KR101865672B1

KR101865672B1 - 고성능 단열 구조재가 적용된 중대형 lpg 운반선 화물창, 그 중대형 lpg 운반선 화물창 제조방법, 및 그 고성능 단열 구조재

Info

Publication number: KR101865672B1
Application number: KR1020170116617A
Authority: KR
Inventors: 정태영; 박공주
Original assignee: 정태영
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2018-06-08

Abstract

본 발명은 고성능 단열 구조재가 적용된 중대형 LPG 운반선 화물창, 그 중대형 LPG 운반선 화물창 제조방법, 및 그 고성능 단열 구조재에 관한 것으로, 본 발명의 고성능 단열 구조재는, 금속 박스공간 안에서 하부 판, 테두리 프레임, 그리고 상부 판의 내측 면에 비발포성 폴리우레탄이 완전 밀착하여 접착되므로, 이와 같은 강력한 접착구조에 의해서 구조 성능을 구비함은 물론, 비발포성 폴리우레탄이 기밀 접착으로 단열재 주위를 감싸 보호하여 가스 출입이 발생하지 않게 되므로, 장기간 사용시에도 단열 성능 저하 없이 그대로 단열 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 고성능 단열 구조재가 적용된 LPG 운반선 화물창은, 독립 탱크 삽입 방식이 아니라 선체에 직접 시공하는 방식이기 때문에, 기존의 독립 탱크와 선체 사이에 발생하는 엄청난 사각공간을 없앨 수 있어 공간 효율이 대폭 증가한다.

Description

고성능 단열 구조재가 적용된 중대형 LPG 운반선 화물창, 그 중대형 LPG 운반선 화물창 제조방법, 및 그 고성능 단열 구조재{CARGO OF LIQUEFIED PETROLEUM GAS CARRIER, MANUFACTURE METHOD OF THE CARGO, AND HIGH-PERFORMANCE INSULATION AND STRUCTURAL COMPONENTS THEREOF}

본 발명은 단열 및 구조재의 성능을 모두 보유한 고성능 단열 구조재, 그 고성능 단열 구조재를 적용한 LPG 운반선의 화물창 및 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 탱크구조의 단순화를 통해서 작업 시수 및 재료비를 대폭 줄일 수 있으며, 화재의 위험을 원천 방지하고, 사각공간(Dead Space)의 감소를 통해서 같은 선박의 크기 기준으로 화물창 용적을 크게 늘리거나 그만큼 선박의 크기를 감소시킴으로써, 선박의 경량화가 가능하며 엄청난 연료 소비량을 감소시킬 수 있는, 고성능 단열 구조재가 적용된 중대형 LPG 운반선 화물창, 그 중대형 LPG 운반선 화물창 제조방법, 및 그 고성능 단열 구조재에 관한 것이다.

일반적으로 LPG 운반선은 석유가스 생산지나 유전에서 석유와 함께 생산하거나 석유 정제 과정에서 산출되는 기체 상태의 석유계 탄화수소가스를 액화시켜 운송하는 선박으로, 운송방식과 탱크구조 방식에 따라 3~4종류로 구분된다.

즉, 운송 방식으로는 압력식, 저온 압력식, 저온식으로 나뉘며, 탱크구조 방식으로는 일체형, 멤브레인형, Semi-멤브레인형, 및 독립형으로 나뉜다.

일체형은 화물탱크가 선체의 일부인 방식이며, 멤브레인 및 Semi-멤브레인형은 화물의 하중이 단열 내장재를 통해 선각으로 전해지는 방식이다. 그리고 독립형은 선체 내부에 독립 자기지지형 탱크를 삽입한 후 지지하는 방식이다.

일반적으로 상온에서도 쉽게 가압하면 액화되는 부탄이나 프로판가스 전용 운반선 및 근해항로에서 사용되는 소형 LPG 운반선의 경우는, 탱크를 내압구조로 제작하여 가압 수송하는 방식이 유리하다. 하지만, 선박이 대형화되면 내압구조를 만드는 작업이 매우 어려우므로, 대부분 저온식이 사용된다. 이 중에서 중대형 LPG 운반선의 경우는, 단열시공이 완료된 독립 자기지지형 탱크를 선체 내부에 삽입하는 저온 독립형 탱크구조가 적용된다.

저온 독립형 탱크구조는 오랫동안 사용된 일반적인 방식이나 선체 공간 활용성이 떨어지고, 번거로운 작업 및 복잡한 구조재로 인한 재료비 상승 및 화재 측면에서 심각한 문제가 있다.

종래 중대형 LPG 운반선에 적용되는 저온 독립형 탱크구조는 하기와 같은 단점이 있다.

첫째, 독립형 탱크를 선체 내부에 삽입하는 방식이기 때문에 필수적으로 엄청난 사각공간(Dead Space)이 발생하여 공간효율 측면에서 매우 불리하다.

즉, 독립형 탱크와 선체(hull) 내부 사이에 작업 및 검사를 하기 위한 목적으로 최소 1~2미터 이상의 공간이 요구되며, 선체 코너 부분에서는 삽입을 위한 공간이 추가로 필요하게 된다.

둘째, 상당히 번거로운 시공 방식으로서 많은 재료비 및 제작 공수가 요구된다.

즉, 독립된 탱크구조를 제작하고, 탱크 외측 면에 폴리우레탄 폼(PUF)을 두께 120㎜ 이상 도포 시공한 후, 폴리우레아 등의 단열재 보호용 마감재 시공을 마친 탱크를 제작하여야 하고, 이를 지탱하는 선체 구조도 별도로 제작해야만 한다.

이 모든 과정에서 상당한 시간과 공수가 요구되며, 탱크 구조 및 선체 구조를 모두 제작하여야 하므로, 구조적인 측면에서도 효율적이지 못하다.

셋째, 탱크 외측 면에 단열 보호용 마감재 또는 폴리우레탄 폼(PUF)이 도포되므로, 화재의 위험성이 매우 크다.

즉, 독립형 탱크를 선체 내부에 삽입한 후에, 조선소에는 여러 번의 용접 및 도장 작업 등이 발생하는 데, 이때 발생하는 용접 불꽃 및 다양한 화기 작업 등으로 단열 보호용 마감재 또는 폴리우레탄 폼(PUF)에 화재가 발생하는 경우가 빈번하다.

화재를 방지하기 위하여 난연성 폴리우레탄 폼을 적용한 방식도 있으나, 발포제가 섞인 폴리우레탄 폼은 근본적으로 화재의 위험을 항상 내재하고 있기 때문에 화기작업에 많은 주의가 필요하며 가격도 매우 비싼 단점이 있다.

중대형 LPG 운반선의 이러한 문제를 해결하기 위해 고려해 볼 수 있는 통상적인 방법은 아래와 같지만 모두 근본적인 문제가 있기 때문에 적용 불가하다.

1) 화재에 취약한 폴리우레탄 폼을 사용하지 않기 위해서 저온식이 아닌 압력식 탱크 구조로 바꿀 경우, 압력 유지를 위한 막대한 선체 보강 작업이 요구되므로, 선박의 크기가 매우 커지고 구조도 복잡해지므로 경제성이 전혀 없다.

2) 기존의 복합 라미네이트 구조 기술을 적용하여 일체형 탱크 구조를 만드는 방식은, 단열성능이 없기 때문에 탱크 내부 온도 유지가 불가능하므로 적용이 불가하다.

3) 폴리우레탄 폼 및 단열 보호재 시공을 탱크 내부, 즉 액체 화물과 접하는 구역 쪽에서 실시하는 방식은, 액체 화물이 가하는 엄청난 하중을 충격에 약한 단열재가 지탱할 수 없기 때문에 적용이 불가하다.

4) 멤브레인 또는 Semi-멤브레인 방식을 적용할 경우, 공간 활용 측면에서 매우 유리하다. 이 경우, 통상적인 멤브레인 방식의 LNG 운반선과 유사한 방식으로 탱크 구조가 제작되게 된다.

하지만, 통상적인 멤브레인 시공법은 선체 내부의 단열재 시공 후 단열재 보호 및 액체 화물 하중 지지를 위한 탱크 내부의 금속 피복 작업이 요구되는 데, 이 작업은 고도의 기술이 요구되는 방식으로 막대한 공수와 시간이 요구되므로, 경제성이 현저히 떨어진다.

5) 독립 탱크 삽입 방식이 아니라 일체형 탱크 구조를 사용하고 일차 방벽과 이차 방벽 사이에 단열시공을 할 경우는, 단열 시공을 위해서 발포용 호스가 움직이고 환기를 위한 상당한 공간이 요구되므로, 기존의 독립형 탱크 방식보다 훨씬 더 큰 사각공간(Dead Space)이 발생하게 되므로 경제성이 전혀 없다.

현재까지 구조 성능과 단열 성능을 갖는 단열 구조재(또는 복합 판넬)에 대한 기술이 미비하고, 공개된 대부분의 단열 구조재가 종전의 문제점을 그대로 갖고 있어 큰 하중과 저온의 액화가스를 저장하는 화물창에는 적용하지 못하는 기술적 한계가 있다.

