KR102140766B1 - Lng 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법 - Google Patents

Lng 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템은 LNG 탱크를 이루는 탱크 바디의 단열을 위하여 상기 탱크 바디의 벽체에 대하여 콜드 레이어 패널(cold layer panel), 템퍼 레이어 패널(temper layer panel) 및 웜 레이어 패널(warm layer panel)이 순차적으로 배열되며, 상기 콜드 레이어 패널, 상기 템퍼 레이어 패널 및 상기 웜 레이어 패널이 측 방향으로 여러 개가 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법{Panel system for LNG tank and constucting method therefor}
본 발명은, LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 종래보다 효율적인 패널(panel) 방식으로 LNG 탱크를 단열 처리할 수 있으며, 이로 인해 BOG(Boiled off Gas) 발생에 따른 손실(loss) 절감을 끌어낼 수 있는, LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스 배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.
액화천연가스는 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 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선이나, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 탱크(흔히, '화물창'이라고 함)를 포함한다.
최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 마련된다.
LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.
이처럼 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 저장탱크로서 LNG 탱크가 설치된다.
한편, 앞서 기술한 것처럼 LNG 탱크는 극저온, 즉 대략 ??163℃ 온도를 갖는 극저온 가스를 보관해야 하므로 단열 기능이 무엇보다 중요하다.
LNG 탱크에 보랭 기능을 포함한 단열 기능을 제대로 갖춰지지 않으면 LNG 탱크에 BOG(Boiled off Gas)가 발생하면서 큰 손실(loss)을 유발하기 때문이다.
따라서, LNG 탱크의 단열을 위한 여러 방안이 제시되는 실정인데, 본 출원인은 아래와 같은 패널 시스템(Panel system)을 제시함으로써 좀 더 효과적으로 LNG 탱크를 단열시킬 수 있도록 하기에 이르렀다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2004-0006648호 대한민국특허청 출원번호 제10-2004-0033707호 대한민국특허청 출원번호 제10-2012-0114986호 대한민국특허청 출원번호 제10-2014-0002444호
본 발명의 목적은, 종래보다 효율적인 패널(panel) 방식으로 LNG 탱크를 단열 처리할 수 있으며, 이로 인해 BOG(Boiled off Gas) 발생에 따른 손실(loss) 절감을 끌어낼 수 있는, LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, LNG 탱크를 이루는 탱크 바디의 단열을 위하여 상기 탱크 바디의 벽체에 대하여 콜드 레이어 패널(cold layer panel), 템퍼 레이어 패널(temper layer panel) 및 웜 레이어 패널(warm layer panel)이 순차적으로 배열되며, 상기 콜드 레이어 패널, 상기 템퍼 레이어 패널 및 상기 웜 레이어 패널이 측 방향으로 여러 개가 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 및 그 시공 방법에 의해 달성된다.
상기 템퍼 레이어 패널은 탑(top) 템퍼 레이어 패널과 바텀(bottom) 템퍼 레이어 패널로 나뉘어 배치될 수 있다.
상기 웜 레이어 패널, 상기 탑 템퍼 레이어 패널, 상기 바텀 템퍼 레이어 패널 및 상기 콜드 레이어 패널 사이에는 메쉬(mesh)가 배치되며, 상기 메쉬는 글라스 파이버 메쉬(glass fiber mesh) 또는 스테인리스 스틸 메쉬(SUS mesh)일 수 있다.
상기 웜 레이어 패널들 사이, 그리고, 상기 바텀 템퍼 레이어 패널 및 상기 콜드 레이어 패널 사이에는 PU 폼(PU foam)이 배치되며, 상기 탑 템퍼 레이어 패널들, 상기 바텀 템퍼 레이어 패널들, 상기 콜드 레이어 패널들 사이에는 글라스 울(glass wool)이 배치될 수 있다.
상기 바텀 템퍼 레이어 패널은 상기 탱크 바디에 대하여 EPS 스페이서 패드를 사이에 두고 픽싱 브래킷(fixing bracket)으로 고정될 수 있다.
