목차
시작하며 3
FPSO란? 5
FPSO의 역할 7
원유의 정제 과정 8
FPSO의 구성 요소 9
· 튜렛(turret) 9
· 계류 시스템(mooring system) 11
· Oil 공정 시스템(oil process system) 12
· 가스 공정 시스템(gas process system) 12
· 생산수 시스템(water treatment system) 12
· 수주입 시스템(water injection system) 13
· 하역 장비(offloading system) 13
· 화염 탑(flare tower system) 13
· 계측 장치(metering system) 13
· 저장 탱크(Storage tank) 14
· 발전기(Generator) 14
· 동적 위치 유지 시스템(DPS : Dynamic Positioning system)14
우리나라의 FPSO 15
참고 17
FPSO란? 5
FPSO의 역할 7
원유의 정제 과정 8
FPSO의 구성 요소 9
· 튜렛(turret) 9
· 계류 시스템(mooring system) 11
· Oil 공정 시스템(oil process system) 12
· 가스 공정 시스템(gas process system) 12
· 생산수 시스템(water treatment system) 12
· 수주입 시스템(water injection system) 13
· 하역 장비(offloading system) 13
· 화염 탑(flare tower system) 13
· 계측 장치(metering system) 13
· 저장 탱크(Storage tank) 14
· 발전기(Generator) 14
· 동적 위치 유지 시스템(DPS : Dynamic Positioning system)14
우리나라의 FPSO 15
참고 17
본문내용
나머지는 바다로 버려지게 된다.
저장된 Oil은 이후 셔틀 탱커에 하역하여 공급처로 운송하게 된다.
FPSO의 구성 요소
그림 6. FPSO의 구성 요소
FPSO를 구성하는 요소는 크게 선체(Hull)와 상부 설비인 Topside로 나눌 수 있으며, 주된 요소는 다음과 같으나, 필요에 따라 이 외의 요소가 추가될 수 있다.
· 튜렛(turret)
튜렛 장비는 회전 고리(Swivel)를 탑재하여 선박이 파도나 바람 등의 외력에 의해 흔들리거나 회전하게 되더라도 튜렛은 고정되게 하여 원유 생산라인이 꼬이지 않도록 하는 장비이다. 주로 선수에 달리게 되며, 달리는 형태에 따라 외장형(External)과 내장형(internal)으로 나뉘게 된다. 해저 유정에 전력 공급 및 신호를 보내주고, 글리콜 주입 등 여러 가지 요소의 전달을 담당하는 엄빌리컬(Umbillical)이라고 하는 케이블과 라이저 등이 통하는 구간이다.
그림 7,8. 외장형 튜렛(왼쪽)과 내장형 튜렛(오른쪽)
그림 9. 다중 생산 회전고리 장치(Multi product swivel)
· 계류 시스템(mooring system)
FPSO에서 가장 중요한 장비 중 하나로 선체를 외력에 의한 움직임으로부터 고정시켜주는 장비이다. 기본적인 계류 장치로는 해저면에 계류선을 박아 선체에 연결하여 고정시키는 방법인 다점 계류(Spread mooring) 방식과, 계선 부표(Buoy)를 선체와 연결하여 고정시키는 방법, 그리고 튜렛 장비에 계류 기능을 포함시키는 방법인 튜렛 계류 시스템(Turret mooring system)이 쓰인다.
분리 가능한 타입의 계류 시스템을 Disconnectable type이라고 하는데, 이는 극지방과 같은 거친 환경에서 설계조건을 뛰어넘는 외력(파도, 빙하 등)으로 인한 FPSO의 손상이나 파괴를 막기 위해 고안되었다. 이 시스템은 유사시 선체와의 연결을 끊을 수 있으며, 이후 다시 연결이 가능하다.
이러한 계류 방식은 바람, 조류 등 주변 환경과 FPSO의 남은 수명, 계류 지형의 깊이 등에 따라 알맞은 방법이 선택되어야 한다. 잔잔한 환경에서는 주로 다점 계류 방식을 사용하고, 환경이 좋지 않은 지역에서는 주로 튜렛 계류 방식이 사용된다. 튜렛 계류 방식의 경우 내장형 튜렛 계류 방식이 제작에 소요되는 시간 및 비용이 많이 들지만, 외장형에 비해 더 가혹한 환경을 견딜 수 있다.
그림 10. 다점 계류(왼쪽)와 튜렛 계류(오른쪽)
그림 11. 분리 가능한 내장형 튜렛 계류 시스템
(Disconnetable internal turret mooring system)
· Oil 공정 시스템(oil process system)
여러 개의 압력 용기를 사용, 유체역학적인 원리를 이용하여 Well fluid에서 물, 가스 및 기타 화합물을 제거하여 정제된 Oil을 얻는 공정이다. 이 과정은 기존에 플랜트에서 사용되던 시스템과 거의 동일하다.
· 가스 공정 시스템(gas process system)
Oil의 정제 과정에서 분리된 가스를 여러 개의 녹아웃 드럼(Knockout drum)을 이용하여 잔류 액체 성분을 제거하는 과정을 거쳐 발전기를 돌리는 연료로 쓰거나, Flare tower에서 소각하도록 하는 공정이다.