국내 공개특허 제10-1997-0005615호

일반적인 단열재는 구조 성능, 즉 구조재로서의 성능이 거의 없고 단열재로서만 사용된다.

일반 단열재 시공방식은, 기본적인 골격을 이루는 구조 공사를 먼저 시공한 후, 단열 시공을 하고, 이후 단열재를 외부 충격에서 보호하는 단열 보호재 시공을 별도로 거쳐야 하는 문제가 있다.

특히, 진공 단열재는 단열 성능은 매우 우수하나, 충격에 약하고 외부 피복이 파손될 경우 지속적인 외부 공기의 유입으로 단열 성능이 감소될 수 있다는 단점이 있으므로, 보다 각별한 주의가 요구된다.

또한, 일반적으로 복합 라미네이트 기술은, 밀폐된 금속박스에 폴리우레탄을 주입하여 제작하는 것으로, 내구성이 뛰어나며 폭발/화재/충격에 강하며, 소음 및 진동 저감 능력도 뛰어난 구조이다. 복합 라미네이트 구조는 금속판과 폴리우레탄의 상승작용으로 상당히 뛰어난 구조재로서의 성능을 가지지만, 단열성 측면에서는 열전도율이 약 0.16~0.20 정도로 일반 단열재의 5분의 1 수준의 단열 성능에 불과하며, 더구나 진공 단열재와 비교해서는 40분의 1 정도의 단열 성능에 지나지 않은 것으로 알려져 있다.

일반적으로 LPG 운반선 화물창은, 액화가스의 특성상 저온의 열팽창에 대한 단열 성능은 물론 고 하중의 상당한 구조 강도가 요구되기 때문에 현재까지 개발된 단열 구조재로는 LPG 운반선 화물창 설계조건을 만족할 수 없다.

LPG 운반선 화물창에 적용하기 위해서 기존 복합 라미네이트 구조재 내부에 고성능 단열재인 진공 단열재를 삽입하는 방식을 상정할 수는 있지만 다음과 같은 문제가 발생한다.

우선, 기존 복합 라미네이트 구조재 내부에 고성능 단열재인 진공 단열재를 삽입하는 방식에서는 비발포성 폴리우레탄과 단열재 간의 구조적인 결합이 매우 취약하다. 즉, 일반적인 진공 단열재는 얇은 외부 금속 피복이 내부 코어를 감싼 구조로 구성되므로, 진공 단열재와 비발포성 폴리우레탄과의 결합은 결국 얇은 외부 피복과 비발포성 폴리우레탄과의 접합에 국한된다고 할 수 있다. 따라서, 복합 하중 조건 하에서 전단 방향으로 약간의 힘만 가해져도 진공 단열재의 피복이 손상될 수 있다. 이 경우, 결과적으로 진공 단열재를 사이로 상부 구조(상부 금속판과 상부 비발포성 폴리우레탄)와 하부 구조(하부 금속판과 하부 비발포성 폴리우레탄)가 별개의 구조로 거동하게 된다. 이러한 현상은 다른 고성능 단열재를 적용한 경우도 마찬가지로 발생한다. 이렇게 구조 전체가 하나로 움직이는 동일 거동을 하지 못할 경우, 전체적인 구조 성능은 현저히 떨어지게 된다.

특히, 기존 복합 라미네이트 구조재 내부에 고성능 단열재인 진공 단열재를 삽입하는 방식에서는, 금속판의 수직 방향(상하 방향)으로 당기는 하중이 걸릴 경우, 폴리우레탄과 금속판은 붙어있지만, 폴리우레탄과 진공 단열재 사이에서 박리현상이 발생할 수 있다. 박리 현상이란, 외부 굽힘 하중에 대하여 상부 폴리우레탄과 하부 폴리우레탄이 동일방향으로 거동(擧動)하기 않는 현상이 반복됨에 따라 진공 단열재를 기준으로 상부 폴리우레탄 또는 하부 폴리우레탄이 진공 단열재로부터 분리되는 현상을 말한다.

기존 복합 라미네이트 구조재 내부에 고성능 단열재인 진공 단열재를 삽입하는 방식에서는, 액화가스 화물창의 특성상, 액화가스 저온의 열팽창과 고 하중이 발생하므로, 박리현상에 의해서 전체적인 구조 성능이 현저히 떨어지게 되며, 이러한 하중이 반복될 경우, 피로 붕괴로 인하여 구조재로서의 기능을 제대로 수행할 수 없다는 점을 발견하였다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 박스공간 안에서 하부 판, 테두리 프레임, 그리고 상부 판의 내측 면에 비발포성 폴리우레탄이 완전 밀착하여 접착(부착 혹은 접합)되므로, 이와 같은 강력한 접착구조에 의해서 뛰어난 구조 성능을 구비함은 물론, 비발포성 폴리우레탄이 기밀 접착으로 진공 단열재의 주위를 감싸 보호하므로, 가스 출입이 발생하지 않게 되므로, 장기간 사용시에도 단열 성능 저하 없이 그대로 단열 성능을 유지할 수 있음은 물론 커넥터의 연결구조에 의해서, 고성능 단열 구조재에 걸리는 하중이 균일하게 분산됨은 물론, 하중에 대하여 금속박스 및 비발포성 폴리우레탄과 단열재 모두가 동일하게 거동하므로, 구조적인 성능이 월등히 향상되고 내부 박리현상도 효과적으로 방지할 수 있는 고성능 단열 구조재를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선의 화물창 및 그 화물창의 제조방법을 제공함으로써, 탱크 구조의 단순화를 통해서 작업 시수 및 재료비를 대폭 줄일 수 있으며, 화재의 위험을 원천 방지하며, 사각공간(Dead Space)의 감소를 통해서 같은 선박의 크기 기준으로 화물창 용적을 크게 늘리거나 그만큼 선박의 크기를 감소시킴으로써, 선박의 경량화가 가능하며 엄청난 연료 소비량을 감소시킬 수 있도록 함에 다른 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고성능 단열 구조재가 적용된 중대형 LPG 운반선 화물창, 그 중대형 LPG 운반선 화물창 제조방법, 및 그 고성능 단열 구조재를 제공한다.

우선, 본 발명의 고성능 단열 구조재는 금속재질의 하부 판; 상기 하부 판의 상부에 용접되는 금속재질의 테두리 프레임; 상기 테두리 프레임의 상부에 용접되는 금속재질의 상부 판; 상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해서 형성된 금속 박스공간 안에 내장되는 단열재; 상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하기 위하여 상기 금속 박스공간 안으로 주입 후 경화되어 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착되며, 상기 단열재와 상기 하부 판 사이에 형성된 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 단열재와 상기 상부 판 사이에 형성된 상부 비발포성 폴리우레탄으로 구성되는 비발포성 폴리우레탄; 상기 단열재를 기준으로, 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄 간의 박리현상을 방지하기 위하여 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄을 연결하는 커넥터; 상기 하부 판과 상기 하부 플랜지 사이에 설치되는 커넥터 하부 지지부재; 및 상기 상부 판과 상기 상부 플랜지 사이에 설치되는 커넥터 상부 지지부재를 포함한다.

상기 커넥터는 상기 단열재의 관통 홀을 관통하는 웨브; 및 상기 웨브의 상부와 하부에 형성되는 상, 하부 플랜지로 구성된다.

상기 커넥터는 상기 단열재와 상기 단열재 사이를 통과하는 웨브; 및 상기 웨브의 상부와 하부에 형성되는 상, 하부 플랜지로 구성된다.

상기 테두리 프레임은 중간 부분이 뚫린 사각형상으로 형성되고, 상기 테두리 프레임의 형상은 사각형상에 국한되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.

상기 하부 판과 상기 진공 단열재 사이에 하부 간격유지 부재가 설치되고, 상부 판과 단열재 사이에 상부 간격유지 부재가 설치될 수 있다.

열교 현상을 차단하기 위하여 서로 인접하는 상기 상부 판 사이에는 금속 재질의 열교 차단 부재가 연결될 수 있고, 테두리 프레임이 위치하는 하부 판의 하면(바닥면)에는 단열 시트가 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창은, 내부에 저장한 저온 액화가스를 단열시키고 저온 액화가스의 하중을 지지하기 위하여 선체의 사이드 쉘 내측 면과 일정간격을 유지하여 설치되는 단열 구조재를 구비한다.

상기 단열 구조재는, 상기 사이드 쉘 내측 면과 일정간격을 유지하여 용접되는 금속재질의 하부 판; 상기 하부 판의 상부에 용접되는 금속재질의 테두리 프레임; 상기 테두리 프레임의 상부에 용접되는 금속재질의 상부 판; 상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해 형성된 금속 박스공간 안에 내장되는 단열재; 상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하기 위하여 상기 금속 박스공간 안으로 주입 후 경화되어 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착되며, 상기 단열재와 상기 하부 판 사이에 형성된 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 단열재와 상기 상부 판 사이에 형성된 상부 비발포성 폴리우레탄으로 구성되는 비발포성 폴리우레탄; 및 상기 단열재를 기준으로, 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄 간의 박리현상을 방지하기 위하여 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄을 연결하는 커넥터를 포함한다.

