KR101103702B1 - 액화가스 저장탱크의 단열구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장하기 위해 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 구조로서, 상기 탱크 몸체의 외부에 설치되는 스터드 볼트와; 상기 탱크 몸체와 상기 단열 패널 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 상기 스터드 볼트의 주위에는 배치되는 원판형 패드; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조가 제공된다.

액화가스, 저장탱크, 독립형, 단열 패널, 스터드 볼트, 원판형 패드, 단열재

Description

액화가스 저장탱크의 단열구조{INSULATION STRUCTURE OF A LIQUIFIED GAS STORAGE TANK}

본 발명은 LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장하기 위해 설치되는 독립형 저장탱크의 단열구조에 관한 것이다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라고 함)를 포함한다.

이 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있으며, 통상 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 SPB형으로 나눠진다. MOSS형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 등에 기재되어 있고, SPB형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.

일반적으로 독립형 저장탱크는 알루미늄 합금이나 SUS, 및 9% 니켈 등 저온에 강한 합금으로 제조된 탱크 몸체에 폴리우레탄과 같은 비교적 단단한 단열 패널을 부착시켜 만들어지며, 선체의 내부 바닥에 배열되는 복수의 탱크 지지체 상에 놓여진다.

폴리우레탄 폼에 의해 제조된 다수의 단열 패널을 탱크 몸체의 외부에 설치하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조는 대한민국 특허 제 10-166608 호 등에 기재되어 있다.

그런데 이러한 종래기술에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조는, 단열 패널을 탱크 몸체의 외부에 설치하기 위해서 많은 부품이 필요하였고 이들 부품을 조립하는 시간 및 노력이 많이 소요되는 문제가 있었다.

즉, 종래기술에 따르면, 우선 탱크 몸체의 외부에 장착부재를 용접으로 부착시킨 후 이 장착부재에 지지부재, 원통형 부재, 패드 등을 설치하고, 계속해서 단열 패널을 설치한 후 와셔 및 너트를 지지부재에 체결하는 등의 복잡한 작업을 수행하였다. 여기에서, 지지부재는 양단에 나사산이 형성된 봉 형상의 막대이고, 원통형 부재는 단열 패널을 보호하기 위해 장착부재와 단열 패널 사이에 개재되는 부 품이고, 패드는 탱크 몸체와 단열 패널 사이의 간격을 유지하기 위해 탱크 몸체와 단열 패널 사이에 개재되도록 원통형 부재의 외주에 설치되는 부품이다.

따라서, 단열 패널을 탱크 몸체에 부착시키기 위한 구조를 더욱 간소화할 수 있는 동시에, 부착 작업에 소요되는 시간과 노력을 더욱 절감할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열 구조에 대한 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.

또한, 탱크 몸체와 단열 패널 사이의 통기공간 확보, 안정적인 단열 패널의 지지구조 확보, 인접한 단열 패널 사이의 틈을 통한 액화가스 누출방지를 위한 기밀성 확보 등에 대한 연구 역시 지속적으로 이루어질 필요가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 단열 패널의 설치에 필요한 부품을 절감하고 설치작업에 소요되는 시간 및 노력을 절감할 수 있으며, 인접하는 단열 패널 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열 구조를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 구조로서, 상기 탱크 몸체의 외부에 설치되는 스터드 볼트와; 상기 탱크 몸체와 상기 단열 패널 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 상기 스터드 볼트의 주위에는 배치되는 원판형 패드; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조가 제공된다.

상기 스터드 볼트는, 상기 탱크 몸체의 내부면에 상기 탱크 몸체의 강도를 보강하기 위해 설치되는 보강 부재가 설치되는 위치에 상응하는 위치에, 용접에 의해 고정 장착되는 것이 바람직하다.

상기 원판형 패드 중심의 상기 스터드 볼트에 인접하는 부분에는, 상기 스터드 볼트가 삽입될 수 있도록 상기 단열 패널의 중심에 형성되는 중심구멍의 내경에 상응하는 외경을 가지는 원형 돌출부가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 중심구멍의 주위에는 상기 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 중 심 단차부가 형성되어, 설치시 상기 중심 단차부로부터 돌출되는 상기 스터드 볼트의 말단에 와셔를 끼우고 너트를 체결함으로써 각각의 단열 패널를 상기 탱크 몸체 상에 부착시키는 것이 바람직하다.

