KR101307295B1 - 엘엔지 운반선의 엘엔지 저장탱크용 프로파일 부재의 조립체 - Google Patents

Abstract

LNG 저장 탱크를 구성하는 프로파일 부재와 이 프로파일 부재를 용접에 의해 조립한 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 프로파일 부재는, 평행하게 마주보면서 대칭을 이루는 한 쌍의 평탄면부들과, 이 평탄면부들 중 어느 하나의 모서리로부터 다른 하나를 향해 직각으로 연장된 이음부 및, 상기 평탄면부와 상기 이음부의 연결된 모서리에 용접을 위해 구비되되 용접되는 면의 반대면에 돌출된 지지부가 형성되어 있는 접합부를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 프로파일 부재 복수 개를 측방향으로 배치한 상태에서 서로 접하는 접합부를 용접함으로써 LNG 저장 탱크를 구성하는 조립체를 형성한다.

Description

엘엔지 운반선의 엘엔지 저장탱크용 프로파일 부재의 조립체{Profile member assembly for LNG storage tank of LNG carrier}

본 발명은 액화천연가스(LNG)를 운반하는 선박에 구축되는 LNG 저장 탱크에 관한 것으로서, 특히 LNG 저장 탱크를 구성하는 프로파일 부재와 이 프로파일 부재를 용접에 의해 조립한 조립체에 관한 것이다.

액화천연가스(LNG)는 천연가스를 영하 162℃로 압축, 냉각, 액화시켜 부피를 1/600로 줄임으로써 운송과 저장이 용이하도록 한 것이다. LNG 운반선은 이러한 LNG를 목적지까지 원거리 수송하는 선박으로서, 조선업계에서는 고부가가치 선박으로 각광받고 있다.

영하 162℃의 극저온인 LNG는 충격을 받게 되면 폭발의 위험성이 있기 때문에 이를 안전하게 저장 및 운반하기 위해서는 저장탱크의 내충격성과 밀폐성이 우수하여야 한다.

종래의 LNG 저장탱크는 스테인리스강과 같은 스틸 소재로 이루어진 다수의 프로파일 부재들을 용접으로 접합하여 구성하였으며, 최근에는 기존의 스틸 소재보다 중량이 훨씬 가벼운 알루미늄 합금 소재로 프로파일 부재를 제작하여 LNG 저장탱크를 구성하고 있다.

첨부도면 도 1은 종래의 LNG 저장탱크를 구성하는 프로파일 부재의 조립체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부분에 대한 정면부 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크를 구성하는 프로파일 부재 조립체는, I형 단면을 갖도록 압출 제작된 프로파일 부재(1)들을 측방향으로 다수 배열한 상태에서 각 프로파일 부재(1)들의 측면부를 서로 용접한 구조로 이루어져 있다. 이렇게 용접된 프로파일 부재(1)들 사이에는 중공부(H)가 형성되고, 중공부(H)들 사이의 부분(1a)에 의해 LNG 저장탱크에 내충격성이 부여된다.

한편, 공개특허 10-2006-0135823(출원인 : 아께르 야즈 오이)은 단면이 I형 또는 T형인 보강부를 갖도록 압출된 프로파일 부재에 의해 제조되는 LNG 저장탱크를 보여주고 있는데, 이 역시 프로파일 부재의 전체적인 형상은 I형 단면의 구조로 이루어져 있다. 이 공개특허는 또한, 각 프로파일 부재의 용접시 마찰용접법을 적용함을 명시하고 있는데, 주지하는 바와 같이 마찰용접법은 용접 헤드와 피접합재의 마찰열을 이용하므로 기존의 용융 용접에 비해 낮은 입열로 용접을 할 수 있기 때문에 용접부의 잔류 응력과 변형이 적고 기계적 특성이 우수한 장점이 있다. 그러나, 마찰용접을 하기 위해서는 피접합재인 프로파일 부재의 접합부 반대면에 마찰압력을 견디면서 피접합재를 지지할 수 있도록 도 1과 도 2에 보이는 것과 같은 백업(back-up) 재료(2)를 요하게 된다.

상기와 같이 종래의 LNG 저장탱크는 대체로 단면 구조가 I형인 프로파일 부재에 의해 제작이 이루어지고 있다. 그런데, 종래의 I형 단면 구조인 프로파일 부재들을 서로 용접하였을 때 용접 부위의 강도가 견고하지 못한 문제가 있다.

