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LNG の海上輸送における最適タンクの考察
村上知弘 ＊，甲田拓己 ＊＊，池田真吾 ＊，佐藤圭司 ＊＊＊Study of the Most Suitable Tank for the LNG Carriers
Tomohiro MURAKAMI ＊ ，Takumi KODA ＊＊ ，Shingo IKEDA ＊And Keiji SATO ＊＊＊Abstract
Recently, the energy which demand expanded most is LNG (Liquefied Natural Gas). The
transport vessel carrying the LNG has many kinds. As for the LNG carriers, economy, versatility,environmentally friendly are required. In addition, it is required to consider sloshing peculiar tomarine transportation. Therefore, many makers constructed a variety of LNG carriers such as MOSS,
Membrane and SPB. These tanks of the vessel are made according to the IGC code (Internationalcode for the Construction and Equipment of Ship Carrying Liquefied Gases in Bulk) which IMO(International Marine Organization) established, but there is big characteristic in each. We
considered the most suitable tank tanks for the LNG carriers.

1.

緒言る。海運界でも今後益々厳しくなる排ガス規制に対応する為 LNG を燃料とする船舶も出現してお近年大きく需要が拡大したエネルギーの一つがり今後さらに増加すると思われる。

LNG (Liquefied Natural GAS)である．LNG 市

供給面でもアメリカのシェールガスやロシアの場は，北米のシェールガス革命による生産増，米ヤマルや中南米で相次いで生産が開始しており、国・豪州における大型 LNG プロジェクトの稼動需要供給の大幅な増加により海上輸送量の大幅な開始が進み，図 1 に示すように世界の LNG 供給増加も見込まれており、今後エネルギー資源の主は大幅な拡大局面にある．2018 年 1 月から 9 月役にとってかわると予想されている。

までに，4 プロジェクト・1640 万トン相当のプロジェクトが稼働を開始し，また最終投資決定を経て建設段階にあるプロジェクトから，2022 年までに 9,010 万トンの稼働が見込まれている 1)．
日本は石炭や石油・石炭・天然ガス等のエネルギー資源の殆どを船舶により輸入している．日本はエネルギー資源がほぼ皆無でありまた島国であるため、石炭や石油・石炭・天然ガス等のエネルギー資源の殆どを船舶により輸入している状況にあり、LNG の輸入量は世界 1 位である．また世界に目を向けてみても石油石炭に比べ超環境低負荷

図 1 世界の LNG 需要の見通し 1)

な点により環境対策として中国をはじめ多くの国で需要が増加しており、転換の動きは活発であ＊＊＊
＊＊＊

商船学科
日本郵船株式会社（当時商船学科 5 年）
海技大学校

LNG は－162℃の冷却により容積を約 1/600 にす
平成 30 年 11 月 30 日受理

2弓削商船高等専門学校 紀要 第 41 号(平成 31 年)

ることができ，輸送や貯蔵に大きく有利である．

あることも大きな特徴である．メンブレン型はフ

この LNG を海上輸送するための LNG 船は当然ランスで開発され，ガストランスポート社とテクながら高い安全性を要求されている．一方，海上ニガス社が開発した方式が存在したが，現在両社輸送の問題点として，大きく気候が異なる地域をは合併し GTT 社（ガストランスポート＆テクニ横断するため，LNG が気化する BOG (Boil Off

ガス社）がそれぞれ型式を引き継いで改良されたGas) 問題やタンク内の LNG が船体動揺と同調

No.96 方式と MarkⅢ方式がある 4)．SPB 型はし, 激動してタンクを損傷させるスロッシングなIHI（石川島播磨重工業）によって開発された日どの問題が存在している．これらの問題に対応す本生まれのタンクである．メンブレン型に対するるため多くの形状のタンクが開発されてきた．今疑問から開発された経緯があり安全性を第一に開後益々LNG 需要が高まる中，LNG 船は世界各地発されたタンクである．タンクにはアルミニウムで増える LNG 基地との汎用性や輸送効率や環合金を使用しておりタンクと船体との間には強化境にも配慮した船舶が求めており，これまでの時合板性ブロックを使用している．縦横に多くの隔代に合う LNG 船の最適タンクを考察した。

壁を設置することにより強靭な強度を持っている．その反面重量やコストの増加，内部構造が複2．タンクの種類雑，温度管理の難しさなどがある．それぞれのタンクに一長一短あり，統一されていないのが現状

これまで多くの形状のタンクが開発され、現在である．

主流である MOSS 型やメンブレン型の他 SPB 型

これは LNG 船の特徴である BOG やスロッシ(Serf -supporting Prismatic tank-IMO type B)

