KR101571416B1 - 보강부재의 결합구조 - Google Patents

Abstract

보강부재의 결합구조가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 내부에 위치하는 1차방벽의 주름부와 상부단열구조체 사이에 배치되는 보강부재는 주름부와 대응하는 형상으로 마련되는 바디부와, 바디부의 양단에서 각각 서로 다른 방향으로 구부러져 연장되는 결합부를 포함하고, 상부단열구조체의 상면에는 주름부의 길이방향으로 연장 형성되며 일측이 개방되어 결합부의 적어도 일부를 감싸는 레일홈이 형성된 고정부재가 결합되고, 보강부재는 결합부가 레일홈에 삽입되어 슬라이딩 이동함에 의해 고정부재에 지지된다.

Description

보강부재의 결합구조{COMBINATION STRUCTURE OF REINFORCING MEMBER FOR PRIMARY BARRIER OF CARGO TANK}

본 발명은 보강부재의 결합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액화천연가스 저장탱크의 단열보드에 결합되는 1차 방벽에 구비된 주름부의 강성을 보강하는 보강부재의 결합구조에 관한 것이다.

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

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

그런데 액화천연가스 운반선에는 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 저장 탱크가 구비되어야 하는데, 이러한 저장 탱크는 대기압 보다 높은 증기압과 초저온 상태의 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서 열 응력 및 열 수축에 강하고, 열 침입을 막을 수 있는 단열 보드로 설계되어야 한다.

이를 위해 종래에는 단열 보드의 상부에 액화천연가스를 직접 접촉하며 밀봉하는 1차방벽이 형성되고, 1차방벽에는 열 수축 등의 영향에 의한 응력을 제한하기 위해서 1차방벽이 변형되도록 주름부가 형성된 구성이 개시된다.

또한 저장 탱크 내에서는 액화천연가스의 슬로싱(sloshing)에 의해 1차 방벽에 충격이 가해지고, 이러한 충격에 의해 1차방벽에 형성된 주름부는 변형이 발생될 수 있어, 주름부의 변형을 방지하기 위하여 주름부 내에는 보강부재가 배치된다.

이러한 저장탱크의 단열보드는 주름부가 형성된 1차방벽을 뒤집어 주름부 내에 보강부재를 삽입한 후, 보강부재가 삽입된 1차 방벽을 다시 뒤집어서 단열 보드의 상부에 설치한다. 그러나 1차방벽을 뒤집는 과정에서 주름부에 삽입된 보강부재가 떨어져 나가는 문제가 발생하고, 주름부 내에 보강부재가 삽입되어 단열보드의 상부에 1차방벽이 위치하더라도, 보강부재가 제대로 고정되지 않아 주름부 내에서 흔들리는 문제점이 있다. 이러한 문제를 방지하기 위하여 대한민국 공개특허 제2012-0013208호에는 개선된 보강부재의 결합구조가 제안되었다.

그러나 특허문헌 1에 제안된 보강부재의 결합구조는 보강부재의 고정을 위하여 단열보드 사이에 형성된 틈새를 이용하여 고정을 하는 구조를 채용함에 따라 단열보드가 움직이게 될 경우에는 보강부재도 같이 움직일 가능성이 존재하므로 단열보드에 고정된 보강부재의 결합구조가 헐거워짐에 따른 1차방벽의 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.

특허문헌 1: 한국공개특허 제2012-0013208호(2012.02.14 공개)

본 발명의 실시 예들은 보강부재의 설치를 손쉽게 수행함과 아울러 충격에 의한 보강부재의 결합구조가 헐거워지는 것을 줄일 수 있는 보강부재의 결합구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 저장탱크의 내부에 위치하는 1차방벽의 주름부와 상부단열구조체 사이에 배치되는 보강부재의 결합구조에 있어서, 상기 보강부재는 상기 주름부와 대응하는 형상으로 마련되는 바디부와, 상기 바디부의 양단에서 각각 서로 다른 방향으로 구부러져 연장되는 결합부를 포함하고, 상기 상부단열구조체의 상면에는 상기 주름부의 길이방향으로 연장 형성되며 일측이 개방되어 상기 결합부의 적어도 일부를 감싸는 레일홈이 형성된 고정부재가 결합되고, 상기 보강부재는 상기 결합부가 상기 레일홈에 삽입되어 슬라이딩 이동함에 의해 상기 고정부재에 지지되는 보강부재의 결합구조가 제공될 수 있다.

