KR101463018B1 - 선박의 액화가스 저장용 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 액화가스 저장용 탱크에 관한 것으로서, 선박의 액화가스 저장용 탱크를 횡단면에서 바라볼 때 네 변 각각의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰부가 형성되고 각 모서리 부분이 외측으로 볼록한 곡선으로 형성되는 폐곡선 형상으로 이루어지고, 종단면에서 바라볼 때 길이방향 양단의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰점이 형성되는 형상으로 이루어지는 액화가스 저장용 탱크의 보강수단을 개선하여 변형 등의 결함에 유리하게 대응할 수 있는 선박의 액화가스 저장용 탱크에 관한 것이다.

Description

선박의 액화가스 저장용 탱크{LIQUEFIED GAS STORAGE TANK FOR SHIP}

본 발명의 저장 탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화가스의 저장 공간을 증대시킬 수 있는 선박의 액화가스 저장용 탱크에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.

이러한 액화천연가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 개발되었다.

그런데, 액화천연가스 운반선에는 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물탱크(cargo tank)가 구비되었다.

상기 화물탱크는 지지방법에 따라 독립형(Self-Supporting Type)과 멤브레인형(Non-Self-Supporting Type)으로 분류할 수 있다.

통상, type C 독립 탱크의 경우, 화물의 증기압 및 파랑에 의한 내적인 하중을 효율적으로 지지하기 위하여 일반적으로 원형 단면인 실린더(cylinder)형 탱크가 사용된다.

이러한 실린더형 탱크는 구조적인 안정성 측면에서 최적화된 탱크 형상 중 하나임은 분명하며, 특히 카고 홀드 구역(cargo hold area)의 경우 선체 바닥부 측면의 호퍼(hopper) 및 상부의 트렁크(trunk)가 구비되어 있어 데드 스페이스(dead space)가 크게 발생하지 않는다.

하지만, 실린더형 탱크를 액화가스 연료탱크에 적용할 경우 공간 활용도 측면에서 많은 문제점을 내포하고 있다.

즉, 기본적으로 화물탱크가 아니기 때문에 길이와 폭에 많은 제한이 있으며, 일반적인 선종에서는 선미구역 내에 설치해야 하기 때문에 한정된 공간을 최대한 활용해야 하나 연료탱크의 특성상 호퍼 및 트렁크 구조가 없는 사각형 단면인 박스형으로 이루어져 각각의 모서리에서는 방대한 양의 데드 스페이스가 발생하는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 사변(四邊)의 외벽 중앙이 내측으로 함몰되고 각 모서리가 곡선으로 형성된 사각형 단면 형상에 근접하게 형성하여 화물창과 연료탱크 사이의 공간을 최소화시켜 적재 용량을 증대시킨 특허공개공보 제2012-0034391호의 액화가스 운반 및 저장용 탱크가 개시되어 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 연료탱크에 따르면, 외벽을 보강하기 위한 보강재가 구조적으로 취약하여 저장탱크에 변형 등의 결함이 발생할 소지가 많은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선박의 액화가스 저장용 탱크의 보강수단을 개선하여 변형 등의 결함에 유리하게 대응할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선박의 액화가스 저장용 탱크는,
상기 선박의 액화가스 저장용 탱크를 횡단면에서 바라볼 때 네 변 각각의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰부가 형성되고 각 모서리 부분이 외측으로 볼록한 곡선으로 형성되는 폐곡선 형상으로 이루어지며, 종단면에서 바라볼 때 길이방향 양단의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰점이 형성되는 형상으로 이루어지는 외벽과,
상기 외벽의 함몰된 4개의 함몰부의 연장방향을 따라 각각 연장되며 양단이 상기 함몰점까지 이르는 4개의 종방향 보강재와,
상기 외벽의 내측면에 상기 외벽의 길이방향에 대하여 가로지르는 방향으로 설치되고, 이웃하는 종방향 보강재 사이에 배치되어 상기 종방향 보강재와 연결되는 웹 프레임을 포함하며,
상기 선박의 액화가스 저장용 탱크를 횡단면에서 바라볼 때, 상기 종방향 보강재를 사이에 두고 외벽이 각각 배치되되, 상기 종방향 보강재는 상기 함몰부에서 상기 외벽으로부터 외측으로 돌출되고, 상기 종방향 보강재를 사이에 두고 서로 이웃하는 각각의 외벽은 상기 종방향 보강재와 이루는 각도를 이용하여 상호 필렛 용접을 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

상기 종방향 보강재의 내측 단부에는 T자형 단면의 플랜지가 형성되고, 상기 웹 프레임의 내측 단부도 T자형 단면의 플랜지가 형성되며, 상기 웹 프레임의 플랜지로부터 연장되는 보강 브라켓이 상기 종방향 보강재의 플랜지에 부착되는 것을 특징으로 한다.

