KR101375250B1 - 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치 - Google Patents

Abstract

육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예는 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치로서, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물 상에 부유되는 복수의 부력 유닛, 및 상기 복수의 부력 유닛을 상호 연결하는 체결 부재를 포함하며, 상기 복수의 부력 유닛은 상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 외곽부에서 복수 층으로 연결된다.

Description

육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치{ANTI SLOSHING APPARATUS FOR ONSHORE LIQUID CARGO STORAGE TANK}

본 발명은 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 육상에는 액체 화물을 저장하기 위하여 여러 가지 형태의 액체 화물 저장 탱크들이 설치된다. 예를 들면, LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas) 및 원유(crude oil) 등의 액체 화물을 저장하기 위하여 각각의 화물 특징에 따라 화물을 저온 또는 고압 등으로 밀폐, 보온되도록 하기 위하여 특수한 형태의 저장 탱크가 제작되고 있다.

액체 화물 저장 탱크를 제작함에 있어서 주요한 하중 조건 중의 하나가 슬로싱(sloshing) 문제인데, 슬로싱이란, 액체 화물이 지진 등과 같은 외부적 요인에 의한 저장 탱크의 흔들림 등으로 인해 자유 표면을 가지는 액체 화물이 급격히 흔들리면서 저장 공간(즉, 액체 화물 저장 탱크)의 내측벽에 강한 충격을 유발하는 유체의 거동을 지칭하는 것으로서, 이러한 슬로싱은 액체 화물 저장 탱크의 제작 초기부터 고려된다.

액체 화물 저장 탱크의 형태는 액체 화물에 의한 슬로싱을 최소화함과 동시에 예상되는 슬로싱 하중을 충분히 견딜 수 있도록 설계되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 슬로싱 하중의 불확실성으로 인하여 예상치 못한 액체 화물 저장 탱크의 손상이 발생되고 있다.

슬로싱 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인은 액체 화물-예컨대 액체 연료-의 유동을 제어하기 위한 슬로싱 억제 장치로서, 한국 등록 특허 제 1043622호(선행 문헌 1)에서, 액체의 표면에 부유되도록 부력을 가지는 복수의 부력체, 액체를 흡수하도록 오픈 셀(open cell) 구조를 가지며 부력체를 둘러싸는 폼부재 및 인접한 부력체들을 서로 연결시키는 연결수단을 포함하는 슬로싱 억제 장치를 제시한 바 있다.

선행문헌 1에 개시된 슬로싱 억제 장치에서는 부력 유닛이 정육면체 형상으로 이루어지는 예가 제시되어 있다. 이 부력 유닛들은 액체 화물 저장 탱크의 내부에서 단층으로 형성되므로 슬로싱이 크게 일어나는 액체 화물 저장 탱크의 외곽부에 위치하는 가장자리에서 슬로싱을 억제하기 위한 충분한 강성을 가지지 못한다.

선행문헌 1: 한국 등록 특허 제1043622호

본 발명의 일 실시예는 액체 화물 저장 탱크의 외곽부에 위치하는 가장자리의 강성을 증대시키는 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는, 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치로서, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물 상에 부유되는 복수의 부력 유닛, 및 상기 복수의 부력 유닛을 상호 연결하는 체결 부재를 포함하며, 상기 복수의 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 외곽부에서 복수 층으로 연결된다.

상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 횡단면은 원형으로 형성되며, 상기 복수의 부력 유닛들은 상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 내부에 저장되는 액체 화물의 표면을 덮도록 전체적으로 원형 또는 도우넛 형태로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 부력 유닛은, 액체 화물 흡수 상태의 제1 하중과 제1 부력을 가지는 제1 단위 부력 유닛, 및 액체 화물 흡수 상태에서 상기 제1 하중보다 큰 제2 하중과 상기 제1 부력보다 작은 제2 부력을 가지는 제2 단위 부력 유닛을 포함할 수 있다.

