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KR102403859B1 - 슬로싱 모니터링 장치 - Google Patents

슬로싱 모니터링 장치 Download PDF

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Publication number
KR102403859B1
KR102403859B1 KR1020190035692A KR20190035692A KR102403859B1 KR 102403859 B1 KR102403859 B1 KR 102403859B1 KR 1020190035692 A KR1020190035692 A KR 1020190035692A KR 20190035692 A KR20190035692 A KR 20190035692A KR 102403859 B1 KR102403859 B1 KR 102403859B1
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KR
South Korea
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sloshing
hull
wall
storage tank
unit
Prior art date
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KR1020190035692A
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KR20200114266A (ko
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권창섭
김현조
이동연
이영진
이태구
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
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    • B63B2701/10
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Abstract

슬로싱 모니터링 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 슬로싱 모니터링 장치는 이중벽 구조의 선체에 설치되는 저장탱크에 저장된 액체에 의한 슬로싱을 모니터링하기 위한 장치로서, 상기 선체의 선체내벽과 선체외벽 사이 내부공간에 구비되고, 상기 슬로싱에 의한 상기 선체내벽의 진동을 감지하는 슬로싱감지부; 및 상기 저장탱크에 저장된 액체의 액위에 대응하여 상기 슬로싱감지부의 이동을 가이드하는 이동가이드부를 포함한다.

Description

슬로싱 모니터링 장치{Apparatus for monitoring sloshing}
본 발명은 슬로싱 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)는 천연가스를 극저온(대략 -163도)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들어 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.
이러한 액화천연가스의 해상운송은 선박(예컨대, 엘엔지운반선)에 구비되는 저장탱크에 저장된 상태로 수행될 수 있다.
한편, 액화천연가스와 같은 액체는 저장탱크에 저장되어 선박으로 운송될 때 저장탱크 내부에서 슬로싱을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 저장탱크는 액체의 슬로싱에 의해 균열이 발생하는 것과 같이 파손될 수 있다. 나아가, 저장탱크에 저장된 액체가 파손된 저장탱크에서 외부로 누출되는 위험이 발생할 수 있다.
이러한 슬로싱 문제를 해결하기 위해, 종래 저장탱크 내부에 구조물을 설치하는 등의 방법이 사용되고 있다. 그러나 종래의 구조물을 설치하는 방법으로는 선박의 항해 중 저장탱크 내부에서 어느 정도의 슬로싱이 발생하는지를 모니터링할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는, 저장탱크 내부에서 발생하는 슬로싱을 모니터링할 수 있는 슬로싱 모니터링 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체내벽과 선체외벽을 포함하는 이중벽 구조의 선체에서 상기 선체내벽이 둘러싸는 공간에 상기 선체내벽에 의해 지지되도록 설치되는 저장탱크에 저장된 액체에 의한 슬로싱을 모니터링하기 위한 장치로서, 상기 선체내벽의 상기 선체외벽과 마주보는 면에 결합되어 상하 방향으로 연장되는 가이드레일, 및 상기 가이드레일에 결합되어 상하 방향으로 이동하는 이동블럭을 포함하는 이동가이드부; 상기 이동블럭에 탑재되어 상기 슬로싱에 의한 상기 선체내벽의 진동을 감지하는 슬로싱감지부; 상기 저장탱크에 저장된 액체의 액위를 측정하는 액위측정부; 및 상기 액위측정부로부터 수신한 액위측정값을 기초로 상기 슬로싱감지부가 상기 저장탱크에 저장된 액체의 액위에 대응하는 위치로 이동하도록 상기 이동가이드부를 작동시키는 제어부를 포함하는, 슬로싱 모니터링 장치가 제공될 수 있다.
상기 이동가이드부는, 상기 선체내벽에 지지되고, 상하방향으로 연장되는 가이드레일; 및 일측부가 상기 가이드레일에 이동 가능하게 지지되고, 타측부에 상기 슬로싱감지부가 지지되는 이동블럭을 포함할 수 있다.
상기 이동블럭은 랙-피니언 방식으로 이동할 수 있다.
