KR100499712B1 - 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽연결구조 - Google Patents

선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽연결구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초저온 상태의 액체인 액화천연가스를 수송하는 선박 내부에 설치되는 탱크구조를 단순화시켜 조립공정을 단축시킴과 동시에, 액밀성을 견고하게 유지하면서 기계적 변형에 따른 응력을 보다 용이하게 해소시켜 액화천연가스의 기화에 따른 손실을 최소화할 수 있는 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조는 액화천연가스를 저장하는 선박의 선체 내부에 설치되는 저장탱크로서, 2개의 연속하는 밀봉벽 및 2개의 단열벽을 포함하며, 상기 밀봉벽 중 1차 밀봉벽은 저장탱크에 저장되는 액화천연가스와 접촉하고, 그 하부에 1차 단열벽, 2차 밀봉벽 및 2차 단열벽의 순서로 배치되는 저장탱크의 밀봉벽 연결구조로서, 상기 2차 밀봉벽은 상기 단열벽이 형성하는 공간부로 연장되고, 상기 공간부에는 상기 2차 밀봉벽의 단부와 맞닿게 결합되는 상부 고정판 및 하부고정판을 포함하고, 상기 상부 고정판 및 하부고정판의 결합면에는 상기 2차 밀봉벽의 단부가 삽입되는 홈부가 형성된다.

Description

선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조 {SEALED WALL CONNECTING STRUCTURE OF A LNG STORAGE TANK INSTALLED INSIDE THE SHIP}
본 발명은 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초저온 상태의 액체인 액화천연가스를 수송하는 선박 내부에 설치되는 탱크구조를 단순화시켜 조립공정을 단축시킴과 동시에, 액밀성을 견고하게 유지하면서 기계적 변형에 따른 응력을 보다 용이하게 해소할 수 있는 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조에 관한 것이다.
일반적으로, LNG 수송선의 내부에 설치되는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG) 저장탱크는 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 나눌 수 있다. 이는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는 지에 따른 분류이며, 그 구체적 내용은 아래와 같다.
하기 [표 1]에서 일명 GTT NO 96-2형과 GTT Mark Ⅲ형은 1995년 Gaz Transport(GT)사와 Technigaz(TGZ)사가 GTT(Gaztransport & Technigaz)사로 명칭이 변경되면서 각각 GT형은 GTT NO 96-2형으로, TGZ형은 GTT Mark Ⅲ형로 개칭되어 사용되고 있다.
LNG 저장탱크의 분류
구분 멤브레인형(Membrane Type) 독립탱크형(Independent Type)
GTT Mark III GTT NO 96-2 MOSS IHI - SPB
탱크재질-두께 SUS 304L-1.2 mm Invar 강-0.7 mm AL 합금강(5083)-50 mm AL 합금강(5083)Max. 30 mm
방열재질-두께 ReinforcedPolyurethane Foam-250 mm Plywood Box +Perlite-530 mm Polyurethane Foam-250 mm Polyurethane Foam-200 mm
GTT사의 멤브레인형 LNG선은 단열재 및 선체가 직접적인 하중을 받고 화물 탱크와 화물탱크 사이에 기계적/열적특성에 의한 위험성을 피하기 위하여 코퍼댐(Cofferdam)이 설치되어 있으며, 이러한 코퍼댐 내부의 공기온도는 코퍼댐 측 선체 내판의 저온 취성을 막기 위하여 +5℃ 이상 유지해야 하고, 이를 위하여 일반적으로 증기 또는 고온수와 같은 열원을 이용하도록 Heating Coil과 같은 가열수단이 설치되어 있다. 단열재 시공은 먼저 선체에 족장을 설치하여 완성한 후 Access House로 족장 자재와 육상에서 완성된 단열재 상자와 멤브레인 및 기타 자재를 반입하여 설치한다. 구형탱크의 경우, 진수 전 작업기간이 긴 것에 비해 멤브레인 방식은 진수 후의 기간이 길다.
