KR101864152B1 - 액화가스 화물창 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 코너부가 상부 단열패널 구조체와 하부 단열패널 구조체의 이중구조로 단열되는 액화가스 화물창에 있어서, 상기 하부 단열패널 구조체는 상기 코너부에 대응되는 형상으로 마련되는 코너패널 어셈블리, 및 일단이 상기 코너패널 어셈블리에 고정되고 타단이 상기 상부 단열패널 구조체와 결합되는 연결지지구를 포함하고, 상기 연결지지구는 상기 상부 단열패널 구조체에 설치되는 주방벽과 동일 평면상에 위치하여 상기 연결지지구에 가해지는 응력집중을 완화한다.

Description

액화가스 화물창{CARGO FOR LIQUEFIED GAS}
본 발명은 액화가스 화물창에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단열패널 구조를 포함하는 액화가스 화물창에 관한 것이다.
액화가스(Liquefied Gas)는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체로 만든 것으로, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다.
액화가스의 일례인 액화천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162°C로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말하며, 초저온 상태의 액화천연가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔다. 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 수송선박이 개발되었다.
액화천연가스 수송선박에는 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(Cargo)이 구비되어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있다. 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162°C 정도의 비등 온도를 갖기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 단열패널 구조로 설계되어야 하기 때문이다.
이러한 액화천연가스 수송선박의 화물창은 그 구조에 따라 독립형(self-supporting) 방식과 멤브레인(membrane) 방식으로 구분할 수 있다. 멤브레인 방식의 일례로, 한국 공개특허공보 10-2012-0013233호 (2012.02.14.)는 액화천연가스 저장 탱크 및 그의 제작방법에 대하여 개시하고 있다.
한국 공개특허공보 10-2012-0013233호(2012.02.14.)
본 발명은 코너부에 설치되는 단열패널 구조체의 구조적 강도를 향상시킴과 동시에 설비비용을 줄이고 용이하게 시공되는 액화가스 화물창을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 코너부가 상부 단열패널 구조체와 하부 단열패널 구조체의 이중구조로 단열되는 액화가스 화물창에 있어서, 상기 하부 단열패널 구조체는 상기 코너부에 대응되는 형상으로 마련되는 코너패널 어셈블리, 및 일단이 상기 코너패널 어셈블리에 고정되고 타단이 상기 상부 단열패널 구조체와 결합되는 연결지지구를 포함하고, 상기 연결지지구는 상기 상부 단열패널 구조체에 설치되는 주방벽과 동일 평면상에 위치하여 상기 연결지지구에 가해지는 응력집중을 완화하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.
상기 코너패널 어셈블리는 사이각을 이루며 연결되는 제1평판부와 제2평판부를 포함하고, 상기 주방벽은 상기 제1평판부에 평행하게 배치되는 제1주방벽과, 상기 제2평판부에 평행하게 배치되는 제2주방벽을 포함하고, 상기 연결지지구는 상기 제1주방벽과 동일 평면상에 위치하는 제1연결지지구와 상기 제2주방벽과 동일 평면상에 위치하는 제2연결지지구를 포함할 수 있다.
상기 코너패널 어셈블리에 설치되고, 상기 연결지지구와 상기 코너패널 어셈블리의 결합을 매개하는 고정지지구를 더 포함할 수 있다.
상기 코너패널 어셈블리 상측에 설치되는 라운드 스틸을 더 포함하고, 상기 고정지지구는 상기 라운드 스틸의 가장자리에 마련되어 상기 라운드 스틸을 상기 코너패널 어셈블리에 고정시킬 수 있다.
상기 연결지지구는 상기 하부 단열패널 구조체에 체결되는 제1결합부와, 보조방벽과의 결합을 위한 용접부와, 상기 상부 단열패널 구조체와 체결되는 제2결합부를 포함할 수 있다.
상기 코너패널 어셈블리는 단열패널과, 상기 단열패널의 상하부에 각각 접합되는 제1보강패널 및 제2보강패널을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 연결지지구가 상부 단열패널 구조체에 설치되는 주방벽과 동일 평면상에 위치하여, 주방벽의 면방향으로 발생되는 작용력으로 인해 연결지지구에 가해지는 힘을 감소시켜 연결지지구의 내구성 및 구조적 안전성이 강화되는 장점이 있다.
또, 서로 다른 방향으로 배치되는 제1주방벽과 제2주방벽에 대응하여 동일 평면 상에 각각 제1연결지지구와 제2연결지지구가 마련됨으로써, 제1주방벽과 제2주방벽에 각각 가해지는 작용력으로 인해 연결지지구에 가해지는 모멘트를 줄일 수 있다.
또, 연결지지구는 제1결합부를 통해 고정지지구를 매개로 하부 단열패널 구조체에 체결되고, 용접부를 통해 코너 보조방벽과의 결합 매개체 역할을 수행함과 동시에 제2결합부를 통해 상부 단열패널 구조체 결합에도 사용되어 비용 저감 및 효율적인 시공을 구현할 수 있다.
또, 고정지지구는 라운드 스틸의 가장자리에 마련되어 라운드 스틸을 코너패널 어셈블리에 고정시키는 역할도 수행함으로써, 리벳 등의 체결부재를 별도로 필요치 않음으로써 비용 저감 및 효율적인 시공을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내기 위해 부분 조립한 모습의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 보조방벽의 결합모습을 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 확대도이다.
도 5는 상부 단열패널의 결합모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은 주방벽의 결합모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 코너부 하부 단열패널 구조체의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 코너부 하부 단열패널 구조체의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 하부 단열패널 구조체과 상부 단열패널 구조체를 연결하기 전의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 하부 단열패널 구조체과 상부 단열패널 구조체를 연결한 후의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 하부 단열패널 구조체과 상부 단열패널 구조체를 연결한 후의 상태를 나타내는 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창은 초저온의 액화가스(Liquefied gas)를 저장 및/또는 운반하는 데 사용할 수 있다. 액화가스는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체로 만든 것으로, 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)와, 액화석유가스(LPG: Liquefied Petroleum Gas)와, 디메틸에테르(DME: Dimethyl Ether) 등을 포함한다.
액화가스 화물창은 LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel) 운반선, LPG 운반선, 또는 에틸렌(Ethylene) 운반선 등 액화가스 화물을 운송하는 운반선과, FSRU(Floating Storage Regasification Unit), FPSO(Floating Production Storage Offloading), 또는 BMPP(Barge Mounted Power Plant) 등 액화가스 화물을 저장 또는 생산하거나 혹은 기화설비를 갖춘 해상 부유설비에 적용된다. 또한, 액화가스 화물창은 해상에 설치되는 설비뿐만 아니라 육지에 설치되어 액화가스를 저장 또는 생산하기 위한 설비에 사용되는 것을 포함한다.
이하에서는 액화가스 화물창 중 멤브레인 타입의 화물창을 일례로 하여 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내기 위해 부분 조립한 모습의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다.
도면을 참고하면, 액화가스 화물창은 액화가스를 수용할 수 있는 공간을 둘러싸며 액화가스와 직접 접촉하는 주방벽(50)과, 주방벽(50)을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 어셈블리와, 단열패널 어셈블리를 둘러싸며 견고하게 지지하는 외벽(10)을 포함한다.