ングなど多岐に渡る問題をどう抑え込むかの多くが僅かに、円筒形の type C が少数存在しているの考え方が存在するためである。

状況である。LNG 船は現状，独立タンク型のMOSS 型やメンブレン型の他 SPB 型など多くの種類が存在している.これらのタンクは IMO(International Maritime Organization) により定められていた IGC コード (InternationalCode for the Construction and Equipment ofShips Carrying Liquefied Gases in Bulk) に適合することが求められている．メンブレン型と独立タンク型の違いはタンクと船体の関係にある．
メンブレン型は船体に断熱構造を直接施し，その内側に薄い金属膜（メンブレン）を施した構造である．独立タンクタイプの構造はその逆で，船体図２LNG タンクの種別とタンクがそれぞれ独立しており，タンクのみで貨物の耐圧・支持が可能な構造である．容積効率

これらのタンクタイプは IMO により定められた図の観点ではメンブレン型が圧倒的に有利である

3-1 の様に分類されている。IGC コードは、LNGが，安全性は独立タンクタイプの方が確かであがタンクから液漏れを起こし、船体の構造部材にる．MOSS 型は，1960 年代にノルウェーの低温のこれが触れると損傷を起こし、最悪の場合MOSS 社が開発を行い，1970 に発表されたタンに船体折損等が生じてしまい被害は計り知れなクである．最大の特徴は球形タンクである．これい。よって不測の事態によって万が一タンクからによって風船の様に LNG 荷重の応力集中が生じの液漏れを起こしても緊急入港等の揚げ荷をおこずに全体が均一の応力になるため、安全性が高まなうために 15 日間の二次防壁での保管が可能なり，板厚も薄くすることが可能である．タンク容構造が要求される。しかし技術の進歩に伴う科学積あたりの表面積が各タンクタイプの中で最小で解析技術の向上によりクラック発生時に液漏れの3
コンテナ輸送における吸水シートが及ぼす 2 次被害対策

影響がどの程度及ぶかを解析することによって二

図 4 に示すメンブレン型であるが、フランスで開次防壁を必要な部分にのみ設置する部分二次防壁発され、ガストランスポート社の開発したガストが許可される方式やタンクを圧力容器にし、板厚ランスポート方式とテクニガス社の開発したテクを大幅に厚くすることにとって二次防壁の設置をニ ガ ス 方 式 と が 存 在 し たが 、 現 在 両 社 は 合 併し免除する型式も存在する。

GTT 社（ガストランスポート＆テクニガス社）が図 3 に示されたメンブレン型と独立タンク型のそれぞれ型式を引き継いで改良された No.96 方式

違いはタンクと船体の関係である。メンブレン型と MarkⅢ方式のライセンスを所有している。1994

は船体に断熱構造を直接施し、その内側に薄い金年にこの 2 方式を組み合わせた CS-1 という新方属膜（メンブレン）を施した構造である。よって式が発表されたが、事故が多発し現在は建造されタンクの支持・耐圧を船体が行う構造になっていていない。よって 2 方式の詳細を記載する。図 4-る。この構造にはタンクに亀裂が入った場合や船3 は 2 方式の構造を比較したものである。2000 年

体への外部影響などに対し安全性に不十分な点がの作成時のデータであるため、BOG が 1 に積載 LNG指摘されており、完全二次防壁が要求されていのどの位の割合で発生するかを表す BOR(Boil Offる。独立タンクタイプの構造はその逆で、船体とRate)が現在より悪い値になっている。またそれぞタンクがそれぞれ独立しており、タンクのみで貨れの現在使用されている GTT物の耐圧・支持が可能な構造である。またタンクⅢの名称も旧名称が使用されている。の熱伸縮も船体に直接伝わらない構造になってい

GTT No.96（ガストランスポート）方式は、る。容積効率の観点ではメンブレン型が圧倒的に1990 年代前半に発表された。構造はメンブレン有利であるが、安全性は独立タンクタイプの方が材にインバー（35％ニッケル）を使用すること確かであり、更に細分化される Type ごとによっによって LNG を積載するとタンクが伸縮する熱て亀裂発生時のクラック進展の解析を行うことで伸縮の対策をしなくてよく、防熱構造はパーライ二次防壁の要求がタンク底のみまたは不要となトと呼ばれるガラス質火山岩を焼いたものを詰める。

