KR101258945B1 - 화물창 시공용 핫 패드 - Google Patents

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Abstract

액화천연가스 화물창 시공용 핫 패드가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 시공용 핫 패드는 유연성 재질로 마련되어 액화천연가스 화물창의 트리플렉스(triplex) 상부에 밀착되는 유체 수용백; 유체 수용백에 수용되어 트리플렉스에 압력과 열을 전달하는 유체; 및 유체 수용백에 삽입되어 유체에 열을 공급하는 저항 발열체를 포함한다.

Description

화물창 시공용 핫 패드{Hot pad for manufacturing LNG cargo tank}
본 발명은, 화물창 시공용 핫 패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액화천연가스 운반선의 내부에 설치되는 화물창의 단열방벽 시공에 사용되는 화물창 시공용 핫 패드에 관한 것이다.
일반적으로 액화천연가스(LNG) 수송용 선박의 화물창에는 액화천연가스의 열 침입 차단, 가스 누설 방지 및 외부 충격으로부터의 보호 용도로 단열방벽이 시공된다.
단열방벽은 선체 내측벽의 하부 단열방벽과 액화천연가스가 인접하는 상부 단열방벽을 포함하여 구성된다. 여기서 하부 단열방벽은 복수의 단열방벽을 연결하여 시공하는데, 열팽창에 따른 변형이 방지되도록 하부 단열방벽들은 상호 소정 간격 이격되어 시공된다.
하부 단열방벽들 사이의 이격된 공간의 상부에는 트리플렉스(triplex)가 접착제로 부착되어 적층됨으로써 단열방벽 간의 강력한 연결이 유지될 수 있으며, 이에 따라 가스의 누설이 방지될 수 있다.
트리플렉스 부착용 접착제로는 에폭시 또는 우레탄 접착제가 사용되고 있으며, 접착면의 안정성 및 품질 확보를 위해서 접착제 경화가 완료될 때까지 트리플렉스 상부에서 일정 압력과 열이 가해진다.
이러한 압력과 열에 의해서 트리플렉스의 부착 과정에서 트리플렉스의 부착면이 부분적으로 들뜨는 현상을 예방할 수 있으며, 접착제가 골고루 퍼질 수 있어 접착 강도가 높아지고 접착제의 신속한 경화가 이루어질 수 있다.
한편, 종래에 이러한 열과 압력을 공급하기 위한 장치는 외부의 충격이나 하중에 실질적으로 견딜 수 있도록 목형, 합성수지 또는 플라스틱 재질의 강성을 가진 플레이트 형상으로 제작되었다.
그러나 이러한 강성을 가진 플레이트 형상의 압력 및 열원 공급장치는 트리플렉스가 부착되는 상호 인접한 하부 단열방벽 사이에 단차가 있는 경우 트리플렉스 부착을 위한 압력과 열이 트리플렉스와 접착제에 충분하게 전달되지 않게 된다.
만약 접착제의 경화불량으로 트리플렉스가 제대로 부착되지 않으면 화물창 내의 액화천연가스가 누설되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 트리플렉스가 부착되는 복수의 하부 단열방벽 사이에 단차가 형성되어 있는 경우에도 트리플렉스에 압력과 열을 효율적으로 전달할 수 있는 화물창 시공용 핫 패드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유연성 재질로 마련되어 액화천연가스 화물창의 트리플렉스(triplex) 상부에 밀착되는 유체 수용백; 상기 유체 수용백에 수용되어 상기 트리플렉스에 압력과 열을 전달하는 유체; 및 상기 유체 수용백에 삽입되어 상기 유체에 열을 공급하는 저항 발열체를 포함하는 화물창 시공용 핫 패드가 제공될 수 있다.
상기 유체 수용백은 고무재질로 마련될 수 있다.
상기 유체 수용백의 내부에 마련되어 상기 유체의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.
상기 온도센서로부터 수신된 온도정보에 따라 상기 저항 발열체에 공급되는 전력량을 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 저항 발열체는 저항열선과 상기 저항열선을 피복하는 절연 피복재로 마련될 수 있다.
상기 저항 발열체는 유연성 있는 면상 발열체 형태로 마련될 수 있다.