주방벽(50)은 저장유체가 수용되는 저장공간을 밀봉하기 위한 것으로, 기밀성(또는 수밀성)이 요구된다. 액화가스는 비등점 이하의 초저온으로 유지될 수 있기 때문에 액체 상태로 저장되는 것이 보통이다. 그러나 온도 또는 압력의 변화에 따라 일부 액화가스의 기화가 발생할 수 있으며, 이 경우 화물창 내부의 압력은 크게 증가한다. 이러한 압력의 증가 등으로 주방벽(50)이 침투되는 경우에는 액체 또는 기체 상태의 액화가스가 단열패널 어셈블리에 유입될 수 있다. 유입된 액화가스는 온도가 상승함에 따라 부피가 급격하게 팽창하고, 단열패널 어셈블리를 손상시키게 된다. 화물창의 손상은 수선에 막대한 시간과 비용을 지출케 하므로 방벽의 기밀성은 매우 중요하게 취급된다.
주방벽(50)은 초저온 상태에서도 물리적 및 화학적 상태를 유지할 수 있도록, 인바 합금(INVAR), 스테인리스강(SUS), 또는 알루미늄 합금 등의 금속재료를 이용할 수 있다. 주방벽(50)은 다수의 주방벽(50) 시트(sheet)가 연결되어 형성될 수 있으며, 기밀성을 유지하기 위하여 서로 간에 용접으로 결합될 수 있다.
주방벽(50)을 용접하는 방법으로는 관련 기술분야에서 사용되는 다양한 용접방법이 사용될 수 있으며, 겹치기용접 또는 맞대기용접을 포함한다. 또한, 용접 품질을 향상시키면서도 작업편차를 줄여 균일한 품질을 얻기 위하여 레이저용접 또는 플라즈마 용접 등의 방법을 사용하는 자동용접장치를 이용할 수도 있다. 이상의 겹치기용접, 맞대기용접, 레이저용접, 또는 플라즈마 용접 등은 관련 기술분야에서 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.
주방벽(50)은 초저온의 저장유체와 직접 접촉하기 때문에 급격한 수축 및 팽창에 노출되어 있다. 주방벽(50)은 열수축과 열팽창이 반복되면서 피로가 누적되어 파괴되거나 열수축 발생 시 용접 부위가 파손되어 기밀성이 훼손될 수 있다. 이러한 문제 때문에, 주방벽(50)은 낮은 면강성(In-plane stiffness)을 갖기 위해 주름부(51)(corrugation)를 포함한다. 주름부(51)는 열응력에 대응하여 형상이 탄력적으로 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다.
주방벽(50)은 서로 다른 방향으로 배치되는 제1주름부(51-1) 및 제2주름부(51-2)와, 두 주름부(51)가 교차되는 교차부(52)를 포함한다. 주방벽(50)의 면내 방향으로 작용하는 열응력은 두 방향의 주름부(51)에 의해 해소될 수 있다. 즉, 제1주름부(51-1)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제2주름부(51-2)의 신축성에 의해 해소되고, 제2주름부(51-2)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제1주름부(51-1)의 신축성에 의해 해소될 수 있다.
도면에는 수직하게 배치되는 두 방향의 주름부(51)를 도시하였지만, 필요에 따라 세 방향 이상의 주름부를 포함할 수 있다. 일례로, 세 방향의 주름부는 서로 60도의 각도를 두고 배치될 수 있다.
외벽은 평면부와 코너부를 포함하고, 단열패널 어셈블리는 평면부에 설치되는 단열패널 어셈블리와 코너부에 설치되는 코너패널 어셈블리를 포함한다. 코너부는 서로 다른 각으로 배치되는 평면부를 연결하며, 서로 다른 두 방향의 단열패널이 연결되는 모서리부와, 서로 다른 세 방향의 단열패널이 연결되는 꼭지점부를 포함한다. 이하에서는 평면부에 설치되는 단열패널 어셈블리를 기본으로 하여 설명도록 한다.
단열패널(20, 30)은 일반적으로 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form) 또는 강화 폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF) 등과 같이 단열성능이 우수하면서도 경량인 재료를 이용할 수 있으며, 저장유체를 외부와 단열시켜 초저온 상태로 유지할 수 있다. 단열패널 어셈블리는 단열성능의 향상 및 수선의 용이성 등의 목적으로 상부 단열패널(30)과 하부 단열패널(20)을 포함하는 2중 단열구조로 이루어지는 것이 일반적이다.
외벽(10)으로는 이너 헐(inner hull)이 사용될 수 있으며 저장유체의 하중을 지지한다. 외벽(10)에는 하부 단열패널(20)이 고정될 수 있다.
하부 단열패널(20)은 외벽(10)에 견고하게 고정될 수 있도록 저면에 하부 제1보강패널(21)이 결합될 수 있으며, 스터드 볼트(12) 등을 포함하는 다양한 고정부재에 의해 외벽(10)과 결합할 수 있다. 하부 제1보강패널(21)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 하부 단열패널(20)의 저면에 부착될 수 있다.
단열패널 어셈블리는 상부 단열패널(30)과 하부 단열패널(20) 사이에 개재되는 보조방벽(40)을 포함할 수 있다. 보조방벽(40)은 주방벽(50)이 침투되었을 경우 하부 단열패널(20)을 보호하여 수선에 요구되는 시간과 비용을 크게 절감할 수 있다.
보조방벽(40)은 주방벽(50)과 동일하게 인바 합금(INVAR), 스테인리스강(SUS), 또는 알루미늄 합금 등의 금속재료를 이용하거나, 리지드 트리플렉스(rigid triplex)와 서플 트리플렉스(supple triplex)를 이용할 수 있다.
보조방벽(40)을 하부 단열패널(20)에 결합하는 방법의 차이에 따라 접착식 제작방법과 용접식 제작방법이 사용된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 접착식 제작방법은 하부 단열패널(20) 상에 에폭시 글루 등의 접착제를 사용하여 리지드 트리플렉스를 부착하고, 인접하는 리지드 트리플렉스 사이를 서플 트리플렉스로 연결하여 마감함으로써 밀봉상태를 완성할 수 있다. 이 때 셔플 트리플렉스 역시 접착제에 의해 리지드 트리플렉스 상에 부착될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창은 인접하는 보조방벽(40)이 용접에 의해 결합되는 용접식 제작방법이 사용된다. 용접식 제작방법은 보조방벽(40)이 하부 단열패널(20)과 접착되어 결합하는 대신 기계적으로 결합되고, 상부 단열패널(30) 역시 보조방벽(40)과 접착되어 결합하는 대신 하부 단열패널(20)과 기계적으로 결합된다.
이하 본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창에 대하여 설명하도록 한다. 아래의 설명에서는 도 1 내지 도 6을 참고하도록 한다. 우선 도 1과 도 2를 참고하여 하부 단열패널(20)의 설치 과정에 대하여 설명하도록 한다.
하부 단열패널(20)은 저면에 접착되는 하부 제1보강패널(21)을 매개로 하여 외벽(10)에 결합될 수 있다. 외벽(10)에는 하부 단열패널(20)을 결합하기 위한 스터드 볼트(12)가 용접될 수 있다. 또한, 하부 단열패널(20)과 하부 제1보강패널(21)에는 스터드 볼트(12)가 관통될 수 있도록 관통홀(20a, 21a)이 형성된다. 이 때 하부 제1보강패널(21)에 형성되는 관통홀(21a)의 직경은 하부 단열패널(20)에 형성되는 관통홀(20a)의 직경보다 작게 마련될 수 있다.
