KR101919178B1 - 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물에 관한 것으로서, 액화가스 저장탱크의 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차 방벽; 상기 1차 방벽의 외측에 설치되며, 1차 단열패널을 포함하는 1차 단열벽; 상기 1차 단열벽의 외측에 설치되는 2차 방벽; 및 상기 2차 방벽의 외측에 배치되며, 2차 단열패널을 포함하는 2차 단열벽을 포함하여 구성되되, 상기 1차 단열패널은, 폴리우레탄 폼 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수직 배치되는 1차 단위 단열패널의 조합으로 연결 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 폴리우레탄 폼 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼을 수직 배치하고, 에어로젤 함침 멜라민 폼을 수평방향으로 강성 변이점까지 프리-스트레스를 가함으로써, 1차 단열패널의 단열성능을 더욱 향상시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 에어로젤 함침 멜라민 폼의 수직방향 강성을 확보할 수 있어, 1차 단열패널의 수직방향 기계적 강도를 확보할 수 있고, 에어로젤 함침 멜라민 폼의 수평방향 강성을 개선할 수 있어, 1차 단열패널의 수평방향 기계적 강도를 확보할 수 있고, 1차 단열패널의 수직방향뿐만 아니라 가로 및 세로의 수평방향 강성을 개선할 수 있다.

Description

액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물 {LIQUEFIED GAS STORAGE TANK AND MARINE STRUCTURE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.
예를 들어, 액화천연가스(LNG)는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel), 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장하고, 필요시 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)는, LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(일명, '화물창'이라고 함)를 포함한다.
이와 같이, LNG와 같은 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해양구조물 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.
이러한 저장탱크는, 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있으며, 통상적으로, 멤브레인형 저장탱크는 NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.
일반적으로, 멤브레인형 저장탱크 중에서, 'Mark Ⅲ'형 액화가스 저장탱크는, 스테인리스 강재 멤브레인(membrane) 주름방벽(corrugation barrier)(또는 파형 주름 방벽)으로 이루어지는 1차 방벽과, 트리플렉스(triplex) 복합재료로 이루어지는 2차 방벽을 구비한다. 또한, 1차 방벽과 2차 방벽 사이에는 1차 단열벽이 설치되고, 2차 방벽과 선체 사이에는 2차 단열벽이 설치된다. 1차 단열벽은 폴리우레탄 폼(R-PUF)으로 이루어지는 1차 단열패널의 상면에 1차 플라이우드(Plywood)를 접착한 것이다. 또한, 2차 단열벽은 1차 단열벽과 동일한 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 2차 단열패널의 하면에 2차 플라이우드를 접착한 것이다. 2차 단열벽은 마스틱(Mastic)에 의해 선체에 지지되고 스터드 볼트에 의해 선체에 고정된다.
이러한 'Mark Ⅲ'형 액화가스 저장탱크는, 1차 및 2차 단열패널의 단열재로서 폴리우레탄 폼을 사용함에 따라 단열특성이 우수하여 전체 단열벽의 두께를 'NO 96'형에 비해 얇게 구성할 수 있고, 그에 따라 액화가스 저장탱크의 내부 용적이 증가하는 장점이 있다.
액화가스 저장탱크는, 외부로부터의 열 침입에 의해 증발가스(Boil Off Gas; BOG)가 발생되며, 단열설계를 통해 증발가스의 기화 비율인 자연기화율(Boil Off Rate; BOR)을 낮추는 것이 액화가스 저장탱크 설계의 핵심 기술이다.
또한, 액화가스 저장탱크는, 슬로싱(Sloshing) 등 다양한 하중에 노출되어, 단열패널의 기계적 강도 확보도 필수적이다.
이러한 점을 고려할 때, 1차 및 2차 단열패널의 단열재로 기계적 강도가 우수하고 단열성능이 우수한 폴리우레탄 폼을 사용하는 'Mark Ⅲ'형 액화가스 저장탱크가 적합하다 할 수 있다.
그런데 단열패널로 폴리우레탄 폼을 사용하는 'Mark Ⅲ'형 액화가스 저장탱크 역시 외부로부터의 열 침입을 완벽하게 차단할 수 없어, 저장탱크 내부에서 자연적으로 BOG가 발생되고 있는 것이 현실이며, 이에 따라 BOR을 더욱 낮추기 위해 단열패널의 소재를 변경하려는 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 적재하중을 견뎌야하는 문제점과, 극저온하에서 소재의 단열 특성을 유지해야하는 문제점 등에 의해 많은 어려움이 있었다.
