KR101129646B1

KR101129646B1 - 멤브레인 구조체 및 액화가스 저장구조물

Info

Publication number: KR101129646B1
Application number: KR1020090122526A
Authority: KR
Inventors: 한상민
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2012-03-28
Also published as: KR20110065850A

Abstract

멤브레인 구조체 및 액화가스 저장구조물이 개시된다.　 개시된 멤브레인 구조체는 표면에 다수의 주름부가 형성된 멤브레인(membrane)과, 주름부 내부에 삽입되는 지지부재와, 주름부 내측 저부에서 주름부의 양측벽에 연결되어 지지부재의 하부를 지지하는 적어도 하나의 스트립(strip)을 포함하며, 멤브레인의 이동하더라도 지지부재가 주름부로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 이탈된 지지부재에 의해 멤브레인이 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.　 또한, 지지부재의 고정을 위해 테이프와 같은 접착제가 사용되지 않으므로, 접착제 부스러기 등에 의한 배관의 막힘을 방지할 수 있다.

저장탱크, LNG, 멤브레인, 주름부, 스트립, 지지부재, 웨지

Description

멤브레인 구조체 및 액화가스 저장구조물 {MEMBRANE STRUCTURE AND LIQUEFIED GAS STORAGE STRUCTURE}

본 발명은 멤브레인 구조체 및 액화가스 저장구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저장탱크를 밀봉하는 멤브레인에 형성된 주름부를 지지하여 변형을 방지하기 위한 멤브레인 구조체 및 액화가스 저장구조물에 관한 것이다.

액화천연가스(LNG : Liquefied Natural Gas)는 천연가스(NG : Natural Gas)를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

이러한 LNG는 외부와 단열이 이루어진 저장탱크 내에 저장된다.

이 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type) 저장탱크로 분류할 수 있다.

독립형 저장탱크로는 MOSS형과 SPB형으로 구분될 수 있고, 멤브레인형 저장 탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 구분될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체에 변형이 발생된 상태를 도시한 단면도이다.

일례로, TGZ Mark Ⅲ형과 같은 멤브레인형 저장탱크(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부의 LNG와 접촉하는 가장 안쪽에 멤브레인(20)이 설치되어 있으며, 멤브레인(20)은 LNG와 직접 접촉하는 1차 방벽의 기능을 한다.

이러한 멤브레인(20)은 LNG에 의한 반복적인 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 팽창 및 수축이 용이하도록 중앙부가 융기된 주름부(Corrugation)(12)가 형성된다.

한편, 선박이 대형화됨에 따라 LNG를 저장하는 저장탱크(10)의 용량도 증가하고 있으며, 이에 따라 LNG의 자중 또는 LNG의 요동에 의한 슬로싱 하중이 크게 작용한다.

종래에는 LNG의 자중 또는 LNG의 요동에 의한 슬로싱 하중에 의해 멤브레인(20)의 주름부(12) 형상이 변형되는 것을 방지하기 위해 주름부(12)의 내측에 지지부재(14)가 설치된다.

일례로 이러한 지지부재(14)는 파이프 또는 주름부(12)의 내측 형상과 대응하는 형상의 웨지(wedge) 등으로 이루어진다.

이러한 지지부재(14)는 멤브레인(20)이 설치되는 과정에서 주름부(12)에 삽입되며, 설치되는 과정에서의 이동 및 이탈을 방지하기 위해 접착 테이프와 같은 수단에 의해 주름부(12)에 임시 고정된다.

그러나, 종래에는 멤브레인(20)이 설치되는 과정에서 지지부재(14)를 임시로 고정하는 접착 테이프가 제거되지 않은 상태로 존재하게 되며, 이에 따라 극저온 환경에 놓인 접착 테이프가 경화되어 쉽게 부서지게 된다.　 이와 같이 부서진 접착 테이프는 멤브레인(20) 사이의 공간을 자유롭게 이동하게 되며, 이 과정에서 내부의 배관 등을 막게 될 수 있다.

또한, 선박의 운항 등에 의해 저장탱크(10)에 저장된 LNG에 슬로싱이 발생하게되면, 주름부(12) 내에서 지지부재(14)가 이동하게 된다.

더욱이 멤브레인(20)의 하부에 압력이 부과되면, 도 2와 같이 멤브레인(20)이 상부 방향으로 변형될 수 있으며, 이때 지지부재(14)가 주름부(12)로부터 이탈될 수 있다.

