KR101358305B1 - 액화가스 화물창 단열 구조체 시공 방법 - Google Patents

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Abstract

액화가스 화물창 내부를 단열하기 위한 단열 구조체가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 구조체는 액화가스 화물창의 내측면에 설치되고, 서로 인접한 두 개의 인슐레이션 패널, 인슐레이션 패널 사이의 공간에 채워져 인슐레이션 패널과 상호 접착되는 충전부재 및 충전부재가 채워진 인슐레이션 패널 상면을 덮는 1차 방벽을 포함하되, 충전부재는 인슐레이션 패널의 열적 변형을 흡수할 수 있도록 일정깊이의 그루브를 갖는다.

Description

액화가스 화물창 단열 구조체 및 시공 방법{liquefied gas storage tank insulation structure and construction method for insulation structure}
본 발명은 액화가스 화물창의 단열 구조체 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
액화가스를 저장하는 화물창(Cargo Tank)은 가스액화에 따른 저온환경에도 견딜 수 있는 구조 및 재료로 구성된다. 이러한 화물창은 일반적으로 1차 방벽 (Primary barrier)과 2차 방벽(Secondary barrier)으로 구성된다. 이 중 2차 방벽은 유리섬유, 고무, 알루미늄 박막으로 구성된 복합재료 등을 이용하여 1차 방벽에 이상이 발생하여 화물이 누설되더라도 선체에 직접 닿지 않도록 막아준다.
인슐레이션 패널(Insulation panel)을 설치한 후에는 2차 방벽 간에 공간(gap)이 발생하는데, 일반적으로 복합재료의 접착 또는 금속재료의 용접을 통해 2차 방벽 간의 기밀성을 형성하여 LNG의 누설을 방지한다.
그러나, 복합재료를 접착하는 공법에서는 화물창의 액화가스 적재(積載; loading) 및 적하(積下; unloading)에 의한 열적 충격, 화물의 움직임(Sloshing)에 의한 물리적 충격 등에 의해 사용 중에 결함이 발생하는 경우가 있어 수리를 위한 막대한 비용이 소요된다. 또한 이러한 접착 공법은 접착제를 수동으로 도포하여 단열 구조체를 형성하였기 때문에 작업 능률이 좋지 않으며, 인슐레이션 패널간 공간 사이에 글래스 울을 삽입하였기 때문에 단열 성능이 균일하지 않다.
한국 공개특허공보 10-2009-0080651
본 발명의 실시예는 단열 성능이 향상된 액화가스 화물창의 단열 구조체 및 그 시공 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 간단한 구조로 이루어지는 액화가스 화물창의 단열 구조체 및 그 시공 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 인슐레이션의 열변형에 의한 스트레스를 최소화할 수 있는 액화가스 화물창의 단열 구조체 및 그 시공 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 화물창의 내측면에 설치되고, 서로 인접한 두 개의 인슐레이션 패널; 상기 인슐레이션 패널 사이의 공간에 채워져 상기 인슐레이션 패널과 상호 접착되는 충전부재; 및 상기 충전부재가 채워진 상기 인슐레이션 패널 상면을 덮는 1차 방벽을 포함하되; 상기 충전부재는 상기 인슐레이션 패널의 열적 변형을 흡수할 수 있도록 일정깊이의 그루브를 갖는 액화가스 화물창 단열 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 충전부재는 충전재가 상기 인슐레이션 패널 사이의 공간에 발포 충전되어 경화됨으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 충전부재는 상기 그루브에 의해 단면이 U자 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 충전재가 상기 인슐레이션 패널 사이의 공간에 충전될 때 상기 그루브 형성을 위해 상기 공간 상부를 덮는 형상 이형부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 형상 이형부재는 몸체; 상기 몸체의 상단에 마련되어 상기 공간 상부를 막을 수 있도록 상기 인슐레이션 패널 상단면에 걸쳐지게 형성되는 플랜지; 및 상기 몸체의 하단으로부터 연장되어 형성되고 상기 그루브 형성을 위한 쐐기를 포함하고, 상기 쐐기는 상기 충전재를 상기 공간에 주입하기 위한 주입구를 가질 수 있다.
