KR101687814B1 - 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널 - Google Patents

저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저장 탱크용 단열 패널에 관한 것으로서, 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 패널로서, 상기 저장 탱크의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되는 주 단열재를 구비하는 하부 단열층; 상기 하부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재로서, 마찰 계수가 낮은 매끄러운 재질의 윤활 부재; 상기 하부 단열층의 상측에 배치되는 단열층으로서, 상기 윤활 부재의 상면에 배치되는 주 단열재를 구비하는 상부 단열층; 상기 상부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재인 표면 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 다층 구조 및 윤활 부재에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어, 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널{A Insulating Pannel For A Tank To Store Low Temperature Liquefied Gas}
본 발명은 저장 탱크용 단열 패널에 관한 것으로서, 특히 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 다층 구조 및 윤활 부재에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 저장 탱크용 단열 패널에 관한 것이다.
액화 천연 가스(LNG; liquefied natural gas), 액화 에틸렌 가스(LEG; liquefied ethylene gas), 액화 석유 가스(LPG; liquefied petroleum gas) 등 극저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크(Tank)는, 해상에서 작동되는 해양 구조물이나 해상 운송용 특수 선박에 설치되어 많이 사용되고 있다.
이러한 극저온 액화 가스 저장 탱크는, 저장 탱크의 내부와 외부의 큰 온도 차이가 매우 크므로, 저장 탱크의 외부 표면을 감싸고 있는 다수 개의 단열재를 포함하는 저장 탱크용 단열 패널이 사용되는 것이 일반적이다.
실제로, 저장 탱크 내의 액화 가스 온도는 -30℃ 내지 -163℃의 극저온이므로, 극저온 액화 가스 저장 탱크는 보냉을 위한 극저온용 단열재의 설치가 필수적이다. 특히, 액화 천연 가스(LNG)는 약 -163℃의 온도이므로, -30℃인 액화 석유 가스(LPG)와 -103℃인 액화 에틸렌 가스(LEG)에 비하여 단열의 필요성이 더욱 크다 할 것이다.
도 1에는 종래의 저장 탱크용 단열 패널(1)이 도시되어 있는데, 이 저장 탱크용 단열 패널(1)은, 저장 탱크(T)의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되는 다수 개의 판 형상 부재인 단열재(2)와, 상기 단열재(2)의 상면에 배치되는 금속판 부재인 경질성 표면 부재(3)와, 일단부가 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면에 용접되어 있으며 타단부가 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면으로부터 돌출되어 있는 다수 개의 스터드 볼트(Stud Bolt)(4)와, 일단부가 상기 스터드 볼트(4)의 타단부에 결합되는 막대형 부재로서, 타단부는 상기 경질성 표면 부재(3) 방향으로 길게 연장되어 상기 단열재(2)의 내부로 삽입되어 있는 연결봉(5)과, 상기 연결봉(5)의 타단부와 상기 경질성 표면 부재(3)를 결합시키는 너트(6)와, 인접한 단열재(2)들 간의 접착 및 상기 단열재(2)와 상기 경질성 표면 부재(3)간의 접착을 위한 극저온용 접착제(7)를 포함한다.
상기 종래의 저장 탱크용 단열 패널(1)은, 일반적으로 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면은 -30℃ 내지 -163℃의 극저온이고 상기 경질성 표면 부재(3)의 표면은 20℃ 정도의 상온이므로, 상기 단열재(2)의 내부 응력(R) 값이 상기 단열재(2)의 두께 방향 위치에 따라 엄청난 차이를 발생시키게 되며, 상기 스터드 볼트(4)가 상기 단열재(2)를 저장 탱크(T)의 외부 표면에 단단히 결속시킨 상태에서 저장 탱크(T)에 대한 반복적인 액화 가스의 저장 및 배출을 수행할 경우, 결국 상기 단열재(2)에 서서히 피로 균열(fatigue crack)이 발생하고 결국 상기 단열재(2)의 파괴로 이어지는 문제점이 있다. 특히, 이러한 단열재의 피로 균열 현상은, 저장 탱크에 지속적인 진동이 가해지거나, 장기간 선박 등의 해상 구조물에 사용할 경우 점점 더 심해지며, 선박 등의 해상 구조물에서는 단열재의 수리나 보수가 상당히 어렵다는 문제점도 있다.
