This study proposes the concept design of offshore LNG bunkering terminal that would play a critical role in the LNG supply chain for LNG-fuelled ship propulsion. It is recommended that the bunkering terminal should be located offshore for the sake of improved safety, rapid LNG distribution and space availability in the vicinity of the port. LNG bunkering terminal should satisfy the various design requirements to perform its functions. The principal functions of the offshore installation include importing LNG from LNG carriers, storing it temporarily, and exporting the stored LNG to LNG bunkering shuttles or LNG-fuelled ships. One of the most critical issue is the treatment of Boil-off gas (BOG) generated from several sources in the storage systems of the bunkering terminal. Several methods of handling BOG seem feasible. The employment of a pressure vessel is considered the most effective and safe alternative. As a case study, the concept design for Busan port is carried out by analyzing the statistics of visiting ships, estimating the required LNG consumption, determining the hull structure and anticipating the design cases. After design basis is established, fundamental engineering calculations are performed to satisfy the cargo operations of LNG import, LNG storage, and LNG export. The results obtained include the number of target LNG-fuelled ships and LNG bunkering shuttles, LNG demand, capacity and type of hull structure for the bunkering terminal. To estimate the process specifications and equipment features of the topside systems, the BOG generated from several sources is calculated. Dynamic process simulation is also conducted to estimate the design pressure of the pressure vessel in Busan.
본 연구는 LNG 추진선박을 위한 LNG 공급체인에서 핵심적인 역할을 하는 해상 LNG 주유터미널의 Topside 공정에 대한 개념설계를 하였다. LNG 주유터미널은 빠른 LNG 공급, 공간활용, 안전적인 측면에서 해상에 설치되는 것이 바람직하다. LNG 주유터미널의 기본적인 기능은 LNG선으로부터 LNG를 공급받고, LNG를 저장하였다가 LNG공급선박 또는 LNG추진선박에 LNG를 공급하는 것이다. 이 과정에서 가장 중요하게 고려되어야 하는 것은 주유터미널 내, 외부에서 발생하는 Boil-off Gas (BOG)의 처리이다. BOG를 처리하는 여러 가지 방법 중 압력탱크와 재액화 시스템을 채용하는 것이 가장 안전하고 효과적인 방법이며 이것을 토대로 LNG 및 BOG에 대한 cargo handling system을 설계하였다. 제안된 개념설계를 바탕으로 부산항에 대한 case study를 수행하였다. 부산항의 연간선박통계량을 바탕으로 LNG 주유선박의 수, LNG 수요량, LNG 주유터미널의 용량을 산정하였다. 또한, 본 연구에서는 LNG 주유터미널과 LNG 주유선박에서 발생하는 BOG 양을 모두 계산하여 재액화 용량을 산정하였으며, 이것을 토대로 다양한 시나리오의 공정모사를 통해 압력탱크의 압력거동을 살펴보았다. 최종적으로 부산항에서 필요한 압력탱크의 최적설계압력을 제안함으로써, 부산항에 LNG 주유터미널 설치에 대한 기술적 가능성을 가늠할 수 있었다.
