KR101225629B1 - 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탱크 몸체의 외부에 설치되는 고정판 상에 단열재를 설계된 두께로 스프레이하여 이루어지는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 액화가스를 저장하기 위한 독립형 액화가스 탱크의 단열구조로서, 액화가스를 수용하는 탱크 몸체의 외부에 설치되는 복수의 고정판과; 상기 고정판 상에 스프레이되어 형성되는 단열층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법이 제공된다.

Description

독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법{INSULATION STRUCTURE FOR INDEPENDENCE TYPE LIQUIFIED GAS TANK AND METHOD FOR FORMING THE INSULATION STRUCTURE}

본 발명은 LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장하기 위해 설치되는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탱크 몸체의 외부에 설치되는 고정판 상에 단열재를 설계된 두께로 스프레이하여 이루어지는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법에 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 단열구조는 대한민국 특허 제 10-166608 호 등에 기재되어 있다.

종래기술에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조에 의하면, 탱크 몸체의 외부에 대략 육면체 형상의 단열 패널을 연달아 부착시켜 탱크 내부에 수용된 액화가스에 외부로부터의 열이 전달되는 것을 방지하고 있다. 열전달을 차단하기 위해서 단열 패널은 소정의 계산된 두께를 가지도록 제작된다.

또한, 극저온의 액화가스를 수용하는 것에 기인하는 탱크 몸체의 수축에 따라 적절히 작용하여 단열 패널의 응력 발생을 방지할 수 있도록, 탱크 몸체의 외부에 배열되는 단열 패널들의 사이에는 저온에서도 탄성을 가지는 단열재가 설치된다.

종래기술에 따르면, 하나의 단열 패널을 탱크 몸체의 외부에 부착시키기 위해서, 우선 탱크 몸체의 외부에 스터드 등의 장착부재를 용접으로 부착시킨 후, 이 장착부재에 원통형 부재와 지지부재를 결합하고, 계속해서 지지부재에 단열 패널을 끼워 와셔 및 너트로 체결하는 작업을 수행하였다. 여기에서, 지지부재는 양단에 나사산이 형성된 봉 형상의 막대이고, 원통형 부재는 단열 패널을 보호하기 위해 장착부재와 단열 패널 사이에 개재되는 부품이다.

또한, 종래기술에 따르면, 단열 패널과 또 다른 단열 패널 사이는 일정한 간격을 두고 이격되도록 배치된다. 단열 패널의 가장자리에는 단차가 형성되어 있기 때문에, 탱크 몸체와 가까운 저온측 갭의 간격보다 탱크 몸체로부터 먼 상온측 갭의 간격이 더욱 넓게 형성되어 있다.

저온측 갭 내에는 저온에서 탄성을 갖는 유리 울(glass woll)과 같은 단열물질이 충전되어 있으며, 상온측 갭 내에는 상온에 가까운 온도에서 단열 패널보다 높은 탄성을 가지는 폴리에틸렌 폼 등과 같은 단열물질이 충전되어 있다. 그리고 저온측 갭과 상온측 갭 사이의 경계면을 차단하기 위해 단열 테이프가 부착되고 있다.

이와 같이 종래기술에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는 탱크 몸체에 복수개의 단열 패널을 이어 붙임으로써 단열층을 형성하기 때문에, 단열 패널들 사이에 연결부가 존재하여 단열 효과가 저하되고 연결부의 조립이 복잡하다는 문제가 있다.

또한, 외부에서 별도로 제작된 단열 패널을 공급받아 탱크 몸체에 부착시켜 이루어지므로 조립 전에 단열 패널을 적재시켜 두기 위한 공간이 필요하고, 단열 패널의 제작 및 조립과정에 있어서 다량의 폐기물이 발생하는 문제가 있다.

