LNG선 정복하기 9편: Filling Limit, Reference Temperature, Vapour Space

처음 Loading Plan을 볼 때는 98%만 기억했다.

LNG Tank는 98%까지만 싣는다고 외웠고, Topping-off 때 그 숫자를 넘지 않으면 되는 줄 알았다. 그런데 실제 카고 계산표를 보면 Filling Limit, Loading Limit, Target Level, High Level Alarm이 각각 따로 나온다.

Final Tank 목표는 98%보다 낮게 잡히기도 하고, Loading Temperature와 Cargo Density가 달라지면 Loading Limit도 달라진다. 여기에 Line Drain Allowance까지 빼고 나면 실제 Stop Target은 또 다른 숫자가 된다.

이때부터 98%를 로딩 중 멈춰야 하는 레벨로 외우면 안 된다는 걸 알았다. Filling Limit는 Reference Temperature에서 보는 규정상 한계이고, Loading Limit는 이번 카고의 실제 Loading Temperature를 반영한 계산값이다. 본선 Loading Plan의 Target은 그 Loading Limit 안에서 작업 마진까지 반영해 정한 값이다.

결국 이 주제는 “탱크를 몇 퍼센트 채우느냐”보다, 카고가 따뜻해져 팽창하더라도 Liquid-full 상태가 되지 않는지, PRV Inlet이 Vapour Space에 남는지, Topping-off와 Line Drain까지 끝낸 뒤에도 여유가 있는지를 보는 내용이다.

주의: 이 글은 특정 선박의 실제 Loading Limit Table, Tank별 Target, Alarm Setting, Valve Closing Time이나 Line Drain 계산값을 설명하는 글이 아니다. 실제 카고 작업과 비상조치는 본선 승인 절차, 회사 SMS, 선박별 매뉴얼과 터미널 지침을 우선한다.

로딩 플랜의 네 가지 숫자

처음 LNG선을 타면 Filling Limit와 Loading Limit만 헷갈리는 게 아니다. 실제 로딩 때는 Tank Target과 Level Alarm까지 같이 보이기 때문에 숫자의 역할부터 나눠두는 편이 좋다.

특히 High Level Alarm을 “여기까지 실어도 되는 레벨”로 생각하면 안 된다. Loading Plan Target을 먼저 맞추고, Alarm은 계획에서 벗어났을 때 알려주는 별도의 보호장치로 봐야 한다.

나도 처음에는 화면에 표시되는 퍼센트가 전부 같은 기준인 줄 알았다. 실제로는 규정상 한계, 계산상 한계, 작업 목표와 안전장치가 서로 다른 숫자로 겹쳐 있는 구조였다.

Filling Limit와 Loading Limit

Filling Limit, FL은 카고가 Reference Temperature에 도달했을 때 Cargo Tank Total Volume 대비 허용되는 최대 Liquid Volume이다.

현행 IGC Code Chapter 15의 Default Filling Limit는 Reference Temperature에서 98%다. 다만 이 98%가 모든 LNG선의 실제 Loading Target이라는 뜻은 아니다.

승인된 조건을 만족하면 98%보다 높은 Filling Limit가 허용될 수 있다. 이 경우에도 Isolated Vapour Pocket이 생기지 않고, PRV Inlet이 Vapour Space에 남아 있어야 하며, 계측 오차와 팽창·운용 마진을 반영해야 한다. 현행 IGC Code에서는 Reference Temperature 기준 99.5%를 넘는 Filling Limit는 허용하지 않는다.

Loading Limit, LL은 실제 Loading Temperature에서 Cargo Tank에 넣을 수 있는 최대 Liquid Volume이다. Filling Limit에 Reference Temperature와 Loading Temperature에서의 Density 차이를 적용해 계산한다.

LNG는 따뜻해질수록 일반적으로 Density가 낮아지고 같은 질량이 차지하는 체적은 커진다. 그래서 Loading 당시의 차가운 카고를 FL 숫자까지 그대로 채워버리면, 나중에 Cargo Temperature가 올라갔을 때 Reference Temperature 기준 한계를 넘을 수 있다.

숫자를 넣어보면 차이가 보인다

아래 값은 계산 구조를 보기 위한 예시이며 특정 선박이나 실제 카고 값은 아니다.

FL이 98%라고 해도 Loading Temperature에서의 LL은 약 96.5%가 될 수 있다는 뜻이다. 여기서 실제 Loading Plan Target은 다시 Line Drain Allowance와 작업 마진 등을 반영해 더 낮게 잡힐 수 있다.

계산하면서 생각이 바뀐 부분도 이거였다. 98%는 로딩 화면에서 찾아가야 할 목표가 아니라, Reference Temperature까지 카고가 팽창한 뒤에도 넘지 않아야 하는 기준이었다.