상기 이동블럭은 윈치-케이블 방식으로 이동할 수 있다.
상기 저장탱크에 저장된 액체의 액위를 측정하는 액위측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 액위측정부가 측정한 액위측정값을 수신하고, 상기 액위측정값에 대응하여 상기 슬로싱감지부가 이동하도록 상기 이동가이드부를 작동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 저장탱크 내부에서 발생하는 슬로싱에 의해 저장탱크의 측벽이 지지되는 선체내벽의 진동을 감지함으로써 저장탱크 외부에서 슬로싱을 효과적으로 모니터링할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 모니터링 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 슬로싱감지부가 저장탱크에 저장된 액체의 액위에 대응하여 이동한 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 A를 확대한 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 BB선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 이동블럭의 이동구조의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 모니터링 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 슬로싱감지부가 저장탱크에 저장된 액체의 액위에 대응하여 이동한 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 A를 확대한 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 BB선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
참고로, 도 1 및 도 4에서 +X축방향은 선체(10) 및 저장탱크(30)의 우측을 나타내고, 도 1에서는 슬로싱감지부(110)가 상승 이동한 모습을 도시하고 있고, 도 2에서는 슬로싱감지부(110)가 하강 이동한 모습을 도시하고 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 모니터링 장치(100)는 슬로싱감지부(110) 및 이동가이드부(120)를 포함하고, 이중벽 구조의 선체(10)에 설치되는 저장탱크(30)에 저장된 액체에 의한 슬로싱을 모니터링한다.
이중벽 구조의 선체(10)는 도 1과 같이 선체내벽(11)과 선체외벽(12)을 포함할 수 있다. 선체내벽(11)이 둘러싸는 공간의 내부에는 후술하는 저장탱크(30)가 설치될 수 있다. 선체외벽(12)은 선체내벽(11)에 대해 선체(10) 외측방향으로 이격될 수 있다. 이 경우, 선체내벽(11)과 선체외벽(12) 사이에는 내부공간(13)이 형성될 수 있다.
예컨대, 선체(10)는 액화천연가스를 저장하여 운송하는 엘엔지운반선의 선체(10)일 수 있다.
이외에도, 선체는 도시되지 않았으나, 원유를 저장하여 운송하는 유조선과 같이 액체를 저장할 수 있는 다양한 구조물의 선체일 수 있다.
저장탱크(30)는 선체(10)에 설치된다. 저장탱크(30)는 도 1과 같이 선체내벽(11)이 둘러싸는 공간의 내부에 설치될 수 있다. 이때, 저장탱크(30)의 측벽은 선체내벽(11)의 내측면에 지지될 수 있다.
예컨대, 저장탱크(30)의 측벽은 도 1과 같이 선체(10)의 높이방향(예컨대, 도 1에서 볼 때 Z축방향)으로 연장되는 수직영역(31a), 수직영역(31a)의 상단부에서 상측으로 경사지게 연장되는 상부경사영역(31b) 및 수직영역(31a)의 하단부에서 하측으로 경사지게 연장되는 하부경사영역(31c)으로 구성될 수 있다.
저장탱크(30) 내부에는 액체가 저장된다.
예컨대, 선체(10)가 엘엔지운반선의 선체(10)인 경우, 저장탱크(30)에 저장되는 액체는 액화천연가스일 수 있다.
이 경우, 저장탱크(30)는 도 1과 같이 단열층(31)을 포함할 수 있다. 단열층(31)은 저장탱크(30) 내부를 향해 배치되는 제1단열방벽(미도시) 및 제1단열방벽과 선체내벽(11) 사이 배치되어 선체내벽(11)에 지지되는 제2단열방벽(미도시)을 포함할 수 있다.
이러한 단열층(31)은 저장탱크(30)의 측벽을 구성할 수 있다.
슬로싱감지부(110)는 선체내벽(11)과 선체외벽(12) 사이 내부공간(13)에 구비된다.
슬로싱감지부(110)는 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지한다.