た断熱箱をレンガ状に積み重ねた構造で、二次防No.96 と GTT Mark

壁として二次メンブレンを設置し、一次メンブレンと同じインバーを使用している。
GTT MarkⅢ（テクニガス）方式も、1900 年
代に発表された。熱伸縮対策はメンブレンのステンレス鋼に縦横に波形のしわを設けて熱伸縮を吸収する様になっている。防熱材にはプラスチックフォームを使用しており、二次防壁にはトリプレックスと呼ばれるアルミシートをグラスクロスで

図３モス型（左）とメンブレン型（右） 2)補強したものが用いられている。これら断熱材と二次防壁によって、軽量・コンパクト化が可能になった。
Type A は、クラック解析を行わない代わりにメンブレン型と同様に完全二次防壁を要求されるタイプである。初期の LNG 船に採用されており、構造が比較的容易であることが利点であるが、特殊鋼材を多用しなければならないことによる重量やコストの増加などの問題があり、近年は建造されていない。
Type B はクラック進展解析を行い、液漏れを

図4

SPB 型 3)

万が一起こしても、15 日間の二次防壁内での保4
弓削商船高等専門学校 紀要 第 41 号(平成 31 年)

管が可能な構造の基に部分二次防壁が認められて処理をせずに良い点などの重大な利点を持つが板いる。現在はタンクの下部にドリップバン（受け厚制限によってタンクの大きさ即ち積載量に制限皿の様なもの）を設ける部分二次防壁が用いられされるため、外地から LNG を輸入して来る様なている。この部分二次防壁が認められた背景には

外航 LNG 船には搭載できない。よって小容量運MOSS 型の開発に伴い、規則が開発を阻害して送用に内航の LNG 船や LPG 船に採用されてだはならないとの考え方があり、特例として Typeけである。

B が設けられ認められた．MOSS 型や SPB 型はこの Type B にあてはまる。

3タンクの比較

MOSS 型は、ノルウェーの MOSS 社が開発を行い、1970 年に発表されたタンクタイプであBOG が 1 日でどの位の％で発生するかを表する。最大の特徴は球形タンクである。これによっのが BOR である。初期の LNG 船では BOR 0.45％て風船の様に LNG 荷重の応力集中が生じずに全の 船 も 存 在 し た が 開 発 ・ 改 良 競 争 に よ り BOR

体が均一の応力になるため、安全性が高まり、板0.15％が現在の運送会社と荷主との契約の基準で厚も薄くすることが可能である。更に直線の溶接ある。各タイプの BOR を示す。No.96 を除いて長が長いため自動化や組み立て時間の削減が可能

似通った数値であることが分かるが、BOR 15％である。タンク容積あたりの表面積が各タンクタを優に超えていることが分かる。

イプの中で最小であることも大きな特徴である。
熱伸縮の対策法はタンク及びタンクの支持を行うスカートと呼ばれる部材が伸縮することによって対処されている。
SPB 型は IHI（石川島播磨重工業）によって1980 年に発表されたタンクタイプで、その後JMU(Japan Marine United)がライセンスを所有している日本生まれのタンクタイプである。メン

BOR(1day)

0.12%
0.10%

0.11%

0.08%
0.06%

ブレン型に対する疑問から開発された経緯があり0.04%

安全性を第一に開発されたタンクである。タンク

0.02%にはアルミニウム合金を使用しておりタンクと船0.00%

メンブレン

0.09%
MarkⅢ

0.08% 0.08%
MOSS SPB

体との間には強化合板性ブロックを使用してい図4る。縦横に多くの隔壁を設置することにより強靭BOG 発生率な強度を持っている。その反面大量に鋼材を使用することによる重量やコスト高となっている。内MOSS 型と SPB 型の BOR が低い。近年 BOR部構造が複雑であること。更には鋼材と LNG と10 ％での契約や航海中に使用した BOG を運送が接する面積が広くなることによる温度管理の難会社が荷主に支払う契約もある。また BOG の再しさなどがある。

液化装置を搭載して従来の内燃ディーゼル機関をType C はタンクの亀裂や液漏れを絶対に生じ用いる LNG 船も増えている。現状では燃料タンさせない様にタンク側面の板厚を増して圧力容器クを新たに設ける煩わしさや環境低負荷な点からにすることで二次防壁の設置を免除したタンクタ

BOG を燃料とする方向が主流であるが、重油のイプである。貯蔵法は常温で積載 LNG より自然価格が LNG よりも大幅に安価になった場合等に発生する BOG による圧力を飽和させることによ従来の重油が燃料となる可能性も存在する。以上