또한, 상기 인슐레이션 패널은 서로 마주하는 측면이 일직선으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 인슐레이션 패널 사이의 공간은 하부 폭 대비 상부 폭이 작거나 또는 하부 폭과 상부 폭이 동일할 수 있다.
또한, 상기 인슐레이션 패널은 하부 인슐레이션 패널과 상부 인슐레이션 패널로 형성되며 상기 하부 인슐레이션 패널과 상기 상부 인슐레이션 패널 사이에 설치되는 2차 방벽을 포함할 수 있다.
또한, 상기 2차 방벽은 글라스 파이버와 알루미늄 박막 시트로 이루어진 복합 시트, 표면처리된 알루미늄 박막시트 그리고 면처리된 스테인리스 스틸 박막 시트 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 1차 방벽과 상기 인슐레이션 패널 사이에 설치되는 강도 유지용 상부 보강판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 인슐레이션 패널들 사이 공간의 하단에 설치되고, 상기 충전부재가 인슐레이션 패널들의 사이공간 하측으로 빠져나가는 것을 방지하는 막음재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스 화물창의 내측면에 인슐레이션 패널들을 서로 인접하게 설치하는 단계; 상기 인슐레이션 패널들 사이의 공간에 충전부재를 형성하는 단계; 및 상기 인슐레이션 패널들 상면에 1차 방벽을 설치하는 단계를 포함하되; 상기 충전부재를 형성하는 단계는 상기 공간 상부를 형상 이형부재로 막은 후, 충전재를 상기 형상 이형부재에 형성된 주입구를 통해 상기 공간에 충전하여 형성되는 액화가스 화물창 단열 구조체 시공 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 형상 이형부재는 상기 충전재가 경화된 후 제거될 수 있다.
또한, 상기 충전부재를 형성하는 단계는 상기 충전재가 상기 공간에 발포 충전되어 경화되면서 상기 인슐레이션 패널과 상호 접착되고, 상기 형상 이형부재에 의해 상기 충전부재의 상면에 일정 깊이의 그루브가 형성될 수 있다.
또한, 상기 인슐레이션 패널들 상면에 1차 방벽을 설치하기 전에 강도 유지를 위한 상부 보강판을 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 인슐레이션 패널은 하부 인슐레이션 패널과 상부 인슐레이션 패널로 형성되며 상기 하부 인슐레이션 패널과 상기 상부 인슐레이션 패널 사이에 설치되는 2차 방벽을 포함할 수 있다.
또한, 상기 충전부재를 형성하기 전에 상기 인슐레이션 패널들 사이 공간의 하단에 막음재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하부 인슐레이션 패널 사이의 공간에 접착 성능을 갖는 충전재를 개재시켜 효과적으로 인슐레이션 패널들이 결합되면서도 단열 성능이 우수하다.
본 발명의 실시예들은 인슐레이션 패널의 단차를 없앰으로써 패널 제작시 제작 공정을 단순화하여 비용 절감이 가능할 뿐만 아니라, 이차 방벽 위에 추가적인 패드 설치 작업을 생략할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 화물창의 단열 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 단열 구조체의 시공 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4에는 경사진 측면을 갖는 인슐레이션 패널들을 갖는 단열 구조체가 도시되어 있다.
도 5는 단열 구조체의 시공 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화가스 화물창 단열 구조체를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 화물창의 단열 구조체를 보여주는 단면도이다. 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 단열 구조체의 시공 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 단열 구조체(10)는 인슐레이션 패널(100), 충전부재(200), 형상 이형부재(300), 상부 보강판(400) 그리고 1차 방벽(500)을 포함한다. 1차 방벽(500)은 화물창 내부에 저장되는 액화가스와 직접적으로 접하는 방벽으로, 단열 구조체(10)는 화물창 내측에 설치된다. 1차 방벽(500)은 주름 형상의 코러게이션 멤브레인(Corrugated Membrane)으로 이루어진다.
인슐레이션 패널(100)들은 화물창의 내측벽(20)에 부착된다. 인슐레이션 패널(100)들은 막음재(180) 및 충전부재(200)가 위치될 수 있는 공간(G)이 마련되도록 간극을 두고 부착된다. 인슐레이션 패널(100)들은 보강판(170)을 매개로 하여 화물창의 내측벽(20)에 에폭시 매스틱(Epoxy mastic;22)과 스터드 볼트(Stud bolt;23)에 의해 부착 고정된다.