상기 저항 발열체는 상기 유체 수용백 내부에 설치되는 유연성 재질의 수지 플레이트를 더 포함하며, 상기 저항 발열체는 상기 수지 플레이트에 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 유체 수용백의 상부에 마련되며, 외부로부터 주입되는 공기에 의해 상기 유체 수용백을 가압하는 에어백을 더 포함할 수 있다.
상기 에어백은 상기 유체 수용백과 일체로 마련될 수 있다.
상기 유체는 물보다 끓는점이 높은 유체로 마련될 수 있다.
상기 유체는 물에 글리콜(glycol)을 희석하여 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 트리플렉스가 부착되는 복수의 하부 단열방벽 사이에 단차가 형성되어 있는 경우에도 종래의 강성을 가진 플레이트 형상의 압력 및 열원 공급장치와 달리 단차 영역까지 밀착되어 압력과 열을 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드에 의해 시공되는 화물창의 단열방벽 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드의 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2의 핫 패드의 단면 사시도이다.
도 4는 도 2의 핫 패드에서 저항 발열체의 다른 실시예에 따른 단면 사시도이다.
도 5는 도 2의 핫 패드를 이용하여 트리플렉스를 하부 단열방벽에 부착하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 인접하는 하부 단열방벽 사이에 단차가 있는 경우 핫 패드의 밀착 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드의 단면 사시도이다.
도 8은 도 7의 핫 패드를 이용하여 하부 단열방벽에 트리플렉스를 부착하는 상태를 나타낸 사시도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드에 의해 시공되는 화물창의 단열방벽 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드의 부분 절개 사시도이며, 도 3은 도 2의 핫 패드의 단면 사시도이고, 도 4는 도 2의 핫 패드에서 저항 발열체의 다른 실시예에 따른 단면 사시도이다.
이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드(20)에 의해 시공되는 화물창의 단열방벽 구조를 설명한다.
먼저, 화물창의 선체 내측벽(1)에는 하부 단열방벽(2)이 에폭시 매스틱(epoxy mastic, 3)과 스터드 볼트(4)에 의해 부착된다. 스터드 볼트(4)의 일단은 선체의 내측 벽(1)에 용접에 의해 고정되고, 타단은 하부 단열방벽(2)의 하부에 부착되는 보강판(5)을 관통하여 너트(4a)에 의해 고정된다.
복수의 하부 단열방벽(2)은 단열방벽 간의 열팽창에 따른 변형이 방지되도록 상호 소정 간격 이격되어 시공된다. 이격된 공간에는 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(6)가 결합됨으로써 하부 단열방벽(2)의 조립이 완성된다.
하부 단열방벽(2)의 상부에는, 플랫 조인트(6)가 삽입된 하부 단열방벽(2)의 계면 상부를 제외하고, 상부 단열방벽(8)이 부착된다.
상부 단열방벽(8)이 부착된 후, 하부 단열방벽(2)의 계면 상부에 트리플렉스(triplex, 7)가 부착된다. 트리플렉스(7)는 하부 단열방벽(2) 들의 계면을 통한 액화천연가스의 누출을 방지하기 위해 하부 단열방벽(2) 들의 계면 상부에 부착되는 시트이다.
트리플렉스(7)는 열경화성 접착제에 의해 부착된다. 열경화성 접착제는 에폭시수지(epoxy resin), 폴리우레탄수지(polyurethane resin), 페놀수지(phenolic Resin), 폴리에스테르수지(polyester Resin) 등이 사용될 수 있다.
이러한 열경화성 접착제는 70~150℃의 온도로 열에너지를 가하면 액상으로 융융되었다가 가교반응(cross-linking)에 의하여 경화되어 트리플렉스(7)를 하부 단열방벽(2)에 접합시킨다.
트리플렉스(7)의 부착이 끝나면 에폭시 글루 등을 이용하여 탑 브리지 패널(9)이 트리플렉스(7)의 상면에 부착된다.
