KR102074107B1 - 지상식 멤브레인 타입 lng 저장탱크의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벽체의 하부에 벽체 개구부를 형성시켜 공기를 단축시킬 수 있고, 작업자의 안전예방을 실현할 수 있도록 한 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법은, (a) LNG 저장탱크가 설치될 지반에 말뚝을 매입한 후, 말뚝 영역에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 베이스 슬래브를 시공하는 단계와; (b) 탱크 외조 벽체를 베이스 슬래브의 상부로 단수를 올려가며 순차적으로 콘크리트를 타설하되, 1단 또는 2단 벽체에 내조공사 자재 반입, 작업자의 출입 및 화재 탈출을 위한 벽체 개구부를 형성하는 단계와; (c) 탱크 외조 벽체의 상단에 콘크리트 타설로 링빔을 설치하고, 링빔구간에 프리스트레싱으로 수평긴장력을 50% 도입한 후, 벽체 개구부를 임시로 폐쇄하고, 탱크 외조 벽체 내부에서 철골 조립된 돔형 철재지붕(Cupola)을 공기부양(Air Raising)시켜 링빔에 연결 설치하는 단계와; (d) 돔형 철재지붕(Cupola)에 지붕 콘크리트를 타설 양생한 후, 링빔 구간에 잔여 수평긴장력을 50% 도입하고, 탱크 외조 벽체에 수직긴장력, 수평긴장력의 순으로 프리스트레스를 도입하는 단계와; (e) 벽체 개구부를 임시 폐쇄한 후 정수압 시험을 실시하고, 최종적으로 벽체 개구부에 철근 배근을 실시한 후 콘크리트 타설하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법{LNG tank construction method of ground membrane type}

본 발명은 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법에 관한 것으로, 특히 벽체의 하부에 벽체 개구부를 형성시켜 공기를 단축시킬 수 있고, 작업자의 안전사고 예방을 실현할 수 있도록 한 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 LNG 저장탱크는 설치 위치에 따라 고상식(elevated type), 지상식(above-ground type), 지하식 (In-ground type)으로 분류할 수 있다. 고상식으로 설계 및 시공되는 LNG 저장탱크는 내조공사 자재 투입을 위한 임시 개구부를 바닥 슬래브(base slab)에 설치하고 지상식 및 지하식 LNG 저장탱크의 경우 지붕(roof)에 임시 개구부를 설치한다. 지상식 멤브레인 타입 저장탱크의 임시 개구부를 벽체에 설치하지 않는 이유는 저장탱크가 완공 후 액화 천연가스의 유체 압력 하중을 외조 콘크리트 구조물이 지지하는 구조이기 때문에 별도의 구조검토 검토 없이 유 압력체를 받지 않는 지붕에 설치하기 위함이다. 지하식 저장탱크는 벽체 및 바닥슬래브가 지하에 위치하고 있어 지붕 외에는 임시 자재 투입구를 설치할 수 없고 고상식 저장탱크의 경우는 바닥 슬래브 하부에 임시 자재 투입구를 설치할 수 있으나 지상식 저장탱크의 경우는 바닥 슬래브가 지면에 접하고 있어 임시자재 투입구를 설치할 수 없고 벽체에 설치하기 위해서는 별도의 구조 계산 및 시공절차를 변경해야 하는 어려움이 있어 지하식 저장탱크와 같이 지붕에 설치하여 시공하여 왔다.

