KR101977501B1 - 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법 - Google Patents

9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법에 관한 것으로서, 펄라이트를 흡입하는 진공 펌프(Vacuum Pump); 맨홀(Manhole); 펄라이트(Perlite)를 배출하는 이송 호스가 통과하도록 연결하여 고정하는 펄라이트 노즐(Nozzle); 맨홀(Manhole) 및 펄라이트 노즐(Nozzle) 통과하여 펄라이트(Perlite)를 배출 할 수 있도록 연결하여 고정되는 펄라이트 이송 호스;로 이루어진 펄라이트 배출 장비를 포함하는 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법에 대한 것이다.

Description

9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법{Internal inspection and maintenance method of 9% Ni liquefied natural gas storage tanks}
본 발명은 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장기운영중인 9% Ni강 액화천연가스(LNG) 저장탱크의 내부를 점검하고 기밀성, 내구성 강화 등을 목적으로 하는 정비 분야에 속하는 기술로 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법에 관한 것이다.
기존 LNG 저장탱크의 보수는 막(Membrane) 형식에 대한 절차는 수립되어 있지만, 9% Ni강 형태 LNG 저장탱크의 보수에 대한 체계적 절차는 부재한 상태이다. 9% Ni 강형식의 저장탱크를 보수하기 위해 보냉재 철거절차(Perlite 배출, Resilient Blanket 철거) 가 필요하였고, 저장탱크 개방 보수 시 내부 건전성 확인을 위한 비파괴검사 적용 방법 및 대상 설정 등이 요구되었다.
이처럼 세계최초로 시행되는 9% Ni강 형태의 LNG 저장탱크의 보수과정에서 문제점을 해소하는 동시에 안전하고 완벽한 보수를 위하여 기존의 저장탱크 보수 방법과 다른 보수 절차가 필요하였으며, 또한 보다 효율적이고 개선된 시공절차와 방법을 체계화하는 기술로 9% Ni강 LNG 저장탱크의 내부점검 및 정비 방법의 표준화된 절차를 작성할 필요가 생기게 되었다.
한국공개특허 제2014-0118269호 한국공개식용 제1995-0027424호 한국공개특허 제2015-0081542호 한국공개특허 제2016-0035256호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 9% Ni강 LNG 저장탱크 점검 및 정비에 있어서 안전하고 품질을 확보할 수 있는 개방 및 점검절차, 재시공 절차, 안전관리 절차 등을 개발하고 적용한 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 9% Ni형 LNG 저장탱크의 콘크리트로 이루어진 외벽에 형성되어 있는 벽체 증발가스 차단막(Wall Vapour Barrier) 및 하부 증발가스 차단막(Bottom Vapour Barrier)을 점검 및 정비하기 위해 LNG 저장탱크에 외벽과 내조 사이의 환상(Annular)의 공간에 충진되어 있는 보냉재인 펄라이트(Perlite) 배출 및 내조의 외측면을 둘러쌓여 형성되어 있는 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)을 철거하는 절차를 포함하는 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 벽체 증발가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate)와 외벽의 콘크리트 사이 공간에 누설 추적 가스로 헬륨 가스를 주입, 가압함으로써, 모재 및 용접부위에 미세한 결함 부위를 통하여 누설되는 헬륨 성분을 누설검출기로 분석하여 결함 위치를 찾아내는 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 펄라이트를 흡입하는 진공 펌프(Vacuum Pump), 맨홀(Manhole), 펄라이트(Perlite)를 배출하는 이송 호스가 통과하도록 연결하여 고정하는 펄라이트 노즐(Nozzle), 맨홀(Manhole) 및 펄라이트 노즐(Nozzle) 통과하여 펄라이트(Perlite)를 배출할 수 있도록 연결하여 고정되는 펄라이트 이송 호스로 이루어진 펄라이트 배출 장비를 포함하는 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크(이하, ‘LNG 저장탱크’라고도 함) 내부점검 및 정비 방법에 있어서, 펄라이트 배출 진입로를 확보하기 위해 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부에 데크 보냉재(Deck Insulation)를 해체하는 단계(S110), 상기 펄라이트(Perlite) 배출 장비를 설치하는 단계(S120), 미리 설정된 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 철거지점의 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)을 해체하고, 펄라이트를 배출하는 1차 펄라이트 배출 단계(S130), 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)을 해체하고 펄라이트를 배출하는 2차 펄라이트 배출 단계(S140), 상기 2차 펄라이트 배출 단계 이후, 설치된 펄라이트 배출 장비를 철거하는 단계(S150), 및 내부에 펄라이트가 배출이 완료된 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크의 벽체 증기가스 차단막(Wall Vapour Barrier)의 건전성을 헬륨 누설 검사 방법으로 확인하는 점검 단계(S200)를 포함하여 이루어진다.
상기 1차 펄라이트 배출 단계(S130) 이후, 2차 펄라이트 배출 단계(S140) 이전에 1차 펄라이트 배출이 완료되면 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 전체를 해체하는 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 2차 해체 단계(S131)를 더 포함한다.
상기 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 2차 해체 단계(S131)에서 철거된 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)은 비닐로 포장하여 LNG 저장탱크 상부에 임시로 보관되고, 펄라이트를 채취할 수 있다.
