단일 포인트 계류 시스템을 사용하면 FPSO가 지정된 기준점을 중심으로 회전하여 풍향계 효과를 낼 수 있습니다. 이렇게 하면 FPSO의 선수 부분이 항상 최소 순 외부 하중 방향을 향하도록 하여 시스템에 필요한 총 계류력을 줄일 수 있습니다. 단일 지점 계류 시스템은 다양한 수심에 적용 가능하고 초대형 FPSO를 계류할 수 있으며 혹독한 해상 조건에서도 작동할 수 있기 때문에 널리 사용됩니다. 단일 포인트 계류 시스템은 주로 두 가지 기능을 수행합니다. 첫째, 단일 포인트에서 제공하는 계류력을 사용하여 FPSO를 유전 운영 현장에 고정하여 정제 원유를 운송하는 해상 터미널 역할을 하는 위치 지정 및 계류, 둘째, 해저 생산 시스템과 FPSO 사이의 중요한 연결 지점으로서 해저 생산 시스템에 유체 이송, 전력 및 광학 제어 전송을 제공하는 역할을 합니다. 또한 유정에서 FPSO로 유정을 이송하여 처리할 수 있습니다.
SOFEC 싱글 포인트 계류 시스템
SBM(분리형 싱글 포인트 계류 시스템)
일부 싱글 포인트 계류 시스템에는 비상 해제 기능이 있어 극도로 거친 해상 조건에서 계류 시스템에서 분리되어 안전한 지역으로 대피할 수 있습니다. 그러나 이 시스템의 재연결 작업은 엄격한 해상 조건 요구 사항이 적용되며, 대부분 해상 조건이 거친 해역에서는 사용하기에 적합하지 않습니다.
세계적으로 유명한 단일 지점 계류(SPM) 설계 및 서비스 회사로는 SBM, 블루워터, SOFEC, APL, 프로세이프, BW 오프쇼어 등이 있습니다. 우리나라의 CNOOC 엔지니어링도 플로트형 SPM 시스템 구축을 완료했습니다.
부표형 싱글 포인트 계류 시스템
부표는 해안에서 멀리 떨어진 해역에 정박하여 가스나 액체를 싣고 내리는 유조선의 계류 지점 역할을 하며 해저 매니폴드 시스템 간의 연결 지점 역할을 합니다. 부표의 주요 기능은 육상 또는 수중에서 정박 중인 유조선으로 석유 및 가스 자원을 운송하는 것입니다.
부표 계류 시스템
부표 모양
부표는 일반적으로 여러 개의 방수 칸으로 구성됩니다. 외부 충격으로 인해 한 칸이 손상되더라도 나머지 칸은 여전히 충분한 부력을 제공할 수 있습니다.
부표에는 일반적으로 턴테이블과 터렛의 두 가지 유형이 있습니다.
왼쪽: 터렛 유형; 오른쪽: 턴테이블 유형
턴테이블 부표는 상부가 자유롭게 회전할 수 있어 FPSO를 응력을 최소화하는 위치에 배치할 수 있습니다. 상부 구획이 없습니다.
SBM
블루워터가 개발하고 디자인한 터렛 부표는 터렛과 데크 부표로 구성됩니다. 부표는 터렛을 중심으로 회전하여 정사각형 모양으로 만들 수 있습니다.
블루워터 부이형 싱글 포인트 계류 시스템
일반적인 부이 계류 시스템에는 체인 보조 부이 계류 시스템(CALM)과 싱글 레그 계류 시스템(SALM)이 있습니다. 체인 보조 부이 계류 시스템은 셔틀 유조선과 FSO에 일반적으로 사용되며, 유조선의 계류 및 하역에 가장 경제적이고 효율적인 방법입니다. 싱글 레그 계류 시스템은 체인 보조 부이 계류 시스템과 유사하지만 일반적으로 FPSO가 아닌 셔틀 탱커 또는 FSO에 사용됩니다.
단일 앵커 다리 계류 시스템 다이어그램
터렛형 싱글 포인트 계류 시스템
터렛형 단일 포인트 계류 시스템은 CALM 시스템에서 발전한 것으로, 부표보다 무게와 부력이 훨씬 크기 때문에 FPSO의 움직임과 응력 분산 측면에서 우수한 성능을 제공합니다. 현재 전 세계적으로 70% 이상의 FPSO가 터렛형 단일 포인트 계류 시스템을 사용하고 있으며 북북해, 노르웨이해, 멕시코만, 남중국해에 분포되어 있습니다. 터렛형 단일 포인트 계류 시스템은 계류, 가스, 유압, 전기 전송이 통합되어 있어 설계가 복잡하고 높은 안정성이 요구됩니다. 현재 터렛형 시스템은 크게 내부 터렛 계류 시스템과 외부 터렛 계류 시스템의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
내부 터렛 계류 시스템
내부 터렛 계류 시스템은 FPSO에 가장 널리 사용되는 계류 시스템으로, 일반적으로 중-심해 지역에서 사용됩니다. 내부 터렛 계류 시스템은 일반적으로 선수에 위치하며, 터렛 직경이 매우 크게 설계되어 장비와 매니폴드를 위한 충분한 공간을 확보할 수 있다는 점, 내부 터렛이 선체에 내장되어 있어 보호 기능이 우수하지만 위치가 FPSO의 “바람개비 효과”에 영향을 미친다는 점 등의 특징이 있습니다.”