한편, 멤브레인 타입 저장 탱크는 외조가 콘크리트 구조물 완료 후 내부 벽체에 증기막(Vapor Barrier) 코팅을 실시하고 벽체에 보냉재(insulation panel)를 설치한 후 멤브레인(스테인레스 박판, 약 1.5mm)을 설치하는 구조로 완공 후 액화천연가스의 유체압력을 외조 콘크리트가 지지하는 구조이다. 지상식 저장탱크의 경우 자재(insulation panel, 스테인레스 박판) 반입용 임시 개구부가 지붕에 설치되어 있다. 이 경우 외조 벽체 공사 중 동시에 수행되는 지붕 철골 구조물 작업에 소요되는 공사용 전기 케이블을 매단 콘크리트 타설시 마다 상승시키는 작업이 필요하며, 매단 벽체 시공과 돔형 철재지붕(cupola) 제작을 위한 내,외부 이동통로(임시비계타워)를 상승시키는 작업을 병행하여야 한다. 따라서 지붕에 임시 개구부를 설치할 경우 내조공사 중 탱크 내부 화재 발생시 유독가스의 배출구와 작업자 대피통로가 동일하게 지붕 임시개구부에 형성되어 큰 사고로 이어질 수 있다. 또한 기상(바람)여건이 나빠질 경우 반입 작업시 안전사고 발생 확률이 높아지고 반입에 필요한 작업 시간이 길게 걸려 공기가 지연될 수 밖에 없다. 또한 우천시 지붕에 설치된 자재 반입구를 통하여 유입되는 우수를 차단하기 어려워 탱크내부 습도관리 어려움(내조 공사시 소요의 습도 조건을 맞추기 어려움)이 있는 실정이다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1141972호로서, '철근모듈을 이용한 액화천연가스 저장탱크의 벽체 시공 방법'이 제안되어 있다. 이는 액화천연가스(LNG)를 저장하기 위한 저장탱크 외벽의 벽체 공사 중에 철근콘크리트 구조물의 철근 설치 시 제작장에서 사전에 제작된 철근모듈을 적용하여 시공함으로써, LNG 저장탱크의 벽체 시공 기간을 단축시킬 수 있고, 철근모듈 제작대를 지그(Jig)로 사용하여 철근모듈을 사전에 현장에서 용이하게 제작할 수 있으며, 철근모듈을 인양하기 위한 인양 프레임(Lifting Frame)을 사용하여, 철근모듈을 용이하고 정확하게 인양하여 설치할 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 자재의 반입이나 화재시 작업자의 안전을 고려한 기술적 수단이 제시되어 있지 않다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1141972호

본 발명은 벽체의 하부에 벽체 개구부를 형성시켜 공기를 단축시킬 수 있고, 작업자의 안전사고예방을 실현할 수 있도록 한 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법은, (a) LNG 저장탱크가 설치될 지반에 말뚝을 매입한 후, 말뚝 영역에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 베이스 슬래브를 시공하는 단계와; (b) 탱크 외조 벽체를 베이스 슬래브의 상부로 단수를 올려가며 순차적으로 콘크리트를 타설하되, 1단 또는 2단 벽체에 내조공사 자재 반입, 작업자의 출입 및 화재 탈출을 위한 벽체 개구부를 형성하는 단계와; (c) 탱크 외조 벽체의 상단에 콘크리트 타설로 링빔을 설치하고, 링빔구간에 프리스트레싱으로 수평긴장력을 50% 도입한 후, 벽체 개구부를 임시로 폐쇄하고, 탱크 외조 벽체 내부에서 철골 조립된 돔형 철재지붕(Cupola)을 공기부양(Air Raising)시켜 링빔에 연결 설치하는 단계와; (d) 돔형 철재지붕(Cupola)에 지붕 콘크리트를 타설 양생한 후, 링빔 구간에 잔여 수평긴장력을 50% 도입하고, 탱크 외조 벽체에 수직긴장력, 수평긴장력의 순으로 프리스트레스를 도입하는 단계와; (e) 벽체 개구부를 임시 폐쇄한 후 정수압 시험을 실시하고, 최종적으로 벽체 개구부에 철근 배근을 실시한 후 콘크리트 타설하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (b)단계에서, 벽체 개구부에 임시개폐용 강판을 접합시키기 위한 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (d)단계에서 벽체 개구부의 둘레로 프리스트레싱 영향 범위내에 수직긴장력을 생략하고, 수평긴장력은 설정 목표값의 30~60%를 1차 도입하고 최종 100% 추가 긴장시까지 강선의 발청방지를 위해 방청재를 주입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (e)단계의 벽체 개구부의 임시 폐쇄시에는 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)에 임시개폐용 강판을 용접 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (e)단계의 콘크리트 타설 후 벽체 개구부측 구간에 수직긴장력을 도입하고, 벽체 개구부의 벽체에 수평 잔여 긴장력을 순차적으로 도입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (e)단계에서 정수압 시험을 실시하기 위해 임시개폐용 강판에 작업자가 빠져나갈 작업자용 맨홀과 층수 및 배수를 위한 노즐을 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법에 따르면, 벽체 개구부가 벽체 하부에 임시 시공되어져 기상상황에 영향을 받지 않으며, 크레인 인양 없이 지상에 근접한 벽체 개구부에 지게차를 이용하여 자재 반입을 할 수 있고, 작업자들이 내조 공사부 작업을 위해 탱크 내부로 이동하는 거리가 가까워지기 때문에 임시의 벽체 개구부를 지붕에 설치하는 것과 비교하여 탱크 외조 벽체에 설치할 경우 2~4개월 정도 공기를 단축할 수 있다.