상기 2차 펄라이트 배출 단계(S140)는, 상기 1차 펄라이트 배출 후 LNG 저장탱크의 내부에 남아있는 펄라이트(5)를 펄라이트 이송 호스(6)를 통해 배출하는 단계이다.
그리고 상기 2차 펄라이트 배출 단계(S140)에서 펄라이트를 배출하기 이전에 상기 1차 펄라이트 배출 단계를 거쳐 노출된 LNG 저장탱크의 내조의 외주면을 감싸는 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)은 펄라이트 배출 시 배출이 제대로 이루어지지 못하게 하는 등 간섭될 수 있으므로 2차 펄라이트 배출 이전에 해체할 수 있다.
이렇게 해체된 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)은 전동윈치를 이용하여 탱크외부로 배출할 수 있으며, 여기서 해체된 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)을 LNG 저장탱크의 상부로 배출하기 위해 상기 전동위치는 모노레일(Monorail)에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 점검 단계(S200)는, 헬륨 누설 검사를 위한 검사 장비 및 가배관을 설치하는 단계(S210), 헬륨 누설 검사를 수행하는 검사체 표면에 이물질을 제거하는 전처리 단계(S220), 헬륨 가스를 주입하고 상기 검사 장비를 교정하는 단계(S230),벽체 증기가스 차단막(Wall Vapour Barrier)에 대한 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계(S240) 및 헬륨 누설 검사가 완료되면 검사 장비 및 가배관을 철거하는 단계(S250)를 포함하여 이루어진다.
상기 검사 장비를 교정하는 단계(S230)는, 헬륨가스를 주입하고 검사 구역의 헬륨 가스의 흐름도를 검사하여 교정 표준 누설률이 일정치 미만이면 헬륨 주입구를 추가로 설치하는 단계이며, 여기서 상기 교정 표준 누설률은 1.0×10-5 내지 1.0×10-6 mber·ℓ/sec이다.
상기 헬륨 가스를 주입하고 상기 검사 장비를 교정하는 단계(S230) 이후, 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계(S240) 이전에 헬륨 흐름검사 단계(S231)를 더 포함할 수 있다.
상기 헬륨 흐름검사 단계(S231)는, 벽체 증기 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate) 상단의 헬륨 주입구에 헬륨을 일정 압력 이하로 주입하여 벽체 증기 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate) 하단의 헬륨 검지부에서 상기 헬륨 주입구에서 주입된 헬륨 농도와 압력을 측정하여 일정치 이상으로 확인되고, 벽체 증기 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate)에 인접한 하부 증기 차단막 배출구(Bottom Vapour Barrier Vent Hole)에서 헬륨 농도와 압력이 일정치 이상으로 확인되고, 상단 모서리 헬륨홀(Top Corner Plate He Hole)의 헬륨 흐름 속도가 일정치 이상임이 확인되면 헬륨 누설 검사를 수행할 수 있다.
상기 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계(S240)에서 헬륨 누설 검사를 진행하는 동안 검사 구역에 주입되는 헬륨의 농도와 압력은 일정하게 유지할 수 있으며, 이때, 누설부위를 찾기 위해 교정 표준 누설률의 허용 누설량을 검출할 수 있는 속도인 1 m/min를 초과하지 않게 헬륨 주입속도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계(S240)에서 헬륨 주입 노즐 및 호스 연결 부위의 누설 검사는 비파괴검사 방법인 액체 침투 탐상 시험(Liquid Penetrant Test) 또는 진공 상자 시험(Vacuum Box Test)으로 수행할 수 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 9% Ni강 LNG 저장탱크 보냉재의 철거 및 증기 차단막(Vapour Barrier)의 건전성을 점검하는 방법을 체계화하여, 개방점검 및 정비 시행에 따른 제반작업을 안전하고 효율적으로 수행할 수 있으며 LNG 저장탱크 기밀시험에 응용하여 LNG 저장탱크 건설 및 보수작업의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 펄라이트(Perlite) 배출 장비 설치도를 보여주는 도면이다.
도 2는 펄라이트(Perlite) 배출 장비 설치 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄라이트(Perlite) 배출의 절차를 보여주는 플로우 챠트 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 보냉재(Top Girder Insulation)와, 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 및 데크 보냉재(Deck Insulation)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 데크 보냉재(Deck Insulation)의 비닐 포장하는 것을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 데크 보냉재(Deck Insulation)를 비닐 포장 후 탱크내 보관하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 철거 및 곤돌라 설치지점을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 펄라이트(Perlite) 배출 작업도를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄성 블랭킷(Resilient Blanket) 해체 작업도를 보여주는 도면이다.
