KR101167926B1 - 액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법에 의하면 액화천연가스의 슬로싱에 의한 화물창의 변형 또는 파손을 방지할 수 있으므로 보다 안정적으로 액화천연가스를 수송할 수 있다는 장점이 있다.

Description

액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법{Cargo of liquefied natural gas carrier and method of manufacturing the same}
본 발명은 액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.
천연가스를 생산지로부터 수요지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 지속적으로 검토되어 왔으며, 최근에는 천연가스를 액화시켜 대량으로 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 주로 이용된다.
액화천연가스 운반선에는 천연가스를 냉각하여 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(cargo)이 구비된다. 액화천연가스의 끓는점은 대기압에서 약 -163℃ 정도이므로, 액화천연가스의 화물창은 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등과 같은 초저온에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있으며, 열응력 및 열수축에 강인하고, 열침입을 막을 수 있는 구조로 설계된다.
최근에는 모스(moss) 타입 화물창과, 멤브레인(membrane) 타입 화물창이 주로 사용되고 있으며, 특히 멤브레인 타입의 화물창은 모스 타입의 화물창보다 적재용량이 크고, 제작이 간편하다는 장점이 있다.
한편, 액화천연가스 화물창은 액화천연가스의 외부 누출을 방지하기 위해 2중 방벽 구조로 형성되며, 화물창의 내측 벽면을 형성하며 액화천연가스와 직접 접촉되는 1차 방벽과, 1차 방벽을 둘러싸는 형태로 형성되는 2차 방벽을 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 멤브레인 타입 화물창의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 액화천연가스 운반선의 화물창(100)에는 액화천연가스(A)가 저장된다. 상기 화물창(100)은 스테인리스강으로 형성된 1차 방벽(106), 트리플렉스로 형성된 2차 방벽(108), 상기 1차 방벽(106)과 상기 2차 방벽 사이에 제공되는 1차 단열층(102), 및 상기 2차 방벽 외부에 제공되는 2차 단열층(104)이 포함될 수 있다.
상기 1차 방벽(106)에는 극저온의 액화천연가스와의 접촉에 따른 열수축에 의한 상기 1차 방벽(106)의 파손을 방지하기 위해 굴곡부(106a)가 형성된다. 상기 굴곡부(106a)는 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축함으로써 상기 1차 방벽(106)의 파손을 방지한다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제가 있다.
롤링(rolling), 피칭(pitching) 등과 같은 선체의 움직임에 의해 상기 화물창(100) 내부에서는 액화천연가스의 슬로싱(sloshing) 현상이 발생된다. 슬로싱은 상기 1차 방벽(106)에 큰 충격력을 가하게 되며, 상기 1차 방벽(106)에 지속적인 충격력이 가해지면 상기 1차 방벽(106)이 변형되거나 파손될 수 있다.
특히, 슬로싱은 상기 1차 방벽(106)에 경사진 방향으로 충격을 가하므로, 상기 화물창(100)의 저장 공간측으로 돌출되는 형태로 형성된 상기 굴곡부(106a)는 더욱 직접적으로 충격을 받는 바, 변형에 취약하다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는, 슬로싱에 의한 충격에 더 안정적인 액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창에는, 액화천연가스의 저장 공간을 형성하며, 평면부와 상기 평면부로부터 돌출 형성되는 굴곡부를 포함하는 1차 방벽; 상기 1차 방벽의 외측에 제공되며, 상기 굴곡부가 삽입되는 삽입홈을 포함하는 1차 단열층; 상기 1차 단열층의 외측에 제공되는 2차 방벽; 및 상기 2차 방벽의 외측에 제공되며, 선체의 내측 벽면에 고정되는 2차 단열층이 포함된다.
