KR101826169B1 - 액화 가스 저장 탱크 - Google Patents

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Abstract

액화 가스 저장 탱크가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 액화 가스 저장 탱크는 액화가스의 수용공간을 둘러싸는 1차 방벽; 1차 방벽을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하고, 제1 하부 보강판과 제1 하부 보강판 상에 결합된 1차 단열부재를 포함하는 1차 단열패널; 1차 단열패널을 둘러싸는 2차 방벽; 2차 방벽을 둘러싸며 외부에 대해 단열하는 2차 단열패널; 및 1차 단열패널과 상기 2차 단열패널을 결합시키는 패널 결합부를 포함한다. 패널 결합부는: 2차 단열패널에 결합되고, 2차 방벽 및 상기 제1 하부 보강판을 관통하여 1차 단열부재에 형성된 관통홀 측으로 연장하는 돌출부재; 및 돌출부재에 결합하여 1차 단열패널과 2차 단열패널을 체결시키는 체결부를 포함한다. 체결부는: 돌출부재에 체결되는 너트부재; 돌출부재에 삽입되어 너트부재와 제1 하부 보강판 사이에 제공되는 와셔부재; 및 와셔부재의 하면에 형성되어 제1 하부 보강판에 작용하는 응력을 감소시키는 완충부재를 포함한다.

Description

액화 가스 저장 탱크{LIQUEFIED GAS STORAGE TANK}
본 발명은 액화 가스 저장 탱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차 단열 패널과 2차 단열 패널이 체결부에 의해 결합되는 액화 가스 저장 탱크에 관한 것이다.
액화 천연 가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 -163℃ 이하로 냉각하여 부피를 1/600으로 줄인 액체 상태의 물질이다. LNG를 저장하는 LNG 저장 탱크는 가스 액화에 따른 초저온에 견딜 수 있는 구조 및 재료로 제작된다. LNG 저장 탱크는 예를 들어 1차 방벽, 1차 단열 패널, 2차 방벽, 및 2차 단열 패널을 포함하는 2중 밀폐 구조로 형성된다. 1차 방벽은 LNG와 접촉하여 LNG를 1차로 밀폐시킨다. 2차 방벽은 1차 방벽에서 LNG가 누액되는 경우 누액된 LNG를 2차로 밀폐시켜 LNG가 내부 선체에 닿지 않도록 차단하는 기능을 한다. 단열 패널은 폴리우레탄 단열폼과 단열폼의 상,하부면에 본딩된 보강판(플라이우드)으로 이루어질 수 있다.
1차 단열 패널과 2차 단열 패널이 스터드 볼트와 와셔에 의해 체결되는 LNG 저장 탱크의 경우, 열 하중과 선체 하중에 의해 와셔가 1차 단열 패널의 플라이우드를 누르게 되어 플라이우드의 전단응력을 야기할 수 있다. 더욱이 스터드 볼트와 와셔가 편심되는 경우, 와셔가 1차 단열 패널의 하부 보강판(플라이우드)을 찍게 되고, 플라이우드에 국부적인 손상을 야기하게 된다. 또한 스터드 볼트와 와셔의 편심은 와셔에 미끌림을 일으킬 수 있으며, 이로 인해 손상부의 영역이 확장될 수 있다.
본 발명은 1차 단열 패널과 2차 단열 패널이 고정볼트와 너트에 의해 체결되는 경우에 있어서, 1차 단열 패널의 하부 보강판에 작용하는 전단 응력과 손상을 줄일 수 있는 액화 가스 저장 탱크를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화 가스 저장 탱크는 액화가스의 수용공간을 둘러싸는 1차 방벽; 상기 1차 방벽을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하고, 제1 하부 보강판과 상기 제1 하부 보강판 상에 결합된 1차 단열부재를 포함하는 1차 단열패널; 상기 1차 단열패널을 둘러싸는 2차 방벽; 상기 2차 방벽을 둘러싸며 외부에 대해 단열하는 2차 단열패널; 및 상기 1차 단열패널과 상기 2차 단열패널을 결합시키는 패널 결합부를 포함하고, 상기 패널 결합부는: 상기 2차 단열패널에 결합되고, 상기 2차 방벽 및 상기 제1 하부 보강판을 관통하여 상기 1차 단열부재에 형성된 관통홀 측으로 연장하는 돌출부재; 및 상기 돌출부재에 결합하여 상기 1차 단열패널과 상기 2차 단열패널을 체결시키는 체결부를 포함하며, 상기 체결부는: 상기 돌출부재에 체결되는 너트부재; 상기 돌출부재에 삽입되어 상기 너트부재와 상기 제1 하부 보강판 사이에 제공되는 와셔부재; 및 상기 와셔부재의 하면에 형성되어 상기 제1 하부 보강판에 작용하는 응력을 감소시키는 완충부재를 포함한다.