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전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 선박의 액화가스 저장용 탱크에 의하면, 상기 선박의 액화가스 저장용 탱크를 횡단면에서 바라볼 때 네 변 각각의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰부가 형성되고 각 모서리 부분이 외측으로 볼록한 곡선으로 형성되는 폐곡선 형상으로 이루어지고, 종단면에서 바라볼 때 길이방향 양단의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰점이 형성되는 형상으로 이루어지는 외벽과, 상기 외벽의 함몰된 4개의 함몰부의 연장방향을 따라 각각 연장되며 양단이 상기 함몰점까지 이르는 4개의 종방향 보강재와, 상기 외벽의 내측면에 상기 외벽의 길이방향에 대하여 가로지르는 방향으로 설치되며, 이웃하는 종방향 보강재 사이를 배치되어 서로를 연결하는 웹 프레임을 설치함으로써, 선박의 액화가스 저장용 탱크의 내구성을 크게 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 종방향 보강재를 액화가스 저장용 탱크의 함몰부로부터 외측방향으로 돌출시켜 필렛 용접함으로써, 외벽을 구성하는 쉘 플레이트(shell plate)들을 하나로 용이하게 접합하여 선박의 액화가스 저장용 탱크의 외벽을 구성할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 선박의 액화가스 저장용 탱크의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 외형을 제거한 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 선박의 액화가스 저장용 탱크를 나타내는 정단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 선박의 액화가스 저장용 탱크를 나타내는 측단면도이다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 액화가스 저장용 탱크(T)는, 바닥면에 설치된 복수의 탱크 지지용 서포트(S)에 의해 지지될 수 있으며, 이 경우 상기 액화가스 저장용 탱크(T)와, 액화가스 저장용 탱크(T) 내에 저장된 액화가스의 하중은 상기 탱크 지지용 서포트(S)에 작용하게 된다.

이때, 상기 액화가스 저장용 탱크(T)와 탱크 지지용 서포트(S) 사이에는 우드(wood) 소재의 단열재(I)가 설치되어 선체로 열전달이 이루어지지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 탱크 지지용 서포트(S)는 상기 액화가스 저장용 탱크(T)의 열신축을 흡수할 수 있도록 소정 구간 슬라이딩 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탱크 지지용 서포트(S) 사이에는 변형을 방지하기 위한 보강재(R)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 액화가스 저장용 탱크(T)는, 외형을 이루는 외벽(100), 액화가스 저장용 탱크(T) 내부에 구성되어 외벽(100)의 변형을 방지하기 위한 종방향 보강재(200) 및, 웹 프레임(web frame,400) 등을 포함하여 구성된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 선박의 액화가스 저장용 탱크(T)를 횡단면에서 바라볼 때, 상기 외벽(100)은 네 변 각각의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰부(120)가 형성되고 각 모서리 부분이 외측으로 볼록한 곡선으로 형성되는 폐곡선 형상으로 이루어진다.
또한, 도 1, 도 2 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 선박의 액화가스 저장용 탱크(T)를 종단면에서 바라볼 때, 길이방향 양단의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰점(130)이 형성되는 형상으로 이루어진다.
외부로부터의 열전달을 방지하기 위하여 상기 외벽(100)에 단열재(미도시)가 둘러싸여 있다.

이와 같은 형상은, 화물창과 액화가스 저장용 탱크(T) 사이의 공간을 최소화시켜 화물을 실을 수 있는 적재 용량을 증대시킬 수 있게 된다.

상기 4개의 종방향 보강재(200)는 상기 외벽(100)의 함몰된 4개의 함몰부(120)의 연장방향을 따라 각각 연장되며 양단이 상기 함몰점(130)까지 이른다.

상기 종방향 보강재(200)는 외벽(100)의 내부에 길이방향을 따라 연장되며 상하좌우로 각각 이격 설치되는 단판으로 이루어진 거더(girder)이다.

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이와 같이 구성되는 상기 종방향 보강재(200)는 액화가스 저장용 탱크(T)의 강도에 기여하는 강도부재의 역할을 담당하게 된다.

상기 종방향 보강재(200)는 액화가스 저장용 탱크(T)의 외벽(100)을 폐곡면으로 구성하기 위하여 상기 외벽(100)과 용접되며, 이를 위해, 상기 종방향 보강재(200)는 외벽(100)의 함몰부(120)로부터 외측방향으로 소정 길이 돌출된다(구성부호 500 참조).
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 선박의 액화가스 저장용 탱크(T)를 횡단면에서 바라볼 때, 상기 종방향 보강재(200)를 사이에 두고 외벽(100)이 각각 배치되되, 상기 종방향 보강재(200)는 상기 함몰부(120)에서 상기 외벽(100)으로부터 외측으로 돌출되고, 상기 종방향 보강재(200)를 사이에 두고 서로 이웃하는 각각의 외벽(100)은 상기 종방향 보강재(200)와 이루는 각도를 이용하여 상호 필렛 용접을 통해 고정된다.