한편, 상기 목적은, LNG 탱크를 이루는 탱크 바디의 외벽에 용접(weld)을 위한 용접 포인트를 마킹하는 용접 포인트 마킹 단계; 상기 용접 포인트에 스터드 볼트를 용접하는 스터드 볼트 용접 단계; 스프레이 글루를 이용해서 스페이서 패드(Spacer Pad)를 부착하는 스페이서 패드 부착 단계; 상기 스페이서 패드 위로 패널을 설치하는 패널 설치 단계; 인렛(Inlet) 폼을 주입하는 인렛 폼 주입 단계; 스테인리스 스틸로 된 메쉬를 설치하는 메쉬 설치 단계; 아울렛(Outlet) 폼을 주입하는 아울렛 폼 주입 단계; 상기 아울렛 폼 위에 프라이머 작업을 진행하는 프라이머 작업 진행 단계; 및 상기 프라이머 위에 부틸테이프를 부착하는 부틸테이프 부착 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 시공 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, 종래보다 효율적인 패널(panel) 방식으로 LNG 탱크를 단열 처리할 수 있으며, 이로 인해 BOG(Boiled off Gas) 발생에 따른 손실(loss) 절감을 끌어낼 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 시스템이 적용된 LNG 탱크의 구조도이다.
도 2는 도 1의 탱크 바디에 대한 상세 단면 구조도이다.
도 3은 도 2의 시공 이미지이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 시스템 시공 방법의 공정 이미지들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 시스템 시공 방법의 순서도이다.
도 12는 노멀 패널(Normal Panel)의 이미지이다.
도 13은 하프 패널(Half Panel)의 이미지이다.
도 14는 패널의 개략적인 단면 구조이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 시스템이 적용된 LNG 탱크의 구조도이고, 도 2는 도 1의 탱크 바디에 대한 상세 단면 구조도이며, 도 3은 도 2의 시공 이미지이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 패널 시스템에 의하면, 종래보다 효율적인 패널(panel) 방식으로 LNG 탱크(100)를 단열 처리할 수 있으며, 이로 인해 BOG(Boiled off Gas) 발생에 따른 손실(loss) 절감을 끌어낼 수 있다.
패널 시스템의 설명에 앞서, 도 1을 참조해서 LNG 탱크(100)에 대해 간략하게 알아본다.
도 1을 참조하면, LNG 탱크(100)는 탱크 바디(101)와 탱크 네크(102)를 포함할 수 있다. 대다수 공간을 차지하는 탱크 바디(101) 내에 대략 ??163℃ 온도를 갖는 극저온 가스가 보관될 수 있다.
탱크 바디(101)에 복수의 지지대(103)가 설치된다. 지지대(103)는 탱크 바디(101)와 일체로 용접되며, 탱크 바디(101)가 지면에 직접 닿는 것을 방지하고, 탱크 바디(101)가 안정적으로 배치될 수 있게끔 균형을 잡아준다.
한편, 앞서도 기술한 것처럼 LNG 탱크(100)의 탱크 바디(101)에 대략 ??163℃ 온도를 갖는 극저온 가스가 보관되어야 하는데, 이러한 가스 보관 시 탱크 바디(101)에 단열 기능을 제대로 갖춰지지 않으면 BOG(Boiled off Gas)가 발생하여 큰 손실(loss)을 유발할 수 있다.
이에, 도 2 및 도 3과 같은 형태의 패널 시스템이 적용됨으로써 제대로 된 탱크 바디(101)의 단열 기능을 제공할 수 있게끔 한다.
본 실시예에 따른 패널 시스템은 탱크 바디(101)의 벽체에 대하여 콜드 레이어 패널(110)(cold layer panel), 템퍼 레이어 패널(120)(temper layer panel) 및 웜 레이어 패널(130)(warm layer panel)이 순차적으로 배열되는 구조를 갖는다.
탱크 바디(101)의 보랭 기능을 위하여 웜 레이어 패널(130)과 콜드 레이어 패널(110)이 적용된다.
특히, 콜드 레이어 패널(110)이 탱크 바디(101)에 접하고, 웜 레이어 패널(130)은 이격된다. 콜드 레이어 패널(110)과 웜 레이어 패널(130)은 측 방향으로 여러 개가 연결되는 형태를 취한다.
템퍼 레이어 패널(120) 역시, 측 방향으로 여러 개가 연결되는 형태를 취한다. 이러한 템퍼 레이어 패널(120)은 온도 조절 기능을 제공한다. 본 실시예에서 템퍼 레이어 패널(120)은 탑(top) 템퍼 레이어 패널(121)과 바텀(bottom) 템퍼 레이어 패널(122)로 나뉠 수 있다.
웜 레이어 패널(130), 탑 템퍼 레이어 패널(121), 바텀 템퍼 레이어 패널(122) 및 콜드 레이어 패널(110) 사이에는 메쉬(141)가 배치된다. 메쉬는 글라스 파이버 메쉬(141)(glass fiber mesh) 또는 스테인리스 스틸 메쉬(141)(SUS mesh)일 수 있다.
