KR102185817B1 - 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템, 및 그 멤브레인형 단열시스템을 구비하는 극저온 액화가스 운반선 - Google Patents

극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템, 및 그 멤브레인형 단열시스템을 구비하는 극저온 액화가스 운반선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2차 단열층이 선체 내벽에 부착되고 단열층 고정유닛을 구비하는 는 구조에서 선체 내벽의 변형에도 단열층 고정유닛에 응력이 집중하지 않도록 하는 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템에 관한 것으로, 2차 단열층을 선체 내벽에 부착되는 하층부분과 선체 내벽에 부착되지 않는 상층부분으로 복수개로 분리하여 구성함으로써, 선체 내벽의 변형에도 단열층 고정유닛에 응력이 집중하지 않도록 하여 구조적 안전성을 확보할 수 있다.

Description

극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템, 및 그 멤브레인형 단열시스템을 구비하는 극저온 액화가스 운반선{INSULATION SYSTEM FOR NATURAL GAS CARGO OF CARRIER AND LIQUEFIED NATURAL GAS FUEL TANK}
본 발명은 2차 단열층이 선체 내벽에 부착되고 단열층 고정유닛을 구비하는 는 구조에서 선체 내벽의 변형에 따라 단열층 고정유닛에 하중이 집중하지 않도록 하는 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 2차 단열층을 선체 내벽에 부착되는 하층부분과 선체 내벽에 부착되지 않는 상층부분으로 복수개로 분할 적층함으로써, 선체 내벽이 변형되는 경우에도 1차 단열층 고정유닛에 하중이 집중하지 않게 되어 구조적 안전성은 물론 열변형을 효과적으로 방지할 수 있는 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템, 및 그 멤브레인형 단열시스템을 구비하는 극저온 액화가스 운반선에 관한 것이다.
일반적으로 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas: 이하, LNG라 약칭함)의 상태로 LNG 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.
LNG는 천연가스를 극저온 대략, -163℃로 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, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 도착한 후, 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(regasification vessel)는 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크, 즉 화물창을 구비한다.
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 운반선이나 LNG RV에 설치되는 화물창이 구비된다.
LNG FPSO는 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 화물창 내에 저장하고, 필요 시 화물창 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다.
LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 화물창에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.
이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 화물창이 설치된다.
화물창은 단열재에 액체화물의 하중이 직접적으로 작용하는 지의 여부에 따라 독립탱크형(independent tank type)과 멤브레인형(membrane type)으로 분류할 수 있다.
통상, 멤브레인형 화물창은 GTT NO96형과 TGZ Mark Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립탱크형 화물창은 MOSS형과 IHI-SPB형 등으로 나눠진다.
멤브레인형 화물창은 특수 금속판의 종류에 따라 단열재 및 구조가 상이한데, GTT NO96형은 인바(Invar - 철과 니켈이 주성분인 열팽창률이 아주 작은 합금) 재질의 박판을 사용하며, MARK Ⅲ형은 스테인레스 재질의 박판을 사용한다.
액화가스 화물창은 강화폴리우레탄 폼(R-PUF)으로 제조된 다수의 인슐레이션 판넬을 포함하는데, 폴리우레탄 폼으로 구성되는 단열구조는 극저온 액화천연가스 등을 효과적으로 단열시키기에 부족할 수 있으며, 이러한 이유로 단열성능을 높이기 위하여 종래에는 인슐레이션 판넬의 두께를 과도하게 두껍게 설치하기도 하였으나, 이는, 화물창의 적재부피를 감소시키는 문제가 있으며, 인슐레이션 판넬의 두께가 두꺼워짐으로써, 제조 비용이 증대될 뿐만 아니라 두꺼워진 인슐레이션 판넬의 무게에 의해서 운송비용이 상승하는 문제가 있다.
또한, 기존에 사용되는 폴리우레탄 폼이나 스티로폼 등과 같은 종래의 인슐레이션 판넬 대신 다른 인슐레이션 판넬을 대체하여 사용하는 경우, 단열성능이 저하되거나 단열성능이 우수하더라도 자체 강도나 외부의 충격에 약한 문제점이 발생할 수 있다.
