KR101564306B1 - 초저온 액체 저장 iso 탱크 컨테이너 - Google Patents

초저온 액체 저장 iso 탱크 컨테이너 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너에 관한 것으로, 내부탱크 및 외부탱크 사이에 구비되어서 내부탱크 내의 초저온 액체가 기화되는 것을 방지시키는 단열재; 외부탱크의 둘레에 설치되어서 외부탱크를 지지하는 형틀; 내부탱크의 이동시 유체의 유동을 차단시켜서 유체가 기화되는 것을 감소시키도록 내부탱크 내에 등간격으로 설치되는 방파판들; 내부탱크의 내부에 등간격으로 설치되어서 내부탱크의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 내부탱크가 찌그러지는 것을 방지시키는 내부탱크스티프너; 외부탱크의 내부에 등간격으로 설치되어서 외부탱크의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 외부탱크가 찌그러지는 것을 방지시키는 외부탱크스티프너를 포함하여 이루어진다.
따라서, 단열재에 의해 내부탱크와 외부탱크 사이의 열전도가 차단되므로 내부탱크의 온도 상승을 방지시킬 수 있고, 직육면체의 형틀이 변형되지 않고 견고하게 유지되며, 내부탱크가 흔들려도 유체의 유동이 최소화되므로 유체가 기화되는 것이 감소될 뿐 아니라, 외부탱크 및 내부탱크가 찌그러지지 않도록 보호된다.

Description

초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너{Cryogenic Liquid Storage ISO Tank Container}
본 발명은 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너에 관한 것으로, 더 상세하게는 내부탱크와 외부탱크 사이의 열전도가 차단되고, 직육면체의 형틀이 변형되지 않으며, 외부탱크가 형틀에 안정적으로 지지되고, 내부탱크가 흔들려도 유체의 유동이 최소화되므로 유체가 기화되는 것이 감소되며, 내부탱크 및 외부탱크의 찌그러짐이 방지될 뿐 아니라, 유체충전구 및 유체토출구 등의 주요 부품들이 안전하게 보호되는 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너에 관한 것이다.
천연가스는 경제성이 있고 친환경적인 에너지로 많이 소비되고 있다. 그러나 천연가스 상태로 이송하기에는 부피로 인해 운송 효율이 떨어진다.
이러한 점을 보완하기 위해, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 상태로 운송하는 방법이 제시되었다.
액화천연가스는 메탄(Methane)을 주성분으로 한 천연가스를 대기압에서 -162℃의 극저온 상태로 냉각시켜 그 부피를 600분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 기체상태보다 수송 효율이 좋아서 장거리 수송에 경제성이 있는 것으로 알려져 있다.
이와 같은 액화천연가스는 생산 플랜트의 건설 및 운반선의 건조 비용이 많이 소요되어 경제성을 만족시키기 위해서 대규모, 장거리 수송에 적용되어 왔으며, 이에 반하여, 소규모, 단거리 수송에는 파이프라인이나 CNG(Compressed Natural Gas)가 경제성이 있다고 알려져 있다.
하지만 파이프라인을 이용한 수송의 경우 지리적 제약이 따르며, 환경 파괴의 문제 등을 야기할 수 있고, CNG는 수송 효율이 낮은 단점이 있어, 극저온의 LNG를 적재할 수 있는 저장 용기를 마련한 LNG 캐리어(carrier)와 같은 선박으로 수송하는 경우가 많다.
