KR101273433B1

KR101273433B1 - 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체

Info

Publication number: KR101273433B1
Application number: KR1020120006435A
Authority: KR
Inventors: 이제명
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-06-12

Abstract

본 발명은 두께는 줄이고, 단열 효과 및 제작성은 향상시킬 수 있는 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체는, 액화천연가스를 내부에 수용하는 LNG 탱크를 구성하는 방열구조체에 있어서, LNG가 접촉하게 되는 1차 방벽과; 상기 1차 방벽의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재가 충전되어 있는 제1방열패널과; 상기 제1방열패널의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제2단열재가 충전되어 있는 제2방열패널과; 상기 제2방열패널의 외측에 적층되며, 내부에 제2단열재보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제3단열재가 충전되어 있는 제3방열패널과; 상기 제3방열패널의 외측면과 선체 사이에 개재되는 복수개의 마스틱을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체{Hybrid Type LNG Insulation System of LNG Tank}

본 발명은 LNG 운반선의 LNG 화물창 방열구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스(LNG) 운반선 등에서 액화천연가스를 수용하는 LNG 탱크의 벽면을 구성하면서 탱크 내부와 외부와의 열전달을 차단하여 액화천연가스를 안정된 상태로 유지할 수 있도록 한 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체에 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 방열구조체로 보호해 주어야 한다. 이러한 방열구조체는 탱크 내,외부 간의 열 전달을 효과적으로 차단하기 위한 단열재 패널을 복층 구조로 적층한 구성으로 이루어진다. 상기 단열재 패널은 폴리우레탄폼(polyurethane foam) 또는 페라이트를 단열재로서 사용하는 것이 일반적인데, 폴리우레탄폼을 사용하는 경우에는 상대적으로 두께가 작은 장점이 있지만 제작 공정이 어렵고 제조 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

그리고, 단열재로서 페라이트를 사용하는 경우에는 제작이 용이하고 제조 비용을 줄일 수 있지만, 증발손실율(BOR; Boil-Off Rate)을 정해진 수준으로 유지하기 위해서는 폴리우레탄폼을 사용하는 경우에 비하여 상대적으로 두께가 두꺼워지는 단점이 있다. 통상적으로 LNG 탱크의 외관 크기는 정해져 있기 때문에 단열재의 두께가 두꺼워지면 그만큼 탱크의 용량이 작아지게 되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 방열구조체에 비하여 두께를 줄일 수 있으며, 증발손실율(BOR)을 저감시킬 수 있고, 제작이 용이한 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체는, 액화천연가스를 내부에 수용하는 LNG 탱크를 구성하는 방열구조체에 있어서, LNG가 접촉하게 되는 1차 방벽과; 상기 1차 방벽의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재가 충전되어 있는 제1방열패널과; 상기 제1방열패널의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제2단열재가 충전되어 있는 제2방열패널과; 상기 제2방열패널의 외측에 적층되며, 내부에 제2단열재보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제3단열재가 충전되어 있는 제3방열패널과; 상기 제3방열패널의 외측면과 선체 사이에 개재되는 복수개의 마스틱을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 형태에 따르면, 상기 제1단열재는 유리섬유(glass wool)이고, 제2단열재는 PVC 계열의 발포체이며, 제3단열재는 폴리우레탄(polyurethane) 계열의 발포체로 이루어진다.

본 발명에 따르면, LNG 탱크의 내측에서부터 외측으로 순차적으로 밀도가 높아지는 단열재들로 채워진 방열패널이 적층되므로 증발손실율(BOR)을 저감시키면서 두께를 줄일 수 있으며, 제작이 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체의 구성을 나타낸 것으로, 이 실시예의 하이브리드 방열구조체는 LNG가 접촉하게 되는 1차 방벽(10)과; 상기 1차 방벽(10)의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재(21)가 충전되어 있는 제1방열패널(20)과; 상기 제1방열패널(20)의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재(21)보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제2단열재(31)가 충전되어 있는 제2방열패널(30)과; 상기 제2방열패널(30)의 외측에 적층되며, 내부에 제2단열재(31)보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제3단열재(41)가 충전되어 있는 제3방열패널(40)과; 상기 제3방열패널(40)의 외측면과 선체(1) 사이에 개재되어 방열구조체의 중량을 선체(1)에 전달하는 복수개의 마스틱(50) 및; 상기 제1방열패널(20)과 제2방열패널(30) 사이에 설치되는 2차 방벽(60)을 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 1차 방벽(10)은 LNG 탱크의 가장 내측에 배치되어 액화천연가스(LNG)와 직접 접촉하는 구성요소로서, 공지의 멤브레인 금속패널 또는 인바(Inbar) 플레이트로 이루어진다.