GTT사의 멤브레인형 중에서 NO 96-2형은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 0.5~0.7㎜ 두께의 인바(Invar)강(36% Ni)을 사용하며, 1차 밀봉벽(10) 및 2차 밀봉벽(15)이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 갖고 있어 1차 밀봉벽(10)의 누설 시 상당한 기간동안 2차 밀봉벽(15)만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다. 또한 GTT NO 96-2형의 밀봉벽(10,15)은 멤브레인(Membrane)이 직선형이므로 Mark Ⅲ형의 파형 멤브레인보다 용접이 간편하여 자동화 율은 높으나, 전체적인 용접장은 GTT NO 96-2형이 길다.
또한, 기존의 GT형과 현재 채용되고 있는 GTT NO 96-2형의 가장 큰 차이점은 단열재 상자(단열벽; 11,16)를 지지하는 U형 바(Bar) 대신에 Double Couple(17)을 이용하는데 있다. GTT NO 96-2형 LNG선의 저장탱크 방열단면에 대한 주요 부분의 기능은 표 2와 같다.
GTT NO 96-2형 저장탱크 방열단면의 주요부분
구분 기능
Tongue 단열벽 상자에 설치되며 Membrane Sheet와 Membrane Sheet 사이를 3겹으로 용접되어 이들을 연결하며, Membrane과 단열벽 상자를 연결하여 준다.
Joist 단열벽 상자와 단열벽 상자 사이에 설치되며 수평방향의 변위를 완화시키고 고응력의 발생을 방지한다.
1,2차 단열벽 (Perlite) 저장탱크에 열이 침입하는 것을 방지한다.
1차 밀봉벽 (Invar) 1차 밀봉벽으로 -163℃ 정도의 화물이 직접 맞닿는 부분으로 1차적으로 저장탱크를 구성한다.
2차 밀봉벽 (Invar) 2차 방법으로서 1차 밀봉벽(Membrane)이 파손되었을 경우 일정기간 동안 화물의 누설을 방지하는 기능을 한다.
한편, GTT사의 Mark Ⅲ형은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 밀봉벽(20)으로 1.2㎜ 두께의 파형이 붙은 스테인리스강 멤브레인(Membrane)이며, 저온에 의한 수축은 파형부의 주름에서 흡수하여 멤브레인 내에는 거의 큰 응력이 생기지 않는다. 또한 단열벽(21,26)의 재료로 Balsa재, Glass Wool, Triplex 등이 사용된다. Mark Ⅲ형은 1차 및 2차 단열벽(Insulation)(21,26)을 육상에서 가공하여 일체형으로 탑재하므로, 박스형의 1차 및 2차 단열벽(21,26)을 각각 설치해야 하는 GTT NO 96-2형에 비하여 시공이 상대적으로 쉽다.
GTT Mark Ⅲ형의 LNG선 저장탱크 방열단면에 대한 주요 부분의 기능은 하기 [표 3]에 나타내었다.
Mark Ⅲ형 저장탱크 방열단면의 주요부분
구분 기능
Mastic 저장탱크의 하중을 선체에 전달한다.
Plywood 1차 및 2차밀봉벽과 1차 및 2차 단열벽 사이에 설치되며, 단열벽의 균일 배치로밀봉벽에 일정한 하중을 받을 수 있도록 도와주며, 수직방향의 하중에 의한 변위를 완화시킨다.
Glass Wool 단열벽 상자와 단열벽 상자 사이에 설치되며 수평방향의 변위를 완화시키고 고응력의 발생을 방지한다.
1차 및 2차 단열벽(Polyurethane Foam) 저장탱크에 열이 침입하는 것을 방지한다.
2차밀봉벽 (Triplex Flex) 1차밀봉벽인 1차 멤브레인이 파손되었을 경우 일정 기간 동안 화물의 누설을 방지하는 기능을 가지고, Al Foil의 양면에 Glass Cloth가 접착되어져 있다.
1차밀봉벽 (SUS 304L) 1차 멤브레인으로 -160℃ 정도의 화물이 직접 닿는 부분으로 1차적으로 화물탱크를 구성하며, 열응력에 잘 견디게 파형의 주름진(corrugated) 구조로 시공 되어져 있다.
상기와 같은 구조로 이루어지는 GTT NO 96-2형 저장탱크구조와 GTT Mark Ⅲ형 저장탱크구조 중에서 중요한 부분을 차지하는 부분이 코너부(Coner Part)의 구조이다.