스터드 볼트(12)는 하부 단열패널(20)의 코너부에 형성되는 관통홀(20a)에 삽입되어 너트와 결합하고, 너트는 스터드 볼트(12)와 결합함으로써 하부 제1보강패널(21)을 구속한다. 결과적으로 하부 제1보강패널(21)이 부착된 하부 단열패널(20)이 외벽(10)에 결합된다. 이 때, 단열성능을 유지하기 위하여 관통홀(20a)에는 폼 플러그(20b)가 삽입될 수 있다.
또한, 하부 제1보강패널(21)과 외벽(10) 사이에는 접착력을 가지는 매스틱(mastic, 11) 및/또는 단차를 조절하기 위한 레벨패드(13) 등이 개재될 수 있다. 특히 매스틱(11)은 접착력과 탄성을 동시에 가지기 때문에, 외벽(10)과 하부 단열패널(20)을 결합함과 동시에 상호간에 전달되는 충격을 완화할 수 있다.
복수의 하부 단열패널(20)들은 서로 인접하여 배치될 수 있고, 일례로 격자형으로 배치될 수 있다. 격자형으로 배치된다는 것은 하부 단열패널(20)들이 제1방향으로 인접하여 배치되는 것뿐만 아니라 제2방향으로도 인접하여 배치되는 것을 의미한다.
인접하는 하부 단열패널(20) 사이에는 하부 조인트(23)가 삽입될 수 있다. 하부 조인트(23)는 하부 단열패널(20) 사이의 간극을 충진할 수 있는 단열재일 수 있으며, 글라스 울(glass wool) 등이 사용될 수 있다. 하부 조인트(23)는 하부 단열패널(20)이 설치된 후에 삽입되거나, 하부 단열패널(20)의 측부에 부착된 상태로 설치될 수 있다.
다음으로 도 3과 도 4를 참고하여 하부 단열패널(20) 상에 보조방벽(40)을 설치하는 과정에 대하여 설명하도록 한다. 도 3은 보조방벽의 결합모습을 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 확대도이다.
하부 단열패널(20)의 상부에는 보조방벽(40) 설치를 위해 하부 제2보강패널(22)이 적층될 수 있다. 하부 제2보강패널(22)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 하부 단열패널(20)에 부착될 수 있다.
하부 단열패널(20)의 상부에는 보조방벽 연결부재(24)가 마련될 수 있다. 특히, 하부 제2보강패널(22)이 마련되는 경우 보조방벽 연결부재(24)는 하부 제2보강패널(22)의 상면에 결합할 수 있다. 보조방벽 연결부재(24)는 SUS 등의 금속재질로 마련되어 보조방벽(40)과 용접 결합될 수 있으며, 리벳(24a) 등에 의하여 하부 제2보강패널(22)과 기계적으로 결합할 수 있다. 보조방벽 연결부재(24)는 하부 제2보강패널(22)에 형성되는 홈(22a)에 수용되어 하부 제2보강패널(22)의 상면으로 돌출되지 않을 수 있다.
또한, 보조방벽 연결부재(24)는 스트립(strip) 형상으로 마련될 수 있으며, 서로 다른 방향으로 배열되어 교차부를 형성할 수 있다. 일례로, 서로 직교하는 두 방향의 스트립 형상으로 마련될 수 있다. 보조방벽 연결부재(24)는 마주보는 하부 단열패널(20)의 모서리에 평행하게 마련될 수 있다. 또한, 보조방벽 연결부재(24)는 하나의 스트립으로 마련되거나 여러 개의 스트립이 연속적으로 연결되도록 마련될 수 있다.
하부 단열패널(20)의 상부에는 상부 단열패널(30)을 고정하는 패널 고정유닛(25)이 마련될 수 있다. 특히, 하부 제2보강패널(22)이 마련되는 경우 패널 고정유닛(25)은 하부 제2보강패널(22)의 상면에 결합할 수 있다. 패널 고정유닛(25)은 리벳(25c) 등에 의하여 하부 제2보강패널(22)과 기계적으로 결합되는 결합부(25a)와, 결합부(25a)에 연결되어 돌출되며 상부 단열패널(30)과 결합하는 돌출부재(25b)를 포함할 수 있다. 패널 고정유닛(25)은 하부 제2보강패널(22)에 형성되는 홈(22b)에 수용되어 하부 제2보강패널(22)의 상면으로 돌출되지 않을 수 있다.
하부 단열패널(20)은 위에서 바라볼 때 정사각형 형상일 수 있으며, 작업자가 수작업으로 작업할 수 있을 정도의 무게와 크기인 것이 바람직하다. 하부 단열패널(20)이 크고 무거울 경우 기계적인 장비를 이용하여 작업하여야 하는데, 이는 제작공정에서 소요되는 비용과 시간을 증가시키게 된다. 또한, 하부 단열패널(20)의 경우 저면에 매스틱(11)이 부착된 상태로 작업되는 것이 보통이기 때문에 기계적인 장비를 사용하는 경우 효율이 저하될 우려가 있다.
일례로, 본 발명의 실시예에 따른 하부 단열패널(20)은 약 1000mm*1000mm 크기의 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)을 사용하면서도 무게는 20kg 안팎일 수 있다. 따라서 2명의 작업자가 진공 그립퍼(vacuum gripper) 등을 이용하여 수작업으로 작업 가능하다.
보조방벽 연결부재(24)는 인접하는 보조방벽 연결부재(24)와 연결(직접 연결되지 않고 가상의 연장선에 의해 연결되는 것을 포함)되어 하나의 닫힌 도형을 형성한다. 도면에는 8개의 하부 단열패널(20)이 인접하여 배치되고, 하부 단열패널(20)에 마련되는 보조방벽 연결부재(24)에 의해 직사각형 형상의 닫힌 도형이 형성되는 것이 도시된다.
보조방벽(40)을 구성하는 하나의 보조방벽(40) 시트(sheet)는 보조방벽 연결부재(24)에 의해 형성되는 닫힌 도형의 형상에 대응하는 형상일 수 있다. 보조방벽(40) 시트의 모서리는 각각 보조방벽 연결부재(24)에 겹쳐지도록 배치되어 고정될 수 있다. 일례로, 보조방벽(40) 시트는 보조방벽 연결부재(24)에 가용접(tack welding) 방식으로 고정될 수 있다.
이 때, 보조방벽(40) 시트에는 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)가 관통될 수 있는 관통홀(40a)이 형성된다. 보조방벽(40)의 설치가 완료된 후 보조방벽(40)의 기밀성을 확보하기 위해 위의 관통홀(40a)과 패널 고정유닛(25)을 용접으로 마감한다.