도 1은 일반적인 2차 단열층과 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층을 도시한 단면도이다. 그리고 도 2는 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층 사이의 간극에서 발생하는 열손실을 설명하는 단면도이고, 도 3은 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층의 열 수축을 설명하는 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 2차 단열층(10)의 단열성능을 향상시키기 위하여 2차 단열층(10)의 두께를 단순히 확대하여서 제작한 단일구조의 2차 단열층(20)을 채용하는 방식을 사용하였다.
2차 단열층(20)을 구성하고 있는 재료인 섬유강화 폴리우레탄 폼과 플라이우드로 구성된 단열시스템에서, 단열성능을 향상시키기 위해 섬유강화 폴리우레탄 폼의 두께 증가가 필요하나, 섬유강화 폴리우레탄 폼은 정량적 두께 증가에 한계가 있다.
두께가 증가한 판넬은 실제 온도 조건상에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 열 경로(thermal path)가 짧아져서 대류 등의 열손실이 발생하는 문제점이 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 열 수축시 단일구조의 2차 단열층(20)의 변형이 심각하게 발생하는 문제점이 있다.
도 4는 종래 극저온 액화가스 화물창의 단열시스템을 개략적으로 도시한 종단면도이다.
종래 액화가스 화물창의 단열시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 0.5~0.7㎜ 두께의 인바 강으로 이루어지는 1차 멤브레인(M1) 및 2차 멤브레인(M2); 플라이우드와 단열재로 이루어지는 1차 단열층(21) 및 2차 단열층(20); 그리고 1차 단열층(21)의 고정을 위한 1차 단열층 고정부(30)를 구비한다.
종래 극저온 액화가스 화물창의 단열시스템에서는, 2차 단열층(20)이 선체 내벽(1)에 설치되므로, 선체 내벽(1) 변형에 따라 2차 단열층(20)도 변형되며, 이때 1차 단열층 고정부(30)에 하중이 집중하여서 열적 변형과 구조적 안정성을 해치는 문제가 있다.
국내 공개특허 제10-2000-0011347호
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단열성능 증가를 위해서 2차 단열층의 두께를 증가시키는 경우에, 단순히 2차 단열층의 두께를 증가시키는 대신에 복수개의 판넬을 적층시키되, 판넬을 교차배치를 통해서 판넬의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하며, 2차 단열층을 선체 내벽에 부착되는 하층부분과 선체 내벽에 부착되지 않는 상층부분으로 복수개의 판넬로 분할 적층함으로써, 선체 내벽의 변형에도 1차 단열층 고정유닛에 응력이 집중하지 않도록 하여 열하중에 의해 수축 거동을 자유롭게 구성 배치하여, 극저온에 의한 수축 변형을 최소화하고 구조적 안전성을 확보할 수 있도록 함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 1차 및 2차 단열층은 유리섬유로 강화된 폴리우레탄폼과 플라이드 또는 플라이우드 및 복합재료의 샌드위치 판넬 형태로 구성될 수 있으며, 2차 단열층의 상부면 가운데 설치된 1차 단열층 고정유닛을 구비하며, 그 1차 단열층 고정유닛은 1차 단열층의 네 꼭지점에서 복수개의 1차 단열층을 고정하되, 1차 단열층 고정유닛을 단열층에 열하중이 영향을 미치지 않는 형태로 배치할수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 극저온 화물에 의한 열하중 영향을 최소화하여 방벽 기능을 하는 금속 멤브레인의 사용을 용이하게 할 뿐만 아니라, 단열시스템이 담당해야 하는 하중에 자유로울 수 있는 형태로 구성 가능하고, 금속 멤브레인을 고정할 수 있는 부재(tongue)를 고정하기 위한 2차 단열층 상부 플라이우드 구조를 개선하여, 단열시스템 제작 시, 가공 시수를 줄이고, 단열층 사이의 공간을 덮어서 단열 효과를 더욱 증가시킬 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템을 구비한다.
본 발명의 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템은 화물창을 2차적으로 단열시키는 2차 단열층; 상기 2차 단열층의 상부에 설치되는 2차 멤브레인; 상기 화물창을 1차적으로 단열시키기 위하여 상기 2차 멤브레인 상부에 설치되는 1차 단열층; 상기 1차 단열층의 상부에 설치되는 1차 멤브레인; 및 상기 1차 단열층을 고정하기 위한 1차 단열층 고정유닛을 포함하되, 상기 2차 단열층은 복수개의 판넬을 분할 적층한다.