또한 상기 고정부재는 상기 상부단열구조체의 상면에 밀착되어 결합되는 하부판과, 상기 하부판에서 상부로 연장되어 상기 결합부의 자유단부와 마주하는 면을 형성하는 수직판과, 상기 수직판의 단부에서 절곡 되어 상기 하부판과 평행하게 연장되는 상부판을 포함한다.

또한 상기 고정부재는 상기 결합부의 자유단부를 각각 감싸도록 서로 이격 배치되는 한 쌍을 구비하고, 상기 한 쌍의 고정부재에 각각 형성된 상기 레일홈의 개방된 부분은 서로 마주하게 위치될 수 있다.

또한 상기 고정부재는 상기 결합부의 자유단부를 각각 감싸도록 서로 이격 배치되는 한 쌍을 구비하고, 상기 한 쌍의 고정부재에 각각 형성된 상기 레일홈의 개방된 부분은 서로 반대방향을 향하도록 배치될 수 있다.

또한 상기 고정부재의 결합부는 상기 바디부의 양단에서 서로 마주하는 방향으로 절곡 연장되는 제1벤딩부와, 상기 제1벤딩부의 단부에서 상기 제1벤딩부가 절곡 연장된 방향의 반대방향으로 절곡 연장되며 상기 레일홈에 슬라이딩 삽입되어 지지되는 제2벤딩부를 포함한다.

또한 상기 상부판의 표면에서 돌출 및 함몰 중 어느 하나로 형성되는 적어도 하나의 제1요철을 포함한다.

또한 상기 결합부에는 상기 적어도 하나의 제1요철과 대응하는 위치에서 서로 맞물리도록 돌출 및 함몰 중 어느 하나로 형성되는 제2요철을 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 보강부재의 설치 및 분리가 용이하여 유지보수가 수월함과 아울러 충격에 의한 보강부재의 결합구조가 헐거워지는 것을 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박 화물창의 방벽구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방벽구조에 설치된 보강부재의 결합구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보강부재의 결합구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보강부재의 결합구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 충격에 의한 주름부의 변형 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방벽구조에 설치된 보강부재의 결합구조를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 충격에 의한 주름부의 변형 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방벽구조에 설치된 보강부재의 결합구조를 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 방벽구조는 선각(5)으로부터 순차적으로 적층되어 고정되는 하부플라이우드(10), 하부단열보드(20), 2차방벽(30), 상부단열보드(40), 상부플라이우드(50) 및 1차방벽(60)을 포함할 수 있다.

즉 본 발명의 실시 예의 화물창 방벽구조는 하부플라이우드(10)와 하부단열보드(20)를 포함하는 하부단열구조체(15)와, 상부플라이우드(50)와 상부단열보드(40)를 포함하는 상부단열구조체(45)를 구비하고, 상부 및 하부단열구조체(45,15) 사이에는 2차방벽(30)이 개재되고, 상부단열구조체(45) 위에는 1차방벽(60)이 배치되는 구조를 가질 수 있다.

하부플라이우드(10)는 목재방벽(Plywood)으로서 선각(5)에 부착되는 에폭시 메스틱(Epoxy mastic)(7)과 같은 접착제와 스터드 볼트(미도시)에 의해 선각(5) 내벽에 고정될 수 있다.

하부단열보드(20)는 고밀도의 액체 폴리우레탄(polyurethane)과 유리섬유(glass fiber)를 함께 사용하여 라미네이터(laminator)에 주입하는 연속공정으로 생산하여 강성을 강화시킨 복합재료(Reinforced Polyurethane Foam, R-PUF)인 단열 폼으로서 슬로싱 등과 같은 유체 충격력을 흡수하는 구조로 형성되어 극저온 화물창 내부 온도가 선각(5)에 전달되지 않도록 하는 방열 역할을 수행한다.