국내 등록특허공보 제10-0710981호 (공고일: 2007년04월24일)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스 저장탱크의 단열패널 소재로 폴리우레탄 폼과 에어로젤 함침 멜라민 폼을 사용하여, 단열패널의 단열성능을 향상시킬 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 단열패널의 단열성능 향상으로 인하여 단열패널의 두께를 감소시킬 수 있어, 제한된 공간에서 액화가스 저장탱크의 내부 용적을 증가시킬 수 있고, 공간 사용 효율을 증대시킬 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 액화가스 저장탱크의 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차 방벽; 상기 1차 방벽의 외측에 설치되며, 1차 단열패널을 포함하는 1차 단열벽; 상기 1차 단열벽의 외측에 설치되는 2차 방벽; 및 상기 2차 방벽의 외측에 배치되며, 2차 단열패널을 포함하는 2차 단열벽을 포함하여 구성되되, 상기 1차 단열패널은, 폴리우레탄 폼 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수직 배치되는 1차 단위 단열패널의 조합으로 연결 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 1차 단열패널은, 상기 폴리우레탄 폼과 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수평방향으로 번갈아 구비되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차 단위 단열패널은, 상기 폴리우레탄 폼을 제1 폴리우레탄 폼과 제2 폴리우레탄 폼으로 분리하고, 상기 제1 및 제2 폴리우레탄 폼 사이에 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼을 수직방향으로 배치하고, 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼을 가압 고정부재를 사용하여 수평방향으로 강성 변이점까지 프리-스트레스를 가하여 압착하여 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차 단열패널은, 상기 제1 및 제2 폴리우레탄 폼 사이의 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 가로 및 세로의 수평방향으로 불연속적으로 번갈아 가며 구비되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차 단열패널은, 상기 제1 및 제2 폴리우레탄 폼 사이의 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 가로 또는 세로의 수평방향으로 연속적으로 구비되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 2차 단열패널은, 폴리우레탄 폼으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 2차 단열패널은, 상기 폴리우레탄 폼 사이에 수직 배치되는 에어로젤 함침 멜라민 폼을 더 포함하고, 상기 폴리우레탄 폼과 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수평방향으로 번갈아 구비되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차 방벽은, 스테인리스 강재 멤브레인 주름방벽 또는 파형 주름 방벽으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 2차 방벽은, 트리플렉스 복합재료로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 액화가스 저장탱크의 1차 단열패널의 소재로 폴리우레탄 폼과 에어로젤 함침 멜라민 폼을 사용함으로써, 1차 단열패널의 단열성능을 더욱 향상시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 폴리우레탄 폼 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼을 수직 배치함으로써, 에어로젤 함침 멜라민 폼의 수직방향 강성을 확보할 수 있어, 1차 단열패널의 수직방향 기계적 강도를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 폴리우레탄 폼 사이의 에어로젤 함침 멜라민 폼에 수평방향으로 강성 변이점까지 프리-스트레스(Pre-stress)를 가하여 압착함으로써, 에어로젤 함침 멜라민 폼의 수평방향 강성을 개선할 수 있어, 1차 단열패널의 수평방향 기계적 강도를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 1차 단열패널을 폴리우레탄 폼과 에어로젤 함침 멜라민 폼이 가로 및 세로의 수평방향으로 번갈아 구비되도록 구성함으로써, 1차 단열패널의 수직방향뿐만 아니라 가로 및 세로의 수평방향 강성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 해양구조물은, 1차 단열패널의 단열성능 향상으로 인하여 1차 단열패널의 두께를 감소시킬 수 있어, 제한된 공간에서 액화가스 저장탱크의 내부 용적을 증가시킬 수 있고, 공간 사용 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 최소 단위 부분을 절단한 후의 분리 사시도이다.
도 3은 도 2의 1차 단위 단열패널을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일 부분 측단면도이다.
도 5는 도 4의 1차 단열패널의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 평가하기 위해 유한요소해석으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 최소 단위 부분을 절단한 후의 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 1차 단위 단열패널을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일 부분 측단면도이고, 도 5는 도 4의 1차 단열패널의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 평가하기 위해 유한요소해석으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 해양구조물에 구비되어 LNG나 LPG와 같은 액화가스를 저장할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(1)의 외부를 형성하는 선체(100), 액화가스 저장탱크(1)의 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차 방벽(200), 1차 방벽(200)의 외측에 설치되는 1차 단열벽(300), 1차 단열벽(300)의 외측에 설치되는 2차 방벽(400), 2차 방벽(400)의 외측에 배치되어 선체(100)에 고정되는 2차 단열벽(500)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 액화가스 저장탱크(1)는, 이들 구성 요소(100, 200, 300, 400, 500)에 의해 전후 방향으로 횡벽(2)이 형성되고, 횡벽(2) 사이에 바닥(3), 세로벽(4) 및 천장(5)이 형성될 수 있다. 횡벽(2), 바닥(3), 세로벽(4) 및 천장(5)이 만나는 코너 라인(6)은 둔각 또는 직각일 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)의 2차 단열벽(500)은, 전체적으로 마스틱(110)에 의해 선체에 지지되고, 선체(100)에 복수의 스터드 볼트 또는 앵커(도시하지 않음)에 의해 고정될 수 있고, 스프링 및 볼트 체결 장치(도시하지 않음)에 의해 체결될 수 있다.