이와 같이 지지부재(14)가 주름부(12)로부터 이탈되어 다른 위치로 이동하게 된 상태에서 슬로싱 등과 같은 하중이 멤브레인(20)의 상부에 작용하여 멤브레인(20)과 지지부재(14)가 큰 손상을 입게 되면, 이러한 영향에 의해 멤브레인(20)에 균열이 일어날 수 있고, 주름부(12)에 변형이 발생하는 요인이 되고 있다.

본 발명은, 멤브레인의 주름부에 삽입된 지지부재의 상대위치를 고정시킬 수 있도록 하여 지지부재가 멤브레인의 주름부와 함께 움직일 수 있도록 한 멤브레인 구조체 및 액화가스 저장구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 멤브레인 구조체는 표면에 다수의 주름부가 형성된 멤브레인(membrane)과, 주름부 내부에 삽입되는 지지부재와, 주름부 내측 저부에서 주름부의 양측벽에 연결되어 지지부재의 하부를 지지하는 적어도 하나의 스트립(strip)을 포함한다.

스트립은 주름부의 양측벽을 연결하기 위해 길게 연장되고, 연장된 방향의 폭방향으로 형성된 적어도 하나의 굴곡부를 포함할 수 있다.

지지부재는 주름부의 내측 형상과 대응되는 형상의 웨지(wedge)를 포함할 수 있다.

지지부재의 하부에는 스트립이 삽입되는 홈부가 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스 저장구조물은 액화가스가 저장되는 저장탱크와, 저장탱크의 내벽에 설치되며 표면에 다수의 주름부가 형성된 멤브레인(membrane)과, 주름부 내부에 삽입되는 지지부재와, 주름부 내측 저부에서 주름부의 양측벽에 연결되어 지지부재의 하부를 지지하는 적어도 하나의 스트립(strip)을 포함하는 멤브레인 구조체를 포함한다.

액화가스 저장구조물은 육상용 또는 선박용 액화가스 저장구조물을 포함할 수 있다.

따라서, 멤브레인의 이동하더라도 지지부재가 주름부로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 이탈된 지지부재에 의해 멤브레인이 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.　 또한, 지지부재의 고정을 위해 테이프와 같은 접착제가 사용되지 않으므로, 접착제 부스러기 등에 의한 배관의 막힘을 방지할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 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 발명에 따른 멤브레인 구조체 및 액화가스 저장구조물의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따르면, 액화가스 저장구조물은 저온의 액체, 일례로 액화천연 가스(LNG)가 저장되는 저장탱크를 포함하며, 이 저장탱크의 내벽에는 내부를 밀봉하는 멤브레인 구조체가 설치된다.

즉, 저장탱크에는 내부를 단열하기 위한 단열구조가 마련되며, 이러한 단열구조 중 LNG와 직접 접촉하는 1차 방벽으로는 멤브레인 구조체가 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체를 도시한 단면도이다.

도 3과 도 4에 도시된 멤브레인 지지구조체는 멤브레인(60), 주름부(62), 지지부재(64), 스트립(66), 굴곡부(67) 및 홈부(65)를 포함한다.

멤브레인(60)은 극저온 상태의 LNG와 접촉하게 되므로 응력벽화에 대응할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.　 본 실시예에서는 멤브레인(60)은 스테인리스(STS304L) 또는 인바(Inver)강 등으로 형성될 수 있으며, 대략 1.2t(1.2mm) 정도의 두께로 형성될 수 있다.

또한, 멤브레인(60)은 저장탱크(50)를 1차적으로 밀봉하도록 이루어지며, 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 따라 팽창 및 수축이 용이하도록 중앙부가 융기된 복수의 주름부(Corrugation)(62)가 형성될 수 있다.

한편, 이 주름부(62)의 내부에는 지지부재(64)가 삽입될 수 있다.

이 지지부재(64)는 주름부(62)의 내측면을 지지하도록 이루어져 저장액체의 하중변화에 따른 변형을 방지한다.

본 실시예에서 지지부재(64)는 주름부(62)의 내측 형상과 대응되며, 상부가 절두된 형상의 웨지(wedge)를 포함할 수 있다.

이러한 지지부재(64)는 우레탄 또는 폴리우레탄과 같은 재질로 형성될 수 있다.

한편, 이 지지부재(64)의 하부에는 주름부(62)의 양측을 가로질러 설치되는 스트립(strip)(66)이 설치될 수 있다.

이 스트립(66)은 주름부(62)의 양측벽을 연결하기 위해 일방향으로 길게 연장되고, 연장된 길이방향에 대해 폭방향으로는 좁은 띠부재 형태로 형성될 수 있다.