또한, 상기 2차 방벽에는, 서로 이격되게 배치되는 리지드 트리플렉스; 및 상기 리지드 트리플렉스의 내측에 배치되며, 상기 리지드 트리플렉스의 사이 공간을 밀폐하는 서플 트리플렉스가 포함되고, 상기 1차 단열층에는, 상기 리지드 트리플렉스의 내측에 부착되는 단열 패널; 및 상기 단열 패널 사이에 제공되어 상기 서플 트리플렉스의 내측에 배치되는 브릿지 패널이 포함되고, 상기 삽입홈은 상기 단열 패널, 상기 브릿지 패널, 상기 단열 패널들의 연결 부분, 및 상기 단열 패널과 상기 브릿지 패널의 연결 부분 중 적어도 한 곳 이상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴곡부는 상기 삽입홈을 형성하는 벽면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 단열층과 상기 1차 방벽 사이에는 플라이우드가 더 제공되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창의 제조 방법은, 1차 단열층을 구성하는 단열 패널과, 2차 단열층, 및 리지드 트리플렉스를 선체의 내부에 배치하는 단계; 상기 단열 패널 사이에 노출된 상기 리지드 트리플렉스에 서플 트리플렉스를 부착하는 단계; 상기 단열 패널의 사이 공간에 상기 1차 단열층을 구성하는 브릿지 패널을 삽입하는 단계; 및 상기 1차 단열층에 형성된 삽입홈에 굴곡부가 끼워지도록 1차 방벽을 부착하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 삽입홈은 상기 1차 단열층의 조립 전에 미리 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴곡부는 상기 삽입홈을 형성하는 벽면에 밀착되도록 상기 1차 단열층에 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법에 의하면 액화천연가스의 슬로싱에 의한 화물창의 변형 또는 파손을 방지할 수 있으므로 보다 안정적으로 액화천연가스를 수송할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창을 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창의 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 화물창을 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창(200)은 1차 방벽(210)과 1차 단열층(220), 및 2차 방벽(230)과 2차 단열층(240)이 포함할 수 있다. 여기서, 상기 1차 방벽(210)은 상기 화물창(200)의 내측 벽면을 형성하여 액화천연가스의 저장 공간을 제공하고, 상기 2차 단열층(240)은 상기 화물창(200)의 외측 벽면을 형성한다. 상기 화물창(200) 내부에는 액화천연가스(A)가 저장된다.
상기 화물창(200)은 선체(미도시)의 내측벽에 에폭시 매스틱(epoxy mastic, 미도시)과 스터드 볼트(stud bolt, 미도시)에 의해 고정될 수 있다. 이를 위해, 상기 2차 단열층(240)의 외측면에는 고정판(251)이 제공될 수 있다. 상기 고정판(251)은 상기 에폭시 매스틱(251)에 부착 고정되며, 상기 스터드 볼트는 상기 고정판(251)을 관통하여 상기 2차 단열층(240)으로 삽입될 수 있다.
상기 2차 단열층(240)에는 상기 스터드 볼트가 삽입되기 위한 공간(도 3a, 242)이 형성될 수 있으며, 상기 공간(242)에는 상기 스터드 볼트가 견고하게 상기 2차 단열층(240)을 고정할 수 있도록 폼 플러그(254)가 삽입될 수 있다.
상기 2차 단열층(240)은 일정 간격(도 3a, 241)으로 이격되게 배치되며, 상기 2차 단열층(240)들의 사이(241)에는 글라스 울(glass wool)재질의 플랫 조인트(flat joint, 253)가 삽입될 수 있다.
상기 2차 단열층(240)의 내측면에는 상기 2차 방벽(230)이 부착된다. 상기 2차 방벽(230)은 상기 2차 단열층(240)에 부착되는 리지드 트리플렉스(rigid triplex, 231)와, 상기 리지드 트리플렉스(231)에 부착되며 서로 이격되어 있는 상기 리지드 트리플렉스(231) 사이를 밀폐하는 서플 트리플렉스(supple triplex, 232)로 구성될 수 있다. 상기 리지드 트리플렉스(231)와 상기 서플 트리플렉스(232)는 에폭시 본딩(epoxy bonding) 방법으로 접착될 수 있다.