상기 사이드 쉘과 상기 단열 구조재 사이에는 홀드 스페이스가 형성되고, 거더(혹은 스티프너)에 의해서 상기 단열 구조재가 상기 사이드 쉘에 고정 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창 제조방법은, 선체의 사이드 쉘 내측 면에 다수의 거더를 설치하는 단계; 및 내부에 저장한 저온 액화가스를 단열시키고 저온 액화가스의 하중을 지지하기 위하여 상기 거더를 이용하여 상기 사이드 쉘의 내측 면과 일정간격을 유지하여 단열 구조재를 시공하는 단계를 포함한다.

상기 단열 구조재를 시공하는 단계는, 야드에서, 단열 구조재를 완성하는 단계; 야드에서 제조한 상기 단열 구조재를 화물창 시공현장으로 운반하는 단계; 및 상기 거더를 이용하여 상기 단열 구조재를 상기 사이드 쉘과 일정간격을 두고 고정 설치하여 화물창을 완성하는 단계; 를 포함하되, 상기 야드에서, 단열 구조재를 완성하는 단계는, 상기 하부 판의 상면에 테두리 프레임을 고정 설치하는 공정; 상기 하부 판 위에 하부 간격유지 부재를 설치하고 상기 하부 간격유지 부재 위에 단열재를 지지하며, 상기 단열재 위에 상부 간격유지 부재를 설치하여 상기 단열재의 위치를 설정하는 공정; 상기 단열재를 기준으로 하측과 상측에 형성된 비발포성 폴리우레탄의 박리현상을 방지하기 위하여 커넥터를 설치하는 공정; 상기 테두리 프레임의 상부에 상부 판을 고정 설치하여, 상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해 내부에 금속 박스공간을 형성하는 공정; 상기 상, 하부 판 중 적어도 어느 하나에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하기 위한 천공을 형성하는 공정; 상기 천공을 이용하여 상기 금속 박스공간 안에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하여 경화시킨 후 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착시켜서 상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하는 공정; 및 상기 천공을 폐쇄하는 공정을 포함한다.

상기 단열 구조재를 시공하는 단계는, 상기 거더를 이용하여 금속재질의 하부 판을 상기 사이드 쉘과 일정간격을 두고 고정 설치하는 단계; 상기 하부 판의 상부에 테두리 프레임을 고정 설치하는 단계; 상기 하부 판 위에 하부 간격유지 부재를 설치하고 상기 하부 간격유지 부재 위에 단열재를 지지하며, 상기 단열재 위에 상부 간격유지 부재를 설치하여 상기 단열재의 위치를 설정하는 단계; 상기 단열재를 기준으로 하측과 상측에 형성된 비발포성 폴리우레탄의 박리현상을 방지하기 위하여 커넥터를 설치하는 단계; 상기 테두리 프레임의 상부에 상부 판을 고정 설치하여, 상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해서 내부에 금속 박스공간을 형성하는 단계; 상기 상, 하부 판 중 적어도 어느 하나에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하기 위한 천공을 형성하는 단계; 상기 천공을 이용하여, 상기 금속 박스공간 안에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하여 경화시킨 후, 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착시켜서 상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하는 단계; 및 상기 천공을 폐쇄하여 화물창을 완성하는 단계를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

1) 본 발명의 고성능 단열 구조재는, 금속 박스공간 안에서 하부 판, 테두리 프레임, 그리고 상부 판의 내측 면에 비발포성 폴리우레탄이 완전 밀착하여 접착(부착 혹은 접합)되므로, 이와 같은 강력한 접착구조에 의해서 뛰어난 구조 성능을 구비함은 물론, 비발포성 폴리우레탄이 기밀 접착으로 단열재의 주위를 감싸 보호하므로, 특히, 진공 단열재의 경우는, 가스 출입이 발생하지 않게 되므로, 장기간 사용시에도 단열 성능 저하 없이 그대로 단열 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 커넥터의 연결구조에 의해서, 고성능 단열 구조재에 걸리는 하중이 균일하게 분산됨은 물론, 하중에 대하여 금속박스 및 비발포성 폴리우레탄과 단열재 모두가 동일하게 거동하므로, 구조적 성능이 월등히 향상되고 박리현상도 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

2) 본 발명의 고성능 단열 구조재가 적용된 LPG 운반선 화물창은, 독립 탱크 삽입 방식이 아니라 선체에 직접 시공하는 방식이기 때문에, 기존의 독립 탱크와 선체 사이에 발생하는 엄청난 사각공간을 없앨 수 있어 공간 효율이 대폭 증가한다.

기존 84K LPG 운반선 화물창의 구조 성능 및 단열 성능을 만족하는 고성능 단열 구조재의 두께는 “저온용 철판인 상부 판(6T)- 상부 비발포성 폴리우레탄(15T)-단열재(20T)- 하부 비발포성 폴리우레탄(15T)- 저온용 철판인 하부 판(6T)”으로 설계할 수 있는데, 이러한 설계에서는, 사각공간이 없어지고 기존의 PUF 시공 두께(약, 120mm)와 단열 보호재의 시공두께가 얇아지면서 엄청난 추가 탱크 공간 확보가 가능하다.

기존의 선형을 유지하는 경우는 화물창 용적이 약 20~25% 증가하거나, 기존의 화물창 크기(DWT 84K)를 유지하는 경우는 선체의 전체 사이즈(폭, 길이, 높이 등)가 대폭 감소하기 때문에 약 5~10% 정도의 선박의 경량화 및 선형 계수 감소로 인해서 10~20% 이상의 연료 소비량 감소 효과도 기대할 수 있다.

3) LPG 운반선 화물창 제작시 화재 위험을 근본적으로 해결할 수 있다.

비발포성 폴리우레탄인 폴리우레탄은 폴리우레탄 폼에 비해 월등히 방화 성능이 우수하며, 특히 폴리우레탄 자체가 금속 박스공간(테두리 프레임과 상, 하부 판에 의해 형성된 내부 공간)안에 밀봉되기 때문에 직접적인 화기와의 노출이 원천 차단된다.

4) LPG 운반선 화물창 구조의 단순화로 막대한 제작 시수 및 재료비 감소가 가능하다.

기존의 독립 탱크 삽입 방식의 경우는, 독립 탱크 자체도 상당한 구조 시공이 요구되고 독립 탱크를 지탱하는 선체도 막대한 구조 시공이 요구되나, 본 발명의 경우는 하나의 선체구조를 사용하기 때문에, 즉 사이드 쉘에 인너 헐을 설치하는 대신에 단열 구조재를 직접 사이드 쉘(외판)에 시공하는 단순 구조로 인해서 막대한 제작비 감소 효과가 있다.

5) LPG 운반선 화물창 제작시 특수 저온 철판 사용량이 감소하여 제작비용이 대폭 절감된다.

LPG 탱크 온도는 통상 영하 50℃~55℃ 정도로 유지되므로, 일반 철판보다 가격이 높은 특수 저온강을 사용하여 독립 탱크 전체를 제작해야 한다. 하지만, 본 발명의 경우는, 액화가스와 접촉하는 상부 판은 특수 저온강을 사용하여야 하지만, 액화가스와 접촉하지 않는 하부 판은 일반 철판을 사용할 수 있는 구조이기 때문에 고가의 특수 저온강의 사용량이 약 반으로 감소하게 된다.

또한, 두께에 있어 종래 독립 탱크 구조 두께가 12T일 경우, 본 발명의 경우는, 특수 저온용 철판 6T 및 일반 철판 6T만 소요되므로, 제작비용이 대폭 절감된다.

6) LPG 운반선 화물창의 전체 제작 기간이 단축된다.

종래 독립 탱크 삽입 방식의 경우는, 많은 인원을 투입하여 여러 까다로운 공정들을 거쳐야 하고, 운송 및 탑재 측면에서도 어려운 작업이 많기 때문에 많은 시간이 소요된다. 하지만, 본 발명은 시공 방법을 혁신적으로 개선하기 때문에 전체 제작 기간이 크게 단축될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재를 도시한 분리 사시도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재를 도시한 결합 사시도
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 종단면도로서, 단위 고성능 단열 구조재를 용접 연결한 상태를 보인 도면
도 4의 (a)는 박리현상을 도시한 종단면도
도 4의 (b)는 동일방향 거동을 도시한 종단면도
도 5의 (a)(b)(c)는 커넥터의 여러 종류를 도시한 사시도
도 6 및 도 7은 본 발명의 변형 예로서, 커넥터가 단열재와 단열재 사이에 설치되는 도면
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재를 도시한 분리 사시도
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재를 도시한 결합 사시도
도 10은 도 9의 Ⅱ-Ⅱ선 종단면도
도 11은 열교 차단 부재와 단열 시트를 도시한 종단면도
도 12는 본 발명의 고성능 단열 구조재가 적용된 중대형 LPG 운반선 화물창을 도시한 단면도
도 13은 본 발명의 중대형 LPG 운반선 화물창 제조방법을 설명하는 블록도
도 14는 단열 구조재 시공의 일 예를 설명하는 블록도
도 15는 단열 구조재 시공의 다른 예를 설명하는 블록도

일반적으로 복합 라미네이트의 비발포성 폴리우레탄은, 발포재가 포함된 폴리우레탄 폼과 전혀 다른 기능 및 특성이 있다. 즉, 비발포성 폴리우레탄의 경우는 자동차 범퍼에도 사용되는 물질로서 구조재 성능을 가지고 있으며, 화재에 안전하나, 비중이 1.0 이상으로 밀도가 높기 때문에 단열재 성능을 거의 기대할 수 없다.