이러한 액화가스 저장탱크(1)는, 해양구조물에 설치되는 멤브레인형 액화가스 저장탱크일 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(1)는, 해양구조물에 설치되는 독립형 저장탱크일 수 있으며, 육상에 설치되어 저장탱크일 수 있다.
1차 방벽(200)은, 스테인리스 강재 멤브레인(membrane) 주름방벽(corrugation barrier) 또는 파형 주름 방벽으로 이루어질 수 있으며, 액화가스 저장탱크(1)의 내부에서 액화가스와 직접 접촉된다.
1차 단열벽(300)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 1차 방벽(200)과 후술할 2차 방벽(400) 사이에 설치되며, 1차 플라이우드(310), 1차 단열패널(320)을 포함하여 구성될 수 있다.
1차 플라이우드(310)는, 1차 방벽(200)과 후술할 1차 단열패널(320) 사이에 설치될 수 있다.
1차 단열패널(320)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있으며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 1차 단위 단열패널(320a)의 조합으로 연결 구성될 수 있다.
1차 단위 단열패널(320a)은, 단열 소재로서 폴리우레탄 폼(321)과 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)을 사용하여 육면체 형상으로 형성할 수 있다.
폴리우레탄 폼(321)은, 잘 알려진 바와 같이, 기계적 강도가 우수하고 단열성능이 우수하여, 액화가스 저장탱크(1)의 단열재로 널리 사용되고 있다.
에어로젤 함침 멜라민 폼(322)은, 폴리우레탄 폼(321)과 비교하여 단열성능이 우수하지만, 기계적 강도가 취약한 단점이 있어, 액화가스 저장탱크(1)의 단열 소재로 사용함에 어려움이 있는데, 본 실시예는 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)의 장점을 살리면서 단점을 극복할 수 있도록 하여, 1차 단열패널(320)의 단열성능을 더욱 향상시키면서 기계적 강도를 확보할 수 있게 한다.
구체적으로, 1차 단위 단열패널(320a)은, 폴리우레탄 폼(321) 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)을 수직 배치하여 구성함으로써, 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)의 수직방향 강성을 확보할 수 있어, 1차 단위 단열패널(320a)의 수직방향 기계적 강도를 확보할 수 있게 한다.
더욱 구체적으로, 1차 단위 단열패널(320a)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 폼(321)을 제1 폴리우레탄 폼(321a)과 제2 폴리우레탄 폼(321a)으로 분리하고, 제1 및 제2 폴리우레탄 폼(321a, 321b) 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)을 수직방향으로 배치하고, 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)을 가압 고정부재(600a, 600b)를 사용하여 수평방향으로 강성 변이점까지 프리-스트레스를 가하여 압착함으로써, 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)의 수평방향 강성을 개선할 수 있어, 1차 단위 단열패널(320a)의 수평방향 기계적 강도를 확보할 수 있게 한다.
여기서, 가압 고정부재(600a)는 프리-스트레스 볼트일 수 있고, 가압 고정부재(600b)는 프리-스트레스 더블 너트 볼트(double nut bolt)일 수 있다. 이러한 프리-스트레스 볼트 또는 프리-스트레스 더블 너트 볼트로 이루어진 가압 고정부재(600a, 600b)는 증발가스의 기화 비율인 자연기화율(Boil Off Rate; BOR)을 최소화하기 위하여 열전도도가 낮은 고분자 계열로 제작될 수 있다.
이와 같이 제조된 1차 단위 단열패널(320a)은, 제1 폴리우레탄 폼(321a), 에어로젤 함침 멜라민 폼(322), 제2 폴리우레탄 폼(321a) 순서로 배열 구성될 수 있다. 이러한 1차 단위 단열패널(320a)을 복수 개로 마련하여 조합 연결함으로써, 단위 패널(320)이 구성될 수 있는데, 조합 연결하는 방법에 따라 기계적 강도가 달라질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 1차 단위 단열패널(320a)의 조합으로 연결 구성되는 1차 단열패널(320)은, 폴리우레탄 폼(321, 321a, 321b)과 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)이 가로 및 세로의 수평방향으로 번갈아 구비되도록 할 때, 수직방향뿐만 아니라 가로 및 세로의 수평방향 강성을 개선할 수 있어, 1차 단열패널(320)의 3방향별 기계적 강도 및 강성을 확보할 수 있다.