하부플라이우드(10)와 하부단열보드(20)는 접착제, 볼트 및 리벳과 같은 체결부재에 의해 서로 견고히 고정될 수 있고, 하부단열보드(20)는 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있으며 그 사이공간에는 글래스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트가 삽입될 수 있다.

2차방벽(30)은 하부단열보드(20)와 상부단열보드(40) 사이에 개재되어 완충작용을 수행함과 동시에 1차방벽(60)이 손상된 경우 극 저온유체가 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여 소정 두께를 갖는 트리플렉스(Triplex)로 형성되며 하부단열보드(20)와 상부단열보드(40) 사이에 에폭시 본딩(epoxy bonding) 또는 폴리우레탄 본딩(Polyurethane(PU) bonding)을 통해 접착 고정될 수 있다.

상부단열보드(40)는 고밀도의 액체 폴리우레탄(polyurethane)과 유리섬유(glass fiber)를 함께 사용하여 라미네이터(laminator)에 주입하는 연속공정으로 생산하여 강성을 강화시킨 복합재료(Reinforced Polyurethane Foam, R-PUF)인 단열 폼으로서 슬로싱 등과 같은 유체 충격력을 흡수하는 구조로 형성되어 극저온 화물창 내부 온도가 선체(5)에 전달되지 않도록 하는 방열 역할을 수행한다. 이러한 상부단열보드(40)는 소정의 두께를 가지는 장방형 형태로 마련되며 2차방벽(30)의 상면에 접착제를 통해 고정될 수 있다.

상부플라이우드(50)는 소정두께를 갖는 목재방벽(Plywood)으로서 방열시스템의 온도환경에서 가해지는 압력에 상응하여 방열시스템의 손상을 방지하는 방벽 역할을 수행하고, 1차방벽(60)에 가해지는 액화천연가스의 슬로싱에 의한 충격력을 흡수할 수 있다.

1차방벽(60)은 스테인리스 스틸 등과 같은 금속재질로 이루어진 다수의 방벽시트가 용접 결합되어 제작될 수 있다. 이러한 1차방벽(60)은 액화천연가스와 직접 접하는 부분으로 열 수축 및 팽창이 용이하도록 융기된 복수의 주름부(Corrugation)(61)를 구비하고, 복수의 주름부(61)는 열 응력에 의한 탄성 변형률을 고려하여 그 크기나 개수 등이 다양하게 설계 변경될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 1차방벽(60)의 주름부(61)와 상부단열구조체(45) 사이에는 주름부(61)의 강성을 보강하기 위한 보강부재(70)가 삽입 설치되고, 보강부재(70)는 상부단열구조체(45)의 상면에 설치되는 고정부재(80)에 의해 고정될 수 있다.

보강부재(70)는 1차방벽(60)의 주름부(61)에 삽입되어 1차방벽(60)의 강성을 보강하기 위한 것으로서, 주름부(61)의 내면과 대응하는 외면 형상을 가지는 바디부(71)와, 바디부(71)의 양단에서 벤딩(bending)되어 고정부재(80)와 슬라이딩 결합되는 결합부(73)를 포함할 수 있다.

이러한 보강부재(70)는 바디부(71)와 결합부(73)에 의해 전체적으로 단면이 중공의 폐곡선 형상으로 이루어지되, 그 둘레방향을 따라 일부가 절개된 형태의 개구(75)가 마련됨에 따라 개구(75) 양측으로 결합부(73)의 자유단부(74)가 형성될 수 있다.

바디부(71)는 주름부(61)와 대응하는 원호 형상으로 마련될 수 있으나, 그 형상 및 크기는 주름부(61)에 따라 다양하게 변경될 수 있고, 결합부(73)는 바디부(71)의 양단에서 각각 서로 다른 방향, 예로서 서로 마주하는 방향으로 구부러진 후 그 단부가 고정부재(80)와 결합될 수 있도록 수평방향으로 연장 형성될 수 있다. 이러한 바디부(71)와 결합부(73)는 하나의 판재를 벤딩 가공에 의해 일체로 성형될 수 있으며, 1차방벽(60)의 경도보다 낮은 재질로 형성될 수 있다. 예로서 1차방벽(60)이 스테인리스 스틸 재질로 이루어진 경우에는 알루미늄 또는 황동 등 스테인리스 스틸의 경도보다 낮은 재질로 이루어질 수 있다.