또, I형 구조의 프로파일 부재들을 마찰용접하는 경우에는 접합부의 반대면에 백업 재료를 배치하고 용접을 하여야 하기 때문에, 다수의 프로파일 부재들을 서로 용접함에 있어서 생산성이 크게 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 프로파일 부재들을 용접하여 조립체를 형성하였을 때 용접 부위의 강도가 견고할 뿐만 아니라, 마찰용접을 실시하는 경우에도 별도의 백업 재료 없이 간단하게 용접을 실시할 수 있는 LNG 운반선의 LNG 저장탱크용 프로파일 부재 및 그 조립체를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 평행하게 마주보면서 대칭을 이루는 한 쌍의 평탄면부들과, 이 평탄면부들 중 어느 하나의 모서리로부터 다른 하나를 향해 직각으로 연장된 이음부 및, 상기 평탄면부와 상기 이음부의 연결된 모서리에 용접을 위해 구비되되 용접되는 면의 반대면에 돌출된 지지부가 형성되어 있는 접합부를 포함하여 이루어지는 엘엔지 운반선의 엘엔지 저장탱크용 프로파일 부재를 제공한다.

상기 프로파일 부재의 구성에 있어서, 상기 이음부는 상기 평탄면부들 중 어느 하나의 일측 모서리로부터 다른 하나를 향해 직각으로 연장됨으로써 'ㄷ'자형 단면 구조를 가질 수 있다. 또한 본 발명은, 이러한 'ㄷ'자형 단면 구조의 프로파일 부재를 'ㄷ'자 단면 형태로 하여 복수 개를 측방향으로 배치한 상태에서 서로 접하는 접합부를 용접하여 구성된 엘엔지 운반선의 엘엔지 저장탱크용 프로파일 부재의 조립체를 제공한다.

또, 상기 프로파일 부재의 구성에 있어서, 상기 이음부는 상기 평탄면부들 중 어느 하나의 양측 모서리로부터 다른 하나의 양측 모서리를 향해 직각으로 각각 연장됨으로써 'ㅁ'자형 단면 구조를 가질 수도 있다. 또한, 본 발명은, 이러한 'ㅁ'자형 단면 구조의 프로파일 부재 복수 개를 측방향으로 일렬 배치하고, 각각의 프로파일 부재 사이마다 프로파일 부재의 배치 방향으로 평행한 상태로 프로파일 부재의 접합부들에 접합되는 접합부들을 구비한 한 쌍의 평행한 제2이음부들을 배치하여, 서로 접하는 접합부들을 용접함으로써 구성된 엘엔지 운반선의 엘엔지 저장탱크용 프로파일 부재의 조립체를 제공한다.

또한 상기 구성에 있어서, 상기 접합부의 용접은, 미그(MIG)용접과 티그(TIG)용접 및 마찰교반용접 중 어느 한 가지 방법에 의해 수행될 수 있다.

위와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 프로파일 부재들의 접합부를 용접하여 조립체를 구성하였을 때 용접 부위의 강도가 종래 I형 단면 구조의 프로파일 부재로 구성된 조립체에 비하여 향상된다. 따라서, 본 발명의 프로파일 부재 및 그 조립체로 구축되는 LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 향상된 안전성을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 프로파일 부재는 용접시 접합부를 지지하는 지지부를 구비하고 있기 때문에, 마찰용접을 실시하는 경우에도 별도의 백업 재료 없이 간단하게 용접을 실시할 수 있으므로 작업 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 LNG 저장탱크를 구성하는 프로파일 부재의 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부분에 대한 정면부 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 프로파일 부재의 제1실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 프로파일 부재를 조립한 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 (A)부에 대한 단면 확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 프로파일 부재의 제2실시예를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 프로파일 부재를 조립한 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 6의 프로파일 부재에 접합되는 제2이음부를 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 7의 (B)부에 대한 단면 확대도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 LNG 운반선의 LNG 저장탱크용 프로파일 부재는, 평행하게 마주보면서 대칭을 이루는 한 쌍의 평탄면부들과, 이 평탄면부들 중 어느 하나의 모서리로부터 다른 하나를 향해 직각으로 연장된 이음부 및, 상기 평탄면부와 상기 이음부의 연결된 모서리에 용접을 위해 구비되되 용접되는 면의 반대면에 돌출된 지지부가 형성되어 있는 접합부를 포함한 구성으로 이루어져 있다. 또한, 이러한 구성의 프로파일 부재를 용접에 의해 접합함으로써 LNG 저장탱크를 구성하는 조립체를 형성하게 된다.

다음에서는 본 발명의 프로파일 부재와 그 조립체에 대하여 실시예를 통해 상세히 설명한다.