인슐레이션 패널(100)은 하부 인슐레이션 패널(110)과 상부 인슐레이션 패널(120) 그리고 그 사이에 개재되는 2차 방벽(130)이 상호 적층 결합된 구조를 포함한다. 예컨대, 인슐레이션 패널(100)은 하부 인슐레이션 패널(110)과 상부 인슐레이션 패널(120) 사이에 2차 방벽(130)을 매개로 하여 미리 부착 제조되어 화물창 내부로 제공될 수 있다. 이 경우에는, 스터드 볼트(23)가 삽입될 수 있는 관통홀(102)이 하부 인슐레이션 패널(110)과 2차 방벽(130) 그리고 상부 인슐레이션 패널(120)을 관통하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 관통홀(102)이 하부 인슐레이션 패널(110)에만 형성됨으로써 하부 인슐레이션 패널(110)과 2차 방벽(130) 그리고 상부 인슐레이션 패널(120)이 화물창 내부에서 차례로 적층 설치된다.
상부 인슐레이션 패널(120)과 2차 방벽(130)은 하부 인슐레이션 패널(110)의 면적과 동일 면적으로 이루어지며, 하부 인슐레이션 패널(110), 2차 방벽(130) 그리고 상부 인슐레이션 패널(120)은 접착제를 이용하여 부착될 수 있다.
인슐레이션 패널(100)은 단차가 없는 일직선의 측면을 갖는다. 따라서, 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간(G)은 하부 폭과 상부 폭이 동일하게 제공될 수 있다. 예컨대, 인슐레이션 패널(100)은 단차가 없는 일직선의 측면을 갖되, 그 측면이 경사지게 형성될 수 있다. 도 4에는 경사진 측면을 갖는 인슐레이션 패널(100a)들을 갖는 단열 구조체(10)가 도시되어 있다. 도 4에서와 같이, 인슐레이션 패널(100a)들 사이의 공간(G)은 하부 폭 대비 상부 폭이 작아지는 사다리꼴 형태로 제공될 수 있다.
2차 방벽(130)은 글라스 파이버와 알루미늄 박막 시트로 이루어진 복합 재료이거나 표면처리된 알루미늄 박막시트 또는 표면처리된 스테인리스 스틸 박막 시트일 수 있다. 여기서 표면처리는 사포를 이용한 기계적 표면처리, 샌드 블래스팅sand blasting), 에칭(Etching), 혹은 플레임(Flame) 공법 등의 표면처리, 프리머(Primer) 또는 실란(Silane)으로의 코팅 처리를 포함할 수 있다.
충전부재(200)는 인접한 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간(G)에 채워져 인슐레이션 패널(100)들과 상호 접착됨으로써 인슐레이션 패널(100) 사이 공간(G)을 완벽하게 밀폐시킬 수 있다. 충전부재(200)는 충전재가 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간(G)으로 주입된 상태에서 부피가 팽창하여 인슐레이션 패널(100) 사이 공간(G)을 채워 경화됨으로써 제공된다. 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간(G)에 주입되는 충전재는 발포형 폴리우레탄계 폼 또는 실리콘계 폼으로 이루어질 수 있다.
충전부재(200)는 인슐레이션 패널(100)의 열적 변형을 흡수할 수 있도록 일정깊이의 그루브(210)를 갖는다. 충전부재(200)는 그루브(210)에 의해 단면이 U자 형상으로 이루어진다. 그루브(210)의 형상은 충전재가 인슐레이션 패널(100) 사이 공간(G)에 충전될 때 장착되는 형상 이형부재(300)의 형상에 따라 달라질 수 있다.
한편, 인슐레이션 패널(100) 사이 공간(G)에 채워지는 충전재는 자체적으로 접착 성능을 가진다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 충전재는 인슐레이션 패널(100) 사이 공간(G)을 채우면서 인슐레이션 패널(100)과 상호 결합된다.