· 생산수 시스템(water treatment system)
Oil의 정제 과정에서 나온 생산수를 처리하는 공정이다. 정제되지 않은 생산수를 그대로 버리면 환경에 영향을 줄 수 있으므로 생산수 처리 과정을 거쳐 배출해야 한다.
· 수주입 시스템(water injection system)
유정의 출압력을 유지하기 위해 생산수를 유정에 주입하는 시스템이다.
· 하역 장비(offloading system)
정제한 Oil을 FPSO로부터 셔틀 탱커로 하역하는 장비이다. 적당한 거리를 유지한 상태로 계선용 밧줄(Hawser)를 건 뒤 연결 회선(Connection cable)을 연결하고 릴(reel)을 구동하여 감겨진 Flexible line을 보내어 연결하여 하역 작업을 진행하게 된다.
그림 12. 하역 작업 중인 FPSO와 셔틀 탱커
· 화염 탑(flare tower system)
공정 과정에서 나오는 잉여 가스들을 모아 태우는 설비이다.
· 계측 장치(metering system)
육상으로 Oil, 가스를 이송할 때의 양을 측정하기 위한 계측 장치이다.
· 저장 탱크(Storage tank)
공정이 끝난 Oil을 유조선에 하역하기 전까지 저장해두는 탱크이다.
· 발전기(Generator)
FPSO에 필요한 전기를 생산하는 발전 장치. 가스 터빈을 이용하여, 생산 공정에서 나오는 잉여 가스를 연료로 사용할 수 있다.
· 동적 위치 유지 시스템(DPS : Dynamic Positioning system)
위성, 등의 정보 수집 매체로부터 정보를 수신하여 트러스터를 이용해 선체가 움직이지 않도록 도와주는 동적 위치 유지 시스템 역시 FPSO의 핵심적인 위치 제어 시스템으로써 탑재된다. DP 시스템의 종류 중 하나로 DARPS (Differential, Absolute and Relative Positioning system)라는 것이 있는데, 이는 FPSO와 셔틀 탱커가 하역을 위해 연결되었을 때 사용되며 FPSO의 위치를 GPS 리시버를 통해 셔틀 탱커로 전송하면 이 정보를 컴퓨터를 통해 계산하여 DP 시스템을 이용, 상호 위치를 유지시키는 시스템이다. 이러한 시스템은 거친 환경에서의 작업에서는 필수적으로 탑재되어야 한다.
그림 13. DARPS를 이용하여 하역 작업 중인 FPSO와 셔틀 탱커
우리나라의 FPSO
현재 조선업계에서 FPSO는 주력 선종으로 입지를 굳히고 있으며, LNG 수요가 늘어남에 따라 FPSO의 LNG 버전인 FLNG 역시 주목받는 선종이다. 현재 우리나라의 조선업계는 FPSO의 건조에 있어 기술적으로 강점을 가지고 있다.
그 중 하나는 자항추진 FPSO이다. 일반적으로 FPSO는 엔진이 없어 자력으로 항해가 불가능하며 예인선의 도움을 받아 이동을 한다. 그러나 극지방에서 FPSO 운용을 하게 될 경우 자력 항해가 불가능하다면 빙하나 유빙 등이 선체에 부
저장된 Oil은 이후 셔틀 탱커에 하역하여 공급처로 운송하게 된다.
FPSO의 구성 요소
그림 6. FPSO의 구성 요소
FPSO를 구성하는 요소는 크게 선체(Hull)와 상부 설비인 Topside로 나눌 수 있으며, 주된 요소는 다음과 같으나, 필요에 따라 이 외의 요소가 추가될 수 있다.
· 튜렛(turret)
튜렛 장비는 회전 고리(Swivel)를 탑재하여 선박이 파도나 바람 등의 외력에 의해 흔들리거나 회전하게 되더라도 튜렛은 고정되게 하여 원유 생산라인이 꼬이지 않도록 하는 장비이다. 주로 선수에 달리게 되며, 달리는 형태에 따라 외장형(External)과 내장형(internal)으로 나뉘게 된다. 해저 유정에 전력 공급 및 신호를 보내주고, 글리콜 주입 등 여러 가지 요소의 전달을 담당하는 엄빌리컬(Umbillical)이라고 하는 케이블과 라이저 등이 통하는 구간이다.
그림 7,8. 외장형 튜렛(왼쪽)과 내장형 튜렛(오른쪽)
그림 9. 다중 생산 회전고리 장치(Multi product swivel)
· 계류 시스템(mooring system)
FPSO에서 가장 중요한 장비 중 하나로 선체를 외력에 의한 움직임으로부터 고정시켜주는 장비이다. 기본적인 계류 장치로는 해저면에 계류선을 박아 선체에 연결하여 고정시키는 방법인 다점 계류(Spread mooring) 방식과, 계선 부표(Buoy)를 선체와 연결하여 고정시키는 방법, 그리고 튜렛 장비에 계류 기능을 포함시키는 방법인 튜렛 계류 시스템(Turret mooring system)이 쓰인다.