그리고 종래의 저장 탱크용 단열 패널(1)은, 상기 단열재(2)의 피로 균열이, 상기 단열재(2)의 내부 응력(R) 값이 비교적 큰 상기 단열재(2)의 하면에서 특히 발생 가능성이 크며, 상기 단열재(2)의 내부 응력(R) 값이 비교적 작은 상기 단열재(2)의 상면에서는 비교적 발생 가능성이 작은 점을 고려할 때, 상기 단열재(2)가 비교적 두꺼운 두께를 가진 1개의 층을 이루고 있으므로, 상기 단열재(2)의 하면에만 피로 균열이 발생하더라도 상기 단열재(2) 전부를 교체하여 수리해야 하기에, 전체적인 수리 및 유지 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한 상기 종래의 저장 탱크용 단열 패널(1)은, 수천 개의 스터드 볼트(4)들에 대한 용접 작업을 수행해야 하므로 제작 비용 및 제작 기간이 증가하는 문제점이 있으며, 상기 스터드 볼트(4)의 용접으로 인하여 상기 저장 탱크(T)의 용접 응력이 증가하고 용접 불량이 발생할 가능성이 증가하며, 수천 개의 스터드 볼트(4)들이 장착된 지점을 통하여 외부의 열기가 저장 탱크(T)로 유입되므로 단열 성능이 크게 저하되는 문제점도 존재한다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 다층 구조 및 윤활 부재에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 저장 탱크용 단열 패널을 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저장 탱크용 단열 패널은, 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 패널로서, 상기 저장 탱크의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되는 주 단열재를 구비하는 하부 단열층; 상기 하부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재로서, 마찰 계수가 낮은 매끄러운 재질의 윤활 부재; 상기 하부 단열층의 상측에 배치되는 단열층으로서, 상기 윤활 부재의 상면에 배치되는 주 단열재를 구비하는 상부 단열층; 상기 상부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재인 표면 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하부 단열층은, 상기 저장 탱크에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록, 상기 저장 탱크의 외부 표면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있으며, 상기 상부 단열층은, 상기 윤활 부재에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록, 상기 윤활 부재의 상면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 윤활 부재는, 금속성 박막 부재인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 윤활 부재는, 상기 하부 단열층이 상기 저장 탱크의 외부 표면과 평행한 방향으로 수축하거나 팽창하는 변형을 수용할 수 있도록, 미리 정한 위치에서 접혀져 있는 폴딩부를 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 윤활 부재는, 상기 하부 단열층의 상면에 접착되어 있으나, 상기 폴딩부는 상기 하부 단열층의 상면에 접착되어 있지 않은 것이 바람직하다.
여기서, 상기 하부 단열층은, 상기 주 단열재가 복수 개 마련되며, 상기 주 단열재들 중 서로 인접한 주 단열재들 사이에 배치되며, 상기 주 단열재에 비하여 연신율이 더 큰 단열재인 보조 단열재를 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 상부 단열층은, 상기 주 단열재가 복수 개 마련되며, 상기 주 단열재들 중 서로 인접한 주 단열재들 사이에 배치되며, 상기 주 단열재에 비하여 연신율이 더 큰 단열재인 보조 단열재를 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 윤활 부재는, 상기 하부 단열층이 상기 저장 탱크의 외부 표면과 평행한 방향으로 수축하거나 팽창하는 변형을 수용할 수 있도록, 미리 정한 위치에서 접혀져 있는 폴딩부를 구비하며, 상기 폴딩부는 상기 하부 단열층의 보조 단열재의 상측에 위치하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 보조 단열재들의 측면이, 이웃하는 상기 주 단열재들의 측면에 접착되어 일체로 결합되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 상부 단열층의 보조 단열재와 상기 하부 단열층의 보조 단열재는, 서로 마주하는 위치에 있지 않도록 엇갈리게 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 하부 단열층은, 2개 이상 적층되어 있는 것일 수도 있다.