본 실시예에서는 충전재로서 발포형 폴리우레탄계 폼 또는 실리콘계 폼을 예시하였으나, 발포하는 성능을 갖는 충전재로서 단열 성능 및 접착 성능을 가지는 재료라면 상기 언급한 재료 이외의 재료도 본 실시예에 따른 단열 구조체를 형성하기 위한 충전재로 사용할 수 있다.
단열 구조체(10)는 두 개의 상호 인접한 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간 하부측에 막음재(180)가 고정 설치된다. 막음재(180)는 소정의 두께를 갖는 판재 형상으로 이루어질 수 있다. 막음재(180)는 폴리프로필렌, 또는 테플론 재질의 이형성 시트이거나 또는 유리 섬유 혹은 경화된 폴리 우레탄폼으로 형성될 수 있다.
막음재(180)는 충전재가 인슐레이션 패널(100) 사이 공간(G)에 주입된 상태에서 발포하기 전 액체 상태에서 인슐레이션 패널(100) 사이 공간(G) 하측으로 빠져나가는 것을 방지한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 형상 이형부재(300)는 두 개의 상호 인접한 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간(G) 상부측을 덮도록 설치된다. 형상 이형부재(300)는 충전재가 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간(G)에 충전될 때 인슐레이션 패널(100)들 사이 공간(G) 상측으로 빠져나가거나 흘러내리는 것을 방지하고, 충전부재(200)의 그루브(210)를 형성한다.
형상 이형부재(300)는 몸체(310)와 쐐기(320)를 포함한다. 몸체(310)는 공간(G) 상단을 막을 수 있는 크기로 이루어진다. 몸체(310)는 상면에 인슐레이션 패널(100) 상면에 걸쳐지는 플랜지(312)를 갖는다. 쐐기(320)는 몸체(310)의 하단으로부터 연장되어 형성된다. 쐐기(320)는 인슐레이션 패널(100) 사이의 공간(G) 중간에 위치되며, 쐐기(320)에 의해 충전부재(200)의 그루브(210)가 형성된다. 쐐기(320)는 충전재를 공간(G)에 주입하기 위한 주입구(322)를 갖는다. 형상 이형부재(300)는 충전부재(200)가 충분히 경화된 후에 제거될 수 있다. 형상 이형부재(300)는 테프론 또는 실리콘과 같은 접착성이 없는 이형재료로 이루어질 수 있다.
상부 보강판(400)은 1차 방벽(500)과 인슐레이션 패널 사이에 설치된다. 상부 보강판(400)은 1차 방벽(500)의 강도 유지를 위해 제공된다. 상부 보강판(400)은 플라이우드(Plywood) 또는 동일 두께의 고분자재료 또는 알루미늄과 같은 금속 재료로 이루어질 수 있다.
도 5는 단열 구조체의 시공 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 1 내지 도 3 그리고 도 5를 참조하여 단열 구조체(10)의 시공 방법을 설명한다.
단열 구조체의 시공 방법은 인슐레이션 패널 설치 단계(S100), 충전부재 형성단계(S200), 상부 보강판 설치 단계(S300) 그리고 1차 방벽 설치단계(S400)를 포함한다.
인슐레이션 패널 설치 단계(S100)는, 화물창의 내측벽(20)에 에폭시 매스틱(22)과 저항 용접에 의해 스터드 볼트(23)를 설치한다. 인슐레이션 패널(100)의 하부 인슐레이션 패널(110)에는 스터드 볼트(23)가 삽입될 수 있는 관통홀(102)을 미리 수직하게 형성하여 스터드 볼트(23)가 관통홀(102)에 삽입되도록 하부 인슐레이션 패널(110)을 적층한다. 하부 인슐레이션 패널(110)들은 보강판(170)을 매개로 하여 화물창의 내측벽(20)에 에폭시 매스틱(Epoxy mastic;22)과 스터드 볼트(Stud bolt;23)에 의해 부착 고정된다. 인슐레이션 패널에 형성된 관통홀(102)에는 원기둥 형태의 폼 플러그(104)이 삽입된다. 하부 인슐레이션 패널(110) 상면에는 2차 방벽(130)과 상부 인슐레이션 패널(120)이 적층 설치된다.
인슐레이션 패널(100)들은 서로 간극을 두고 설치된다. 이때, 막음재(180)는 인슐레이션 패널(100)들 사이의 공간(G) 하단에 삽입 설치된다.