분리 가능한 타입의 계류 시스템을 Disconnectable type이라고 하는데, 이는 극지방과 같은 거친 환경에서 설계조건을 뛰어넘는 외력(파도, 빙하 등)으로 인한 FPSO의 손상이나 파괴를 막기 위해 고안되었다. 이 시스템은 유사시 선체와의 연결을 끊을 수 있으며, 이후 다시 연결이 가능하다.
이러한 계류 방식은 바람, 조류 등 주변 환경과 FPSO의 남은 수명, 계류 지형의 깊이 등에 따라 알맞은 방법이 선택되어야 한다. 잔잔한 환경에서는 주로 다점 계류 방식을 사용하고, 환경이 좋지 않은 지역에서는 주로 튜렛 계류 방식이 사용된다. 튜렛 계류 방식의 경우 내장형 튜렛 계류 방식이 제작에 소요되는 시간 및 비용이 많이 들지만, 외장형에 비해 더 가혹한 환경을 견딜 수 있다.
그림 10. 다점 계류(왼쪽)와 튜렛 계류(오른쪽)
그림 11. 분리 가능한 내장형 튜렛 계류 시스템
(Disconnetable internal turret mooring system)
· Oil 공정 시스템(oil process system)
여러 개의 압력 용기를 사용, 유체역학적인 원리를 이용하여 Well fluid에서 물, 가스 및 기타 화합물을 제거하여 정제된 Oil을 얻는 공정이다. 이 과정은 기존에 플랜트에서 사용되던 시스템과 거의 동일하다.
· 가스 공정 시스템(gas process system)
Oil의 정제 과정에서 분리된 가스를 여러 개의 녹아웃 드럼(Knockout drum)을 이용하여 잔류 액체 성분을 제거하는 과정을 거쳐 발전기를 돌리는 연료로 쓰거나, Flare tower에서 소각하도록 하는 공정이다.
· 생산수 시스템(water treatment system)
Oil의 정제 과정에서 나온 생산수를 처리하는 공정이다. 정제되지 않은 생산수를 그대로 버리면 환경에 영향을 줄 수 있으므로 생산수 처리 과정을 거쳐 배출해야 한다.
· 수주입 시스템(water injection system)
유정의 출압력을 유지하기 위해 생산수를 유정에 주입하는 시스템이다.
· 하역 장비(offloading system)
정제한 Oil을 FPSO로부터 셔틀 탱커로 하역하는 장비이다. 적당한 거리를 유지한 상태로 계선용 밧줄(Hawser)를 건 뒤 연결 회선(Connection cable)을 연결하고 릴(reel)을 구동하여 감겨진 Flexible line을 보내어 연결하여 하역 작업을 진행하게 된다.
그림 12. 하역 작업 중인 FPSO와 셔틀 탱커
· 화염 탑(flare tower system)
공정 과정에서 나오는 잉여 가스들을 모아 태우는 설비이다.
· 계측 장치(metering system)
육상으로 Oil, 가스를 이송할 때의 양을 측정하기 위한 계측 장치이다.
· 저장 탱크(Storage tank)
공정이 끝난 Oil을 유조선에 하역하기 전까지 저장해두는 탱크이다.
· 발전기(Generator)
FPSO에 필요한 전기를 생산하는 발전 장치. 가스 터빈을 이용하여, 생산 공정에서 나오는 잉여 가스를 연료로 사용할 수 있다.
· 동적 위치 유지 시스템(DPS : Dynamic Positioning system)
위성, 등의 정보 수집 매체로부터 정보를 수신하여 트러스터를 이용해 선체가 움직이지 않도록 도와주는 동적 위치 유지 시스템 역시 FPSO의 핵심적인 위치 제어 시스템으로써 탑재된다. DP 시스템의 종류 중 하나로 DARPS (Differential, Absolute and Relative Positioning system)라는 것이 있는데, 이는 FPSO와 셔틀 탱커가 하역을 위해 연결되었을 때 사용되며 FPSO의 위치를 GPS 리시버를 통해 셔틀 탱커로 전송하면 이 정보를 컴퓨터를 통해 계산하여 DP 시스템을 이용, 상호 위치를 유지시키는 시스템이다. 이러한 시스템은 거친 환경에서의 작업에서는 필수적으로 탑재되어야 한다.
그림 13. DARPS를 이용하여 하역 작업 중인 FPSO와 셔틀 탱커
우리나라의 FPSO
현재 조선업계에서 FPSO는 주력 선종으로 입지를 굳히고 있으며, LNG 수요가 늘어남에 따라 FPSO의 LNG 버전인 FLNG 역시 주목받는 선종이다. 현재 우리나라의 조선업계는 FPSO의 건조에 있어 기술적으로 강점을 가지고 있다.
그 중 하나는 자항추진 FPSO이다. 일반적으로 FPSO는 엔진이 없어 자력으로 항해가 불가능하며 예인선의 도움을 받아 이동을 한다. 그러나 극지방에서 FPSO 운용을 하게 될 경우 자력 항해가 불가능하다면 빙하나 유빙 등이 선체에 부
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