다시 말해서, 1차 단위 단열패널(320a)에서 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)은 제1 및 제2 폴리우레탄 폼(321a, 321b) 사이에 수직방향으로 배치되어 있고, 복수 개의 1차 단위 단열패널(320a)의 연결 방법을 가로 및 세로의 수평방향으로 번갈아 구비되도록 했을 때, 가로 및 세로 방향으로 제1 폴리우레탄 폼(321a), 에어로젤 함침 멜라민 폼(322), 제2 폴리우레탄 폼(321a) 순서로 배열되어 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)이 불연속적으로 배치됨으로써, 1차 단열패널(320)의 3방향별 기계적 강도 및 강성을 확보할 수 있다.
한편, 복수 개의 1차 단위 단열패널(320a)의 연결 방법을 연속적으로 배치, 예를 들어, 1차 단위 단열패널(320a)의 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)이 가로 또는 세로 방향으로 연속적으로 배치하여 1차 단열패널(320)을 구성할 수 있음은 물론이다. 이때, 에어로젤 함침 멜라민 폼(322)이 불연속적으로 배치될 때와 비교하여 가로 또는 세로의 수평방향 강성이 약할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 평가하기 위해 유한요소해석으로 나타낸 도면이다. 여기서, 유한요소해석은, 에어로젤 함침 멜라민 폼만으로 단열패널이 구성될 때, 폴리우레탄 폼만으로 단열패널이 구성될 때, 폴리우레탄 폼에 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수평으로 배치되어 단열패널이 구성될 때, 폴리우레탄 폼에 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수직으로 배치되어 구성된 본 실시예의 1차 단열패널(320)일 때의 4가지 경우에 대하여, 열전달 분석(Heat transfer analysis), 압축시험 분석(Compress test analysis), 전단시험 분석(Shear test analysis)을 하였다.
도 6이 도시된 바와 같이, 본 실시예의 1차 단열패널(320)은, 열전달 분석에서, 에어로젤 함침 멜라민 폼일 경우보다 단열성능이 낮지만, 수평형 배치 구조 경우와 단열성능이 유사하고, 폴리우레탄 폼일 경우보다 단열성능이 매우 우수하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
압축시험 분석에서, 본 실시예의 1차 단열패널(320)은, 에어로젤 함침 멜라민 폼일 경우보다 기계적 강도가 매우 우수하고, 수평형 배치 구조 경우보다 기계적 강도가 우수하고, 폴리우레탄 폼일 경우보다 기계적 강도가 다소 낮지만 거의 유사하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
전단시험 분석에서, 본 실시예의 1차 단열패널(320)은, 에어로젤 함침 멜라민 폼일 경우보다 기계적 강도가 매우 우수하고, 수평형 배치 구조 경우보다 기계적 강도가 우수하고, 폴리우레탄 폼일 경우보다 기계적 강도가 다소 낮지만 거의 유사하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
결과적으로, 본 실시예의 1차 단열패널(320)은, 기존의 폴리우레탄 폼을 적용했을 때와 비교하여, 단열성능이 더욱 우수하고 기계적 강도를 확보할 수 있음을 알 수 있다.
이를 통해 본 실시예는, 1차 단열패널(320)이 액화가스 저장탱크(1)에서 요구하는 기계적 강도를 확보하면서 단열성능을 향상시킴으로써, 액화가스 저장탱크(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 1차 단열패널(320)의 두께를 감소시킬 수 있어, 제한된 공간에서 액화가스 저장탱크의 내부 용적을 증가시킬 수 있고, 공간 사용 효율을 증대시킬 수 있다.
2차 방벽(400)은, 트리플렉스(triplex) 복합재료로 이루어질 수 있으며, 1차 단열벽(300)과 후술할 2차 단열벽(500) 사이에 설치되어, 1차 방벽(200)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
2차 단열벽(500)은, 1차 단열벽(300)과 함께 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 2차 방벽(400)과 선체(100) 사이에 설치되며, 2차 단열패널(510), 2차 플라이 우드(520)를 포함하여 구성될 수 있다.
2차 단열패널(510)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있다.