상기 단열 패널의 외측 가장자리에는 상기 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 외연 단차부가 형성되며, 이웃하는 상기 단열 패널들의 사이에는 저온에서도 탄성을 가지는 제1 단열재가 개재되는 것이 바람직하다.

이웃하는 상기 단열 패널들의 외연 단차부에는 밀봉용 테이프가 부착되며, 상기 외연 단차부로 인하여 상기 단열 패널들 사이에 형성되는 공간 내에는 제2 단열재가 채워지는 것이 바람직하다.

상기 제2 단열재는 상기 단열 패널과 동일한 물질인 것이 바람직하다.

상기 제2 단열재와 상기 단열 패널이 맞닿는 부분에는 상기 제2 단열재와는 상이한 단열물질로 만들어진 제3 단열재가 개재되며, 상기 제3 단열재는 상기 제2 단열재를 중심으로 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제3 단열재의 높이는 상기 제2 단열재의 높이의 절반보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 구조로서, 각각의 상기 단열 패널은 상기 탱크 몸체의 외부표면에 고정 장착되는 스터드 볼트를 통하여 상기 탱크 몸체의 외부에 설치되고, 상기 단열 패널의 외측 가장자리에는 상기 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 외연 단차부가 형성되며; 이웃하는 상기 단열 패널들의 사이에는 저온에서도 탄성을 가지는 제1 단열재가 개재되고, 상기 외연 단차부로 인하여 상기 단열 패널들 사이에 형성되는 공간 내에는 제2 단열재가 채워지고, 상기 제2 단열재와 상기 단열 패널이 맞닿는 부분에는 상기 제2 단열재와는 상이한 단열물질로 만들어진 제3 단열재가 개재되며; 상기 단열 패널보다 탄성이 큰 단열물질로 이루어지는 복수의 상기 제3 단열재는, 상기 단열 패널들의 끝면으로부터 동일한 거리에 위치하는 가상의 중심 평면을 기준으로 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조가 제공된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 단열 패널의 설치에 필요한 부품을 절감하고 설치작업에 소요되는 시간 및 노력을 절감할 수 있으며, 인접하는 단열 패널 사이의 기밀성을 충분히 확보할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열 구조가 제공될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조를 부분적으로 나타내는 측단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 단열 구조에 있어서 탱크 몸체와 단열 패널 사이의 결합관계를 설명하기 위한 주요부 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 1의 단열 구조에 있어서 하나의 단열 패널을 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1의 단열 구조에 있어서 단열 패널들 사이의 밀폐관계를 설명하기 위한 주요부 확대 단면도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 독립형 저장탱크는, 탱크 몸체(1)의 외부에 폴리우레탄 폼과 같이 비교적 경질의 단열 패널(10)이 부착됨으로써 단열층을 형성하여 이루어진다. 탱크 몸체(1)와 단열 패널(10)의 사이는 완전히 밀착되지 않고 간 극(c)이 형성되도록 서로 이격되어 있다. 탱크 몸체(1)와 단열 패널(10) 사이의 간극(c)은, 통기 공간으로서 활용될 수 있으며 탱크 몸체(1)의 손상으로 인한 누출 발생시 누출액의 통로로서도 활용될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조에 따르면, 대략 사각형상을 가지는 복수의 단열 패널(10)이 저장탱크의 탱크 몸체(1) 상에 서로 연달아 설치된다.

탱크 몸체(1)의 내부면, 측 액화가스가 저장되는 공간을 향하는 표면 상에는 탱크 몸체(1)의 강도를 보강하기 위한 보강 부재(2)가 설치되며, 탱크 몸체(1)의 외부면에는 단열 패널(10)을 설치하기 위한 스터드 볼트(3)가 설치된다. 스터드 볼트(3)는 탱크 몸체(1)를 중심으로 보강 부재(2)가 설치되는 위치와 반대되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 스터드 볼트(3)는 용접에 의해 탱크 몸체(1)의 외부에 고정 장착될 수 있다.

스터드 볼트(3)의 주위에는 일정한 두께의 원판 형상을 갖는 패드(4)가 이 스터드 볼트(3)에 밀착하여 배치된다. 원판형 패드(4)가 스터드 볼트(3)의 주위에 설치됨으로써 탱크 몸체(1)와 단열 패널(10) 사이에서 간극(c)의 크기가 일정하게 유지될 수 있다.