도 10은 LNG 저장탱크의 내조에 형성된 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 탄성 블랭킷(Resilient Blanket) 해체 과정의 앵커핀 조립도와 설치도를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 헬륨검사 공정도를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 가압 방지 장치인 워터 가드(Water Guard)의 설치를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 LNG 저장탱크의 지붕판(Roof Plate) 부위에서 헬륨주입구 위치도를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 헬륨누설검사 장비 배치도 및 검사 순서를 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 벽체 증기가스 차단막(Wall Vapour Barrier)에서 헬륨 주입구와 헬륨 검지구의 위치를 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 헬륨 누설검사 개략도를 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 펄라이트(Perlite) 배출 장비 설치도를 보여주는 단면도이고, 도 2는 실제 현장에서 펄라이트(Perlite) 배출 장비 설치 모습을 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄라이트(Perlite) 배출 절차를 보여주는 순서도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 LNG 저장탱크는 천장을 갖는 원통형의 내조(deck)(100)와 상기 내조의 외측에 일정거리 이격되어 지붕(Roof)을 갖는 외벽(200)으로 이루어지며, 이러한 내조와 외벽 사이의 환상(Annular)의 공간을 구비하며, 상기 내조의 상부면과 지붕 사이에 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)(11)이 배치되어 구성되어 있다.
이와 같은 LNG 저장탱크에 설치되는 본 발명의 펄라이트(Perlite) 배출 장비는 집진기(Dust Collector)(1), 댐퍼(Damper)(2), 펄라이트 백(Bulk Bag For Perlite)(3), 진공 펌프(Vacuum Pump)(4), 펄라이트 이송 호스(6), 펄라이트 노즐(Perlite Nozzle)(7), 맨홀(Manhole)(8), 곤돌라(12a) 등으로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펄라이트(Perlite) 배출 장비는 직경이 100mm 이고 길이가 200m 이상의 펄라이트 이송 호스(6)와, 11 내지 15 m³/분(min)의 용량을 가지는 진공 펌프(4)를 사용하여, LNG 저장탱크 1기에서 펄라이트(Perlite) 배출량은 200㎥/1일(day) 정도인 것이 바람직하다.
본 발명에서 필요한 기계장비로서 지게차(2.5ton) 1대, 곤돌라(2인용) 4대가 있지만, 규모나 현장 상황에 따라 적절히 다양하게 변경될 수 있음은 당연하다.
펄라이트(Perlite) 배출 장비 설치 위치를 살펴보면, LNG 저장탱크 밖 지상에 집진기(1) 및 진공 펌프(4)를 설치하고, LNG 저장탱크의 지붕 부위의 맨홀(8) 및 펄라이트 노즐(7)을 통과하여 펄라이트를 배출 할 수 있도록 진공 펌프(4)와 집진기(1)에 연결된 펄라이트 이송 호스(6)는 맨홀(8) 및 펄라이트 노즐(7)에 확실하게 고정한다.
이뿐만 아니라 본 발명의 펄라이트(Perlite) 배출 장비를 구성하는 각종 장비는 세트 앵커(Set Anchor)를 설치하여 장비가 전도되지 않도록 고정한다.
본 발명의 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법은 크게 보냉재인 펄라이트(Perlite) 철거 단계(S100) 및 내부 건전성 점검 단계(S200)로 이루어져 수행된다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 펄라이트(Perlite) 철거 단계(S100)를 살펴보면, 다음과 같이 순차적으로 수행될 수 있다.
먼저, 데크 보냉재(Deck Insulation)을 해체(S110)하고, 펄라이트 배출 장비를 설치하고, 배출 진입로를 확보한다(S120, S121).
그 다음 미리 설정된 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 철거지점의 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)을 해체하는 펄라이트 차단막 1차 해체 후, 1차 펄라이트를 배출한다(S130).
상기 1차 펄라이트 배출(S130)이 완료되면, 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 전체를 철거하는 펄라이트 차단막 2차 해체(S131)하고, 모노레일(Monorail)에 곤돌라를 설치한다.
곤돌라 설치 후 펄라이트를 배출하는 2차 펄라이트 배출하며(S140), 2차 펄라이트 배출이 완료되면 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)을 해체하고(S141), 펄라이트 배출 장비를 철거한다(S150).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 데크 보냉재(Deck Insulation)를 해체한 후 비닐 포장한 것을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 Insulation 비닐 포장 후 탱크 내 보관한 모습을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 보냉재(Top Girder Insulation)와, 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 및 데크 보냉재(Deck Insulation)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크의 내부 보냉재인 펄라이트를 배출하기 위해 먼저 펄라이트 배출 진입로를 확보 과정(S110, S120, S121)으로, LNG 저장탱크의 지붕에 형성된 맨홀(8)로 진입하여 LNG 저장탱크의 원형의 내조 상부면과 지붕 사이에 설치된 펄라이트 차단막(11)의 주위의 약 5mm 정도로 내조 상부면에 위치한 존재하는 데크 보냉재(Deck Insulation)를 제거하여 펄라이트 배출 작업 공간 및 배출 진입로를 확보할 수 있다.
도 4에서 처럼 상기 데크 보냉재는 약 100mm의 두께로 5개의 층으로 형성되어 있으며, 제거된 데크 보냉재는 재사용할 수 있으므로 제거된 데크 보냉재가 이물질 및 습기에 노출되지 않도록 비닐 포장할 수 있다.
도 5에서처럼 상기 데크 보냉재의 비닐 포장은 데크 보냉재의 측면을 비닐로 2 내지 3회전 정도 돌려 감싸고 비닐의 일측 끝단을 테이프로 마감하고, 이와 같이 측면을 비닐로 감싼 데크 보냉재 앞, 뒷면은 케이블 타이 등으로 이용하여 묶어 비닐 포장한다.
