KR101631742B1 - 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내측 밀폐된 공간으로 액화 산소를 보관하는 내부 용기와, 내부 용기로부터 이격공간을 두고 내부용기의 외측을 둘러 감싸며 형성되는 외부 용기와, 내부 용기와 외부 용기 사이의 이격공간을 구획하여 형성되는 적어도 하나의 격벽과, 격벽을 통해 구획된 이격공간 내에 채워지는 충진재를 포함하는 잠수함의 액화산소탱크를 제공한다.

Description

잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법{LIQUID OXYGEN TANK FOR SUBMARINE AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명의 실시예는 잠수함의 액화산소탱크 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화가스탱크의 이중 쉘 구조를 구성하는 내부 용기와 외부 용기 사이의 공간상에 적어도 하나의 격벽을 추가하고, 이 격벽을 기준으로 분할되는 공간상에 충진재를 채워 단열 성능을 극대화시킬 수 있는 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

연료전지로 추진하는 잠수함의 경우, 산소와 수소가 촉매 반응하여 산화되면서 전기에너지를 발생시키게 된다.

다만, 잠수함의 경우 공간상으로 제약이 있어 필요한 양의 산소를 충분히 저장하기 위해 극저온 상태에서 액화시킨 산소를 저장한다. 이를 액화산소라 하며, 이를 저장하는 탱크를 액화산소탱크라 한다.

상기 액화산소탱크는 극저온 상태의 액화산소를 안전하게 저장하기 위하여 비교적 복잡한 단열 구조로 이루어진다.

도 1은 종래의 액화산소탱크의 구조를 나타낸 개념도이다.

종래의 액화산소탱크(1)는 내부 용기(또는 내벽)(2)과 외부 용기(또는 외벽)(5)을 갖는 이중 쉘 구조로 이루어져 있으며, 특히, 내부 용기(2)의 안쪽 밀폐된 공간에 극저온의 액화산소(3)가 저장되도록 구성되어 있다.

한편, 내부 용기(2)과 외부 용기(5) 사이의 이격공간으로는 단열 성능이 우수한 충진재(6)가 채워져 있으며, 상기 내부 용기(2)과 외부 용기(5)은 지지스트랩(7)에 의해 정하중을 견딜 수 있도록 설계 및 형성되어 있다.

이와 같은 구조에 따라, 상기 충진재(6)를 통해 극저온의 액화산소를 외부와 차단시켜 단열하도록 형성되어 있다.

그런데, 액화산소를 안전하게 장시간 보관하기 위해서는 단열 성능을 더욱 증가시킬 필요가 따른다.

최근 이와 같은 분위기에 따라, 액화산소탱크의 단열 성능을 극대화시킬 수 있는 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다.

잠수함(대한민국 출원번호 제10-2004-00009112호)

본 발명은 액화가스탱크의 이중 쉘 구조를 구성하는 내부 용기와 외부 용기 사이의 공간상에 적어도 하나의 격벽을 추가하고, 이 격벽을 기준으로 분할되는 공간상에 충진재를 채워 단열 성능을 극대화시킬 수 있는 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내측 밀폐된 공간으로 액화 산소를 보관하는 내부 용기; 상기 내부 용기로부터 이격공간을 두고 상기 내부용기의 외측을 둘러 감싸며 형성되는 외부 용기; 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 이격공간을 구획하여 형성되는 적어도 하나의 격벽; 및 상기 격벽을 통해 구획된 이격공간 내에 채워지는 충진재;를 포함하는 잠수함의 액화산소탱크를 제공한다.

상기 격벽을 통해 구획된 이격공간 내에 구비되는 적어도 하나의 지지 스트랩을 더 포함한다.

상기 지지 스트랩은, 상기 내부 용기와 상기 격벽 사이에 구비되는 제1 지지 스트랩; 및 상기 외부 용기와 상기 격벽 사이에 구비되는 제2 지지 스트랩;을 포함한다.

상기 충진재는, 상기 이격공간을 구획하는 격벽을 기준으로 하여, 상기 내부 용기와 상기 격벽 사이의 구획된 이격공간에 채워지는 제1 충진재; 및 상기 외부 용기와 상기 격벽 사이로 구획된 이격공간에 채워지는 제2 충진재;를 포함한다.

상기 제1 충진재와 제2 충진재는 서로 다른 재질을 가질 수 있다.

상기 제1 충진재와 제2 충진재 중 어느 하나의 충진재는 단열 기능을 향상시킬 수 있는 재질로 이루어지고, 나머지 하나의 충진재는 충격 흡수 기능을 향상시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

상기 격벽은, 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 이격공간을 다중으로 구획하도록 다수 개가 형성될 수 있다.

상기 다수 개의 격벽으로 다중 구획된 이격공간 각각에 대해 다수 개의 충진재가 채워질 수 있다.

상기 다수 개의 충진재는 서로 다른 재질을 가질 수 있다.

상기 다수 개의 충진재는 단열 기능 확보를 위한 재질로 이루어진 단열 충진재와, 충격 흡수 기능 확보를 위한 재질로 이루어진 충격 흡수 충진재를 포함할 수 있다.