그러나 LNG는 수송효율이 기체상태인 천연가스에 비해 월등히 우수하지만, -163℃의 극저온인 LNG는 온도변화에 민감하여 취급이 까다로우며 선적과 하역을 위해서는 일반 화물용 컨테이너를 취급하는 항만시설과는 다른 특수한 시설들을 갖추어야만 하였다. 또한 극저온용 저장용기를 갖추고 LNG를 이송하는 LNG 캐리어(carrier)는 일반 화물선에 비해 제작비용이 높고 저장설비의 파손이 있을 경우 보수하기 까다롭고 비용과 시간이 많이 소요되었다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0084831호
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 내부탱크와 외부탱크 사이의 열전도가 차단되도록 한 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 직육면체의 형틀이 변형되지 않고 견고하게 유지되도록 한 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부탱크가 형틀에 안정적으로 지지되도록 한 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부탱크가 흔들려도 유체의 유동이 최소화되므로 유체가 기화되는 것이 감소되도록 한 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부탱크 및 외부탱크의 찌그러짐이 방지되도록 한 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유체충전구 및 유체토출구 등의 주요 부품들이 안전하게 보호되도록 한 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너는, 초저온 액체가 저장되는 내부탱크; 내부탱크의 둘레에 설치되어서 내부탱크를 대기와 차단시키며 내부탱크를 보호하는 외부탱크; 내부탱크 및 외부탱크 사이에 구비되어서 내부탱크 및 대기 사이의 열전도를 차단하므로 내부탱크 내의 초저온 액체가 기화되는 것을 방지시키는 단열재; 외부탱크의 둘레에 설치되어서 외부탱크를 지지하는 형틀; 내부탱크의 이동시 유체의 유동을 차단시켜서 유체가 기화되는 것을 감소시키도록 내부탱크 내에 등간격으로 설치되는 방파판들; 내부탱크의 내부에 등간격으로 설치되어서 내부탱크의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 내부탱크가 찌그러지는 것을 방지시키는 내부탱크스티프너; 외부탱크의 내부에 등간격으로 설치되어서 외부탱크의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 외부탱크가 찌그러지는 것을 방지시키는 외부탱크스티프너를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너의 다른 특징은, 형틀은, 4개의 장브라켓과 8개의 단브라켓에 의해 직육면체의 틀을 이루며 외부탱크의 둘레를 감싸는 메인틀과, 메인틀의 모서리 부위에 결합되어서 메인틀을 지지하는 코너보강브라켓과, 양단이 메인틀 상부의 두 장브라켓에 고정되고 장브라켓들과 직교하게 배치되어서 메인틀이 횡방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강횡브라켓과, 양단이 메인틀 하부의 두 단브라켓에 고정되고 장브라켓들과 평행하게 배치되어서 메인틀이 종방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강종브라켓과, 하단이 메인틀 하부의 장브라켓 및 수평보강종브라켓에 고정되고 상단이 외부탱크에 고정되어서 외부탱크를 메인틀에 지지시키고 메인틀 하부를 지지하는 하부받침브라켓과, 상단이 메인틀 상부의 수평보강횡브라켓 고정되고 하단이 외부탱크에 고정되어서 외부탱크를 메인틀에 지지시키는 상부고정브라켓으로 이루어진다.
본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너의 또 다른 특징은, 하부받침브라켓 사이의 메인틀에는, 내부에 유체충전구 및 유체토출구가 위치되는 보호박스가 설치되어 있고, 이 보호박스에 의해 외부탱크의 일측이 형틀에 지지되며, 보호박스의 개구에는 박스커버가 개폐되도록 구비된다.
이상에서와 같은 본 발명은, 내부탱크 및 외부탱크 사이에 단열재가 내장되어 있다. 따라서, 단열재에 의해 내부탱크와 외부탱크 사이의 열전도가 차단되므로 내부탱크의 온도 상승을 방지시킬 수 있으며, 이에 따라 내부탱크 내의 초저온 액체가 기화되는 것을 방지된다.
또한, 본 발명의 형틀은, 메인틀의 모서리 부위에 결합되어서 메인틀을 지지하는 코너보강브라켓과, 양단이 메인틀 상부의 두 장브라켓에 고정되고 장브라켓들과 직교하게 배치되어서 메인틀이 횡방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강횡브라켓과, 양단이 메인틀 하부의 두 단브라켓에 고정되고 장브라켓들과 평행하게 배치되어서 메인틀이 종방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강종브라켓이 구비된다. 따라서, 코너보강브라켓에 의해 메인틀의 코너가 견고하게 지지하고, 수평보강횡브라켓에 의해 메인틀이 횡방향으로 뒤틀리지 않으며, 수평보강종브라켓에 의해 메인틀이 종방향으로 뒤틀리는 것이 방지된다. 그러므로 직육면체의 형틀이 변형되지 않고 견고하게 유지되며, 이에 따라 외부탱크가 확실하게 지지된다.
본 발명의 외부탱크의 하부는 하부받침브라켓에 의해 지지되어 있고, 외부탱크의 상부는 상부고정브라켓으로 고정되어 있다. 그리고, 외부탱크의 하부 일측에는 보호박스에 의해 지지되어 있다. 따라서, 외부탱크가 하부받침브라켓, 보호박스, 상부고정브라켓에 의해 지지되므로 메인틀에 안정적으로 지지된다.
본 발명의 내부탱크에는 내부탱크의 이동시 유체의 유동을 차단시켜서 유체가 기화되는 것을 감소시키도록 내부탱크 내에 등간격으로 방파판들이 설치되어 있다. 따라서, 방파판들에 의해 내부탱크의 공간이 다수개로 구획되므로 내부탱크가 유동되어도 내부탱크 내의 액체가 내부탱크의 전체 공간을 따라 심하게 출렁거리지 않으며 협소한 구획 공간에 의해 액체의 유동이 제한된다. 그러므로 내부탱크가 흔들려도 유체의 유동이 최소화되므로 유체가 기화되는 것이 감소된다.
