KR101787033B1 - 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물 및 그 제조 방법 - Google Patents

칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저장 탱크용 단열 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 저장 탱크용 단열 구조물은 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서, 길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재; 상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되며, 상단부가 개구된 복수 개의 공간부; 상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 상기 칸막이 부재에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어, 상기 주 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 방지될 수 있는 효과가 있다.

Description

칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물 및 그 제조 방법{A Insulating Structure for A Tank including Partition Members and A Method of Manufacturing the Same}
본 발명은 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어 주 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 방지될 수 있는 저장 탱크용 단열 구조물에 관한 것이다.
오늘날 천연가스의 사용이 세계적으로 아주 크게 증가하고 있음에 따라, 천연가스를 선박으로 운반하거나 육상탱크에 저장하기 위하여서는 이를 극저온(-163℃)으로 냉각시킨 후 액화상태로 만들어야만 그 부피가 작아져서, 저장 및 운반이 가능해진다.
극저온 액화 천연가스는 선박으로 운반되고 있으며, 이들 선박을 액화천연가스(LNG)운반선이라고 호칭하며, 전세계에서 한국이 가장 많이 건조하고 있는 고급 제조 기술이 필요한 선박이다. 한국에서 건조하고 있는 LNG운반선은 그 탱크 형태에서 멤브레인(Membrane)형의 선박이 주(主)가 되고 있다.
LNG운반선의 "멤브레인형"(Membrane形)은 저가(低價)의 일반 스틸(Steel)제(製)의 저장 탱크 내부 표면에, 보냉을 위한 단열 박스(BOX) 또는 단열 블록(Block)을 고정 설치하고, 그 위에 액화가스의 기밀을 위한 스테인리스 박판(보통 1.2mm두께)을 2중으로 전(全)용접함으로써 설치가 완료되며, 이 스테인리스 박판에 의하여 형성된 내부 공간에 액화천연가스(LNG)를 싣게 된다.
"멤브레인형" 저장 탱크의 경우에는, 무거운 화물의 무게에 견디는 튼튼한 단열 판넬(panel)이나 단열 박스(Box)를 가져야하고, 저장 탱크의 내부에 설치하는 스테인리스(sus) 박판은 극저온의 액화가스와 접촉하게 됨으로써. 극심한 열 팽창 및 열 수축 현상이 일어난다. 따라서 멤브레인형 저장 탱크의 경우, 상기 스테인리스 박판은 주름이 있는 박판으로 만들고 있다.
또한, 멤브레인형 저장 탱크에 있어서는, 비교적 두꺼운 두께의 철판 등으로 제조된 저장 탱크 본체에는 극저온의 액화가스가 직접 접촉하지 않으므로, 저장 탱크 본체의 열 팽창 및 열 수축 현상은 일어나지 않는다. 따라서 멤브레인형 저장 탱크 본체는 단지 화물의 무게를 감당하는 압축 강도만 구비하면 충분하다.
이 "멤브레인형" 저장 탱크를 구비한 LNG 운반선과 대조되는 LNG 운반선으로서, 독립된 저장 탱크 내부에 저온 액화가스를 저장하고, 이 저장 탱크 외부에 보냉을 위한 단열재를 시공하는 "독립형" 저장 탱크를 구비한 LNG 운반선이 있다.
이들 "독립형" 저장 탱크에서는, 저온의 액화 천연가스(LNG)가 직접 저장 탱크 본체의 내부 표면에 접촉하게 되므로, 저장 탱크의 재질을 고가의 저온 강(鋼) 또는 알미늄강을 사용하게 된다. 또한 "독립형" 저장 탱크에서는 멤브레인형 저장 탱크와 달리, 저장 탱크 본체에 극심한 열 팽창 및 수축이 일어나고, 탱크 크기에 비례하여 팽창 및 수축의 변위는 더욱 증가하게 된다.
이러한 단점들로 인하여, 현재는 멤브레인형 저장 탱크가 독립형 저장 탱크보다 더 많이 사용되고 있다.
한편, 독립형 극저온 액화가스 저장용 탱크의 보냉 방법 중 하나로, 핀란드에서 개발되었고, 일본 미쯔비시조선과 현대중공업(주)의 초기 LNG 선박에 사용되었던, 모스(Moss)형 저장 탱크에 나선형 설치(Spiral Generating) 단열 방식이 있다.
이는 얇은 알미늄판 속에 스치로폼을 넣어 만든 긴 단열 판넬을, 특수 기계를 사용하여 구(球)형 탱크의 표면을 휘감는 방법으로 설치한다. 이렇게 하여 단열 판넬층과 저장 탱크 표면이 유리(遊離)되어 상호 수축팽창이 용이하도록 된 구조를 가지고 있으나 탱크의 크기와 모양의 제한이 있고, 단열성도 좋지 않아서 현재는 거의 적용되지 않고 있는 실정이다.
그리고 일본에서 개발되고 일본조선소에서 여러 척의 제조 실적이 있는 에스피비(SPB)탱크 단열형(IHI단열판)이 있다. 이 방법의 단열재는 공장에서 소정의 두께를 가진 4각 모양의 단열재의 판넬을 만들고, 이들 판넬을 탱크 표면에 용접된 스터드 볼트에 하나씩 모자이크처럼 고정해서, 탱크의 전 표면을 덮는 우레탄 층을 만드는 것으로서, 탱크 표면과 판넬이 떨어져 있고, 판넬 사이에는 간격을 두고 있으므로, 수축 및 팽창에 아무런 지장이 없는 구조를 구비하고 있다. 그러나 이 방법도 여러 가지 제약이 있기 때문에, 일부 일본선주 외 많은 다른 나라 선주들은, 한국에서 많이 건조되는 멤브레인형 탱크를 선호하고 있는 실정이다.
한편, 이들 LNG 운반선 또는 육상 LNG 저장탱크의 보냉(保冷)을 위하여 사용되는 단열재의 재료는 주(主)로 폴리우레탄 폼(foam)이 사용되고 있다. 이 우레탄 폼은 원액인 A액과 B액을 혼합하면 즉시 거품(發泡 현상)이 발생하고 이것이 굳으면 목재와 비슷한 강도의 경질의 덩어리로 된다.
상기 폴리우레탄 폼을 사용하는 방법은 주로 3가지로 요약된다.
(1) 우레탄 폼 원액인 A액과 B액이 혼합기(발포기)를 거친 후, 미리 정한 형상의 금형(Mould)에 주입(注入)됨으로써, 그 금형의 모양대로 만든 후 사용하는 방법과,
(2) A액과 B액의 혼합 발포기를 사용하여, 비교적 크고 넓은 덩어리를 만든 후, 이것을 원하는 모양으로 절삭 가공하여 사용하는 방법과,
(3) A액과 B액을 혼합시킨 후 분사시킬 수 있는 스프레이건(Spray gun)을 사용하여, 우레탄 폼 원액을 페인트 뿌리듯이 보냉(保冷) 목적물 표면에 뿌려 원하는 두께의 단열층을 만드는 방법(이하 "스프레이 방식"이라 함)이 있다.
