

LNG를 연료, 발전, 난방, 조리 등으로 사용하려면 LNG를 기체 상태로 다시 전환해야 한다. 보통 LNG운반선이 LNG화물을 배출하는 대형 수입 터미널에서 재가스화시스템을 이용한다.

가스를 탱크에 액체 상태로 저장되고 파이프라인 가스 네트워크를 통해 천연 가스로 최종 사용자에게 전달되기 전에 다시 가스화된다.

육상 재가스화 기능이 있는 수입 터미널에서는 LNG 운반선으로부터 LNG를 공급받아 대형 육상 탱크에 저장되고 수입 터미널에서 재가스화된다. 또는 부유식 저장 장치(FSU)를 사용하여 육상에서 재생산하기 전에 LNG를 저장할 수 있다.

재생산과정

재가스화는 천연 가스의 열을 증가시켜 액체 상태에서 기체 상태로 바꾸기 위해 바닷물을 포함하는 열 교환기를 통해 공기를 밀어 넣어 LNG를 기화시키는 몇 개의 대형 팬에도 사용될 수 있다. 수요가 많은 시기에는 천연가스로 작동하는 수중 버너를 사용하여 재가스화를 가속하기도 한다.

Onshore regasification 육상 재가스화

육상 재가스화 기능이 있는 수입 터미널에서는 LNG 운반선으로부터 LNG를 공급받아 대형 육상 탱크에 저장되고 수입 터미널에서 재가스화 된다. 또는 FSU(부유식 저장 장치)를 사용하여 육상에서 재생산하기 전에 LNG를 저장 할 수 있다.

부유식저장 및 재가스화 

부유식 저장 및 재가스화 장치(FSRU)는 저장 및 재가스화 기능이 있는 부유식 터미널이다. 이러한 장치는 LNG를 저장 및 재가스화하기 위한 목적으로 특별히 설계되거나 수정된 LNG운반선으로 제작된다.

LNG 저장 및 재가스화를 위해 하나의 부유식 설비인 FSRU를 사용하는 대신, 이러한 조치를 분리하여 두 개의 별도 장치로 수행할 수 있다. 두 구성 요소는 FSU(부유식 저장 장치)와 FRU(부유식 재순환 장치)로, FRU와 동일한 작업을 수행한다. LNG와 과도한 BOG를 전달하는 파이프라인 또는 호스는 두 장치 사이의 접점을 형성한다. 물이 잔잔한 지역에서는 FSRU를 사용하는 것보다 저렴하기 때문에 이러한 장치를 사용하기도 한다.

How Does Regasification of LNG Work? (econnectenergy.com)

GCU(Gas Combustion Unit) 

BOG(Boil Off Gas) 처리

LNG 운반선은 극저온 상태를 유지할 수 있도록 열 차단 단열장치 설비가 되어있다.

하지만 그 단열장치에도 열 유입을 완벽하게 차단할 수 없어 하루에 전체 LNG 화물의 약 0.15%가 자연 기화해

BOG(Boil Off Gas) - 증발 가스를 발생시킨다. 

그 소모되는 BOG를 활용하여 연료로 소모하지만, 선박 속도 감소나 정박 중인 경우에는 이 BOG를 소모하지 못하고 화물창 내부 압력을 유지하기 위해 BOG를 배출할 수밖에 없다. 

해상 운송시 화물탱크(Cargo Tank)의 압력 조절은 무엇보다 중요하다.

이 잔류 BOG를 대기에 배출할 경우 환경 문제가 생기기 때문에 소각해야 하며 이때 GCU(Gas Combustion Unit)을 이용한다.  최근에는 재액화장치를 이용해서 다시 Cargo로 넣는 방식도 있다.

지난 10년 동안 신조 LNG선의 주요 부분은 운반선의 주요 추진 시스템이 증기 터빈에서 이중 연료 디젤 전기(DFDE) 추진으로 변경되었다.

주요 공급업체

Alfa Laval

gas-combustion-unit.pdf (alfalaval.com)

Sakke 

Gas Combustion Unit | Sicherer Transport von Erdgas auf See | SAACKE- SAACKE Group

스냅백 존(Snap-Back Zone)

장력이 걸린 계류줄의 위험성

계류줄이 장력을 받아 갑자기 반동하는 것을 말한다. 계류 갑판의 스냅백 구역은 고장 난 계류줄이 빠른 속도로 반동하여 이 구역 내에 있는 승무원이 부상 또는 사망할 수 있는 것으로 예상되는 공간을 스냅백 존(구역)이라고 한다.

이 구역의 목적은 계류줄이 장력을 받고 있을 때 선원들이 이 구역에 서 있지 않도록 경고하는 것이다.

엄청난 무게의 배를 지탱하는 밧줄이 걸리는 힘은 수톤에 달하며 그 밧줄이 끊어지면서 튕기는 밧줄은 수톤의 힘으로 걸리는 모든 것들에게 충격을 준다.

그 힘은 인간에게는 치명적이다.

골절, 신체 손상, 절단, 사지 분쇄, 머리, 목 뇌 부상, 허리 및 척추 손상, 마비 또는 근육부상등의 사고 사례가 있다.

계류 로프 반동이 발생하는 원인

• 손상된 계류줄
• 제때 교체되지 않은 계류줄
• 손상된 갑판 장비(윈치, 유압 모터, 볼라드 또는 앵커 체인)
• 안전한 로프 취급에 대한 교육을 받지 않았거나 부분적으로만 교육을 받은 선박 승무원 
• 거친 바다와 악천후
• 성능 저하를 유발하는 잘못된 로프 보관
• 체계적이지 않은 계류 로프 점검 및 유지보수

최근 까지는 구체적인 구역을 지정해서 표시를 했었지만 최근 연구에 따르면 스냅백의 특성이 처음에 인식했던 것보다 더 복잡하다는 사실이 밝혀졌다. 이는 다음과 같은 다양한 요인에 기인한다.

• 계류 구성
• 탄성과 관련하여 사용되는 계류 라인의 특성
• 끊어진 계류줄의 궤적에 영향을 줄 수 있는 파단 강도

이로 인해 복잡한 스냅백 구역을 반영하지 못하며 선원이 강조 표시된 구역에 서 있지 않으면 안전하다는 잘못된 안전 의식을 갖게 할 수 있다.

최신 버전의 COSWP에서는 갑판에 스냅백 구역을 표시하는 것을 금지하고 있다.

계류 갑판 전체를 잠재적인 스냅백 구역으로 간주하고 승무원에게 경고하기 위해 눈에 잘 띄는 표지판을 표시해야 한다고 권고한다. 또한 잠재적으로 위험한 구역을 식별하기 위해 계류 갑판의 조감도를 제작할 것을 권장한다.

잠재적인 위험 영역을 포함하면 구역은 거의 전체에 해당한다.(스웨덴 사건 조사 기관 보고서 기인)

선박은 적절한 위험 평가를 실시하여 잠재적인 스냅백 구역을 식별하고 선원들이 이를 인지할 수 있도록 해야 한다. 여기에는 안전 절차와 계류 라인 및 스토퍼등의 장비 상태도 포함된다.

출처 - Bulletin: Guidance on snap-back zones - The Shipowners’ Club (shipownersclub.com)