본 발명의 내부탱크 내부에는 내부탱크스티프너가 등간격으로 설치되어 있고, 외부탱크 내부에는 외부탱크스티프너가 등간격으로 설치되어 있다. 따라서, 내부탱크스티프너에 의해 내부탱크의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 내부탱크가 찌그러지는 것이 방지되고, 외부탱크스티프너에 의해 외부탱크의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 외부탱크가 찌그러지는 것이 방지된다. 그러므로 내부탱크 및 외부탱크가 안전하게 보호되므로 안전사고가 방지된다.
본 발명의 하부받침브라켓 사이의 메인틀에는, 내부에 유체충전구 및 유체토출구가 위치되는 보호박스가 설치되어 있고, 이 보호박스의 개구에는 박스커버가 개폐되도록 구비된다. 따라서, 내부탱크에 유체가 충전되거나 배출되는 주요 부품들이 보호박스 내부에 내장되어서 안전하게 보호되므로 외부의 충격이 유체충전구 및 유체토출구에 직접 전달되지 않으며, 이에 따라 가스가 누출되는 등의 안전사고가 방지된다.
도 1은 본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 보인 사시도
도 2는 본 발명의 내부를 보인 개략적 사시도
도 3은 도 1의 부분 발췌 단면도
도 4는 도 1의 개략도
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 내부를 보인 개략적 사시도이며, 도 3은 도 1의 부분 발췌 단면도이고, 도 4는 도 1의 개략도이다.
이러한 본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너는, 영하 196℃부터 영상 55℃까지 사용하는 LNG(액화천연가스) 및 산업용가스(액화산소, 액화질소, 액화알곤, 액화에틸렌, 액화탄산가스, 액화암모니아) 등의 액체 상태의 초저온 가스를 트레일러, 트럭, 철도, 선박 등의 수송장비를 이용하여 목적지까지 이동시키거나, 특정 지역에 임시 시설로 설치하여 활용 또는 저장하는 초저온용 액체 가스 저장탱크이다.
이러한 본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너는, 내부탱크(10), 외부탱크(20), 단열재(30), 형틀(40), 방파판(60), 내부탱크스티프너(70), 외부탱크스티프너(80)를 포함하여 이루어진다.
내부탱크(10)는, 초저온 액체가 저장된다. 이러한 내부탱크(10)는,
실질적으로 영하 50℃ 이하의 유체를 저장하는 곳으로, 사용재료는 오스테나이트계 스테인레스강(STS304, STS304L, STS316, STS316L) 또는 저온용 알루미늄합금강(Alumium Alloy)을 사용한다.
외부탱크(20)는, 내부탱크(10)의 둘레에 설치되어서 내부탱크(10)를 대기와 차단시키며 내부탱크(10)를 보호한다. 이러한 외부탱크(20)는, 내부탱크(10)에 저장하는 유체가 극히 낮은 온도의 유체이므로 주변의 온도에 의하여 쉽게 기화하는 것을 막기 위해 설치하는 것이다. 이 외부탱크(20)는 단열재(30), 관련 기기, 배관 등을 보호하기 위해 설치하는 보호 커버로써, 사용재료는 탄소강(SS400), 오스테나이트계 스테인레스강(STS304)을 사용한다.
단열재(30)는, 내부탱크(10) 및 외부탱크(20) 사이에 구비되어서 내부탱크(10) 및 대기 사이의 열전도를 차단하므로 내부탱크(10) 내의 초저온 액체가 기화되는 것을 방지시킨다. 이러한 단열재(30)는, 퍼라이트(Pelite), 우레탄폼(Urethane Foam), 글라스울 등의 재료가 사용되며, 내부탱크(10)와 외부탱크(20) 사이에는 단열 효율을 높이기 위해 0.5torr 이하의 진공상태로 유지한다.
형틀(40)은, 외부탱크(20)를 보호하기 위해 직육면체 형태로 짜여진 틀이며, 외부탱크(20)의 둘레에 설치되어서 외부탱크(20)를 지지한다.