그러나 상기 스프레이 방식은, 일반적인 "저온"의 액화석유가스(LPG)용 저장 탱크, 즉 약 -40℃ 정도의 액화석유가스(LPG)를 저장하기 위한 저장 탱크에서 사용되고 있으며, "극저온" 액화가스용 저장 탱크, 즉 약 -163℃ 정도의 액화천연가스(LNG)에서는 사용되지 못하는 문제점이 있다.
왜냐하면, 금속 저장 탱크의 열팽창계수(약 1.3x10/)와 우레탄의 열팽창계수(약 5x10/)는 약 4배의 차이가 있으므로, 일반적인 "저온"(약 -40℃)에서는 우레탄 폼과 저장 탱크 표면이 우레탄의 강한 자기 접착력에 의하여 서로 완전히 접착된 상태를 유지할 수 있으나, "극저온"(약 -163℃)에서는 저장 탱크 및 우레탄 폼이 극심한 열 팽창 및 수축을 받기 때문에 우레탄 폼과 저장 탱크 표면이 서로 완전히 접착된 상태를 유지할 수 없기 때문이다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어 주 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 방지될 수 있도록 구조가 개선된 저장 탱크용 단열 구조물을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 저장 탱크용 단열 구조물의 제조 방법을 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저장 탱크용 단열 구조물은, 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 독립형 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서, 일단부가 상기 저장 탱크의 표면에 용접되어 있으며, 타단부가 상기 저장 탱크의 표면으로부터 돌출되어 있는 복수 개의 스터드 볼트; 길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재; 상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되는 공간으로서, 상단부가 개구되어 있으며, 평면 형상이 사각형과 육각형을 포함하는 다각형이며, 각각의 상기 스터드 볼트를 내부에 포함하도록 배치된 복수 개의 공간부; 상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재; 상기 주 단열재가 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않도록, 상기 주 단열재와 상기 저장 탱크의 표면 사이에 배치되는 시트 형상의 분리 부재; 상기 스터드 볼트에 삽입될 수 있는 중공을 구비한 와셔 본체; 상기 와셔 본체로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있으며, 상기 주 단열재의 내부에 매몰되는 복수 개의 날개부;를 구비하는 와셔 부재; 를 포함하며, 상기 분리 부재에는 상기 스터드 볼트가 관통할 수 있는 관통공이 형성되어 있으며, 상기 분리 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않으며, 상기 스터드 볼트는, 상기 분리 부재의 관통공을 관통함으로써 상기 분리 부재를 상기 저장 탱크에 고정하며, 상기 주 단열재는, 1차적으로 분사된 후 경화된 제1 단열부와, 상기 제1 단열부 상측에 순차적으로 누적 분사된 후 경화된 하나 이상의 누적 단열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 저장 탱크용 단열 구조물은, 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 독립형 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서, 길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재; 상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되는 공간으로서, 상단부가 개구되어 있으며, 평면 형상이 사각형과 육각형을 포함하는 다각형인 복수 개의 공간부; 상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재; 상기 주 단열재가 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않도록, 상기 주 단열재와 상기 저장 탱크의 표면 사이에 배치되는 시트 형상의 분리 부재;를 포함하며, 상기 분리 부재에는, 상기 주 단열재의 적어도 일부가 상기 저장 탱크의 표면에 직접 접촉한 상태로 경화됨으로써 상기 저장 탱크의 표면에 접착될 수 있도록 허용하며, 상기 공간부의 중앙부에 위치하는 관통공이 형성되어 있으며, 상기 분리 부재는 복수 개 마련되며, 서로 인접하는 상기 분리 부재들의 끝단부가 서로 포개어져 있으며, 상기 분리 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않으며, 상기 칸막이 부재는, 상기 분리 부재들의 끝단부가 서로 포개어져 있는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것일 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 저장 탱크용 단열 구조물은, 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 독립형 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서, 길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재; 상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되는 공간으로서, 상단부가 개구되어 있으며, 평면 형상이 사각형과 육각형을 포함하는 다각형인 복수 개의 공간부; 상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재;를 포함하며, 상기 주 단열재는 폴리우레탄 발포폼 원액을 포함하고, 상기 칸막이 부재는 탄성을 구비한 폴리스타이렌 발포폼 부재를 포함하며, 상기 칸막이 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않은 것을 특징으로 하는 것일 수도 있다.
그리고 본 발명에 따른 저장 탱크용 단열 구조물은, 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서, 길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재; 상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되며, 상단부가 개구된 복수 개의 공간부; 상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재;를 포함하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 주 단열재의 적어도 일부는 상기 공간부에서 상기 저장 탱크의 표면에 직접 접촉한 상태로 경화됨으로써 상기 저장 탱크의 표면에 접착되는 것일 수도 있다.
여기서, 상기 주 단열재는, 1차적으로 분사된 후 경화된 제1 단열부와, 상기 제1 단열부 상측에 순차적으로 누적 분사된 후 경화된 하나 이상의 누적 단열부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 칸막이 부재는 상기 주 단열재의 내부에 매몰되는 것일 수도 있다.
여기서, 상기 칸막이 부재의 상면은, 상기 주 단열재의 상면과 적어도 동일한 높이에 위치하여 상기 주 단열재의 상면과 함께 외부로 노출되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 칸막이 부재는, 사각형 단면을 가진 직선형 막대 부재 또는 사각형 단면을 가진 곡선형 막대 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 칸막이 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않은 것이 바람직하다.
여기서, 상기 칸막이 부재는 탄성을 구비한 폴리스타이렌 발포폼 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 주 단열재는 폴리우레탄 발포폼 원액을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 공간부의 평면 형상은, 사각형과 육각형을 포함하는 다각형인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 저장 탱크는 독립형 탱크이며, 상기 칸막이 부재는 상기 저장 탱크의 외측 표면에 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 주 단열재의 적어도 일부가 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않도록, 상기 주 단열재와 상기 저장 탱크의 표면 사이에 배치되는 분리 부재를 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 분리 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되어 있지 않은 것이 바람직하다.
여기서, 상기 분리 부재는 시트 형상의 부재로 복수 개 마련되며, 서로 인접하는 상기 분리 부재들의 끝단부가 서로 포개어져 있는 중첩부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 분리 부재는, 액체 상태의 상기 주 단열재가 투과할 수 없을 정도로 촘촘하게 직조된 천 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 분리 부재는, 유리 섬유로 직조된 천 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 분리 부재에는, 상기 저장 탱크의 표면이 노출될 수 있도록 허용하는 관통공이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 관통공은, 상기 주 단열재의 적어도 일부가 상기 저장 탱크의 표면에 직접 접촉한 상태로 경화됨으로써 상기 저장 탱크의 표면에 접착될 수 있도록 미리 정한 크기 이상으로 형성되어 있는 것일 수도 있다.
여기서, 상기 관통공은, 상기 공간부의 중앙부에 위치하는 것이 바람직하다.