마지막으로, 상부 단열방벽(8)과 탑 브리지 패널(9)이 형성하는 동일평면 상에 플라이우드(10)와 코러게이트 멤브레인(corrugated membrane, 11)을 차례로 부착함으로써 화물창의 단열방벽이 완성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드(20)는 트리플렉스(7)를 하부 단열방벽(2)에 부착하는 단계에서 일정한 압력과 열을 트리플렉스(7)와 트리플렉스(7)에 부착된 열경화성 접착제에 전달하기 위해 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 시공용 핫 패드의 구성을 나타내는 부분 절개 사시도이며, 도 3은 도 2의 핫 패드의 단면 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 핫 패드(20)는, 화물창의 트리플렉스(7) 상부에 밀착되는 유체 수용백(21)과, 유체 수용백(21)에 수용되어 트리플렉스(7)에 압력과 열을 전달하는 유체(22)와, 유체 수용백(21)에 삽입되어 유체(22)에 열을 공급하는 저항 발열체(23)를 포함한다.
유체 수용백(21)은 종래의 강성을 가진 플레이트 형상의 압력 및 열원 공급장치와 달리 하부 단열방벽(2)에 단차가 있는 경우에도 트리플렉스(7)에 밀착될 수 있도록 유연성 재질로 마련되며, 내부에 수용되는 유체(22)가 누출되지 않도록 밀봉된다. 유체 수용백(21)의 유연성 재질로는 내열성과 내충격성이 우수한 실리콘 고무 또는 뷰틸고무(IIR)가 선택될 수 있다.
유체 수용백(21)에는 저항 발열체(23)에 의해 공급되는 열과 후술되는 가압판(13)과 압력부재(12)에 의한 가압력을 트리플렉스(7)에 전달하는 유체(22)가 수용된다. 유체(22)는 저항 발열체(23)에 의해 가열되는 경우 비등하는 것을 방지하기 위해 끓는점이 높은 유체(22)가 사용될 수 있다. 예를 들어 물에 글리콜을 희석한 유체가 사용될 수 있다.
유체 수용백(21)에 유체(22)가 수용됨으로써 유체 수용백(21)이 하부 단열방벽(2)의 단차에 의해 변형되는 경우에도 유체(22)는 유체 수용백(21)의 형상에 따라 이동하여 정역학적 평형상태가 유지된다. 즉, 유체(22)의 상부면은 하부 단열방벽(2)의 단차에도 불구하고 수평면을 유지하게 되어 가압판(13)과 압력부재(12)에 의한 가압력을 트리플렉스(7)에 균일하게 전달할 수 있게 된다.
유체 수용백(21) 내부에는 유체(22)에 열을 공급하기 위한 저항 발열체(23)가 삽입된다. 저항 발열체(23)는 저항열선(23a)을 절연성 피복재(23b)로 피복한 것으로 유체 수용백(21) 내부에서 적당한 간격으로 정렬되어 배치된다.
한편, 유체 수용백(21)은 유연성 재질로 마련되므로 보관을 위해 접히거나 하중이 가해지면 내부의 저항 발열체(23)에 반복되는 응력이 가해질 수 있다. 도면에 자세히 도시되어 있지 않으나, 저항열선(23a)은 이러한 반복되는 응력에 의해 단선되는 것을 방지하기 위해 다수의 금속 와이어를 나선형태로 꼬아서 제작할 수 있다. 이렇게 하면 저항열선(23a)의 일부가 단선된 경우에도 정상적으로 발열이 이루어질 수 있다.
저항 발열체(23)는 유체 수용백(21) 외부로 인출되는 전선(24)을 통해서 전력을 공급받는다. 전선(24)은 공급전력을 제어하는 제어부(미도시)에 연결된다.
한편, 저항 발열체(23)에 의해 가열되는 유체(22)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(25)가 유체 수용백(21) 내부에 부착된다. 본 실시예에서는 온도센서(25)가 유체 수용백(21)에 부착되어 있으나, 온도센서(25)는 가열되는 유체(22)의 온도를 측정하기 위한 것이므로 유체(22)의 온도를 측정할 수 있는 위치라면 유체 수용백(21) 내부의 다른 장소에 부착하여도 무방하다.
