KR102185822B1

KR102185822B1 - 액화가스 화물창의 단열시스템

Info

Publication number: KR102185822B1
Application number: KR1020190031138A
Authority: KR
Inventors: 박성우; 지혜련; 권승민; 황윤식
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2020-12-02
Also published as: KR20200092827A; KR102165066B1; KR20200092814A; KR102168127B1; KR102185818B1; KR20200092815A; KR20200092816A; KR102185820B1; KR102185821B1; KR20200092820A; KR20200092822A; KR20200092821A; KR102183946B1

Abstract

액화가스 화물창의 단열시스템이 개시된다. 본 발명은 1차 밀봉벽은 스테인리스강(SUS) 소재의 주름형 멤브레인(corrugation membrane), 2차 밀봉벽은 인바(Invar) 소재의 평판형 멤브레인(flat membrane)으로 구성하여 단열성능이 현저히 향상된, 종래와는 차별죄는 새로운 형태의 액화가스 화물창 단열시스템을 제공하기 위하여 마련되는 화물창의 코너부 단열층 구조를 구체적으로 제시한다.

Description

액화가스 화물창의 단열시스템 {Insulation System of Liquefied Gas Hold}

본 발명은 액화가스 화물창 단열시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화가스 운반선의 화물창 또는 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템을 구성함에 있어서, 극저온에 사용 가능한 금속 소재의 멤브레인을 1차 및 2차 밀봉벽으로 사용하는 이중 방벽 구조를 가지는 액화가스 화물창의 단열시스템에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선 등과 같이 LNG를 수송 혹은 저장하기 위한 구조물에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히 '화물창'이라고도 함)가 설치된다.

화물창은 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상적으로 멤브레인형은 GTT의 NO 96형과 MARK Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립탱크형은 MOSS형과 IHI-SPB형 등으로 나눠진다.

도 1은 종래의 NO 96형 화물창의 코너부 단열시스템을 나타낸 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 NO 96형 화물창은 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar, 36% 니켈강) 멤브레인으로 이루어지는 1차 밀봉벽(40) 및 2차 밀봉벽(20)과, 플라이우드 박스에 펄라이트(perlite) 분말 등의 단열재를 채운 단열박스(insulation box) 형태로 마련되는 1차 단열층(30) 및 2차 단열층(10)을 포함한다.

NO 96형 화물창은 1차 밀봉벽(40) 및 2차 밀봉벽(20)이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어, 1차 밀봉벽(40)의 누설시 상당한 기간동안 2차 밀봉벽(20)만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다.

또한, NO 96형 화물창은 단열층(30, 10)이 목재 상자 내부에 단열재를 채운 형태이므로, MARK Ⅲ형 화물창에 비하여 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며 용접이 간편하여 자동화율이 높다.

한편, NO 96형 화물창의 횡방향 모서리부에는 격자 구조를 가지는 인바튜브(invar tube, 50)가 설치되며, 인바튜브(50)에 1차 및 2차 밀봉벽(40, 20)이 용접에 의해 연결된다.

종래의 NO 96형 화물창은, 1차 및 2차 밀봉벽(40, 20)에 가해지는 각종 하중(예컨대 극저온 상태인 액화천연가스를 선적 혹은 하역할 때의 열변형, 수용된 액화천연가스의 무게, 액화천연가스의 슬로싱 현상에 의해 야기되는 하중 등)이 인바튜브(50)에 의해 선체(H)로 전달되는 구조이다.