보다 상세히, 선체(10)가 운항하는 중, 저장탱크(30) 내부에는 저장탱크(30)에 저장된 액체의 유동에 의해 슬로싱이 발생할 수 있다. 이러한 슬로싱은 저장탱크(30)의 측벽에 충격을 가할 수 있다.
저장탱크(30)의 측벽에 가해지는 슬로싱에 의한 충격은 저장탱크(30)가 지지되는 선체내벽(11)에 전달되어 선체내벽(11)을 진동시킬 수 있다. 이 경우, 선체내벽(11)의 진동의 크기 및 주기는 저장탱크(30) 내부에서 발생하는 슬로싱의 크기 및 주기에 대응하여 변할 수 있다.
이와 같은 선체내벽(11)의 진동은 슬로싱감지부(110)에 의해 감지될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 모니터링 장치(100)는 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지함으로써 저장탱크(30) 외부에서 슬로싱을 효과적으로 모니터링할 수 있다.
한편, 슬로싱감지부가 감지한 감지값은 도시되지 않았지만, 조타실 등에 마련되는 모니터와 같은 표시부로 송신되어 표시되고, 슬로싱이 저감되도록 선속 또는 진행방향과 같은 선체의 운항조건을 변경할 수 있는 자료로 사용될 수 있다.
나아가, 슬로싱감지부가 감지한 감지값은 배플과 같이 슬로싱을 저감하기 위해 저장탱크 내부에 설치되는 구조물의 설계를 위한 자료로 사용되거나, 저장탱크의 유지 및 보수를 위한 자료로 사용될 수 있다.
예컨대, 슬로싱감지부(110)는 도 1과 같이 저장탱크(30)의 우측벽이 지지되는 선체내벽(11) 및 그 선체내벽(11)이 마주보는 선체외벽(12) 사이 내부공간(13)에 형성될 수 있다. 이 경우, 슬로싱감지부(110)는 저장탱크(30)의 우측벽이 지지되는 선체내벽(11)의 진동을 감지할 수 있다.
참고로, 본 실시예에서는 모니터링 장치(100)가 저장탱크(30)의 우측벽이 지지되는 선체내벽(11)의 진동을 감지하도록 형성되는 경우를 예를 들어 설명한다. 다만, 이는 예시에 불과하고, 다른 실시예에서는 도시되지 않았지만, 모니터링 장치가 저장탱크의 우측벽, 좌측벽, 전방측벽 및 후방측벽 중 적어도 어느 한 측벽이 지지되는 선체내벽의 진동을 감지하도록 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 슬로싱감지부(110)는 가속도센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 가속도센서는 3축방향의 가속도를 측정하여 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지할 수 있다.
이외에도, 슬로싱감지부(110)는 압력센서와 같이 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지할 수 있는 다양한 감지수단을 포함할 수 있다.
이동가이드부(120)는 저장탱크(30)에 저장된 액체의 액위에 대응하여 슬로싱감지부(110)의 이동을 가이드한다. 다시 말해, 슬로싱감지부(110)는 저장탱크(30)에 저장된 액체의 액위가 변할 때 이동가이드부(120)를 통해 변하는 액체의 액위에 대응하는 위치로 이동할 수 있다.
이 경우, 슬로싱감지부(110)는 저장탱크(30)에 저장된 액체의 액위가 변하는 경우에도 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 정확하며 효과적으로 감지할 수 있다.
나아가, 본 실시예에 따른 모니터링 장치(100)는 변하는 액체의 액위에 대응하여 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지하기 위해 설치되는 슬로싱감지부(110)의 수를 감소킬 수 있어 설치비용을 절약할 수 있다.
본 실시예에서, 이동가이드부(120)는 슬로싱감지부(110)를 상하방향으로 이동시킬 수 있다.
보다 상세히, 액체는 저장탱크(30) 내부로 유입될 수 있다. 이 경우, 액체의 액위는 도 1과 같이 상승할 수 있다.
이때, 이동가이드부(120)는 도 1과 같이 상승한 액체의 액위에 대응하여 슬로싱감지부(110)를 상승시킬 수 있다(도 1의 화살표 참조). 이 경우, 슬로싱감지부(110)는 상승한 액체의 액위에 대응하는 위치에서 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지할 수 있다.