Reference Temperature

Reference Temperature는 Loading을 끝낸 순간의 Cargo Temperature와 같은 말이 아니다. Filling Limit를 계산할 때 앞으로 카고가 도달할 수 있다고 보는 기준온도다.

IGC Code에서는 Cargo Vapour Pressure·Temperature Control이 제공되는지에 따라 Reference Temperature를 다르게 정의한다.

여기서 본선에 BOG Compressor나 Gas Consumer가 있다는 이유만으로 어느 조건에 해당한다고 임의로 정하면 안 된다. 선박의 승인된 Cargo Containment·Pressure Control 설계와 Loading Limit 문서를 따라야 한다.

Reference Temperature가 필요한 이유는 Loading 뒤의 상태까지 보기 때문이다. 지금 Loading Temperature에서는 충분한 Space가 있어 보여도 카고가 따뜻해지면서 Density가 낮아지면 Liquid Volume은 증가한다.

그래서 Loadable Quantity를 계산할 때는 CoQ의 Composition과 Density, Loading Temperature만 넣고 끝나는 게 아니다. 승인된 Reference Temperature와 PRV Set Pressure가 같이 들어간다.

선박에는 Cargo Tank별·Cargo별 Maximum Loading Limit와 적용 가능한 Loading Temperature, Maximum Reference Temperature가 정리된 승인자료가 비치돼야 한다. 실제 Loading Plan에서는 이 자료와 Loading Computer 결과를 기준으로 잡는다.

Vapour Space와 PRV

Filling Limit를 두고 흔히 “2%의 Vapour Space를 남긴다”고 설명한다. 첫 개념을 잡는 데는 편하지만, 이 문장만으로는 조금 부족하다.

98%는 Reference Temperature에서의 Default Filling Limit다. 실제 Loading 종료 직후 화면에 정확히 2%의 Vapour Space가 보여야 한다는 뜻은 아니다. Loading Temperature와 Density가 다르기 때문에 실제 LL과 남는 Vapour Space도 달라질 수 있다.

IGC Code가 요구하는 것은 Reference Temperature에서 최소 Vapour Space가 남도록 하는 것이다. 그 Space에는 아래 항목이 반영돼야 한다.

• Level Gauge와 Temperature Gauge 등 계측기의 허용오차
• PRV Set Pressure에서 Full-flow Relieving Pressure까지 압력이 오를 때 생기는 Liquid의 추가 팽창
• Loading 종료 후 Cargo Tank로 Drain Back되는 Liquid
• Operator가 Stop 요청을 하고 Valve가 실제로 닫힐 때까지의 시간

배에서 가장 와닿는 부분은 Line Drain과 Valve Closing Time이었다. Terminal에 Stop을 요청했다고 그 순간 Cargo Flow가 완전히 0이 되는 것은 아니다. Shore Valve와 Ship Valve가 닫히는 동안 들어오는 양, Liquid Main과 Arm에 남아 Final Tank로 Drain되는 양까지 생각해야 한다.

그래서 Final Tank는 Target에 딱 도달한 뒤 멈추는 방식보다, Loading Plan에 잡힌 Drain Allowance를 보고 Stop 시점을 정한다. 실제 Allowance와 Sequence는 터미널 조건과 본선 승인 절차에 따른다.

PRV가 Vapour Phase에 남아야 하는 이유

Cargo Tank PRV는 Vapour Pressure가 설정값에 도달했을 때 탱크를 과압으로부터 보호하는 장치다. PRV Inlet과 연결 라인에는 Liquid가 고이거나 PRV가 Liquid에 잠기는 조건이 생기지 않아야 한다.

이 때문에 PRV는 Filling Limit 상태에서도 Vapour Phase에 남도록 배치된다. Filling Limit를 Tank Level 숫자로만 보지 않고 Tank Geometry, Dome과 PRV 위치까지 연결해서 보는 이유다.

Trim·List와 Vapour Pocket

Tank Level은 배가 Upright, Even Keel일 때도 Tank 형상에 따라 비선형으로 움직인다. 여기에 Trim과 List가 생기면 Gauge가 읽는 Level, 탱크 안 액면 위치와 Vapour Space 형상도 달라진다.

IGC Code는 PRV가 Filling Limit 상태에서 15° List와 0.015L Trim 조건에서도 Vapour Phase에 남도록 배치하도록 요구한다.

이 숫자를 본선의 정상 운항 허용 List나 Trim으로 이해하면 안 된다. Cargo Tank와 PRV Arrangement를 검토하는 설계조건이다. 실제 Loading과 항해 중 허용 Trim·List는 Stability, Loading Manual, Terminal Limitation과 선박별 절차가 따로 적용된다.