또한, 열전도율이 0.01 W/m·K보다 낮은 단열재, 즉 고성능 단열재의 대표적인 예로서 진공 단열재가 있다. 진공 단열재는 열전도율이 약 0.0045 W/m·K로서, 매우 뛰어난 단열성이 있지만, 구조재로서의 성능은 미미하고, 충격에 취약하며, 기밀이 조금이라도 파손될 경우, 내부 압력이 상승하면서 단열 성능이 일반 단열재보다 떨어진다는 단점이 있다.

본 발명은, 복합 라미네이트와 단열재의 장점을 살리고, 복합 라미네이트와 단열재의 취약점을 기술적으로 보완하되, 금속 박스공간 안에서 하부 판, 테두리 프레임, 그리고 상부 판의 내측 면에 비발포성 폴리우레탄이 완전 밀착하여 접착(부착 혹은 접합)되므로, 이와 같은 강력한 접착구조에 의해서 뛰어난 구조 성능을 구비함은 물론, 비발포성 폴리우레탄이 기밀 접착으로 진공 단열재의 주위를 감싸 보호하므로, 가스 출입이 발생하지 않게 되므로, 장기간 사용시에도 단열 성능 저하 없이 그대로 단열 성능을 유지할 수 있음은 물론 커넥터의 연결구조에 의해서, 고성능 단열 구조재에 걸리는 하중이 균일하게 분산됨은 물론, 하중에 대하여 금속박스 및 비발포성 폴리우레탄과 단열재 모두가 동일하게 거동하므로, 구조적 성능이 월등히 향상되고 박리현상도 효과적으로 방지할 수 있는 고성능 단열 구조재를 제공한다.

또한, 본 발명은, 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선의 화물창 및 그 화물창의 제조방법을 제공함으로써, 탱크 구조의 단순화를 통해서 작업 시수 및 재료비를 대폭 줄일 수 있으며, 화재의 위험을 원천 방지하며, 사각공간(Dead Space)의 감소를 통해서 같은 선박의 크기 기준으로 화물창 용적을 크게 늘리거나 그만큼 선박의 크기를 감소시킴으로써, 선박의 경량화가 가능하며 엄청난 연료 소비량을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 고성능 단열 구조재는, 기존 복합 라미네이트와 단열재 기술을 단순 조합하는 정도가 아니라, 복합 라미네이트와 단열재 구성을 기술적으로 접목하면서, 기존 문제점들을 기술적으로 완벽하게 보완한 것으로, 단열 성능과 구조 성능이 모두 뛰어난 제품이라 할 수 있다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다."라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 도면에 도시된 사이드 쉘, 고성능 단열 구조재의 두께 및 형상 등은 본 발명의 기술을 용이하게 설명하기 위한 것에 불과한 것으로 도면에 도시된 것에 국한되지는 않는다. 그리고 상부, 하부 등의 용어는 설명의 편의를 위해 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 임의적인 용어로, 이들 용어들은 위치와 보는 방향에 따라 역으로 변경되거나 다른 용어로 변경될 수 있음은 물론이다.

또한, 각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 고성능 단열 구조재, 그 고성능 단열 구조재가 적용된 중대형 LPG 운반선 화물창, 및 그 중대형 LPG 운반선 화물창 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 고성능 단열 구조재에 대하여 본 발명의 제1 실시 예와 제2 실시 예를 설명한다.

본 발명의 제1 실시 예에서는, 여러 개의 단위 고성능 단열 구조재가 수평방향으로 서로 용접된 판넬 구조를 보인 것이다. 본 발명의 제1 실시 예에서는 야드에서 제조된 여러 개의 단위 고성능 단열 구조재를 화물창 시공현장으로 운반한 후에 여러 개의 단위 고성능 단열 구조재를 서로 용접으로 연결하여 판넬 구조로 제작할 수 있다.

그리고 본 발명의 제2 실시 예에서는, 길게 형성된 하부 판 상면에 다수 개의 테두리 프레임과 상부 판 등이 설치되는 판넬 구조를 보인 것이다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 선체의 사이드 쉘에 직접 하부 판과 테두리 프레임과 상부 판 등을 용접하여 판넬 구조로 제작할 수 있다.

본 발명의 고성능 단열 구조재는, 금속 박스공간 안에서 하부 판, 테두리 프레임, 그리고 상부 판의 내측 면에 비발포성 폴리우레탄이 완전 밀착하여 접착(부착 혹은 접합)되므로, 이와 같은 강력한 접착구조에 의해서 뛰어난 구조 성능을 구비함은 물론, 비발포성 폴리우레탄이 기밀 접착으로 단열재의 주위를 감싸 보호하므로, 특히, 진공 단열재의 경우는, 가스 출입이 발생하지 않게 되므로, 장기간 사용시에도 단열 성능 저하 없이 그대로 단열 성능을 유지할 수 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재(100)에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재(100)는, 금속재질의 하부 판(110), 금속재질의 테두리 프레임(120), 금속재질의 상부 판(130), 단열재(140), 비발포성 폴리우레탄(150: 151, 152), 및 커넥터(160)를 포함한다.

하부 판(110)과 상부 판(130)은 금속재질의 판상 체로 구성될 수 있다. 예를 들어, LPG와 접촉하는 상부 판(130)은 특수 저온강으로 제조되고, LPG와 접촉하지 않는 하부 판(110)은 일반 철판으로 제조될 수 있다.

금속재질의 테두리 프레임(120)은 하부 판(110)의 상부에 용접된다. 테두리 프레임(120)은 중간 부분이 뚫린 사각형상으로 형성될 수 있다. 테두리 프레임(120)의 형상은 사각형에 국한되지 않으며, 설계조건에 따라 다양한 형태로 변경 가능하다. 금속재질인 하부 판(110)과 상부 판(130)과 테두리 프레임(120)은 용접방식으로 조립될 수 있으나, 반드시 용접에 국한되는 것은 아니며 다른 비용접 방식, 예를 들어 본딩방식 등으로 결합할 수도 있다.

도면에는 도시하지 않았으나, 테두리 프레임(120)은 "ㄷ"자 형상의 프레임으로 양분되고, 그 2개의 "ㄷ"자 형상의 프레임이 서로 마주보게 용접되어 사각 프레임으로 형성될 수도 있다.

상부 판(130)은 테두리 프레임(120)의 상부에 용접된다. 이때, 하부 판(110)의 끝단 부는 테두리 프레임(120)의 하면 면적의 1/2 이하로 접하게 되고, 상부 판(130)의 끝단 부는 테두리 프레임(120)의 상면 면적의 1/2 이하로 접하게 하는 것이 열전도율 측면과 강도 측면에서 바람직하다.

다시 말해서, 하부 판(110) 및 상부 판(130)과 테두리 프레임(120)의 연결 면적을 최소한으로 구성하여, 복합 라미네이트의 단열 구조재 자체의 강성을 유지하면서도 열전도율을 낮추어 단열성능을 높이도록 하는 것이 바람직하다.

단열재(140)는 테두리 프레임(120), 상부 판(130) 및 하부 판(110)의 결합에 의해서 형성된 금속 박스공간(S) 안에 수평방향으로 내장된다. 즉, 단열재(140)는 상부 판(130) 및 하부 판(110)과 평행하게 설치될 수 있다.

단열재(140)는 진공 단열재는 물론, 에어로젤 단열재, 또는 슬림(slim)의 유기 및 무기 단열재 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 기존에 사용되기 어려운 비정형 타입 단열재(기체, 액체, 젤 타입의 단열재)도 포함할 수 있다.

진공 단열재(340)의 열전도율(W/m·K, 20℃ 기준)은 0.0045 이하로 한다.

에어로젤 단열재는 Aspen aerogels, Thermablock 등을 포함하며, 열전도율(W/m·K, 20℃ 기준)은 0.000020 이하로 한다.

진공 단열재의 구조는, 양면에 금속판이 형성되고, 그 금속판 사이에 진공단열 부가 형성된 공지기술 등으로 구성할 수 있으며(등록번호 제10-1243695호 참조), 공개특허 제10-2015-0089362호, 제10-2017-0097383호, 제10-2015-0133901호 등에 이미 개시된 공지공용의 기술이므로 이에 대한 구체적 설명은 생략한다.

하부 판(110)과 단열재(140) 사이에는 하부 간격유지 부재(171)가 설치되고, 상 판(130)과 단열재(140) 사이에는 상부 간격유지 부재(172)가 설치될 수 있다.

