KR101262896B1

KR101262896B1 - 액화천연가스 운반선의 단열구조체

Info

Publication number: KR101262896B1
Application number: KR1020110127162A
Authority: KR
Inventors: 이제명; 이창훈
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-05-10

Abstract

본 발명은 LNG 화물창의 단열구조체에 실로싱 등에 의한 충격하중이 가해질 때 충격하중을 효과적으로 흡수하여 단열구조체의 파손을 방지할 수 있는 액화천연가스 운반선의 단열구조체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액화천연가스 운반선의 단열구조체는, LNG가 직접 접촉하는 방벽을 구성하는 멤브레인 금속패널과; 상기 멤브레인 금속패널의 하측에 설치되며 하단부에 하측으로 개방된 수용홈이 상측으로 오목하게 형성되어 있는 단열패널과; 상기 단열패널의 하부에 일정 간격으로 설치되는 마스틱과; 상기 마스틱의 상부면에 설치되는 서포트 플라이우드와; 상기 서포트 플라이우드 상부면에 설치되며, 상기 단열패널의 수용홈과 대응하는 형태와 크기를 갖도록 되어 수용홈 내측에 삽입되는 가이드단열재와; 상기 수용홈의 상부와 가이드단열재의 상부 사이, 그리고 상기 단열패널의 하부와 서포트 플라이우드 사이에 설치되어 충격하중을 흡수하는 완충수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화천연가스 운반선의 단열구조체{LNG insulation system of LNG carrier}

본 발명은 LNG 운반선의 LNG 화물창 단열구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스(LNG) 운반선의 LNG 화물창에 구성되는 단열구조체에서 유체 충격에 의한 충격하중을 효과적으로 흡수할 수 있는 완충기능을 갖는 액화천연가스 운반선의 단열구조체에 관한 것이다.

일반적으로 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG'라 함)는 지하에서 뽑아 올린 탄화수소 계열의 천연가스를 운송과 저장의 편의를 위해 -163℃로 압축, 냉각, 액화시켜 부피를 1/600으로 줄인 극저온의 액체를 말한다. 이러한 액화천연가스는 가격에 비해 열량이 우수하여 석유 대체에너지로 각광받고 있으며, 청정에너지로서 LNG 교역량 증가에 따라 LNG 운반선(LNG Carrier)의 수요도 증가하고 있다.

LNG 운반선은 -163℃의 액화천연가스를 배 안에 설비된 초(超)저온 탱크 안에 저장해야하므로, 탱크 주위를 특수한 단열구조체로 보호해 주어야 한다.

그런데, 이러한 LNG 운반선의 단열구조체는 선박의 운행중 화물창 내에서의 LNG 슬로싱(sloshing) 등에 따른 충격하중을 받게 된다. 이러한 실로싱 충격하중은 단열구조체 내부의 손상을 야기하게 되며, 단열구조체 내부의 손상은 선박의 안전성에 심각한 문제를 발생시키게 된다.

이에 종래에는 단열시스템의 단열재 하부에 고무패드를 충격을 흡수하는 방안이 제안되었으나, 단순 고무패드를 부착하여 충격을 흡수하는 구조는 완충효과가 적어 반복적인 충격하중 또는 일정 하중 이상의 큰 충격하중이 가해지게 되면 단열시스템의 파손을 막을 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 LNG 화물창의 단열구조체에 실로싱 등에 의한 충격하중이 가해질 때 충격하중을 효과적으로 흡수하여 단열구조체의 파손을 방지할 수 있는 액화천연가스 운반선의 단열구조체를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, LNG가 직접 접촉하는 방벽을 구성하는 멤브레인 금속패널과; 상기 멤브레인 금속패널의 하측에 설치되며 하단부에 하측으로 개방된 수용홈이 상측으로 오목하게 형성되어 있는 단열패널과; 상기 단열패널의 하부에 일정 간격으로 설치되는 마스틱과; 상기 마스틱의 상부면에 설치되는 서포트 플라이우드와; 상기 서포트 플라이우드 상부면에 설치되며, 상기 단열패널의 수용홈과 대응하는 형태와 크기를 갖도록 되어 수용홈 내측에 삽입되는 가이드단열재와; 상기 수용홈의 상부와 가이드단열재의 상부 사이, 그리고 상기 단열패널의 하부와 서포트 플라이우드 사이에 설치되어 충격하중을 흡수하는 완충수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열구조체를 제공한다.