상기 제1 단위 부력 유닛은, 액체 화물의 자유면에 배치되고, 상기 제2 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 외곽부에서 상기 제1 단위 부력 유닛의 하측에 연결될 수 있다.

상기 부력 유닛은, 부력을 가지는 부력체, 상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및 상기 폼부재를 덮는 커버를 포함하는 부력 블록을 포함하고, 상기 제1 단위 부력 유닛의 부력체의 제1 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛의 부력체의 제2 체적보다 크며, 상기 제1 단위 부력 유닛의 폼부재 제4 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛의 폼부재의 제5 체적보다 작을 수 있다.

상기 복수의 부력 유닛은, 액체 화물 흡수 상태에서 상기 제1 하중과 상기 제2 하중 사이의 제3 하중, 및 상기 제1 부력과 상기 제2 부력 사이의 제3 부력을 가지는 제3 단위 부력 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 단위 부력 유닛은, 상기 제1 단위 부력 유닛과 상기 제2 단위 부력 유닛 사이에 연결될 수 있다.

상기 부력 유닛은, 부력을 가지는 부력체, 상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및 상기 폼부재를 덮는 커버를 포함하는 부력 블록을 포함하고, 상기 제1 단위 부력 유닛의 부력체의 제1 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛의 부력체의 제2 체적보다 크며, 상기 제1 단위 부력 유닛의 폼부재 제4 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛에서 폼부재의 제5 체적보다 작고, 상기 제3 단위 부력 유닛의 부력체의 제3 체적은 부력체의 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 사이이고, 상기 제3 단위 부력 유닛의 폼부재의 제6 체적은 폼부재의 상기 제4 체적과 상기 제5 체적 사이일 수 있다.

상기 체결부재는 상기 부력 유닛의 한 쌍의 연결 고리에 삽입되는 한 쌍의 단위 체결 부재, 및 상기 한 쌍 단위 체결 부재를 체결하는 연결 부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 육상 액체 화물 저장 탱크의 외곽부에 위치하는 부력 유닛을 복수 층으로 연결하여 슬로싱 억제 장치 가장자리의 강성을 증대시키므로 육상 액체 화물 저장 탱크의 외곽부에서 슬로싱 억제 기능을 유지하는 효과가 있다.

도 1은 육상 액체 화물 저장 탱크의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치가 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에서 A부분의 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 2의 A부분을 외부 상측에서 본 사시도이다.
도 7은 도 2의 B부분을 내부 하측에서 본 사시도이다.
도 8은 도 2에 적용되는 부력 유닛의 사시도이다.
도 9은 도 8에 적용되는 부력체의 부분 단면 사시도이다.
도 10은 이웃하는 부력 유닛에서 체결 부재를 분해한 상태의 사시도이다.
도 11은 이웃하는 부력 유닛을 체결 부재로 결합한 상태의 평면도이다.
도 12는 부력 유닛을 연결하는 체결 부재에 커버 부재를 설치한 상태의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 작동 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 육상 액체 화물 저장 탱크의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치가 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다. 도 3은 도 2에서 A부분의 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 육상에 설치되는 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내부에 설치될 수 있다. 예를 들면, 액체 화물은 LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas) 또는 원유(crude oil)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)는 지면 상에 시공되는 기초부(200)에 설치되며, 기초부(200) 상에 설치되는 저장 탱크 몸체(110), 및 몸체(110) 상에 설치되는 돔형 지붕(120)을 포함한다.