단면이 격자 형태로 마련되는 인바튜브(50)의 내부 및 인바튜브(50)와 선체(H) 사이에는 인바튜브(50) 구조물의 지지를 위한 다수의 단열박스(51)가 배치된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 1차 밀봉벽은 스테인리스강(SUS) 소재의 주름형 멤브레인(corrugation membrane), 2차 밀봉벽은 인바(Invar) 소재의 평판형 멤브레인(flat membrane)으로 구성되는 종래와는 차별되는 새로운 형태의 액화가스 화물창 단열시스템을 제공하는 것이며, 이러한 단열시스템의 용이한 구축을 위하여 액화가스 운반선 또는 액화가스 연료용기의 내부면 중 횡방향 코너부(transverse corner) 및 종방향 코너부(longitudinal corner)에 배치되는 단열층의 구조를 구체화하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선체 내벽 상에 배치되는 2차 단열층과, 상기 2차 단열층의 상부에 설치되며 금속 멤브레인으로 이루어지는 2차 밀봉벽과, 상기 2차 밀봉벽 상에 배치되는 1차 단열층과, 상기 1차 단열층의 상부에 설치되며 금속 멤브레인으로 이루어지는 1차 밀봉벽을 포함하는 이중 방벽(double barrier) 구조의 액화가스 화물창에 있어서, 상기 2차 단열층은, 상기 액화가스 화물창의 종방향 코너부를 따라 설치되는 2차 론지 코너박스와, 상기 2차 론지 코너박스를 제외한 구역에 배치되는 2차 단열패널로 이루어지고, 상기 2차 밀봉벽은 평편한 형태의 플랫 인바 멤브레인(flat invar membrane)으로 이루어지고, 상기 1차 단열층은, 상기 액화가스 화물창의 종방향 코너부를 따라 설치되는 1차 론지 코너블록과, 상기 1차 론지 코너블록을 제외한 구역에 배치되는 1차 단열패널로 이루어지며, 상기 1차 밀봉벽은 극저온에 의한 수축을 흡수하기 위한 다수의 주름이 형성되는 스테인리스강 멤브레인(SUS membrane)으로 이루어지되, 상기 1차 론지 코너블록의 상부에 설치되며 상기 1차 밀봉벽의 양 끝단이 용접되는 금속 재질의 론지 연결 플레이트; 및 상기 1차 밀봉벽의 가장자리 부분에 열린 상태로 형성되는 주름을 밀봉하는 마감부재를 더 포함하고, 상기 마감부재는 상기 1차 밀봉벽의 가장자리에 형성되는 열린 상태의 주름을 각각 마감하는 엔드 캡(end cap)인 것을 특징으로 하는, 액화가스 화물창의 단열시스템을 제공한다.

상기 1차 론지 코너블록은, 상기 화물창의 종방향 코너부에 경사지게 형성되는 챔퍼면과 대응되는 각도로 절곡된 외측 벽면이 상기 2차 론지 코너박스에 의해 지지될 수 있다.

상기 2차 론지 코너박스는, 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱 재질의 박스 내부에 펄라이트 분말 또는 글라스울을 채운 박스 형태로 마련될 수 있다.

상기 1차 론지 코너블록은, 유리섬유 강화 폴리우레탄폼과 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱이 복합된 샌드위치 패널 형태로 마련되거나, 또는 단일의 플라이우드 블록으로 마련될 수 있다.

상기 론지 연결 플레이트는 복수 개로 구비되어 상기 액화가스 화물창의 종방향을 따라 배열될 수 있다.

본 발명은 서로 인접하는 상기 론지 연결 플레이트 사이의 경계부를 연결하여 밀봉하는 경계부 마감부재를 더 포함할 수 있다.

서로 인접하는 상기 론지 연결 플레이트 사이의 경계부는 상기 1차 밀봉벽의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 다수의 주름 중 어느 하나와 대응되는 위치에 배치되고, 상기 경계부 마감부재는 상기 코너부 단열블록의 내측 벽면과 동일한 각도로 절곡된 평판부의 양단에 각각 엔드 캡이 일체로 형성된 부재로 마련되어, 서로 인접하는 상기 연결 플레이트 사이의 경계부와 대응되는 상기 1차 밀봉벽의 가장자리의 주름을 밀봉하는 동시에, 상기 론지 연결 플레이트 사이의 공간을 밀봉할 수 있다.

상기 론지 연결 플레이트, 상기 마감부재 및 상기 경계부 마감부재는 인바(Invar) 재질로 마련되고, 상기 론지 연결 플레이트와 상기 마감부재와의 연결 및 상기 론지 연결 플레이트와 상기 경계부 마감부재와의 연결은 용접에 의해 이루어질 수 있다.

상기 1차 단열패널 및 상기 2차 단열패널은, 유리섬유 강화 폴리우레탄폼과 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱이 복합된 샌드위치 패널 형태로 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 1차 밀봉벽이 주름을 가진 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 이루어지므로, 1차 밀봉벽을 지지하는 1차 단열층을 박스 구조 대신 패널 형태의 단열층으로 구성할 수 있으며, 이에 따라 단열성능이 향상되는 효과가 있다.