여기서, 상기 표면 부재는, 금속성 박판 부재인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 표면 부재는, 일 측단에서 길이 방향으로 미리 정한 길이만큼 연장되는 연장부를 구비하며, 상기 연장부는, 상기 표면 부재와 인접한 다른 표면 부재의 상면에 겹쳐서 결합되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 연장부가, 상기 표면 부재와 인접한 다른 표면 부재의 상면에 기계적 결합 수단에 의하여 결합되며, 상기 연장부의 하면과 상기 인접한 다른 표면 부재의 상면 사이에는, 접착제 등에 의하여 방수 처리가 되어있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 저장 탱크의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되는 주 단열재를 구비하는 하부 단열층; 상기 하부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재로서 마찰 계수가 낮은 매끄러운 재질의 윤활 부재; 상기 하부 단열층의 상측에 배치되는 단열층으로서 상기 윤활 부재의 상면에 배치되는 주 단열재를 구비하는 상부 단열층; 상기 상부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재인 표면 부재;를 구비하므로, 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 다층 구조 및 윤활 부재에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어, 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 저장 탱크용 단열 패널의 일례를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 저장 탱크용 단열 패널을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 저장 탱크용 단열 패널의 분리 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 윤활 부재의 "A"부분 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시된 저장 탱크용 단열 패널의 평면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 하부 단열층 및 상부 단열층의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 하부 단열층 및 상부 단열층의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예인 저장 탱크용 단열 패널을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예인 저장 탱크용 단열 패널을 나타내는 분리 단면도이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 저장 탱크용 단열 패널을 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 저장 탱크용 단열 패널의 분리 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 윤활 부재의 "A"부분 확대도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 액화 천연 가스(LNG; liquefied natural gas), 액화 에틸렌 가스(LEG; liquefied ethylene gas), 액화 석유 가스(LPG; liquefied petroleum gas) 등 극저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크(T)를 외부의 열원으로부터 단열시키기 위한 단열 패널(insulating pannel)로서, 하부 단열층(10)과, 윤활 부재(20)와, 상부 단열층(30)과, 표면 부재(40)를 포함하여 구성된다.
상기 하부 단열층(10)은, 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되는 단열층으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 복 수개의 단위 하부 단열층(10a)을 포함하고 있다.
상기 단위 하부 단열층(10a)의 양 측면은, 이웃하는 다른 단위 하부 단열층(10a)들의 측면에 극저온용 접착제에 의하여 접착되어 일체로 결합되어 있다.
상기 하부 단열층(10)은, 상기 저장 탱크(T)에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록, 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있다.
상기 단위 하부 단열층(10a)은, 사각형 평면 형상을 가진 단열층으로서, 주 단열재(11)와, 보조 단열재(12)를 포함하고 있다.
상기 주 단열재(11)는, 평판 혹은 곡면판 형상의 단열재로서, 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되며, 단열기능을 하는 재료라면 어떤 재료라도 사용 가능하다.
상기 주 단열재(11)는, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나는 재질의 단열재이며, 가해진 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성(elasticity)도 구비한 단열재이다.
상기 주 단열재(11)의 주재료로서, 폴리우레탄 발포폼(polyurethane foam), 폴리스타이렌 발포폼(polystyrene foam) 등의 재료가 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는, 상기 주 단열재(11)의 주재료로서 경질 폴리우레탄 발포폼(PU foam)이 사용되고 있다. 여기서, 상기 경질 폴리우레탄 발포폼의 열전도율은 0.016 내지 0.022 W/mK이다.
상기 보조 단열재(12)는, 상기 주 단열재(11)에 비하여 연신율(elongation)이 더 큰 막대형 단열재로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 주 단열재(11)들 중 서로 인접한 주 단열재(11)들 사이에 배치되어 있다.
상기 보조 단열재(12)는, 동일한 크기의 외력이 가해졌을 때 상기 주 단열재(11)보다 더 쉽게 늘어나는 재질이며, 가해진 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성(elasticity)도 구비한 단열재이다. 즉, 상기 보조 단열재(12)의 탄성 계수(modulus of elasticity)가 상기 주 단열재(11)의 탄성 계수보다 작은 값을 가진다.