저장 탱크 몸체(110)는 기초부(200) 상에 설치되는 바닥면(101), 바닥면(101) 상에 설치되어 탱크의 내벽을 형성하는 내부 셸(102), 내부 셸(102)의 외측에서 탱크의 외벽을 형성하는 외부 셸(103), 및 돔형 지붕(120) 하측에서 탱크 내부의 천장을 형성하는 현수 천장(suspended deck)(104)을 포함할 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 횡단면에서, 내부 셸(102) 및 외부 셸(103)은 원형으로 이루어질 수 있다(도 2 참조). 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부로 액체 화물(3)을 이송하기 위한 펌프(미도시) 및 파이프 라인(130)은 내부 셸(102)에 인접하여 설치되며, 현수 천장(104)의 중앙부에는 스프레이 노즐 라인(미도시)이 설치될 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)는 내부에 저장되는 액체의 특성에 따라 액체 화물(3)을 저장하는 동안 보온 및 가압될 수 있도록 형성된다. 편의상, 일 실시예에서, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)는 내부에 액화 천연 가스를 저장한다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부에 설치되어, 액화 천연 가스의 슬로싱을 억제한다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부 구조 및 그 내부에 저장되는 액체 화물(3)은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치(4)는 육상에 설치되는 다양한 구조의 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 및 그 내부에 저장되는 액체 화물(3)의 슬로싱을 억제하는 데 사용될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예의 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장된 액체 화물(3) 상에 부유되는 부력 유닛들(10), 및 부력 유닛들(10)을 연결하는 체결 부재(30)를 포함한다.

부력 유닛들(10)은 원형의 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장된 액체 화물(3)의 표면을 덮도록 격자 구조로 배치되며, 체결 부재(30)에 의하여 서로 연결됨으로써, 액체 화물(3)의 표면 상에 부유되는 슬로싱 억제 장치를 구현한다.

이때, 부력 유닛들(10)에 의한 슬로싱 억제 장치(4)는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 액체 화물(3)의 표면에 배치되어, 중앙(41)이 빈 도우넛 형태로 배열될 수 있다.

슬로싱 억제 장치(4)의 부력 유닛들(10)이 도우넛 형태로 이루어지고, 원형의 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부에 배치되는 현수 천장(104)의 중앙에 원형으로 스프레이 노즐이 설치될 경우, 스프레이 노즐과 슬로싱 억제 장치(4) 상부의 간섭이 방지될 수 있다. 따라서 현수 천장(104)의 중앙에 스프레이 노즐이 설치되지 않는 경우, 슬로싱 억제 장치의 상부는 중앙이 비워지지 않은 원형으로 이루어질 수도 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 부력 유닛들(10)은 제1 방향(x축 방향)으로 서로 이웃하게 일렬로 배열되고, 이와 같이 일렬로 배열된 부력 유닛(10)의 열들은 제1 방향(x축 방향)에 수직한 제2 방향(y축 방향)으로 이웃하여 나란하게 배열된다. 전체적으로, 슬로싱 억제 장치(4)의 부력 유닛들(10)은 저장탱크(100)의 외벽의 횡단면 형상인 원형의 둘레를 형성할 수 있다.

다시 도 1 및 도 4를 참조하면, 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100)에 저장되는 액체, 예를 들어, LNG를 이송하기 위한 복수의 파이프 라인(130)과 부딪히지 않도록 형성되거나, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부 셸(102)에 부딪히지 않도록 일부 영역(42)에 부력 유닛을 구비하지 않을 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장되는 액체 화물(3)의 표면에 부력 유닛(10)을 부유시키므로 액체 화물(3)의 슬로싱 억제 작용을 효과적으로 구현할 수 있다.

도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시예의 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 외곽부에 위치하는 부력 유닛(10) 가장자리의 강성을 증대시키기 위하여, 외곽부에 위치하는 부력 유닛들(10)을 복수 층으로 연결할 수 있다.

슬로싱 억제 장치(4)는 부력 유닛들(10)을 2층, 3층 또는 그 이상의 복수 층으로 연결될 수 있으나, 본 실시예에서는 3층으로 연결되는 구조를 예시하고, 2층으로 연결되는 구조 및 3층으로 연결되는 구조에 대하여 설명한다.

슬로싱 억제 장치(4)에서, 부력 유닛들(10)을 2층 이상으로 연결하는 경우, 부력 유닛들(10)은 동일 체적의 두 가지 이상의 타입으로 형성될 수 있다. 이때, 부력 유닛들(10)은 설치되는 층의 위치에 대응하여 설정되는 부력과 이 부력에 따라 설정되는 하중을 가지게 된다.