그리고 이렇게 비닐 포장된 데크 보냉재는 도 6에서처럼 LNG 저장탱크의 내부에 보관할 수 있다.
그 다음 1차 펄라이트를 배출 단계 수행하기 위해 미리 설정된 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 철거지점의 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)을 해체하는 펄라이트 차단막 1차 해체를 수행한다.
여기서, 펄라이트 차단막이 철거되면 펄라이트가 내조(deck)의 상부면으로 쏟아지므로, 펄라이트 차단막 1차 해체 부위에 합판을 설치 후 캔버스 천(Canvas)을 설치한 다음, 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)을 해체한다.
이하, 펄라이트 배출 및 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)의 철거 작업에 대하여 상세히 설명한다.
1차 펄라이트 배출 단계(S130)의 경우는, 펄라이트 차단막이 해체되면서 내조(deck)의 상부면으로 쏟아진 펄라이트를 먼저 배출하기 위하여 맨홀(8)에 펄라이트 이송호스(6)를 설치하고, 펄라이트를 배출한다.
상기 1차 펄라이트 배출은 곤돌라를 설치할 수 있는 높이 정도 배출되며, 예를 들어 내조의 상부면을 기준으로 약 1.5m 이하까지 배출할 수 있다.
여기서 펄라이트(Perlite) 배출 전에 안전 확보를 위한 안전관리로서, 탱크 내 가연성가스 농도 및 산소 농도 점검을 1일 당 4회 이상 실시할 수 있다. 이때 가연성가스로서 메탄의 농도는 10 LEL(Lower Explosion Limit) 이하가 바람직하고, 산소 농도는 20% 이상이 바람직하다.
1차 펄라이트(Perlite) 배출이 완료 되면 2차 펄라이트 배출 단계(S140) 이전에 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)을 전체를 철거하는 펄라이트 차단막 2차 해체 단계(S131)을 수행하고, 철거된 펄라이트 차단막은 비닐로 포장하여 LNG 저장탱크 상부에 임시로 보관할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 LNG 저장탱크에서 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 철거 지점 및 곤돌라 설치지점을 보여주는 단면도이고, 도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 펄라이트(Perlite)의 배출 작업도 및 탄성 블랭킷(14) 해체 작업도를 보여주는 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 앵커핀 조립도와 설치도를 보여주는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 철거 지점에서 펄라이트 차단막을 해체한다. 그리고 1차 펄라이트(Perlite) 배출이 완료된 부분에 곤돌라를 설치한다.
펄라이트 차단막이 해체되면 펄라이트 공간을 임시로 격리하기 위한 아스테이트 차단막을 설치한다. 상기 아세테이트 차단막의 설치목적은 작업자의 호흡기 손상을 방지하기 위해 펄라이트 입자의 비산을 방지하고자 함이며, 펄라이트 차단막이 고정되어 있던 위쪽프레임(Upper Frame)에 가공되어 있는 홀(Hole)을 이용해 끈으로 고정, 또는 전체 구간에 부착하는 형태로 임시의 아세테이트 차단막을 펄라이트 차단막이 설치되어 있던 전체 구간에 대해 설치하며, 펄라이트 배출이 종료되면 철거한다.
그 다음 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 1차 펄라이트 배출 단계 이후, LNG 저장탱크의 내조와 외벽 사이의 환상(Annular)의 공간에 남아있는 나머지 펄라이트(5)를 배출하는 2차 펄라이트 배출 단계(S140)를 수행하기 위하여 펄라이트 이송호스(6) 길이를 조정 할 수 있도록 설치한다.
본 발명에 따른 일 실시예로서 2차 펄라이트 배출 단계(S140)는 작업자가 3인 1조로 이루어져 펄라이트 배출 작업을 실시할 수 있으며, 구체적으로 데크 상부에 1명의 작업자가 LNG 저장탱크의 외벽과 내벽 사이의 환형 공간에 펄라이트 층 상부에 2명의 작업자가 펄라이트 배출 작업을 실시할 수 있다.
구체적으로 2차 펄라이트 배출은 1차 펄라이트 배출 후 LNG 저장탱크의 지붕 내부면에 곤돌라(gondola)를 설치하고(S132), 다짐된 펄라이트(Perlite) 층 위까지 곤돌라를 이용하여 2인 이상의 작업자가 내려가 모노레일(Monorail)에 설치된 안전로프(13)에 안전추락 방지대를 체결하고 서로 반대방향으로 이동하면서 펄라이트 이송 호스(6)를 이용하여 LNG 저장탱크 내부에 남아있는 펄라이트를 제거할 수 있다.
이때, 펄라이트 이송호스 및 곤돌라 와이어 등이 손상되지 않도록 장비관리를 철저히 한다.
상기와 같은 방법으로 LNG 저장탱크 밖으로 배출된 펄라이트는 집진기(1)로 이송되어 펄라이트 백(3)에 포장한다. 펄라이트 백(3)에 포장된 펄라이트는 차량 등의 수단을 이용하여 이송되거나 외부로 반출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄성 블랭킷의 해체 작업을 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이, 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)은 LNG 저장탱크 내조의 외주면을 감싸면서 형성되어 있으므로 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)의 해체는 펄라이트를 완전히 배출한 다음에, LNG 저장탱크의 지붕 내부면에 설치된 모노레일 일측에 설치된 작업자가 탑승할 수 있는 형태로 구성된 곤돌라는 승강구동수단에 의해 상,하로 이동하여 탄성 블랭킷 해체 작업을 실시한다.