여기서, 일단부가 상기 저장 탱크의 표면에 용접되어 있으며, 타단부가 상기 저장 탱크의 표면으로부터 돌출되어 있는 스터드 볼트를 구비하며, 상기 스터드 볼트는, 상기 분리 부재의 관통공을 관통함으로써 상기 분리 부재를 상기 저장 탱크에 고정하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 스터드 볼트에 삽입될 수 있는 중공을 구비한 와셔 본체; 상기 와셔 본체로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있으며, 상기 주 단열재의 내부에 매몰되는 복수 개의 날개부;를 구비하는 와셔 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 날개부에는, 상기 주 단열재와의 결합력을 증가시키도록 형성된 앵커부가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 와셔 부재는, 상기 와셔 본체와 상기 날개부가 합성 수지를수지, 목재, 섬유, 금속을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 사용하여 일체로 제조된제조되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 날개부는, 와이어 형태 또는 메시 형태로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저장 탱크용 단열 구조물의 제조 방법은, 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물을 제조하는 방법으로서, 길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비한 복수 개의 칸막이 부재를 눕혀서, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 상기 저장 탱크의 표면에 배치함으로써, 상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크의 표면에 의하여 형성되는 상단부가 개구된 복수 개의 공간부를 마련하는 칸막이 부재 설치 단계; 상기 공간부에 액체 상태의 주 단열재를 미리 정한 분량만큼 분사시키고 경화시킴으로써, 상기 주 단열재와 상기 칸막이 부재를 일체로 접착시키는 단열재 분사 및 경화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 주 단열재의 적어도 일부가 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않도록, 상기 저장 탱크의 표면에 분리 부재를 배치하는 분리 부재 배치 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상단부가 상기 저장 탱크의 외측 표면으로부터 수직하게 돌출되어 있는 수나사 부재인 볼트 본체; 상기 볼트 본체의 상단부에 나사 결합되는 암나사 부재인 너트;를 구비하는 스터드 볼트를 사용하는 제조 방법으로서, 복수 개의 상기 볼트 본체의 하단부를 상기 저장 탱크의 표면에 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 용접하는 스터드 볼트 용접 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 볼트 본체에 삽입될 수 있는 중공을 구비한 와셔 본체; 상기 와셔 본체로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있으며, 상기 주 단열재의 내부에 매몰되는 복수 개의 날개부;를 구비하는 와셔 부재를 사용하는 제조 방법으로서, 상기 와셔 본체의 중공을 상기 볼트 본체에 삽입하고, 상기 너트를 상기 볼트 본체의 상단부에 나사결합시키는 와셔 부재 장착 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재; 상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되며, 상단부가 개구된 복수 개의 공간부; 상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재;를 포함하므로, 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 상기 칸막이 부재에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어, 상기 주 단열재의 피로 균열 및 마모 손상이 방지될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예인 저장 탱크용 단열 구조물을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 저장 탱크용 단열 구조물의 분리 단면도이다.
도 3은 저장 탱크의 표면에 분리 부재와 칸막이 부재와 스터디 볼트와 와셔 부재가 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 공간부에 주 단열재의 일부인 제1 단열부를 주입한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 단열부의 상측에 누적 단열부를 복수 층으로 주입한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 저장 탱크용 단열 구조물의 평면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 저장 탱크용 단열 구조물의 공간부가 정사각형의 형상으로 마련된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 3에 도시된 저장 탱크용 단열 구조물의 공간부가 정육각형의 형상으로 마련된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 칸막이 부재가 사각형 단면을 가진 직선형 막대 부재인 경우를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 칸막이 부재가 사각형 단면을 가진 곡선형 막대 부재인 경우를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 1에 도시된 분리 부재를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 1에 도시된 와셔 부재를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 와셔 부재의 A-A선 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예인 저장 탱크용 단열 구조물을 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 분리 부재를 나타내는 평면도이다.
도 16은 도 14에 도시된 칸막이 부재와 분리 부재가 저장 탱크의 표면에 배치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예인 저장 탱크용 단열 구조물을 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 저장 탱크용 단열 구조물의 칸막이 부재가 설치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 19는 본 발명 제1 실시예인 저장 탱크용 단열 구조물을 제조하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예인 저장 탱크용 단열 구조물을 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 저장 탱크용 단열 구조물의 분리 단면도이다. 도 3은 저장 탱크의 표면에 분리 부재와 칸막이 부재와 스터디 볼트와 와셔 부재가 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저장 탱크용 단열 구조물(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 "독립형" 저장 탱크(T)의 외측 표면을 외부의 열원으로부터 단열시키기 위한 단열 구조물(insulating structure)로서, 칸막이 부재(10)와, 주 단열재(20)와, 분리 부재(30)와, 스터드 볼트(40)와, 와셔 부재(50)와, 보호 부재(60)를 포함하여 구성된다.
상기 칸막이 부재(10)는, 길이 방향(C1)을 따라 연장된 직선형 막대 부재(10a)로서, 도 1에 도시된 바와 같이 직사각형 단면을 가지고 있다.
상기 칸막이 부재(10)는, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 길이 방향(C1)과 상기 저장 탱크(T)의 외측 표면이 서로 나란하도록 배치되어 있다.
상기 칸막이 부재(10)는, 복수 개 마련되며, 후술할 상기 주 단열재(20)에 비하여 연신율(elongation)이 더 큰 막대형 단열재로서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 주 단열재(20)들 중 서로 인접한 주 단열재(20)들 사이에 배치되어 있다.
상기 칸막이 부재(10)는 상면(11)이 저장 탱크(T)의 반대 방향을 향하고, 하면(12)이 저장 탱크(T)의 외측 표면을 향하도록 수직하게 세워서 배치된다.
상기 칸막이 부재(10)의 하면(12)은 후술할 상기 분리 부재(30)의 상면(31)에 올려져 있다.
본 실시예에서 상기 칸막이 부재(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 분리 부재(30)들의 끝단부가 서로 포개어져 있는 중첩부(33) 위에 배치되어 있다.
여기서, 후술할 액체 상태의 발포 원액(20)이 상기 칸막이 부재(10)의 하면(12)과 상기 분리 부재(30)의 사이로 침투하지 못하도록, 접착 테이프(S) 등의 밀봉 수단을 사용하여, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 칸막이 부재(10)의 양 측면(13)의 하단부가 밀봉된다.
본 실시예에서 상기 칸막이 부재(10)는 접착 테이프(S)에 의하며 밀봉되고 있으나, 접착 테이프(S) 대신에 상기 칸막이 부재(10)의 하면(12)에 각종 이형제(releasing agent)를 도포하여, 그 이형제의 점착력으로 상기 칸막이 부재(10)를 상기 분리 부재(30)에 부착할 수도 있음은 물론이다.
상기 이형제로는, 실리콘 수지, 폴리비닐알코올, 파라핀, 왁스류, 테플론 디스퍼젼(폴리테트라플루오로에틸렌의 분산상) 등의 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 점착성이 우수한 것이 바람직하다.