하부 간격유지 부재(171)와 상부 간격유지 부재(172)는 단열재(140)를 지지하며, 하부 간격유지 부재(171)는 하부 판(110)과 단열재(140)의 간격을 유지하고, 상부 간격유지 부재(172)는 상부 판(130)과 단열재(140)의 간격을 유지한다.

즉, 하부 간격유지 부재(171) 및 상부 간격유지 부재(172)는, 단열 구조재 제조시, 비발포성 폴리우레탄(150)을 주입하여 경화시킬 때에 단열재(140)를 하부 판(110) 및 상부 판(130)으로부터 일정간격을 유지하게 하는 기능을 하는 것이다.

비발포성 폴리우레탄(150)은, 단열재(140)와 하부 판(110) 사이에 형성된 하부 비발포성 폴리우레탄(151)과, 단열재(140)와 상부 판(130) 사이에 형성된 상부 비발포성 폴리우레탄(152)으로 구성될 수 있다. 비발포성 폴리우레탄(150)은 폴리에틸렌(LDPE)계 탄성 중합체의 합성수지인 엘라스토머를 포함한다.

비발포성 폴리우레탄(150)은 단열재(140)를 외부 충격으로부터 보호하고 구조적 강성(구조재로서의 기능)을 유지하기 위하여 금속 박스공간(S) 안으로 주입 후 경화되어 금속 박스공간(S)의 내부 면에 기밀하게 접착된다. 여기서, 기밀 접착은 비발포성 폴리우레탄(150)이 경화되면서 금속 박스공간(S)의 내부 전체 면에 완전 밀착하여 부착, 접합 내지는 접착하며, 단열재(140) 주위를 감싸서 가스 출입이 없어 금속 박스공간(S) 내부에 기포가 발생하지 않는 상태이다.

비발포성 폴리우레탄(150)은 약 1000kg/㎥ 정도의 밀도를 가지며, 250MPa보다 큰 탄성계수와, 20MPa 이상의 인장압축 강도를 가진다. 그리고 금속재질의 상, 하부 판(130,110)과 비발포성 폴리우레탄(150) 간의 접합강도 및 커넥터(160)와 비발포성 폴리우레탄(150) 간의 접합 강도는 3MPa 이상, 바람직하게는 3MPa 내지 15MPa로 할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 고성능 단열 구조재(100)에서는, 비발포성 폴리우레탄(150)이, 약 1000kg/㎥의 밀도를 가지며, 250MPa보다 큰 탄성계수와, 20MPa 이상의 인장압축 강도를 갖고, 금속 박스공간(S) 안에서 하부 판(110), 테두리 프레임(120), 그리고 상부 판(130)의 내측 면과 완전 밀착하여 접착되므로, 금속 박스공간 안에 단열재(140)가 삽입되어 있더라도 접착 구조가 견고하고 구조 성능이 월등히 뛰어나게 구성되는 것이다. 이와 같은 강력한 접착 구조에 의해서 구조적 성능을 충분히 구비하게 되는 것이다.

본 발명에서는 발포성이 아닌 비발포성 폴리우레탄(150)이 사용되므로 구조적 성능에는 유리하나 단열 성능에서는 불리한 단점을 예상할 수 있으나, 단열재(140)가 비발포성 폴리우레탄(150) 중간에 배치되고, 비발포성 폴리우레탄이 기밀 접착으로 단열재(특히, 진공 단열재)의 주위를 감싸 보호하며, 가스 출입이 발생하지 않게 되어 장기간 사용시에도 단열 성능 저하 없이 그대로 단열 성능을 유지할 수 있으므로, 이러한 단점을 해소할 수 있는 것이다.

커넥터(160)는 단열재(140)를 기준으로, 하부 비발포성 폴리우레탄(151)과 상부 비발포성 폴리우레탄(152)의 박리현상을 방지하기 위하여 하부 비발포성 폴리우레탄(151)과 상부 비발포성 폴리우레탄(152)을 서로 연결하도록 한다. 커넥터(160)는 금속재질 등을 사용할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 커넥터(160)는 단열재(140)의 관통 홀(141)을 관통하는 웨브(web)(161) 및 웨브(161)의 상부와 하부에 형성되는 상, 하부 플랜지(163,162)로 구성될 수 있다. 참고로, 단열재(140)의 관통 홀(141)은 단열재(140) 자체에 형성된 구멍으로서 단순히 웨브(web)(161)가 설치되기 위한 구멍 일뿐 진공 단열재일 경우 진공구조에는 전혀 장애를 주지 않는다.

도 5의 (a)(b)(c)에서 보인 바와 같이 커넥터는 여러 종류로 구성될 수 있다.

하부 판(110)과 하부 플랜지(163) 사이에는 커넥터 하부 지지부재(165)가 설치되고, 상부 판(130)과 상부 플랜지(163) 사이에는 커넥터 상부 지지부재(167)가 설치될 수 있다. 커넥터 하부 지지부재(165)와 커넥터 상부 지지부재(167)는, 비발포성 폴리우레탄으로 제조될 수 있으며, 액상의 비발포성 폴리우레탄 주입 경화 후 비발포성 폴리우레탄(150)과 일체로 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 커넥터(160)는 하부 비발포성 폴리우레탄(151)과 상부 비발포성 폴리우레탄(152)을 구조적으로 연결해주는 부재로서, 널찍한 모양의 상, 하부 플랜지(163,162)와 그 상, 하부 플랜지(163,162)를 수직으로 연결하는 웨브(161)로 구성될 수 있다. 상, 하부 플랜지(163,162)는 각각 상부 비발포성 폴리우레탄(152)과 하부 비발포성 폴리우레탄(151)의 내부에 위치한다.

이러한 커넥터(160)의 연결구조에서는, 상부 판(130)과 상부 비발포성 폴리우레탄(152) 그리고 상부 플랜지(163)가 3MPa 이상의 강한 접착력으로 연결되며, 또한, 하부 판(110)과 하부 비발포성 폴리우레탄(151) 그리고 하부 플랜지(162)도 3MPa 이상의 강한 접착력으로 연결됨으로써, 외부 하중이 단열 구조재(100)에 가해질 때, 고성능 단열 구조재(100)에 걸리는 하중이 균일하게 분산된다.

더 나아가, 본 발명의 고성능 단열 구조재(100)는 굽힘 하중이 가해질 때, 단열재(140)로 인해 상하로 분할된 상부 구조 및 하부 구조가 커넥터(160)의 연결에 의해서 어느 한 방향으로 동일하게 거동하므로, 박리현상을 효과적으로 방지하고, 월등한 구조적 성능을 가지게 되는 것이다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 커넥터(260)는 단열재(140)와 단열재(140) 사이를 통과하는 웨브(261) 및 웨브(261)의 상부와 하부에 형성되는 상, 하부 플랜지(263,262)로 구성될 수 있다. 커넥터(260)가 단열재(140)와 단열재(140) 사이에 설치될 경우, 단열재(140)에 관통 홀(141: 도 1 참조)이 형성되지 않아도 되므로, 단열재(140), 특히 진공 단열재의 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 고성능 단열 구조재(100)는, 내부에 있는 고성능의 단열재(140) 역할로 인해서 단열 측면에서 월등한 성능을 가지게 된다. 즉, 단열재(140)의 일례로 진공 단열재를 적용할 경우, 패시브 하우스(passive house) 열관류율 기준인 0.15 W/㎡·K를 만족하기 위해서는, 금속재질의 상부 판(130), 상부 비발포성 폴리우레탄(152), 단열재(140), 하부 비발포성 폴리우레탄(151), 금속재질의 하부 판(110)의 두께(T)를 각각 4-6㎜, 15-20㎜, 10-20㎜, 15-20㎜, 4-6㎜로 최적화하여 구성함으로써, 단열성능을 충분히 확보할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 고성능 단열 구조재(100)는, 단열재의 성능 자체도 향상시킬 수 있다.

즉, 통상의 단열재는 충격에 취약하고 외부 표피의 미세한 틈이 생길 경우, 시간이 지남에 따라 단열 성능이 떨어지는 현상이 발생할 수 있지만, 본 발명의 경우는, 밀폐된 금속박스와 고밀도의 비발포성 폴리우레탄(150)이 단열재 외부를 둘러 감싸는 구조로 이루어져 있으므로, 단열 성능이 떨어지는 현상이 발생하지 않는다.

또한, 도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재를 도시한 분리 사시도, 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재를 도시한 결합 사시도, 및 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재를 도시한 종단면도이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고성능 단열 구조재(200)는, 금속재질의 하부 판(210), 금속재질의 테두리 프레임(220), 금속재질의 상부 판(230), 진공 단열재(240), 비발포성 폴리우레탄(250:251,252), 및 커넥터(260)를 포함한다.

금속재질의 하부 판(210)은 상부 판(230)이나 테두리 프레임(220)에 비해서 길고 크게 형성된다. 하부 판(210) 위에는 다수의 상부 판(230)이나 테두리 프레임(220)이 설치될 수 있다. 테두리 프레임(220)은 바둑판과 같이 복수 개의 빗살이 90°로 교차하여 형성된 구조일 수 있다.

