KR102075975B1 - 액화가스 저장탱크의 단열시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단위 단열패널의 하면에 적어도 하나 이상의 하부 슬릿이 형성되어 제1 브릿지 패드의 하부 면과 접하는 단차 부 상면에 형성되는 응력을 균일하게 분산할 수 있으므로, 열 수축에 의한 거동에 있어 응력집중 현상이 발생하지 않도록 하여 열적 성능과 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
더 나아가, 하부 슬릿과 대응되도록 제2 단열패널의 상측에도 상부 슬릿이 배치됨으로써, 응력집중 현상을 더욱 효과적으로 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 구현할 수 있다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열시스템{INSULATION SYSTEM OF LIQUEFIED GAS STORAGE TANK}
본 발명은 단열재인 폴리우레탄 폼과 플라이우드를 샌드위치 형태로 구성하는 패널타입의 멤브레인 단열시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 단위 단열패널의 하면에 적어도 하나 이상의 하부 슬릿이 형성되어 제1 브릿지 패드의 하부 면과 접하는 단차 부 상면에서 발생하는 응력을 균일하게 분산할 수 있으므로, 열 수축에 의한 거동에 있어 응력집중 현상을 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 확보할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 화물창이 설치되어 있다.
화물창은 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는 지의 여부에 따라 독립탱크 타입(independent tank)과 멤브레인 타입(membrane type)으로 분류할 수 있다.
통상, 멤브레인 타입 화물창은 GTT NO96 형과 TGZ Mark Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립탱크형 화물창은 MOSS 형과 IHISPB 형 등으로 나눠진다.
멤브레인형 화물창은 특수 금속판의 종류에 따라 단열재 및 구조가 상이한데, GTT NO96 형은 인바(Invar - 철과 니켈이 주성분인 열팽창률이 아주 작은 합금) 재질의 박판을 사용하며, MARK Ⅲ 형은 스테인레스 재질의 박판을 사용한다.
현재 사용되고 있는 멤브레인 타입 화물창 단열시스템은 플라이우드를 이용한 박스타입과, 폴리우레탄 폼(단열재)을 이용한 패널타입으로 나눌 수 있다.
도 1은 종래 액화가스 저장탱크의 패널타입(Mark Ⅲ) 단열시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 열 수축 거동을 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 액화가스 저장탱크의 패널타입(Mark Ⅲ) 단열시스템에서는, 인너 헐(1) 상면에 레진(2)에 의해 일정간격을 유지한 상태로 다수의 단열패널(10)이 고정 설치된다.
단열패널(10)은 제2 단열패널(12)과 제1 단열패널(11)과 트리플렉스(triflex)(13)가 일체로 구성된다.
즉, 제2 단열패널(12)은 버텀 플라이우드와 단열재로 구성되고, 제1 단열패널(11)은 단열재와 탑 플라이우드로 구성된다.
제2 단열패널(12)과 제1 단열패널(11) 사이에는 트리플렉스(triflex)(13)가 접착된다.
각 단열패널(10)은 양 끝단 부에 단차부가 생기므로, 단열패널(10) 2개를 인접하여 연결하면, 제2 단열패널(12)은 서로 인접하는데, 제1 단열패널(11) 사이에는 빈 공간이 형성된다.
트리플렉스(13) 사이에는 다른 트리플렉스(triflex)(14)가 연결 설치된다.
인접하는 제1 단열패널(11) 사이에는 빈 공간을 메우기 위해 브릿지 패드(20)가 설치된다. 제1 단열패널(11)의 상면에는 주름 부(31)를 갖는 서스 재질의 1차 방벽(30)이 밀봉 설치된다.
그러나 종래 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서는, 트리플렉스(13)가 제1 및 제2 단열패널(11,12) 사이에 접착 고정되므로, 극저온 운전 시, 브릿지 패드(20)는 브릿지 패드 센터라인(L1) 방향으로 수축되고, 제2 단열패널(12)은 패널 센터라인 방향으로 수축되어, 그 수축에 의해서 브릿지 패드(20) 하부의 A 부분(도 2 참조)에 응력(stress) 집중현상이 발생하여 단열시스템의 열적 성능과 구조적 안정성을 해치는 문제가 있다.
