국제해사기구(IMO)의 대기오염물질 배출 규제에 대응하기 위해 액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다. 이와 함께 선박의 안정적인 연료 수급을 위한 LNG 벙커링 인프라 확대의 필요성이 대두되고 있다. LNG 벙커링은 TTS(Truck to ship), PTS(Pipe to ship), STS(Ship to ship) 3가지 방식으로 진행된다. 외국에서는 3가지 방식 모두 진행하고 있지만, 국내의 경우 인프라 부족으로 TTS 방식으로만 LNG 벙커링이 진행되고 있다. LNG 벙커링은 위험 요소가 많은 작업으로 안전한 벙커링 작업을 위해 작업 종사자의 역량 이 아주 중요하며 역량 강화를 위한 전문교육과정이 필요하다. 본 연구는 LNG 벙커링 전문인력 육성과 안전하고 체계적인 벙커링 작업 수행을 목적으로 LNG 벙커링 종사자 교육 콘텐츠를 설계하기 위해 진행되었다. 이를 위해 LNG 연료추진선박 및 벙커링 현황을 파악하고 국내외 관련 교육내용을 분석하였다. 더불어 전문가 설문을 통해 교육내용의 중요성에 대한 의견을 수렴하였다. 연구의 결과로서 다양한 교육 대상에 적합한 교육 콘텐츠 설계를 하고, 이를 총 4일이 소요되는 기초교육과 상급교육 과정으로 구분하여 제안하였다. 설계된 교육 콘텐츠를 바탕으로 우리나라 벙커링 환경을 충분히 반영하여 추가 연구가 진행된다면 LNG 벙커링 종사자 역량 증진을 도모하고 인적 자 원 육성에 큰 도움이 될 것으로 사료 된다.

최근 환경규제가 강화됨에 따라 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 이용하여 전력을 생산해내는 신규발전설비인 부유식 LNG 발전설비(floating LNG power plant)가 개발되고 있다. 부유식 LNG 발전설비는 운용 시 증발가스가 발생하고 이를 제거하거나 회수할 수 있는 시스템의 설계가 필요하다. 그러나 해양플랜트는 해상요건에 따라 설계가 상이하고, 부유식 LNG 발전설비의 설계 전 시행착오를 줄이기 위해 지속적으로 수정이 가능한 BOG 회수시스템 공정모사 모델이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상용공정시뮬레이션 프로그램을 통해 부유식 LNG 발전설비에 적합한 모델을 모델링하고자 냉매사용 유무에 따라 서로 다른 BOG(Boil-Off Gas) 회수시스템을 모델링하여 BOG의 회수율과 액화점을 비교 및 분석하였으며, 그 결과 질소냉매를 사용한 BOG 회수시스템 모델을 부유식 LNG 발전설비용 BOG 회수시스템 모델로 제안하고자 한다.

LNGC(Liquefied Natural Gas Carrier)의 역사는 1959년 5,000m3 급 LNG선 "Methane Pioneer"호를 시작으로 1969년에는 71,500m3 급, 1973년에는 Moss Type의 최초 LNG운반선 "Norman Lady(87,600m3)호, 1980년대 125,000m3 급을 시작으로 1990년대를 거처 135,000m3 급, 2007년 210,000m3급 그리고 2008년에는 266,000m3 급의 초대형 액화천연가스 운반선이 출현하였다. 또한 2006년 11월에는 기존 내 외연 기관이 아닌 발전기 기동으로 Propeller를 움직이는 DFDE(Duel Fuel Diesel Electric)엔진, 육상의 Storage Tank를 생략한 기화설비를 갖춘 LNG-RV(Re-gasification Vessel)와 주 기관은 Slow Diesel을 택하고, 운항 중 발생하는 BOG(Boil Off Gas)를 재액화시키는 설비를 갖춘 DRL(Diesel Re-Liquefaction)선박 및 해상 LNG 생산 저장시설인 LNG-FPSO(Floating Production and Storage Offshore), 그리 고 해상 LNG 인수기지 역할을 하는 LNG-FSRU(Floating Store and Re-gasification Unit) 등이 개발되었다. 이 논문에서는 LNG Project, 전 세계 에너지 시장과 LNGC의 발전 추세에 대하여 다루었다.

본 연구의 목적은 LNG 펌프타워 구조물의 전용 구조해석 GUI를 개발하는데 있다. 이 시스템은 펌프타워 구조물의 유한요소모델을 가장 적절한 형태로 만들어 주며, 가장 적합한 과정을 통하여 해석이 자동으로 수행되도록 해준다. 펌프타워 구조물은 LNG선의 가장 중요한 것 중의 하나이다. 펌프타워 구조물은 주로 카고탱크 안의 LNG가 채워져 있는 양과 선박의 운동에 의한 슬로싱(sloshing) 하중이 주가된다. 그 밖에 하중의 형태는 열, 관성, 자중 등의 세 가지에 대하여도 고려하였다. 이러한 하중들을 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS에 적용하여 구조해석을 수행하였다. 미국선급협회(ABS) 내의 API Unity check를 통하여 구조부재의 강도 계산과 조인트(Joint)에서의 Punching shear unity 값도 검토하여 그 건전성 여부를 판단할 수 있도록 하였다. 상위의 과정을 새로운 형태의 GUI로 개발하였다. 펌프타워 전용해석 툴(tool)은 Tcl/tk언어로 개발되었다. 위의 모든 과정들이 GUI 성공적으로 적용되었다.

본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인력을 계산하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지의 경우, 부선의 형태로 개발되고 있으나 향후 운용관점에서 추진기 탑재 개조(Retrofit)를 통한 자항추진을 고려하고 있다. 따라서 LNG 벙커링 바지는 일반적인 예인바지와 비교하여 선박의 선형과 유사하기 때문에 선급의 부선 규칙을 통한 예인력은 과대 추정된다. 이를 극복하기 위해, 정수 중 저항은 Rankine source method를 이용한 조파저항을 고려하여 ITTC 1978 방법에 따라 계산하였고 파랑 중 부가저항은 NMRI의 단파장 보정이 고려된 수정된 방사에너지법을 이용하여 계산하였다. 계산된 정수 중 저항과 부가저항을 통해 예인저항 성능을 KR 선급의 부선 규칙과 비교 검토하였다.