내부 터렛 계류 시스템 구축 중
내부 터렛 계류 시스템에는 패시브와 액티브의 두 가지 유형이 있습니다.
패시브 내부 터렛 계류 시스템은 추진 동력이 없는 FPSO를 말하며, 터렛 시스템을 통해 FPSO가 중심을 중심으로 360도 회전할 수 있습니다. 현재 전 세계 대부분의 내부 터렛은 패시브 타입입니다.
패시브 내부 터렛 계류 시스템
액티브 내부 터렛 계류 시스템은 일반적으로 선체의 선수 1/3에 위치합니다. 선미에 가깝기 때문에 계류력과 라이저 피로 손상을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 하지만 이 계류 방식은 선수를 조정하기 위해 프로펠러의 도움이 필요한 “바람개비 효과'가 약하며 주로 북해에서 사용됩니다.
액티브 내부 터렛 계류 시스템
액티브 계류 시스템이 미드십에 가깝게 위치하기 때문에 거주 구역을 선수에 배치할 수 있고, 석유 및 가스 파이프라인과 연소 붐의 위쪽에 인력 집중 구역을 배치하여 FPSO의 안전성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
그러나 FPSO의 크기가 크기 때문에 보조 전력 요구 사항이 상당하고 추진 시스템의 신뢰성 요구 사항이 높습니다. 따라서 설계 단계에서 추진 시스템 고장의 위험을 고려해야 합니다.
SOFEC 내부 터렛 시스템 구성 요소
터렛의 주요 구성 요소:
내부 터렛 계류 시스템은 주로 네 부분으로 구성됩니다:
터렛 및 슬리브: 베어링으로 연결된 FPSO는 자유롭게 회전할 수 있습니다.
다양한 제조업체의 터렛
터렛 구성
터렛과 슬리브를 연결하는 베어링
앵커 어레인지: 앵커는 실제 조건에 따라 배치할 수 있습니다.
앵커링 다이어그램
턴테이블: 턴테이블은 터렛 상단에 위치한 구조 플랫폼으로, 앵커 체인을 장력 조절하는 윈치, 라이저 윈치, 전기 제어 설비 등 다양한 장비를 수용합니다.
액체 이송 시스템: 액체 이송 시스템은 전체 터렛 계류 시스템의 중심입니다. 해저 파이프라인과 라이저는 원유를 FPSO로 이송하기 위해 이 시스템을 사용해야 합니다. 잠수정(STL) 내부 터렛은 원뿔형 부표를 통해 해저에 계류됩니다. 설치 중에는 선체에 마련된 원뿔형 공간으로 들어 올려 유압으로 잠가야 합니다.
잠긴 내부 터렛
잠수 터렛 생산(STP)
외부 터렛 계류 시스템
외부 터렛 싱글 포인트 계류 시스템(ETS)은 내부 터렛 싱글 포인트 계류 시스템과 동일한 원리로 작동하지만, 계류 장치가 선수 외부에 설치된다는 점이 가장 큰 차이점입니다.
외부 터렛 계류 시스템
외부 터렛 계류 시스템은 선체에 필요한 제약을 줄이고 도크에 설치할 수 있는 반면, 내부 터렛 계류 시스템은 드라이 도크에 설치해야 합니다. 또한 외부 터렛에 필요한 라이저의 수는 내부 터렛에 필요한 라이저 수보다 훨씬 적습니다.
외부 터렛 계류 시스템의 FPSO 설치
일반적으로 개조된 FPSO는 외부 터렛 계류 시스템을 사용하기에 적합합니다.
타워형 싱글 포인트 계류 시스템
타워형 계류 시스템은 견고한 타워 구조물에 의해 해저에 고정되어 유조선이 석유 및 기타 제품을 싣고 내리는 영구적인 고정 지점 역할을 합니다. 주요 특징은 유조선이 영구 포크형 구조물 또는 계류 케이블을 통해 타워에 연결되고, 여러 개의 라이저 시스템을 설치할 수 있으며, 시공이 간단하고 비용 효율적이라는 점입니다. 얕은 수심에서 중간 수심에 사용하기에 적합합니다. 일반적인 타워형 단일 포인트 계류 시스템에는 요크 시스템, 수중 타워 계류 시스템, 계류 케이블 시스템이 있습니다.
요크 시스템
요크 시스템은 가장 일반적인 타워 계류 시스템 유형입니다.
요크 시스템
수중 타워 계류 시스템은 기존 타워 계류 유형과 유사하지만, 타워가 수중에 완전히 잠겨 파도와 조수 변화의 영향을 받지 않는다는 점이 다릅니다.
계류 케이블 타워 계류 시스템은 기존 타워 계류 시스템과 유사하지만 계류 케이블이 포크형 구조를 대체하여 복잡성을 줄이고 경제성을 높인다는 점이 다릅니다.