상기 칸막이 부재(10)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상단부가 개구된 사각형 평면 형상 또는 육각형 평면 형상을 구비한 복수 개의 다각형 공간부(14)를 형성하도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서 상기 공간부(14)는 상단부가 개구된 사각형 평면 형상으로 마련된다.
상기 공간부(14)는, 상기 칸막이 부재(10)와 상기 분리 부재(30)의 상면(31) 또는 상기 저장 탱크(T)의 외측 표면이 서로 협력하여 형성된다. 본 실시예에서 상기 칸막이 부재(10)와 상기 분리 부재(30)의 상면(31)이 서로 협력하여 형성된다.
상기 칸막이 부재(10)는, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비한 단열재를 포함하는 것이 바람직하며, 예컨대 상기 칸막이 부재(10)의 주재료로서, 탄성 변형이 가능한 탄성 발포 스틸렌(Elastified-EPS, Elastified Expanded polystyrene) 등의 재료가 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 칸막이 부재(10)의 주재료로서 경질 탄성 발포 스틸렌(Elastified-EPS)이 사용되고 있다.
상기 주 단열재(20)는, 복수 개의 상기 공간부(14)에 분사(spray)되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부(14)에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재(10)와 일체로 접착되어 있는 단열재이다.
상기 주 단열재(20)의 주재료로서, 폴리우레탄 발포폼(polyurethane foam), 폴리스타이렌 발포폼(polystyrene foam) 등의 재료가 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는, 상기 주 단열재(20)의 주재료로서 경질 폴리우레탄 발포폼(PU foam)이 사용되고 있다.
여기서, 상기 경질 폴리우레탄 발포폼의 열전도율은 0.016 내지 0.022 W/mK이며 밀도는 30 내지 40kg/m3인 것이 일반적이다.
상기 주 단열재(20)의 밀도가 35kg/m3 근방에서 가장 우수한 단열 효과를 나타내는 것이 관찰되므로, 본 실시예에서도 밀도가 35kg/m3 인 경질 폴리우레탄 발포폼이 사용되고 있다.
본 실시예에서 상기 주 단열재(20)는 폴리우레탄 발포폼(polyurethane foam) 원액의 형태로 스프레이 분사기(Spray gun)에 의하여 상기 공간부(14)에 분사된 후, 상기 공간부(14)의 내부에서 경화된다.
본 실시예에서 상기 주 단열재(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 공간부(14)에 제1 단열부(20a)를 1차적으로 분사한 후 경화시키고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 단열부(20a)의 상측에 순차적으로 하나 이상의 누적 단열부(20b)를 분사시키고 경화시키는 것을 반복하여, 상기 제1 단열부(20a)와 누적 단열부(20b)들을 하나의 덩어리로 만드는 방식으로 형성된다.
상기 제1 단열부(20a) 및 상기 누적 단열부(20b) 각각의 두께는 10 내지 20mm인 것이 바람직하며, 상기 단열부들(20a, 20b)의 두께 및 개수를 조절하여 원하는 두께의 상기 주 단열재(20)를 형성할 수 있다.
상기 주 단열재(20)의 하면(22)은 상기 분리 부재(30)의 상면(31)에 접착된 상태로 경화된다.
상기 주 단열재(20)의 측면(23)은 상기 칸막이 부재(10)의 측면(13)에 접착된 상태로 경화된다.
본 실시예에서 상기 칸막이 부재(10)의 상면(11)의 높이(H1)은 상기 주 단열재(20)의 상면(21)의 높이(H2)와 동일하므로, 후술할 상기 보호 부재(60)가 없는 상황에서는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 칸막이 부재(10)의 상면(11)이 상기 주 단열재(20)의 상면(21)들 사이 사이에 배치된 상태로 외부에 노출되어 있다.
상기 분리 부재(30)는, 시트 형상의 유연한 부재로서, 상기 칸막이 부재(10) 및 주 단열재(20)가 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접착되지 않도록, 상기 칸막이 부재(10) 및 주 단열재(20)와 상기 저장 탱크(T)의 표면 사이에 배치된다. 여기서 상기 분리 부재(30)의 하면(32)은 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접촉하게 된다.
상기 분리 부재(30)는, 액체 상태의 상기 주 단열재(20)의 발포 원액(20)이 투과하여 상기 저장 탱크(T)의 표면에 도달할 수 없을 정도로 촘촘하게 직조된 천 부재가 바람직하다.
상기 분리 부재(30)는, 유리 섬유(Glass Fiber)로 직조된 시트 형상의 천(cloth) 부재, 광목, 캔버스 천 등을 포함할 수 있으나, 본 실시예에서는 신축성과 내구성이 우수한 유리 섬유로 직조된 시트 형상의 천 부재가 사용되고 있다.
상기 분리 부재(30)의 하면(32)은, 상기 저장 탱크(T)의 표면에 대하여 상기 저장 탱크(T)의 표면과 평행한 방향(D)으로 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접착되어 있지 않은 상태이다.
본 실시예에서는 상기 분리 부재(30)의 하면(32)에 아무것도 도포되지 않았으나, 상기 분리 부재(30)의 하면(32)에 각종 이형제(releasing agent)를 도포하여, 그 이형제의 점착력으로 상기 분리 부재(30)를 저장 탱크(T)의 표면에 부착할 수도 있음은 물론이다. 상기 이형제로는, 실리콘 수지, 폴리비닐알코올, 파라핀, 왁스류, 테플론 디스퍼젼(폴리테트라플루오로에틸렌의 분산상) 등의 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 점착성 및 윤활성이 우수한 것이 바람직하다.
상기 분리 부재(30)는, 상기 공간부(14)에 대응되는 사각형의 평면 형상을 구비하며, 복수 개 마련되어 상기 저장 탱크(T)의 외측 표면을 모두 커버하도록 배치된다.
상기 분리 부재(30)들의 끝단부는 서로 포개어지도록 배치되는 바, 서로 인접하는 상기 분리 부재(30)들의 끝단부가 서로 포개어짐으로써 상기 중첩부(33)가 형성된다.
상기 분리 부재(30)의 중앙부에는 후술할 상기 스터드 볼트(40)가 관통할 수 있는 원형의 관통공(34)이 형성되어 있다.
상기 관통공(34)은, 도 11에 도시된 바와 같이 후술할 상기 스터드 볼트(40)의 볼트 본체(41)의 직경과 대응하는 직경(D1)을 구비한 관통공(34a)이며, 상기 관통공(34)은 상기 공간부(14)의 중앙부에 위치하게 된다.
상기 스터드 볼트(Stud Bolt)(40)는, 상기 분리 부재(30)를 상기 저장 탱크(T)에 고정하기 위한 것으로서, 복수 개 마련되어 상기 저장 탱크(T)의 표면에 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 있다. 이 스터드 볼트(40)는 볼트 본체(41)와 너트(42)를 포함한다.
상기 스터드 볼트(40)는 상기 공간부(14)의 내부에 배치되며, 상기 스터드 볼트(40)가 상기 공간부(14)의 중앙부에 위치하도록 상기 칸막이 부재(10)들이 배치된다.