LNG 저장탱크에서의 코너부(모서리부)는 저장탱크를 구성하는 각각의 밀봉벽(멤브레인)의 열변형에 의한 하중이 비대칭적으로 작용하는 구역으로서, 이러한 비대칭 하중을 분산시킴으로써 저장탱크로부터 발생하는 응력을 해소하도록 구조적으로 구성되어야만 한다.
전술된 멤브레인형의 LNG 저장탱크는 아직까지 초저온의 액체 LNG의 기화에 의한 손실인 BOG(boiled off gas)의 저감, 복잡한 단열벽 및 밀봉벽의 구조 단순화, 제조 공정의 단순화에 의한 탱크 건조기간 감소, 탱크부의 코너부 및 밀봉벽에서의 응력해소 등의 점에서 수십년에 걸쳐 개선의 노력이 있었지만 아직까지 더 개선의 필요성이 있다.
이에 본 발명은 종래의 멤브레인형 LNG 저장탱크와 상이한 새로운 구조의 멤브레인형 LNG 저장탱크를 발명하고, 새로운 구조의 밀봉벽 연결구조를 제안하여 상기 여러 문제점을 개선하고자 한다.
본 발명은 종래의 LNG 저장탱크와 구조적으로 다른 새로운 구조의 LNG 저장탱크를 제안하여, 조립구조 및 제조공정이 단순화되어 탱크의 건조기간이 단축될 뿐만 아니라, 저장탱크에 저장되는 액화천연가스의 저장 및 배출로부터 발생하는 열적/기계적 응력을 보다 효율적으로 해소하기 위한 새로운 구조의 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조는 액화천연가스를 저장하는 선박의 선체 내부에 설치되는 저장탱크로서, 2개의 연속하는 밀봉벽 및 2개의 단열벽을 포함하며, 상기 밀봉벽 중 1차 밀봉벽은 저장탱크에 저장되는 액화천연가스와 접촉하고, 그 하부에 1차 단열벽, 2차 밀봉벽 및 2차 단열벽의 순서로 배치되는 저장탱크의 밀봉벽 연결구조로서, 상기 2차 밀봉벽은 상기 단열벽이 형성하는 공간부로 연장되고, 상기 공간부에는 상기 2차 밀봉벽의 단부와 맞닿게 결합되는 상부 고정판 및 하부고정판을 포함하고, 상기 상부 고정판 및 하부고정판의 결합면에는 상기 2차 밀봉벽의 단부가 삽입되는 홈부가 형성된다.
여기서, 상기 홈부는 굴곡지게 형성되는 것이 바람직하고, 상기 2차 밀봉벽은 각각의 1차 단열벽 또는 2차 단열벽의 측면에 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 1차 밀봉벽은 주름부를 더 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 상부 및 하부 고정판은 그 종방향으로 다소 굴곡이 있는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조는 선박의 선체 내부에 형성된 면에 면접하도록 설치되는 2차 단열벽과, 이의 상부면에 형성되는 2차 밀봉벽 및 이의 상부면에 형성되는 1차 단열벽을 포함하게 되며, 본 발명에서는 이러한 탱크구조를 선박 외부에서 예비조립체로서 각각 코너구조체, 평면구조체를 미리 제작하여 탱크 내부공간에 조립하게 하게 되는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조를 구성하는 평면구조체의 도시한 사시도인 도 6을 참조하면, 미리 제작된 코너구조체(100)를 선체 내부에 먼저 고정시킨 다음, 이를 기준으로 하는 평면구조체(200)를 조립하며, 이러한 평면구조체(200)의 고정은 탱크의 조립 현장에서 앵커구조체(150)를 조립함으로써 이루어지는 것이다.
본 발명을 구성하는 상기 평면구조체(200)는 선체 외부에서 예비 조립된 상태로 선체 내부로 도입되는 것이며, 이러한 평면구조체(200)의 구조는 코너구조체(100)와 유사한 구성으로 이루어지고, 평면부 1차 단열벽(204)의 상부에는 플라이우드 재질의 상부판재(205)가 설치된다.