상기 보조 단열재(12)의 주재료로서, 탄성 변형이 가능한 탄성 발포 스틸렌(Elastified-EPS, Elastified Expanded polystyrene) 등의 재료가 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는, 상기 보조 단열재(12)의 주재료로서 경질 탄성 발포 스틸렌(Elastified-EPS)이 사용되고 있다. 여기서, 상기 경질 탄성 발포 스틸렌은 열전도율이 0.03 내지 0.039 W/mK로서, 상기 경질 폴리우레탄 발포폼의 열전도율보다는 큰 값을 가지는 바, 상기 경질 폴리우레탄 발포폼에 비하여 단열성이 좋지 않다.
상기 보조 단열재(12)의 주재료인 경질 탄성 발포 스틸렌은, 연질의 다공성 재료인 유리 솜(glass wool) 등에 비하여, 상기 주 단열재(11)의 주재료인 경질 폴리우레탄 발포폼에 대한 접착성 및 단열성이 우수하다.
상기 보조 단열재(12)의 양 측면은, 이웃하는 상기 주 단열재(11)들의 측면에 극저온용 접착제에 의하여 접착되어 일체로 결합되어 있다.
상기 주 단열재(11)와 보조 단열재(12)의 배치 형상은, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 보조 단열재(12)를 십자 형태로 배치하고 나머지 4개 구역에 4개의 주 단열재(11)를 배치하는 방식도 가능하며, 도 7에 도시된 바와 같이 1개의 주 단열재(11)의 좌단부와 하단부에 2개의 보조 단열재(12)를 각각 배치하는 방식도 가능하다.
본 실시예에서는 상기 주 단열재(11)와 보조 단열재(12)의 배치 형상이 도 6에 도시된 바와 같은 배치 방식을 사용하고 있다.
상기 주 단열재(11)의 단열성은 상기 보조 단열재(12)의 단열성보다 우수하므로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 보조 단열재(12)의 평면 면적이 상기 주 단열재(11)의 평면 면적보다 작게 형성되어 있다.
또한, 상기 보조 단열재(12)는, 상기 주 단열재(11)의 수축 및 팽창 변형을 흡수할 정도의 폭을 가지면 되므로, 폭이 좁고 길이가 긴 막대형 단열재로 형성되어 있다.
상기 윤활 부재(20)는, 상기 하부 단열층(10)의 상면을 커버하는 판형 부재로서, 마찰 계수가 낮은 매끄러운 재질의 부재이다.
여기서, 상기 윤활 부재(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이 복 수개의 단위 윤활 부재(20a)를 포함하고 있으며, 상기 단위 윤활 부재(20a)는 사각형 평면 형상을 가진 부재로서, 접착 테이프(S)에 의하여 기밀 가능하게 서로 결합되어 있다.
상기 윤활 부재(20)는, 쉽게 접힐 수 있는 금속성 박막 부재인 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 두께 0.1 내지 0.2mm의 알루미늄 포일(foil)이 사용되고 있다.
상기 윤활 부재(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 하부 단열층(10)이 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면과 평행한 방향(D)으로 수축하거나 팽창하는 변형을 수용할 수 있도록, 미리 정한 위치에서 접혀진 폴딩부(F)를 구비하고 있다.
본 실시예에서 상기 윤활 부재(20)는, 상기 하부 단열층(10)의 상면에 극저온용 접착제에 의하여 접착되어 있으나, 상기 폴딩부(F)는 상기 하부 단열층(10)의 상면에 접착되어 있지 않다. 여기서, 상기 폴딩부(F)는 상기 보조 단열재(12)의 상측에 위치한다. 즉, 상기 윤활 부재(20)는 상기 보조 단열재(12)의 상면에는 접착되어 있지 않다.
상기 상부 단열층(30)은, 상기 하부 단열층(10)의 상측에 배치되는 단열층으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 복 수개의 단위 상부 단열층(30a)을 포함하고 있다.
상기 상부 단열층(30)은, 상기 윤활 부재(20)에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록, 상기 윤활 부재(20)의 상면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있다.
상기 단위 상부 단열층(30a)은, 사각형 평면 형상을 가진 단열층으로서, 주 단열재(31)와, 보조 단열재(32)를 포함하고 있다.