또한, 종래기술에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는, 단열 패널이 소정의 두께를 가져야 하기 때문에, 단열 패널 설치시의 작업성 등을 감안하여 하나의 단열 패널의 크기를 일정수준 이상으로 증가시키지 못하므로 단열 패널 설치작업에 많은 시간과 노력이 소요되는 문제가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 탱크 몸체의 외부에 종래의 단열 패널에 비해 얇은 고정판을 연달아 이어붙이고, 이 고정판 상에 단열재를 설계된 두께만큼 스프레이하여 단열구조를 형성함으로써, 단열 효과를 증대시키고 단열층의 형성을 더욱 용이하고 신속하게 수행할 수 있는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 액화가스를 저장하기 위한 독립형 액화가스 탱크의 단열구조로서, 액화가스를 수용하는 탱크 몸체의 외부에 설치되는 복수의 고정판과; 상기 고정판 상에 스프레이되어 형성되는 단열층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조가 제공된다.

본 발명에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조는, 각각의 상기 고정판을 상기 탱크 몸체에 부착시킬 수 있도록 상기 탱크 몸체에 고정 설치되어 있는 스터드 볼트와; 상기 고정판과 상기 탱크 몸체 사이에 개재되어 상기 고정판이 상기 탱크 몸체로부터 이격될 수 있도록 하는 패드; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 스터드 볼트에는 상기 패드, 상기 고정판 및 와셔 부재가 순차적으로 삽입되어 너트에 의해 고정되며, 상기 와셔 부재는 상기 너트의 체결시 와셔로서의 역할을 수행하는 동시에 상기 고정판 상에 스프레이되는 단열재의 부착력을 보강할 수 있도록 절곡된 형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기 패드로서는 상기 고정판의 중심에 배치되는 중심 패드와, 상기 고정판의 가장자리에 배치되는 가장자리 패드가 사용될 수 있으며, 상기 가장자리 패드는 인접하는 고정판들을 동시에 지지할 수 있는 것이 바람직하다.

액화가스의 누출시 상기 고정판 사이의 틈으로 액화가스가 누출되는 것을 방지하여 단열재를 보호할 수 있도록, 하나의 상기 고정판과 인접하는 또 다른 상기 고정판 사이에는 테이프가 부착되는 것이 바람직하다.

상기 단열층은 폴리우레탄 폼을 스프레이하여 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 단열층은 유리 천을 개재하여 2개 이상의 층으로 이루어질 수 있다.

상기 단열층 상에는 수분 차단 및 기계적 손상 방지를 위해 보호 코팅층을 직접 스프레이하여 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 저장하기 위한 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 형성방법으로서, 액화가스를 수용하는 탱크 몸체의 외부에, 상기 탱크 몸체와는 이격되도록 단열재를 스프레이하여 단열층을 형성하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 형성방법이 제공된다.

여기에서, 단열재를 스프레이하기 전에 상기 탱크 몸체의 외부에 상기 탱크 몸체로부터 이격시켜 복수의 고정판을 설치하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 탱크 몸체의 외부에 종래의 단열 패널에 비해 얇은 고정판을 연달아 이어붙이고, 이 고정판 상에 단열재를 설계된 두께만큼 스프레이하여 단열구조를 형성한 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법이 제공될 수 있다.

그에 따라 본 발명의 단열구조에 의하면, 별도의 연결부가 존재하지 않아 단열 효과를 증대시킬 수 있으며, 설치에 필요한 부품이 감소되어 단열구조의 형성을 위해 소요되는 시간 및 노력을 절감할 수 있게 된다.

또한, 단열재의 수명을 연장시킬 수 있고 유지보수 비용과 각종 자재비가 절감될 수 있다. 아울러, 단열 패널을 사용하던 종래기술에 비해 단열 패널을 적재시켜 둘 별도의 공간이 필요하지 않아 현장에서의 공간 활용도가 향상되고 장비 및 인력 감축으로 인해 생산성이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 단열재를 스프레이하여 단열구조를 형성하므로 제조 과정에서 폐기물 발생이 현저히 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조의 일부 단면도, 그리고
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조의 일부 구성이 제거된 상태의 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조는, 탱크 몸체(1)의 외부에 고정판(11)을 설치하고, 이 고정판(11) 상에 단열재를 설계된 두께만큼 스프레이함으로써 단열층(15, 16)을 형성하여 이루어진다.