국내 공개특허 제10-2013-0044441호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단위 단열패널의 하면에 적어도 하나 이상의 하부 슬릿이 형성되어 제1 브릿지 패드의 하부 면과 접하는 단차 부 상면에 발생하는 응력을 균일하게 분산할 수 있으므로, 열 수축에 의한 거동에 있어 응력집중 현상을 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 단열패널 하부에 다른 단열패널, 예를 들어 제2 단열패널이 위치하는 경우, 상기 하부 슬릿과 대응하여 제2 단열패널의 상면에 적어도 하나 이상의 상부 슬릿이 형성되어, 응력을 균일하게 분산할 수 있으므로, 열 수축에 의한 거동에 있어 응력집중 현상을 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양단부에 단차 부가 형성된 복수 개의 단위 단열패널, 및 상기 단위 단열패널이 인접하여 설치되는 경우 상기 단차 부에 의해 형성된 빈 공간에 마련되는 제1 브릿지 패드를 구비하는 제1단열패널에서,
상기 제1 브릿지 패드의 하부 면과 접하는 상기 단차 부 상면에 형성되는 응력을 균일하게 분산하기 위하여 상기 단위 단열패널의 하면에 적어도 하나 이상의 하부 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 슬릿은 복수 개의 상기 단위 단열패널이 인접하는 경계 부에 상응하도록 형성된다.
상기 단위 단열패널은 버텀 플라이우드와 탑 플라이우드 사이에 단열재가 형성된 구성일 수 있다.
상기 제1 단열패널 하부에 제2 단열패널이 위치하는 경우, 상기 하부 슬릿과 대응하여 상기 제2 단열패널의 상면에 적어도 하나 이상의 상부 슬릿이 형성될 수 있다.
상기 제2 단열패널은 양단부에 단차 부가 형성된 복수 개의 단위 단열패널로 구성될 수 있으며,
상기 단위 단열패널이 인접하여 설치되는 경우, 상기 단차 부에 의해 형성된 빈 공간에 마련되는 제2 브릿지 패드를 구비할 수 있다.
상기 단위 단열패널은 버텀 플라이우드와 탑 플라이우드 사이에 단열재가 형성될 수 있다.
상기 하부 슬릿과 상기 상부 슬릿이 2개 이상일 경우, 균등 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 하부 슬릿은 상기 제1 브릿지 패드의 센터 라인에서 끝단까지의 거리(d1) 위치에 배치 가능하고, 2개 이상의 상기 하부 슬릿이 배치될 경우, 상기 하부 슬릿은 2*d1 거리만큼 균등하게 배치될 수 있다.
본 발명에서, 열 수축에 의한 거동에 있어 상기 하부 슬릿에 의해서 상기 제1 단열패널에 반복적 단면을 형성하여 상기 경계 부에서 발생하는 응력집중 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 제1 브릿지 패드의 하부 면과 접하는 단차 부 상면에 발생하는 응력을 균일하게 분산하기 위하여, 제1 단열패널의 하측에 다수의 하부 슬릿이 일정간격으로 형성되어 단열패널의 반복적 단면을 형성함으로써, 열 수축에 의한 거동에 있어 응력집중 현상을 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 구현할 수 있다.
더 나아가, 하부 슬릿과 대응되도록 제2 단열패널의 상측에도 상부 슬릿이 형성됨으로써, 응력집중 현상을 더욱 효과적으로 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 구현할 수 있다.
도 1은 종래 액화가스 저장탱크의 패널타입 단열시스템을 도시한 사시도
도 2는 열 수축 거동을 개략적으로 도시한 종단면도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도
도 5는 본 발명의 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서, 열 하중에 의한 균일한 변형을 보인 도면
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서, 인너 헐(1) 상면에 레진(2)을 개재하여 제2 단열패널이 설치될 수 있다.
제2 단열패널의 상부에는 2차 방벽(130)이 밀봉 설치된다. 2차 방벽(130) 상부에는 제1 단열패널이 설치될 수 있다. 제1단열패널의 상부에는 1차 방벽(150)이 밀봉 설치된다. 2차 방벽(130) 및 1차 방벽(150)은 금속 재질의 멤브레인을 사용할 수 있다.