예를 들면, 복수의 부력 유닛들(10), 즉 제1, 제2, 제3 부력 유닛(12, 22, 32)에서, 부력을 설정하는 부력체(121, 221, 321)의 체적 감소로 부력이 감소됨에 따라 부력체(121, 221, 321)를 감싸서 액체 화물(3)을 흡수하여 하중을 설정하는 폼부재(122, 222, 322)의 체적 증가로 하중이 증가될 수 있다.

부력 유닛들(10)은 상층에 위치할수록 큰 부력과 작은 하중을 가지며, 하층에 위치할수록 작은 부력과 큰 하중을 가진다. 따라서 부력 유닛들(10)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 중심부와 외곽부에서 비슷한 높이의 부유 상태를 유지할 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내의 외곽부에서 부력 유닛들(10)이 2층 구조를 형성하는 경우, 부력 유닛들(10)은 제1 단위 부력 유닛(11)과 제2 단위 부력 유닛(22)을 포함한다(편의상 도 5를 참조).

제1 단위 부력 유닛(11)은 액체 화물(3)의 흡수 상태에서 설정되는 제1 하중과 제1 부력을 가지며, 제2 단위 부력 유닛(22)은 액체 화물(3)의 흡수 상태에서 설정되는 제2 하중과 제2 부력을 가진다. 이때, 제2 하중은 제1 하중보다 크고, 제2 부력은 제1 부력보다 작다.

예를 들면, 제1, 제2 단위 부력 유닛(11, 22)은 서로 다른 체적의 부력체(121, 221)를 각각 가진다. 즉 제1 단위 부력 유닛(11)은 제1 체적의 부력체(121)를 가지며, 제2 단위 부력 유닛(22)은 제1 체적보다 작은 제2 체적의 부력체(221)를 가진다.

따라서 제1 단위 부력 유닛(11)은 액체 화물(3)의 자유면에 부분적으로 잠긴 부유 상태로 배치될 수 있다. 제2 단위 부력 유닛(22)은 부유된 제1 단위 부력 유닛들(11)의 하측에 연결되어, 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내의 외곽부에서 액체 화물(3)에 완전히 잠긴 부유 상태로 배치될 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 외곽부에서, 제2 단위 부력 유닛(22)의 제2 부력에도 불구하고 제2 단위 부력 유닛(22)의 하중에 의하여, 2층 구조의 제1, 제2 단위 부력 유닛(11, 22)은 슬로싱 억제 장치(4)에서 가장자리의 강성을 강화하면서, 상부 표면을 액체 화물(3)의 자유면 위로 더 솟아 오르지 않고 중앙부와 같은 높이로 유지할 수 있다.

이에 더하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내의 외곽부에서 부력 유닛들(10)이 3층 구조를 형성하는 경우, 부력 유닛들(10)은 제1, 제2 단위 부력 유닛(11, 22) 및 제3 단위 부력 유닛(23)을 포함할 수 있다.

제3 단위 부력 유닛(23)은 제1, 제2 하중 사이의 제3 하중 및 제1, 제2 부력 사이의 제3 부력을 가진다. 예를 들면, 제3 단위 부력 유닛(23)은 제1, 제2 단위 부력 유닛(11, 22)의 부력체(121, 221)와 다른 제3 체적의 부력체(321)를 가진다. 따라서 제3 단위 부력 유닛(23)은 액체 화물(3) 중에서, 제1 단위 부력 유닛(11)과 제2 단위 부력 유닛(22) 사이에 연결된다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 외곽부에서, 제2, 제3 단위 부력 유닛(22, 23)의 제2, 제3 부력에도 불구하고 제2, 제3 단위 부력 유닛(22, 23)의 하중에 의하여, 3층 구조의 제1, 제2, 제3 단위 부력 유닛(11, 22, 23)은 슬로싱 억제 장치(4)에서 가장자리의 강성을 강화하면서, 상부 표면을 액체 화물(3)의 자유면 위로 더 솟아 오르지 않고 중앙부에서와 같은 높이로 유지할 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 슬로싱을 효과적으로 억제하는 구성을 예시한다. 3층 구조의 슬로싱 억제 장치(4)는 2층 구조를 포함하므로 이하에서는 3층 구조를 예로 들어 설명한다.