또한, 분할 적층된 상기 판넬은 교차 배치될 수 있다.
또한, 분할 적층된 상기 판넬은 선체 내벽에 부착되는 하층부분과 상기 선체 내벽에 부착되지 않는 상층부분으로 구성하여 상기 1차 단열층 고정유닛에 열하중이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
상기 1차 단열층 고정유닛은 선체 내벽에 용접된 소켓(미도시)에 결합되고, 2차 단열층의 센터에 형성된 관통홀을 관통하여 설치되는 고정용 로드; 하부에는 상기 고정용 로드의 상단에 결합하며 2차 단열층의 중심 상부에 고정되는 지지 브라켓; 지지 브라켓의 상부에 수직으로 설치되어 2차 멤브레인에 용접되고(밀봉되고) 고정되는 스터드 볼트; 스터드 볼트 안에 끼워지며, 1차 단열층의 모서리에 형성된 단차부를 지지하는 서포트 금속판; 서포트 금속판을 고정하기 위하여 스터드 볼트의 상단부에 끼워지는 스프링 와셔; 및 스터드 볼트의 상단부에 체결되는 너트를 포함한다.
관통 홀 안에는 충진 플러그가 메워진다. 지지 브라켓은 미도시한 리벳 또는 볼트 등으로 2차 단열층의 상면에 고정 설치될 수 있다. 여기서 관통 홀이란 1차 고정유닛을 설치하기 위해 네 모서리 부분에 형성된 공간부를 의미한다.
충진 플러그는 내측에 섬유강화 단열재가 형성되고, 그 섬유강화 단열재의 외측에 신축성 단열재가 형성될 수 있다. 열수축시 신축성 단열재가 팽창하여 빈 공간을 메워서 열전달을 효과적으로 차단할 수 있다.
본 발명에서는 단열성능 증가를 위해서 2차 단열층의 두께를 증가시키는 경우에, 2차 단열층의 두께를 증가시키는 대신에 복수개의 판넬을 적층시키되, 판넬을 교차 배치를 통해서 판넬의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 2차 단열층을 선체 내벽에 부착되는 하층부분과 선체 내벽에 부착되지 않는 상층부분으로 복수개의 판넬로 분할 적층함으로써, 1차 단열층 고정유닛에 하중이 집중하지 않도록 하여 극저온에 의한 수축 변형을 최소화하고 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 1차 및 2차 단열층은 유리섬유로 강화된 폴리우레탄폼과 플라이드 또는 플라이우드 및 복합재료의 샌드위치 판넬 형태로 구성될 수 있으며, 2차 단열층의 상부면 가운데 설치된 1차 단열층 고정유닛을 구비하며, 그 1차 단열층 고정유닛은 1차 단열층의 네 모서리에서 복수개의 1차 단열층을 고정하되, 1차 단열층 고정유닛을 단열층에 열하중이 영향을 미치지 않는 형태로 배치할수 있다.
또한, 본 발명은 극저온 화물에 의한 열하중 영향을 최소화하여 방벽 기능을 하는 금속 멤브레인의 사용을 용이하게 할 뿐만 아니라, 단열시스템이 담당해야 하는 하중에 자유로울 수 있는 형태로 구성 가능하고, 금속 멤브레인을 고정할 수 있는 부재(tongue)를 고정하기 위한 2차 단열층 상부 플라이우드 구조를 개선하여, 단열시스템 제작 시, 가공 시수를 줄이고, 단열층 사이의 공간을 덮어서 단열 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 2차 단열층과 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층을 도시한 단면도
도 2는 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층 사이의 간극에서 발생하는 열손실을 설명하는 단면도
도 3은 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층의 열 수축을 설명하는 단면도
도 4는 종래 극저온 액화가스 화물창의 단열시스템에서 2차 단열층의 변형에 의한 단열층 고정부의 하중집중을 설명하기 위한 종단면도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템을 도시한 사시도
도 7은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템을 도시한 종단면도
도 8은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 변형에 의한 1차 단열층 고정유닛의 하중집중 방지를 설명하기 위한 종단면도
도 9는 본 발명의 1차 단열층 고정유닛 일예를 도시한 종단면도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템에 대하여 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템을 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템을 도시한 종단면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템은 액화가스 극저온의 화물창을 2차적으로 단열시키는 2차 단열층(210); 2차 단열층(210)에 설치되는 2차 멤브레인(220); 화물창을 1차적으로 단열시키기 위하여 2차 멤브레인(220) 상측에 설치되는 1차 단열층(110); 1차 단열층(110)에 설치되는 1차 멤브레인(120); 2차 멤브레인(220)을 고정하기 위한 2차 멤브레인 고정부재(240); 및 1차 멤브레인(120)을 고정하기 위한 1차 멤브레인 고정부재(140)를 포함한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 2차 단열층(210)은 선체 내벽(1)에 고정 설치되어 화물창을 2차적으로 단열시키는 기능을 한다.