이러한 형틀(40)은, 4개의 장브라켓(40a)과 8개의 단브라켓(40b)에 의해 직육면체의 틀을 이루며 외부탱크(20)의 둘레를 감싸는 메인틀(41)과, 메인틀(41)의 모서리 부위에 결합되어서 메인틀(41)을 지지하는 코너보강브라켓(42)과, 양단이 메인틀(41) 상부의 두 장브라켓(40a)에 고정되고 장브라켓(40a)들과 직교하게 배치되어서 메인틀(41)이 횡방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강횡브라켓(43)과, 양단이 메인틀(41) 하부의 두 단브라켓(40b)에 고정되고 장브라켓(40a)들과 평행하게 배치되어서 메인틀(41)이 종방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강종브라켓(44)과, 하단이 메인틀(41) 하부의 장브라켓(40a) 및 수평보강종브라켓(44)에 고정되고 상단이 외부탱크(20)에 고정되어서 외부탱크(20)를 메인틀(41)에 지지시키고 메인틀(41) 하부를 지지하는 하부받침브라켓(45)과, 상단이 메인틀(41) 상부의 수평보강횡브라켓(43)에 고정되고 하단이 외부탱크(20)에 고정되어서 외부탱크(20)를 메인틀(41)에 지지시키는 상부고정브라켓(46)으로 이루어진다.
방파판(60)은, 내부탱크(10)의 이동시 유체의 유동을 차단시켜서 유체가 기화되는 것을 감소시키도록 내부탱크(10) 내에 등간격으로 설치된다. 이러한 방파판(60)에는 관통구멍(61)들이 형성되어 있다.
본 발명의 ISO 탱크 컨테이너는 이동용이므로 수송 기구에 탑재하여 이동중에는 내부의 유체가 흔들리게 되며, 이때 많은 기화 가스가 발생된다.
기화 가스(Boil Of Gas; BOG)는 내부탱크(10) 내부의 압력을 상승시키는 요인이 된다. 따라서 유체의 유동을 최소화하기 위하여 내부탱크(10) 내에는 일정 구간 마다 방파판(60)을 설치하여서 유체의 흔들림을 최소화시킨다.
내부탱크스티프너(70)는, 내부탱크(10)의 내부에 등간격으로 설치되어서 내부탱크(10)의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 내부탱크(10)가 찌그러지는 것을 방지시킨다.
외부탱크스티프너(80)는, 외부탱크(20)의 내부에 등간격으로 설치되어서 외부탱크(20)의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 외부탱크(20)가 찌그러지는 것을 방지시킨다.
한편, 하부받침브라켓(45) 사이의 메인틀(41)에는, 내부에 유체충전구(49) 및 유체토출구(50)가 위치되는 보호박스(47)가 설치되어 있고, 이 보호박스(47)에 의해 외부탱크(20)의 일측이 형틀(40)에 지지되며, 보호박스(47)의 개구에는 박스커버(48)가 개폐되도록 구비된다. 이러한 보호박스(47)는, 유체의 사용, 저장을 위한 밸브류, 안전장치, 각종 계기류 등을 보호하는 박스이다.
보호박스(47) 내부에는 승압용기화기(90)(Pressure Build Vaporizer Unit. PBV)가 설치된다. 내부탱크(10) 내의 유체를 연속적으로 사용하게 되면 내부탱크(10) 내부의 압력이 낮아지게 되는데, 승압용기화기(90)는 이를 보충하기 위한 장치이다. 이 승압용기화기(90)는 내부의 액체를 기화기로 통과시켜서 액체가 외부의 온도와 접촉하면서 열교환이 이루어지도록 하며, 열교환이 이루어진 액체는 기체로 변하면서 압력이 상승하게 되는데, 이를 다시 내부탱크(10)로 유입하여 내부탱크(10) 내의 압력을 일정하게 유지시키는 장치이다.
본 발명의 초저온 액체 자장 ISO 탱크 컨테이너를 보호하기 위한 안전장치로는 상술한 승압용기화기(90) 외에 벤트(91)(vent), 긴급차단변(92)(Emergency Shut-off Valve), 레벨게이지(93)(Level Gauge), 압력계(94)(Pressure Gauge) 등이 있다.
벤트(91)는, 내부탱크(10) 내부의 유체가 방출되거나 이상압이 발생될 시 유체를 외부로 강제 방출하여서 내부탱크(10) 및 외부탱크(20)의 파열을 방지하는 장치이다.
긴급차단변(92)은, 사용처에 문제가 발생되면 송출하는 유체를 긴급히 강제로 차단하는 안전장치이다.
레벨게이지(93) 및 압력계(94)는 내부탱크(10)의 유체 저장량, 내부압력, 온도 등을 측정하여 감시하는 계측기기이다.
이러한 본 발명의 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 본 발명은 내부탱크(10) 및 외부탱크(20) 사이에 단열재(30)가 내장되어 있다. 따라서, 단열재(30)에 의해 내부탱크(10)와 외부탱크(20) 사이의 열전도가 차단되므로 내부탱크(10)의 온도 상승을 방지시킬 수 있으며, 이에 따라 내부탱크(10) 내의 초저온 액체가 기화되는 것을 방지된다.