도 6은 도 2의 A부분을 외부 상측에서 본 사시도이고, 도 7은 도 2의 B부분을 내부 하측에서 본 사시도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시예의 슬로싱 억제 장치(4)에서, 제1 단위 부력 유닛들(11)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 액체 화물(3)의 자유면을 전체적으로 덮는 구조로 설치된다.

제3 단위 부력 유닛들(23)은 액체 화물 저장 탱크(100)의 외곽측에서 제1 단위 부력 유닛(11)의 하측에 연결되고, 제2 단위 부력 유닛(22)은 제3 단위 부력 유닛(23)의 하측에 더 연결된다.

이웃하는 제1 단위 부력 유닛들(11, 11)은 액체 화물(3)의 자유면(xy)에서 상면과 하면에서 체결 부재(31, 32)로 연결된다. 제1, 제3 단위 부력 유닛(11, 23)은 액체 화물(3) 중에서 연결되는 평면(xz)에 체결 부재(33, 34)로 연결된다. 제3, 제2 단위 부력 유닛(23, 22)은 액체 화물(3) 중에서 연결되는 평면(xz)에 체결 부재(35, 36)로 연결된다.

제1, 제2, 제3 단위 부력 유닛(11, 22, 23)에서, 부력체(121, 221, 321)의 제1, 제2, 제3 체적은 서로 다르고, 폼부재(122, 222, 322)의 제4, 제5, 제6 체적은 서로 다르지만, 제1, 2, 3 단위 부력 유닛(11, 22, 23)의 전체적인 구조 및 이들의 연결 구조는 동일하다. 따라서 제1 단위 부력 유닛(11)을 예로 들어, 제1 단위 부력 유닛(11)의 구조 및 제1 단위 부력 유닛들(11)의 연결 구조를 설명한다.

도 8은 도 2에 적용되는 부력 유닛의 사시도이고, 도 9은 도 8에 적용되는 부력체의 부분 단면 사시도이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 단위 부력 유닛(11)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장된 액체 화물(3) 상에 부유되도록 부력을 가지는 부력 블록(12)과, 이웃하는 부력 블록들(12)을 연결하는 연결 벨트(13)를 포함한다.

부력 블록(12)은 가로, 세로 및 높이가 1.0∼1.5m의 길이를 갖는 정육면체 또는 직육면체 형상을 가지며, 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내부 공간의 크기에 따라 다양한 크기 및 다양한 형상을 가질 수 있다.

부력 블록(12)은 부력을 가지는 부력체(121), 부력체(121)를 감싸는 폼부재(122), 및 폼부재(122)를 덮는 커버(123)를 포함한다. 제1 단위 부력 유닛(11)에서, 부력체(121)는 도시된 바와 같이 구로 형성되며, 타원체, 직육면체 또는 그 밖의 다양한 구조체(미도시)로 이루어질 수 있다.

부력체(121)는 액체 화물(3)에 부유되기 위한 부력을 가지며, 액체 화물(3)이 LNG인 경우 극저온에서도 액상 전환이 이루어지지 않는 기체를 내부에 충전할 수 있도록 기밀 공간의 중공 구조로 이루어질 수 있다. 부력체(121)는 이와 같이 구조적인 특성으로 부력을 제공할 수 있으며, 그 밖에도 재질의 특성으로 부력을 제공할 수도 있다.

부력체(121)는 부력에 의해 형태가 변화되지 않을 정도의 강도를 가지는 재질로 제작되며, LNG 등과 같은 액체 화물(3)에 의한 극저온 상태에서도 변형되지 않고 강도를 충분히 유지할 수 있도록 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.