종래에 탱크 몸체(1)와 단열 패널(10) 사이에 개재되는 패드는 기다란 직사각형상을 가져 설치시 그 배치 방향을 잡아주기 위해 번거로운 작업을 거쳐야 했지만, 본 발명에 따르면 패드(4)의 형태가 원판 형상을 가지기 때문에 그 방향을 잡아줄 필요가 없다.

또한, 이 원판형 패드(4)의 중심, 즉 스터드 볼트(3)에 인접하는 부분에는, 스터드 볼트(3)가 삽입될 수 있도록 단열 패널(10)의 중심에 형성되는 중심구멍(11a)의 내경에 상응하는 외경을 가지는 원형 돌출부(4a)가 형성되는 것이 바람직하다. 패드(4)의 중앙에 형성되는 원형 돌출부(4a)가 중심구멍(11a) 내에 끼워맞춰짐으로써 단열 패널(10)이 스터드 볼트(3)를 중심으로 안정적으로 유지되어 손상이 방지될 수 있다.

각각의 단열 패널(10)의 중심에는 상술한 바와 같이 스터드 볼트(3)가 삽입되는 중심구멍(11a)이 형성되어 있으며, 이 중심구멍(11a)의 주위에는 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 중심 단차부(11b)가 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이 스터드 볼트(3)의 말단은 이 중심 단차부(11b)로부터 돌출되며, 스터드 볼트(3)의 말단에 와셔(5)를 끼우고 너트(6)를 체결함으로써 각각의 단열 패널(10)을 탱크 몸체(1) 상에 부착시킬 수 있다. 필요시 이 중심 단차부(11b)로 인하여 오목하게 형성되는 공간의 내부에는 별도의 단열물질이 충전될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 단열구조에 의하면, 스터드 볼트(3)를 용접에 의해 고정시키고 원판형 패드(4)를 끼움으로써 단열 패널(10)을 설치할 수 있는 준비가 완료될 수 있으므로, 종래에 비해 단열 패널을 안정적으로 지지할 수 있으면서도 단열 패널의 설치작업에 소요되는 시간과 노력을 절감할 수 있게 된다.

한편, 각각의 단열 패널(10)의 외연, 즉 외측 가장자리에는 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 외연 단차부(11c)가 형성된다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 온도변화에 따른 탱크 몸체(1)의 변형에 대응하기 위해 이웃하는 2개의 단열 패널(10)은 서로 이격되도록 설치되며, 이들 사이에는 저온에서도 탄성을 가지는 글래스 울(glass woll)과 같은 단열물질로 이루어진 제1 단열재(12)가 개재되는 것이 바람직하다.

또한, 인접하는 2개의 단열 패널(10)의 외연 단차부(11c)에는 2개의 외연 단차부(11c)에 동시에 부착될 수 있도록 밀봉용 테이프(13)가 부착되는 것이 바람직하다. 이들 외연 단차부(11c)로 인하여 2개의 단열 패널(10) 사이에 형성되는 오목한 공간 내에는 제2 단열재(14)가 채워질 수 있으며, 제2 단열재(14)로서는 단열 패널(10)과 동일한 물질이 사용될 수도 있고 동일하지 않은 물질이 사용될 수도 있다.

제2 단열재(14)와 단열 패널(10)이 맞닿는 부분에는 단열 패널(10)보다 탄성이 큰 단열물질, 예컨대 폴리에틸렌 폼 등으로 만들어진 제3 단열재(15)가 개재되는 것이 바람직하다. 제3 단열재(15)의 높이는 제2 단열재(14)의 높이의 절반보다 크게 정해지는 것이, 탄성을 이용하여 틈새를 효과적으로 폐쇄할 수 있어 바람직하다. 제3 단열재(15)는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 단열재(14)를 중심으로 양쪽에 대칭적으로 배치, 즉 상기 단열 패널들의 끝면으로부터 동일한 거리에 위치하는 가상의 중심 평면을 기준으로 대칭적으로 배치되므로, 온도변화에 의한 변형시 동일한 크기의 팽창 또는 수축이 일어나 안정적인 밀폐구조를 형성할 수 있고 기밀성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조는 독립형 저장탱크가 설치되어 있으면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물 중 어디라 도 적용될 수 있으며, 다시 말해서 액화천연가스(LNG)나 액화석유가스(LPG) 등을 운반하는 액화가스 운반선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트 등에 모두 적용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른, 액화가스 저장탱크의 단열 구조를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조를 부분적으로 나타내는 측단면도,