둘째, 본 발명의 형틀(40)은 메인틀(41)의 모서리 부위에 결합되어서 메인틀(41)을 지지하는 코너보강브라켓(42)과, 양단이 메인틀(41) 상부의 두 장브라켓(40a)에 고정되고 장브라켓(40a)들과 직교하게 배치되어서 메인틀(41)이 횡방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강횡브라켓(43)과, 양단이 메인틀(41) 하부의 두 단브라켓(40b)에 고정되고 장브라켓(40a)들과 평행하게 배치되어서 메인틀(41)이 종방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강종브라켓(44)이 구비된다.
따라서, 코너보강브라켓(42)에 의해 메인틀(41)의 코너가 견고하게 지지하고, 수평보강횡브라켓(43)에 의해 메인틀(41)이 횡방향으로 뒤틀리지 않으며, 수평보강종브라켓(44)에 의해 메인틀(41)이 종방향으로 뒤틀리는 것이 방지된다. 그러므로 직육면체의 형틀(40)이 변형되지 않고 견고하게 유지되며, 이에 따라 외부탱크(20)가 확실하게 지지된다.
셋째, 본 발명의 외부탱크(20)의 하부는 하부받침브라켓(45)에 의해 지지되어 있고, 외부탱크(20)의 상부는 상부고정브라켓(46)으로 고정되어 있다. 그리고, 외부탱크(20)의 하부 일측에는 보호박스(47)에 의해 지지되어 있다.
따라서, 외부탱크(20)가 하부받침브라켓(45), 보호박스(47), 상부고정브라켓(46)에 의해 지지되므로 메인틀(41)에 안정적으로 지지된다.
넷째, 본 발명의 내부탱크(10)에는 내부탱크(10)의 이동시 유체의 유동을 차단시켜서 유체가 기화되는 것을 감소시키도록 내부탱크(10) 내에 등간격으로 방파판(60)들이 설치되어 있다.
따라서, 방파판(60)들에 의해 내부탱크(10)의 공간이 다수개로 구획되므로 내부탱크(10)가 유동되어도 내부탱크(10) 내의 액체가 내부탱크(10)의 전체 공간을 따라 심하게 출렁거리지 않으며 협소한 구획 공간에 의해 액체의 유동이 제한된다. 그러므로 내부탱크(10)가 흔들려도 유체의 유동이 최소화되므로 유체가 기화되는 것이 감소된다.
다섯째, 본 발명의 내부탱크(10) 내부에는 내부탱크스티프너(70)가 등간격으로 설치되어 있고, 외부탱크(20) 내부에는 외부탱크스티프너(80)가 등간격으로 설치되어 있다.
따라서, 내부탱크스티프너(70)에 의해 내부탱크(10)의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 내부탱크(10)가 찌그러지는 것이 방지되고, 외부탱크스티프너(80)에 의해 외부탱크(20)의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 외부탱크(20)가 찌그러지는 것이 방지된다. 그러므로 내부탱크(10) 및 외부탱크(20)가 안전하게 보호되므로 안전사고가 방지된다.
여섯째, 본 발명의 하부받침브라켓(45) 사이의 메인틀(41)에는, 내부에 유체충전구(49) 및 유체토출구(50)가 위치되는 보호박스(47)가 설치되어 있고, 이 보호박스(47)의 개구에는 박스커버(48)가 개폐되도록 구비된다.
따라서, 내부탱크(10)에 유체를 충전되거나 배출되는 주요 부품들이 보호박스(47) 내부에 내장되어서 안전하게 보호되므로 외부의 충격이 유체충전구(49) 및 유체토출구(50)에 직접 전달되지 않으며, 이에 따라 가스가 누출되는 등의 안전사고가 방지된다.
한편, 외부탱크(20)의 둘레에는 마모방지코팅층이 코팅될 수 있다.
이 마모방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 외부탱크(20)의 둘레에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이 마모방지코팅층은 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 용사되어서 이루어진다.
외부탱크(20)에 세라믹 코팅을 하는 이유는 마모 방지 및 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 마모방지코팅층이 외부탱크(20)에 확실하게 피복되도록 하며, 마모방지코팅층에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 마모방지코팅층의 손상을 방지시킨다.
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 외부탱크(20)의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 외부탱크(20)에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 외부탱크(20)가 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 재료들로 이루어진 코팅층은, 외부탱크(20) 둘레에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV, 표면조도는 0.1∼0.3㎛를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이러한 마모방지코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 외부탱크(20)에 제트분사하여서 50∼600㎛으로 용사한다.