본 실시 예에서 제2 단열패널 상부에 제1 단열패널이 설치된 구성을 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위해 일 예를 설명하는 것이고, 이에 국한되지는 않는다.
본 실시 예의 제1 단열패널은 양단부에 단차 부(101)가 형성된 복수 개의 단위 단열패널(100), 및 단위 단열패널(100)이 인접하여 설치되는 경우 단차 부(101)에 의해 형성된 빈 공간에 마련되는 제1 브릿지 패드(140)를 구비한다.
단위 단열패널(140)은 버텀 플라이우드와 탑 플라이우드 사이에 단열재가 형성된 구성(패널 타입)일 수 있다.
단위 단열패널(140)의 단열재는 도면에 도시된 블록 형태에 국한되지 않으며, 블록 형태가 아닌 일체형으로도 구성할 수 있다.
본 실시 예에서 제1 브릿지 패드(140)의 하부 면과 접하는 단차 부(101) 상면에 발생하는 응력을 균일하게 분산하기 위하여 단위 단열패널(100)의 하면에 적어도 하나 이상의 하부 슬릿(111)이 형성될 수 있다.
하부 슬릿(111)은 복수 개의 단위 단열패널(100)이 인접하는 경계 부에 상응하도록 형성될 수 있다.
하부 슬릿(111)이 2개 이상일 경우, 균등 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
하부 슬릿(111)은 제1 브릿지 패드(140)의 센터 라인(L1)에서 끝단까지의 거리(d1) 위치에 배치 가능하고, 2개 이상의 하부 슬릿(111)이 배치될 경우, 하부 슬릿(111)은 2*d1 거리만큼 균등하게 배치될 수 있다.
본 발명에서, 열 수축에 의한 거동에 있어 하부 슬릿(111)에 의해서 제1 단열패널에 반복적 단면을 형성하여 경계 부에서 발생하는 응력집중 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서는, 제1 단열패널 하부에 제2 단열패널이 위치하는 경우, 하부 슬릿(111)과 대응하여 제2 단열패널의 상면에도 적어도 하나 이상의 상부 슬릿(121)이 형성될 수 있다.
상부 슬릿(121)이 2개 이상일 경우, 균등 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
제2 단열패널은 양단부에 단차 부(201)가 형성된 복수 개의 단위 단열패널(200)로 구성될 수 있으며, 단위 단열패널(200)이 인접하여 설치되는 경우, 단차 부(201)에 의해 형성된 빈 공간에 마련되는 제2 브릿지 패드(240)를 구비할 수 있다.
단위 단열패널(200)은 버텀 플라이우드와 탑 플라이우드 사이에 단열재가 형성된 구성(패널 타입)될 수 있다.
상부 슬릿(121)은 복수 개의 단위 단열패널(200)이 인접하는 경계 부에 상응하도록 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서는, 기존 단열시스템의 단점을 보완하여 열적 성능과 구조적 안정성을 향상시키고자 한다.
즉, 제1 브릿지 패드(140)의 하측에는 단위 단열패널(100) 간의 경계 부가 형성되는 데, 단위 단열패널(100)이 서로 직접적으로 연결되지 않기 때문에 이 부분에서 응력집중 현상이 발생한다.
본 실시 예에서는 제1 브릿지 패드(140)의 하부 면과 접하는 단차 부(101) 상면에 발생하는 응력을 균일하게 분산하기 위하여 단위 단열패널(100)의 하면에 적어도 하나 이상의 하부 슬릿(111)이 형성됨으로써, 그 하부 슬릿(111)에 의해서 제1 단열패널(110)에 반복적 단면을 형성한다.
따라서, 열 수축에 의한 거동에 있어 극저온 운전 시, 브릿지 패드는 브릿지 패드 센터라인(L1) 방향으로 수축되지 않고, 단열패널은 패널 센터라인 방향(도 2 참조)으로 수축되지 않게 되어, 경계 부에서 발생하는 응력집중 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
이러한 구성을 통하여 패널타입 단열시스템(panel type insulation system)에 NO96 형태의 플랫 인바 멤브레인(flat INVAR membrane) 배치를 가능하게 한다.