또한, 부력체는 폐쇄 셀(closed cell) 구조를 갖는 폼재질로 이루어질 수도 있다(미도시). 즉, 부력체가 중공 구조를 갖는 것이 아니라 부력체 자체가 폐쇄 셀 구조를 갖는 폼재질로 이루어질 수 있다. 여기서 폐쇄 셀 구조는 부력체의 내부로 액체를 흡수하지 않아 부력을 가질 수 있는 구조이다.

이와 같이 부력체가 폐쇄 셀의 폼재질로 이루어짐에 따라, 열 하중, 압축 하중 등에 의해 부력체의 표면에 크랙(crack)이 발생되더라도 부력체의 내부로 액체 화물(3)이 스며들지 못한다. 따라서 부력체는 부력을 안정적으로 유지할 수 있다.

예를 들면, LNG와 같은 액체 화물이 액상을 유지하는 극저온에서도 탄성을 유지할 수 있도록 부력체는 페놀 수지, 멜라민 수지 및 이들의 합성수지 중 어느 하나를 포함하는 고분자 소재로 형성될 수 있다. 또는, 극저온에서도 탄성을 유지할 수 있는 다른 재질로도 형성될 수 있다.

한편, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부에 액체 화물(3)이 충전되어 만재 상태인 경우(도 13 참조), 부력 유닛들(10)은 액체 화물(3)의 유동에 의하여 액체 화물(3)로부터 압축 하중(F1)을 받을 수 있다.

압축 하중(F1)은 부력 블록(12)의 폼부재(122)와 부력체(121)에 집중 하중으로 작용할 수 있다. 이와 같은 집중 하중은 부력 블록(12)을 형성하는 폼부재(122) 또는 부력체(121)를 손상시킬 수도 있다.

폼부재(122)는 부력체(121)의 외측면을 둘러싸서 부력 블록(12)의 전체적인 형상을 정육면체 또는 직육면체로 형성한다. 폼부재(122)는 액체 화물(3)을 흡수하여 슬로싱을 보다 효과적으로 억제하기 위하여 개방 셀 구조(open cell structure)를 가질 수 있다.

여기서, 개방 셀 구조는 폼부재(122)의 내부와 외부를 관통하는 구멍을 폼부재(122)의 외주면에 형성하는 구조로서, 폼부재(122)의 표면적을 극대화시킬 수 있다. 따라서 개방 셀 구조는 폼부재(122)에 의한 액체 화물(3)의 흡수를 촉진할 수 있다.

이와 같이 폼부재(122)가 개방 셀 구조로 형성되어 액체 화물(3)을 흡수함으로써 부력 블록(12)은 액체 화물(3)의 표면에 일부 잠긴 상태로 부유하여 액체 화물(3)의 자유면을 덮을 수 있다. 이에 따라 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 액체 화물(3)의 슬로싱이 보다 효과적으로 억제될 수 있다.

폼부재(122)는 고분자 소재 등으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 LNG와 같은 액체 화물(3)이 액상을 유지하는 극저온에서도 액체 화물(3)을 흡수할 수 있고, 탄성을 유지할 수 있는 페놀 수지, 멜라민 수지 및 이들의 합성수지 중 어느 하나를 포함하는 고분자 소재로 형성될 수 있다. 또는, 극저온에서도 탄성을 유지할 수 있는 다른 재질로도 형성될 수 있다.

커버(123)는 폼부재(122)의 외면을 감싸서 폼부재(122)의 부서짐을 방지하고, 일부 손상된 폼부재(122)의 부스러기로 인한 액체 화물(3)의 오염을 방지한다. 커버(123)는 극저온에서도 상온에서와 같은 내구성을 가질 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

연결 벨트(13)는 부력 블록(12)에 설치되며, 체결 부재(31, 32)가 삽입되도록 양단에 형성되는 연결 고리(135)를 가진다. 예를 들면, 연결 벨트(13)는 부력 블록(12)의 일면 및 타면(도 8의 상면과 하면)에서 부력 블록(12)의 중심부를 가로질러서 각각 설치된다.