상기 볼트 본체(41)는, 하단부가 상기 저장 탱크(T)의 외측 표면에 용접되어 있으며 상단부가 상기 저장 탱크(T)의 외측 표면으로부터 수직하게 돌출되어 있는 수나사 부재이다.
상기 너트(42)는 상기 볼트 본체(41)의 상단부에 나사 결합되는 암나사 부재이다.
상기 볼트 본체(41)의 상단부는 상기 분리 부재(30)의 관통공(34)을 관통한 상태로, 상기 너트(42)와 나사 결합된다.
상기 와셔 부재(50)는, 상기 주 단열재(20)를 상기 저장 탱크(T)에 고정하기 위한 것으로서, 와셔 본체(51)와, 날개부(52)와, 앵커부(53)를 포함한다.
상기 와셔 본체(51)는, 상기 스터드 볼트(40)의 볼트 본체(41)에 삽입될 수 있는 원형의 중공(54)을 구비한 고리형 부재이다.
상기 와셔 본체(51)는, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 볼트 본체(41)에 삽입된 상태에서, 상기 저장 탱크(T)의 표면과 상기 너트(42)의 사이에 배치된다.
상기 날개부(52)는, 상기 와셔 본체(51)로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있는 와이어로서, 상기 주 단열재(20)의 내부에 매몰되는 부분이다.
상기 날개부(52)는 복수 개 마련되며, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 와셔 본체(51)의 반경 방향을 따라 미리 정한 각도만큼 이격된 상태로 배치되어, 방사상의 형태를 가진다.
상기 날개부(52)는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 주 단열재(20)의 두께 방향을 따라 복수 개 배열되어 있다.
상기 앵커부(53)는, 상기 주 단열재(20)와의 결합력을 증가시키도록 형성된 부분으로서, 상기 날개부(52)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 돌출된 갈고리 형상이나 가시 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서 상기 앵커부(53)는 여러 방향으로 돌출된 복수 개의 갈고리 형상을 가지고 있다.
상기 와셔 부재(50)는, 상기 와셔 본체(51)와 상기 날개부(52)가 합성 수지, 목재, 섬유, 금속을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 사용하여 제조될 수 있다.
본 실시예에서 상기 와셔 부재(50)는, 상기 와셔 본체(51)와 상기 날개부(52)와 상기 앵커부(53)가 1개의 부재로 제조될 수 있도록, 단열성이 우수한 합성 수지를 사용하여 사출 성형함으로써 가공된다.
상기 와셔 부재(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 나무 가지가 하늘을 향하는 형상과 유사하게, 상기 공간부(14) 전체에 골고루 퍼져있는 것이 바람직하며, 상기 주 단열재(20)의 발포 원액이 주입되더라도 최초의 형태를 유지할 수 있을 정도의 구조적 강도를 가지고 있다.
상기 보호 부재(60)는, 상기 칸막이 부재(10) 및 주 단열재(20)를 보호하기 위한 부재로서, 폴리우레탄 계열의 폴리머 코팅 재료를 사용하여 코팅함으로써 형성되거나, 유리섬유 강화 플라스틱(FRP), 철, 스테인레스 스틸, 알루미늄 등으로 제조된 두께 0.3mm 내지 2mm의 박판 부재가 사용될 수도 있다.
본 실시예에서 상기 보호 부재(60)는, 폴리우레탄 계열의 폴리머 코팅 재료를 사용하여 코팅함으로써 형성된다.
이하에서는, 상술한 구성의 저장 탱크용 단열 구조물(100)을 제조하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.
먼저, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 볼트 본체(41)의 하단부를 상기 저장 탱크(T)의 표면에 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 용접한다. (스터드 볼트 용접 단계; S100)
이어서, 상기 분리 부재(30)의 관통공(34)을 상기 볼트 본체(41)에 삽입시킨 상태로, 상기 분리 부재(30)를 상기 저장 탱크(T)의 외측 표면 위에 올려놓는다. 이때 서로 인접하는 상기 분리 부재(30)들의 끝단부가 서로 포개어짐으로써 상기 중첩부(33)가 형성된다. 그 후 접착 테이프(S) 등의 밀봉 수단을 사용하여 액체 상태의 발포 원액(20)이 상기 중첩부(33) 및 관통공(34)을 투과하여 상기 저장 탱크(T)의 표면에 도달할 수 없도록, 상기 중첩부(33) 및 관통공(34)을 밀봉한다. 여기서, 상기 분리 부재(30)의 하면(32)은 별도의 접착제 등을 사용하여 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접착시키지 않는다. (분리 부재 배치 단계; S200)
상기 분리 부재(30)가 상기 저장 탱크(T)의 표면에 설치된 후, 상기 칸막이 부재(10)의 길이 방향(C1)이 상기 저장 탱크(T)의 표면이 서로 나란하도록, 상기 칸막이 부재(10)를 눕혀서 상기 분리 부재(30)의 중첩부(33) 위에 도 7에 도시된 바와 같이 배치하면, 복수 개의 공간부(14)가 형성된다. 이때, 액체 상태의 발포 원액(20)이 상기 칸막이 부재(10)의 하면(12)과 상기 분리 부재(30)의 사이로 침투하지 못하도록, 접착 테이프(S) 등의 밀봉 수단을 사용하여 도 1에 도시된 바와 같이 상기 칸막이 부재(10)의 양 측면(13)의 하단부를 밀봉한다. (칸막이 부재 설치 단계; S300)
이렇게 상기 공간부(14)가 마련된 후, 상기 와셔 부재(50)의 와셔 본체(51)를 상기 볼트 본체(41)에 삽입하고, 상기 너트(42)를 상기 볼트 본체(41)의 상단부에 나사결합시키면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 주 단열재(20)의 발포 원액이 주입될 준비가 완료된다. (와셔 부재 장착 단계; S400)
이어서, 스프레이 분사기(Spray gun)을 사용하여 상기 주 단열재(20)의 발포 원액을 미리 정한 분량만큼 상기 공간부(14)에 분사시킨다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 공간부(14)에 제1 단열부(20a)를 1차적으로 분사한 후 경화시키고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 단열부(20a)의 상측에 순차적으로 하나 이상의 누적 단열부(20b)를 분사시키고 경화시키는 것을 반복하여, 상기 제1 단열부(20a)와 누적 단열부(20b)들을 하나의 덩어리로 만드는 방식으로 상기 주 단열재(20)가 형성된다. 여기서 상기 주 단열재(20)와 상기 칸막이 부재(10)가 일체로 접착되며, 상기 주 단열재(20)의 하면(22)이 상기 분리 부재(30)의 상면(31)에 접착된다. (단열재 분사 및 경화 단계; S500)
마지막으로, 폴리우레탄 계열의 폴리머 코팅 재료를 사용하여 상기 칸막이 부재(10)의 상면(11) 및 상기 주 단열재(20)의 상면(21)을 완전히 커버하도록 상기 보호 부재(60)를 형성하면, 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)의 시공이 완료된다. (보호 부재 설치 단계: S600)