한편, 스트립(66)은 길이방향의 중심선상으로 접혀지거나 휘어진 형태로 형성되는 것도 가능하다.

이 스트립(66)은 주름부(62)의 내부에 지지부재(64)가 삽입된 상태에서 주름부(62)의 양측 하부에 용접 등에 의해 결합될 수 있다.　 이 스트립(66)은 다수개로 설치되어 지지부재(64)의 하부를 지지한다.

이에 따라 스트립(66)은 지지부재(64)의 하부를 구속하게 되며, 지지부재(64)가 주름부(62)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체의 스트립을 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 스트립(66)은 온도변화에 따른 인장 또는 수축 변형에 대처하며, 멤브레인(60)의 주름부(62)에 발생하는 변형량에 대처할 수 있도록 적어도 하나의 굴곡부(67)가 형성될 수 있다.

여기서, 굴곡부(67)는 스트립(66)의 폭방향으로 형성될 수 있다.

한편, 굴곡부(670은 스트립(66)의 폭방향으로 약간 비스듬하게 경사져서 형성되는 것도 가능하며, 중앙부를 중심으로 경사진 각도가 대향되게 형성되는 것도 가능하다.

본 실시예에서 스트립(66)은 상부 또는 하부로 굴곡진 다수개의 굴곡부(67)를 포함할 수 있으나, 그 형상이 한정되지 않으며 상부 또는 하부 중 어느 한쪽으로만 굴곡부(67)가 형성될 수 있다.　 또한, 본 실시예에서 굴곡부(67)는 연속적으로 형성된 것으로 설명하고 있으나, 중앙부 또는 좌, 우 양측에만 형성되는 것도 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체의 지지부재 하부를 도시한 사시도이다.

도 6을 참고하면, 지지부재(64)의 하부에는 스트립(66)과 대응되는 홈부(65)가 형성될 수 있다.

이 홈부(65)에는 스트립(66)이 삽입되며, 이에 따라 지지부재(64)의 요동을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체에 변형이 발생된 상태를 도시한 단면도이다.

도 7을 참고하면, 본 실시예에서 멤브레인(60)의 하부에 압력이 부과되면, 멤브레인(60)이 상부 방향으로 변형될 수 있다.　 이와 같이 멤브레인(60)이 상측으로 변형되면, 지지부재(64)는 주름부(62)의 내측에서 하측으로 처질 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 지지부재(64)는 스트립(66)에 의해 하부가 구속되어 주름부(62) 내에서 이탈되지 않으며, 주름부(62)에 삽입된 상태에서 상부 방향으로 이동한다.

본 발명의 실시예에서 멤브레인 구조체가 적용된 액화가스 저장구조물은 선박 등에 설치될 수 있으며, 육상에 설치되어 액화가스를 저장하거나 보관 또는 운반할 수 있다.

여기서, 선박은 LNG 운반선과 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물인 LNG 등을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG-FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물뿐만 아니라 LNG 수송선이나 LNG-SRV(LNG Shuttle and Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체를 도시한 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체에 변형이 발생된 상태를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체의 사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체의 스트립을 도시한 사시도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 구조체의 지지부재 하부를 도시한 사시도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크에 설치된 멤브레인 구조체에 변형이 발생된 상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 저장탱크　　　　 60 : 멤브레인

62 : 주름부　　　　 64 : 지지부재

65 : 홈부　　　　 66 : 스트립

67 : 굴곡부

Claims

표면에 다수의 주름부가 형성된 멤브레인(membrane)과,

상기 주름부 내부에 삽입되는 지지부재와,

상기 주름부 내측 저부에서 상기 주름부의 양측벽에 연결되어 상기 지지부재의 하부를 지지하는 적어도 하나의 스트립(strip)을 포함하고,

상기 스트립은 상기 주름부의 양측벽을 연결하기 위해 길게 연장되고, 연장된 방향의 폭방향으로 형성된 적어도 하나의 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 구조체.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 지지부재는 상기 주름부의 내측 형상과 대응되는 형상의 웨지(wedge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 구조체.
청구항 3에 있어서,

상기 지지부재의 하부에는 상기 스트립이 삽입되는 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 멤브레인 구조체.
액화가스가 저장되는 저장탱크와,

상기 저장탱크의 내벽에 설치되는 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 멤브레인 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장구조물.
청구항 5에 있어서,

상기 액화가스 저장구조물은 육상용 또는 선박용 액화가스 저장구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장구조물.