하나의 보조방벽(40) 시트가 고정된 후 인접하는 일 측면에 다른 보조방벽(40) 시트가 고정될 수 있다. 이 때 미리 설치된 보조방벽(40) 시트와 인접하는 보조방벽(40) 시트의 모서리 중 하나 이상의 모서리는 미리 설치된 보조방벽(40) 시트와 겹쳐지도록 배치되고 다른 모서리는 보조방벽 연결부재(24) 상에 배치되어 고정될 수 있다. 일례로, 보조방벽(40) 시트와 보조방벽(40) 시트의 고정 및 보조방벽(40) 시트와 보조방벽 연결부재(24)의 고정은 가용접(tack welding) 방식을 사용할 수 있다.
위의 설치 과정을 연속적으로 수행하여 하부 단열패널(20) 상에 보조방벽(40) 시트를 모두 고정한다. 그러나 아직은 인접하는 보조방벽(40) 시트 사이에 가용접만 된 상태이기 때문에 기밀성을 유지하기 위하여 본 용접을 하여야 한다.
인접하는 보조방벽(40) 시트의 양 모서리는 겹치기 용접 또는 맞대기 용접에 의해 본 용접됨으로써 기밀성을 확보할 수 있다. 이 때 사용될 수 있는 용접방법은 관련 기술분야에서 사용되는 다양한 용접방법이 사용될 수 있다. 또한, 용접 품질을 향상시키면서도 작업편차를 줄여 균일한 품질을 얻기 위하여 레이저용접 또는 플라즈마 용접 등의 방법을 사용하는 자동용접장치를 이용할 수도 있다. 이상의 겹치기용접, 맞대기용접, 레이저용접, 또는 플라즈마 용접 등은 관련 기술분야에서 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.
한편, 보조방벽 연결부재(24)는 인접하는 보조방벽(40) 시트끼리 용접할 때 용접선(또는 용접심)의 하부에 위치함으로써 용접열에 의해 보조방벽(40) 시트가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 특히 플라즈마 용접이 사용되는 경우 고열에 의해 발생할 수 있는 보조방벽(40) 시트의 변형을 방지할 수 있다. 이 때 보조방벽(40) 시트끼리 겹치기 용접 또는 맞대기 용접하는 과정에서 용접열이 보조방벽 연결부재(24)에까지 전달되어 하부의 보조방벽 연결부재(24)와 그 상부에 위치하는 보조방벽(40) 시트가 서로 용접될 수도 있다.
보조방벽(40)은 저장유체와의 사이에 상부 단열패널(30)이 위치하기 때문에 주방벽(50)처럼 열변형이 크게 발생하지는 않더라도 어느 정도의 열변형은 피할 수 없다. 실제로 보조방벽과 하부 단열패널을 접착하여 결합하는 접착식 제작방법의 경우 보조방벽의 수축 및 팽창에 의해 하부 단열패널과의 접착면에 스트레스가 작용하여 접착 품질이 불량해지는 문제가 보고되곤 한다.
보조방벽(40)은 낮은 면강성(In-plane stiffness)을 갖기 위해 주름부(41)(corrugation)를 포함할 수 있다. 주름부(41)는 열응력에 대응하여 형상이 탄력적으로 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다.
보조방벽(40)은 서로 다른 방향으로 배치되는 제1주름부(41-1) 및 제2주름부(41-2)와, 두 주름부(41)가 교차되는 교차부(42)를 포함한다. 보조방벽(40)의 면내 방향으로 작용하는 열응력은 두 방향의 주름부(41)에 의해 해소될 수 있다. 즉, 제1주름부(41-1)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제2주름부(41-2)의 신축성에 의해 해소되고, 제2주름부(41-2)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제1주름부(411-)의 신축성에 의해 해소될 수 있다.
도면에는 수직하게 배치되는 두 방향의 주름부(41)를 도시하였지만, 필요에 따라 세 방향 이상의 주름부를 포함할 수 있다. 일례로, 세 방향의 주름부는 서로 60도의 각도를 두고 배치될 수 있다.
보조방벽(40)에 마련되는 주름부(41)는 하부 단열패널(20)을 향해 아래로 볼록할 수 있으며, 인접하는 두 하부 단열패널(20)의 경계에 위치할 수 있다. 이 때 하부 단열패널(20) 상부의 모서리에는 주름부(41)를 수용할 수 있도록 챔퍼(chamfer)가 형성되어 주름부(41)와의 간섭을 피할 수 있다.
보조방벽(40) 시트는 다수의 하부 단열패널(20)에 걸쳐질 수 있도록 마련될 수 있다. 하부 단열패널(20)에 걸쳐진다는 의미는 완전히 뒤덮는 경우와 일부만 덮는 경우를 포함한다. 일례로, 도 1에는 하나의 보조방벽(40) 시트가 8개의 하부 단열패널(20) 상에 걸치도록 마련되는 것이 도시된다.
한편, 보조방벽(40) 시트의 모서리는 하부 단열패널(20)의 중심선으로부터 벗어나도록 안착된다. 보조방벽(40) 시트의 모서리는 보조방벽 연결부재(24) 및/또는 인접하는 보조방벽(40) 시트의 모서리와 용접되어야 하기 때문에 하부 단열패널(20)의 중앙부에 위치하는 패널 고정유닛(25)과 겹쳐지지 않도록 하기 위함이다. 보조방벽(40) 시트와 패널 고정유닛(25)의 간섭은 보조방벽(40) 시트에 돌출부재(25b)가 관통되는 관통홀(40a)을 형성함으로써 방지할 수 있음은 앞에서 설명하였다.
보조방벽(40) 시트의 한 변의 길이(L)는 보조방벽(40) 시트가 덮는 하부 단열패널(20)의 개수(n)에서 하나를 뺀 개수(n-1)에 하부 단열패널(20)의 한 변의 길이(D)를 곱한 만큼보다 약간 클 수 있다. 보조방벽(40) 시트의 정확한 변의 길이(L)는 인접하는 하부 단열패널(20) 사이에 이격된 거리와, 보조방벽(40) 시트가 겹치기 용접 될 때 겹쳐지는 간격에 의해 결정될 수 있다. 도면에서 하부 단열패널(20)의 한 변의 길이를 a라고 할 때, 보조방벽(40)의 긴 변의 길이는 3a 보다 약간 크고, 작은 변의 길이는 a 보다 약간 클 것이다.
보조방벽(40) 시트에는 하부 단열패널(20) 사이의 경계에 수용되는 주름부(41)가 마련된다. 주름부(41)는 프레스 공법 등에 의해 형성될 수 있다. 도면에는 보조방벽(40)의 긴 변에는 3개의 주름부가 형성되고, 작은 변에는 1개의 주름부가 형성되는 것이 도시된다.
위의 설명들을 종합하면, 보조방벽(40) 시트에는 보조방벽(40) 시트가 덮는 하부 단열패널(20) 사이의 경계에 대응하는 주름부(41)가 형성되고, 교차부(42)는 시트의 한 변의 중심을 기준으로 한 방향으로 치우쳐져 위치한다. 이에 따라 돌출부재(25b)가 관통되는 관통홀(40a) 역시 시트의 한 변의 중심을 기준으로 반대 방향으로 치우쳐서 위치한다.