마모방지코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 마모방지코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.
외부탱크(20)에 마모방지코팅층이 코팅되는 동안 외부탱크(20) 주변의 온도는 상승되는데, 가열된 외부탱크(20) 주변의 변형이 방지되도록 외부탱크(20) 주변이 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다.
마모방지코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO3)으로 이루어진 실링재가 더 도포될 수 있다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다.
무수크롬산(CrO3)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.
따라서 외부탱크(20)에 내마모성 및 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 외부탱크(20)가 마모되거나 산화되는 것이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장된다.
또한, 형틀(40)은, 노듈러주철로 이루어질 수 있다. 이 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.
노듈러주철은, 일반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 노듈러주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.
본 발명의 형틀(40)은 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.
여기서, 노듈러주철을 1600℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1650℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열하는 것이 바람직하다.
용융된 노듈러주철에는 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3∼0.7중량% 정도가 적합하다.
용융된 노듈러주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1500℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1550℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1500∼1550℃가 적합하다.
이와 같이 본 발명의 형틀(40)이 노듈러주철로 이루어지므로 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.
그리고, 내부탱크(10)의 둘레에는 외부 충격 또는 외부 환경에 대한 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성될 수 있다. 이러한 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~50중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%로 이루어진 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체는 전술한 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%인 것이 바람직한데, 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체가 75중량% 미만이면 강성이 저하되고, 95중량%를 초과하면 내충격성이 저하되며, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 5중량% 미만이면 내충격성이 저하되고, 25중량%를 초과하면 강성이 저하된다.
상기 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체는 에틸렌 0.5~7중량% 및 탄소수가 4~5인 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물의 기계적 강성유지 및 내열성을 향상시키며 내백화성을 유지하는데 효과적인 역할을 한다. 상기 에틸렌 함량은 바람직하게는 0.5~5중량%이며, 더욱 바람직하게는 1~3중량%일 수 있으며, 0.5중량% 미만이면 내백화성이 저하되고, 7중량%를 초과하면 수지의 결정화도 및 강성이 저하된다. 또한, 상기 알파올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 제외한 임의의 알파올레핀을 의미하며, 바람직하게는 부텐이다. 또한, 전술한 알파올레핀은 탄소수가 4 미만이거나 5를 초과하면 랜덤 공중합체의 제조 시, 코모노머와의 반응성이 낮아 공중합체를 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 전술한 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 바람직하게는 1~10중량%이고, 더욱 바람직하게는 3~9중량%일 수 있다. 상기 알파올레핀은 1중량% 미만이면, 결정화도가 필요 이상으로 높아져 투명성이 저하되고, 15중량%를 초과하면 결정화도 및 강성이 저하되어 내열성이 현저히 낮아지는 문제점을 가진다.
또한, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20~50중량%을 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물에 내충격적 특성을 부여하고 미세 분산이 가능하여 내백화성 및 투명성을 동시에 부여하는 역할을 한다. 이러한 에틸렌 함량은 바람직하게는 20~40중량%일 수 있으며, 20중량% 미만이면 내충격성이 저하되고 50중량%를 초과하면 내충격성 및 내백화성이 저하될 수 있다.
이와 같이 내부탱크(10)의 둘레에 폴리프로필렌 수지 조성물이 코팅되므로 외부 충격 또는 외부 환경에 대한 내충격성, 내백화성이 향상되므로 제품의 수명이 연장된다.
또한, 외부탱크(20)의 외부면 한 곳에는 온도에 따라 색이 변화하는 온도변색층이 도포될 수 있다.
이 온도변색층은, 소정의 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 외부탱크의 표면에 코팅되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 온도변색층 위에는 온도변색층이 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 코팅된다.
여기서, 온도변색층은 외부탱크(20)의 온도에 따라 색이 변화하여 도료의 온도 변화를 감지하기 위한 것이다. 이러한 온도변색층은 소정의 온도 이상이 되었을 때 색깔이 변하는 온도변색물질이 외부탱크(20)의 표면에 코팅됨으로써 형성될 수 있다.
온도변색물질은 일반적으로 1~10㎛의 마이크로캡슐 구조로 구성되어 있고, 마이크로캡슐 내에 전자 공여체와 전자 수용체의 온도에 따른 결합 및 분리현상으로 인해 유색 및 투명색을 나타내도록 할 수 있다.
또한, 온도변색물질은 색의 변화가 빠르고, 다양한 변색온도를 가질 수 있으며, 이러한 변색온도는 여러 방법으로 쉽게 조정될 수 있다. 이러한 온도변색물질은 유기화합물의 분자 재배열, 원자단의 공간 재배치 등의 원리에 의한 다양한 종류의 온도변색물질이 이용될 수 있다.