더불어, 본 발명은 단열시스템에 요구되는 강도에 따라 강도가 높은 유리섬유 강화 폴리우레탄 폼 또는 플라이우드 적층 블럭 등을 이용하여 부분적인 보강을 할 수 있으며, 상기와 같은 동일 배치의 개념을 적용하여 단열층의 경계에서 발생할 수 있는 단차를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래의 NO 96형 화물창의 코너부 단열시스템을 나타낸 측단면도
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 외형을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 횡방향 코너부 단열시스템을 나타낸 측단면도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 횡방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 앵글 피스(angle piece)가 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 횡방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 엔드 캡(end cap)이 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도
도 8은 본 발명에 따른 1차 트랜스 코너블록이 수직형 타입(perpendicular type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도
도 9는 본 발명에 따른 1차 트랜스 코너블록이 라운드 타입(round type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도
도 10은 본 발명에 따른 1차 트랜스 코너블록이 멀티라인 타입(multi-line type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도
도 11은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 종방향 코너부 단열시스템을 나타낸 측단면도
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 종방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 앵글 피스(angle piece)가 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 종방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 엔드 캡(end cap)이 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도
도 16은 본 발명에 따른 1차 론지 코너블록이 둔각형 타입(obtuse angle type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도
도 17은 본 발명에 따른 1차 론지 코너블록이 라운드 타입(round type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도
도 18은 본 발명에 따른 1차 론지 코너블록이 멀티라인 타입(multi-line type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에서 '1차' 및 '2차'라는 용어의 사용은, 화물창에 저장된 LNG를 기준으로 LNG를 1차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지, 2차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지에 대한 구분 기준으로 구사된 것이다.

또한, 관례상 탱크의 요소에 적용된 용어 '상부' 또는 '위'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 내측을 향하는 방향을 가리키는 것이고, 마찬가지로, 용어 '하부' 또는 '아래'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 외측을 향하는 방향을 가리키는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 외형을 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 내부에 저장되는 액화가스의 슬로싱 하중, 특히 좌우측 방향으로의 슬로싱 하중을 감소시키고자 화물창의 측면 상부 및 하부에 대략 135°각도로 경사진 챔퍼(chamfer)가 형성되는 것이 도시되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 횡방향 코너부 단열시스템을 나타낸 측단면도, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 횡방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 앵글 피스(angle piece)가 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 횡방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 엔드 캡(end cap)이 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도, 도 8은 본 발명에 따른 1차 트랜스 코너블록이 수직형 타입(perpendicular type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도, 도 9는 본 발명에 따른 1차 트랜스 코너블록이 라운드 타입(round type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도, 그리고 도 10은 본 발명에 따른 1차 트랜스 코너블록이 멀티라인 타입(multi-line type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도이다.

이하 도 3 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 횡방향 코너부(transverse corner)에 구성되는 단열시스템을 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 선체(H) 내벽 상에 배치되는 2차 단열층(100), 2차 단열층(100)의 상부에 설치되는 2차 밀봉벽(200), 2차 밀봉벽(200) 상에 배치되는 1차 단열층(300), 그리고 1차 단열층(300)의 상부에 설치되는 1차 밀봉벽(400)이 순차적으로 적층되는 이중 방벽(double barrier) 구조로 이루어짐을 알 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 횡방향 코너부에서의 내부 선각, 즉 화물창의 전방벽 및 후방벽의 가장자리를 따라 설치되며 2차 밀봉벽(200)이 고정 및 지지되는 십(十)자 형태의 트랜스버스 연결체(transverse connector, 500)를 더 포함한다.

종래의 NO 96형 화물창에서 인바튜브(50, 도 1 참조)가 격자 구조로 마련되는 것과는 달리, 본 발명에 따른 트랜스버스 연결체(500)는 단일의 십(十)자 형태로 마련된다.

트랜스버스 연결체(500)는 앵커링 바(anchoring bar)와 같은 연결 부재에 의해 해당 구역의 선체(H) 벽면에 고정되고, 화물창의 종방향을 따라 연장되는 2차 밀봉벽(200)의 양 끝단이 트랜스버스 연결체(500)에 용접에 의해 밀봉 연결된다.