도 10은 탄성 블랭킷의 구성을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 2개의 층으로 구성된 탄성 블랭킷은 다수개의 앵커핀(Anchor Pin)과 스테인리스강 밴드(stainless steel band, STS band)에 의해 내조의 외주면에 고정되어 있다. 이처럼 약 120mm 정도의 두께로 2개의 층으로 형성된 탄성 블랭킷 해체는 구성된 스테인리스강 밴드(STS Band)와 앵커핀(Anchor Pin)(15)을 제거함으로써 해체한다.
도 11의 (a)에 나타낸 것처럼 앵커핀(Anchor Pin)과 와셔(Washer), 스피드 와셔(Speed waher)로 고정된 2개의 층으로 구성된 탄성 블랭킷(14)은 꺽인 앵커핀(15) 끝을 바로 펴서 고정된 와셔(Washer)를 빼내어 바깥층 탄성 블랭킷(14a)을 해체하고, 그 다음 고정된 스피드 와셔(Speed waher)를 빼내어 안쪽층 탄성 블랭킷(14b)을 순차적을 해체하여 탄성 블랭킷을 해체한다. 탄성 블랭킷을 해체하고 내조에 부착된 앵커핀이 접착재로 부착되어 떨어지지 않는 경우이면, 도 11의 (c)에서 처럼 돌출된 핀 부분만을 제거할 수 있다.
그리고 도 11의 (b)에서 처럼, 구성된 스테인리스강 밴드(STS Band)는 절단하여 Rib Plate를 해체함으로써 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)을 해체할 수 있다.
상기 설명한 탄성 블랭킷의 해체 단계는 예를 들어, 작업자가 6인 1조로 탱크 상부에 2명, 내조(Deck) 상부에 2명, LNG 저장탱크의 외벽과 내조 사이에 환형 공간의 곤돌라에 2명이 작업을 수행할 수 있다.
상기 해체된 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)을 저장탱크의 상부로 배출하기 위해 모노레일(12a)에 전동윈치를 설치하고, 이렇게 설치된 전동윈치를 이용하여 해체된 탄성 블랭킷을 LNG 저장탱크 상부로 배출한다. 탄성 블랭킷 재사용 고려시에는 자재 조건을 유지하기 위해 비닐을 활용한 포장 등을 통해 습기와 공기를 차단하고, 내조 또는 내조 상부 공간에 보관한다.
상기 2차 펄레이트 배출 및 탄성블랭킷 해체작업이 완료되면, 설치되었던 펄레이트 배출 장비를 철거하여 펄라이트 철거 단계(S100)를 종료하게 된다.
이하, 도 12 내지 도 17을 참고하여 본 발명의 LNG 저장탱크 내부의 벽체 증기가스 차단막(Wall Vapour Barrier) 건전성 확인절차에 대하여 자세히 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 헬륨검사 공정도를 보여주는 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 가압 방지 장치인 워터 가드(Water Guard) 설치를 보여주는 도면이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 LNG 저장탱크의 지붕 플레이트(Roof Plate)에서 헬륨주입구 위치도를 보여주는 도면이며, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 헬륨누설검사 장비 배치도 및 검사 순서를 보여주는 도면이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 벽체 증발가스 차단막(Wall Vapour Barrier)에서 헬륨 주입구(20)와 헬륨 검지구(30)의 위치를 보여주는 도면이며, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 헬륨검사 개략도를 보여주는 도면이다.
이하 도 12를 참고하여 본 발명의 LNG 저장탱크 내부 건전성 점검 단계(S200)에 대하여 자세히 설명한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LNG 저장탱크 내부 건전성 점검 단계(S200)는 헬륨검사를 위해 장비 및 가배관을 설치하는 단계(S210), 상기 헬륨검사를 위해 펌핑 라인(Pumping Line), 주입(Injection Line)을 시공하는 단계(S211), 헬륨 누설 검사의 검사체 부위를 전처리를 하며(S220), 헬륨 가스 주입 및 장비를 교정하는 단계(S230), 헬륨 가스 흐름도를 검사하고(S231), 헬륨 누설 검사하는 단계(S240), 헬륨 누설 검사가 완료되면 검사 장비 및 가배관을 철거하는 단계(S250)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 철제와 콘크리트 사이의 압력을 측정, 조정할 수 있는 검사 장비 및 가배관을 설치하며(S210), 이는 구체적으로 아래에 설명한 바와 같다.
도 17에 도시된 바와 같이, 검사 장비로 워터 가드(Water Guard), 헬륨 누설 검출기, 헬륨 농도 측정기(He Gas Indicator) 등이 설치된다.