이를 위해, 온도변색층은 서로 다른 변색 온도를 가지는 두 가지 이상의 온도변색물질을 코팅하여 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 온도변색층은 상대적으로 저온의 변색온도를 갖는 온도변색물질과 상대적으로 고온의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하는 것이 바람직하며, 두 개의 서로 다른 온도에서 각각 반응하는 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하여 온도변색층을 형성할 수 있다.
이를 통해, 외부탱크(20)의 온도 변화를 단계적으로 확인할 수 있어 도료의 온도변화를 감지할 수 있으며, 이에 따라 외부탱크(20) 주변의 온도를 파악할 수 있다. 이러한 온도변색층을 통해서 액체상태의 초저온 가스가 기화기 내에서 최적의 온도에서 원활하게 기화되는지의 여부를 간접적으로 파악할 수 있다.
보호막층은 온도변색층 위에 코팅되어서 외부의 충격으로 인해 온도변색층이 손상되는 것을 방지하며, 온도변색층의 변색 여부를 쉽게 확인함과 동시에 온도변색물질이 열에 약한 것을 고려하여 단열 효과를 가지는 투명 코팅재를 사용하는 것이 바람직하다.
내부탱크(10) 내에는 내부탱크(10) 압을 측정할 수 있도록 압력측정센서(미도시)가 설치된다. 이 압력측정센서의 표면에는, 해당 압력측정센서의 오지시 및 수명단축의 원인이 되는 표면오염문제를 해결하기 위하여 실리콘 성분을 포함한 코팅층이 형성된다. 상기 코팅층은 미생물 및 부유물 등의 부착을 억제하여 오지시를 방지하고 압력측정센서의 사용기간을 반영구적으로 연장할 수 있게 된다.
상기 코팅액을 제조하는 방법에 대하여 간략하게 설명하자면, 우선 에틸아세테이트(ethyl acetate)용액에 디메틸디클로로실란 용액을 부피비로 2-5% 용해시켜 코팅액을 제조한다. 이때, 상기 디메틸디클로로실란 용액의 함량이 2%에 미치지 못하면 코팅의 효과를 충분히 얻을 수 없고, 5%를 초과하면 코팅층이 너무 두꺼워져 효율이 떨어진다.
상기와 같은 비율로 용해된 코팅액은 코팅시간 및 코팅두께를 고려하여 용액의 점도가 0.8-2cp(센티포아제)의 범위인 것이 바람직하다. 이는 점도가 너무 낮으면 코팅시간을 오래해야 하며, 점도가 너무 높으면 코팅이 두껍게 일어나고 건조가 안되며 또한 불균일한 코팅으로 인하여 압력측정센서의 오지시를 유발할 수 있기 때문이다.
본 발명에서는 상기와 같이 제조된 코팅용액으로 압력측정센서의 표면을 1㎛이하의 두께로 코팅한다. 이때, 코팅층의 두께가 1㎛를 초과하면 오히려 센서의 감도를 저하시키기 때문에 본 발명에서는 코팅층의 두께를 1㎛이하로 한정한다. 또한, 상기와 같은 두께로 코팅하는 방법으로서는 압력측정센서 표면에 2-3회 정도 분사하는 스프레이 방법이 사용될 수 있다.
이와 같이 압력측정센서의 표면에 실리콘 성분을 포함한 코팅층이 코팅되므로 압력측정센서의 오지시 및 수명단축의 원인이 되는 표면오염문제를 해결되며, 이에 따라 미생물 및 부유물 등의 부착이 억제되어 오지시가 방지되고 압력측정센서의 사용기간을 반영구적으로 연장할 수 있게 된다.