이상에서 살펴본 특징 중, 패널 고정유닛(25)이 하부 단열패널(20)의 중심에 위치한다는 점, 보조방벽 연결부재(24)가 하부 단열패널(20)의 모서리에 평행하게 위치하되 패널 고정유닛(25)으로부터 이격되도록 중심에서 벗어나 위치한다는 점, 보조방벽(40)이 복수의 하부 단열패널(20)이 연결되어 형성되는 보조방벽 연결부재(24)의 닫힌 도형에 대응하는 형상으로 마련된다는 점, 보조방벽(40)에는 인접하는 하부 단열패널(20)의 경계에 수용되는 주름부(41)가 마련되되 4개의 하부 단열패널(20)이 만나는 부분에는 제1주름부(41-1)와 제2주름부(41-2)가 교차하는 교차부(42)가 마련된다는 점, 및 보조방벽(40)에는 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)가 관통될 수 있는 관통홀(40a)이 마련된다는 점은 제작을 용이하게 하고 제작 시간을 단축시킬 수 있는 특징이다.
위와 같은 특징들로 인해 하부 제1보강패널(21) 및 하부 제2보강패널(22)이 적층되고 보조방벽 연결부재(24) 및 패널 고정유닛(25)이 설치된 복수의 하부 단열패널(20)을 외벽(10)에 설치하고, 복수의 보조방벽(40) 시트를 보조방벽 연결부재(24)에 고정하고, 보조방벽(40) 시트끼리 용접하는 방법에 의해 설치할 수 있어 제작공정이 매우 쉽고 단순해 진다. 이 때, 보조방벽(40) 시트는 서로 동일한 형상으로 마련되는 시트들을 사용하고, 보조방벽(40) 시트와 보조방벽(40) 시트의 본 용접은 자동용접장치를 이용할 수 있다는 점에서도 제작의 편의성이 증대될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창을 제작하는 방법에서는 하부 단열패널(20)과 상부 단열패널(30)을 고정하기 위한 패널 고정유닛(25)을 이용하여 레일을 고정 설치할 수 있다. 앞서 패널 고정유닛(25)에 상부 단열패널(30)을 고정하기 위하여 돌출되는 돌출부재(25b)가 설치될 수 있음을 설명한 바 있다. 자동용접장치의 레일은 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)에 결합되어 고정될 수 있으며, 패널 고정유닛(25)에 별도로 마련되는 다른 형상의 결합부재(미도시)에 결합될 수도 있다.
도면을 참고하면, 하부 단열패널(20)의 중앙부에 패널 고정유닛(25)이 마련되고, 패널 고정유닛(25)의 측부에 보조방벽 연결부재(24)가 마련될 수 있다. 한편, 도면과 달리 보조방벽 연결부재(24)와 패널 고정유닛(25)이 이격되지 않고 접촉하여도 무방하다.
다음으로 도 5를 참고하여 상부 단열패널(30)이 설치되는 과정을 설명하도록 한다. 도 5는 상부 단열패널의 결합모습을 나타내는 단면도이다. 복수의 상부 단열패널(30)들은 서로 인접하여 배치될 수 있고, 일례로 격자형으로 배치될 수 있다. 격자형으로 배치된다는 것은 상부 단열패널(30)들이 제1방향으로 인접하여 배치되는 것뿐만 아니라 제2방향으로도 인접하여 배치되는 것을 의미한다.
인접하는 상부 단열패널(12) 사이에는 상부 조인트(33)가 삽입될 수 있다. 상부 조인트(33)는 상부 단열패널(30) 사이의 간극을 충진할 수 있는 단열재일 수 있으며, 글라스 울(glass wool) 등이 사용될 수 있다. 상부 조인트(33)는 상부 단열패널(30)이 설치된 후에 삽입되거나, 상부 단열패널(30)의 측부에 부착된 상태로 설치될 수 있다.
하부 단열패널(20) 사이의 간격을 무시한다면(일반적으로 매우 좁음) 상부 단열패널(30)은 하부 단열패널(20)의 약 정수배 크기 형상으로 마련될 수 있다. 이 경우, 상부 단열패널(30)의 모서리는 하부 단열패널(20) 사이의 경계와 일치하게 된다. 따라서 상부 단열패널(30)을 하부 단열패널(20)의 설치 과정과 비슷하게 설치할 수 있어 제작의 편의성이 증대된다.
만일, 상부 단열패널(30)의 모서리가 하부 단열패널(20)의 경계와 일치하지 않고 하부 단열패널(20)과 엇갈리게 배치하는 경우, 상부 단열패널(30)을 하부 단열패널(20)과 고정한 후, 상부 단열패널(30) 사이의 간극에 연결패널(미도시)을 삽입해야 하며, 이 때 연결패널은 접착에 의해 고정된다는 점에서 제작에 불편함이 발생하게 되기 때문이다.
상부 단열패널(30)은 하부 단열패널(20)에 견고하게 고정될 수 있도록 저면에 상부 제1보강패널(31)이 결합될 수 있다. 상부 제1보강패널(31)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 상부 단열패널(30)의 저면에 부착될 수 있다.
상부 단열패널(30)과 상부 제1보강패널(31)에는 돌출부재(25b)가 관통될 수 있도록 관통홀(30a, 31a)이 형성된다. 이 때 상부 제1보강패널(31)에 형성되는 관통홀(31a)의 직경은 상부 단열패널(30)에 형성되는 관통홀(30a)의 직경보다 작게 마련될 수 있다.
또한, 상부 제1보강패널(31)에 형성되는 관통홀(31a)의 직경은 돌출부재(25b)의 직경에 대응하는 크기일 수 있다. 상부 제1보강패널(31)이 돌출부재(25b)와 상대적으로 이동하는 것을 방지하기 위함이다.
돌출부재(25b)는 상부 단열패널(30)에 중앙부에 한 쌍으로 형성되는 관통홀(30a)에 삽입되어 너트와 결합하고, 너트는 돌출부재(25b)와 결합함으로써 상부 제1보강패널(31)을 구속한다. 결과적으로 상부 제1보강패널(31)이 부착된 상부 단열패널(30)이 하부 단열패널(20)에 결합된다. 이 때, 단열성능을 유지하기 위하여 관통홀(30a)에는 폼 플러그(30b)가 삽입될 수 있다.
상부 단열패널(30)은 두 개의 하부 단열패널(20)이 인접하여 배치되는 면적과 대응하는 크기 및 형상으로 마련될 수 있다. 일례로, 도면과 같이 위에서 바라볼 때 정사각형(1 X 1)인 하부 단열패널(20)이 마련되는 경우 상부 단열패널(30)은 위에서 바라볼 때 한 변의 길이가 다른 한 변의 길이의 두 배인 직사각형(1 X 2)으로 마련될 수 있다. 구체적인 단열패널(20, 30)의 형상과 길이의 비는 경우에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
상부 단열패널(30)은 하나의 하부 단열패널(20)과 하부 단열패널(20)의 중앙에 위치하는 하나의 패널 고정유닛(25)에 의하여 결합될 수 있다. 이 경우 하나의 상부 단열패널(30)에는 두 개의 패널 고정유닛(25)이 결합될 수 있다. 상부 단열패널(30)에 고정점이 두 개가 마련됨으로써 상부 단열패널의 회전이 방지된다.
만일, 도면에 도시된 바와 달리 상부 단열패널(30)의 형상 및 크기가 하부 단열패널(20)의 그것과 동일하게 마련되는 등으로 대응한다면, 중앙부에 위치하는 패널 고정유닛(25) 한 개에 의하여 상부 단열패널(30)과 하부 단열패널(20)이 서로 고정되게 된다. 다만, 이 경우 상부 단열패널(30)은 하부 단열패널(20) 상에서 회전하는 것이 허용된다.