상기 완충부재는 링 형상으로 제공될 수 있다.
상기 완충부재는 멜라민 폼으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 하부 보강판은 상면에 상기 완충부재가 삽입되는 홈부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 1차 단열 패널과 2차 단열 패널이 고정볼트와 너트에 의해 체결되는 경우에 있어서, 1차 단열 패널의 하부 보강판에 작용하는 전단 응력과 손상을 줄일 수 있는 액화 가스 저장 탱크가 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 'C'부를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 'A'부를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 B-B' 선에 따른 부분 절개 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 일 부분을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 실시 예의 B-B' 선에 따른 부분 절개 분해 사시도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액화 가스 저장 탱크는 1차 단열 패널과 2차 단열 패널을 체결시키는 고정볼트와 너트에 의하여 1차 단열 패널의 하부 보강판에 가해지는 전단 응력과 손상을 줄일 수 있도록, 2차 단열 패널의 상부 보강판에 결합되어 2차 방벽과 1차 단열 패널의 하부 보강판을 관통하는 돌출부재에 완충부재를 갖는 와셔부재를 삽입하고, 너트부재로 결합시킨 구조를 갖는다.
일 실시 예로, 완충부재는 멜라민 폼과 같은 완충물질로 이루어져 링 형상으로 제공될 수 있으며, 1차 단열 패널의 하부 보강판에 작용하는 응력을 감소시킬 수 있다. 완충부재의 미끌림을 방지하도록, 1차 단열 패널의 하부 보강판의 상면에는 완충부재가 삽입되는 홈부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액화 가스 저장 탱크는 액화 천연 가스(LNG; Liquefied Natural Gas), 액화 석유 가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화 가스(liquefied gas)를 저장하는데 활용될 수 있다. 이하에서 액화 천연 가스 저장 탱크를 예로 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 액화 가스 저장 탱크를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 개략적인 단면도이다. 도 2는 도 1의 'C'부를 확대하여 보여주는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, LNG 저장 탱크는 LNG가 저장되는 수용공간으로부터 내부 선체(10)를 향하여 1차 방벽(50), 1차 단열 패널(30), 2차 방벽(40) 및 2차 단열 패널(20)이 순차적으로 적층 설치된 이중 단열 구조를 갖는다.
1차 방벽(50)은 LNG 수용공간을 둘러싸도록 형성되어 LNG를 밀폐시킨다. 1차 방벽(50)은 알루미늄 합금, 인바(Invar), 니켈강, 스테인리스 스틸 시트 등 저온 취성에 강한 재질의 금속으로 형성된 멤브레인(membrane)으로 제공될 수 있다. 1차 방벽(50)은 LNG 저장 탱크의 온도 변화에 따른 팽창 및 수축에 적응할 수 있도록 주름부(corrugation)(51)를 가질 수 있다. 1차 방벽(50)은 1차 단열 패널(30) 상면에 제공된 스트립(미도시)과 용접하는 방식 등에 의해 1차 단열 패널(30) 상에 설치될 수 있다. 스트립은 리벳과 같은 고정부재에 의해 1차 단열 패널(30)의 상부면에 고정될 수 있다.
1차 단열 패널(30)은 1차 방벽(50)을 둘러싸도록 형성되어 액화가스를 외부로부터 단열한다. 1차 단열 패널(30)은 1차 방벽(50)과 2차 방벽(40) 사이에 위치하는 단열보드로 제공될 수 있다. 일 실시 예로, 1차 단열 패널(30)은 볼트/너트 등의 패널 결합부에 의해 2차 방벽(40) 상에 설치되는 제1 하부 보강판(31), 제1 하부 보강판(31)에 결합된 1차 단열부재(33) 및 1차 단열부재(33)에 결합된 제1 상부 보강판(32)으로 구성될 수 있다.