트랜스버스 연결체(500)는 2차 밀봉벽(200)에 가해지는 각종 하중을 선체(H)로 전달하는 역할을 한다.

트랜스버스 연결체(500)는 인바(Invar) 재질로 마련되며, 이를 지지하기 위하여 트랜스버스 연결체(500)와 선체(H) 사이에 플라이우드(plywood) 또는 복합재료(composite material)를 주요 부재로 하는 박스(box) 형태의 2차 트랜스 코너박스(110)가 설치된다.

2차 트랜스 코너박스(110)는 플라이우드 또는 복합재료 재질로 마련되는 박스 내부에 펄라이트(perlite) 분말 또는 글라스울(glass)을 채운 것일 수 있으며, 단수 또는 복수 개로 마련될 수 있다. 여기서 복합재료로는 섬유강화 플라스틱(GRP: Glass Reinforced Plastic)일 수 있다.

2차 단열층(100)은 상기와 같이 화물창의 횡방향 코너부에 설치되어 트랜스버스 연결체(500)를 지지하는 2차 트랜스 코너박스(110)와, 코너부 이외의 구역에 설치되며 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)과 플라이우드 또는 복합재료 등이 단일 또는 복합된 패널(panel) 형태의 2차 단열패널(120)을 포함할 수 있다.

여기서 복합된 형태의 2차 단열패널(120)이란, 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)과 플라이우드의 조합 또는 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)과 복합재료의 조합으로 이루어진 것을 의미한다.

더욱 구체적으로는, 2차 단열패널(120)은 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드 또는 복합재료(예를 들어, 섬유강화 플라스틱)로 마련되는 보호판을 접착시킨 샌드위치 패널(sandwich panel)일 수 있다.

2차 단열패널(120)은 육면체 또는 그 이상의 다면체 형태의 단위패널로 제작될 수 있으며, 선체(H) 내벽 상에 다수의 2차 단열패널(120)이 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 2차 트랜스 코너박스(110)와 함께 2차 단열층(200)을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 2차 단열층이(100)이 박스 형태의 2차 트랜스 코너박스(110)와 패널 형태의 2차 단열패널(120)이 혼재되는 구조로 마련되는 경우, 강성이 다른 2차 트랜스 코너박스(110)와 2차 단열패널(120)의 열수축 정도에 차이가 생겨 극저온에 의한 열수축시 2차 트랜스 코너박스(110)와 2차 단열패널(120) 간에 높이 단차가 발생할 수 있다.

이렇게 강성이 다른 단열층(단열박스와 단열패널) 간의 경계부에서 발생하는 높이 단차에 의해 2차 단열층(100)의 상부에 설치되는 2차 밀봉벽(200)의 금속 멤브레인이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 화물창의 코너부에 배치되는 구조물의 강성이 순차적으로 감소되도록 구성하는 방식이 적용될 수 있다.

구체적으로는, 2차 트랜스 코너박스(110)과 바로 인접하게 배치되는 2차 단열패널(120)의 강성을 나머지 2차 단열패널(120)과 2차 트랜스 코너박스(110)와의 중간 강성을 갖도록 마련하여, 극저온에 의한 열수축시 화물창의 코너부에 배치되는 구조물의 경사가 완만하게 이루어지도록 하는 등의 방식이 적용될 수 있을 것이다.

한편, 상기에서는 2차 단열층(100)이 코너부에 배치되는 박스 형태의 2차 트랜스 코너박스(110)와, 코너부 외의 구역에 배치되는 패널 형태의 2차 단열패널(120)이 혼재되는 구조를 바람직한 실시예로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 2차 단열층(100)을 모두 단열박스 형태로 구성하는 것도 가능하다.

2차 밀봉벽(200)은 평편한 형태의 플랫 인바 멤브레인(flat invar membrane)으로 이루어질 수 있다.

2차 밀봉벽(200)은 좁은 폭의 띠 형상을 가지는 복수의 인바 스트레이크(invar strake)가 2차 단열패널(120)의 상부에 설치되는 텅(tongue) 부재에 연속적으로 용접됨으로써 2차 단열층(100)의 상부에 밀착되게 설치될 수 있다.