<제1실시예>

도 3은 본 발명에 따른 프로파일 부재의 제1실시예를 나타낸 사시도로서, 프로파일 부재(100)의 구성은 다음과 같이 구성된다.

즉, 도면상에서 보았을 때 대략 직사각형 패널 모양으로 길게 형성된 한 쌍의 평탄면부(110,120)가 평행하게 마주보는 상태로 상하 대칭을 이루도록 형성되어 있고, 이 평탄면부(110,120)들 중 어느 하나의 평탄면부(110) 일측 모서리로부터 다른 하나의 평탄면부(120) 일측 모서리를 향해 직각으로 연장된 패널 형태의 이음부(130)가 형성되어 있다. 따라서, 본 실시예의 프로파일 부재(100)는 한 쌍의 평탄면부(110,120)와 이들을 연결하는 이음부(130)에 의해 그 단면 형상이 "ㄷ"자형을 이루게 된다.

상기 평탄면부(110,120)들의 양측 모서리에는 다른 프로파일 부재와 용접되기 위한 접합부(111,112,121,122)들이 형성되어 있다. 특히, 이음부(130)와 연결된 모서리의 접합부(112,122)에는 다른 프로파일 부재의 접합부(111 또는 121)와 용접되는 면의 반대면에 돌출된 형태의 지지부(112a,122a)가 형성되어 있다.

상기 지지부(112a,122a)는 접합부(111,112,121,122)가 마찰교반용접과 같은 용접법에 의해 용접되는 경우 마찰 압력을 견디면서 접합부(111,112,121,122)를 지지하는 역할을 함으로써, 종래 마찰교반용접시 피접합재를 지지하기 위해 구비하여야 했던 백업 재료가 불필요하게 된다. 또한, 지지부(112a,122a)는 접합부(111,112,121,122)의 피용접면 반대쪽 면의 두께를 용접 구조의 형상처럼 증가시켜 용접부의 지지력을 강화하는 역할을 하게 된다.

이와 같이 구성된 프로파일 부재(100)는 LNG 저장탱크의 설계 규모에 맞추어 소정의 개수가 측방향으로 조립이 됨으로써 LNG 저장탱크를 구성하는 조립체를 형성하게 된다.

도 4는 도 3의 프로파일 부재를 조립한 조립체를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 (A)부에 대한 단면 확대도로서, 다수의 프로파일 부재(100) 복수 개를 'ㄷ'자 단면 형태로 하여 측방향으로 배치한 상태에서 서로 접하는 접합부(111,112,121,122)들을 용접함으로써 완성된 조립체를 보여주고 있다.

접합부(111,112,121,122)의 용접에는 미그(MIG) 용접, 티그(TIG) 용접, 또는 마찰교반용접 등 다양한 용접법이 적용될 수 있는데, 특히 마찰교반용접을 적용하면 용접부(접합부)의 잔류 응력과 변형이 적고 기계적 특성이 우수한 장점이 있다.

도 5에 보이는 바와 같이, 프로파일 부재(100)의 일측 평탄면부(110)에 구비된 접합부(111)에 접합부(111)의 두께를 증가시킨 지지부(112a)가 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 접합부(111)에 다른 프로파일 부재의 평탄면부(110')에 구비된 접합부(111')를 맞댄 상태에서 상기 지지부(112a)가 상대 접합부(111')를 지지하는 형태를 이루게 된다. 만일, 상기 접합부(112,111')에 마찰교반용접이 이루어지는 경우에서와 같이 용접시 마찰 압력이 가해질 때 이 지지부(112a)에 의해 접합부(111')가 지지됨으로써 별도의 백업 재료가 없어도 원활하게 용접을 실시할 수가 있다. 또한, 이 지지부(112a)에 의해 접합부(112,111')의 두께가 용접 구조의 형상처럼 증가됨으로써 접합부(112,111')의 강도가 향상된다.

<제2실시예>

도 6은 본 발명에 따른 프로파일 부재의 제2실시예를 나타낸 사시도로서, 이 제2실시예에서 프로파일 부재(200)는 다음과 같이 구성된다.

먼저, 도면상에서 보았을 때 대략 직사각형 패널 모양으로 길게 형성된 한 쌍의 평탄면부(210,220)가 평행하게 마주보는 상태로 상하 대칭을 이루도록 형성된 점은 전술한 제1실시예와 동일하다. 이들 평탄면부(210,220) 중에서 상측에 위치하는 평탄면부(210)의 양측 모서리로부터 하측에 위치하는 평탄면부(220)의 양측 모서리를 향해 수직으로 한 쌍의 이음부(230,240)가 나란히 연장된 패널 형태로 형성되어 있다. 따라서, 본 실시예의 프로파일 부재(200)는 한 쌍의 평탄면부(210,220)와 이들을 연결하는 이음부(230,240)에 의해 'ㅁ'자형 단면 구조를 갖게 된다.