2차 단열층(210)은 마스틱(2)에 의해서 선체 내벽(1)과 일정간격을 유지하고 선체 내벽(1)에 설치되는데, 복수개의 판넬(210a,210b)을 분할 적층하도록 구성된다.
분할 적층된 판넬(210a,210b)은 선체 내벽(1)에 부착되는 하층부분(210a)과 선체 내벽(1)에 부착되지 않는 상층부분(210b)으로 구성하여 1차 단열층 고정유닛(150)에 열하중이 집중되는 것을 방지하도록 한다.
분할 적층된 판넬은 교차 배치되어 열경로를 확대하여 열손실을 최소화할 수 있다.
한편, 복수개의 2차 단열층(210)은 서로 일정간격을 유지하여 배치되는데, 2차 단열층(210)은 상부 플라이우드와 하부 플라이우드 그리고 이들 사이에 형성되는 단열재로 구성될 수 있다. 단열재로는 강화 폴리우레탄 폼, 펄라이트, 글라스울 등이 사용될 수 있다.
2차 단열층(210)의 상부 플라이우드(211)는 복수개의 플라이우드 적층구조로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상부 플라이우드(211)는 하층 플라이우드(211a)와 상층 플라이우드(211b)로 구성될 수 있는데, 하층 플라이우드(211a)는 2차 단열층(210)의 단열재에 직접 부착 또는 접착될 수 있다.
그리고, 상층 플라이우드(211b)는 하층 플라이우드(211a) 위에 설치되고, 2차 멤브레인 고정부재(240)를 고정하기 위한 멤브레인 고정부재 고정홈(groove: G1)을 구비할 수 있다.
상층 플라이우드(211b)는 하층 플라이우드(211a)의 상면에 복수 개(예를 들어, 3개)가 분리되어 설치되는 구조이고, 그 분리된 설치구조, 즉 일정 간격을 두고 설치되는 구조에 의해서 멤브레인 고정부재 고정홈(G1)이 형성될 수 있다.
멤브레인 고정부재 고정홈(G1)은 "L"자 등으로 형성될 수 있으며, 그 멤브레인 고정부재 고정홈(G1) 안에 2차 멤브레인 고정부재(240)의 하단 절곡부(240a)가 끼워져 결합하도록 구성될 수 있다(도 7 참조).
2차 멤브레인(220)은 2차 단열층(210) 위에 설치되며, 2차 멤브레인(220)의 양단부는 2차 멤브레인 고정부재(secondary tongue)(240)에 용접되어 고정된다.
부연 설명하면, 2차 멤브레인 고정부재(240)의 하단 절곡부(240a)가 멤브레인 고정부재 고정홈(G1)에 끼워져 고정되고, 2차 멤브레인 고정부재(240)의 상단부가 1차 단열층(110)의 하면에 형성된 삽입홈(G2) 안에 끼워지도록 구성되며, 2차 멤브레인(220)의 양단부는 2차 멤브레인 고정부재(secondary tongue)(240)에 용접되어 고정된다.
2차 멤브레인(220)은 0.5~0.7㎜ 두께의 인바 강으로 이루어질 수 있는데, 이에 국한되지는 않는다.
2차 멤브레인(220)은 평판 금속소재 방벽에 국한되지 않으며, 주름부를 갖는 금속소재 방벽을 사용할 수도 있다.