상술한 구성의 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 길이 방향(C1)을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향(C1)과 상기 저장 탱크(T)의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재(10); 상기 칸막이 부재(10) 및 상기 저장 탱크(T)가 협력하여 형성되며, 상단부가 개구된 복수 개의 공간부(14); 상기 공간부(14)에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부(14)에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재(10)와 일체로 접착되어 있는 주 단열재(20);를 포함하므로, 두께 방향 위치에 따라 큰 차이가 있는 내부 응력을 상기 칸막이 부재(10)에 의하여 효과적으로 분산 내지 감소시킬 수 있어, 상기 주 단열재(20)의 피로 균열 및 마모 손상이 방지될 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 스프레이 분사기에 의하여 주 단열재(20)의 발포 원액을 분사할 때, 상기 저장 탱크(T)의 표면 넓이가 아주 넓은 경우에도, 상기 주 단열재(20)의 발포 원액이 상기 공간부(14)에 의하여 격리됨으로써, 상기 공간부(14)에 균일한 높이(H2)로 상기 주 단열재(20)의 발포 원액이 도포될 수 있는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 주 단열재(20)가, 1차적으로 분사된 후 경화된 제1 단열부(20a)와, 상기 제1 단열부(20a) 상측에 순차적으로 누적 분사된 후 경화된 하나 이상의 누적 단열부(20b)를 포함하므로, 원하는 두께의 주 단열재(20)를 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 칸막이 부재(10)의 상면(11)이 상기 주 단열재(20)의 상면(21)과 적어도 동일한 높이에 위치하여, 상기 칸막이 부재(10)의 상면(11)이 상기 주 단열재(20)의 상면(21)과 함께 외부로 노출되어 있으므로, 상기 칸막이 부재(10)의 열 응력(heat stress) 완화 효과가 최대한으로 증가되는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 칸막이 부재(10)가 사각형 단면을 가진 직선형 막대 부재(10a)를 포함하므로, 상기 칸막이 부재(10)의 대량 가공이 용이하며, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 칸막이 부재(10)의 바둑판형 배열이 용이하다는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 칸막이 부재(10)가 탄성을 구비한 폴리스타이렌 발포폼 부재를 포함하므로, 상기 칸막이 부재(10)가 다른 재질로 제조된 경우에 비하여 더 큰 연신율(elongation)을 가질 수 있는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 주 단열재(20)가 폴리우레탄 발포폼 원액을 포함하므로, 강한 자기 접착력(self-adhesive force)에 의하여 상기 제1 단열부(20a)와 누적 단열부(20b)들을 하나의 덩어리로 만드는 것이 용이해지며, 별도의 접착제 없이도 상기 칸막이 부재(10) 및 분리 부재(30)와 일체로 결합하는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 공간부(14)의 평면 형상이 사각형이므로, 상기 저장 탱크(T)의 표면 넓이가 아주 넓은 경우에도, 상기 공간부(14)를 신속하게 구성하고, 상기 주 단열재(20)의 발포 원액이 상기 저장 탱크(T)의 표면에 도달할 수 없도록 상기 칸막이 부재(10)의 하단부를 밀봉하기 용이하다는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 주 단열재(20)가 상기 저장 탱크(T)의 표면에 직접 접착되지 않도록, 상기 주 단열재(20)와 상기 저장 탱크(T)의 표면 사이에 배치되는 시트 형상의 분리 부재(30)를 구비하므로, 상기 주 단열재(20)가 상기 저장 탱크(T)의 표면에 직접 접착된 경우와 달리, 상기 주 단열재(20)의 열 팽창 및 열 수축 현상과 상기 저장 탱크(T)의 열 팽창 및 열 수축 현상이 상호 별개로 이루어질 수 있어, 열 팽창 및 열 수축의 반복이 존재하더라도 상기 주 단열재(20)의 피로 균열 및 마모 손상이 발생하지 않는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 분리 부재(30)의 하면(32)이 상기 저장 탱크(T)의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접착되어 있지 않으므로, 상기 저장 탱크(T)의 열 팽창 및 열 수축 현상과 별개로, 상기 주 단열재(20)의 열 팽창 및 열 수축 현상이 허용될 수 있는 장점이 있으며, 상기 분리 부재(30)가 상기 주 단열재(20)의 하면(22)을 구조적으로 보강하는 기능을 수행하는 장점도 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 분리 부재(30)가 복수 개 마련되며, 서로 인접하는 상기 분리 부재(30)들의 끝단부가 서로 포개어져 있는 중첩부(33)를 포함하므로, 저장 탱크(T)의 형상이나 크기에 맞추어 상기 분리 부재(30)를 적절한 크기로 절단하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 칸막이 부재(10)가, 상기 분리 부재(30)들의 끝단부가 서로 포개어져 있는 중첩부(33) 위에 배치되어 있으므로, 상기 칸막이 부재(10)가 상기 중첩부(33)를 밀봉하는 기능도 수행할 수 있으며, 상기 주 단열재(20)의 열 팽창 및 열 수축 운동과 상기 칸막이 부재(10)의 열 팽창 및 열 수축 운동이 서로 연동하지 않는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 분리 부재는, 액체 상태의 상기 주 단열재(20)가 투과할 수 없을 정도로 촘촘하게 직조된 천 부재를 포함므로, 내구성이 뛰어나며, 복잡한 곡면 형상의 저장 탱크(T)에도 사용될 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 분리 부재(30)가 유리 섬유로 직조된 천 부재를 포함하므로, 상기 분리 부재(30)의 신축성과 내구성이 우수하며, 상기 분리 부재(30)의 제조 비용이 비교적 낮다는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 분리 부재(30)의 관통공(34)이 상기 공간부(14)의 중앙부에 위치하므로, 상기 분리 부재(30) 및 상기 주 단열재(20)의 점(Point) 고정이 용이하다는 장점이 있다. 이렇게 상기 주 단열재(20)가 상기 저장 탱크(T)에 점(Point) 고정되면 상기 주 단열재(20)와 저장 탱크(T)와의 상대적 미끄럼 운동이 더욱 원활하게 된다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 일단부가 상기 저장 탱크(T)의 표면에 용접되어 있으며, 타단부가 상기 저장 탱크(T)의 표면으로부터 돌출되어 있는 스터드 볼트(40)를 구비하며, 상기 스터드 볼트(40)는, 상기 분리 부재(30)의 관통공(34)을 관통함으로써 상기 분리 부재(30)를 상기 저장 탱크(T)에 고정하므로, 상기 분리 부재(30) 및 주 단열재(20)의 상기 저장 탱크(T)에 대한 점(Point) 고정이 구조적으로 강력해지는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 스터드 볼트(40)에 삽입될 수 있는 중공(54)을 구비한 와셔 본체(51); 상기 와셔 본체(51)로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있으며, 상기 주 단열재(20)의 내부에 매몰되는 복수 개의 날개부(52);를 구비하는 와셔 부재(50)를 포함하므로, 상기 스터드 볼트(40)와 상기 주 단열재(20)와의 결합력이 더욱 증가되어, 상기 주 단열재(20)가 상기 저장 탱크(T)로부터 분리 이탈되지 않는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 날개부(52)에는, 상기 주 단열재(20)와의 결합력을 증가시키도록 형성된 앵커부(53)가 마련되어 있으므로, 상기 주 단열재(20)가 상기 날개부(52)로부터 분리 이탈되지 않는 장점이 있다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 와셔 부재(50)가, 상기 와셔 본체(51)와 상기 날개부(52)가 합성 수지를 사용하여 일체로 제조되므로, 상기 와셔 본체(51)와 날개부(52)를 서로 조립할 필요가 없으며, 폴리우레탄 발포폼 재질인 상기 주 단열재(20)와의 접착력도 증가하는 장점이 있다.
