KR101644327B1 - 액화가스의 저장 용기 - Google Patents

Abstract

액화가스의 저장 용기가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기는 내부에 액화가스가 저장되는 내조; 상기 내조의 외측을 감싸는 외조; 및 상기 내조와 상기 외조를 접하는 용접부를 포함한다.

Description

액화가스의 저장 용기{Container For Storing Liquefied Gas}

본 출원은 저장 용기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 액화가스를 저장하기 위한 저장 용기에 관한 것이다.

일반적으로, 액화가스는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체가 된 것을 말한다. 여기서 액화가스는 상온에서 기체를 압축하여 액체가 되는 가스뿐만 아니라 상온이 아닌 임계온도 이하로 냉각하여 가압되어 액화되는 압축가스도 포함한다. 이러한 액화가스 중에서 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 액화된 천연 가스이다. 액화천연가스는 -163 ℃로 냉각되어 천연 가스의 부피를 600분의 1로 줄인 극저온 액체를 말한다. 이러한 액화 천연가스는 기체 상태일 때보다 부피가 작아 저장 용기에 보관하여 장거리 수송하기에 용이하다.

용기에 액화가스를 저장하는 방법은 저장 가스의 온도를 기화온도 이하로 낮추어서 액화시킨다. 이때 가스의 기화온도는 용기 내부의 압력에 따라 결정된다. 용기는 액화가스의 보관, 운송, 사용에 따라 적절한 내부 압력을 가한 상태에서 운용되는 것이 일반적이다. 이러한 용기의 내부 압력을 가하면 액화가스의 기화온도를 상승시켜 내부 온도를 낮추는데 필요한 냉각장치를 운용을 줄일 수 있음으로써, 결과적으로 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 용기의 내부 압력을 가하면 용기에서 액화가스를 배출시키기 용이하여 액화가스를 배출시키기 위한 추가적인 장치를 구성하지 않아도 되는 이점이 있다. 그리고, 액화가스를 저장하는 용기는 내부 압력을 견디기 위하여 구조적으로 원통형뿐만 아니라 구형으로 형성될 수 있다.

이중 용기는 극저온의 액화가스를 저장하는 내부 용기, 내부 용기와 외부와의 열전달을 차단하는 단열재 및 단열재를 감싸며 외부의 충격을 방지하는 외부 용기로 구성된다. 내부 용기는 저장되는 액화가스에 따라 정해지는 내부 온도에 견딜 수 있는 재질로 이루어진다. 또한, 내부 용기(12)의 두께는 내부 용기의 재질, 설계 압력, 용기의 크기 등에 따라 결정된다. 이러한 내부 용기의 설계는 미국기계학회(ASME, American Society of Mechanical Engineers), 국제가스코드(IGC, International Gas Code)와 고압가스안전관리법의 규정에 따르는 것이 일반적이다.

그런데, 액화가스가 액화천연가스와 같이 극저온 물질인 경우 내부 용기는 극저온에 견딜 수 있는 금속으로 사용되어야 하며, 내부 압력을 견딜 수 있도록 내부 용기의 두께가 증가시켜야 하므로, 용기의 제작 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-2012-0020840호

본 출원은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부 용기의 두께를 감소시켜 저장 용기의 제작비용이 절감되는 액화가스의 저장 용기를 제공하고자 한다.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 내부에 액화가스가 저장되는 내조; 상기 내조의 외측을 감싸는 외조; 및 상기 내조와 상기 외조를 접하는 용접부를 포함하는 액화가스의 저장 용기를 제공하고자 한다.

또한, 액화가스의 저장 용기는 상기 내조와 상기 외조 사이에 장착되는 단열층부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 용접부는 상기 내조의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

또한, 복수 개의 상기 용접부는 상기 내조의 외주면을 따라 일정 간격으로 이격될 수 있다.

또한, 상기 내조에는 상기 내조에 상기 액화가스를 저장하기 전에, 상기 액화가스의 압력보다 높은 내압이 가해질 수 있다.