고정판(11)은 탱크 몸체(1)와 열변형량이 유사한 소재(예컨대 GMT)로 만들어지는 것이 바람직하다. 탱크 몸체(1)에 대한 고정판(11)의 고정을 위해, 탱크 몸체(1)에는 스터드 볼트(3)가 고정 설치되어 있다. 탱크 몸체(1)에 스터드 볼트(3)를 설치하는 것은 공지되어 있는 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 2에 점선으로 표시된 바와 같이 고정판(11)은 정사각 형상을 가질 수 있으며, 그 밖에도 직사각 형상이나 육각 형상 등 필요에 따라 정사각 이외의 형상을 가질 수 있음은 물론이다. 도 2에는 단열층이 생략되어 있다.

고정판(11), 특히 중심에는 스터드 볼트(3)가 삽입될 수 있는 구멍이 형성된다. 고정판(11)과 탱크 몸체(1)는 서로 일정한 간격을 유지할 수 있도록 고정판(11)과 탱크 몸체(1) 사이에는 패드(12, 13)가 배치된다. 패드(12, 13)에 의해 일정하게 유지되는 간격은 액화가스의 누출시 누출된 액화가스의 유로를 형성할 수 있다.

고정판(11)은 탱크 몸체(1)의 외부에 복수개가 좌우로 연달아 설치되며, 예시를 위해 도 1 및 도 2에는 좌우로 서로 맞닿아 있는 2개의 고정판(11)만이 도시되어 있다.

패드로서는, 고정판(11)의 중심, 즉 스터드 볼트(3)의 주위에 배치되는 중심 패드(12)와, 고정판(11)의 가장자리에 배치되는 가장자리 패드(13)가 사용될 수 있다. 중심 패드(12)에는 스터드 볼트(3)가 삽입될 수 있는 구멍이 형성된다. 도 2에 있어서 중심 패드(12)는 정사각 형상을 가지는 것으로 예시되어 있고 가장자리 패드(13)는 기다란 직사각 띠 형상을 가지는 것으로 예시되어 있지만, 이는 예시일 뿐이며 패드의 형상에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

각각의 가장자리 패드(13)는 도 2에서 좌측에 도시된 것과 같이 인접하는 2개의 고정판(11)들을 동시에 지지할 수 있도록 배치될 수 있다.

스터드 볼트(3)에는 중심 패드(12), 고정판(11) 및 와셔 부재(5)가 순차적으로 삽입되어 너트(7)에 의해 고정된다. 고정판(11)과 중심 패드(12) 및 가장자리 패드(13)는 모두 동일한 소재로 동일한 두께를 가지도록 만들어지는 것이 바람직하다.

와셔 부재(5)는 도 1에 도시된 바와 같이 대략 L자 형상으로 절곡된 형상을 갖는 금속으로 만들어질 수 있다. 이 와셔 부재(5)는 너트(7)의 체결시 와셔로서의 역할을 수행하는 동시에 고정판(11) 상에 스프레이되는 단열재의 부착력을 보강하는 역할을 함께 수행한다.

하나의 고정판(11)과 인접하는 또 다른 고정판(11) 사이에는 테이프(도시생략)가 부착되어 액화가스의 누출시 고정판(11) 사이의 틈으로 액화가스가 누출되는 것을 방지하여 단열재를 보호한다.

탱크 몸체(1)의 외부에 복수개의 고정판(11) 부착이 완료되면, 이 고정판(11) 상에 직접 단열재를 스프레이하여 단열층(15, 16)을 형성한다. 여기에서 단열재로서는 예컨대 폴리우레탄 폼이 사용될 수 있다.

고정판(11) 상에 스프레이되어 형성된 단열층은, 하나의 층으로 이루어질 수도 있고, 도 1에서와 같이 유리 천(glass cloth)(17)을 개재하여 2개 이상의 층으로 이루어질 수도 있다. 도 1에서는 단열층이, 고정판(11) 상에 직접 스프레이되어 형성된 제1 단열층(15)과, 이 제1 단열층(15) 상에 유리 천(17)을 개재하여 스프레이되어 형성된 제2 단열층(16)으로 이루어진 예가 도시되어 있다. 제1 단열층(15)과 제2 단열층(16)의 두께 비는 대략 1:4 내지 1:6, 바람직하게는 대략 1:5 정도일 수 있다.