1차 단열층(110)은 화물창을 1차적으로 단열시키기 위하여 2차 멤브레인(220) 상부에 설치된다.
1차 단열층(110)은 복수 개의 플라이우드(plywood)를 두께 방향으로 적층한 단일체 구조이거나, 복수 개의 플라이우드와 단열재(예를 들어, 글라스 울, 밀도 40 내지 50㎏/㎥ 저밀도 폴리우레탄 폼 소재의 단열재)로 구성된 복합체 구조 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
또, 1차 단열층(110)은 도시하지는 않았으나, 상부 플라이우드와 하부 플라이우드로 구성될 수 있고, 상부 플라이우드와 하부 플라이우드 사이에 단열재(예를 들어, 강화 폴리우레탄 폼)이 형성될 수 있으며, 그 단열재 중간에 미들 플라이우드가 형성될 수도 있다.
상부 플라이우드는 도시하지는 않았으나, 상층 플라이우드와 하층 플라이우드로 구성될 수 있다.
1차 멤브레인(120)은 1차 단열층(110) 위에 설치되며, 1차 멤브레인(120)의 양단부는 1차 멤브레인 고정부재(primary tongue)(140)에 용접되어 고정된다.
다시 말해서, 1차 멤브레인 고정부재(140)의 하단 절곡부(140a)가 멤브레인 고정부재 고정홈(G3)에 끼워져 고정되고, 1차 멤브레인(120)의 양단부가 1차 멤브레인 고정부재(140)에 용접되어 고정된다.
1차 멤브레인(120)은 0.5~0.7㎜ 두께의 인바 강으로 이루어질 수 있는데, 이에 국한되지는 않는다.
도 9는 본 발명의 1차 단열층 고정유닛 일례를 도시한 종단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템은, 1차 단열층(110)을 고정하기 위한 1차 단열층 고정유닛(150)을 포함한다.
1차 단열층 고정유닛(150)은 2차 단열층(210)의 중심부분 및 1차 단열층(110)의 네 모서리 지점에 위치한다. 여기서, 네 모서리 지점에는 모따기가 되어 1차 단열층 고정유닛(150)이 간섭되지 않도록 구성된다.
1차 단열층 고정유닛(150)이 2차 단열층(210)의 중심부분과 1차 단열층(110)의 네 모서리 부분에 위치하여, 2차 단열층을 기준으로 사방에서 중심부로 열수축 및 팽창을 하므로 응력이 서로 상쇄하게 되어, 1차 단열층 고정유닛(150)에 하중이 집중하지 않게 됨으로써, 구조적 안전성은 물론 열변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
1차 단열층 고정유닛(150)은 선체 내벽(1)에 용접된 소켓(미도시)에 결합되고, 2차 단열층(210)의 센터에 형성된 관통홀(H2)을 관통하여 설치되는 고정용 로드(151); 하부에는 상기 고정용 로드(151)의 상단에 결합하며 2차 단열층(210)의 중심 상부에 고정되는 지지 브라켓(157); 지지 브라켓(157)의 상부에 수직으로 설치되어 2차 멤브레인(220)에 용접되고(밀봉되고) 고정되는 스터드 볼트(152); 스터드 볼트(152) 안에 끼워지며, 1차 단열층(110)의 모서리에 형성된 단차부(110a)를 지지하는 서포트 금속판(153); 서포트 금속판(153)을 고정하기 위하여 스터드 볼트(152)의 상단부에 끼워지는 스프링 와셔(154); 및 스터드 볼트(152)의 상단부에 체결되는 너트(155)를 포함한다.
관통 홀(H3) 안에는 충진 플러그(156)가 메워진다. 지지 브라켓(157)은 미도시한 리벳 또는 볼트 등으로 2차 단열층(210)의 상면에 고정 설치될 수 있다. 여기서 관통 홀(H3)이란 1차 고정유닛을 설치하기 위해 네 모서리 부분에 형성된 공간부를 의미한다.