상부 단열패널(30)의 회전이 허용되면 제작 공정상에서 불편이 야기될 수 있다. 특히 측면이나 천정에 상부 단열패널(30)을 설치하는 경우 의도치 않게 상부 단열패널(30)이 회전하게 되어 이들을 정렬하는 데 노력과 시간이 소요될 수 있다. 또한, 상부 단열패널(30)의 회전이 허용됨으로써 인접하는 상부 단열패널(30) 사이에 응력이 발생할 수 있으며, 이로 인해 화물창의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 상부 단열패널(30)에 고정되는 주방벽(20)에 응력이 집중되어 용접부위 등에 파손을 야기할 수 있다.
이상에서는 상부 단열패널(30)의 회전을 방지하기 위하여 하나의 상부 단열패널(30)에 두 개 이상의 하부 단열패널(20)이 결합하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 이와 달리 하나의 상부 단열패널(30)과 하나의 하부 단열패널(20)이 결합하되, 패널 고정유닛(25)이 복수로 마련되는 경우를 포함할 수 있다.
상부 단열패널(30)의 상부에는 주방벽(50) 설치를 위해 상부 제2보강패널(32)이 적층될 수 있다. 상부 제2보강패널(32)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 상부 단열패널(30)에 부착될 수 있다.
상부 단열패널(12)의 상부에는 주방벽 연결부재(34)가 마련될 수 있다. 특히, 상부 제2보강패널(32)이 마련되는 경우 주방벽 연결부재(34)는 상부 제2보강패널(32)의 상면에 결합할 수 있다. 주방벽 연결부재(34)는 SUS 등의 금속재질로 마련되어 주방벽(50)과 용접 결합될 수 있으며, 리벳(34a) 등에 의하여 상부 제2보강패널(32)과 기계적으로 결합할 수 있다. 주방벽 연결부재(34)는 상부 제2보강패널(32)에 형성되는 홈(32a)에 수용되어 상부 제2보강패널(32)의 상면으로 돌출되지 않을 수 있다.
또한, 주방벽 연결부재(34)는 스트립(strip) 형상으로 마련될 수 있으며, 서로 다른 방향으로 배열되어 교차부를 형성할 수 있다. 일례로, 서로 직교하는 두 방향의 스트립 형상으로 마련될 수 있다. 주방벽 연결부재(34)는 마주보는 상부 단열패널(30)의 모서리에 평행하게 마련될 수 있다. 또한, 주방벽 연결부재(34)는 하나의 스트립으로 마련되거나 여러 개의 스트립이 연속적으로 연결되도록 마련될 수 있다.
상부 단열패널(30)의 상부에는 주방벽(50)을 설치하기 위한 방벽 설치부재(35)가 마련될 수 있다. 특히, 주방벽 연결부재(34)가 마련되는 경우 방벽 설치부재(35)는 주방벽 연결부재(34)의 상부에 마련될 수 있는데, 이러한 방벽 설치부재(35)는 자동용접장치를 이용하여 주방벽(50) 시트를 용접하기 위해 필요하다.
방벽 설치부재(35)는 서로 직교하는 두 방향의 주방벽 연결부재(34)가 만나는 교차부에 마련되는 스터드 볼트일 수 있다. 방벽 설치부재(35)는 주방벽 연결부재(34) 상에 용접 결합될 수 있다. 방벽 설치부재(35)가 마련되는 두 방향의 주방벽 연결부재(34)가 만나는 교차부는 주위에 4장의 주방벽(50) 시트가 만나는 4 시트 교차부일 수 있다. 주방벽(50) 시트의 코너부에 모따기되는 경우 방벽 설치부재(35)의 주위에 4장의 주방벽(50) 시트가 용접 설치되면서도 방벽 설치부재(35)와 간섭되지 않을 수 있다. 이 때, 주방벽(50) 시트의 코너부는 주방벽 연결부재(34)에 용접 결합됨으로써 기밀성을 유지하여야 한다.
방벽 설치부재(35)는 주방벽(50)을 설치하기 위한 것으로, 주방벽(50)의 설치가 완료되면 제거될 수 있다. 작업자가 이동하는 때에 장애물로 취급될 수 있기 때문이다.
다음으로 도 1 및 도 2와 도 6을 참고하여 주방벽(50)이 설치되는 과정을 설명하도록 한다. 도 6은 주방벽의 결합모습을 나타내는 사시도이다.
주방벽 연결부재(34)는 인접하는 주방벽 연결부재(34)와 연결(직접 연결되지 않고 가상의 연장선에 의해 연결되는 것을 포함)되어 하나의 닫힌 도형을 형성한다. 도 1에는 4개의 상부 단열패널(30)이 인접하여 배치되고, 상부 단열패널(30)에 마련되는 주방벽 연결부재(34)에 의해 직사각형 형상의 닫힌 도형이 형성되는 것이 도시된다.
주방벽(50)을 구성하는 하나의 주방벽(50) 시트(sheet)는 주방벽 연결부재(34)에 의해 형성되는 닫힌 도형의 형상에 대응하는 형상일 수 있으며, 주방벽(50) 시트의 4 모서리는 각각 주방벽 연결부재(34)에 겹쳐지도록 배치되어 고정될 수 있다. 일례로, 주방벽(50) 시트는 주방벽 연결부재(34)에 가용접(tack welding) 방식으로 고정될 수 있다.
하나의 주방벽(50) 시트가 고정된 후 인접하는 일 측면에 다른 주방벽(50) 시트가 고정될 수 있다. 이 때 미리 설치된 주방벽(50) 시트와 인접하는 주방벽(50) 시트의 4 모서리 중 하나의 모서리는 미리 설치된 주방벽(50) 시트와 겹쳐지도록 배치되고 다른 3 모서리는 주방벽 연결부재(34) 상에 배치되어 고정될 수 있다. 일례로, 주방벽(50) 시트와 주방벽(50) 시트의 고정 및 주방벽(50) 시트와 주방벽 연결부재(34)의 고정은 가용접(tack welding) 방식을 사용할 수 있다.
위의 설치 과정을 연속적으로 수행하여 상부 단열패널(30) 상에 주방벽(50) 시트를 모두 고정한다. 그러나 아직은 인접하는 주방벽(50) 시트 사이에 가용접만 된 상태이기 때문에 기밀성을 유지하기 위하여 본 용접을 하여야 한다.
인접하는 주방벽(50) 시트의 양 모서리는 겹치기 용접 또는 맞대기 용접에 의해 본 용접됨으로써 기밀성을 확보할 수 있다. 이 때 사용될 수 있는 용접방법으로 보조방벽의 용접에 사용되는 방법이 사용될 수 있으며, 자동용접장치를 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 주방벽 연결부재(34)는 인접하는 주방벽(50) 시트끼리 용접할 때 용접선(또는 용접심)의 하부에 위치함으로써 용접열에 의해 주방벽(50) 시트가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 특히 플라즈마 용접이 사용되는 경우 고열에 의해 발생할 수 있는 주방벽(50) 시트의 변형을 방지할 수 있다. 이 때 주방벽(50) 시트끼리 겹치기 용접 또는 맞대기 용접하는 과정에서 용접열이 주방벽 연결부재(34)에까지 전달되어 하부의 주방벽 연결부재(34)와 그 상부에 위치하는 주방벽(50) 시트가 서로 용접될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액화가스 화물창을 제작하는 방법에서는 주방벽 연결부재(34)에 설치되는 방벽 설치부재(35)(일례로, 스터드 볼트)를 이용하여 레일을 고정 설치할 수 있다.