2차 단열 패널(20)은 2차 방벽(40)을 둘러싸며 외부에 대해 단열하는 기능을 갖느다. 2차 방벽(40)과 내부 선체(10) 사이에 위치하는 단열 보드로 제공될 수 있다. 일 실시 예로, 2차 단열 패널(20)은 고정 부재(도시 생략)에 의해 내부 선체(10)에 고정되는 제2 하부 보강판(21)과, 제2 하부 보강판(21)에 부착되는 2차 단열부재(23) 및 2차 단열부재(23)에 결합된 제2 상부 보강판(22)으로 구성될 수 있다. 2차 단열 패널(20)은 마스틱(mastic)(11)을 매개로 내부 선체(10)에 설치될 수 있다.
1차 단열부재(33)와 2차 단열부재(23)는 단열성이 우수한 소재, 예를 들어 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 형성되어, 내부 선체(10)와 LNG 사이에 단열성을 부여한다. 제1 상부 보강판(32), 제1 하부 보강판(31), 제2 상부 보강판(22) 및 제2 하부 보강판(21)은 플라이우드(plywood)로 형성될 수 있으며, 각각 1차 단열 패널(30)과 2차 단열 패널(20)에 기계적인 강성을 부여한다.
2차 단열 패널(20)들은 미리 설계된 면적으로 제작되며, 서로 간에 거리를 두고 내부 선체(10) 상에 배치된다. 2차 단열 패널(20)들의 간격은 단열 보드의 수축 및 팽창을 흡수하는 범위 내에서 설정될 수 있다. 1차 단열 패널(30)들은 서로 간에 거리를 두고 2차 방벽(40) 상에 배치된다. 1차 단열 패널(30)들의 간격은 단열 보드의 수축 및 팽창을 흡수하는 범위 내에서 설정될 수 있다. 1차 단열 패널(30)들 사이 및/또는 2차 단열 패널(20)들 사이의 틈새에는 글래스 울(glass wool)과 같이 탄성을 가지는 단열재(30b)가 충진될 수 있다.
2차 방벽(40)은 2차 단열 패널(20)의 상면에 배치되어 1차 단열패널(50)을 둘러싸도록 형성된다. 일 실시 예에 있어서, 2차 방벽(40)은 유리섬유 복합재(glass-fiber composite)의 양면에 금속 포일이 부착된 금속 복합 재료(metal composite laminate)으로 형성된 트리플렉스(triplex)로 제공될 수 있다. 2차 방벽(40)은 LNG 저장 탱크의 온도 변화에 따른 팽창 및 수축에 대응할 수 있도록 주름부(41)를 가질 수 있다.
도 3은 도 2의 'A'부를 확대하여 보여주는 단면도이다. 도 4는 도 3의 B-B' 선에 따른 부분 절개 분해 사시도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 1차 단열패널(30)과 2차 단열패널(20)은 패널 결합부에 의해 결합된다. 패널 결합부는 고정부(25)와, 고정부(25)에 결합하여 1차 단열패널(30)과 2차 단열패널(20)을 체결시키는 체결부(26a,26b,27)를 포함할 수 있다.
고정부(25)는 리벳 등의 고정부재(25c)에 의해 2차 단열패널(20)의 제2 상부 보강판(22)에 결합되는 고정스트립(25a)과, 고정스트립(25a)에 연결되어 돌출되는 돌출부재(25c)를 포함할 수 있다. 고정스트립(25a)은 2차 단열패널(20)의 제2 상부 보강판(22)에 형성되는 홈(22a)에 수용되어 제2 상부 보강판(22)의 상면으로 돌출되지 않을 수 있다.
돌출부재(25c)는 2차 방벽(40)과 1차 단열패널(30)의 제1 하부 보강판(31)을 관통하여 1차 단열부재(33)에 관통 형성된 관통홀(30a) 측으로 연장될 수 있다. 이를 위해, 2차 방벽(40)에는 돌출부재(25b)가 관통될 수 있는 관통홀(40a)이 형성되고, 제1 하부 보강판(31)에는 돌출부재(25b)가 관통될 수 있는 관통공(31a)이 형성된다. 2차 방벽(40)의 설치가 완료된 후, 2차 방벽(40)의 기밀성을 확보하기 위해 관통홀(40a)과 고정부(25)는 용접으로 마감될 수 있다.