10 : 내부탱크 20 : 외부탱크
30 : 단열재 40 : 형틀
41 : 메인틀 42 : 코너보강브라켓
43 : 수평보강횡브라켓 44 : 수평보강종브라켓
45 : 하부받침브라켓 46 : 상부고정브라켓
47 : 보호박스 48 : 박스커버
49 : 유체충전구 50 : 유체토출구
60 : 방파판 61 : 관통구멍
70 : 내부탱크스티프너 70 : 내부탱크스티프너
80 : 외부탱크스티프너 90 : 승압용기화기
91 : 벤트 92 : 긴급차단변
93 : 레벨게이지 94 : 압력계

Claims (5)

  1. 초저온 액체가 저장되는 내부탱크(10);
    내부탱크(10)의 둘레에 설치되어서 내부탱크(10)를 대기와 차단시키며 내부탱크(10)를 보호하는 외부탱크(20);
    내부탱크(10) 및 외부탱크(20) 사이에 구비되어서 내부탱크(10) 및 대기 사이의 열전도를 차단하므로 내부탱크(10) 내의 초저온 액체가 기화되는 것을 방지시키는 단열재(30);
    외부탱크(20)의 둘레에 설치되어서 외부탱크(20)를 지지하는 형틀(40);
    내부탱크(10)의 이동시 유체의 유동을 차단시켜서 유체가 기화되는 것을 감소시키도록 내부탱크(10) 내에 등간격으로 설치되는 방파판(60)들;
    내부탱크(10)의 내부에 등간격으로 설치되어서 내부탱크(10)의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 내부탱크(10)가 찌그러지는 것을 방지시키는 내부탱크스티프너(70);
    외부탱크(20)의 내부에 등간격으로 설치되어서 외부탱크(20)의 압력 저하로 진공이 발생되거나 외부의 충격이 발생될 시 외부탱크(20)가 찌그러지는 것을 방지시키는 외부탱크스티프너(80)를 포함하여 이루어지고;
    형틀(40)은, 4개의 장브라켓(40a)과 8개의 단브라켓(40b)에 의해 직육면체의 틀을 이루며 외부탱크(20)의 둘레를 감싸는 메인틀(41)과, 메인틀(41)의 모서리 부위에 결합되어서 메인틀(41)을 지지하는 코너보강브라켓(42)과, 양단이 메인틀(41) 상부의 두 장브라켓(40a)에 고정되고 장브라켓(40a)들과 직교하게 배치되어서 메인틀(41)이 횡방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강횡브라켓(43)과, 양단이 메인틀(41) 하부의 두 단브라켓(40b)에 고정되고 장브라켓(40a)들과 평행하게 배치되어서 메인틀(41)이 종방향으로 뒤틀리는 것을 방지시키는 수평보강종브라켓(44)과, 하단이 메인틀(41) 하부의 장브라켓(40a) 및 수평보강종브라켓(44)에 고정되고 상단이 외부탱크(20)에 고정되어서 외부탱크(20)를 메인틀(41)에 지지시키고 메인틀(41) 하부를 지지하는 하부받침브라켓(45)과, 상단이 메인틀(41) 상부의 수평보강횡브라켓(43) 고정되고 하단이 외부탱크(20)에 고정되어서 외부탱크(20)를 메인틀(41)에 지지시키는 상부고정브라켓(46)으로 이루어지며;
    하부받침브라켓(45) 사이의 메인틀(41)에는, 내부에 유체충전구(49) 및 유체토출구(50)가 위치되는 보호박스(47)가 설치되어 있고, 이 보호박스(47)에 의해 외부탱크(20)의 일측이 형틀(40)에 지지되며, 보호박스(47)의 개구에는 박스커버(48)가 개폐되도록 구비되고;
    외부탱크(20)의 둘레에는 마모방지코팅층이 코팅되되, 상기 마모방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 외부탱크(20)의 둘레에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 코팅되며;
    형틀(40)은, 노듈러주철로 이루어지되, 상기 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어지고;
    내부탱크(10)의 둘레에는 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성되되, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~50중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%로 이루어진 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체를 포함하며, 상기 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체는 에틸렌 0.5~7중량% 및 탄소수가 4~5인 알파올레핀 1~15중량%를 포함하고;
    외부탱크(20)의 외부면 한 곳에는 온도에 따라 색이 변화하는 온도변색층이 도포되며, 상기 온도변색층은, 설정된 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 외부탱크(20)의 표면에 코팅되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 상기 온도변색층 위에는 상기 온도변색층이 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 코팅되며;
    내부탱크(10) 내에는 내부탱크(10) 압을 측정할 수 있도록 압력측정센서가 설치되되, 상기 압력측정센서의 표면에는, 상기 압력측정센서의 오지시 및 수명단축의 원인이 되는 표면오염문제를 해결하기 위하여 실리콘 성분을 포함한 코팅층이 형성되고, 상기 코팅층은 에틸아세테이트(ethyl acetate)용액에 디메틸디클로로실란 용액을 부피비로 2-5% 용해시켜 코팅액을 제조하며, 상기 코팅액 용액의 점도가 0.8-2cp(센티포아제)의 범위이고, 제조된 상기 코팅액으로 상기 압력측정센서의 표면을 1㎛이하의 두께로 코팅하며, 상기 압력측정센서 표면에 2-3회 스프레이 분사하여서 코팅되는 것을 특징으로 하는 초저온 액체 저장 ISO 탱크 컨테이너.
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