또한 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)은, 상기 날개부(52)가 와이어 형태로 마련되므로, 상기 날개부(52)가 상기 주 단열재(20)의 내부로 깊숙하게 자리 잡을 수 있는 장점이 있다.
본 실시예에서는, 상기 분리 부재(30)의 하면(32)이 별도의 접착제 등을 사용하여 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접착시키지 않는 구성이나, 상기 분리 부재(30)의 부분적인 고정을 위하여, 상기 분리 부재(30)의 하면(32) 중 극히 일부에 최소한의 접착제를 사용할 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 날개부(52)가 상기 와셔 본체(51)로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있는 와이어 형태이나, 상기 날개부(52)가 상기 와셔 본체(51)로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있는 그물 망 형상의 메시(mesh)로 마련될 수도 있음은 물론이다.
한편 도 14에는 본 발명의 제2 실시예인 저장 탱크용 단열 구조물(200)이 도시되어 있다. 상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)은 대부분의 구성 및 효과가 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)과 동일하므로 이하에서는 양자 간의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)은, 상기 분리 부재(30) 및 주 단열재(20)를 상기 저장 탱크(T)에 고정하기 위한 상기 스터드 볼트(40) 및 와셔 부재(50)를 구비하지 않고 있다.
상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)은, 직경(D1)의 상기 관통공(34a) 대신에, 상기 주 단열재(20)의 일부가 상기 저장 탱크(T)의 표면에 직접 접촉한 상태로 경화됨으로써 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접착될 수 있도록 미리 정한 크기 이상의 직경(D2)을 가진 관통공(34b)가 형성되어 있다.
상기 관통공(34b)은, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 관통공(34a)의 직경(D1)보다 훨씬 더 큰 직경(D2)를 구비한다.
상기 관통공(34b)의 직경(D2)의 크기를 조절함으로써, 상기 주 단열재(20)의 저장 탱크(T)에 대한 부착력을 가감시킬 수 있다.
따라서 상기 주 단열재(20)의 일부, 즉 상기 관통공(34b)에 대응하는 면적의 상기 주 단열재(20)가, 상기 공간부(14)에서 상기 저장 탱크(T)의 표면에 직접 접촉한 상태로 경화됨으로써 상기 저장 탱크(T)의 표면에 직접적으로 자기 접착된다.
상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)의 칸막이 부재(10)의 높이(H1)는 상기 주 단열재(20)의 높이(H2)에 비하여 낮게 형성됨으로써, 상기 칸막이 부재(10)가 상기 주 단열재(20)의 내부에 매몰되어 있다.
상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)은, 상기 관통공(34b)에 대응하는 면적의 상기 주 단열재(20)에 의하여 저장 탱크(T)의 표면에 자기 접착되므로, 상기 저장 탱크용 단열 구조물(100)에 비하여 상기 주 단열재(20) 및 분리 부재(30)의 고정력이 비교적 약하다는 단점은 있으나, 상기 스터드 볼트(40) 및 와셔 부재(50)의 사용이 필요없다는 장점이 있다. 따라서, 상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)은 열 수축 팽창의 변위가 비교적 적은 경우, 즉 소(小)형의 극저온 탱크 또는 중대형의 일반 저온 탱크에 사용하기 적합한 구조이다.
그리고 상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)은, 저장 탱크(T)의 표면으로부터 멀어질수록 열 수축 팽창의 변위가 작아지는 것을 고려하여, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 칸막이 부재(10)가 상기 주 단열재(20)의 내부에 매몰되어 있으므로, 상기 주 단열재(20)의 상단부에는 상기 칸막이 부재(10)가 존재하지 않아 외부에서 상기 칸막이 부재(10)가 노출되지 않는 장점이 있다. 또한 상기 칸막이 부재(10)와 주 단열재(20) 사이의 분리가 거의 발생하지 않는 장점이 있다.
또한, 도 17에는 본 발명의 제3 실시예인 저장 탱크용 단열 구조물(300)이 도시되어 있다. 상기 저장 탱크용 단열 구조물(300)은 대부분의 구성 및 효과가 상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)과 동일하므로 이하에서는 양자 간의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 저장 탱크용 단열 구조물(300)은, 상기 저장 탱크용 단열 구조물(200)와는 달리, 상기 분리 부재(30)를 구비하지 않고 있다.
상기 저장 탱크용 단열 구조물(300)의 칸막이 부재(10)의 하면(12)은 상기 저장 탱크(T)의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크(T)의 표면에 접착되지 않은 상태로 올려진다.
여기서, 액체 상태의 발포 원액(20)이 상기 칸막이 부재(10)의 하면(12)과 상기 저장 탱크(T)의 표면 사이로 침투하지 못하도록, 접착 테이프(S) 등의 밀봉 수단을 사용하여 도 17에 도시된 바와 같이 상기 칸막이 부재(10)의 양 측면(13)의 하단부를 밀봉한다.
따라서 상기 저장 탱크용 단열 구조물(300)의 주 단열재(20)는 상기 공간부(14)에서 상기 저장 탱크(T)의 표면에 직접 접촉한 상태로 경화됨으로써 상기 저장 탱크(T)의 표면에 직접 자기 접착된다.
상기 저장 탱크용 단열 구조물(300)은, 상기 주 단열재(20)의 하면(22)이 직접 저장 탱크(T)의 표면에 접착되는 구성인 바, 열 수축 팽창의 변위가 매우 적은 소(小)형의 일반 저온 탱크에 사용하기 적합한 구조이다.
상기 제3 실시예에서는 상기 칸막이 부재(10)의 양 측면(13)의 하단부를 접착 테이프(S)에 의하여 밀봉하고 있으나, 상기 칸막이 부재(10)의 하면(12)에만 상기 분리 부재(30)을 배치하거나, 상기 칸막이 부재(10)의 하면(12)에 점착성이 우수한 이형제(releasing agent)를 바를 수도 있음은 물론이다.
상술한 실시예들에서는, 상기 칸막이 부재(10)로서 길이 방향(C1)을 따라 연장된 직선형 막대 부재(10a)가 사용되고 있으나, 도 10에 도시된 바와 같은 사각형 단면을 가진 곡선형 막대 부재(10b)가 사용될 수도 있음은 물론이다.