또는, 저장탱크(30)에 저장된 액체 중 일부는 선체(10)가 운항하는 중 증발가스로 배출되는 것과 같이 다양한 원인에 의해 저장탱크(30) 외부로 배출될 수 있다. 이 경우, 액체의 액위는 도 2와 같이 하강할 수 있다.
이때, 이동가이드부(120)는 도 2와 같이 하강한 액체의 액위에 대응하여 슬로싱감지부(110)를 하강시킬 수 있다(도 2의 화살표 참조). 이 경우, 슬로싱감지부(110)는 하강한 액체의 액위에 대응하는 위치에서 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지할 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 이동가이드부(120)는 가이드레일(121) 및 이동블럭(122)을 포함할 수 있다.
가이드레일(121)은 선체내벽(11)에 지지될 수 있다. 이 경우, 가이드레일(121)은 선체내벽(11)을 향하는 일측부가 용접 등의 방법으로 고정 지지될 수 있다.
가이드레일(121)은 상하방향으로 연장 형성될 수 있다. 이 경우, 가이드레일(121)은 도 1과 같이 상하방향으로 연장되는 저장탱크(30)의 측벽을 따라 연장될 수 있다.
예컨대, 가이드레일(121)은 도 1과 같이 저장탱크(30)의 측벽의 하부경사영역(31c), 수직영역(31a) 및 상부경사영역(31b)에 대응하도록 연장될 수 있다.
또는, 가이드레일은 도시되지 않았지만, 하부경사영역, 수직영역 및 상부경사영역 중 적어도 어느 한 영역에 대응하도록 연장될 수 있다.
이동블럭(122)은 가이드레일(121)을 향하는 일측부가 가이드레일(121)의 타측부에 이동 가능하게 지지될 수 있다. 이 경우, 이동블럭(122)은 가이드레일(121)의 연장방향으로 이동할 수 있다.
일례로, 이동블럭(122)은 도 3 및 도 4와 같이 랙-피니언 방식으로 이동할 수 있다.
이 경우, 가이드레일(121)의 타측부에는 가이드레일(121)의 연장방향으로 랙기어(123)가 형성되고, 이동블럭(122)에는 랙기어(123)와 맞물리는 피니언기어(124)가 형성될 수 있다. 피니언기어(124)는 이동블럭(122)에 고정 지지되는 구동모터(125)의 모터축과 연결되고, 구동모터(125)의 회전에 따라 회전할 수 있다.
구동모터(125)는 정,역회전 가능하고, 이동블럭(122)은 구동모터(125)의 회전방향에 따라 가이드레일(121)을 따라 상측 또는 하측으로 이동할 수 있다.
다른 예로, 이동블럭(122)은 도 5와 같이 윈치-케이블 방식으로 이동할 수 있다. 참고로, 도 5는 도 1의 이동블럭의 이동구조의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
이 경우, 이동블럭(122)은 상하방향으로 연장되는 케이블(126)과 연결될 수 있다. 케이블(126)은 선체(10)에 설치되는 윈치(127)에 의해 연결될 수 있다.
이동블럭(122)은 윈치(127)가 케이블(126)을 감거나 풀 때 가이드레일(121)을 따라 상측 또는 하측으로 이동할 수 있다.
이외에도, 이동블럭(122)은 도시되지 않았지만, 가이드레일(121)을 따라 이동할 수 있는 다양한 방식으로 가이드레일(121)에 지지될 수 있다.
이동블럭(122)의 타측부에는 도 1 및 도 3과 같이 슬로싱감지부(110)가 지지될 수 있다. 이 경우, 슬로싱감지부(110)는 선체내벽(11)에서 가이드레일(121) 및 이동블럭(122)으로 전달되는 슬로싱에 의한 선체내벽(11)의 진동을 감지할 수 있다.
이와 같은 이동블럭(122)은 슬로싱감지부(110)의 위치가 저장탱크(30)에 저장된 액체의 액위에 대응하도록 이동할 수 있다.