고정부재(80)는 보강부재(70)의 결합부(73)가 슬라이딩 가능하게 결합되는 레일홈(84)을 형성하기 위한 것으로서, 상부단열구조체(45)의 상면에 용접 또는 리벳에 의해 밀착 결합되는 하부판(81)과, 하부판(81)에서 상부로 굴곡되어 연장 형성되며 결합부(73)의 자유단부(74)와 마주하는 면을 형성하는 수직판(82)과, 수직판(82)의 상단에서 하부판(81)과 평행하게 굴곡 연장되는 상부판(83)을 포함할 수 있다.

이러한 고정부재(80)는 하나의 판재를 벤딩 가공함에 의해 일체로 성형할 수 있고, 전체적으로 수직판(82)과 마주하는 부분이 개방된 단면 'ㄷ'자 형태로 구비될 수 있다.

또한 고정부재(80)는 서로 인접하는 상부단열구조체(60)의 상면에 각각 설치되는 한 쌍을 구비할 수 있고, 한 쌍의 고정부재(80)는 주름부(61)의 길이방향(L)을 따라 길이가 길게 연장 형성될 수 있다.

또한 서로 이격된 한 쌍의 고정부재(80)의 개방된 부분은 서로 반대방향을 향하도록 배치될 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 1차방벽(60)에 보강부재(70)를 설치하는 경우에는 상부단열구조체(45)의 상면에 설치된 고정부재(80)의 레일홈(84)에 보강부재(70)의 결합부(73)의 일부를 진입시킨 상태에서 밀어 넣는다. 그러면 보강부재(70)의 결합부(73)는 레일홈(84)을 따라 슬라이딩 이동하여 레일홈(84)에 삽입됨에 따라 보강부재(70)는 고정부재(80)에 지지될 수 있게 된다. 따라서 간단한 조작에 의하여 보강부재(70)의 설치 및 분리를 용이하게 할 수 있어 유지보수가 수월할 뿐만 아니라 도 5에 도시된 바와 같이 1차방벽(60)의 주름부(61)의 일측에 충격(P)이 가해져 주름부(61)의 변형(가상선 부분)이 발생하더라도 레일홈(84)과 결합부(73)의 지지구조에 의하여 보강부재(70)가 고정부재(80)에서 이탈되는 현상을 줄일 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보강부재의 결합구조에 대하여 설명한다. 이하에서는 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 실시 예에서는 보강부재(70)의 결합부(73)와 고정부재(80)의 상부판(83)에는 서로 대응하는 요철(78,88)이 추가된 점을 제외하고는 전술한 실시 예와 동일하다.

즉 고정부재(80)의 상부판(83)의 일측에는 그 표면에서 돌출 또는 함몰된 어느 하나로 형성되는 제1요철(88)이 형성될 수 있고, 보강부재(70)의 결합부(73) 일측에는 제1요철(88)과 대응하는 위치에서 서로 맞물리도록 돌출 또는 함몰 중 어느 하나로 형성되는 제2요철(78)이 형성될 수 있다.

제1요철(88) 및 제2요철(78)은 고정부재(80)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되거나, 또는 부분적으로 서로 이격 배치될 수 있다. 이러한 구성을 통하여 도 7에 도시된 바와 같이 1차방벽(60)의 주름부(61)의 일측에서 충격(P)이 가해져 주름부(61)의 변형(가상선 부분)이 발생하더라도 충격(P)이 가해지는 반대편의 레일홈(84)과 결합부(73)에 형성된 요철(88,78)에 의한 지지구조에 의하여 보강부재(70)의 결합부(73)가 레일홈(84)에서 미끄러짐에 의해 보강부재(70)가 고정부재(80)에서 이탈되는 현상을 줄일 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 보강부재의 결합구조에 대하여 설명한다. 이하에서는 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 8을 참조하면, 본 실시 예에서는 보강부재(70)의 결합부(73)의 형상과 고정부재(80)의 개방된 부분의 위치가 다른 점을 제외하고는 전술한 실시 예와 동일하다.