플랫 인바 멤브레인은 열수축 계수가 작기 때문에, 플랫 인바 멤브레인을 적용하기 위해서는 종래의 NO 96형 화물창과 같이 멤브레인을 지지하는 단열층이 열수축 변형이 적고 강성이 높은 단열박스로 구성되는 것이 일반적이다.

그러나 본 발명은 화물창의 횡방향 코너부에 설치되는 트랜스버스 연결체(500)에 의해 2차 단열층(100)의 강성을 보완하는 구조를 제공함으로써, 2차 밀봉벽(200)을 평편한 형태의 플랫 인바 멤브레인으로 구성하는 것을 가능하게끔 하는 것이다.

즉, 본 발명은 화물창의 횡방향 코너부에 설치되는 트랜스버스 연결체(500)에 의해 2차 밀봉벽(200)에 가해지는 하중의 일부가 선체(H)로 전달되어 해소되므로, 플랫 인바 멤브레인으로 마련되는 2차 밀봉벽(200)을 지지하는 2차 단열층(100)을 단열박스(insulation box)보다 강성이 약한 단열패널(insulation panel)로 구성하는 것이 가능하다.

또한, 2차 단열층(100)을 형성하는 2차 단열패널(120)을 구성하는 요소로 대략 밀도 130kg/m³의 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)보다 강도 및 강성이 높은 고밀도의 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)을 사용하는 것도 2차 밀봉벽(200)을 평편한 형태의 플랫 인바 멤브레인으로 구성하기 위한 방안의 일환으로써 기능하는 것이라 할 수 있다.

1차 단열층(300)은 화물창의 횡방향 코너부에 배치되는 1차 트랜스 코너블록(310)과, 코너부 이외의 구역에 배치되는 1차 단열패널(320)을 포함한다.

1차 트랜스 코너블록(310)은 화물창의 횡방향 코너부를 구성하는 각 벽면의 각도에 맞추어 일체형 또는 복수개의 조합으로 구성될 수 있다.

일 실시예로 1차 트랜스 코너블록(310)은, 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 트랜스버스 연결체(500)에 의해 지지되는 외측 벽면이 90°로 절곡되고, 1차 밀봉벽(400)과 접하는 내측 벽면 또한 90°로 절곡된 수직형 타입(perpendicular type)으로 마련될 수 있다.

또한, 1차 트랜스 코너블록(310)은, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)과 플라이우드 또는 복합재료(예를 들어, 섬유강화 플라스틱) 등이 단일 또는 복합된 패널(panel) 형태로 마련되거나, 또는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 단일의 플라이우드 블록(plywood block) 형태로 마련될 수 있다.

1차 트랜스 코너블록(310)이 패널 형태로 마련되는 경우에는 열수축시 인접하게 배치되는 1차 단열패널(320)과의 단차가 발생하지 않는다는 장점이 있고, 1차 트랜스 코너블록(310)이 플라이우드 블록 형태로 마련되는 경우에는 화물창의 코너부에 국부적으로 집중되는 슬로싱 하중에 의한 변형이 적다는 장점이 있다.

1차 트랜스 코너블록(310)은, 상술한 바와 같이 수직형 타입 외에도 도 9에 도시된 바와 같이 라운드 타입(round type), 또는 도 10에 도시된 바와 같이 멀티라인 타입(multi-line type) 중 어느 하나로 마련될 수도 있다.

이때 1차 트랜스 코너블록(310)의 상부에는 마련되는 트랜스 연결 플레이트(311)는, 1차 트랜스 코너블록(310)의 내측 벽면과 동일한 곡률을 가진 형태, 또는 동일한 각도로 절곡된 형태로 마련될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 1차 단열패널(320)은 육면체 또는 그 이상의 다면체 형태의 단위패널로 제작될 수 있으며, 2차 밀봉벽(200) 상에 다수의 1차 단열패널(320)이 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 1차 트랜스 코너블록(310)과 함께 1차 단열층(300)을 형성할 수 있다.

1차 단열패널(320)은 2차 단열패널(120)과의 사이에 2차 밀봉벽(200)이 개재된 상태에서, 2차 단열패널(120)의 상부에 마련되는 고정장치(securing device)에 결합됨으로써 2차 밀봉벽(200)의 상부에 밀착되게 고정될 수 있다.