웜 레이어 패널(130)들 사이, 그리고, 바텀 템퍼 레이어 패널(122) 및 콜드 레이어 패널(110) 사이에는 PU 폼(142)(PU foam)이 적용될 수 있다.
그리고, 탑 템퍼 레이어 패널(121)들, 바텀 템퍼 레이어 패널(122)들, 콜드 레이어 패널(110)들 사이에는 글라스 울(143)(glass wool)이 적용될 수 있다.
바텀 템퍼 레이어 패널(122)은 탱크 바디(101)에 대하여 EPS 스페이서 패드(145)를 사이에 두고 픽싱 브래킷(150)(fixing bracket)으로 고정될 수 있다. 픽싱 브래킷(150)에는 볼트와 너트가 개재된다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 종래보다 효율적인 패널(panel) 방식으로 LNG 탱크를 단열 처리할 수 있으며, 이로 인해 BOG(Boiled off Gas) 발생에 따른 손실(loss) 절감을 끌어낼 수 있게 된다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 시스템 시공 방법의 공정 이미지들, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 시스템 시공 방법의 순서도, 도 12는 노멀 패널(Normal Panel)의 이미지, 도 13은 하프 패널(Half Panel)의 이미지, 도 14는 패널의 개략적인 단면 구조이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템 시공 방법은 용접 포인트 마킹 단계(S11), 스터드 볼트 용접 단계(S12), 스페이서 패드 부착 단계(S13), 패널 설치 단계(S14), 인렛 폼 주입 단계(S15), 메쉬 설치 단계(S16), 아울렛 폼 주입 단계(S17), 프라이머 작업 진행 단계(S18), 부틸테이프 부착 단계(S19)를 포함할 수 있으며, 이러한 공정을 단계별로 진행함으로써 패널 시스템을 완성할 수 있다.
용접 포인트 마킹 단계(S11)는 도 4처럼 LNG 탱크(100)를 이루는 탱크 바디(101, 도 1 참조)의 외벽에 용접(weld)을 위한 용접 포인트를 마킹하는 공정이다. 용접 포인트는 탱크 바디(101)의 사이즈에 따라 얼마든지 다르게 변경될 수 있다.
스터드 볼트 용접 단계(S12)는 도 5처럼 용접 포인트에 스터드 볼트를 용접하는 공정이다. 스터드 볼트 역시, 패널 설치를 고려해서 개수와 간격이 적절하게 설계될 수 있다.
스페이서 패드 부착 단계(S13)는 도 6처럼 스프레이 글루를 이용해서 스페이서 패드(Spacer Pad)를 부착하는 공정이다.
패널 설치 단계(S14)는 도 6처럼 스페이서 패드 위로 패널을 설치하는 공정이다. 이 공정에서 사용되는 패널은 노멀 패널(Normal Panel, 도 12 참조), 하프 패널(Half Panel, 도 13 참조), 엔드 패널(End Panel)을 포함할 수 있다.
어떠한 패널이 적용되더라도 패널의 모양 및 설치 위치가 다를 뿐 전체적인 시스템은 동일하다. 패널 적용 시 노멀, 하프, 앤드, 하프, 노멀의 순으로 제작할 수 있다. 한 층당 1개의 엔드 패널과 2개의 하프 패널이 사용될 수 있다. 앞서 기술한 것처럼 패널 하다당 필요한 스터드 볼트의 개수는 면마다 상이할 수 있다.
패널의 재질은 발포성 폴리스틸렌(Expandable Polystyrene. EPS) 수지, 폴리우레탄(PU) 수지 중에서 선택된다. 그 재질은 경제성, 보온 구역의 제약에 따라 선택되어 진다. 패널의 레이어 개수는 요구되는 보온 성능에 따라 결정될 수 있다. 3개의 레이어 패널로 시공하기도 하는데, 이럴 경우, C, T, W 패널 레이어로 구성된다. 신축성이 좋은 PU 폼을 패널 틈 사이에 주입 원료로 사용할 수 있는데, 이는 패널 사이에 조인트로써 탱크의 수축 혹은 팽창에 따라 플렉시블(flexible)한 조인트 역할을 한다.
인렛 폼 주입 단계(S15)는 도 7처럼 인렛(Inlet) 폼을 주입하는 공정이다.
메쉬 설치 단계(S16)는 도 7처럼 메쉬를 설치하는 공정이다. 본 실시예에서 적용되는 메쉬는 스테인리스 스틸로 된 SUS 메쉬이다.