하부 판(210)과 단열재(240) 사이에는 하부 간격유지 부재(271)가 설치되고, 상부 판(230)과 단열재(240) 사이에는 상부 간격유지 부재(272)가 설치될 수 있다.

하부 간격유지 부재(271)와 상부 간격유지 부재(272)는 단열재(240)를 지지하며, 하부 간격유지 부재(271)는 하부 판(210)과 단열재(240)의 간격을 유지하고, 상부 간격유지 부재(272)는 상부 판(230)과 단열재(240)의 간격을 유지한다.

즉, 하부 간격유지 부재(271) 및 상부 간격유지 부재(272)는, 단열 구조재 제조시, 비발포성 폴리우레탄(250)을 주입하여 경화시킬 때에 단열재(240)를 하부 판(210) 및 상부 판(230)으로부터 일정간격을 유지하게 한다.

하부 간격유지 부재(271) 및 상부 간격유지 부재(272)는 비발포성 폴리우레탄 동일 재질인 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 액상의 비발포성 폴리우레탄과 함께 경화되어 일체로 형성될 수 있다.

비발포성 폴리우레탄(250)은, 단열재(240)와 하부 판(210) 사이에 형성된 하부 비발포성 폴리우레탄(251)과, 단열재(240)와 상부 판(230) 사이에 형성된 상부 비발포성 폴리우레탄(252)으로 구성될 수 있다.

커넥터(260)는 단열재(240)를 기준으로, 하부 비발포성 폴리우레탄(251)과 상부 비발포성 폴리우레탄(252) 간의 박리현상을 방지하기 위하여 하부 비발포성 폴리우레탄(251)과 상부 비발포성 폴리우레탄(252)을 서로 연결하도록 한다.

커넥터(260)는 웨브(261) 및 웨브(261)의 상부와 하부에 형성되는 상, 하부 플랜지(263,262)로 구성될 수 있다. 하부 판(110)과 하부 플랜지(163) 사이에는 커넥터 하부 지지부재(265)가 설치되고, 상부 판(130)과 상부 플랜지(163) 사이에는 커넥터 상부 지지부재(267)가 설치될 수 있다.

한편, 도 11은 열교 차단 부재와 단열 시트를 도시한 종단면도이다.

도 11을 참조하면, 열교 현상을 차단하기 위하여 서로 인접하는 상부 판(230) 사이에는 금속재질의 열교 차단 부재(281)가 연결될 수 있다. 테두리 프레임(220)이 위치하는 하부 판(210)의 하면(바닥면)에는 단열 시트(282)가 설치될 수 있다. 여기서 열교 현상이란, 끊어진 부분이 다른 부분보다 온도가 낮고 또 그 국지적인 부위를 통해 보통의 구조체보다 많은 열류가 흐르는 현상을 말하는데, 열교 차단 부재(281)가 서로 인접하는 상부 판(230) 사이를 연결하여 열교 현상을 차단한다.

이하, 본 발명에 따른 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 중대형 액화가스 운반선 화물창은, 선체의 사이드 쉘(1)의 내측에 인너 헐(inner hull)을 형성하는 대신에 고성능의 단열 구조재(10)를 선체에 직접 적용한 화물창에 관한 것이다. 여기서 사이드 쉘(1) 이란, 외부 헐 또는 외판을 포함하는 것으로 한다.

본 발명의 중대형 액화가스 운반선 화물창은, 내부에 저장한 저온 액화가스를 단열시키고 저온 액화가스의 하중을 지지하기 위하여 선체의 사이드 쉘(1) 내측 면과 일정간격을 유지하여 설치되는 고성능 단열 구조재(즉, 단열 구조 판넬)(10)를 구비한다. 고성능 단열 구조재(10)는 전술한 제1 실시 예의 고성능 단열 구조재(110)와 제2 실시 예의 고성능 단열 구조재(200)를 포함한다.

사이드 쉘(1)과 단열 구조재(10) 사이에는 홀드 스페이스(2) 및 밸러스트 탱크(3) 등이 형성될 수 있고, 거더(혹은 스티프너 등)(4)에 의해서 단열 구조재(10)가 사이드 쉘(1)에 고정 설치된다. 단열 구조재(10)를 사이드 쉘(1)에 고정하는 방법은 통상의 체결방식인 용접방식 등을 사용할 수 있다.

한편, 도 13은 본 발명의 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창 제조방법을 설명하는 블록도, 도 14는 단열 구조재 시공의 일 예를 설명하는 블록도, 및 도 15는 단열 구조재 시공의 다른 예를 설명하는 블록도이다.

우선, 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창 제조방법은, 선체의 사이드 쉘(1) 내측 면에 다수의 거더(4)를 형성하는 단계(S10); 및 내부에 저장한 저온 액화가스를 단열시키고 저온 액화가스의 하중을 지지하기 위하여 거더(4)를 이용하여 사이드 쉘(1)의 내측 면과 일정간격을 유지하여 단열 구조재(10)를 시공하는 단계(S20)를 포함한다.

단열 구조재(10)를 시공하는 단계(S10)는, 2가지의 방법으로 시공할 수 있다. 즉, 야드에서 제조된 여러 개의 단위 고성능 단열 구조재를 화물창 시공현장으로 운반한 후에 여러 개의 단위 고성능 단열 구조재를 서로 용접 연결하여 판넬 구조로 만들어 시공하는 첫 번째 방법과, 길게 형성된 하부 판 상면에 다수 개의 테두리 프레임과 상부 판 등이 설치되는 판넬 구조로 만들어 시공하는 두 번째 방법을 포함한다.

먼저, 첫 번째의 단열 구조재 시공방법은, 도 1 내지 도 3 및 도 14에 도시된 바와 같이, 야드에서, 단위 단열 구조재(100)를 완성하는 단계(S110); 야드에서 제조한 다수의 단위 단열 구조재(100)를 화물창 시공현장으로 운반하는 단계(S120); 및 거더(4)를 이용하여 다수의 단위 단열 구조재(100)를 사이드 쉘(1)과 일정간격을 두고 고정 설치하여 화물창을 완성하는 단계(S130)를 포함한다. 여기서, 단위 단열 구조재(100)는 낱개의 단열 구조재로서 다수가 서로 용접되어 판넬 구조로 형성된 후 화물창을 완성한다.

야드에서, 단열 구조재를 완성하는 단계(S110)는, 아래의 제1공정 내지 제7공정을 포함한다.

즉, 제1공정에서는, 하부 판(110)의 상면에 테두리 프레임(120)을 용접하여 고정 설치한다.

제2공정에서는, 하부 판(110) 위에 하부 간격유지 부재(171)를 설치하고 하부 간격유지 부재(171) 위에 단열재(140)를 지지하며, 단열재(140) 위에 상부 간격유지 부재(172)를 설치하여 단열재(140)의 위치를 설정, 즉 고정한다.

즉, 하부 간격유지 부재(171) 및 상부 간격유지 부재(172)는, 단열 구조재 제조시, 비발포성 폴리우레탄(150)을 주입하여 경화시킬 때에 단열재(140)를 하부 판(110) 및 상부 판(130)으로부터 일정간격을 유지하게 한다.

하부 간격유지 부재(171) 및 상부 간격유지 부재(172)는 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 후술하는 제5공정에서 액상의 비발포성 폴리우레탄과 함께 경화되어 일체로 형성될 수 있다.

제3공정에서는, 단열재(140)를 기준으로 하측과 상측에 형성된 비발포성 폴리우레탄(151,152)의 박리현상을 방지하기 위하여 커넥터(160)를 설치한다. 커넥터(160)는 특정 형상에 국한되는 것은 아니며, 웨브와 플랜지로 구성된 것이면 충족할 수 있다. 커넥터(160)의 하부와 상부에는 커넥터(160)를 지지하기 위한 커넥터 하부 지지부재(165)와 커넥터 상부 지지부재(167)가 설치된다. 커넥터 하부 지지부재(165)와 커넥터 상부 지지부재(167)도 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 후술하는 제5공정에서 액상의 비발포성 폴리우레탄과 함께 경화되어 일체로 형성될 수 있다.

제4공정에서는, 테두리 프레임(120)의 상부에 상부 판(130)을 용접하여 고정 설치하여, 테두리 프레임(120), 상부 판(130) 및 하부 판(110)의 결합에 의해 내부에 금속 박스공간(S)을 형성한다.

제5공정에서는, 상, 하부 판(130,110) 중 적어도 어느 하나에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하기 위한 천공(hole, 미도시)을 형성한다. 천공(hole)은 금속 박스공간 안으로 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하기 위한 구멍으로, 공지공용의 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

제6공정에서는, 천공을 이용하여 금속 박스공간(S) 안에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하여 경화시킨 후 금속 박스공간(S)의 내부 면에 기밀하게 접착시켜서 단열재(140)를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지한다.