상기 주 단열재(31)는, 평판 혹은 곡면판 형상의 단열재로서, 상기 윤활 부재(20)의 상면을 둘러 감싸도록 배치되며, 단열기능을 하는 재료라면 어떤 재료라도 사용 가능하다.
상기 주 단열재(31)의 주재료는, 상기 주 단열재(11)와 동일한 경질 폴리우레탄 발포폼(PU foam)이 사용되고 있다.
상기 보조 단열재(32)는, 상기 주 단열재(31)에 비하여 연신율(elongation)이 더 큰 막대형 단열재로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 주 단열재(31)들 중 서로 인접한 주 단열재(31)들 사이에 배치되어 있다.
상기 보조 단열재(32)는, 동일한 크기의 외력이 가해졌을 때 상기 주 단열재(31)보다 더 쉽게 늘어나는 재질이며, 가해진 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성(elasticity)도 구비한 단열재이다. 즉, 상기 보조 단열재(32)의 탄성 계수(modulus of elasticity)가 상기 주 단열재(31)의 탄성 계수보다 작은 값을 가진다.
상기 보조 단열재(32)의 주재료로서, 탄성 변형이 가능한 탄성 발포 스틸렌(Elastified-EPS, Elastified Expanded polystyrene) 등의 재료가 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는, 상기 보조 단열재(32)의 주재료로서, 상기 보조 단열재(12)와 동일한 재질의 경질 탄성 발포 스틸렌(Elastified-EPS)이 사용되고 있다.
상기 보조 단열재(32)의 양 측면은, 이웃하는 상기 주 단열재(31)들의 측면에 극저온용 접착제에 의하여 접착되어 일체로 결합되어 있다.
상기 주 단열재(31)와 보조 단열재(32)의 배치 형상은, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 보조 단열재(32)를 십자 형태로 배치하고 나머지 4개 구역에 4개의 주 단열재(31)를 배치하는 방식도 가능하며, 도 7에 도시된 바와 같이 1개의 주 단열재(31)의 좌단부와 하단부에 2개의 보조 단열재(32)를 각각 배치하는 방식도 가능하다.
본 실시예에서는 상기 주 단열재(31)와 보조 단열재(32)의 배치 형상이 도 6에 도시된 바와 같은 배치 방식을 사용하고 있다.
상기 상부 단열층(30)의 보조 단열재(32)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하부 단열층(10)의 보조 단열재(12)와 서로 마주하는 위치에 있지 않도록 엇갈리게 배치되어 있다. 즉, 상기 보조 단열재(32)의 바로 아래에는 상기 보조 단열재(12)가 위치하지 않는다.
상기 표면 부재(40)는, 상기 상부 단열층(30)의 상면을 커버하는 금속성 박판 부재로서, 접착성, 곡면 가공성, 체결 강도 및 내열성이 우수한 철판, 스테인리스 강판 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 두께 0.3mm 내지 2mm의 철판이 사용되고 있다.
여기서, 상기 표면 부재(40)는, 도 5에 도시된 바와 같이 복 수개의 단위 표면 부재(40a)를 포함하고 있으며, 상기 단위 표면 부재(40a)는 사각형 평면 형상을 가진 부재로서, 기밀 가능하게 서로 결합되어 있다.
상기 단위 표면 부재(40a)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 우단부에서 우측 방향으로 미리 정한 길이만큼 연장되는 연장부(41)와, 하단부에서 하측 방향으로 미리 정한 길이만큼 연장되는 연장부(41)를 가지고 있다.
상기 연장부(41)는, 상기 단위 표면 부재(40a)와 인접한 다른 단위 표면 부재(40a)의 상면에 겹쳐서 배치되며, 나사, 리벳 등의 기계적 결합 수단에 의하여 결합되어 있다. 본 실시예에서 상기 기계적 결합 수단으로 다수 개의 고정 나사(42)가 사용되고 있다.
또한, 상기 연장부(41)의 하면과 상기 인접한 다른 단위 표면 부재(40a)의 상면 사이에는 극저온용 접착제나 방수제가 도포됨으로써 방수 처리가 되어있다.