또한, 상기 내조는 상기 가해진 내압을 제거하여 잔류응력이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기는 내조와 외조 사이에 용접부가 구비됨으로써, 내조에 내압을 증가시키거나, 내조가 수축되는 경우, 내조에 응력이 가해지는 것을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 실시예의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기를 나타내는 도이다.
도 2는 도 1의 액화가스의 저장 용기에 내압을 증가시키는 모습을 나타내는 도이다.
도 3은 도 2의 액화가스의 저장 용기에 내압을 제거한 모습을 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기를 나타내는 도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 장치의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기를 나타내는 도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기는 내조(100), 외조(200), 단열층부(150) 및 용접부(300)를 포함할 수 있다.

내조(100)는 상기 내조(100)의 내부에 액화가스가 저장될 수 있다. 상기 액화가스는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)일 수 있다. 다만, 상기 액화가스는 액화천연가스에 한정되지 않고, 냉각 또는 압축된 유체일 수 있다.

상기 내조(100)는 원통형 또는 구형을 가질 수 있다. 상기 내조(100)의 재질은 상기 액화가스에 의해 취성이 약화되지 않는 금속일 수 있다. 상기 금속은 액화가스의 온도에 따라 결정될 수 있으며, 상기 금속은 스테인레스강(Stainless Steel) 또는 알루미늄(Al)일 수 있다.

외조(200)는 상기 내조(100)의 외측에서 감쌀 수 있다. 또한, 상기 외조(200)는 상기 내조(100)와의 사이에 공간이 형성되도록 상기 내조(200)와 이격될 수 있다. 상기 외조(200)의 형태는 상기 내조(100)가 원통형 또는 구형일 경우, 상기 내조(100)의 형상에 대응될 수 있다. 상기 외조(200)는 상온 상태에서 강도와 취성이 뛰어난 강(Steel) 또는 유리섬유나 탄소섬유를 포함하는 복합재료일 수 있다.

단열층부(150)는 내조(100)와 외조(200) 사이의 공간에 장착될 수 있다. 상기 단열층부(150)는 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam)으로 형성될 수 있다. 상기 폴리우레탄 폼은 상기 단열층부(150)의 내부에 휘발성 용제와 혼합되어 발포될 수 있다. 또한, 상기 폴리우레탄 폼은 상기 내조(100)와 외조(200) 사이의 공간과 대응되는 형상으로 미리 제작되어 상기 내조(100)와 외조(200) 사이의 공간에 삽입될 수 있다. 상기 단열층부(130)는 퍼라이트(Perlite)와 같은 분말 형태로 이루어질 수 있다.

용접부(300)는 상기 내조(100)와 상기 외조(200)를 접할 수 있다. 상기 용접부(300)는 상기 내조(100)와 상기 외조(200)를 용접 방식으로 연결할 수 있다. 상기 용접부(300)는 상기 원통형의 내조(100)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 복수 개의 상기 용접부(300)는 상기 내조(100)의 외주면을 따라 일정 간격으로 이격될 수 있다.

이러한 내조(100)에 잔류응력을 발생시키기 위한 방법을 살펴보면 다음과 같다. 도 2는 도 1의 액화가스의 저장 용기에 내압을 증가시키는 모습을 나타내는 도이다.

먼저, 상기 내조(100)에 극저온의 액화가스를 저장하기 전에, 고압의 가스(G)를 주입한다. 이때, 상기 내조(100)에서 가스가 노출하는 지 여부를 함께 검사할 수 있다. 또한, 상기 가스(G)의 압력은 상기 내조(100)에 저장되는 액화가스의 압력보다 높을 수 있다. 즉, 상기 내조(100)에는 상기 액화가스의 압력보다 높은 내압이 가해질 수 있다.