본 발명에 따르면, 화물창 내에서의 액화천연가스의 슬로싱 등에 의한 충격하중이 가해졌을 때 단열재가 가이드단열재의 안내를 받으면서 연직 방향으로 변위가 발생하게 되고, 쿠션재 및 탄성체가 연직 방향으로 눌리면서 충격을 흡수하게되므로 단열재 및 플라이우드가 파손되지 않고 안전하게 보호된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 단열구조체의 단면도이다.
도 2는 도 1의 단열구조체의 사시도이다.
도 3은 단순 고무패드를 부착시킨 종래의 단열구조체의 충격 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 단열구조체의 충격 시험 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액화천연가스 운반선의 단열구조체의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 운반선의 LNG 화물창의 단열구조체를 나타낸 것으로, 이 실시예의 단열구조체는 화물창의 바닥면에 설치되며 LNG가 직접 접촉하는 1차 방벽(barrier)을 구성하는 멤브레인 금속패널(10)과, 상기 멤브레인 금속패널(10)의 하측에 설치되는 2차 방벽(11)과, 상기 2차 방벽(11)의 하측에 설치되어 열을 차단하는 단열패널(20)과, 상기 단열패널(20)의 하측에서 하부에 배치되어 화물과 단열구조체의 중량을 선체에 전달하는 마스틱(30)과, 내,외부 하중에 대한 구조적인 저항력을 제공하며 외부로부터의 수분 침투를 방지하는 아웃터콘크리트패널(50)을 포함하여 구성된다.

이 실시예에서 상기 단열패널(20)은 폴리우레탄폼(PUF)으로 이루어진 단열재(21)와, 상기 단열재(21)의 상부면과 하부면 각각에 장착되는 단단한 목재로 이루어진 플라이우드(22, 23)(plywood)를 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 멤브레인 금속패널(10)과 단열패널(20) 사이, 엄밀히 말하면 멤브레인 금속패널(10)과 단열재(21) 상측의 플라이우드(22) 사이에는 충격 흡수를 위한 편평한 고무패드(70)가 개재되는 것이 바람직하다.

상기 마스틱(30)의 상부에는 편평하고 단단한 서포트 플라이우드(40)가 설치된다. 상기 서포트 플라이우드(40)는 상기 플라이우드(22, 23)들과 같은 단단한 목재로 이루어질 수 있다.

상기 단열재(21)의 하부에는 하부면이 개방된 직육면체 형태의 수용홈(21a)이 상측으로 오목하게 형성되며, 이 수용홈(21a) 내측에 가이드단열재(25)가 삽입된다. 상기 가이드단열재(25)는 상기 수용홈(21a)과 대응하는 형태와 크기를 갖는다. 상기 수용홈(21a)의 상부면과 가이드단열재(25)의 상부면에는 플라이우드(24, 26)가 각각 부착된다. 상기 수용홈(21a)의 플라이우드(24)와 가이드단열재(25)의 상부의 플라이우드(26) 사이, 그리고 단열재(21) 하부의 플라이우드(23)와 마스틱(30) 상부의 서포트 플라이우드(40) 사이에는 충격하중을 흡수하기 위한 완충수단이 설치된다. 이 실시예에서 완충수단은 고무와 같은 유연한 수지 재질의 쿠션재(61)와 압축코일스프링과 같은 금속 스프링 종류의 탄성체(62)로 구성된다.