1차 밀봉벽(400)은 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 이루어질 수 있으며, 상부에는 극저온에 의한 수축을 흡수하기 위해 다수의 파형 주름이 형성될 수 있다.

1차 밀봉벽(400)은 다수의 스테인리스 멤브레인 시트로 이루어질 수 있으며, 다수의 스테인리스 멤브레인 시트가 1차 단열패널(320)의 상부에 마련되는 앵커 스트립(anchor strip)에 빈틈 없이 용접됨으로써 1차 단열층(300)의 상부에 밀착되게 설치될 수 있다.

1차 트랜스 코너블록(310)의 상부에는 스테인리스강(SUS) 또는 인바(Invar) 소재의 트랜스 연결 플레이트(311)가 설치될 수 있으며, 화물창의 횡방향 코너부에 배치되는 스테인리스 멤브레인 시트의 모서리 끝단이 상기 트랜스 연결 플레이트(311)에 용접됨으로써 횡방향 코너부에서의 밀봉이 이루어질 수 있다.

1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 주름은 마감부재에 의해 밀봉 처리될 수 있다. 마감부재는 1차 트랜스 코너블록(310)의 내면과 대응되는 각도로 절곡된 금속 플레이트 상의 양단에 주름 마감용 캡(cap)이 형성된 앵글 피스(angle piece)이거나, 또는 각각의 주름마다 밀봉시키는 엔드 캡(end cap)일 수 있다.

우선, 도 4 및 도 5를 참조하여 마감부재로써 앵글 피스(410)를 사용하는 실시예를 설명한다. 도 4 및 도 5에는 1차 밀봉벽(400)의 마감부재로써 기능하는 앵글 피스(410)가 설치되는 과정이 순차적으로 도시되어 있다.

먼저 도 4를 참조하면, 본 발명에서 1차 트랜스 코너블록(310)의 상부에 설치되는 트랜스 연결 플레이트(311)는 복수 개로 구비되어 화물창의 횡방향을 따라 배열될 수 있다. 이때 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311) 사이의 경계부가 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 주름과 대응되게 배치된다.

이 상태에서 도 5에 도시된 바와 같이 서로 인접하게 배치되는 트랜스 연결 플레이트(311)가 앵글 피스(410)에 의해 연결된다.

앵글 피스(410)는 양단에 형성되는 주름 마감용 캡이 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 주름과 대응되는 위치에 배치되며, 1차 밀봉벽(400)의 가장자리 및 트랜스 연결 플레이트(311)와 용접에 의해 연결된다.

이와 같은 구성에 의하면, 앵글 피스(410)에 의해 1차 밀봉벽(400)에 열린 상태로 형성되는 주름의 밀봉 뿐만 아니라, 서로 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311) 사이의 공간도 밀봉이 함께 이루어질 수 있다.

따라서 서로 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311)는 반드시 용접될 필요는 없으며, 서로 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311) 사이에 빈 공간이 다소 형성되어도 무방하다.

이에 따라 화물창의 횡방향을 따른 트랜스 연결 플레이트(311)의 거동이 비교적 자유롭게 이루어질 수 있으며, 더불어 자체적으로 주름을 포함하는 앵글 피스(410)에 의해 트랜스 연결 플레이트(311)들의 열수축이 흡수되므로, 화물창의 횡방향 코너부에 작용하는 응력이 집중되는 것이 방지되는 효과가 있다.

본 실시예에서 앵글 피스(410)는 자체적으로 주름을 포함하는 구성으로 스테인리스강(SUS) 재질로 마련되는 것이 바람직하고, 이종 금속 간의 용접보다는 동종 금속 간의 용접이 좋기 때문에 트랜스 연결 플레이트(311) 또한 스테인리스강(SUS) 재질로 마련되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 마감부재로써 엔드 캡(420)을 사용하는 실시예를 설명한다. 도 6 및 도 7에는 1차 밀봉벽(400)의 마감부재로써 기능하는 엔드 캡(420)이 설치되는 과정이 순차적으로 도시되어 있다.

먼저 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 1차 트랜스 코너블록(310)의 상부에 설치되는 트랜스 연결 플레이트(311)는 복수 개로 구비되어 화물창의 횡방향을 따라 배열될 수 있다. 이때 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311) 사이의 경계부는 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 다수의 주름 중 어느 하나와 대응되게 배치된다.