상기 1차 단열층(220)은 상기 리지드 트리플렉스(231)의 내측면에 부착되는 단열 패널(221)과, 상기 단열 패널(221)들 사이에 제공되는 브릿지(bridge) 패널(222)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 1차 단열층(220)에는 후술할 굴곡부(212)가 삽입되는 굴곡부 삽입홈(223)이 형성된다. 상기 삽입홈(223)은 상기 단열 패널(221) 및 상기 브릿지 패널(222) 중 적어도 하나 이상에 형성될 수 있으며, 상기 단열 패널(221)들의 연결 부위, 또는 상기 단열 패널(221)과 상기 브릿지 패널(222)의 연결 부위에 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 단열 패널(221)과 상기 브릿지 패널(222)의 연결 부위에 형성되는 부분을 예로 설명하겠다.
상기 삽입홈(223)은 상기 화물창(200)의 내측 방향(도 2에서 상측 방향)을 향해 개구되도록 형성된다. 상기 단열 패널(221)의 양측 단부와 상기 브릿지 패널(222)의 양측 단부에는 상기 삽입홈(223)을 형성하는 제 1 함몰부(223a)와 제 2 함몰부(223b)가 형성된다. 상기 제 1 함몰부(223a)와 상기 제 2 함몰부(223b)는 상기 굴곡부(212)의 형상에 대응되도록 함몰 형성되며, 서로 마주보도록 위치되어 상기 삽입홈(223)을 형성한다.
아울러, 상기 단열 패널(221) 및 상기 브릿지 패널(222)의 내측면에는 플라이우드(252)가 더 부착될 수 있으며, 상기 플라이우드(252)는 상기 단열 패널(221) 및 상기 브릿지 패널(222)과 함께 상기 1차 단열층(220)을 형성할 수 있다.
상기 플라이우드(252)는 상기 1차 방벽(210)에 가해지는 액화천연가스의 슬로싱에 의한 충격력을 흡수할 수 있다.
상기 1차 방벽(210)은 초저온에 견딜 수 있는 스테인리스강 등과 같은 재료로 제작되며, 다수 개가 서로 용접됨으로써 상기 화물창(200)의 내측벽을 형성한다. 상기 1차 방벽(210)은 상기 1차 단열층(220)의 내측면에 부착될 수 있다.
상기 1차 방벽(210)에는 평면부(211)와, 액화천연가스와의 접촉에 따른 열수축에 의해 용접 부위에 균열이 발생되는 것을 방지하기 위해 굴곡부(212)가 제공된다.
상기 평면부(211)는 플레이트 형상으로 형성되며 용접에 의해 인접하게 배치되는 1차 방벽의 평면부와 연결될 수 있다. 상기 굴곡부(212)는 상기 평면부(211) 상에 다수 개가 형성될 수 있으며, 상기 평면부(211)로부터 상기 화물창(200)의 외측 방향으로 돌출 형성된다. 따라서, 상기 굴곡부(212)는 슬로싱되는 액화천연가스의 충격력을 덜 받을 수 있다.
상기 굴곡부(212)에는 다수 개의 주름이 형성된다. 따라서, 상기 1차 방벽(210)이 액화천연가스와 접촉되어 열수축되더라도, 주름이 형성된 부분에 변형이 집중됨으로써, 상기 편면부(211)가 이어져있는 용접 부위의 열수축량은 최소화될 수 있다. 즉, 상기 1차 방벽(210)들 사이의 용접 부위의 파손을 방지할 수 있다.
이때, 상기 굴곡부(212)는 상기 삽입홈(223)에 끼워진다. 따라서, 상기 화물창(200)의 내측 벽면에는 평평한 벽면을 기준으로 상기 화물창(200)의 외측 방향으로 함몰되는 홈이 간헐적으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 굴곡부(212)는 상기 단열 패널(221) 및 상기 브릿지 패널(222)에 밀착되도록 제공될 수 있다. 상세히, 상기 굴곡부(212)는 상기 삽입홈(223)을 형성하는 벽면, 즉 상기 제 1 함몰부(223a) 및 상기 제 2 함몰부(223b)에 밀착될 수 있다.