또한, 자재 반입시 발생할 수 있는 고소작업이 없어져 낙하 사고가 예방되고, 강풍에 의한 자재와 근로자간 충돌 사고가 없어지게 되고, 내부 화재시 벽체개구부를 이용한 가설통로로 신속 탈출할 수 있어 붕괴사고 및 질식사고를 예방할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공순서도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공흐름도.
도 3은 본 발명의 시공 중 탱크 외조 벽체에 벽체 개구부를 형성시킨 정면도 및 일측면도.
도 4는 본 발명의 시공 중 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)의 설치상태도 및 일측면도.
도 5는 본 발명의 시공 중 벽체 개구부에 강연선 삽입용 쉬스관이 설치된 상태를 나타내는 정면도 및 일측면도.
도 6은 본 발명의 시공 중 벽체 개구부를 나타낸 현장 사진.
도 7은 본 발명의 시공 중 벽체 개구부를 통해 자재가 반입되는 현장 사진.
도 8은 본 발명의 시공 중 벽체 개구부가 임시 폐쇄된 상태를 나타내는 현장 사진.
도 9는 본 발명의 시공 중 지붕인양과 정수압 시험에 사용되기 위해 벽체개구부에 배관이 설치된 현장 사진.
도 10은 본 발명의 시공 중 벽체 개구부에 철근이 배근된 현장 사진.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크(10)의 시공방법의 실시 예를 설명한다.

베이스 슬래브의 시공

먼저, 도 1a와 같이 LNG 저장탱크(10)가 설치될 지반(5)에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 베이스 슬래브(14)를 시공한다. 이때 지반이 연약할 경우 말뚝(12)을 선 매입한 후 베이스 슬래브(14)가 시공된다.(도 2의 S10 참조)

탱크 외조 벽체 및 측면 개구부의 시공

그 다음, 도 1b와 같이 탱크 외조 벽체(16)를 베이스 슬래브(14)의 상부로 단수를 올려가며 순차적으로 콘크리트를 타설한다. 본 실시 예에서는 7단 구성으로 탱크 외조 벽체(16)를 시공하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 탱크 외조 벽체(16)의 시공시 배근이 이루어지며 지붕 콘크리트 시공 후 수직 및 수평으로 프리스트레스를 도입하기 위해 쉬스관이 설치된다.

이때 중요하게는 탱크 외조 벽체(16)의 하부 즉, 1단 또는 2단 벽체에 내조공사의 각종 자재 반입, 작업자의 출입 및 화재시 탈출을 위한 벽체 개구부(140)를 형성시킨다. 이때 벽체 개구부(140)에는 벽체(16)에서 철근 및 쉬스관이 일부 노출되어진다. 벽체 개구부(140)는 다수의 작업자가 동시에 출입할 수 있으며, 지게차를 이용하여 내조공사에 설치되는 자재가 탱크 외조 벽체(16)의 내부로 반입될 수 있는 충분한 크기를 갖는다.

이같이 본 공법에서는 도 1d에 도시된 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크(10)의 시공 중 벽체 개구부(140)가 설치되기 때문에 종래와 같이 수십미터의 높은 지붕 및 가설계단을 통하여 작업자가 출입하는 것에 비해 작업자들이 내조 공사부 작업을 위해 가까운 벽체 개구부(140)를 통해 탱크 내부로 신속히 이동하므로 이동시간이 매우 단축된다. 또한, 기상상황에 영향을 받지 않고, 크레인 인양 없이 지상에 근접한 벽체 개구부(140)에 지게차를 이용하여 자재 반입이 신속 용이하게 이루어지므로 전체적으로 2~4개월 정도의 공기를 단축할 수 있다.