Isolated Vapour Pocket

Tank 형상과 액면 위치에 따라 Vapour Space 일부가 Dome이나 PRV Inlet과 이어지지 않은 채 고립될 수 있는 상태를 Isolated Vapour Pocket이라고 한다.

현행 IGC Code에서 98%보다 높은 Filling Limit를 승인할 때는 이런 고립된 Vapour Pocket이 생기지 않는지 확인해야 한다. 동시에 PRV Inlet도 계속 Vapour Space에 남아 있어야 한다.

그러니까 Isolated Vapour Pocket은 평소 CCR에서 따로 계산해 운전하는 값이라기보다, 높은 Filling Limit를 승인할 때 Tank Geometry와 Vent Arrangement를 검토하는 설계·승인 조건에 가깝다.

원래 이 부분을 공부할 때는 Vapour Pocket을 일반 항해 중 자주 생길 수 있는 위험처럼 봤다. 다시 규정을 따라가 보니 적용 범위를 나눠야 했다. 항해사 입장에서는 승인된 Filling Limit와 Trim·List 조건을 따르는 것이 먼저고, Tank 형상에 따른 검증은 선급과 승인자료의 영역이다.

Loading Plan 확인 순서

Filling Limit를 실무에 연결하는 순간은 Full Rate보다 Topping-off에 들어간 뒤다. Tank별 Finish Time이 가까워지고 Final Tank가 정해지면 작은 Rate와 Level 차이도 크게 보인다.

내 기준에서는 아래 순서로 보면 덜 헷갈렸다.

Topping-off 때 보는 숫자는 Level 하나가 아니다

Topping-off에 들어가면 CCR에서는 Tank별 Level, Loading Rate, 예상 Finish Time과 Valve 상태를 계속 맞춘다. 현장에서는 Manifold와 Arm 상태를 보고, Ballast 쪽에서는 Closing Condition에 맞게 Trim과 List를 잡는다.

Final Tank가 결정되면 남은 Cargo Quantity와 Line Drain 예상량을 같이 본다. Final Tank Target에 도달한 뒤 Stop하는 것이 아니라, Stop 이후 들어올 양을 감안해 미리 Rate Down과 Stop 시점을 잡는다.

여기서 Terminal과의 연락이 늦거나, Valve Closing Time을 잘못 생각하거나, Line Drain이 예상과 다르면 Final Level이 계획에서 벗어날 수 있다. 그래서 Loading Limit와 Tank Target 사이에 여유를 두는 것이다.

Closing CTS는 Filling Limit 확인과 다른 작업이다

Loading Completion 뒤 Closing CTS에서는 Tank Level, Liquid Temperature, Vapour Temperature와 Pressure, Trim·List를 잡아 Cargo Figure를 계산한다.

이때 Level이 Loading Plan Target과 맞는지 확인하지만, CTS의 목적은 최종 Cargo Quantity를 계산하는 것이다. Filling Limit는 애초에 Loading Plan을 만들 때 적용되는 허용 한계다.

둘을 연결해서 보되 같은 개념으로 섞지는 않는 편이 좋다. Closing CTS에서 나온 Level이 정상이라고 해서 Loading Limit 계산이 필요 없어지는 것도 아니고, Loading Limit를 지켰다고 Ship Figure와 Shore Figure가 자동으로 맞는 것도 아니다.

내가 처음 이 주제를 공부하면서 가장 헷갈렸던 건 모든 퍼센트가 Tank Level을 말하는 것처럼 보였다는 점이다. 실제로는 FL은 Reference Condition, LL은 Loading Condition, Target은 작업계획, Alarm은 Overfill Protection이었다.

이 구분을 하고 나니 왜 Final Tank를 일찍 잡는지, 왜 Drain Allowance를 빼는지, 왜 Closing CTS 때 Trim과 List를 맞추는지가 한 흐름으로 연결됐다. 마지막 몇 퍼센트는 남은 카고량만 보는 구간이 아니라, Tank Space와 작업 마진을 관리하는 구간이었다.

같이 보면 좋은 글

외부 출처 / 팩트체크

• IMO·Resolution MSC.370(93), Revised IGC Code Chapter 15
  Filling Limit와 Loading Limit의 정의, Reference Temperature, 98% Default Filling Limit, 99.5% 상한, Loading Limit 계산식과 본선 비치 문서 요건에 적용했다.
• IMO·International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk
  IGC Code의 적용 범위와 액화가스 운반선의 설계·설비 기준을 확인하는 범위에 적용했다.
• SIGTTO·Liquefied Gas Handling Principles on Ships and in Terminals, 4th Edition
  LNG의 온도·밀도·체적 관계와 선박 카고 작업의 일반 원칙을 이해하는 범위에서 참고했다.

자료 확인 기준일: 2026년 07월 23일