온도센서(25)는 유체 수용백(21)으로부터 인출되는 전선(24)을 따라 외부로 인출되며 제어부(미도시)에 연결된다. 제어부(미도시)는 온도센서(25)로부터 수신된 온도정보와 미리 설정된 유체(22)의 온도를 비교하여 필요한 전력을 전선(24)을 통해 저항 발열체(23)에 공급한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 저항 발열체(23)가 유체 수용백(21) 내에 고정되지 않고 유체(22) 속에 잠겨 있는 형태로 삽입되는 경우 유체 수용백(21)이 보다 유연한 장점이 있으나, 핫 패드(20)의 반복적인 사용에 의해 저항 발열체(23)가 유동하여 정렬이 흐트러져 유체를 부등 가열하는 경우가 발생할 수도 있다. 이러한 점을 감안하여 저항 발열체(23)를 유체 수용백(21) 내부에 고정 설치할 수도 있다.
도 4는 저항 발열체가 유체 수용백 내에서 유동하는 것을 방지하기 위해 유체 수용백 내에 저항 발열체를 고정한 실시예를 나타낸다.
본 실시예의 저항 발열체(33)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유연성 있는 재질의 수지 플레이트(34)를 유체 수용백(21)에 설치하고, 저항 발열체(33)는 수지 플레이트(34)에 결합되는 형태로 마련될 수 있다. 또한, 저항 발열체(33)를 구성하는 저항열선(33a)과 절연성 피복재(33b)는 라미네이팅 가공을 거쳐 유연성 있는 얇은 면상 발열체 형태로 마련된다.
이와 같이 저항 발열체(33)를 유체 수용백(21)에 고정하고 유연성 있는 면상 발열체 형태로 마련하면, 유체 수용백(21)의 굽힙이나 접힘 시 저항 발열체(33)도 함께 굽혀지거나 접혀질 수 있게 되어 굽힘 응력에 의해 단선되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.
이하에서는, 상술한 핫 패드(20)를 이용하여 트리플렉스(7)를 하부 단열방벽(2)에 부착하는 시공방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 핫 패드를 이용하여 트리플렉스를 하부 단열방벽에 부착하는 상태를 도시한다.
이를 참조하면, 복수의 하부 단열방벽(2)의 계면 상부에 열경화성 접착제가 부착된 트리플렉스(7)를 배치하고 핫 패드(20)를 밀착시킨다. 핫 패드(20)의 상부에는 압력부재(12)와 가압판(13)이 배치된다. 가압판(13) 상부에는 고정바(14)가 가압판(13)을 가로질러 상부 단열방벽(8)에 부착된 플라이우드(10)에 고정된다. 플라이우드(10)는 고정바(14)가 결합되기 위해 상부 단열방벽(8) 보다 강성이 큰 재질로 마련된다.
여기서 가압판(13)의 높이는 플라이우드(10)의 높이 보다 약간 높게 배치된다. 이러한 높이조절은 압력부재(12)의 두께 또는 가압판(13)의 두께를 조정함으로써 이루어질 수 있다. 가압판(13)이 플라이우드(10)의 높이 보다 약간 높이 배치된 상태에서 고정바(14)를 가압판(13)을 가로질러 플라이우드(10)에 체결볼트(미도시)를 이용하여 고정한다. 이때 고정바(14)가 가압판(13)에 적당한 압력을 가할 수 있도록 체결볼트(미도시)의 체결깊이가 조정된다. 고정바(14)에 의해 가해진 압력은 가압판(13)과 압력부재(12)를 거쳐 핫 패드(20)에 전달된다.
이와 같이 배치된 상태에서 저항 발열체(23, 33)에 전력이 공급되면 저항열선(23a, 33a)의 발열에 의하여 열경화성 접착제가 액상으로 융융되었다가 가교반응에 의하여 경화되면서 트리플렉스(7)와 하부 단열방벽(2)이 단단하게 접합된다.
트리플렉스(7)의 접착이 완료되면 트리플렉스(7)의 상부에 접착제에 의해 탑 브리지 패널(9)이 부착된다(도 1 참조).
도 6은 인접하는 하부 단열방벽(2) 사이에 단차가 있는 경우 핫 패드(20)의 밀착 상태를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 하부 단열방벽(2) 사이에 단차가 있는 경우에도 유연성 있는 재질로 마련된 유체 수용백(21)이 단차를 따라 밀착된다. 또한, 내부의 유체(22)도 유체 수용백(21)의 변형에 따라 유동한 뒤 정역학적 평형상태가 유지된다. 평형상태에서 유체의 상부면은 수평면을 유지하게 되므로 가압판(13)과 압력부재(12)에 의한 가압력을 트리플렉스(7)에 균일하게 전달할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 핫 패드의 단면 사시도이고, 도 8은 도 7의 핫 패드를 이용하여 하부 단열방벽에 트리플렉스를 부착하는 상태를 나타낸 사시도이다.