충진 플러그(156)는 내측에 섬유강화 단열재(156a)가 형성되고, 그 섬유강화 단열재(156a)의 외측에 신축성 단열재(156b)가 형성될 수 있다. 열수축시 신축성 단열재(156b)가 팽창하여 빈 공간을 메워서 열전달을 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 2차 단열층(210)을 선체 내벽(1)에 부착되는 하층부분과 선체 내벽(1)에 부착되지 않는 상층부분으로 복수개로 분할 적층함으로써, 선체 내벽(1)이 변형되는 경우에도 1차 단열층 고정유닛(150)에 하중이 집중하지 않게 되어 구조적 안전성은 물론 열변형을 효과적으로 방지할 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 4 및 도 8을 참조하여 2차 단열층(210)을 선체 내벽(1)에 부착되는 하층부분과 선체 내벽(1)에 부착되지 않는 상층부분으로 복수개로 분할 적층함으로써, 선체 내벽(1)이 변형되는 경우에도 1차 단열층 고정유닛(150)에 하중이 집중하지 않는 기술적 특징에 대하여 설명한다.
도 4는 종래 극저온 액화가스 화물창의 단열시스템에서, 2차 단열층의 변형에 의한 단열층 고정부의 하중집중을 설명하기 위한 종단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 변형에 의한 1차 단열층 고정유닛의 하중집중 방지를 설명하기 위한 종단면도이다.
우선, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 극저온 액화가스 화물창의 단열시스템에서는, 플라이우드와 단열재로 이루어지는 1차 단열층(21) 위에 1차 멤브레인(M1)이 설치되고, 2차 단열층(20) 위에 2차 멤브레인(M2)이 설치된다. 2차 단열층(20)은 마스틱(2)을 개재하여 선체 내벽(1) 위에 설치된다. 그리고 1차 단열층(21)의 고정을 위한 1차 단열층 고정부(30)를 구비한다.
종래 극저온 액화가스 화물창의 단열시스템에서는, 2차 단열층(20)이 선체 내벽(1) 변형에 따라 2차 단열층(20)이 변형되는데, 그에 따라 2차 단열층(20) 상부에 위치하는 1차 단열층 고정부(30)에 하중이 집중하는 문제가 있다.
그에 비해서, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템에서는, 2차 단열층(210)을 선체 내벽(1)에 부착되는 하층부분(210a)과 선체 내벽(1)에 부착되지 않는 상층부분(210b)으로 복수개의 판넬로 분할 적층함으로써, 선체 내벽(1) 변형에 따라 하층부분(210a)은 변형되더라도 상층부분(210b)은 변형하지 않게 된다.
따라서 상층부분(210b)에 위치하는 1차 단열층 고정유닛(150)에 하중이 집중하지 않도록 함으로써, 극저온에 의한 수축 변형을 최소화하고 구조적 안정성을 충분히 확보할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 단열성능 증가를 위해서 2차 단열층의 두께를 증가시키는 경우에, 2차 단열층의 두께를 증가시키는 대신에 복수개의 판넬을 적층시키되, 판넬을 교차배치를 통해서 판넬의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 2차 단열층을 선체 내벽에 부착되는 하층부분과 선체 내벽에 부착되지 않는 상층부분으로 복수개의 판넬로 분할 적층함으로써, 1차 단열층 고정유닛에 하중이 집중하지 않도록 하여 극저온에 의한 수축 변형을 최소화하고 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 1차 및 2차 단열층은 유리섬유로 강화된 폴리우레탄폼과 플라이드 또는 플라이우드 및 복합재료의 샌드위치 판넬 형태로 구성될 수 있으며, 2차 단열층의 상부면 가운데 설치된 1차 단열층 고정유닛을 구비하며, 그 1차 단열층 고정유닛은 1차 단열층의 네 모서리 지점에서 복수개의 1차 단열층을 고정하되, 1차 단열층 고정유닛을 단열층에 열하중이 영향을 미치지 않는 형태로 배치할 수 있다.
또한, 본 발명은 극저온 화물에 의한 열하중 영향을 최소화하여 방벽 기능을 하는 금속 멤브레인의 사용을 용이하게 할 뿐만 아니라, 단열시스템이 담당해야 하는 하중에 자유로울 수 있는 형태로 구성 가능하고, 금속 멤브레인을 고정할 수 있는 부재(tongue)를 고정하기 위한 2차 단열층 상부 플라이우드 구조를 개선하여, 단열시스템 제작 시, 가공 시수를 줄이고, 단열층 사이의 공간을 덮어서 단열 효과를 더욱 증가시킬 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 설명에서, 1차 단열층과 2차 단열층은 각각 액화가스에 접하는 부분과 선체 내벽에 설치되는 부분으로 구분하고 있는바, 이는 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것에 불과하고, 설계조건에 따라 2단 이외의 것으로 구성할 수 있다.