즉, 선체 내부에 형성된 바닥면(1) 또는 격벽(2)에 면접하는 평면부 2차 단열벽 하부 판재(201)가 마련되며, 이 상부면에 폴리우레탄폼(Polyurethane Foam) 재질의 평면부 2차 단열벽(202)이 부착되고, 이 상부면에 다시 알루미늄 시트 또는 가요성 시트(Triplex) 재질의 평면부 2차 밀봉벽(203)이 부착되고, 다시 이 상부면에 폴리우레탄폼(Polyurethane Foam) 재질의 평면부 1차 단열벽(204) 및 플라이우드 재질의 상부 판재(205)가 부착되는 구조로 이루어진다.
또한, 상기 평면부 2차 단열벽 하부 판재(201)와 평면부 2차 밀봉벽(203)은 1차 및 2차 단열벽(204,202)의 측면에서 다소 돌출되어 후공정에서 이웃하는 평면구조체(200) 또는 코너구조체(100)와 상호 결합 고정되어지도록 하며, 코너구조체(100)와 접하는 반대면의 모서리 부위는 본 발명의 앵커구조체(150)에 의하여 조립 고정되도록 일부가 절단된 단턱 형상으로 형성되어있다. 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 평면구조체(200)의 높이는 이웃하는 코너구조체(100)의 높이와 동일하도록 제작된다.
도 7은 선체 내벽에 경계턱을 설치한 사시도, 도 8은 도 7의 경계턱에 코너구조체 삽입한 사시도, 도 9는 도 8의 코너구조체 고정한 사시도, 도 10은 도 9의 코너구조체와 인접하는 평면구조체를 배치한 사시도, 도 11은 도 10의 평면구조체가 고정한 후 앵커 지지로드를 결합한 사시도, 도 12는 도 11의 앵커 지지로드에 앵커부 2차 단열벽 및 앵커부 2차 밀봉벽을 설치한 사시도, 도 13은 선체 내벽에 복수의 평면구조체를 고정한 사시도, 도 14는 도 13의 평면구조체에 도시된 앵커부 2차 밀봉벽을 고정한 사시도, 도 15는 도 14의 앵커부 2차 밀봉벽 상부에 앵커부 2차 밀봉벽을 삽입한 사시도, 도 16은 도 15의 앵커부 1차 단열벽 상부에 앵커 상부판을 고정한 고정한 사시도, 도 17은 도 16의 앵커부 1차 단열벽에 앵커 단열판재를 설치한 사시도, 도 18은 도 17의 앵커 단열판재에 앵커 상부캡을 고정한 사시도, 도 19는 1차 단열재가 충진된 사시도, 그리고 도 20은 도 19에 1차 밀봉벽이 설치된 사시도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조 및 이러한 탱크구조가 설치되는 과정을 도 7 내지 도 20을 참조하여 상세하게 설명하게 되며, 이러한 일련의 조립과정은 본 발명의 액화천연가스 저장용 탱크구조의 제조방법이 되는 것이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조는 선체의 하부 바닥면(1) 및 이와 좌우 또는 횡방향에서 수직 또는 일정각도로 연장 형성되는 좌우 또는 횡격벽(2)에 설치된다.
먼저, 코너구조체(100)를 고정시킬 수 있는 코너부 경계턱(80,81)을 하부 바닥면(1) 및 격벽(2)에 고정시킨다. 이때 상기 코너부 경계턱(80,81)을 고정하는 방법으로는 용접에 의한 방법이 적당하며, 코너부로부터의 간격은 조립이 완료된 코너구조체(100)의 삽입할 수 있는 최소폭 길이가 되도록 한다. 이와 같이 코너부 경계턱(80,81) 사이에 삽입된 코너구조체(100)는 상기 경계턱(80,81) 사이에 소정의 유격이 형성된다.
상기와 같이, 상기 경계턱(80,81) 사이에 코너구조체(100)가 장착되면, 상기 경계턱(80,81)에 고정대(101)를 고정시키게 된다. 이때 고정하는 방식은 상기 고정대(101)를 상기 경계턱(80,81)에 볼팅고정하는 방식을 취하게 된다. 상기 고정대(101)는 상기 경계턱(80,81)과 코너구조체(100) 사이의 유격에 해당하는 돌기가 형성되어 상기 고정대(101)의 고정시 상기 코너구조체(100)와 경계턱(80,81) 사이의 유격이 메꿔지며 유동이 방지된다. 이와같이, 상기 선체 내부의 하부 바닥면(1) 및 격벽(2)과 코너구조체(100)는 본딩에 의하여 결합되며, 이차적으로는 상기 내부 경계턱(80,81)에는 본 발명의 코너구조체(100)가 부착 고정된다.