한편, 이 단계에서 벽체 개구부(140)에 도 8의 임시개폐용 강판(144)을 접합시키기 위한 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)(142)이 설치됨이 바람직하다.(도 4 참조)

링빔 및 돔형 철재지붕(Cupola)의 시공

그 다음, 도 1c와 같이 탱크 외조 벽체(16)의 상단에 콘크리트 타설로 링빔(18)을 설치하고, 링빔(18) 구간에 프리스트레싱으로 수평긴장력을 설정목표값의 50% 도입한 후, 벽체 개구부(140)를 임시로 폐쇄한다. 이때 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)(142)에 임시개폐용 강판(144)을 용접으로 접합시켜 놓는다.(도 8 및 도 2의 S12 참조)

이후, 도 1d와 같이 탱크 외조 벽체(16) 내부에서 철골 조립된 돔형 철재지붕(Cupola)(큐폴라)(20)을 공기부양(Air Raising)시켜 링빔(18)에 연결 설치한다.

공기부양(Air Raising)은 임시개폐용 강판(144)측에 설치된 도 9의 압력주입용 관(50)을 통해 이루어질 수 있다.

돔형 철재지붕(Cupola)(큐폴라)(20)의 공기부양(Air Raising)이 완료되면, 임시개폐용 강판(144)을 제거하여 벽체 개구부(140)를 개방시킨다. 따라서 이후에 내조 공사에 필요한 각종 자재의 반입이 벽체 개구부(140)를 통해 이루어져 내조공사가 속행된다.

지붕 콘크리트의 타설 및 링빔에 잔여긴장력 도입 그리고 탱크 외조 벽체에 프리스트레스 도입

그 다음, 돔형 철재지붕(Cupola)(20)에 지붕 콘크리트를 타설 양생한 후, 링빔(18) 구간에 잔여 수평긴장력을 50% 도입한다.

이후, 탱크 외조 벽체(16)에 수직긴장력, 수평긴장력의 순으로 프리스트레스를 도입한다. 수직긴장력은 수직으로 배치된 쉬스관에 인입된 강연선의 긴장에 의해 얻어지고, 수평긴장력은 수평으로 배치된 쉬스관에 인입된 강연선의 긴장에 의해 얻어진다. 이때 벽체 개구부(140)를 안전하게 보호하기 위해 벽체 개구부(140)의 둘레로 프리스트레싱 영향 범위내에 수직긴장력을 생략하고, 수평긴장력은 설정 목표값의 30~60%를 도입시키는 것이 바람직하다.(도 2의 S13 참조)

측면 개구부의 임시 폐쇄 후 정수압 시험 그리고 측면 개구부의 콘크리트 타설

그 다음, 도 9와 같이 벽체 개구부(140)를 임시 폐쇄한 후 정수압(충수) 시험을 실시한다. 이때 임시개폐용 강판(144)을 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)(142)에 용접으로 접합시켜 벽체 개구부(140)가 임시 폐쇄된다.(도 2의 S14 참조)

정수압(충수) 시험은 임시개폐용 강판(144)에 설치된 급수 공급관(60)을 통하여 이루어질 수 있다.

이후 도 5 및 도 10과 같이 벽체 개구부(140)에 쉬스관을 설치하고 철근 배근을 실시한 후 콘크리트 타설한다. 벽체 개구부(140)에 배근되는 철근은 선조립된 철근과 주지의 커플러를 통해 연결된다.

한편, 도 9와 같이 정수압(충수) 시험을 실시하기 위해 임시개폐용 강판(144)에 작업자가 빠져나갈 작업자용 맨홀(144a)을 설치할 수 있다.