이를 참조하면, 핫 패드(40)는 유체(22)가 수용되는 유체 수용백(21)의 상부에 에어백(41)이 더 포함되도록 마련된다. 에어백(41)은 트리플렉스(7)에 압력을 가하는 과정에서 공기를 주입하여 하부의 유체 수용백(21)에 압력을 전달하기 위한 것이다. 에어백(41)은 공기 주입호스(42)와 연결되며 공기 주입호스(42)로부터 에어백(41)에 공기가 주입되면 에어백(41)이 팽창하면서 상부의 가압판(13)과 고정바(14)에 의해 반발하여 하부의 유체 수용백(21)을 가압하게 된다.
이와 같이 에어백(41)과 유체 수용백(21)을 일체로 형성하면 종래와 같이 열원 공급장치에 맞추어 에어백(41)을 정렬시켜 설치해야 하는 번거로움을 없앨 수 있게 된다.
본 실시예에서 에어백(41) 하부의 핫 패드(20)의 구성은 제1 실시예의 핫 패드(20)의 구성과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 화물창 시공용 핫 패드(20, 40)는 유연성 있는 유체 수용백(21)을 구비하여, 트리플렉스(7)가 부착되는 복수의 하부 단열방벽(2) 사이에 단차가 형성되어 있는 경우에도 종래의 강성을 가진 플레이트 형상의 압력 및 열원 공급장치와 달리 단차 영역까지 밀착되어 압력과 열을 전달할 수 있다.
또한, 유체 수용백(21) 내부에 유체(22)가 수용되어 있어, 하부 단열방벽(2)의 단차에도 불구하고 평형상태에서 상부면은 수평면을 형성하므로 가압판(13)에 의해 가압되는 압력을 유체 수용백(21)을 통해 트리플렉스(7)에 균일하게 전달할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
2 : 하부 단열방벽 7 : 트리플렉스
8 : 상부 단열방벽 9 : 탑 브리지 패널
20, 40 : 핫 패드 21 : 유체 수용백
22 : 유체 23, 33 : 저항 발열체
24 : 전선 41 : 에어백

Claims (11)

  1. 유연성 재질로 마련되어 액화천연가스 화물창의 트리플렉스(triplex) 상부에 밀착되는 유체 수용백;
    상기 유체 수용백에 수용되어 상기 트리플렉스에 압력과 열을 전달하는 유체;
    상기 유체 수용백에 삽입되어 상기 유체에 열을 공급하는 저항 발열체; 및
    상기 저항 발열체는 상기 유체 수용백 내부에 설치되는 유연성 재질의 수지 플레이트를 포함하며,
    상기 저항 발열체는 상기 수지 플레이트에 결합되는 화물창 시공용 핫 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 수용백은 고무재질로 마련되는 화물창 시공용 핫 패드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체 수용백의 내부에 마련되어 상기 유체의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 화물창 시공용 핫 패드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도센서로부터 수신된 온도정보에 따라 상기 저항 발열체에 공급되는 전력량을 결정하는 제어부를 더 포함하는 화물창 시공용 핫 패드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저항 발열체는 저항열선과 상기 저항열선을 피복하는 절연 피복재로 마련되는 화물창 시공용 핫 패드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저항 발열체는 유연성 있는 면상 발열체 형태로 마련되는 화물창 시공용 핫 패드.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체 수용백의 상부에 마련되며, 외부로부터 주입되는 공기에 의해 상기 유체 수용백을 가압하는 에어백을 더 포함하는 화물창 시공용 핫 패드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에어백은 상기 유체 수용백과 일체로 마련되는 화물창 시공용 핫 패드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 물보다 끓는점이 높은 유체로 마련되는 화물창 시공용 핫 패드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유체는 물에 글리콜(glycol)을 희석하여 마련되는 화물창 시공용 핫 패드.
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