본 발명에 따르면, 탱크 몸체(1)의 외부에 복수개의 고정판(11)을 부착시킨 후 단열재를 직접 연속적으로 스프레이하여 독립형 액화가스 탱크에 부착되는 단열층을 일체로 형성할 수 있다. 본 발명의 단열구조에 의하면, 필요에 따라 탱크의 외부에 형성되는 단열층을 몇 개의 구획으로 나누어 형성할 수는 있지만, 종래와 같이 공장 등에서 별도로 제작된 단열패널을 하나씩 탱크 몸체에 부착시킨 후 각각의 단열패널 사이에 단열재를 추가 설치하지 않고, 탱크 몸체의 외부에 고정판(11)을 부착시킨 후 현장에서 단열재를 스프레이하여 단열층을 형성할 수 있기 때문에 종래에 비해 연결부가 없거나 현저히 감소되어 열손실을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

단열층(15, 16) 상에는 수분 차단 및 기계적 손상 방지를 위해 보호 코팅층(도시생략)을 직접 스프레이하여 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조는 육상의 독립형 액화가스 탱크뿐만 아니라, 독립형 액화가스 탱크가 설치되어 있으면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물 중 어디라도 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, 이중 단열층을 갖는 독립형 액화가스 탱크를, 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.

1 : 탱크 몸체 3 : 스터드 볼트
5 : 와셔 부재 7 : 너트
11 : 고정판 12 : 중심 패드
13 : 가장자리 패드 15 : 제1 단열층
16 : 제2 단열층 17 : 유리 천

Claims (10)

1. 액화가스를 저장하기 위한 독립형 액화가스 탱크의 단열구조로서,
   액화가스를 수용하는 탱크 몸체의 외부표면에 설치되는 복수의 고정판과;
   상기 고정판 상에 스프레이되어 형성되는 단열층과;
   상기 고정판과 상기 탱크 몸체 사이에 개재되어 상기 고정판이 상기 탱크 몸체로부터 이격될 수 있도록 하는 패드;
   를 포함하며,
   상기 고정판은 상기 탱크 몸체와 열변형량이 동일한 소재로 만들어지는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   각각의 상기 고정판을 상기 탱크 몸체에 부착시킬 수 있도록 상기 탱크 몸체에 고정 설치되어 있는 스터드 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 스터드 볼트에는 상기 패드, 상기 고정판 및 와셔 부재가 순차적으로 삽입되어 너트에 의해 고정되며, 상기 와셔 부재는 상기 너트의 체결시 와셔로서의 역할을 수행하는 동시에 상기 고정판 상에 스프레이되는 단열재의 부착력을 보강할 수 있도록 절곡된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 패드로서는 상기 고정판의 중심에 배치되는 중심 패드와, 상기 고정판의 가장자리에 배치되는 가장자리 패드가 사용될 수 있으며, 상기 가장자리 패드는 인접하는 고정판들을 동시에 지지할 수 있는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
5. 청구항 1에 있어서,
   액화가스의 누출시 상기 고정판 사이의 틈으로 액화가스가 누출되는 것을 방지하여 단열재를 보호할 수 있도록, 하나의 상기 고정판과 인접하는 또 다른 상기 고정판 사이에는 테이프가 부착되는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열층은 폴리우레탄 폼을 스프레이하여 하나 이상의 층으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열층은 유리 천을 개재하여 2개 이상의 층으로 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열층 상에는 수분 차단 및 기계적 손상 방지를 위해 보호 코팅층을 직접 스프레이하여 형성하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조.
9. 액화가스를 저장하기 위한 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 형성방법으로서,
   액화가스를 수용하는 탱크 몸체의 외부표면에, 상기 탱크 몸체로부터 이격시켜 복수의 고정판을 설치하는 단계와;
   상기 고정판 상에 단열재를 스프레이하여 단열층을 형성하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 고정판은 상기 탱크 몸체와 열변형량이 동일한 소재로 만들어지는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열구조 형성방법.
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