또한, 이와 동시에 상기한 코너구조체(100)로부터 연속적으로 설치되는 평면구조체(200)를 상호 고정시키기 위한 앵커구조체(150)의 앵커 베이스판(110)을 하부 바닥면(1) 및 격벽(2) 면에 일정 간격으로 고정시킨다. 이를 위해, 선체 내부 면에 일정 간격으로 일군의 스터드 핀(109)을 설치한다. 이때, 상기 스터드 핀(109)은 상기 바닥면(1) 또는 격벽(2)에 접촉되는 부분을 경사지게 가공한 후, 가압한 상태에서 용접하여, 상기 스터드 핀(109)이 선체의 내벽면에 용접된다.
다음으로 상기 스터드 핀(109)에는 상기 스터드 핀(109)과 대응되는 관통공이 형성된 앵커 베이스판(110)을 상기 스터드 핀(109)에 삽입한다. 이때, 상기 앵커 베이스판(110)은 선체의 내벽면에 용접 또는 본딩하여 결합되도록 한다. 또한, 상기 앵커 베이스판(110)은 상기 평면부 2차 단열벽 하부 판재(201)의 두께와 일치하게 한다.
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이를 위해, 상기 앵커 하부판(111)의 중앙부에는 소정의 자리파기 공간이 형성된다.
한편, 상기 앵커 하부판(111)의 자리파기 공간에는 상기 앵커 베이스판(110)의 중앙에 형성된 홀을 통해 로드 지지캡(도 23의 120)이 설치된다. 상기 로드 지지캡(120)은 내부에 너트가 포함되거나, 너트 구조가 일체로 형성된 것으로서, 상기 로드 지지캡(120)에 전술된 앵커 지지로드(112)가 수직하게 결합되는 방식을 취하게 된다.
여기서, 상기 앵커 지지로드(112)는 상부 또는 하부로 열전달이 발생될 수 있는데, 설계시 상기 앵커 지지로드(112)의 직경 및 다른 부품으로의 열전달율을 고려하여 탱크내의 LNG로부터 선체로의 열전달을 최소화하는 것이 바람직하다.
이러한 앵커 지지로드(112)는 후공정에서 부착되는 1차 밀봉벽으로부터 발생되는 하중을 1차적으로 지지하는 역할을 하게 된다.
상기와 같은 고정방식으로 본 발명의 앵커 지지로드(112)를 중심으로 하여 각각의 평면구조체(200)를 고정하게 되는 것이며, 이러한 평면구조체(200)의 위치가 고정되면, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 코너구조체(100)와 평면구조체(200)의 2차 단열벽(53,202)이 형성하는 공간부를 폴리우레탄폼 재질의 단열재(211)로 충전함과 동시에, 상기 앵커 지지로드(112)에 앵커부 2차 단열벽(113) 및 앵커부 2차 밀봉벽(114)을 삽입하게 된다.
상기 앵커부 2차 단열벽(113)은 폴리우레탄폼 재질의 단열재와 플라이우드 재질의 판재로 이루어지며, 이 상부면에 부착 고정된 앵커부 2차 밀봉벽(114)은 알루미늄 시트 또는 가요성 시트(Triplex) 재질로 이루어진다.
전술된 바와 같이 구성된 LNG 저장탱크는 선박의 이동시 해류와 부딪혀 선체에 변형이 생기면 단열재에 가해지는 응력이 증가한다. 이와 같이 상기 단열재에 증가하는 응력을 감소하기 위해 상기 앵커부 2차 밀봉벽(114)에는 원형의 주름부(115)가 형성된다.