도 4 및 도 5의 실시예에서 복수 개로 마련되는 트랜스 연결 플레이트(311) 각각이 1차 밀봉벽(400)에서 서로 인접하는 주름 사이의 간격에 배치되는 것과는 달리, 본 실시예에서 트랜스 연결 플레이트(311)는 도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서보다 화물창의 횡방향을 따른 길이가 더 길게 마련될 수 있다.

이 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 각각의 주름이 엔드 캡(420)에 의해 밀봉이 이루어진다.

엔드 캡(420)은 1차 밀봉벽(400)의 가장자리 및 트랜스 연결 플레이트(311)와 용접에 의해 연결된다.

본 실시예에서 서로 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311) 사이의 경계부는 별도의 경계부 마감부재(420')에 의해 이루어질 수 있다.

경계부 마감부재(420')는 도 7에 도시된 바와 같이 1차 트랜스 코너블록(310)의 내측 벽면과 동일한 각도로 절곡된 평판부의 양단에 각각 엔드 캡이 일체로 형성된 부재일 수 있다. (일례로 경계부 마감부재(420')는 도 4 및 도 5에서 설명된 앵글 피스(410)일 수 있다.)

또한, 경계부 마감부재(420')는 평판 형태의 랩핑 피스(lapping piece) 만으로 이루어질 수도 있으며, 이때에는 먼저 경계부 마감부재(420')에 의해 트랜스 연결 플레이트(311) 사이의 경계부의 밀봉이 이루어지고, 이후 1차 밀봉벽(400)의 시공 및 엔드 캡(420)에 의한 1차 밀봉벽(400)의 주름부 마감이 이루어져야 할 것이다.

마감부재로써 엔드 캡(420)을 사용하는 경우, 엔드 캡(420)의 배치 위치가 자유로운 장점이 있다.

예를 들어, 마감부재로써 앵글 피스(410)를 사용하는 경우(도 4 및 도 5 참조)에는, 앵글 피스(410)의 양단에 형성되는 주름 마감용 캡이 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 주름과 연결되어야 하며, 서로 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311) 사이의 경계부 또한 상기 주름에 대응되는 위치에 배치되어야 하므로, 배치 위치에 제약이 발생하여 설치 공차가 까다로울 수 있다.

그러나 마감부재로써 엔드 캡(420)을 사용하는 경우에는, 엔드 캡(420)의 평편한 부분이 트랜스 연결 플레이트(311)의 어느 부분에 용접되어도 무방하므로 그 배치 위치에 제약이 발생하지 않는다.

또한, 경계부 마감부재(420')로써 평판부와 엔드 캡이 일체로 형성된 부재를 사용하는 경우에는 서로 인접하는 트랜스 연결 플레이트(311) 사이의 경계부를 1차 밀봉벽의 가장자리에 형성되는 열린 상태의 주름 중 어느 하나의 위치와 대응시켜야 하지만, 만약 경계부 마감부재(420')로 평판형의 랩핑 피스를 사용하는 경우에는 이러한 제약에서도 완전히 자유로울 수 있다.

본 실시예에서 트랜스 연결 플레이트(311)는 주름이 없는 평판으로 마련되므로 열수축이 적은 인바(Invar) 재질로 마련되는 것이 바람직하며, 이종 금속 간의 용접보다는 동종 금속 간의 용접이 좋기 때문에 트랜스 연결 플레이트(311)와 용접되는 엔드 캡(420) 및 경계부 마감부재(420') 또한 인바(Invar) 재질로 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 도면에서는 1차 밀봉벽(400)이 횡방향 주름과 종방향 주름이 교차하지 않는 비교차형(non-corss type) 멤브레인으로 이루어진 것이 도시되어 있으나, 1차 밀봉벽(400)이 횡방향 주름과 종방향 주름이 교차하는 교차부(knot)를 가진 교차형(cross-type) 멤브레인으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