헬륨 공급으로 인해 하부(Bottom)로 압력 전달시 이를 제거 할 수 있는 워터 가드(Water Guard)를 설치하며, 하부 헬륨가스 허용압력 설정치는 안전을 고려하여 0.6kPa(물 60mm채움)로 설정하고, 압력이 이를 초과하면 작동하여 과도한 압력으로부터 하부 증발가스 차단막 플레이트(Bottom Vapour Barrier Plate)를 보호하도록 한다.
헬륨 누설 검출기의 누설검출감도는 교정 누설 표준율(1.0×10-5 내지 1.0×10-6 mberℓ/sec)을 만족해야 하며, 상기 헬륨 누설 검출기에서 측정된 헬륨의 누설은 가시표시등으로 누설률을 확인 할 수 있어야 하며, 알람이 설정 되어야 한다.
본 발명에 따른 누설 검출기의 보조장비 중 검출기 프로브는 시험대상이 되는 모든 범위의 누설여부를 주사하기 위한 검출기와 연결된 유연성이 있는 튜브나 호스재질의 프로브를 말한다.
상기 검출기 프로브의 튜브나 호스의 길이가 길어짐에 따라 응답시간과 정화시간이 길어지므로, 상기 검출기 프로브의 호스 길이는 50 m 이내로 하는 것이 바람직하다.
예를 들어 교정 누설표준은 시험조건에 적합한 누설률을 가지는 모세관형 또는 투과형을 사용하며, 교정 누설표준의 누설률은 1.0×10-5 내지 1.0×10-6 mber·ℓ/sec를 적용한다.
헬륨 농도 측정기(He Gas Indicator)의 측정 가스는 헬륨 가스이고, 측정 범위는 0 ~ 100%, 수치 정확도(오차범위)는 지시 값의 ±3%, 사용가능 온도 및 습도는 5℃ ~ 35℃, 80% 이하이고, 측정 방법은 복합측정 방법을 사용한다.
한편, 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크의 지붕판(Roof Plate) 부위는 벽체 부분과 달리 헬륨가스의 확산이 용이하지 않기 때문에 필요시 헬륨을 다른 공간에서 추가 주입하기 위해 펌핑 라인(Pumping Line) 및 주입(Injection Line)이 추가로 설치될 수 있으며, 도 14의 (b)처럼 지붕판 일측에 펌프와 헬륨 보틀을 설치할 수 있다.
바닥 증발가스 차단막(Bottom Vapour Barrier)의 이상 압력 상승을 방지하기 위하여, 바닥 환상 플레이트(Bottom Annular Plate) 8개소(45°간격)에 배출구(Vent Hole)를 설치하고, 헬륨의 오염 방지를 위하여 호스(Hose)를 통해 탱크 외부 워터 가드(0.6kPa)에 연결한다. 이때, 홀은 약 15mm 직경으로 뚫고 밸브 및 피팅을 설치할 수 있다.
압력계는 바람직하게 수은 압력계 또는 물을 이용한 U관 압력계(U-tube manometer)이며, 이와 같은 압력계는 헬륨 주입용 헬륨 주입관(He Inlet Line)과 헬륨 배출관(He Outlet Line)에 각각 1개씩 설치한다.
하부 바닥 증발가스 차단막(Bottom Vapour Barrier)의 워터 가드(Water Guard)는 헬륨 배출관(He Outlet Line)상 압력계 후단에 설치한다.
그 다음 헬륨 누설 검사를 수행하는 검사체 표면 부위는 누설을 가릴 수 있는 페인트 및 이물질 등은 사전에 세척(Cleaning) 또는 사상 및 파워 브러싱 전처리 작업을 수행한다(S220).
그 다음, 헬륨 누설 검사(S240)을 수행하기 앞서 검사 장비를 교정하는 단계(S230)와 헬륨 가스 흐름도 검사(S231)를 수행하여 헬륨 누설 검사의 정확도를 향상시킨다.
구체적으로 검사장비를 교정하는 단계(S230)는 먼저 검출기를 교정누설표준과의 교정에 앞서 전원을 넣고, 최소 5분 이상 예비 가동해야 한다.
시험조건(스니퍼 모드)에 적합한 누설률(1.0×10-5 내지 1.0×10-6 mberℓ/sec)을 가지는 교정누설표준을 사용하여 검출기를 교정한다.
주사방법(Scanning method)으로, 검출기 프로브를 장치에 연결한 후 프로브의 끝을 교정 누설표준의 측정구 앞을 통과시키는 방법으로 시스템을 교정한다.
상기 프로브의 끝은 교정 누설표준 구멍으로부터 1/8in(3mm) 이내에 들도록 한다.
본 발명에서 정의하는‘응답시간’은 교정 누설 표준으로부터 누설을 검출하는 시간을 말한다.
상기 응답시간은 장비 교정 단계 중에 관찰하며, 검출된 누설 위치를 정확히 찾아내는데 필요한 시간을 줄이기 위해 가능한 짧은 응답시간으로 하여 시험을 한다.
상기 응답시간은 검출기 프로브 호스의 길이가 길어지면 증가한다.
본 발명에서 정의하는 교정주기에서 특별히 규정하지 않는 한 본 발명에 따른 시스템의 감도교정은 시험 전, 후 그리고 시험 중에는 2시간 이내의 간격으로 교정할 수 있다.