이상으로 평면부에 설치되는 단열패널 어셈블리에 대하여 설명하였다. 다음으로 도 7과 도8을 참고하여 코너부에 설치되는 하부 단열패널 구조체(100)에 대하여 설명하도록 한다. 여기서, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 코너부 하부 단열패널 구조체(100)의 사시도이고, 도 8은 코너부 하부 단열패널 구조체(100)의 정면도이다.
하부 단열패널 구조체(100)는 크게 코너패널 어셈블리(120)와 라운드 스틸(140)과 고정지지구(150) 및 연결지지구(160)를 포함할 수 있다. 이때 코너패널 어셈블리(120)는 코너부에 대응하여 서로 수직으로 만나는 제1평판부(120-1)와 제2평판부(120-2)로 이루어지고 각각의 평판부(120-1,120-2)는 단열패널(121)와 제1보강패널(122)과 제2보강패널(123)를 포함할 수 있다.
단열패널(121)는 코너부의 코너각에 대응하도록 두 개의 단열패널이 서로 경계면(B)에서 만나도록 결합한다. 도 7에는 90도의 코너각에 대응하도록 각각 45도의 경사진 경계면(B)을 구비하는 두 단열패널이 서로 경계면(B)이 마주보도록 만나는 것을 도시한다. 다만, 이는 하나의 예를 도시한 것에 불과하며, 어느 하나의 단열패널 상에 다른 하나의 단열패널이 90도의 각도로 결합하거나 서로 상이한 각도의 경계면(B)을 구비하는 등 다양한 경계면(B)을 형성하는 것이 가능하다.
단열패널(121)은 외벽(10)의 코너부에 설치되는 스터드 볼트(12, 도 2 참고)와 결합할 수 있으며 폼 플러그(120b)를 삽입하여 마감할 수 있다. 또한, 단열패널(121)의 하부에는 외벽(10)과의 결합을 위한 제1보강패널(121)이, 단열패널(121)의 상부에는 보조방벽(미도시)과의 결합을 위한 제1보강패널(121)이 적층되어 고정될 수 있다. 이에 대한 설명은 평면부에 설치되는 하부 단열패널(20, 도 2 참고)과 같다.
라운드 스틸(140)은 서로 다른 방향의 단열패널(121)이 만나는 경계면(B)에 대응하는 위치에 곡면 형상으로 마련되는 곡면부(140a)와, 곡면부(140a)의 양 측부에서 연장되어 각각 서로 다른 방향의 단열패널(121)에 고정되는 한 쌍의 평면부(140b)를 포함할 수 있다.
라운드 스틸(140)은 초저온의 환경 속에서 열수축 및 열팽창을 반복하기 때문에 단열패널(121)의 코너각으로 형성되기 어렵다. 따라서 90도로 꺾이는 경계면(B) 부분에는 곡면부(140a)가 마련된다. 곡면부(140a)와 양 측의 평면부(140b)는 그 형상에 의해 편의상 구분한 것으로 하나의 라운드 스틸(140) 시트를 가공하여 제작될 수 있다. 또한, 평면부(140b)가 없이 라운드 스틸(140) 전체가 곡면부(140a)로 이루어지는 것도 가능하다.
라운드 스틸(140)은 코너패널 어셈블리(120)와 리벳(142) 등에 의해 기계적으로 결합될 수 있다. 또한 도면에 도시하지는 않았지만, 제1보강패널(121)에 보조방벽 연결부재(미도시, 도 3의 24 참고)가 마련되고, 라운드 스틸(140)이 보조방벽 연결부재에 용접되는 것도 가능하다.
또, 본 발명에서 라운드 스틸(140)은 후술할 고정지지구(150)에 의해 코너패널 어셈블리(120)에 고정될 수 있다. 즉, 리벳(142) 대신 고정지지구(150)가 이용되는 것인데, 이때 고정지지구(150)는 라운드 스틸(140)의 가장자리에 마련되어 라운드 스틸(140)을 코너패널 어셈블리(120)에 고정시키는 역할도 수행함으로써, 리벳(142) 등의 체결부재를 별도로 필요치 않게 하여 비용 저감 및 효율적인 시공을 구현할 수 있다.
한편, 제1보강패널(121)에는 라운드 스틸(140)을 수용할 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 따라서 라운드 스틸(140)의 평면부(140b)는 제1보강패널(121)로부터 돌출되지 않을 수 있다. 또한, 라운드 스틸(140)의 양 측부는 코너패널 어셈블리(120)의 모서리까지 연장되지 않을 수 있다. 즉, 라운드 스틸(140) 코너패널 어셈블리(120)의 중앙부에 수용되도록 마련될 수 있다.
고정지지구(150)는 하부 단열패널 구조체(100)와 연결지지구(160)를 서로 결합시키는 매개체 역할을 할 수 있다. 이를 위하여, 고정지지구(150)는 코너패널 어셈블리(120)에 결속되는 고정부(150a)와 연결지지구(160)가 삽입 및 결합되는 체결부(150b)로 이루어질 수 있다. 고정부(150a)는 제1보강패널(122)의 상하면에 각각 걸림턱을 형성함으로써 고정지지구(150)를 고정하고, 체결부(150b)는 내면에 연결지지구(160)의 제1결합부(160a)와 대응되는 너트부가 마련되어 연결지지구(160)를 고정할 수 있다.
연결지지구(160)는 하부 단열패널 구조체(100)에 결합하는 제1결합부(160a)와, 상부 단열패널 구조체(200)에 결합하는 제2결합부(160c)와, 코너부에 설치되는 보조방벽(미도시)과 용접 결합되는 용접부(160b)를 포함한다. 여기서, 도시되지는 않았으나 코너부에 설치되는 보조방벽은 하부 단열패널 구조체(100)와 상부 단열패널 구조체(200) 사이에 개재되어 평면에 설치되는 보조방벽(40)과 마찬가지로 액화가스 화물창을 2차적으로 밀봉한다.
제1결합부(160a)는 코너패널 어셈블리(120)의 상면에 마련되는 고정지지구(150)에 삽입되어 고정될 수 있다. 제1결합부(160a)의 외주면에는 볼트부가 형성되고, 고정지지구(150)의 내주면에도 이에 치합되는 너트부가 형성되어, 제1결합부(160a)와 고정지지구(150)가 서로 볼팅 방식으로 결합함으로써, 코너패널 어셈블리(120) 상에 연결지지구(160)가 고정 설치되도록 하는 것이다.