체결부(26,27)는 돌출부재(25c)에 체결되는 너트부재(27)와, 돌출부재(25c)에 삽입되어 너트부재(27)와 제1 하부 보강판(31) 사이에 제공되는 와셔부재(26a) 및 와셔부재(26a)의 하면에 형성되는 완충부재(26b)를 포함한다. 완충부재(26b)는 접착제 등에 의해 와셔부재(26a)의 하면에 부착될 수 있다. 완충부재(26b)는 제1 하부 보강판(31)에 작용하는 응력을 감소시키도록 완충재질로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 완충부재(26b)는 멜라민 폼으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 1차 단열 패널(30)의 제1 하부 보강판(31)에 작용하는 전단 응력과 손상을 줄일 수 있다. 체결부 주변의 전방향으로 제1 하부 보강판(31)의 응력 및 손상을 감소시키도록, 완충부재(26b)는 링 형상으로 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 일 부분을 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 실시 예의 B-B' 선에 따른 부분 절개 분해 사시도이다. 도 5 및 도 6의 실시 예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 실시 예와 동일하거나 상응하는 구성요소에 대하여는 중복 설명을 생략할 수 있다. 도 5 및 도 6의 실시 예는 1차 단열 패널(30)의 제1 하부 보강판(31) 상면에 완충부재(26b)가 삽입되는 홈부(31b)가 형성되어 있는 점에서 앞서 설명한 실시 예와 차이가 있다. 홈부(31b)는 완충부재(26b)와 동일한 형상 및 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6의 실시 예에 의하면, 완충부재(26b)가 홈부(31b)에 끼워져 미끌림이 방지되므로, 제1 하부 보강판(31)에 손상부가 생기거나 확장되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 내부 선체 11: 마스틱
13: 레벨패드 20: 2차 단열 패널
21: 제2 하부 보강판 22: 제2 상부 보강판
22a: 홈 23: 2차 단열부재
25: 고정부 25a: 고정스트립
25b: 돌출부재 25c: 고정부재
26a: 와셔부재 26b: 완충부재
27: 너트부재 30: 1차 단열 패널
30a: 관통홀 30b: 단열재
31: 제1 하부 보강판 31a: 관통공
31b: 홈부 32: 제1 상부 보강판
33: 1차 단열부재 40: 2차 방벽
40a: 관통홀 41: 주름부
50: 1차 방벽 51: 주름부

Claims (4)

  1. 액화가스의 수용공간을 둘러싸는 1차 방벽;
    상기 1차 방벽을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하고, 제1 하부 보강판과 상기 제1 하부 보강판 상에 결합된 1차 단열부재를 포함하는 1차 단열패널;
    상기 1차 단열패널을 둘러싸는 2차 방벽;
    상기 2차 방벽을 둘러싸며 외부에 대해 단열하는 2차 단열패널; 및
    상기 1차 단열패널과 상기 2차 단열패널을 결합시키는 패널 결합부를 포함하고,
    상기 패널 결합부는:
    상기 2차 단열패널에 결합되고, 상기 2차 방벽 및 상기 제1 하부 보강판을 관통하여 상기 1차 단열부재에 형성된 관통홀 측으로 연장하는 돌출부재; 및
    상기 돌출부재에 결합하여 상기 1차 단열패널과 상기 2차 단열패널을 체결시키는 체결부를 포함하며,
    상기 체결부는:
    상기 돌출부재에 체결되는 너트부재;
    상기 돌출부재에 삽입되어 상기 너트부재와 상기 제1 하부 보강판 사이에 제공되는 와셔부재; 및
    상기 와셔부재의 하면에 형성되고, 상기 제1 하부 보강판에 작용하는 응력을 감소시키도록 멜라민 폼으로 이루어지는 완충부재를 포함하며,
    상기 완충부재의 미끌림을 방지하고 상기 제1 하부 보강판에 손상부가 생기거나 확장되는 것을 방지하도록, 상기 제1 하부 보강판은 상면에 상기 완충부재가 삽입되는 홈부가 형성되고, 상기 홈부는 상기 완충부재와 동일한 링 형상 및 크기를 갖도록 형성되는 액화 가스 저장 탱크.
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