여기서, 상기 1차 방벽(210)은 주름형상의 코러게이티드 멤브레인(corrugated membrane) 일 수 있으며, 이 경우 상기 삽입홈(223)은 멤브레인의 주름 형상에 대응되도록 형성되고, 멤브레인은 주름이 형성된 돌출부가 상기 화물창(200)의 외측을 향하도록 부착될 수 있다.
상기 1차 단열층(220)과 상기 2차 단열층(240)은 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 액화천연가스가 저장되는 화물창(200)을 2중의 방벽 및 2중의 단열 구조로 형성함으로써, 보다 안전하게 액화천연가스를 수송할 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 액화천연가스 운반선의 화물창(200)을 제조하는 과정에 대해 도면을 참고하여 살펴보겠다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 화물창을 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 상기 고정판(251)의 내측에 상기 2차 단열층(240)이 배치하고, 상기 2차 단열층(240)의 내측에 상기 리지드 트리플렉스(231) 및 상기 단열 패널(221)을 순차적으로 배치한다. 그리고, 상기 단열 패널(221)의 내측에는 상기 플라이우드(252)를 더 배치할 수 있다.
이때, 상기 제 1 함몰부(223a)는 상기 단열 패널(221)에 미리 형성되거나, 상기 단열 패널(221)이 상기 리지드 트리플렉스(231)에 배치된 후 가공됨으로써 형성될 수 있다.
그리고, 상기 스터드 볼트가 삽입되기 위한 공간(242)에는 상기 폼 플러그(254)를 삽입하고, 상기 1차 단열층(240)들의 사이 공간에는 상기 플랫 조인트(242)를 삽입한다.
상기 폼 플러그(254) 및 상기 플랫 조인트(242)의 결합이 완료되면, 상기 서플 트리플렉스(232)를 상기 리지드 트리플렉스(231)에 에폭시 글루 등의 접착 수단을 사용하여 접착시킨다. 본 실시예에서는 상기 서플 트리플렉스(232)의 결합 방법으로 접착을 예로 드나, 용접 등 당업자가 용이하게 변경할 수 있는 결합 방법이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 단열 패널(221)의 사이 공간, 즉 상기 서플 트리플렉스(232)의 내측에 상기 브릿지 패널(222)을 삽입한다. 이때, 상기 브릿지 패널(222)의 내측에는 상기 플라이우드(252)가 부착될 수 있다.
상기 제 1 함몰부(223a)와 마찬가지로, 상기 제 2 함몰부(223b)는 상기 브릿지 패널(222)에 미리 형성되거나, 상기 브릿지 패널(222)의 조립이 완료된 후 가공되어 형성될 수 있다.
상기 제 2 함몰부(223b)는 상기 제 1 함몰부(223a)와 대응되게 위치되어 상기 삽입홈(223)을 형성한다.
이와 같이 상기 1차 단열층(220)의 조립이 완료되면, 상기 1차 방벽(210)을 상기 1차 단열층(220)의 내측면에 부착한다. 이때, 상기 굴곡부(212)는 상기 삽입홈(223)에 삽입되도록 배치하며, 상기 평면부(211)와 상기 굴곡부(212)는 각각 상기 플라이우드(252) 및 상기 삽입홈(223)에 밀착되도록 조립할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 삽입홈(223)이 상기 단열 패널(221)과 상기 브릿지 패널(222)의 연결 부분에 형성되는 것을 예로 설명하였으나, 상기 삽입홈(223)의 위치는 이에 한정되지 않으며, 상기 1차 방벽(210)의 결합을 위해 상기 1차 단열층(220)의 임의의 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 삽입홈(223)은 상기 1차 단열층(220)의 조립 전에 미리 형성되어 있을 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창(200)에 의하면, 상기 화물창(200) 내부에 저장된 액화천연가스의 슬로싱이 발생되더라도, 상기 화물창(200)의 내벽을 형성하는 상기 1차 방벽(210)이 내부로 돌출되는 형태로 형성되지 않으므로, 슬로싱의 충격력에 의한 변형 및 파손을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 굴곡부(212)가 상기 삽입홈(223)에 끼워짐으로써, 상기 화물창(200)의 내측 벽면에는 상기 화물창(200)의 외측 방향으로 함몰되는 홈이 다수 개 형성되는 것이므로, 액체천연가스의 파동 에너지가 홈 내부에서 일부 손실될 수 있는 바, 슬로싱 현상을 억제할 수 있다는 효과도 있다.