상기 내부 용기는, 스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어질 수 있다.

상기 외부 용기는, 연강(mild steel) 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 잠수함의 액화산소탱크 제조방법으로서, 내측 밀폐된 공간으로 액화 산소를 보관하는 내부 용기를 마련하고, 상기 내부 용기로부터 이격공간을 사이에 두고 상기 내부용기의 외측을 둘러 감싸며 외부 용기를 설치할 때, 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 이격공간을 구획하는 적어도 하나의 격벽을 설치하고, 상기 구획된 이격공간으로 다중의 충진재를 채우는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 액화가스탱크의 이중 쉘 구조를 구성하는 내부 용기와 외부 용기 사이의 공간상에 적어도 하나의 격벽을 추가하고, 이 격벽을 기준으로 분할되는 공간상에 충진재를 채워 단열 성능을 극대화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 격벽을 통해 분할되는 공간상에 이종의 재질을 갖는 충진재를 사용할 경우, 단열 성능은 물론 충격 흡수 성능을 향상시킬 수도 있다.

나아가, 내부 용기와 외부 용기 사이에 적어도 하나의 격벽을 추가함에 따라 탱크의 구조적인 강성이 확보될 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 잠수함의 액화산소탱크를 간략히 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함의 액화산소탱크를 간략히 도시한 개념도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

그리고 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

연료전지로 추진하는 잠수함의 경우, 산소와 수소가 촉매 반응하여 산화되면서 전기에너지를 발생시키게 된다.

다만, 잠수함의 경우 공간상으로 제약이 있어 필요한 양의 산소를 충분히 저장하기 위해 극저온 상태에서 액화시킨 산소를 저장한다. 이를 액화산소라 하며, 이를 저장하는 탱크를 액화산소탱크라 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함의 액화산소탱크를 간략히 도시한 개념도이다. 도 2의 (a)는 액화산소탱크의 횡 단면도이며, (b)는 이의 종 단면도이다.

도시된 바와 같이, 잠수함의 액화산소탱크(100)는 내부 용기(110), 외부 용기(120), 적어도 하나의 격벽(140) 및 충진재(150)를 포함한다.

이에 더하여, 상기 격벽(140)과 내부 용기(110), 그리고 상기 격벽(140)과 외부 용기(120) 사이에는 제1, 2 지지 스트랩(131, 133)을 포함하는 지지 스트랩(130)이 구비될 수 있으며, 상기 지지 스트랩(130)에 의해 구조적으로 보강될 수 있다.

액화산소탱크(100)의 경우 극저온의 액화산소를 안전하게 보관할 수 있도록 안쪽의 내부 용기(110)와 바깥쪽의 외부용기(120)로 구성된 이중의 쉘(shell) 구조를 가진다.

상기 내부 용기(110)은 액화산소탱크의 내부에 구비되며 내측의 밀폐공간을 통해 극저온의 액화산소를 저장하는 내압 용기의 형태로 이루어져 있다.

이를 위해, 상기 내부 용기(110)는 저온인성이 우수한 스테인리스 강(stainless steel) 등의 재질로 제작될 수 있다.

상기 외부 용기(120)는 상기 액화산소탱크의 외부에 구비되며, 상기 내부 용기(110)와의 사이에 공간을 두고 형성될 수 있다.

그리고 상기 외부 용기(120)는 상기 내부 용기(110)와는 달리 극저온의 액화산소와 직접적으로 접촉하지 않기 때문에, 연강(mild steel) 등의 소재로 제작할 수 있다.

한편, 적어도 하나의 격벽(140)이 상기 내부 용기(110)와 외부 용기(120) 사이의 이격공간을 구획하여 설치될 수 있다.

그리고 상기 격벽(140)을 통해 구획된 이격공간 내에는 충진재(150)가 채워진다.

일 예로서, 상기 충진재(150)는 상기 내부 용기(110)와 상기 격벽(140) 사이의 구획된 이격공간에 채워지는 제1 충진재(151)와, 상기 외부 용기(120)와 상기 격벽(140) 사이로 구획된 이격공간에 채워지는 제2 충진재(155)를 포함할 수 있다.

상기 제1, 2 충진재(151, 153)는 서로 다른 재질을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 충진재(151)와 제2 충진재(153) 중 어느 하나는 단열 기능을 향상시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 나머지 하나는 충격 흡수 기능을 향상시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

또 다른 예로서, 상기 제1, 2 충진재(151, 153)는 모두 단열 기능을 향상시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 격벽(140)은 별도로 도시하진 않았으나 상기 내부 용기(110)와 상기 외부 용기(120) 사이의 이격공간을 다중으로 구획하도록 다수 개가 구비될 수도 있다.

이 경우, 상기 다수의 격벽에 의해 상기 내부 용기(110)와 상기 외부 용기(120) 사이의 이격공간은 다수 개로 분할 형성될 수 있으며, 각각의 구획된 이격공간을 통해 다수 개의 충진재가 채워지는 형태로 구성될 수 있다.