이와 같이, 상기 외벽(100)의 함몰부(120)로부터 돌출되는 부분(500)을 따라 필렛 용접이 이루어지는바, 외벽(100)을 구성하는 쉘 플레이트(shell plate)들의 개수를 최소화한 상태로 용이하게 접합하여 액화가스 저장용 탱크(T)의 외벽(100)을 이루게 된다.

이때, 상기 외벽(100) 면으로부터 돌출되는 부분(500)의 연장 길이는, 필렛 용접 공정을 충분히 수행할 수 있는 용접 공간이 확보되는 최소한의 길이로 이루어진 것이 바람직하다.

여기서, 상기 필렛 용접은 상기 외벽(100)과 연장부재(500)가 서로 만나게 되는 부위, 특히 응력이 집중하는 부위에 수행되는 용접이다.

한편, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 종방향 보강재(200)를 거더 등으로 조립 구성하는 경우에 단판 구조의 연속성과 응력 보강성을 위하여 보강 브라켓(600)을 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 보강 브라켓(600)은 상기 종방향 보강재(200)와 상기 웹 프레임(400)이 서로 수직으로 만나는 부위에 설치되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 종방향 보강재(100)의 내측 단부에는 T자형 단면의 플랜지가 형성되고, 상기 웹 프레임(400)의 내측 단부도 T자형 단면의 플랜지가 형성되며, 상기 웹 프레임(400)의 플랜지로부터 연장되는 보강 브라켓(600)이 상기 종방향 보강재(200)의 플랜지에 부착되도록 하는 것이 좋다.

이때, 상기 보강 브라켓(600)은 응력이 많이 걸리는 쪽의 사이즈를 증대시키는 것이 당연하다.

상기 웹 프레임(400)은 격벽 형상으로, 탱크 지지용 서포트(S)에 대한 지지 강도 보강을 위해 필요하며, 단면 구조에 대한 전반적인 강도 보강을 위해 필요한 구성으로, 상기 웹 프레임(400)의 개수는 액화가스 저장용 탱크(T)의 중량과 강도 등을 고려하여 정하는 것이 바람직하다.

상기 웹 프레임(400)은, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이 액화가스 저장용 탱크(T)의 길이방향에 대하여 가로지르는 방향으로 외벽(100)의 내측면에 다수 설치된다.

이때, 상기 웹 프레임(400)의 폭은 외벽(100)을 따라 동일하게 형성되어 있으며, 상기 종방향 보강재(200)의 폭보다 작은 폭으로 이루어져 있다.

이는 상기 종방향 보강재(200)의 본래 기능, 즉 보강 기능 등을 저하시키지 않도록 하면서 웹 프레임(400)의 기능을 원활하게 수행하기 위함이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 있게 된다.

100 : 외벽 120 : 함몰부
200 : 종방향 보강재 400 : 웹 프레임
600 : 보강 브라켓

Claims (8)

1. 선박의 액화가스 저장용 탱크에 있어서,
   상기 선박의 액화가스 저장용 탱크를 횡단면에서 바라볼 때 네 변 각각의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰부가 형성되고 각 모서리 부분이 외측으로 볼록한 곡선으로 형성되는 폐곡선 형상으로 이루어지며, 종단면에서 바라볼 때 길이방향 양단의 중앙이 내측으로 함몰된 함몰점이 형성되는 형상으로 이루어지는 외벽과,
   상기 외벽의 함몰된 4개의 함몰부의 연장방향을 따라 각각 연장되며 양단이 상기 함몰점까지 이르는 4개의 종방향 보강재와,
   상기 외벽의 내측면에 상기 외벽의 길이방향에 대하여 가로지르는 방향으로 설치되고, 이웃하는 종방향 보강재 사이에 배치되어 상기 종방향 보강재와 연결되는 웹 프레임을 포함하며,
   상기 선박의 액화가스 저장용 탱크를 횡단면에서 바라볼 때, 상기 종방향 보강재를 사이에 두고 외벽이 각각 배치되되, 상기 종방향 보강재는 상기 함몰부에서 상기 외벽으로부터 외측으로 돌출되고, 상기 종방향 보강재를 사이에 두고 서로 이웃하는 각각의 외벽은 상기 종방향 보강재와 이루는 각도를 이용하여 상호 필렛 용접을 통해 고정되며,
   상기 종방향 보강재의 내측 단부에는 T자형 단면의 플랜지가 형성되고, 상기 웹 프레임의 내측 단부도 T자형 단면의 플랜지가 형성되되,
   상기 웹 프레임의 플랜지로부터 연장되어 상기 종방향 보강재의 플랜지에 부착되는 보강 브라켓이 구비된 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 저장용 탱크.
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