또한, 상부(상측)와 하부(하측), 그리고 1차와 2차라는 표현은 설명의 편의를 위해서 임의로 설정한 것으로, 화물창 특성상 위치 및 보는 방향에 따라 반대로 변경될 수 있으며, 각 구성 부품의 두께와 사이즈도 이에 한정되는 것은 아니며, 설계조건에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
본 실시 예에서 1차 단열층 고정유닛과 2차 단열층 고정유닛은 일례를 보인 것으로, 이에 국한되는 것은 아니며 다양한 구성으로 변경될 수 있다.
1: 선체 내벽
2: 마스틱
110: 1차 단열층
120: 1차 멤브레인
140: 1차 멤브레인 고정부재
140a: 1차 멤브레인 고정부재의 하단 절곡부
150: 1차 단열층 고정유닛
210: 2차 단열층
210a: 하층부분
210b: 상층부분
220: 2차 멤브레인
240: 2차 멤브레인 고정부재
240a: 2차 멤브레인 고정부재의 하단 절곡부
250: 2차 단열층 고정유닛
H1: 관통 홀
G1: 멤브레인 고정부재 고정홈
G2: 삽입홈
G3: 멤브레인 고정부재 고정홈

Claims (6)

  1. 화물창을 2차적으로 단열시키기 위하여 판넬 형태로 구비되어 선체 내벽에 설치되는 복수개의 2차 단열층;
    상기 2차 단열층의 상부에 설치되는 2차 멤브레인;
    상기 화물창을 1차적으로 단열시키기 위하여 판넬 형태로 구비되어 상기 2차 멤브레인의 상부에 설치되는 복수개의 1차 단열층;
    상기 1차 단열층의 상부에 설치되는 1차 멤브레인; 및
    하단부가 상기 선체 내벽에 고정되어 상기 2차 단열층을 두께 방향으로 관통하도록 상방으로 연장되고, 상단부는 상기 1차 단열층의 모서리 부분을 고정시키는 1차 단열층 고정유닛을 포함하되,
    상기 2차 단열층은, 상기 선체 내벽에 부착되는 하층 판넬과 상기 하층 판넬의 상부에 적층되어 상기 선체 내벽에 부착되지 않는 상층 판넬을 포함하는 분할 적층 구조로 마련되어, 상기 1차 단열층 고정유닛에 열하중이 집중되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하층 판넬과 상기 상층 판넬은 교차 배치되는 것을 특징으로 하는 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 단열층 고정유닛은 상기 2차 단열층의 길이방향 및 폭방향으로의 중심 위치인 센터를 관통하도록 설치되고,
    상기 1차 단열층 고정유닛에는 서로 인접하게 설치되는 복수개의 상기 1차 단열층의 네 모서리가 동시에 고정되는 것을 특징으로 하는 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 1차 단열층 고정유닛은,
    하단부가 상기 선체 내벽에 용접된 소켓에 결합되고, 상기 2차 단열층의 센터에 형성된 관통홀을 관통하여 설치되는 고정용 로드;
    하부는 상기 고정용 로드의 상단에 결합하고, 상기 2차 단열층의 중심 상부에 고정되는 지지 브라켓;
    상기 지지 브라켓의 상부에 수직으로 설치되고, 상기 2차 멤브레인이 용접되는 스터드 볼트;
    상기 스터드 볼트에 끼워지며, 상기 1차 단열층의 모서리에 형성된 단차부를 지지하는 서포트 금속판;
    상기 서포트 금속판을 고정하기 위하여 상기 스터드 볼트의 상단부에 끼워지는 스프링 와셔; 및
    상기 스터드 볼트의 상단부에 체결되는 너트;를 포함하는 극저온 액화가스 화물창의 멤브레인형 단열 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 멤브레인형 단열시스템을 구비하는 극저온 액화가스 운반선.
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