도 8을 참조하면, 보강부재(70)의 결합부(90)는 바디부(71)의 양단에서 서로 마주하는 방향으로 절곡 연장되는 제1벤딩부(91)와, 제1벤딩부(91)의 단부에서 제1벤딩부(91)가 절곡 연장된 방향의 반대방향으로 절곡 연장되며 고정부재(80)의 레일홈(84)에 슬라이딩 삽입되어 지지되는 제2벤딩부(93)를 포함할 수 있다. 또한 한 쌍의 고정부재(80)의 레일홈(84)이 개방된 부분은 제2벤딩부(93)가 슬라이딩 삽입 가능하도록 서로 마주하는 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성을 통하여 1차방벽(60)의 주름부(61)의 일측에서 충격(P)이 가해져 주름부(61)의 변형이 발생하더라도 충격(P)이 가해지는 반대편의 레일홈(84)과 결합부(90)에 형성된 제1,2벤딩부(91,93)에 의한 지지구조에 의하여 보강부재(70)의 결합부(90)가 레일홈(84)에서 이탈되는 현상을 줄일 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

15: 하부단열구조체, 45: 상부단열구조체,
60: 1차방벽, 61: 주름부,
70: 보강부재, 71: 바디부,
73: 결합부, 74: 자유단부,
80: 고정부재, 81: 하부판,
82: 수직판, 83: 상부판,
84: 레일홈.

Claims (7)

1. 액화천연가스 저장탱크의 내부에 위치하는 1차방벽의 주름부와 상부단열구조체 사이에 배치되는 보강부재의 결합구조에 있어서,
   상기 보강부재는 상기 주름부와 대응하는 형상으로 마련되는 바디부와, 상기 바디부의 양단에서 각각 서로 다른 방향으로 구부러져 연장되는 결합부를 포함하고,
   상기 상부단열구조체의 상면에는 상기 주름부의 길이방향으로 연장 형성되며 일측이 개방되어 상기 결합부의 적어도 일부를 감싸는 레일홈이 형성된 고정부재가 결합되고,
   상기 보강부재는 상기 결합부가 상기 레일홈에 삽입되어 슬라이딩 이동함에 의해 상기 고정부재에 지지되는 보강부재의 결합구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부재는 상기 상부단열구조체의 상면에 밀착되어 결합되는 하부판과, 상기 하부판에서 상부로 연장되어 상기 결합부의 자유단부와 마주하는 면을 형성하는 수직판과, 상기 수직판의 단부에서 절곡 되어 상기 하부판과 평행하게 연장되는 상부판을 포함하는 보강부재의 결합구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부재는 상기 결합부의 자유단부를 각각 감싸도록 서로 이격 배치되는 한 쌍을 구비하고,
   상기 한 쌍의 고정부재에 각각 형성된 상기 레일홈의 개방된 부분은 서로 마주하게 위치되는 보강부재의 결합구조.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부재는 상기 결합부의 자유단부를 각각 감싸도록 서로 이격 배치되는 한 쌍을 구비하고,
   상기 한 쌍의 고정부재에 각각 형성된 상기 레일홈의 개방된 부분은 서로 반대방향을 향하도록 배치되는 보강부재의 결합구조.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 고정부재의 결합부는 상기 바디부의 양단에서 서로 마주하는 방향으로 절곡 연장되는 제1벤딩부와, 상기 제1벤딩부의 단부에서 상기 제1벤딩부가 절곡 연장된 방향의 반대방향으로 절곡 연장되며 상기 레일홈에 슬라이딩 삽입되어 지지되는 제2벤딩부를 포함하는 보강부재의 결합구조.
6. 제 2항에있어서,
   상기 상부판의 표면에서 돌출 및 함몰 중 어느 하나로 형성되는 적어도 하나의 제1요철을 포함하는 보강부재의 결합구조.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 결합부에는 상기 적어도 하나의 제1요철과 대응하는 위치에서 서로 맞물리도록 돌출 및 함몰 중 어느 하나로 형성되는 제2요철을 포함하는 보강부재의 결합구조.
   
   

Images