충전부재 형성 단계(S200)는 형상 이형부재(300)로 공간(G) 상부를 막은 다음, 충전재를 형상 이형부재(300)에 형성된 주입구(322)를 통해 공간(G)으로 주입한다. 충전부재(200)는 공간으로 주입된 충전재가 발포 충전되어 경화되면서 인슐레이션 패널(100)들과 상호 접착됨으로써 형성된다. 충전재 주입은 공간(G) 상부를 형상 이형부재(300)로 밀폐한 상태에서 실시함으로, 충전재를 공간(G)에 주입하는 과정에서 충전재가 공간(G) 상부로부터 유출(흘러내리거나 빠져나옴)되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 단열 구조체(10)는 화물창의 천장이나 수직벽면에서의 시공도 가능하다. 형상 이형 부재(300)는 충전재가 경화되면 제거된다. 형상 이형부재(300)가 제거되면, 충전부재(200)의 상면에는 형상 이형부재(300)의 쐐기 형상과 동일한 그루브(210)가 형성된다. 그루브(210)를 갖는 충전부재(200)는 극저온에서 발생되는 인슐레이션 패널(100)의 부위별 열적 변형에 의한 스트레스를 완충 및 흡수하여, 충전부재(200)와 인슐레이션 패널(100) 간에 박리 현상을 방지할 수 있다.
인슐레이션 패널(100)들 상면에 상부 보강판(400)과 1차 방벽(500)이 차례로 설치되면 화물창의 단열 구조체(10)가 완성된다(S300,S400).
또 다른 실시예에서, 형상 이형부재(300)가 공간(G)으로부터 제거되지 않은 상태에서 상부 보강판(400)과 1차 방벽(500)이 차례로 설치될 수 있다.
도시하지 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 단열 구조체는 액화천연가스를 저장할 수 있는 화물창을 구비한 각종 선박, FPSO, 해양구조물, 육상설비 등에도 적용 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 인슐레이션 패널 200 : 충전부재
300 : 형상 이형부재 400 : 상부 보강판
500 : 1차 방벽

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  12. 액화가스 화물창의 내부를 단열하기 위한 단열 구조체의 시공 방법에 있어서:
    액화가스 화물창의 내측면에 인슐레이션 패널들을 서로 인접하게 설치하는 단계;
    상기 인슐레이션 패널들 사이의 공간에 충전부재를 형성하는 단계; 및
    상기 인슐레이션 패널들 상면에 1차 방벽을 설치하는 단계를 포함하되;
    상기 충전부재를 형성하는 단계는
    상기 공간 상부를 형상 이형부재로 막은 후, 충전재를 상기 형상 이형부재에 형성된 주입구를 통해 상기 공간에 충전하여 상기 형상 이형 부재와 상보적인 형상의 충전부재를 형성하며,
    상기 충전부재를 형성하는 단계는
    상기 충전재가 상기 공간에 발포 충전되어 경화되면서 상기 인슐레이션 패널과 상호 접착되고,
    상기 형상 이형부재에 의해 상기 충전부재의 상면에 일정 깊이의 그루브가 형성되는 액화가스 화물창 단열 구조체 시공 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 형상 이형부재는
    상기 충전재가 경화된 후 제거되는 액화가스 화물창 단열 구조체 시공 방법.
  14. 삭제
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 인슐레이션 패널들 상면에 1차 방벽을 설치하기 전에 강도 유지를 위한 상부 보강판을 설치하는 단계를 더 포함하는 액화가스 화물창 단열 구조체 시공 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 인슐레이션 패널은
    하부 인슐레이션 패널과 상부 인슐레이션 패널로 형성되며 상기 하부 인슐레이션 패널과 상기 상부 인슐레이션 패널 사이에 설치되는 2차 방벽을 포함하는 액화가스 화물창 단열 구조체 시공 방법.
  17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 충전부재를 형성하기 전에 상기 인슐레이션 패널들 사이 공간의 하단에 막음재를 설치하는 단계를 더 포함하는 액화가스 화물창 단열 구조체 시공 방법.
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US4066184A (en) * 1976-07-13 1978-01-03 Conch L.N.G. Thermal insulation systems
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