선체(100)에 인접하여 설치되는 2차 단열패널(510)은, 외부로부터의 충격에 직접 노출되므로, 1차 단열패널(320)보다 두께를 더 두껍게 하여 기계적 강도를 높게 할 수 있다.
이러한 2차 단열패널(510)은, 도시하지 않았지만, 상기한 1차 단열패널(320)과 같이 폴리우레탄 폼 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼을 수직 배치하는 구조로 형성할 수 있다.
2차 플라이우드(520)는, 2차 단열패널(510)과 선체(100) 사이에 설치될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(1)의 1차 단열패널(320)의 소재로 폴리우레탄 폼과 에어로젤 함침 멜라민 폼을 사용함으로써, 1차 단열패널(320)의 단열성능을 더욱 향상시킬 수 있어, 액화가스 저장탱크(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예는, 폴리우레탄 폼 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼을 수직 배치함으로써, 에어로젤 함침 멜라민 폼의 수직방향 강성을 확보할 수 있어, 1차 단열패널(320)의 수직방향 기계적 강도를 확보할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 폴리우레탄 폼 사이의 에어로젤 함침 멜라민 폼에 수평방향으로 강성 변이점까지 프리-스트레스(Pre-stress)를 가하여 압착함으로써, 에어로젤 함침 멜라민 폼의 수평방향 강성을 개선할 수 있어, 1차 단열패널(320)의 수평방향 기계적 강도를 확보할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 1차 단열패널(320)을 폴리우레탄 폼과 에어로젤 함침 멜라민 폼이 가로 및 세로의 수평방향으로 번갈아 구비되도록 구성함으로써, 1차 단열패널(320)의 수직방향뿐만 아니라 가로 및 세로의 수평방향 강성을 개선할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 1차 단열패널(320)의 단열성능 향상으로 인하여 1차 단열패널(320)의 두께를 감소시킬 수 있어, 제한된 공간에서 액화가스 저장탱크(1)의 내부 용적을 증가시킬 수 있고, 공간 사용 효율을 증대시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 액화가스 저장탱크 2: 횡벽
3: 바닥 4: 세로벽
5: 천장 6: 코너 라인
100: 선체 110: 마스틱
200: 1차 방벽 300: 1차 단열벽
310: 1차 플라이우드 320: 1차 단열패널
320a: 1차 단위 단열패널 321: 폴리우레탄 폼
321a: 제1 폴리우레탄 폼 321b: 제2 폴리우레탄 폼
322: 에어로젤 함침 멜라민 폼 400: 2차 방벽
500: 2차 단열벽 510: 2차 단열패널
520: 2차 플라이우드 600a, 600b: 가압 고정부재

Claims (10)

  1. 액화가스 저장탱크의 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차 방벽;
    상기 1차 방벽의 외측에 설치되며, 1차 단열패널을 포함하는 1차 단열벽;
    상기 1차 단열벽의 외측에 설치되는 2차 방벽; 및
    상기 2차 방벽의 외측에 배치되며, 2차 단열패널을 포함하는 2차 단열벽을 포함하여 구성되되,
    상기 1차 단열패널은,
    폴리우레탄 폼 사이에 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수직 배치되는 1차 단위 단열패널의 조합으로 연결 구성되고,
    상기 1차 단위 단열패널은,
    상기 폴리우레탄 폼을 제1 폴리우레탄 폼과 제2 폴리우레탄 폼으로 분리하고,
    상기 제1 및 제2 폴리우레탄 폼 사이에 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼을 수직방향으로 배치하고,
    상기 에어로젤 함침 멜라민 폼을 가압 고정부재를 사용하여 수평방향으로 강성 변이점까지 프리-스트레스를 가하여 압착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 단열패널은,
    상기 폴리우레탄 폼과 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수평방향으로 번갈아 구비되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 단열패널은,
    상기 제1 및 제2 폴리우레탄 폼 사이의 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 가로 및 세로의 수평방향으로 불연속적으로 번갈아 가며 구비되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 단열패널은,
    상기 제1 및 제2 폴리우레탄 폼 사이의 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 가로 또는 세로의 수평방향으로 연속적으로 구비되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 단열패널은,
    폴리우레탄 폼으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 2차 단열패널은,
    상기 폴리우레탄 폼 사이에 수직 배치되는 에어로젤 함침 멜라민 폼을 더 포함하고,
    상기 폴리우레탄 폼과 상기 에어로젤 함침 멜라민 폼이 수평방향으로 번갈아 구비되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 방벽은,
    스테인리스 강재 멤브레인 주름방벽 또는 파형 주름 방벽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 방벽은,
    트리플렉스 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
  10. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 액화가스 저장탱크가 구비되는 해양구조물.
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