상기 제1방열패널(20)과 제2방열패널(30) 및 제3방열패널(40)은 내측 및 외측(도면상 상부 및 하부)에 목재로 된 플라이우드(22, 32, 42)가 구비되고, 그 사이에 상기 제1,2,3 단열재(21, 31, 41)가 각각 채워진 패널 구조로 이루어진다.

상기 제1방열패널(20)의 제1단열재(21)는 유리섬유(glass wool)이고, 제2방열패널(30)의 제2단열재(31)는 PVC 계열의 발포체이며, 제3방열패널(40)의 제3단열재(41)는 폴리우레탄(polyurethane) 계열의 발포체이다.

그리고, 상기 제1방열패널(20)과 제2방열패널(30)의 제1,2단열재(21, 31) 내부에는 복수개의 수직 격벽(23, 33)이 임의의 간격으로 배열된다. 상기 수직 격벽(23, 33)들은 제1방열패널(20)과 제2방열패널(30)의 강도를 보강하여 LNG 탱크 내의 액화천연가스의 하중과 충격에 의한 변형이나 손상을 방지하는 작용을 한다. 이 실시예에서 상기 제1방열패널(20) 내부에 형성된 수직 격벽(23)의 간격은 제2방열패널(30) 내부에 형성된 수직 격벽(33)의 간격과 다르게 되어 있는데, 이와 다르게 두 방벽패널들의 수직 격벽(23, 33)들의 간격이 동일하게 배열될 수도 있을 것이다.

상기 제1방열패널(20)은 제1단열재(21)의 밀도가 작으며, LNG 탱크의 내측에서 바로 LNG의 하중을 받기 때문에 제1방열패널(20)이 LNG의 하중을 견딜 수 있는 충분한 강성을 확보하기 위해서 제1방열패널(20)의 두께가 제2방열패널(30)의 두께보다 크게 형성됨이 바람직하다.

상기 제3방열패널(40)의 제3단열재(41)는 폴리우레탄폼(polyurethane foam) 또는 폴리우레탄폼에 유리섬유가 혼입된 유리섬유강화형 폴리우레탄폼(RPUF)로 이루어진다.

상기 2차 방벽(60)은 제1방열패널(20)과 제2방열패널(30) 사이에 설치되어 방수 기능을 하는데, 유리섬유복합재인 트리플렉스 또는 저열팽창성의 니켈강 합금인 인바(invar) 플레이트로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 방열구조체는 서로 다른 재질의 단열재로 이루어진 제1,2,3방열패널(20, 30, 40)이 적층된 구성으로 이루어지므로 전체적인 두께를 줄이면서도 단열효과를 증대시킬 수 있으며, 제작이 용이한 이점이 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.

1 : 선체 10 : 1차 방벽
20 : 제1방열패널 21 : 제1단열재
22 : 플라이우드 23 : 수직 격벽
30 : 제2방열패널 31 : 제2단열재
32 : 플라이우드 33 : 수직 격벽
40 : 제3방열패널 41 : 제3단열재
42 : 플라이우드 50 : 마스틱
60 : 2차 방벽

Claims

삭제
액화천연가스를 내부에 수용하는 LNG 탱크를 구성하는 방열구조체에 있어서,
LNG가 접촉하게 되는 1차 방벽(10)과;
상기 1차 방벽(10)의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재(21)가 충전되어 있는 제1방열패널(20)과;
상기 제1방열패널(20)의 외측에 적층되며, 내부에 제1단열재(21)보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제2단열재(31)가 충전되어 있는 제2방열패널(30)과;
상기 제2방열패널(30)의 외측에 적층되며, 내부에 제2단열재(31)보다 큰 밀도를 갖는 재료로 이루어진 제3단열재(41)가 충전되어 있는 제3방열패널(40)과;
상기 제3방열패널(40)의 외측면과 선체(1) 사이에 개재되는 복수개의 마스틱(50)을 포함하며;
상기 제1단열재(21)는 유리섬유(glass wool)이고, 제2단열재(31)는 PVC 계열의 발포체이며, 제3단열재(41)는 폴리우레탄(polyurethane) 계열의 발포체인 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체.
제2항에 있어서, 상기 제1방열패널(20)의 두께는 제2방열패널(30)의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체.
제2항에 있어서, 상기 제1방열패널(20) 및 제2방열패널(30)의 내부에는 복수개의 수직 격벽(23, 33)이 임의의 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체.
제2항에 있어서, 상기 제1방열패널(20)과 제2방열패널(30)과 제3방열패널(40)의 내측면과 외측면에는 목재로 된 플라이우드(22, 32, 42)가 구비된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체.
제2항에 있어서, 상기 제1방열패널(20)과 제2방열패널(30) 사이에는 2차 방벽(60)이 설치된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장 탱크용 하이브리드 방열구조체.