아울렛 폼 주입 단계(S17)는 도 8처럼 아울렛(Outlet) 폼을 주입하는 공정이다.
프라이머 작업 진행 단계(S18)는 도 9처럼 아울렛 폼 위에 프라이머 작업을 진행하는 공정이다.
부틸테이프 부착 단계(S19)는 도 10처럼 프라이머 위에 부틸테이프를 부착하는 공정이다.
한편, 본 실시예의 공정에 적용되는 패널의 단면 구조가 도 14와 같을 수 있다. 우선, 참조부호 1처럼 스페이서 패드(Spacer Pad)로 첫 번째 패널 레이어와 레이어와 탱크 사이 간격을 만들고 유지한다.
이때, 본 실시예에 적용되는 패널이 여러 층의 레이어로 구성된 이유를 살펴본다.
첫째, 레이어가 여러 층이면 구조설계를 통해 패널과 패널을 조립하기 쉽다.
둘째, 스터드 볼트를 이용하여 패널을 고정하기 위함이다.
셋째, 패널과 패널 사이의 크랙 베리어를 통하여 첫 번째 레이어에 크랙 발생 시 두 번째 레이어에서 크랙 진행을 막을 수 있으므로 기밀유지가 가능해진다.
참조부호 3처럼 벽면에 용접한 스터드 볼트에 브래킷(Bracket)을 이용하여 패널을 설치할 수 있다.
참조부호 4처럼 C, T??L 레이어 사이 및 브래킷(3) 윗부분 튜브를 이용하여 폼 주입이 가능하다. 이때, 파란색, 투명 튜브로 구성해서 예컨대 파란색은 인렛으로, 투명은 아울렛으로 사용할 수 있다. 특히, 투명한 아울렛 튜브를 통해 충분히 주입되었는지의 확인이 가능하다.
참조부호 5처럼 W, T-U 패널 사이에 폼을 주입한다. 즉 테이프를 이용하여 밀봉 후 주입한다. 주입이 완료되면 테이프를 제거하고 표면을 샌딩한다.
참조부호 6처럼 패널과 패널 사이 패널 사이 틈(C, T-L, T-U 패널)은 글라스 울(Glass Wool)로 기밀유지한다.
참조부호 7처럼 마지막 T-U 레이어 위에 리벳을 이용해서 SUS 메쉬(Mesh)를 설치하는데, 이는 폼 프랙 베리어 역할 및 조립된 패널 조인트 역할을 한다. 패널 총 두께의 경우 BOR 값에 따라 결정될 수 있다.
본 실시예의 방법이 시스템 구축에 적용되더라도 본 발명의 효과를 제공할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
100 : LNG 탱크 101 : 탱크 바디
102 : 탱크 네크 103 : 지지대
110 : 콜드 레이어 패널 120 : 템퍼 레이어 패널
121 : 탑 템퍼 레이어 패널 122 : 바텀 템퍼 레이어 패널
130 : 웜 레이어 패널 141 : 메쉬
142 : PU 폼 143 : 글라스 울
145 : EPS 스페이서 패드 150 : 픽싱 브래킷

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. LNG 탱크를 이루는 탱크 바디의 단열을 위하여 상기 탱크 바디의 벽체에 대하여 콜드 레이어 패널(cold layer panel), 템퍼 레이어 패널(temper layer panel) 및 웜 레이어 패널(warm layer panel)이 순차적으로 배열되며,
    상기 콜드 레이어 패널, 상기 템퍼 레이어 패널 및 상기 웜 레이어 패널이 측 방향으로 여러 개가 연결되어 형성되고,
    상기 템퍼 레이어 패널은 탑(top) 템퍼 레이어 패널과 바텀(bottom) 템퍼 레이어 패널로 나뉘어 배치되고,
    상기 웜 레이어 패널들 사이, 그리고, 상기 바텀 템퍼 레이어 패널 및 상기 콜드 레이어 패널 사이에는 PU 폼(PU foam)이 배치되며,
    상기 탑 템퍼 레이어 패널들, 상기 바텀 템퍼 레이어 패널들, 상기 콜드 레이어 패널들 사이에는 글라스 울(glass wool)이 배치되는 것을 특징으로 하는 LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바텀 템퍼 레이어 패널은 상기 탱크 바디에 대하여 EPS 스페이서 패드를 사이에 두고 픽싱 브래킷(fixing bracket)으로 고정되는 것을 특징으로 하는 LNG 탱크의 단열을 위한 패널 시스템.
  6. 삭제
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