상술한 실시예들에서는, 상기 분리 부재(30)가 유리 섬유로 직조된 시트 형상의 천 부재를 포함하고 있으나, 왁스나 오일 등의 이형제(releasing agent)를 포함하는 코팅층의 형태로 구현할 수도 있음은 물론이다. 상기 이형제로는, 실리콘 수지, 폴리비닐알코올, 파라핀, 왁스류, 테플론 디스퍼젼(폴리테트라플루오로에틸렌의 분산상) 등의 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 윤활성 및 점착성이 우수한 것이 바람직하다.
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 구조물
10: 칸막이 부재
10a: 직선형 막대 부재
10b: 곡선형 막대 부재
11: 상면
12: 하면
13: 측면
14: 공간부
20: 주 단열재
20a: 제1 단열부
20b: 누적 단열부
21: 상면
22: 하면
23: 측면
30: 분리 부재
31: 상면
32: 하면
33: 중첩부
34: 관통공
34a: 관통공
34b: 관통공
40: 스터드 볼트
41: 볼트 본체
42: 너트
50: 와셔 부재
51: 와셔 본체
52: 날개부
53: 앵커부
54: 중공
60: 보호 부재
C1: 길이 방향
D : 저장 탱크의 표면과 평행한 방향
D1: 관통공의 직경
D2: 관통공의 직경
H1: 칸막이 부재의 높이
H2: 주 단열재의 높이
S : 접착 테이프
T : 저장 탱크

Claims (31)

  1. 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 독립형 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서,
    일단부가 상기 저장 탱크의 표면에 용접되어 있으며, 타단부가 상기 저장 탱크의 표면으로부터 돌출되어 있는 복수 개의 스터드 볼트;
    길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재;
    상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되는 공간으로서, 상단부가 개구되어 있으며, 평면 형상이 사각형과 육각형을 포함하는 다각형이며, 각각의 상기 스터드 볼트를 내부에 포함하도록 배치된 복수 개의 공간부;
    상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재;
    상기 주 단열재가 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않도록, 상기 주 단열재와 상기 저장 탱크의 표면 사이에 배치되는 시트 형상의 분리 부재;
    상기 스터드 볼트에 삽입될 수 있는 중공을 구비한 와셔 본체; 상기 와셔 본체로부터 이격되는 방향으로 길게 연장되어 있으며, 상기 주 단열재의 내부에 매몰되는 복수 개의 날개부;를 구비하는 와셔 부재;
    를 포함하며,
    상기 분리 부재에는 상기 스터드 볼트가 관통할 수 있는 관통공이 형성되어 있으며, 상기 분리 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않으며,
    상기 스터드 볼트는, 상기 분리 부재의 관통공을 관통함으로써 상기 분리 부재를 상기 저장 탱크에 고정하며,
    상기 주 단열재는, 1차적으로 분사된 후 경화된 제1 단열부와, 상기 제1 단열부 상측에 순차적으로 누적 분사된 후 경화된 하나 이상의 누적 단열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  2. 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 독립형 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서,
    길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재;
    상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되는 공간으로서, 상단부가 개구되어 있으며, 평면 형상이 사각형과 육각형을 포함하는 다각형인 복수 개의 공간부;
    상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재;
    상기 주 단열재가 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않도록, 상기 주 단열재와 상기 저장 탱크의 표면 사이에 배치되는 시트 형상의 분리 부재;
    를 포함하며,
    상기 분리 부재에는, 상기 주 단열재의 적어도 일부가 상기 저장 탱크의 표면에 직접 접촉한 상태로 경화됨으로써 상기 저장 탱크의 표면에 접착될 수 있도록 허용하며, 상기 공간부의 중앙부에 위치하는 관통공이 형성되어 있으며,
    상기 분리 부재는 복수 개 마련되며, 서로 인접하는 상기 분리 부재들의 끝단부가 서로 포개어져 있으며,
    상기 분리 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않으며,
    상기 칸막이 부재는, 상기 분리 부재들의 끝단부가 서로 포개어져 있는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  3. 저온 액화 가스가 저장될 수 있는 독립형 저장 탱크를 단열시키기 위한 단열 구조물로서,
    길이 방향을 따라 연장된 막대 부재로서, 외력이 가해졌을 때 미리 정한 길이만큼 늘어나고, 상기 외력이 제거되면 다시 본래의 형상으로 회복되는 탄성을 구비하며, 상기 길이 방향과 상기 저장 탱크의 표면이 서로 나란하도록 배치되는 복수 개의 칸막이 부재;
    상기 칸막이 부재 및 상기 저장 탱크가 협력하여 형성되는 공간으로서, 상단부가 개구되어 있으며, 평면 형상이 사각형과 육각형을 포함하는 다각형인 복수 개의 공간부;
    상기 공간부에 분사되어 발포되는 단열재로서, 상기 공간부에서 경화됨으로써 상기 칸막이 부재와 일체로 접착되어 있는 주 단열재;
    를 포함하며,
    상기 주 단열재는 폴리우레탄 발포폼 원액을 포함하고, 상기 칸막이 부재는 탄성을 구비한 폴리스타이렌 발포폼 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
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  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 칸막이 부재는 상기 주 단열재의 내부에 매몰되는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 칸막이 부재의 상면은, 상기 주 단열재의 상면과 적어도 동일한 높이에 위치하여 상기 주 단열재의 상면과 함께 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 칸막이 부재는, 사각형 단면을 가진 직선형 막대 부재 또는 사각형 단면을 가진 곡선형 막대 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 칸막이 부재의 하면은 상기 저장 탱크의 표면에 대하여 미끄럼 운동이 가능하도록, 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않은 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 주 단열재는 폴리우레탄 발포폼 원액을 포함하고, 상기 칸막이 부재는 탄성을 구비한 폴리스타이렌 발포폼 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
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  15. 제 3항에 있어서,
    상기 주 단열재의 적어도 일부가 상기 저장 탱크의 표면에 접착되지 않고, 상기 주 단열재의 나머지 일부는 상기 저장 탱크의 표면에 접착될 수 있도록, 메시가 성글게 엮여져 있는 분리 부재가 상기 주 단열재와 상기 저장 탱크의 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  16. 삭제
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 분리 부재는, 시트 형상의 부재로서 서로 간에 상호 신축할 수 있도록 사방을 절단한 형태로 복수 개로 마련되며, 서로 인접하는 상기 분리 부재들의 사방 끝단부가 서로 포개어져 있는 중첩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
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  19. 제 1항, 제 2항 또는 제 15항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 분리 부재는, 상기 저장 탱크의 표면이 곡면인 경우에도 밀착되도록 유리섬유로 직조된 천 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
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  26. 제 1항에 있어서,
    상기 와셔 부재는, 상기 와셔 본체와 상기 날개부가 합성 수지, 목재, 섬유, 금속을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
  27. 제 1항에 있어서,
    상기 날개부는, 와이어 형태 또는 메시 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 칸막이 부재를 포함하는 저장 탱크용 단열 구조물
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102434427B1 (ko) * 2021-04-27 2022-08-22 강림인슈 주식회사 이격부재를 사용하는 극저온 탱크의 스프레이 단열장치 및 이의 시공방법

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