즉, 비발포성 폴리우레탄(150)은 단열재(140)를 외부 충격으로부터 보호하고 구조적 강성(구조재로서의 기능)을 유지하기 위하여 금속 박스공간(S) 안으로 주입 후 경화되어 금속 박스공간(S)의 내부 면에 기밀하게 접착된다. 비발포성 폴리우레탄(150)이 경화되면서 금속 박스공간(S)의 내부 전체 면에 완전 밀착하여 부착, 접합 내지는 접착하며, 단열재(140) 주위를 감싸서 가스 출입이 없어 금속 박스공간(S) 내부에 기포가 발생하지 않는다. 아울러, 비발포성 폴리우레탄(150)이 하부 판(110)과 테두리 프레임(120)과 상부 판(130)을 서로 견고하게 지지하고 연결하여 구조적 강성을 향상시킨다.

제6공정에서는, 금속 박스공간(S) 중에서 단열재(140) 상측 공간에 충전되는 비발포성 폴리우레탄(152)과, 단열재(140) 하측 공간에 충전되는 비발포성 폴리우레탄(151)의 밀도를 달리하여 구성할 수도 있다. 이는, 단열 구조재에 가해지는 하부 하중과 상부 하중이 상이하게 적용되는 경우에 효율적일 수 있다. 더 나아가, 비발포성 폴리우레탄(152)은 서로 다른 용도 및 종류의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 비발포성 폴리우레탄(152)은 저온 수축이 적은 엘라스토머를 사용하고, 비발포성 폴리우레탄(151)은 구조적 성능이 좀 더 우수한 엘라스토머를 사용할 수도 있다.

제7공정에서는, 천공을 폐쇄하되, 천공은 동일 평면에 있게 만든 금속 플러그 또는 차단 시트(미도시)로 밀봉 및 용접한다.

또한, 두 번째의 단열 구조재 시공방법은, 제1단계 내지 제8단계를 포함한다.

도 9 내지 도 10 및 도 15에 도시된 바와 같이, 먼저, 제1단계(S210)에서는, 거더(4)를 이용하여 금속재질의 하부 판(210)을 사이드 쉘(1)과 일정간격을 두고 고정 설치한다. 하부 판(210)은 넓은 판재를 사용할 수 있다.

제2단계(S220)에서는, 하부 판(210)의 상부에 테두리 프레임(220)을 고정 설치한다. 테두리 프레임(220)은 바둑판과 같이 복수 개의 빗살이 90°로 교차하여 형성된 구조일 수 있다.

제3단계(S230)에서는, 하부 판(210) 위에 하부 간격유지 부재(271)를 설치하고 하부 간격유지 부재(271) 위에 단열재(240)를 지지하며, 단열재(240) 위에 상부 간격유지 부재(272)를 설치하여 단열재(240)의 위치를 고정한다.

하부 간격유지 부재(271) 및 상부 간격유지 부재(272)는 비발포성 폴리우레탄 동일 재질인 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 후술하는 제7단계에서 액상의 비발포성 폴리우레탄과 함께 경화되어 일체로 형성될 수 있다.

제4단계(S240)에서는, 단열재(240)를 기준으로 하측과 상측에 형성된 비발포성 폴리우레탄(251,252)의 박리현상을 방지하기 위하여 커넥터(260)를 설치한다.

커넥터(260)의 하부와 상부에는 커넥터(260)를 지지하기 위한 커넥터 하부 지지부재(265)와 커넥터 상부 지지부재(267)가 설치된다. 커넥터 하부 지지부재(265)와 커넥터 상부 지지부재(267)도 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 후술하는 제7단계에서 액상의 비발포성 폴리우레탄과 함께 경화되어 일체로 형성될 수 있다.

제5단계(S250)에서는, 테두리 프레임(220)의 상부에 상부 판(230)을 고정 설치하여, 테두리 프레임(220), 상부 판(230) 및 하부 판(210)의 결합에 의해서 내부에 금속 박스공간(S)을 형성한다.

제6단계(S260)에서는, 상, 하부 판(230,210) 중 적어도 어느 하나에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하기 위한 천공을 형성한다.

제7단계(S210)에서는, 천공을 이용하여, 금속 박스공간(S) 안에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하여 경화시킨 후, 금속 박스공간(S)의 내부 면에 기밀하게 접착시켜서 단열재(240)를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지한다.

밀폐된 금속박스와 고밀도의 비발포성 폴리우레탄(150)이 단열재 외부를 둘러 감싸는 구조로 이루어져 있으므로, 단열성능이 떨어지는 현상이 발생하지 않는다. 즉, 비발포성 폴리우레탄(250)은 단열재(240)를 외부 충격으로부터 보호하고 구조적 강성(구조재로서의 기능)을 유지하기 위하여 금속 박스공간(S) 안으로 주입 후 경화되어 금속 박스공간(S)의 내부 면에 기밀하게 접착(접합) 된다. 비발포성 폴리우레탄(250)이 경화되면서 금속 박스공간(S)의 내부 전체 면에 완전 밀착하여 부착, 접합 내지는 접착하며, 단열재(240) 주위를 감싸서 가스 출입이 전혀 없어 금속 박스공간(S) 내부에 기포가 발생하지 않는다. 아울러, 비발포성 폴리우레탄(250)이 하부 판(210)과 테두리 프레임(220)과 상부 판(230)을 서로 견고하게 지지하고 연결하여 구조적 성능을 향상시킨다.

제8단계(S280)에서는, 천공을 폐쇄하여 화물창을 완성한다. 천공은 동일 평면에 있게 만든 금속 플러그(미도시) 또는 차단 시트(미도시)로 밀봉 및 용접한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 금속재질의 하부 판 - 하부 비발포성 폴리우레탄 - 단열재 - 상부 비발포성 폴리우레탄 - 상부 판 및 테두리 프레임으로 구성된 단열 구조재를 제작함으로써, 별도의 독립 탱크 방식이 아니라 기존의 선체 구조를 만드는 동시에 단열 공사도 마감되는 새로운 방식의 액화가스 운반선 화물창 구조로서 한 번의 시공으로 구조 성능과 단열 성능이 모두 구현된다.

다시 말해서, 종래에는 4가지 탱크 구조 방식(일체형, 멤브레인형, Semi 멤브레인형, 독립형) 모두 저온식 탱크를 만들기 위해서는 기본적으로 철판 및 판 보강재를 이용하여 선체 구조 또는 탱크 구조를 먼저 만든 후, 별도의 단열 시공이 이뤄져야 하지만, 본 발명의 경우는 단열성능을 가진 구조재, 즉 단열 구조재로 시공하기 때문에 한 번의 시공으로 액화가스 운반선 화물창 공사를 신속하게 마칠 수 있으므로, 기존의 탱크 제작 방식과는 전혀 다른 혁신적인 발명이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 고성능 단열 구조재는 LPG 운반선 화물창 이외에 건축물의 지붕구조에도 적용될 수 있다. 지붕구조는 일반적인 건축물 기준 열손실의 40%가량이 발생하는 구역으로서 단열공사가 매우 중요하다. 지붕의 특성상 방수 공사도 중요하며, 눈/비/바람과 같은 하중에 견디기 위해서 견고한 구조로 제작된다. 실제로, 이를 위해서 여러 가지 번거로운 피복, 단열, 방수 및 구조체 제작 작업이 요구된다. 하지만, 본 발명의 고성능 단열 구조재가 적용될 경우, 한 번의 시공으로 구조, 단열 및 방수공사를 마감할 수 있기 때문에 상당한 자재비 감소와 노무비 감소 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 고성능 단열 구조재는 선박의 벙커 탱크(Bunker Tank)에도 적용될 수 있다. 온도유지가 중요한 중연료유 탱크 및 화학 운반선의 각종 액체 화물 탱크 구조선박의 연료로 사용되는 중연료유(HFO)는 상온에서 점도가 매우 높기 때문에 중연료유의 온도를 높여 유동성을 원활히 하는 장치가 필요하다. 이러한 목적으로 중연료유 탱크 내에 각종 히팅(heating) 장비를 설치하며, 그 결과 탱크 내부의 온도는 약 100℃ 정도까지 올라갈 수 있다.

본 발명의 고성능 단열 구조재가 적용될 경우, 한 번의 시공으로 단열 및 구조 공사를 모두 마칠 수 있어 경제성이 현저하게 좋아진다.

또한, 본 발명의 고성능 단열 구조재는 단열이 필요한 파이프에도 적용될 수 있다. 기존의 파이프는 여러 이유로 단열이 필요한 경우가 많다. 이 경우, 금속 파이프 위에 여러 겹의 단열재를 시공해야 하는 번거로움이 있으며, 단열재가 외부 환경에 그대로 노출되므로, 유지 보수 측면에서 근본적으로 취약하다. 진공 단열재는 현재 파이프 형태로도 가공되고 있다. 이러한 진공 단열재와 기존의 금속 파이프를 이용하여 손쉽게 일체형으로 제작 가능하다. 이 경우, 별도의 단열 시공 작업이 필요 없으므로, 설치 작업이 간소화되며 뛰어난 단열 성능이 확보될 뿐 아니라 유지 보수가 매우 간편한 배관 작업이 가능해 진다.