상기한 이유로 선체에 응력이 발생될 경우, 상기 코너구조체(100)는 고정된 상태이나 각각의 평면구조체(200)는 요동이 발생되면 측방향으로 슬라이딩 이동이 가능하게 된다. 한편, 상기 주름부(115)는 상기 평면구조체(200)의 슬라이딩 이동시 상기 평면구조체(200)가 슬라이딩 이동되는 방향으로 신장되거나 수축되어 단열재 또는 밀봉벽에 가해지는 기계적인 또는 열적 변형을 방지한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 코너구조체(100) 및 각각의 평면구조체(200)가 선체 내부 면에 설치된 다음, 각각의 2차 단열벽이 이루는 공간부에 폴리우레탄폼 재질의 단열재(211)가 충전된 후에는 각각의 이웃하는 2차 밀봉벽이 고정수단에 의하여 연결 고정된다.
즉, 코너구조체(100)의 2차 밀봉벽(52)과 이와 인접하는 평면구조체(200)의 평면부 2차 밀봉벽(203)을 고정시키고, 상기 평면구조체(200)의 이웃하는 평면부 2차 밀봉벽(203)을 상호 고정시킴과 동시에, 상기 평면구조체(200)의 평면부 2차 밀봉벽(203)과 인접하는 상기 앵커부 2차 밀봉벽(114)을 상호 고정시키게 되는 것이다.
도 21은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조에서 2차 밀봉벽을 상호 체결시키는 수단을 도시한 확대단면도이고, 도 22는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조에서 2차 밀봉벽을 상호 체결시키는 수단을 도시한 확대 사시도이다.
여기서 고정되는 방식은, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같은 고정수단에 의하여 고정되는데, 이러한 고정방식은 본 발명의 모든 2차 밀봉벽을 상호 고정하는데 모두 적용되어진다.
즉, 일예로서 도 21에 도시된 같이, 본 발명의 코너부 1차 및 2차 단열벽(51,53)과 평면부 1차 및 2차 단열벽(204,202)이 형성하는 공간부(즉, 단열벽 사이)로 돌출된 각각의 2차 밀봉벽(52,203)이 근접하는 부위에 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)이 상기 2차 밀봉벽(52,203)을 사이에 두고 대면하도록 위치하게 되고, 이때 특별히 한정되지 않지만 고정볼트(214)로서 상기 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)을 고정시키면 2차 밀봉벽(52,203)이 견고하게 고정되는 것이다. 여기서 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)은 금속재질을 이용한다.
또한, 상기 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)은 상기 각각의 2차 밀봉벽(52,203)을 곡선 형태로 연결 고정하는데, 이는 상기 각각의 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)의 대면부가 상호 대응하는 곡면 요철부로 형성됨으로써 가능하게 된다. 이와 같이 2차 밀봉벽의 말단이 곡선상으로 연결됨으로써 만일에라도 발생할 수 있는 1차 밀봉벽의 LNG 누출에 대해 2차 밀봉벽의 밀봉특성이 향상된다.
또한, 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)의 결합체는 그 종방향으로 다소간의 굴곡이 존재하여 다소간의 여유 길이를 가지는 것이 바람직하고, 저장탱크에 액화천연가스가 채워져서 온도가 하강하여 열적으로 수축하더라도 그 응력을 흡수할 여유를 제공하는 등과 같이, 기계적/열적 수축 및 팽창작용에 따른 부하를 용이하게 해소할 수 있다.
또한, 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)은 상기 각각의 2차 밀봉벽(52,203)을 연결 고정하도록 하는데, 이는 선박의 이동 또는 해류에 의해 선체에 생기는 변형에 따라 상기 2차 밀봉벽(52,203)이 수평방향이 아니라 수직방향으로 기계적인 변형에 대해 유연하게 대처하기 위함이다.
또한, 이러한 2차 밀봉벽의 결합구조는 2차 밀봉벽의 결합을 각각의 단열벽 및 선체와는 무관하게 독립적으로 결합시킴으로써 단열벽에 자유도를 어느 정도 제공할 수 있으며, 특히 선체 내부면의 변형에 따른 단열벽의 손상을 방지할 수 있다는 것이다.
