LNG 연료 추진 초대형 컨테이너선의 연료 저장 탱크 가스 배출 배관 초기 설계 절차 개발

초록

최근 온실 가스 및 대기 오염 물질 배출을 줄이기 위한 노력의 일환으로, 액화 천연 가스(LNG)를 선박의 연료로 사용하는 것에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 다양한 선박 종류들 가운데 특히 연료 소모량이 많은 선종인 초대형 컨테이너선에도 LNG를 추진 연료로 사용하기 위한 다양한 설계 및 기술 개발이 지속되고 있는데, 초대형 컨테이너선에 LNG 연료 추진 시스템을 적용하는 경우에는 선박 제원이나 배치 상의 특징 때문에, 일반적인 LNG 운반선과 비교하여 LNG 연료 저장 탱크 가스 배출 배관의 배치가 상당히 복잡해지는 것이 불가피하다. 그런데 이렇게 복잡해지는 가스 배출 배관 배치는 가스 배출시 배관 압력 손실의 정도를 증가시켜서 LNG 연료 저장 탱크의 안전성 유지를 위해 필요한 원활한 가스 배출을 방해할 요인이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는, LNG 연료 추진 초대형 컨테이너선 개발 초기 단계에 검토해야 할 설계 고려 사항 중 하나인 LNG 연료 저장 탱크의 가스 배출 배관 압력 손실 평가와 관련해, 이미 널리 상용되고 있는 이론식들(e.g. Bernoulli’s Equation, Darcy-Weisbach’s Equation 등)을 활용하여, 그 결과가 신뢰할만하면서도 신속하고 간편하게 활용 가능한 가스 배출 배관 압력 손실 계산 방법을 소개하고, 이 방법이 LNG 연료 추진 초대형 컨테이너선의 연료 저장 탱크 가스 배출 배관 초기 설계 절차에서 어떻게 활용되는지 간단히 정리해본다. 또한 본 연구에서 제시된 방법을 이용한 압력 손실 계산 결과와 상용 CFD 프로그램(ANSYS CFX)을 이용한 압력 손실 시뮬레이션 결과를 비교하여 그 정확도를 평가해본다.