상기 검출기의 교정 점검 중 교정 값이 교정 기준에 만족하지 못하면 장치를 재교정하여 검출기의 교정 값을 교정 기준에 만족한 상태로 교정하고, 교정 기준에 만족하지 못하기 직전의 시험한 모든 부위는 재시험 한다.
그리고 벽체 증발가스 차단막(Wall Vapour Barrier) 검사구역의 흐름점검 및 검사를 위해, 벽체 증발가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate) 상단의 헬륨 주입구 헬륨을 2kPa 이하로 공급하여 하단에서 농도와 압력을 측정 농도 10% 이상, 압력 0.2kPa 이상 확인하고, 인접한 바닥 증발가스 차단막의 가스 배출구(Bottom Vapour Barrier Vent Hole) 측정하여 위와 같은 값 이상, 상부 코너 플레이트의 헬륨 주입구(Top Corner Plate He Hole)의 헬륨 흐름이 1.0×10-4 mbar·ℓ/sec 이상 확인되면, 벽체 증발가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate) 양쪽 용접부에 대한 헬륨 누설 검사를 수행한다. 이때, 검사하는 동안 농도와 압력은 계속 유지 시켜야 한다.
같은 방법으로 벽체 증발가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate) 1 ~ 120번까지 헬륨 흐름도 검사를 실시 한다.
하부 증발가스 차단막(Bottom Vapour Barrier)에 과도한 압력이 걸리는 것을 방지하기 위하여 설치한 헬륨 배출관(Vent Line)의 압력을 지속적으로 확인하고 매 2시간 간격으로 기록한다.
또한, 헬륨주입구의 피팅 설치부분에 대해 헬륨검사 및 비눗물 검사를 실시하여 누설이 발생되지 않도록 확인한다.
흐름도 검사 단계(S230)은 예를 들어 헬륨 주입구 수량은 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이 지붕 플레이트(Roof Plate) 43개, 벽체 증발가스 차단막(Wall Vapour Barrier) 240개 정도를 순차적으로 설치하여 헬륨 흐름검사 실시하고, 부분적으로 헬륨흐름이 불량하면 헬륨주입구를 추가로 설치할 수 있다. 이때, 홀은 15mm 정도의 직경으로 뚫고 밸브 및 피팅을 설치할 수 있다.
흐름도 검사 단계(S230)를 마친 후, 헬륨 누설 검사(S240)을 수행하며, 헬륨 누설 검사 진행 전 검사구역의 백그라운드(Back Ground) 농도를 측정하고 기록 한다. 헬륨 검지구의 농도를 측정하고 기록한다. 예를 들어, 벽체 증발가스 차단막(Wall Vapour Barrier)의 헬륨주입이 시작되면 하부 환상 공간(Bottom Annular Space) 노즐 N6번, N10번 주입구 및 각 노즐 시계방향으로 90°등 4곳(차단막 내부에서 측정), 노즐 N6(a~d), N10(a~d)번 가스 배출구(탱크외부 8개소) 농도를 주3회 측정하고 기록한다.
헬륨 누설 검사시 헬륨농도 기준을 살펴보면, 벽체 증발가스 차단막(Wall Vapour Barrier) 및 바닥 증발가스 차단막(Bottom Vapour Barrier)의 검사는 헬륨 측정구에서 헬륨농도 10% 이상, 압력 0.2kPa 이상 되어야 검사를 진행 할 수 있다. 예를 들어, 교정 표준 누설율은 1.0×10-5 내지 1.0×10- 6mbar·ℓ/sec임이 바람직하다.
또한 헬륨검출기 교정 주기는 검사 전 후 및 검사 중 매 2시간 이내 임이 바람직하다.
주사거리(Scanning Distance)는 침투시간이 지난 후, 검출기 프로브의 끝을 시험표면으로부터 1/8 in(3mm) 이내로 유지시키면서 주사한다. 시스템 교정 시에 짧은 간격을 이용한 경우에는 교정 시의 간격을 초과해서는 안 된다.
주사방향(Scanning Direction) 및 주사속도(Scanning Rate) 시험 시의 주사는 시험하는 시스템의 최하부로부터 시작하여 차례로 위쪽 방향으로 이동해야 한다. 누설을 찾기 위해 교정 표준 누설률의 실효 허용누설을 검출할 수 있는 헬륨 주입 속도인 1 m/min를 초과해서는 안 되며, 검사누락 및 결함추적을 위하여 검사지역(철재 표면)에 검사자, 검사일자를 기록하여 실명제를 실시한다.
검출된 누설 의심부는 현장에 표시한 후 임시 밀봉하고 태그(Tag)를 부착하며, 도면에 좌표 번호를 포함한 위치를 표시하고 사진촬영 및 검사기록지에 기록하여 보고한다.
헬륨검지부 및 육안점검 검출부에 대한 보수 수정부는 헬륨누설시험을 시행하고, 헬륨가스 주입구의 연결 부위(Patch용접, 육성 용접 등) 부분에 대한 검사는 비파괴검사 방법인 액체침투탐상시험(Liquid Penetrant Test, PT) 또는 진공상자시험(Vacuum Box Test, VBT)으로 수행할 수 있다.
마지막으로 합격기준은 검사부위 전체에서 어떠한 헬륨도 검출되지 않아야 한다.