상기 쿠션재(61)는 충격하중이 가해질 때 쉽게 변형되면서 충격하중을 효율적으로 흡수할 수 있도록 속이 빈 반원통 형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기와 같이 단열재(21) 하부에 오목한 수용홈(21a)을 형성하고, 이 수용홈(21a) 내측에 가이드단열재(25)를 삽입함과 더불어 쿠션재(61) 및 탄성체(62)를 구성하면, 액화천연가스의 슬로싱 등에 의한 충격하중이 가해졌을 때 단열재(21)가 가이드단열재(25)의 안내를 받으면서 연직 방향으로 변위가 발생하게 되고, 쿠션재(61) 및 탄성체(62)가 연직 방향으로 눌리면서 충격을 흡수하여 단열재(21) 및 플라이우드(22, 23) 등의 단열패널(20)이 파손되지 않고 안전하게 보호되도록 한다.

이 실시예에서와 같이 상기 완충수단은 쿠션재(61)와 탄성체(62)가 함께 사용되는 것이 바람직하지만, 이와 달리 쿠션재(61) 또는 탄성체(62)만 단독으로 사용될 수도 있을 것이다.

도 3의 그래프는 단열패널(20)에 단순 고무패드를 부착시킨 종래의 단열구조체의 충격 시험 결과를 나타내고, 도 4의 그래프는 전술한 실시예에 따른 본 발명의 단열구조체의 충격 시험 결과를 나타낸 것으로, 이 그래프들을 통해서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명의 단열구조체의 충격흡수 성능이 종래의 단열구조체의 충격흡수 성능에 비하여 현저히 우수하다.

이 실시예에서 단열패널(20)을 구성하는 단열재(21)는 단일층으로 구성되었지만, 이와 다르게 단열재(21)가 상부 단열재층과 하부 단열재층의 2층으로 적층되게 구성되고, 상부 단열재층과 하부 단열재층 사이에 방벽판이 개재된 구성으로 이루어질 수도 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10 : 멤브레인 금속패널 20 : 단열패널
21 : 단열재 21a : 수용홈
22, 23, 24, 26 : 플라이우드 25 : 가이드단열재
30 : 마스틱 40 : 서포트 플라이우드
50 : 아웃터콘크리트패널 60 : 완충수단
61 : 쿠션재 62 : 탄성체
70 : 고무패드

Claims

LNG가 직접 접촉하는 방벽을 구성하는 멤브레인 금속패널(10)과;
상기 멤브레인 금속패널(10)의 하측에 설치되며 하단부에 하측으로 개방된 수용홈(21a)이 상측으로 오목하게 형성되어 있는 단열패널(20)과;
상기 단열패널(20)의 하부에 일정 간격으로 설치되는 마스틱(30)과;
상기 마스틱(30)의 상부면에 설치되는 서포트 플라이우드(40)와;
상기 서포트 플라이우드(40) 상부면에 설치되며, 상기 단열패널(20)의 수용홈(21a)과 대응하는 형태와 크기를 갖도록 되어 수용홈(21a) 내측에 삽입되는 가이드단열재(25)와;
상기 수용홈(21a)의 상부와 가이드단열재(25)의 상부 사이, 그리고 상기 단열패널(20)의 하부와 서포트 플라이우드(40) 사이에 설치되어 충격하중을 흡수하는 완충수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열구조체.
제1항에 있어서, 상기 완충수단은 유연한 수지 재질의 쿠션재(61)인 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열구조체.
제2항에 있어서, 상기 쿠션재(61)는 속이 빈 반원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열구조체.
제1항에 있어서, 상기 완충수단은 금속 스프링 종류의 탄성체(62)인 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열구조체.
제1항에 있어서, 상기 완충수단은 유연한 수지 재질의 쿠션재(61)와 금속 스프링 종류의 탄성체(62)인 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열구조체.
제5항에 있어서, 상기 쿠션재(61)는 속이 빈 반원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열구조체.