또한, 상기 굴곡부(212)가 상기 삽입홈(223)에 접촉되어 지지되므로, 상기 굴곡부(212)로 슬로싱에 의한 충격력이 가해지더라도, 상기 1차 단열층(220)에서 충격을 흡수할 수 있는 바, 상기 1차 방벽(210)의 변형 및 파손을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창 및 그 제조 방법의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
200 : 화물창 210 : 1차 방벽
211 : 평면부 212 : 굴곡부
220 : 1차 단열층 221 : 단열 패널
222 : 브릿지 패널 223 : 삽입홈
230 : 2차 방벽 231 : 리지드 트리플렉스
232 : 서플 트리플렉스 240 : 2차 단열층
251 : 고정판 252 : 플라이우드
253 : 플랫 조인트 254 : 폼 플러그

Claims (7)

  1. 액화천연가스의 저장 공간을 형성하며, 평면부와 상기 평면부로부터 돌출 형성되는 굴곡부를 포함하는 1차 방벽;
    상기 1차 방벽의 외측에 제공되며, 상기 굴곡부가 삽입되는 삽입홈을 포함하는 1차 단열층;
    상기 1차 단열층의 외측에 제공되는 2차 방벽; 및
    상기 2차 방벽의 외측에 제공되며, 선체의 내측 벽면에 고정되는 2차 단열층이 포함되는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 방벽에는,
    서로 이격되게 배치되는 리지드 트리플렉스; 및
    상기 리지드 트리플렉스의 내측에 배치되며, 상기 리지드 트리플렉스의 사이 공간을 밀폐하는 서플 트리플렉스가 포함되고,
    상기 1차 단열층에는,
    상기 리지드 트리플렉스의 내측에 부착되는 단열 패널; 및
    상기 단열 패널 사이에 제공되어 상기 서플 트리플렉스의 내측에 배치되는 브릿지 패널이 포함되며,
    상기 삽입홈은 상기 단열 패널, 상기 브릿지 패널, 상기 단열 패널들의 연결 부분, 및 상기 단열 패널과 상기 브릿지 패널의 연결 부분 중 적어도 한 곳 이상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 상기 삽입홈을 형성하는 벽면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 단열층과 상기 1차 방벽 사이에는 플라이우드가 더 제공되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  5. 1차 단열층을 구성하는 단열 패널과, 2차 단열층, 및 리지드 트리플렉스를 선체의 내부에 배치하는 단계;
    상기 단열 패널 사이에 노출된 상기 리지드 트리플렉스에 서플 트리플렉스를 부착하는 단계;
    상기 단열 패널의 사이 공간에 상기 1차 단열층을 구성하는 브릿지 패널을 삽입하는 단계; 및
    상기 1차 단열층에 형성된 삽입홈에 굴곡부가 끼워지도록 1차 방벽을 부착하는 단계를 포함하는 액화천연가스 운반선의 화물창 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 삽입홈은 상기 1차 단열층의 조립 전에 미리 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 화물창 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 상기 삽입홈을 형성하는 벽면에 밀착되도록 상기 1차 단열층에 부착되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 화물창 제조 방법.
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