상술한 구성의 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되는 주 단열재(11)를 구비하는 하부 단열층(10); 상기 하부 단열층(10)의 상면을 커버하는 판형 부재로서 마찰 계수가 낮은 매끄러운 재질의 윤활 부재(20); 상기 하부 단열층(10)의 상측에 배치되는 단열층으로서 상기 윤활 부재(20)의 상면에 배치되는 주 단열재(31)를 구비하는 상부 단열층(30); 상기 상부 단열층(30)의 상면을 커버하는 판형 부재인 표면 부재(40);를 구비하므로, 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력(R)을 다층 구조 및 윤활 부재(20)에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어, 단열재의 피로 균열(fatigue crack) 및 마모 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 하부 단열층(10)이 상기 저장 탱크(T)에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록, 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있으며, 상기 상부 단열층(30)이 상기 윤활 부재(20)에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록 상기 윤활 부재(20)의 상면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있으므로, 상기 하부 단열층(10) 및 상부 단열층(30)이 상기 저장 탱크(T) 및 윤활 부재(20)에 각각 접착되어 있는 경우에 비하여, 상기 하부 단열층(10) 및 상부 단열층(30)의 내부 응력(R)이 더욱 감소하는 장점이 있다.
만약, 상기 하부 단열층(10)과 저장 탱크(T)가 접착되어 있다면, 극저온의 액화 가스가 저장 탱크(T)의 내부에 수용될 경우, 상기 하부 단열층(10)의 수축 변형량과 저장 탱크(T)의 수축 변형량의 큰 차이로 인해 내부 응력(R)이 증가하여, 상기 하부 단열층(10)의 하면에 피로 균열이 발생될 수 있고, 반복적인 액화 가스의 저장 및 배출로 인해 결국 상기 하부 단열층(10)의 파괴로 이어질 수 있기 때문이다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 윤활 부재(20)가 금속성 박막 부재이므로, 외부의 습기가 상기 하부 단열층(10)으로 침투하지 않아 방습성이 우수하며, 상기 폴딩부(F)가 쉽게 형성될 수 있다는 장점이 있다. 만약 외부의 습기가 상기 하부 단열층(10)으로 침투하면 상기 하부 단열층(10)의 단열성이 크게 저하된다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 윤활 부재(20)가, 상기 하부 단열층(10)이 상기 저장 탱크(T)의 외부 표면과 평행한 방향(D)으로 수축하거나 팽창하는 변형을 수용할 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 폴딩부(F)를 구비하므로, 상기 폴딩부(F)의 바로 아래에 위치한 상기 보조 단열재(12)가 상기 평행한 방향(D)으로 수축하거나 팽창하더라도 상기 폴딩부(F)가 찢어지지 않은 상태에서 늘어나거나 줄어들 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 윤활 부재(20)가, 상기 하부 단열층(10)의 상면에 접착되어 있으나, 상기 폴딩부(F)는 상기 하부 단열층(10)의 상면에 접착되어 있지 않으므로, 상기 하부 단열층(10)이 상기 평행한 방향(D)으로 수축하거나 팽창하더라도, 상기 폴딩부(F)가 찢어지지 않은 상태에서 펼쳐지거나 구겨질 수 있는 장점이 있다. 