이때, 상기 다수의 충진재는 앞서 언급한 바와 같이 서로 다른 재질을 가질 수 있는데, 예를 들어, 단열 기능 확보를 위한 재질로 이루어진 단열 충진재와, 충격 흡수 기능 확보를 위한 재질로 이루어진 충격 흡수 충진재를 포함할 수 있다.

상기 충진재(150)로서 이용 가능한 소재는, 글라스 버블(glass bubble), 글라스 울(glass wool), 에어로겔(aerogel) 등이 이용될 수 있으며, 이외에도 단열 또는 충격 흡수 기능을 갖는 다양한 소재를 압착시킨 형태로 제공될 수 있다.

그리고 단열 성능을 향상시키기 위해서, 상기 충진재(150)가 채워지는 상기 내부 용기(110)와 외부 용기(120) 사이의 이격 공간으로는 진공상태가 유지되는 것이 바람직하다.

이어, 본 발명의 잠수함의 액화산소탱크 제조방법을 설명한다. 아래의 방법에서 상세 구성은 상술한 구성을 참조하기로 한다.

잠수함의 액화산소탱크(100)는 내부 용기(110)와 외부 용기(120)로 구성된 이중의 쉘 구조를 가지는데, 내부 용기(110)와 외부 용기(120)를 설치함에 있어, 이들 사이의 이격공간을 구획하도록 적어도 하나의 격벽(140)을 설치할 수 있다.

그리고 상기 격벽(140)을 통해 구획된 이격공간으로 적어도 2개 이상의 충진재를 채워 액화산소탱크(100)를 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 액화가스탱크의 이중 쉘 구조를 구성하는 내부 용기와 외부 용기 사이의 공간상에 적어도 하나의 격벽을 추가하고, 이 격벽을 기준으로 분할되는 공간상에 충진재를 채워 단열 성능을 극대화시킬 수 있다.

또한, 상기 격벽을 통해 분할되는 공간상에 이종의 재질을 갖는 충진재를 사용할 경우, 단열 성능은 물론 충격 흡수 성능을 향상시킬 수도 있다.

나아가, 내부 용기와 외부 용기 사이에 적어도 하나의 격벽을 추가함에 따라 탱크의 구조적인 강성이 확보될 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있다.

지금까지 본 발명인 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관하여 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다.

전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 액화산소탱크
110: 내부 용기
120; 외부 용기
130: 지지 스트랩
131: 제1 지지 스트랩
133: 제2 지지 스트랩
140: 격벽
150: 충진재
151: 제1 충진재
153: 제2 충진재

Claims (13)

1. 내측 밀폐된 공간으로 액화 산소를 보관하는 내부 용기; 상기 내부 용기로부터 이격공간을 두고 상기 내부용기의 외측을 둘러 감싸며 형성되는 외부 용기; 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 이격공간을 구획하여 형성되는 격벽; 및 상기 격벽을 통해 구획된 이격공간 내에 채워지는 충진재;를 포함하는 잠수함의 액화산소탱크에 있어서,
   상기 격벽을 통해 구획된 이격공간 내에 구비되는 적어도 하나의 지지 스트랩을 더 포함하되, 상기 지지 스트랩은, 상기 내부 용기와 상기 격벽 사이에 구비되는 제1 지지 스트랩; 및 상기 외부 용기와 상기 격벽 사이에 구비되는 제2 지지 스트랩;을 포함하고,
   상기 충진재는, 상기 이격공간을 구획하는 격벽을 기준으로 하여, 상기 내부 용기와 상기 격벽 사이의 구획된 이격공간에 채워지는 제1 충진재; 및 상기 외부 용기와 상기 격벽 사이로 구획된 이격공간에 채워지는 제2 충진재;를 포함하며,
   상기 제1 충진재와 제2 충진재는 서로 다른 재질을 가지되, 상기 제1 충진재와 제2 충진재 중 어느 하나의 충진재는 단열 기능을 향상시킬 수 있는 재질로 이루어지고, 나머지 하나의 충진재는 충격 흡수 기능을 향상시킬 수 있는 재질로 이루어지며,
   상기 격벽은 다수 개로 구비되며, 상기 다수의 격벽에 의해 상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 이격공간은 다수 개로 분할 형성되며, 상기 다수 개의 이격공간 각각에 대해 다수 개의 상기 충진재가 채워지고, 상기 내부 용기는 스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어지고, 상기 외부 용기는 연강(mild steel) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크.
   
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13. 제1항의 잠수함의 액화산소탱크를 제조하는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법으로서,
    내측 밀폐된 공간으로 액화 산소를 보관하는 내부 용기를 마련하고, 상기 내부 용기로부터 이격공간을 사이에 두고 상기 내부용기의 외측을 둘러 감싸며 외부 용기를 설치할 때,
    상기 내부 용기와 상기 외부 용기 사이의 이격공간을 구획하는 적어도 하나의 격벽을 설치하고, 상기 구획된 이격공간으로 다중의 충진재를 채우는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법.

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