연결 벨트(13)는 단순히 부력 블록(12)의 단부 또는 부력 블록(12)의 국부적인 영역에 설치되는 것이 아니라, 상술한 바와 같이 부력 블록(12)의 표면을 가로질러 설치되어 부력 블록(12)과의 접착 면적을 최대화 한다. 따라서 부력 블록(12)의 유동에 의해 연결 벨트(13)와 부력 블록(12) 사이의 계면에 작용하는 하중은 부력 블록(12)의 표면에 고르게 분산될 수 있다, 이에 따라, 슬로싱 억제 장치(4)는 구조적으로 안정성을 가진다.

연결 벨트(13)는 부력 블록(12)의 커버(123)와 동일한 재질로 이루어져 커버(123)에 재봉질로 설치될 수 있으며, 부력 블록(12)의 표면에 접착제(미도시)로 설치될 수 있다.

연결 벨트(13)는 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)와 이에 교차하는 다른 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)로 구비되어, 부력 블록(12)의 일면과 타면에 각각 교차하여 설치된다.

연결 벨트(13)가 교차 설치됨으로써, 격자 구조로 배치되는 단위 부력 유닛들(11)은 x축 방향 및 y축 방향으로 연결될 수 있다. 연결 벨트(13), 즉 단위 벨트(131, 132)는 각각의 양단부에 연결 고리(135)를 형성한다.

도 10은 이웃하는 부력 유닛에서 체결 부재를 분해한 상태의 사시도이고, 도 11은 이웃하는 부력 유닛을 체결 부재로 결합한 상태의 평면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 이웃하는 제1 단위 부력 유닛들(11, 11)은 단위 벨트(131, 132)와 단위 벨트(131, 132)의 연결 고리(135, 135)의 양측에서 "U" 형상의 단위 체결 부재(311)을 걸고, 양측의 단위 체결 부재(311, 311)의 나사부에 연결 부재(312)를 체결함으로써, 서로 연결된다. 편의상, 체결 부재(31)를 예로 설명한다.

인접한 한 쌍의 연결 고리(135, 135)에 각각 삽입된 한 쌍의 단위 체결 부재(311, 311)의 양단부는 도 11에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)와 다른 한 쌍의 단위 벨트(131, 132) 사이의 이격된 공간 상에 위치되며, 한 쌍의 단위 체결 부재(311, 311)는 이 공간 상에서 연결 부재(312)로 체결될 수 있다. 단위 체결 부재(311) 및 연결 부재(312)는 극저온에서 사용될 수 있도록 알루미늄 또는 스테인레스강, 그 밖의 복합 소재로 이루어질 수 있다.

체결 부재는 이에 제한되지 않으며, 예를 들어 열쇠 고리 형태로 이루어지는 링형 연결 부재 또는 전체적으로 사각 형태의 체결 부재를 이용하거나 또는 벨트와 동일한 재질의 연결 부재를 이용하여 부력 블록을 상호 연결하는 것도 가능할 것이다.

도 12는 부력 유닛을 연결하는 체결 부재에 커버 부재를 설치한 상태의 평면도이다. 도 12를 참조하면, 커버 부재(139)는 체결 부재(31)를 덮어서, 체결 부재(31)와 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 현수 천장(104) 사이에서 접촉을 방지하고, 이 접촉에 의한 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 손상을 방지한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 작동 상태도이다. 도 13을 참조하면, 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내부에 액체 화물(3)이 만재된 상태에서, 액체 화물(3)의 유동시, 슬로싱 억제 장치(4)의 부력 유닛들(10)은 액체 화물(3)의 자유면에 잠긴 상태로 부유하면서 체결 부재(30: 31~36)를 통하여 유동하면서 액체 화물(3)에 의한 슬로싱을 억제한다.