용접부(160b)는 제1결합부(160a)의 상측에 코너부 보조방벽과 용접 결합되도록 마련될 수 있다. 용접부(160b)는 제1결합부(160a)의 외경보다 큰 외경을 갖는 원판 형상으로 마련될 수 있으며, 코너부 보조방벽과 원활한 용접을 위해 그 두께는 코너부 보조방벽의 두께에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 이때, 시공 순서는 코너패널 어셈블리(120) 상측에 코너 보조방벽을 설치한 후, 연결지지구(160)를 고정지지구(150)에 채결하고, 코너 보조방벽을 연결지지구(160)의 용접부(160b)와 원호 용접하는 순으로 수행될 수 있다.
제2결합부(160c)는 용접부(160b)의 상부에 마련된다. 이러한 제2결합부(160c)는 제1보강패널(122) 상측으로 돌출되어, 상부 단열패널 구조체(200)와 체결될 수 있다. 예를 들어, 제2결합부(160c)의 외주면에는 나사산이 구비되고, 상부 단열패널 구조체(200) 일부에도 이에 치합하는 나사산이 내주면에 형성되어 제2결합부(160c)와 상부 단열패널 구조체(200)는 나사결합 방식으로 체결되는 것이다.
이처럼 연결지지구(160)는 제1결합부(160a)를 통해 고정지지구(150)를 매개로 하부 단열패널 구조체(100)에 체결되고, 용접부(160b)를 통해 코너 보조방벽과의 결합 매개체 역할을 수행함과 동시에 제2결합부(160c)를 통해 상부 단열패널 구조체(200) 결합에도 사용되어 비용 저감 및 효율적인 시공을 구현할 수 있다.
다음으로 도 9 내지 도 11을 참고하여 하부 단열패널 구조체(100)에 상부 단열패널 구조체(200)를 연결하는 방식을 설명하도록 한다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 하부 단열패널 구조체과 상부 단열패널 구조체를 연결하기 전의 상태를 나타내는 사시도이고, 도 10은 하부 단열패널 구조체과 상부 단열패널 구조체를 연결한 후의 상태를 나타내는 사시도이며, 도 11은 도 10에 대한 단면도이다.
도면을 참조하면, 상부 단열패널 구조체(200)는 하부 단열패널 구조체(100)과 마찬가지로 내부에 단열패널을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 평판형태의 단열패널을 통해 주방벽(300) 내측에 수용되는 액화가스를 외부로부터 단열할 수 있다. 나아가 상부 단열패널 구조체(200)의 단열패널 모서리에는 챔퍼가 형성되어 코너부 하부 단열패널 구조체(100)와의 간섭을 피할 수 있다. 이때, 하부 단열패널 구조체(100)와 상부 단열패널 구조체(200) 사이에는 코너부 보조방벽(미도시)이 개재되나, 도면 상에는 이를 생략하였다.
주방벽(300)은 상부 단열패널 구조체(200) 상측에 수직으로 배치되는 제1주방벽(300-1)과, 수평으로 배치되는 제2주방벽(300-2)을 포함한다. 또 주방벽(300)에는 주름부가 마련될 수 있다. 이때 주름부는 주방벽(300)에 작용되는 열응력을 해소할 수 있다. 이러한 주름부는 인접하는 단열패널 사이의 경계에 대응하여 인접하는 단열패널 사이의 경계에 수용될 수 있다.
한편 잠시 도 11을 참조하면, 고정지지구(150)와 연결지지구(160)는 후술할 주방벽(300)이 설치되는 평면과 동일 평면상에 위치할 수 있다. 즉, 서로 수직으로 만나는 제1주방벽(300-1)과 제2주방벽(300-2)에 대응하여, 제1주방벽(300-1)과 동일 평면 상에 제1연결지지구(161)가 위치하고, 제2주방벽(300-2)과 동일 평면 상에 제2연결지지구(162)가 위치하도록 고정지지구(150)를 배치할 수 있다.
이는 화물창에 저장되는 액화가스의 슬로싱 등에 의해 주방벽(300)의 면방향으로 발생되는 작용력(F1,F2)으로 인해 연결지지구(160)에 가해지는 힘을 감소시켜 연결지지구(160)의 내구성 및 구조적 안전성이 강화되는 효과를 가져온다. 나아가, 서로 다른 방향으로 배치되는 제1주방벽(300-1)과 제2주방벽(300-2)에 대응하여 동일 평면 상에 각각 제1연결지지구(161)와 제2연결지지구(162)가 마련됨으로써, 제1주방벽(300-1)과 제2주방벽(300-2)에 각각 가해지는 작용력(F1,F2)으로 인해 연결지지구(160)에 가해지는 모멘트(M1,M2)를 줄인다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
B: 경계면 a: 사이각
F1: 작용력 F2: 작용력
N1: 반력 N2: 반력
M1: 모멘트 M2: 모멘트
100: 하부 단열패널 구조체 120: 코너패널 어셈블리
120-1: 제1평판부 120-2: 제2평판부
121: 단열패널 122: 제1보강패널
123: 제2보강패널 120b: 폼 플러그
140: 라운드 스틸 140a: 곡면부
140b: 평면부 142: 리벳
150: 고정지지구 150a: 고정부
150b: 체결부 160: 연결지지구
160a: 제1결합부 160b: 용접부
160c: 제2결합부 161: 제1연결지지구
162: 제2연결지지구 200: 상부 단열패널 구조체
300: 주방벽 300-1: 제1주방벽
300-2: 제2주방벽

Claims (6)

  1. 코너부가 상부 단열패널 구조체와 하부 단열패널 구조체의 이중구조로 단열되는 액화가스 화물창에 있어서,
    상기 하부 단열패널 구조체는
    상기 코너부에 대응되는 형상으로 마련되는 코너패널 어셈블리,
    일단이 상기 코너패널 어셈블리에 고정되고 타단이 상기 상부 단열패널 구조체와 결합되는 연결지지구,
    상기 코너패널 어셈블리에 설치되고, 상기 연결지지구와 상기 코너패널 어셈블리의 결합을 매개하는 고정지지구, 및
    상기 코너패널 어셈블리 상측에 설치되는 라운드 스틸을 포함하고,
    상기 연결지지구는 상기 상부 단열패널 구조체에 설치되는 주방벽과 동일 평면상에 인접하게 위치하여 상기 연결지지구에 가해지는 응력집중을 완화하고,
    상기 고정지지구는 상기 라운드 스틸의 가장자리에 마련되어 상기 라운드 스틸을 상기 코너패널 어셈블리에 고정시키는 액화가스 화물창.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코너패널 어셈블리는 사이각을 이루며 연결되는 제1평판부와 제2평판부를 포함하고,
    상기 주방벽은 상기 제1평판부에 평행하게 배치되는 제1주방벽과, 상기 제2평판부에 평행하게 배치되는 제2주방벽을 포함하고,
    상기 연결지지구는 상기 제1주방벽과 동일 평면상에 위치하는 제1연결지지구와, 상기 제2주방벽과 동일 평면상에 위치하는 제2연결지지구를 포함하는 액화가스 화물창.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결지지구는
    상기 하부 단열패널 구조체에 체결되는 제1결합부와, 보조방벽과의 결합을 위한 용접부와, 상기 상부 단열패널 구조체와 체결되는 제2결합부를 포함하는 액화가스 화물창.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코너패널 어셈블리는 단열패널과, 상기 단열패널의 상하부에 각각 접합되는 제1보강패널 및 제2보강패널을 포함하는 액화가스 화물창.
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