상기한 바와 같이, 각각의 2차 밀봉벽을 고정수단에 의하여 고정한다. 다음으로 상기 앵커 지지로드(112)에 와샤가 하단부에 일체로 형성된 너트를 삽입, 체결한다. 이때, 상기 너트의 와샤는 상기 단열재를 상부를 소정의 압력으로 압착된 상태로 유지하게 된다. 여기서, 상기 너트는 선박의 저장탱크에 LNG가 저장된 후, 상기 LNG의 팽창압에 의해 단열재의 부피, 즉 두께가 감소하게 되며 상기 너트는 설계시 단열재의 축소두께를 감안하여 상기 지지로드(112)에 체결된다.
그런 다음, 그 상부 면에 앵커부 1차 단열벽(116)을 삽입하고, 이어서 상기 앵커부 1차 단열벽(116)의 상부면에 형성된 오목부에 앵커 상부판(117)을 삽입한 후, 다시 앵커 단열판재(118)를 부착 고정시키고, 이 중앙부에 다시 원형의 앵커 상부캡(119)을 삽입 고정한다. 이를 위해 상기 앵커 단열판재(118)의 상부 중앙에는 소정의 자리파기 공간이 형성되고, 그 공간에 전술된 앵커 상부캡(119)이 위치된다. 상기 앵커 상부캡(119)에는 너트가 포함되거나, 너트 구조가 일체로 형성되어 상기 앵커 지지로드(122)의 상단과 체결됨으로서 앵커구조체(150)를 조립 완료하게 된다.
도 23은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조에서 앵커구조체의 결합관계를 확대 도시한 부분단면 사시도로서, 일련의 과정을 통하여 조립된 본 발명에 따른 앵커구조체(150)는 도 23에 도시된 바와 같은 결합구조를 취하게 된다.
상기한 조립과정을 거쳐 본 발명에 따른 코너구조체(100) 및 평면구조체(200)가 선체 내부 면에 설치되고, 앵커구조체(150)가 조립 완료되면, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 코너구조체(100), 각각의 평면구조체(200) 및 앵커구조체(150)가 형성하는 1차 단열벽(204)의 사이공간부에 단열재로 충전하게 된다. 이때 충전되는 단열재로서는 글래스 울(Glass Wool)이 적용되는데, 이는 1차 단열벽의 열적 수축에 보다 신축적으로 대응하여 열적 응력을 보다 용이하게 해소하기 위함이다.
상기한 바와 같이, 각각의 조립 구조체가 형성하는 1차 단열벽의 공간부에 글래스 울과 같은 단열재를 충전한 다음에는 그 상부 면에 주름부(251)를 갖는 멤브레인형의 1차 밀봉벽(250)을 부착 고정하게 된다. 이 1차 밀봉벽(250)의 재질은 주로 내식성 및 열적 안정성이 우수한 스테인리스 재질을 이용하게 된다.
또한, 상기 주름부(251)는 각각의 조립 구조체(100,150,200)에 의하여 형성되는 공간부를 따라서 길이방향으로 형성되고, 이 주름부(251)를 중심으로 하여 주변부에 다수의 주름부(251)가 형성된다. 이 주름부(251)는 저장되는 액화천연가스와 직접 접촉하는 1차 밀봉벽(250)의 기계적/열적 수축 및 팽창작용이 가장 심하게 일어나므로 이에 신축적으로 대응하여 기계적/열적 변형을 용이하게 해소하기 위함이다. 또한, 상기 주름부(251)가 각각의 1차 단열벽이 형성되는 공간부 상부에 같은 길이 방향으로 형성되는 이유는 1차 단열벽과 부착된 2차 밀봉벽의 기계적/열적 수축 및 팽창에도 상호 의존적으로 대응하여 저장탱크구조가 받는 기계적/열적 응력을 용이하게 해소할 수 있기 때문이다.