본 발명의 구성은 상기 제시된 구성에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변경 및 변형이 가능하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
1 : 집전기
2 : 댐퍼
3 : 펄라이트 포장 비닐백
4 : 진공 펌프
5 : 펄라이트
6 : 펄라이트 이송 호스
7 : 펄라이트 노즐
8 : 맨홀
9 : 1차 펄라이트 배출
10 : 2차 펄라이트 배출
11 : 펄라이트 차단막
12a : 모노레일
12b : 곤돌라
13 : 안전추락 방지로프
14 : 탄성 블랭킷
14a: 바깥층 탄성 블랭킷
14b: 안쪽층 탄성 블랭킷
15: 앵커핀
20 : 헬륨 주입구
30 : 헬륨 검지구
100 : 내조
200 : 외벽

Claims (12)

  1. 펄라이트를 흡입하는 진공 펌프(Vacuum Pump); 맨홀(Manhole); 펄라이트(Perlite)를 배출하는 이송 호스가 통과하도록 연결하여 고정하는 펄라이트 노즐(Nozzle); 맨홀(Manhole) 및 펄라이트 노즐(Nozzle) 통과하여 펄라이트(Perlite)를 배출 할 수 있도록 연결하여 고정되는 펄라이트 이송 호스;로 이루어진 펄라이트 배출 장비를 포함하는 9% Ni강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법에 있어,
    펄라이트 배출 진입로를 확보하기 위해 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부에 데크 보냉재(Deck Insulation)를 해체하는 단계;
    상기 펄라이트 배출 장비를 설치하는 단계;
    미리 설정된 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 철거지점의 펄라이트 차단막(Perlite Membrane)을 해체하고 펄라이트를 배출하는 1차 펄라이트 배출 단계;
    탄성 블랭킷(Resilient Blanket)을 해체하고 펄라이트를 배출하는 2차 펄라이트 배출 단계;
    상기 2차 펄라이트 배출 단계 이후, 설치된 펄라이트 배출 장비를 철거하는 단계; 및
    내부에 펄라이트가 배출이 완료된 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크의 벽체 증기가스 차단막(Wall Vapour Barrier)의 건전성을 헬륨 누설 검사 방법으로 확인하는 점검 단계;를 포함하되,
    상기 점검 단계는,
    헬륨 누설 검사를 위한 검사 장비 및 가배관을 설치하는 단계;
    헬륨 누설 검사를 수행하는 검사체 표면에 이물질을 제거하는 전처리 단계;
    헬륨 가스를 주입하고 상기 검사 장비를 교정하는 단계;
    벽체 증기가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate)에 대한 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계; 및
    헬륨 누설 검사가 완료되면 검사 장비 및 가배관을 철거하는 단계;를 포함하며,
    상기 검사 장비를 교정하는 단계는,
    헬륨가스를 주입하고 검사 구역의 헬륨 가스의 흐름도를 검사하여 교정 표준 누설률이 일정치 미만이면 헬륨 주입구를 추가로 설치하는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 펄라이트 배출 단계 이후, 2차 펄라이트 배출 단계 이전에 1차 펄라이트 배출이 완료되면 펄라이트 차단막(Perlite Membrane) 전체를 철거하는 단계;를 더 포함하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 펄라이트 배출 단계는, 상기 1차 펄라이트 배출 후 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부에 남아있는 펄라이트를 펄라이트 이송 호스를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차 펄라이트 배출 단계에서 해체된 탄성 블랭킷(Resilient Blanket)은 전동윈치를 이용하여 탱크외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전동윈치는 모노레일(Monorail)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 교정 표준 누설률은 1.0×10-5 내지 1.0×10-6 mber·ℓ/sec인 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계는,
    벽체 증기가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate) 상단의 헬륨 주입구에 헬륨을 일정 압력 이하로 주입하여 벽체 증기가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate) 하단의 헬륨 검지부에서 상기 헬륨 주입구에서 주입된 헬륨 농도와 압력을 측정하여 일정치 이상으로 확인되고, 벽체 증기가스 차단막 플레이트(Wall Vapour Barrier Plate)에 인접한 하부 증기가스 차단막 배출구(Bottom Vapour Barrier Vent Hole)에서 헬륨 농도와 압력이 일정치 이상으로 확인되고, 상단 모서리 헬륨홀(Top Corner Plate He Hole)의 헬륨 흐름 속도가 일정치 이상임이 확인되면 헬륨 누설 검사를 수행하는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계는,
    헬륨 누설 검사를 진행하는 동안 검사 구역에 주입되는 헬륨의 농도와 압력은 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계에서
    헬륨 주입 노즐 및 호스 연결 부위의 헬륨 누설 검사는 비파괴검사 방법인 액체침투탐상시험(Liquid Penetrant Test) 또는 진공상자시험(Vacuum Box Test)으로 수행하는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 헬륨 누설 검사를 수행하는 단계는,
    누설부위를 찾기 위해 교정 표준 누설률의 허용 누설량을 검출할 수 있는 속도인 1 m/min를 초과하지 않게 헬륨 주입속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 9% Ni 강 액화천연가스 저장탱크 내부점검 및 정비 방법.
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