이같이 벽체 개구부(140)의 콘크리트 타설 후에는 벽체 개구부(140)측 구간에 수직긴장력을 도입하고, 벽체 개구부(140)의 벽체에 수평 잔여 긴장력을 순차적으로 도입하는 것이 바람직하다.(도 2의 S15 참조)

이와 같이 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크가 시공되므로 공기단축이 가능하다. 즉, 임시의 벽체 개구부(140)를 지붕에 설치하는 것과 비교하여 탱크 외조 벽체(16)에 설치할 경우 2~4개월 정도 공기를 단축할 수 있다. 이는 기상상황에 영향을 받지 않으며, 크레인 인양 없이 지상에 근접한 벽체 개구부(140)에 지게차를 이용하여 자재 반입을 수행할 수 있고, 작업자들이 내조 공사부 작업을 위해 탱크 내부로 이동하는 거리가 가까워지기 때문이다.

또한, 본 공법에 따르면 안전사고를 예방할 수 있다. 즉 자재 반입시 발생할 수 있는 고소작업이 없어져 낙하 사고가 예방되고, 강풍에 의한 자재와 근로자간 충돌 사고가 없어지게 되고, 내부 화재시 벽체개구부를 이용한 가설통로로 신속 탈출할 있어 붕괴사고 및 질식사고를 예방할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

14: 베이스 슬래브(Base Slab)
16: 탱크 외조 벽체
18: 링빔(Ring Beam)
20: 돔형 철재지붕(Cupola)
140: 벽체 개구부
144: 임개개폐용 강판

Claims (6)

1. 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법에 있어서,
   (a) LNG 저장탱크(10)가 설치될 지반(5)에 말뚝(12)을 매입한 후, 말뚝 영역에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 베이스 슬래브(14)를 시공하는 단계와;
   (b) 탱크 외조 벽체(16)를 베이스 슬래브(14)의 상부로 단수를 올려가며 순차적으로 콘크리트를 타설하되, 1단 또는 2단 벽체에 내조공사 자재 반입, 작업자의 출입 및 화재 탈출을 위한 벽체 개구부(140)를 형성하는 단계와;
   (c) 탱크 외조 벽체(16)의 상단에 콘크리트 타설로 링빔(18)을 설치하고, 링빔(18) 구간에 프리스트레싱으로 수평긴장력을 50% 도입한 후, 벽체 개구부(140)를 임시로 폐쇄하고, 탱크 외조 벽체(16) 내부에서 철골 조립된 돔형 철재지붕(Cupola)(20)을 공기부양(Air Raising)시켜 링빔에 연결 설치하는 단계와;
   (d) 돔형 철재지붕(Cupola)(20)에 지붕 콘크리트를 타설 양생한 후, 링빔(18) 구간에 잔여 수평긴장력을 50% 도입하고, 탱크 외조 벽체(16)에 수직긴장력, 수평긴장력의 순으로 프리스트레스를 도입하는 단계와;
   (e) 벽체 개구부(140)를 임시 폐쇄한 후 정수압 시험을 실시하고, 최종적으로 벽체 개구부(140)에 철근 배근을 실시한 후 콘크리트 타설하는 단계를 포함하고;
   상기 (d)단계에서 벽체 개구부(140)의 둘레로 프리스트레싱 영향 범위내에 수직긴장력을 생략하고, 수평긴장력은 설정 목표값의 30~60%를 1차 도입하고 최종 100% 추가 긴장시까지 강선의 발청방지를 위해 방청재를 주입하는 것을 특징으로 하는 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 (b)단계에서, 벽체 개구부(140)에 임시개폐용 강판(144)을 접합시키기 위한 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)(142)이 설치되는 것을 특징으로 하는 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,
   상기 (e)단계의 벽체 개구부(140)의 임시 폐쇄시에는 임베디드 플레이트 프레임(Embeded Plate Frame)(142)에 임시개폐용 강판(144)을 용접 설치하는 것을 특징으로 하는 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 (e)단계의 콘크리트 타설 후 벽체 개구부(140)측 구간에 수직긴장력을 도입하고, 벽체 개구부(140)의 벽체에 수평 잔여 긴장력을 순차적으로 도입하는 것을 특징으로 하는 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 (e)단계에서 정수압 시험을 실시하기 위해 임시개폐용 강판(144)에 작업자가 빠져나갈 작업자용 맨홀(144a)을 설치한 것을 특징으로 하는 지상식 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 시공방법.

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