더 나아가, 하부 슬릿(111)과 대응되도록 제2 단열패널(120)의 상측에도 상부 슬릿(121)이 형성됨으로써, 경계 부에서 발생하는 응력집중 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서, 열 하중에 의한 균일한 변형을 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 하부 슬릿(111) 및 상부 슬릿(121)에 의해서 제1 단열패널 및 제2 단열패널에 반복적 단면을 형성함으로써, 열 수축에 의한 거동에 있어 극저온 운전 시, 브릿지 패드는 브릿지 패드 센터라인(도 4 참조) 방향으로 수축되지 않고, 단열패널은 패널 센터라인 방향(도 2 참조)으로 수축되지 않게 되어, 경계 부에서 응력집중 현상이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 제1 브릿지 패드의 하부 면과 접하는 단차 부 상면에 발생하는 응력을 균일하게 분산하기 위하여, 제1 단열패널의 하측에 다수의 하부 슬릿이 일정간격으로 형성되어 단열패널의 반복적 단면을 형성함으로써, 열 수축에 의한 거동에 있어 응력집중 현상을 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 구현할 수 있다.
더 나아가, 하부 슬릿과 대응되도록 제2 단열패널의 상측에도 상부 슬릿이 배치됨으로써, 응력집중 현상을 더욱 효과적으로 방지하여 열적 성능과 구조적 안정성을 구현할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 설명에 있어 제1단열패널과 제2단열패널은 각각 액화가스에 인접하는 단열패널과 선체 내벽에 인접하는 단열패널을 구분하고 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것에 불과하다. 또한, 상부와 하부라는 표현도 설명의 편의를 위해서 임의로 설정한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며 저장탱크의 위치 및 저장탱크를 보는 방향에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 또한, 제1 및 제2라는 표현도 설명의 편의를 위해서 임의로 설정한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며 상호 교환될 수 있다.
1: 인너 헐
100: 단위 단열패널
111: 하부 슬릿
121: 상부 슬릿
130: 2차 방벽
140: 제1브릿지 패드(first bridge pad)
150: 1차 방벽
140: 제2브릿지 패드(secondary bridge pad)

Claims (9)

  1. 양단부에 단차 부가 형성된 복수 개의 제1 단위 단열패널과, 상기 제1 단위 단열패널이 인접하여 설치되는 경우 상기 제1 단위 단열패널의 단차 부에 의해 형성된 빈 공간에 설치되는 제1 브릿지 패드를 구비하는 제1단열패널; 및
    양단부에 단차부가 형성된 복수개의 제2 단위 단열패널과, 상기 제2 단위 단열패널이 인접하여 설치되는 경우 상기 제2 단위 단열패널의 단차부에 의해 형성된 빈 공간에 설치되는 제2 브릿지 패드를 구비하며, 상기 제1 단열패널의 하부에 위치하는 제2단열패널을 포함하고,
    상기 제1 브릿지 패드의 하부 면과 접하는 상기 단차 부 상면에 발생하는 응력을 균일하게 분산하기 위하여, 상기 단위 단열패널의 하면에 적어도 하나 이상의 하부 슬릿이 형성되며,
    상기 하부 슬릿과 대응하여 상기 제2 단열패널의 상면에 적어도 하나 이상의 상부 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 슬릿은 복수 개의 상기 제1 단위 단열패널이 인접하는 경계 부에 상응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단위 단열패널은 버텀 플라이우드와 탑 플라이우드 사이에 단열재가 형성된 구성인 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 단위 단열패널은 버텀 플라이우드와 탑 플라이우드 사이에 단열재가 형성된 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 슬릿과 상기 상부 슬릿이 2개 이상일 경우, 균등 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 슬릿은 상기 제1 브릿지 패드의 센터 라인에서 끝단까지의 거리(d1) 위치에 배치 가능하고,
    2개 이상의 상기 하부 슬릿이 배치될 경우, 상기 하부 슬릿은 2*d1 거리만큼 균등하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    열 수축에 의한 거동에 있어 상기 하부 슬릿에 의해서 상기 제1 단열패널에 반복적 단면을 형성하여 상기 경계 부에서 발생하는 응력집중 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
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