만약 상기 폴딩부(F)가 상기 하부 단열층(10)의 상면에 접착되어 있다면, 상기 폴딩부(F)의 신축 기능이 제대로 작동하지 못한다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 하부 단열층(10)이, 복수 개 마련된 상기 주 단열재(11)들 중 서로 인접한 주 단열재(11)들 사이에 배치되며, 상기 주 단열재(11)에 비하여 연신율이 더 큰 단열재인 보조 단열재(12)를 더 구비하므로, 상기 주 단열재(11)들이 상기 평행한 방향(D)으로 수축하거나 팽창하더라도, 상기 보조 단열재(12)가 상기 주 단열재(11)들의 변형량을 흡수하여 감당할 수 있어, 상기 주 단열재(11)들의 내부 응력(R)이 감소하여 피로 균열이 발생하지 않는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 상부 단열층(30)이, 복수 개 마련된 주 단열재(31)들 중 서로 인접한 주 단열재(31)들 사이에 배치되며, 상기 주 단열재(31)에 비하여 연신율이 더 큰 단열재인 보조 단열재(32)를 더 구비하므로, 상기 주 단열재(31)들이 상기 평행한 방향(D)으로 수축하거나 팽창하더라도, 상기 보조 단열재(32)가 상기 주 단열재(31)들의 변형량을 흡수하여 감당할 수 있어, 상기 주 단열재(31)들의 내부 응력(R)이 감소하여 피로 균열이 발생하지 않는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 폴딩부(F)가 상기 하부 단열층(10)의 보조 단열재(12)의 상측에 위치하므로, 상기 주 단열재(11)에 비하여 상기 평행한 방향(D)으로의 변형량이 더 큰 보조 단열재(12)가 상기 평행한 방향(D)으로 수축하거나 팽창하더라도, 상기 폴딩부(F)가 찢어지지 않은 상태에서 늘어나거나 줄어들 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 보조 단열재(12, 32)들의 측면이, 이웃하는 상기 주 단열재들(11, 31)의 측면에 접착되어 일체로 결합되어 있으므로, 액화 가스에 의한 온도 저하에 의하여 상기 주 단열재들(11, 31)들이 급격하게 수축하더라도, 상기 주 단열재들(11, 31)의 측면과 상기 보조 단열재(12, 32)들의 측면 사이에 빈 공간이나 균열이 생기지 않는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 상부 단열층(30)의 보조 단열재(32)와 상기 하부 단열층(10)의 보조 단열재(12)가 서로 마주하는 위치에 있지 않도록 엇갈리게 배치되어 있으므로, 전체 단열 패널의 평면상 위치에 따른 단열성의 차이를 최소화하여 균일화시킬 수 있어, 평면상 위치에 대한 평균 단열성을 우수하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 즉 평균 단열성을 향상시켜 단열 패널의 특정한 위치에서 지나치게 많은 냉기가 유출되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 표면 부재(40)가 금속성 박판 부재이므로, 플라스틱 재질과 비교하여, 단열재와의 접착성, 곡면 가공성, 체결 강도, 내구성 및 내열성이 더 우수하며, 전체적인 무게도 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 표면 부재(40)가, 일 측단에서 길이 방향으로 미리 정한 길이만큼 연장되는 연장부(41)를 구비하며, 상기 연장부(41)는, 상기 표면 부재(40)와 인접한 다른 표면 부재(40)의 상면에 겹쳐서 결합되므로, 접착제, 방수제 등의 화학적 결합 수단이나 나사, 리벳 등의 기계적 결합 수단으로 간편하게 체결할 수 있어, 상기 표면 부재(40)의 조립성 및 결합력이 증가하는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)은, 상기 연장부(41)가 상기 표면 부재(40)와 인접한 다른 표면 부재(40)의 상면에 기계적 결합 수단에 의하여 결합되며, 아울러 상기 연장부(41)의 하면과 상기 인접한 다른 표면 부재(40)의 상면 사이에는 접착제 등에 의하여 방수 처리가 되어 있으므로, 상기 표면 부재(40)들 사이의 틈새를 통하여 외부의 습기가 침투되지 않아 방습성이 우수하고, 동시에 상기 표면 부재(40)들 간의 결합력이 증가하는 장점이 있다.
한편, 도 8에는 본 발명의 제2 실시예인 저장 탱크용 단열 패널(200)이 도시되어 있는데, 상기 저장 탱크용 단열 패널(200)은 상기 상부 단열층(30)이 보조 단열재(32)를 포함하고 있지 않다는 점에서 상기 저장 탱크용 단열 패널(100)과 차이가 있다.
상기 저장 탱크용 단열 패널(200)는, 저장 탱크(T)로부터 이격된 거리가 비교적 멀어서 온도 변화가 심하지 않은 상기 상부 단열층(30)에서 상기 보조 단열재(32)를 제거하였으므로, 상기 상부 단열층(30)의 제조 공정 및 제조 비용이 감소하고, 상기 상부 단열층(30)의 구조적 강도가 상기 하부 단열층(10)에 비하여 증가하는 장점이 있다.