이때, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 외곽부에 위치하는 제1, 제2, 제3 단위 부력 유닛들(11, 22, 23)은 z축 방향으로 서로 연결되어 슬로싱 억제 장치(4)에서 가장자리의 강도를 증가한다. 즉 일 실시예의 슬로싱 억제 장치(4)에서 가장자리의 상부 표면은 중앙부와 동일한 높이를 유지한다. 따라서 슬로싱 억제 장치(4)는 액체 화물(3)의 슬로싱 억제 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

3 : 액체 화물 4 : 슬로싱 억제 장치
10 : 부력 유닛 11, 22, 23 : 제1, 제2, 제3 단위 부력 유닛
12 : 부력 블록 13 : 연결 벨트
30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 : 체결 부재
100 : 육상 액체 화물 저장 탱크
101 : 바닥면 102, 103 : 내, 외부 셸
104 : 현수 천장 110 : 몸체
120 : 돔형 지붕 121, 221, 321 : 부력체
122, 222, 322 : 폼부재 123 : 커버
130 : 파이프 라인 200 : 기초부
311 : 단위 체결 부재 312 : 연결 부재

Claims (9)

1. 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치로서,
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물 상에 부유되는 복수의 부력 유닛; 및
   상기 복수의 부력 유닛을 상호 연결하는 체결 부재
   를 포함하며,
   상기 복수의 부력 유닛은,
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 외곽부에서 복수 층으로 연결되고,
   액체 화물 흡수 상태의 제1 하중과 제1 부력을 가지는 제1 단위 부력 유닛, 및
   액체 화물 흡수 상태에서 상기 제1 하중보다 큰 제2 하중과 상기 제1 부력보다 작은 제2 부력을 가지는 제2 단위 부력 유닛
   을 포함하는 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 횡단면은
   원형으로 형성되며,
   상기 복수의 부력 유닛들은
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 내부에 저장되는 액체 화물의 표면을 덮도록 전체적으로 원형 또는 도우넛 형태로 이루어지는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 단위 부력 유닛은, 액체 화물의 자유면에 배치되고,
   상기 제2 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 외곽부에서 상기 제1 단위 부력 유닛의 하측에 연결되는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 부력 유닛은,
   부력을 가지는 부력체,
   상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및
   상기 폼부재를 덮는 커버를 포함하는 부력 블록을 포함하고,
   상기 제1 단위 부력 유닛의 부력체의 제1 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛의 부력체의 제2 체적보다 크며,
   상기 제1 단위 부력 유닛의 폼부재 제4 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛의 폼부재의 제5 체적보다 작은
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 부력 유닛은,
   액체 화물 흡수 상태에서 상기 제1 하중과 상기 제2 하중 사이의 제3 하중, 및 상기 제1 부력과 상기 제2 부력 사이의 제3 부력을 가지는 제3 단위 부력 유닛
   을 더 포함하는 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제3 단위 부력 유닛은,
   상기 제1 단위 부력 유닛과 상기 제2 단위 부력 유닛 사이에 연결되는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 부력 유닛은,
   부력을 가지는 부력체,
   상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및
   상기 폼부재를 덮는 커버를 포함하는 부력 블록을 포함하고,
   상기 제1 단위 부력 유닛의 부력체의 제1 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛의 부력체의 제2 체적보다 크며,
   상기 제1 단위 부력 유닛의 폼부재 제4 체적은 상기 제2 단위 부력 유닛에서 폼부재의 제5 체적보다 작고,
   상기 제3 단위 부력 유닛의 부력체의 제3 체적은 부력체의 상기 제1 체적과 상기 제2 체적의 사이이고,
   상기 제3 단위 부력 유닛의 폼부재의 제6 체적은 폼부재의 상기 제4 체적과 상기 제5 체적 사이인
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 체결부재는
   상기 부력 유닛의 한 쌍의 연결 고리에 삽입되는 한 쌍의 단위 체결 부재, 및
   상기 한 쌍 단위 체결 부재를 체결하는 연결 부재
   를 포함하는 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.

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