110: 하부 판
120: 테두리 프레임
130: 상부 판
140: 진공 단열재
150: 비발포성 폴리우레탄
151: 하부 비발포성 폴리우레탄
152: 하부 비발포성 폴리우레탄
160: 커넥터
161: 웨브
163,162: 상, 하부 플랜지
165: 커넥터 하부 지지부재
167: 커넥터 상부 지지부재
171: 하부 간격유지 부재
172: 상부 간격유지 부재
181: 열교 차단 부재
182: 단열 시트
S: 금속 박스공간

Claims

내부에 저장한 저온 액화가스를 단열시키고 저온 액화가스의 하중을 지지하기 위하여 선체의 사이드 쉘 내측 면과 일정간격을 유지하여 설치되는 단열 구조재를 구비하되,
상기 단열 구조재는,
상기 사이드 쉘 내측 면과 일정간격을 유지하여 설치되는 금속재질의 하부 판;
상기 하부 판의 상부에 설치되는 금속재질의 테두리 프레임;
상기 테두리 프레임의 상부에 설치되는 금속재질의 상부 판;
상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해 형성된 금속 박스공간 안에 내장되는 단열재;
상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하기 위하여 상기 금속 박스공간 안으로 주입 후 경화되어 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착되며, 상기 단열재와 상기 하부 판 사이에 형성된 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 단열재와 상기 상부 판 사이에 형성된 상부 비발포성 폴리우레탄으로 구성되는 비발포성 폴리우레탄; 및
상기 단열재를 기준으로, 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄 간의 박리현상을 방지하기 위하여 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄을 연결하는 커넥터; 를 포함하며,
상기 커넥터는, 웨브 및 상기 웨브에 형성되는 플랜지를 포함하는 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창.
청구항 1에 있어서,
상기 사이드 쉘과 상기 단열 구조재 사이에는 홀드 스페이스가 형성되고, 거더에 의해서 상기 단열 구조재가 상기 사이드 쉘에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는, 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창.
선체의 사이드 쉘 내측 면에 다수의 거더를 형성하는 단계; 및 내부에 저장한 저온 액화가스를 단열시키고 저온 액화가스의 하중을 지지하기 위하여 상기 거더를 이용하여 상기 사이드 쉘의 내측 면과 일정간격을 유지하여 단열 구조재를 시공하는 단계; 를 포함하되,
상기 단열 구조재를 시공하는 단계는,
야드에서, 단열 구조재를 완성하는 단계; 야드에서 제조한 상기 단열 구조재를 화물창 시공현장으로 운반하는 단계; 및 상기 거더를 이용하여 상기 단열 구조재를 상기 사이드 쉘과 일정간격을 두고 고정 설치하여 화물창을 완성하는 단계; 를 포함하되,
상기 야드에서, 단열 구조재를 완성하는 단계는,
하부 판의 상면에 테두리 프레임을 고정 설치하는 공정; 상기 하부 판 위에 하부 간격유지 부재를 설치하고 상기 하부 간격유지 부재 위에 단열재를 지지하며, 상기 단열재 위에 상부 간격유지 부재를 설치하여 상기 단열재의 위치를 설정하는 공정; 상기 단열재를 기준으로 하측과 상측에 형성된 비발포성 폴리우레탄의 박리현상을 방지하기 위하여 커넥터를 설치하는 공정; 상기 테두리 프레임의 상부에 상부 판을 고정 설치하여, 상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해 내부에 금속 박스공간을 형성하는 공정; 상기 상, 하부 판 중 적어도 어느 하나에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하기 위한 천공을 형성하는 공정; 상기 천공을 이용하여 상기 금속 박스공간 안에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하여 경화시킨 후 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착시켜서 상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하는 공정; 및 상기 천공을 폐쇄하는 공정; 을 포함하는 중대형 액화가스 운반선 화물창 제조방법.
삭제
선체의 사이드 쉘 내측 면에 다수의 거더를 형성하는 단계; 및 내부에 저장한 저온 액화가스를 단열시키고 저온 액화가스의 하중을 지지하기 위하여 상기 거더를 이용하여 상기 사이드 쉘의 내측 면과 일정간격을 유지하여 단열 구조재를 시공하는 단계; 를 포함하되,
상기 단열 구조재를 시공하는 단계는,
상기 거더를 이용하여 금속재질의 하부 판을 상기 사이드 쉘과 일정간격을 두고 고정 설치하는 단계; 상기 하부 판의 상부에 테두리 프레임을 고정 설치하는 단계; 상기 하부 판 위에 하부 간격유지 부재를 설치하고 상기 하부 간격유지 부재 위에 단열재를 지지하며, 상기 단열재 위에 상부 간격유지 부재를 설치하여 상기 단열재의 위치를 설정하는 단계; 상기 단열재를 기준으로 하측과 상측에 형성된 비발포성 폴리우레탄의 박리현상을 방지하기 위하여 커넥터를 설치하는 단계; 상기 테두리 프레임의 상부에 상부 판을 고정 설치하여, 상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해서 내부에 금속 박스공간을 형성하는 단계; 상기 상, 하부 판 중 적어도 어느 하나에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하기 위한 천공을 형성하는 단계; 상기 천공을 이용하여, 상기 금속 박스공간 안에 액상의 비발포성 폴리우레탄을 주입하여 경화시킨 후, 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착시켜서 상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하는 단계; 및 상기 천공을 폐쇄하여 화물창을 완성하는 단계; 를 포함하는, 고성능 단열 구조재를 적용한 중대형 액화가스 운반선 화물창 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 커넥터를 수직방향으로 설치하되, 상기 단열재의 하측과 상측에 각각 위치하는 하부 및 상부 비발포성 폴리우레탄을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 중대형 액화가스 운반선 화물창 제조방법.
금속재질의 하부 판;
상기 하부 판의 상부에 용접되는 금속재질의 테두리 프레임;
상기 테두리 프레임의 상부에 용접되는 금속재질의 상부 판;
상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해서 형성된 금속 박스공간 안에 내장되는 단열재;
상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하기 위하여 상기 금속 박스공간 안으로 주입 후 경화되어 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착되며, 상기 단열재와 상기 하부 판 사이에 형성된 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 단열재와 상기 상부 판 사이에 형성된 상부 비발포성 폴리우레탄으로 구성되는 비발포성 폴리우레탄; 및
상기 단열재를 기준으로, 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄 간의 박리현상을 방지하기 위하여 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄을 연결하는 커넥터; 를 포함하되,
상기 커넥터는, 웨브 및 상기 웨브에 형성되는 플랜지를 포함하는 고성능 단열 구조재.
청구항 7에 있어서,
상기 단열재는, 진공 단열재, 에어로젤 단열재, 또는 유기 및 무기 단열재 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 단열 구조재.
청구항 7에 있어서,
상기 웨브는 상기 단열재의 관통 홀을 관통하며, 상기 플랜지는 상기 웨브의 상부와 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 고성능 단열 구조재.
금속재질의 하부 판;
상기 하부 판의 상부에 용접되는 금속재질의 테두리 프레임;
상기 테두리 프레임의 상부에 용접되는 금속재질의 상부 판;
상기 테두리 프레임, 상기 상부 판 및 상기 하부 판의 결합에 의해서 형성된 금속 박스공간 안에 내장되는 단열재;
상기 단열재를 외부충격으로부터 보호하고 구조적 강성을 유지하기 위하여 상기 금속 박스공간 안으로 주입 후 경화되어 상기 금속 박스공간의 내부 면에 기밀하게 접착되며, 상기 단열재와 상기 하부 판 사이에 형성된 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 단열재와 상기 상부 판 사이에 형성된 상부 비발포성 폴리우레탄으로 구성되는 비발포성 폴리우레탄; 및
상기 단열재를 기준으로, 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄 간의 박리현상을 방지하기 위하여 상기 하부 비발포성 폴리우레탄과 상기 상부 비발포성 폴리우레탄을 연결하는 커넥터; 를 포함하되,
상기 커넥터는
상기 단열재와 상기 단열재 사이를 통과하는 웨브; 및
상기 웨브의 상부와 하부에 형성되는 상, 하부 플랜지; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 고성능 단열 구조재.
청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 하부 판과 상기 하부 플랜지 사이에 설치되는 커넥터 하부 지지부재; 및
상기 상부 판과 상기 상부 플랜지 사이에 설치되는 커넥터 상부 지지부재; 를 더 포함하는 고성능 단열 구조재.
청구항 7에 있어서,
상기 테두리 프레임은 중간 부분이 뚫린 사각형상으로 형성되고, 상기 단열재는 진공 단열패널인 것을 특징으로 하는 고성능 단열 구조재.
청구항 7에 있어서,
상기 하부 판과 상기 단열재 사이에 설치되는 하부 간격유지 부재; 및
상기 상부 판과 상기 단열재 사이에 설치되는 상부 간격유지 부재; 를 더 포함하는 고성능 단열 구조재.
청구항 7에 있어서,
열교 현상을 차단하기 위하여 서로 인접하는 상기 상부 판 사이에는 금속 재질의 열교 차단 부재가 연결되는 것을 특징으로 하는 고성능 단열 구조재.
청구항 7에 있어서,
상기 테두리 프레임이 위치하는 상기 하부 판의 하면에는 단열 시트가 설치되는 것을 특징으로 하는 고성능 단열 구조재.