본 발명은 상기한 각각의 도면에 도시된 바와 같은 구체적인 실시예로 적용되었으며, 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니라 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시 가능한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 초저온 상태의 액체인 액화천연가스를 수송하는 선박 내부에 설치되는 저장탱크의 밀봉벽 연결구조는 인접되는 밀봉벽이 굴곡지게 연결되도록 하여 되여 선박의 이동시 또는 해류와 부딪히며 발생된 응력에 의해 단열벽에 형성되는 부분적인 응력을 분산시킴으로 기계적 수축 및 팽창에 따른 응력을 보다 용이하게 해소시키는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 멤브레인형의 액화천연가스 저장용 탱크구조인 GTT NO 96-2형을 도시한 단면도 및 사시도;
도 3 및 도 4는 종래의 멤브레인형의 액화천연가스 저장용 탱크구조인 GTT Mark Ⅲ형을 도시한 단면도 및 사시도;
도 4는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조를 구성하는 코너구조체의 내부구조를 도시한 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조를 구성하는 평면구조체의 도시한 사시도;
도 6은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조를 구성하는 평면구조체의 도시한 사시도;
도 7은 선체 내벽에 경계턱을 설치한 사시도;
도 8은 도 7의 경계턱에 코너구조체 삽입한 사시도;
도 9는 도 8의 코너구조체 고정한 사시도;
도 10은 도 9의 코너구조체와 인접하는 평면구조체를 배치한 사시도;
도 11은 도 10의 평면구조체가 고정한 후 앵커 지지로드를 결합한 사시도;
도 12는 도 11의 앵커 지지로드에 앵커부 2차 단열벽 및 앵커부 2차 밀봉벽을 설치한 사시도;
도 13은 선체 내벽에 복수의 평면구조체를 고정한 사시도;
도 14는 도 13의 평면구조체에 도시된 앵커부 2차 밀봉벽을 고정한 사시도;
도 15는 도 14의 앵커부 2차 밀봉벽 상부에 앵커부 2차 밀봉벽을 삽입한 사시도;
도 16은 도 15의 앵커부 1차 단열벽 상부에 앵커 상부판을 고정한 사시도;
도 17은 도 16의 앵커부 1차 단열벽에 앵커 단열판재를 설치한 사시도;
도 18은 도 17의 앵커 단열판재에 앵커 상부캡을 고정한 사시도;
도 19는 1차 단열재가 충진된 사시도;
도 20은 도 19에 1차 밀봉벽이 설치된 사시도;
도 21은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조에서 2차 밀봉벽을 상호 체결시키는 수단을 도시한 확대단면도;
도 22는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조에서 2차 밀봉벽을 상호 체결시키는 수단을 도시한 확대 사시도;
도 23은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장용 탱크구조에서 앵커구조체의 결합관계를 확대 도시한 부분단면 사시도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
80, 81 : 코너부 경계턱 100 : 코너구조체
101 : 고정대 109 : 스터드 핀
110 : 앵커 베이스판 111 : 앵커 하부판
112 : 앵커 지지로드 113 : 앵커부 2차 단열벽
114 : 앵커부 2차 밀봉벽 120 : 로드 지지캡
150 : 앵커구조체 200 : 평면구조체
201 : 평면부 2차 단열벽 하부 판재 202 : 평면부 2차 단열벽
203 : 평면부 2차 밀봉벽 204 : 평면부 1차 단열벽
205 : 상부판재 212 : 상부 고정판
213 : 하부 고정판 214 : 고정볼트

Claims (3)

  1. 액화천연가스를 저장하는 선박의 선체 내부에 설치되는 저장탱크로서, 2개의 연속하는 밀봉벽 및 2개의 단열벽을 포함하며, 상기 밀봉벽 중 1차 밀봉벽은 저장탱크에 저장되는 액화천연가스와 접촉하고, 그 하부에 1차 단열벽, 2차 밀봉벽 및 2차 단열벽의 순서로 배치되는 저장탱크의 밀봉벽 연결구조로서,
    상기 2차 밀봉벽은 상기 단열벽이 형성하는 공간부로 연장되고,
    상기 공간부에는 상기 2차 밀봉벽의 단부와 맞닿게 결합되는 상부 고정판 및 하부고정판을 포함하고,
    상기 상부 고정판 및 하부고정판의 결합면에는 상기 2차 밀봉벽의 단부가 삽입되는 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 홈부는 굴곡지게 형성된 것을 특징으로 하는 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하부 고정판(213) 및 상부 고정판(212)의 결합체는 그 종방향으로 다소간의 굴곡이 존재하여 다소간의 여유 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 선박 내부에 설치되는 액화천연가스 저장용 탱크의 밀봉벽 연결구조.
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