る圧力式とこれに温度管理を行う低温圧力式とがのことから BOG 低減の重要性は変わっていな存在する。いずれも BOG の処理や圧力制御は必い。

要ないのが特徴である。形状は円筒形であり、他スロッシングに関して、SPB 型は縦横に張りに双胴円筒型のタンクも存在している。BOG の巡らされた隔壁によって同調をさせない構造にな5コンテナ輸送における吸水シートが及ぼす 2 次被害対策っており、スロッシングは発生しない。MOSS

レン型は熱容量が小さいため、積地入港前の極短型も同様に、球形であるため一点に負荷が掛かる時間のクールダウンのみで積載可能となる。

ことは無いため板厚を十分に設ければこちらもス安全運航に重要な操縦性であるが、メンブレンロッシングは生じない。一方、メンブレン型はス型と SPB 型はフラットな形状なのに対し、ロッシングによって大きな負荷がタンクに掛かっ

MOSS 型は球形のタンクのため甲板上に大きくていることが分かる。このことからメンブレン型

突き出る形状をしており、見通しも悪く一般に船は積載制限が存在し、一般にタンク高さの 70％橋の高さを上げる処置がなされている。これによ以上又は 10％以下にし、その間の半載を禁止り更に風圧抵抗を増大させる結果となっている。

し、70％～95％の間では、横揺れ・縦揺れの角

しかしながら推進性能などを表す方形係数は、度を減らし周期を変えるために、船の進路・速力MOSS 型が水線下に LNG タンクが殆ど存在しなの調整が求められる。満載していた場合でもいため、水線下の形状に自由度があるため良くな

BOG による積載量の減少によってこの様な処置っている。

を取る必要性が出てくるため常に細心の注意が必要である。

5．まとめ

LNG 船の建造費は一般に 200 億円と言われている。一般的な商船に比べ特殊鋼材や極低温の近年これらのタンクもそれぞれに進化をし続けLNG を荷卸し・保管するために多くの特殊設備ている．MOSS 型はストレッチタンクを経てリンを要するためである。建造費に関する詳細なデー

ゴ型タンクが開発された．タンク形状を球形からタは公表されておらず、建造国やレート・セット球殻部・円環部・円筒部という異なる 3 つの素材販売によって大きく左右し、安易に推し量れないの組み合わせによって構成されており，容積効率側面があるが、一般に安価な順からメンブレンを 15％も改善することが可能であり，連続タンク型・MOSS 型・SPB 型とされている。メンブレ

カバーの開発によって風圧 30 抵抗や船体重量がン型は MOSS 型に比べて鋼材使用量を抑制でき大幅改善されている．さやえんどう型からさらにるため建造費は安価であるとされる。SPB 型はサヤリンゴ型と呼ばれる新しい MOSS 型が既に建造数の少なさと大型の SPB タンクの建造にブ建造されている．メンブレン型も Mark Ⅲや No.

ランクがあることから建造が確立されておらず、96 といった従来のモデルを改良させたモデルを使用鋼材が大量であることや、溶接線長が長いこ発表しており，BOG の大幅な低減を目指していとなどからこの 2 タイプに比べ数割の割高である．SPB 型はシェアを巻き返すかと思われたが，るとされている。

建造トラブル等 5)で後退気味であったが，元来技クールダウンとは積荷役を行う時に、タンクと術力が高く，スロッシングが起きにくく，強固なLNG と温度が乖離している状態で積載すると、構造と安全性からこのままシェアが減少していくタンクをはじめ様々な設備に損傷を与えるため、とは思いにくい．今後再び需要があると思われる．

あらかじめタンクを冷却しておく事前準備のこと

さらに全体では MOSS 型の大幅な改良が評価さである。MOSS 型は 1990 年以降に建造された船れメンブレン型のシェアを分けると思われる．

を一例に取ると、タンクとスカートとの接合部で最後に益々LNG の需要が高まる中，今後の LNGあり最も板厚の厚く熱応力が最も大きい赤道部の船は世界各地に増える LNG 基地との汎用性が温度が－110℃以下でないと積み付けを行うこと求められ，船陸整合性が大変重要となってくる．

が出来ず、許容クールダウンレートと言われる一またこれまで以上に輸送効率・燃費性能も優れ，度にクールダウンできる温度も制限されており、環境にも配慮した船舶が求められ，LNG 船及び L

このクールダウン作業にバラスト航海中の大半のNG 運航船員の重要性が増してくると思われる．

日数を要する。また気象や航行海域によって外熱の影響が大きく異なり、積み荷の管理を行う船員には大きな負担が掛かってしまう。一方のメンブ

参考文献

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