본 실시예에 따른 모니터링 장치(100)는 도 1과 같이 액위측정부(130)를 더 포함할 수 있다.
액위측정부(130)는 저장탱크(30)에 저장된 액체의 액위를 측정할 수 있다.
액위측정부(130)는 초음파 또는 레이저 등을 이용하여 액체의 액위를 측정할 수 있는 공지의 다양한 측정수단을 포함할 수 있고, 그 상세한 설명을 생략한다.
예컨대, 액위측정부(130)는 도 1과 같이 저장탱크(30)의 천장면에 설치될 수 있다. 이 경우, 액위측정부(130)는 저장탱크(30)의 높이 및 저장탱크(30)의 천장면과 저장탱크(30)에 저장된 액체의 자유표면 사이 거리를 이용하여 액체의 액위를 측정할 수 있다.
본 실시예에 따른 모니터링 장치(100)는 도 1과 같이 제어부(140)를 더 포함할 수 있다.
제어부(140)는 액위측정부(130)가 측정한 액위측정값을 수신하고, 액위측정값에 대응하여 슬로싱감지부(110)가 이동하도록 가이드부를 작동시킬 수 있다.
이 경우, 제어부(140)는 슬로싱감지부(110)의 위치가 액위측정값에 대응하도록 이동블럭(122)을 작동시킬 수 있다.
일례로, 이동블럭(122)이 잭-피니언 방식으로 이동하는 경우, 제어부(140)는 이동블럭(122)이 액위측정값에 대응하는 위치로 이동하도록 구동모터(도 4의 125 참조)를 작동시킬 수 있다.
다른 예로, 이동블럭(122)이 윈치-케이블 방식으로 이동하는 경우, 제어부(140)는 이동블럭(122)이 액위측정값에 대응하는 위치로 이동하도록 윈치(도 5의 127 참조)를 작동시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 모니터링 장치는 도시되지 않았지만, 복수로 제공될 수 있다. 이 경우, 복수의 모니터링 장치는 저장탱크의 우측벽 또는 좌측벽이 지지되는 선체내벽의 진동을 감지하도록 형성되는 경우 선체의 길이방향으로 분산 배치될 수 있다. 또는, 복수의 모니터링 장치는 저장탱크 전방측벽 또는 후방측벽이 지지되는 선체내벽의 진동을 감지하도록 형성되는 경우 선체의 폭방향으로 분산 배치될 수 있다.
앞서 살핀 바와 같이, 본 실시예에 따른 모니터링 장치(100)는 저장탱크(30) 내부에서 발생하는 슬로싱에 의해 저장탱크(30)의 측벽이 지지되는 선체내벽(11)의 진동을 감지함으로써 저장탱크(30) 외부에서 슬로싱을 효과적으로 모니터링할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 선체 30: 저장탱크
100: 슬로싱 모니터링 장치 110: 슬로싱감지부
120: 이동가이드부 121: 가이드레일
122: 이동블럭 130: 액위측정부
140: 제어부

Claims (3)

  1. 선체내벽과 선체외벽을 포함하는 이중벽 구조의 선체에서 상기 선체내벽이 둘러싸는 공간에 상기 선체내벽에 의해 지지되도록 설치되는 저장탱크에 저장된 액체에 의한 슬로싱을 모니터링하기 위한 장치로서,
    상기 선체내벽의 상기 선체외벽과 마주보는 면에 결합되어 상하 방향으로 연장되는 가이드레일, 및 상기 가이드레일에 결합되어 상하 방향으로 이동하는 이동블럭을 포함하는 이동가이드부;
    상기 이동블럭에 탑재되어 상기 슬로싱에 의한 상기 선체내벽의 진동을 감지하는 슬로싱감지부;
    상기 저장탱크에 저장된 액체의 액위를 측정하는 액위측정부; 및
    상기 액위측정부로부터 수신한 액위측정값을 기초로 상기 슬로싱감지부가 상기 저장탱크에 저장된 액체의 액위에 대응하는 위치로 이동하도록 상기 이동가이드부를 작동시키는 제어부를 포함하는, 슬로싱 모니터링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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