상기 평탄면부(210,220)의 모서리에도 용접을 위한 접합부(211,212,221,222)들이 형성되어 있어서, 복수 개의 프로파일 부재(200)들을 측방향으로 서로 연결할 때 이 접합부(211,212,221,222)에서 용접이 이루어져 연결된다.

또한, 접합부(211,212,221,222)에는 용접되는 면의 반대면에 돌출된 지지부(211a,212a,221a,222a)가 형성되어 있어서 마찰용접의 경우와 같이 마찰 압력이 가해질 때 접합부(211,212,221,222)를 지지하는 역할을 하게 됨은 물론, 접합부(211,212,221,222)의 두께를 용접 구조의 형상처럼 증가시켜 강도를 보강하게 된다.

이러한 제2실시예의 프로파일 부재(200) 역시 LNG 저장탱크의 설계 규모에 맞추어 소정의 개수가 측방향으로 조립이 됨으로써 LNG 저장탱크를 구성하는 조립체를 형성하게 된다.

도 7은 도 6의 프로파일 부재를 조립한 조립체를 나타낸 사시도로서, 다수의 프로파일 부재(200) 복수 개를 측방향으로 배치한 상태에서 접합부(211,212,221,222)들을 용접함으로써 조립체를 형성하게 된다.

특히, 본 실시예의 조립체는 프로파일 부재(200)들끼리 직접 용접되는 것이 아니라, 프로파일 부재(200) 복수 개를 측방향으로 일렬 배치하고, 각각의 프로파일 부재(200) 사이마다 도 8에 도시된 것과 같은 제2이음부(250)들을 배치하여 용접한다. 즉, 프로파일 부재(200)의 배치 방향으로 평행한 상태로 프로파일 부재(200)의 접합부(211,212,221,222)들에 접합되는 접합부(251,252)들을 구비한 제2이음부(250)를 평탄면부(210,220) 각각에 일직선이 되도록 배치하여, 서로 접하는 접합부들을 용접함으로써 조립체를 형성하게 된다.

도 9는 도 7의 (B)부에 대한 단면 확대도로서, 전술한 제1실시예와 동일하게 제2이음부(250)의 접합부(252)와 용접되는 프로파일 부재(200)의 접합부(211)에 접합부(211)의 두께를 증가시킨 지지부(211a)가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

위의 제1실시예 및 제2실시예와 같이 구성된 본 발명의 프로파일 부재들을 용접하여 조립체를 형성하였을 경우, 종래의 단순한 I형 구조의 프로파일 부재로 구성된 조립체에 비해 용접 부위의 강도가 견고할 뿐만 아니라, 마찰용접을 실시하는 경우에도 별도의 백업 재료 없이 간단하게 용접을 실시할 수가 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100,200 : 프로파일 부재 110,120,210,220 : 평탄면부
111,112,121,122,211,212,221,222,251,252 : 접합부
112a,122a,211a,212a,221a,222a : 지지부
130,230,240 : 이음부 250 : 제2이음부

Claims (6)

1. 직사각형 패널 모양으로 형성되어 평행하게 마주보면서 대칭을 이루는 한 쌍의 평탄면부들;
   상기 평탄면부들 중 어느 하나의 평탄면부의 양측 모서리로부터 상기 어느 하나의 평탄면부와 평행하게 마주보는 다른 하나의 평탄면부 양측 모서리를 향해 직각으로 각각 연장 형성된 패널 형태의 이음부;
   상기 평탄면부들의 모서리에 미그(MIG)용접과 티그(TIG)용접 및 마찰교반용접 중 어느 한 가지 방법으로 용접을 위해 구비되되 용접되는 면의 반대면에 돌출된 지지부가 형성되어 있는 접합부;로 구성된 프로파일 부재를 구비하고,
   상기 복수 개의 프로파일 부재를 측방향으로 일렬 배치 및 상기 일렬 배치된 각 프로파일 부재 사이에는 상기 프로파일 부재의 평탄면부들의 모서리에 형성된 접합부와 상기 측방향에 배치된 프로파일 부재의 평탄면부들의 모서리에 형성된 접합부에 양단부가 각각 용접되어 결합되는 한 쌍의 평행한 제2이음부를 배치됨을 특징으로 하는 엘엔지 운반선의 엘엔지 저장탱크용 프로파일 부재의 조립체.
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