이에 따라, 상기 내조(100)는 상기 복수 개의 용접부(300)에 구속된 상태로 상기 외조(200)를 향하여 팽창될 수 있다. 즉, 상기 복수 개의 용접부(300)는 상기 내조(100)를 구속함에 따라, 상기 복수 개의 용접부(300) 사이에서 상기 내조(100)가 복수 개의 곡면을 가질 수 있다.

도 3은 도 2의 액화가스의 저장 용기에 내압을 제거한 모습을 나타내는 도이다.

상기 내조(100)에 공급된 고압의 가스를 제거하면, 상기 내조(100)는 수축되어 원래 상태로 돌아오게 된다. 이때, 상기 내조(100)는 상기 가해진 내압을 제거함에 따라, 잔류응력이 형성될 수 있다. 상기 잔류응력은 상기 내조(100)가 수축되는 방향인 상기 내조(100)의 중심을 향하여 형성될 수 있다. 상기 복수 개의 용접부(300)는 상기 내조(100)를 구속함에 따라, 상기 내조(100)가 수축되는 방향을 중심 방향으로 유도할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 내조(100)에는 잔류응력이 형성됨에 따라, 상기 내조(100)가 견딜 수 있는 최대 압력을 증가시킬 수 있다. 즉, 일반적인 저장용기의 내조와 달리, 내조의 두께를 증가시키지 않고도 내조가 견딜 수 있는 최대 압력을 증가시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기를 나타내는 도이다. 본 실시예에서 설명하지 않은 구성요소는 전술한 실시예의 구성요소와 유사하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스의 저장 용기의 내조(100)는 주름부(400)를 포함할 수 있다.

주름부(400)는 상기 원통형의 내조(100)의 외측에 형성될 수 있다. 상기 주름부(400)는 상기 내조(100)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 복수 개의 주름부(400)는 상기 내조(100)의 외주면에 일정 간격으로 이격될 수 있다. 상기 주름부(400)는 상기 내조(100)의 팽창 또는 수축에 따라 주름이 발생하는 것을 제어할 수 있다. 즉, 상기 주름부(400)를 고려하여 상기 내조(100)를 설계할 수 있다. 또한, 상기 주름부(400)를 인위적으로 발생시킴에 따라, 이후 상기 저장 용기의 유지 보수시 상기 주름부(400)를 고려하여 상기 저장 용기의 상태를 예측하기 용이한 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 내조
150: 단열층부
200: 외조
300: 용접부
400: 주름부

Claims (6)

1. 내부에 액화가스가 저장되는 내조;
   상기 내조의 외측을 감싸며, 상기 내조와의 사이에 이격 공간이 형성되는 외조; 및
   상기 내조와 상기 외조 사이에 구비되고, 상기 내조의 외주면을 따라 일정 간격으로 이격되는 복수 개의 용접부;를 포함하며,
   상기 용접부는 상기 내조와 상기 외조를 이격시켜 상기 이격 공간을 형성하며,
   상기 내조에 잔류응력을 형성하기 위하여 상기 내조에 상기 액화가스의 압력보다 높은 압력의 가스를 주입할 경우 상기 내조는 상기 이격 공간을 향해 팽창하여 곡면을 이루는 액화가스의 저장 용기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 내조와 상기 외조 사이에 장착되는 단열층부를 더 포함하는 액화가스의 저장 용기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 용접부는
   상기 내조의 길이방향을 따라 형성되는 액화가스의 저장 용기.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 액화가스의 저장 용기의 잔류응력 형성방법에 있어서,
   상기 내조가 인접한 상기 용접부 사이의 상기 이격 공간을 향해 팽창되어 곡면을 이루도록 상기 내조에 저장되는 상기 액화가스의 압력보다 높은 압력의 가스를 상기 내조에 주입하는 가스주입단계; 및
   상기 내조로부터 상기 가스를 제거하는 가스제거단계;를 포함하며,
   상기 가스가 제거되면 상기 내조에는 상기 내조의 중심을 향하는 방향으로 잔류응력이 형성되는 액화가스의 저장 용기의 잔류응력 형성방법.
   
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