상술한 실시예들에서는, 상기 윤활 부재(20)가 접착된 하부 단열층(10)이 1개 마련되어 있으나, 도 9에 도시된 저장 탱크용 단열 패널(300)에서와 같이, 상기 윤활 부재(20)가 접착된 하부 단열층(10)이 2개 이상 적층 되어 있는 구성이 가능함은 물론이다. 이렇게 상기 하부 단열층(10)을 2개 이상 적층하면 내부 응력(R)의 분산 및 감소의 정도를 더욱 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.
＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100, 200, 300 : 저장 탱크용 단열 패널 10 : 하부 단열층
11 : 주 단열재 12 : 보조 단열재
20 : 윤활 부재 30 : 상부 단열층
31 : 주 단열재 32 : 보조 단열재
40 : 표면 부재 41 : 연장부
42 : 고정 나사 10a : 단위 하부 단열층
20a : 단위 윤활 부재 30a : 단위 상부 단열층
40a : 단위 표면 부재 D : 평행한 방향
F : 폴딩부 S : 접착 테이프
T : 저장 탱크

Claims (14)

  1. 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 패널로서,
    상기 저장 탱크의 외부 표면을 둘러 감싸도록 배치되는 주 단열재를 구비하는 하부 단열층;
    상기 하부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재로서, 쉽게 접힐 수 있는 부재이며, 마찰 계수가 낮은 매끄러운 재질의 윤활 부재;
    상기 하부 단열층의 상측에 배치되는 단열층으로서, 상기 윤활 부재의 상면에 배치되는 주 단열재를 구비하는 상부 단열층;
    상기 상부 단열층의 상면을 커버하는 판형 부재인 표면 부재;
    를 포함하며,
    상기 하부 단열층은, 상기 저장 탱크에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록, 상기 저장 탱크의 외부 표면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있으며,
    상기 상부 단열층은, 상기 윤활 부재에 대하여 미끄럼 운동 가능하도록, 상기 윤활 부재의 상면에 접착되지 않은 상태로 올려져 있는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 윤활 부재는, 금속성 박막 부재인 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 윤활 부재는, 상기 하부 단열층이 상기 저장 탱크의 외부 표면과 평행한 방향으로 수축하거나 팽창하는 변형을 수용할 수 있도록, 미리 정한 위치에서 접혀져 있는 폴딩부를 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 윤활 부재는, 상기 하부 단열층의 상면에 접착되어 있으나, 상기 폴딩 부는 상기 하부 단열층의 상면에 접착되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 단열층은,
    상기 주 단열재가 복수 개 마련되며, 상기 주 단열재들 중 서로 인접한 주 단열재들 사이에 배치되며, 상기 주 단열재에 비하여 연신율이 더 큰 단열재인 보조 단열재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 단열층은,
    상기 주 단열재가 복수 개 마련되며, 상기 주 단열재들 중 서로 인접한 주 단열재들 사이에 배치되며, 상기 주 단열재에 비하여 연신율이 더 큰 단열재인 보조 단열재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 윤활 부재는, 상기 하부 단열층이 상기 저장 탱크의 외부 표면과 평행한 방향으로 수축하거나 팽창하는 변형을 수용할 수 있도록, 미리 정한 위치에서 접혀져 있는 폴딩부를 구비하며,
    상기 폴딩부는 상기 하부 단열층의 보조 단열재의 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 보조 단열재들의 측면이, 이웃하는 상기 주 단열재들의 측면에 접착되어 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 상부 단열층의 보조 단열재와 상기 하부 단열층의 보조 단열재는, 서로 마주하는 위치에 있지 않도록 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 단열층은, 2개 이상 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 부재는, 금속성 박판 부재인 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 부재는, 일 측단에서 길이 방향으로 미리 정한 길이만큼 연장되는 연장부를 구비하며,
    상기 연장부는, 상기 표면 부재와 인접한 다른 표면 부재의 상면에 겹쳐서 결합되는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 연장부가, 상기 표면 부재와 인접한 다른 표면 부재의 상면에 기계적 결합 수단에 의하여 결합되며,
    상기 연장부의 하면과 상기 인접한 다른 표면 부재의 상면 사이에는, 접착제 등에 의하여 방수 처리가 되어있는 것을 특징으로 하는 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크용 단열 패널
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