도 2는 도 1의 단열 구조에 있어서 탱크 몸체와 단열 패널 사이의 결합관계를 설명하기 위한 주요부 확대 단면도,

도 3은 도 1의 단열 구조에 있어서 하나의 단열 패널을 나타내는 평면도, 그리고

도 4는 도 1의 단열 구조에 있어서 단열 패널들 사이의 밀폐관계를 설명하기 위한 주요부 확대 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 탱크 몸체 2 : 보강부재

3 : 스터드 볼트 4 : 원판형 패드

4a : 원형 돌출부 5 : 와셔

6 : 너트 10 : 단열 패널

11a : 중심구멍 11b : 중심 단차부

11c : 외연 단차부 12 : 제1 단열재

13 : 테이프 14 : 제2 단열재

15 : 제3 단열재

Claims (10)

1. 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 구조로서,

   상기 탱크 몸체의 외부에 설치되는 스터드 볼트와;

   상기 탱크 몸체와 상기 단열 패널 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 상기 스터드 볼트의 주위에는 배치되는 원판형 패드; 를 포함하며,

   상기 단열 패널의 외측 가장자리에는 상기 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 외연 단차부가 형성되며, 이웃하는 상기 단열 패널들의 사이에는 저온에서도 탄성을 가지는 제1 단열재가 개재되고,

   이웃하는 상기 단열 패널들의 외연 단차부에는 밀봉용 테이프가 부착되며, 상기 외연 단차부로 인하여 상기 단열 패널들 사이에 형성되는 공간 내에는 제2 단열재가 채워지고,

   상기 제2 단열재와 상기 단열 패널이 맞닿는 부분에는 상기 제2 단열재와는 상이한 단열물질로 만들어진 제3 단열재가 개재되며, 상기 제3 단열재는 상기 제2 단열재를 중심으로 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 스터드 볼트는, 상기 탱크 몸체의 내부면에 상기 탱크 몸체의 강도를 보강하기 위해 설치되는 보강 부재가 설치되는 위치에 상응하는 위치에, 용접에 의해 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 원판형 패드 중심의 상기 스터드 볼트에 인접하는 부분에는, 상기 스터드 볼트가 삽입될 수 있도록 상기 단열 패널의 중심에 형성되는 중심구멍의 내경에 상응하는 외경을 가지는 원형 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 중심구멍의 주위에는 상기 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 중심 단차부가 형성되어, 설치시 상기 중심 단차부로부터 돌출되는 상기 스터드 볼트의 말단에 와셔를 끼우고 너트를 체결함으로써 각각의 단열 패널를 상기 탱크 몸체 상에 부착시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 단열재는 상기 단열 패널과 동일한 물질인 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조.
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 제3 단열재의 높이는 상기 제2 단열재의 높이의 절반보다 큰 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조.
10. 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 구조로서,

    각각의 상기 단열 패널은 상기 탱크 몸체의 외부표면에 고정 장착되는 스터드 볼트를 통하여 상기 탱크 몸체의 외부에 설치되고, 상기 단열 패널의 외측 가장자리에는 상기 단열 패널의 두께를 부분적으로 얇게 한 외연 단차부가 형성되며;

    이웃하는 상기 단열 패널들의 사이에는 저온에서도 탄성을 가지는 제1 단열재가 개재되고, 상기 외연 단차부로 인하여 상기 단열 패널들 사이에 형성되는 공간 내에는 제2 단열재가 채워지고, 상기 제2 단열재와 상기 단열 패널이 맞닿는 부분에는 상기 제2 단열재와는 상이한 단열물질로 만들어진 제3 단열재가 개재되며;

    상기 단열 패널보다 탄성이 큰 단열물질로 이루어지는 복수의 상기 제3 단열재는, 상기 단열 패널들의 끝면으로부터 동일한 거리에 위치하는 가상의 중심 평면을 기준으로 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조.

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