미설명부호 141은 화물창의 횡방향 코너부를 이루는 선체(H) 내벽이 서로 만나는 구역에 2차 트랜스 코너박스(110)와 함께 배치되는 단열부재로써, 해당 구역은 하중을 거의 받지 않는 영역이므로 단열 성능이 좋고 시공이 용이한 폼(foam)이나 글라스울(glass wool) 형태의 단열부재가 배치될 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 단열시스템은, 화물창의 종방향 코너부에도 유사한 방식으로 적용될 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 종방향 코너부 단열시스템을 나타낸 측단면도, 도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 종방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 앵글 피스(angle piece)가 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도, 도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 종방향 코너부에서 1차 밀봉벽의 마감부재로써 엔드 캡(end cap)이 설치되는 것을 설명하기 위한 내부사시도, 도 16은 본 발명에 따른 1차 론지 코너블록이 둔각형 타입(obtuse angle type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도, 도 17은 본 발명에 따른 1차 론지 코너블록이 라운드 타입(round type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도, 그리고 도 18은 본 발명에 따른 1차 론지 코너블록이 멀티라인 타입(multi-line type)으로 마련되는 것을 나타낸 측단면도이다.

이하 도 11 내지 도 18을 참조하여, 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 종방향 코너부(longitudinal corner)에 구성되는 단열시스템을 설명한다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 2차 단열층(100)은, 화물창의 종방향 코너부에서의 내부 선각을 따라 설치되는 2차 론지 코너박스(130)와, 코너부 이외의 구역에 설치되는 2차 단열패널(120)을 포함한다.

2차 론지 코너박스(130)는, 2차 트랜스 코너박스(110)와 마찬가지로 플라이우드 또는 복합재료 재질로 마련되는 박스 내부에 펄라이트 분말 또는 글라스울을 채운 것일 수 있으며, 단수 또는 복수 개로 마련될 수 있다.

따라서 횡방향 코너부와 종방향 코너부에서의 시스템을 조합해보면, 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 2차 단열층(100)은, 화물창을 이루는 각 벽면의 가장자리 둘레를 따라 단열박스 형태의 2차 트랜스 코너박스(110)와 2차 론지 코너박스(130)가 배치되고, 그 내부에 패널 형태의 2차 단열패널(120)이 배치됨을 알 수 있다.

2차 론지 코너박스(130)의 상부에는, 화물창의 횡방향을 따라 연장되는 2차 밀봉벽(200)의 양 끝단이 용접에 의해 밀봉 연결되는 론지튜디널 연결체(longitudinal connector, 131)가 설치된다.

론지튜디널 연결체(131)는 인바(Invar) 재질로 마련될 수 있으며, 화물창의 종방향 코너부에서 서로 이웃하는 벽면에 각각 배치되는 2차 론지 코너박스(130)에 걸쳐지게 배치된다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 화물창의 1차 단열층(100)은, 종방향 코너부에 배치되는 1차 론지 코너블록(330)과, 코너부 이외의 구역에 배치되는 1차 단열패널(320)을 포함한다.

1차 론지 코너블록(330)은 화물창의 종방향 코너부를 구성하는 각 벽면의 각도에 맞추어 일체형 또는 복수개의 조합으로 구성될 수 있다.

일 실시예로 1차 론지 코너블록(330)은, 도 11 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 외측 벽면이 135°로 절곡되고, 1차 밀봉벽(400)과 접하는 내측 벽면 또한 135°로 절곡된 둔각형 타입(obtuse angle type)으로 마련될 수 있다.

또한, 도 16 내지 도 18에서 알 수 있듯이, 1차 론지 코너블록(330)이 유리 섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)과 플라이우드 또는 복합재료 등이 단일 또는 복합된 패널 형태 또는 단일의 플라이우드 블록 형태로 마련되거나, 둔각형 타입 외에도 라운드 타입 또는 멀티라인 타입으로 마련될 수도 있음은, 화물창의 횡방향 코너부에 설치되는 1차 트랜스 코너블록(310)에서 설명한 바와 동일하다.

1차 론지 코너블록(330)의 상부에는 스테인리스강(SUS) 또는 인바(Invar) 소재의 론지 연결 플레이트(331)가 설치될 수 있으며, 화물창의 종방향 코너부에 배치되는 스테인리스 멤브레인 시트(1차 밀봉벽)의 모서리 끝단이 상기 론지 연결 플레이트(331)에 용접됨으로써 종방향 코너부에서의 밀봉이 이루어질 수 있다.

화물창의 종방향 코너부에서 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 주름의 마감(밀봉 처리)은, 횡방향 코너부에서와 마찬가지의 방식으로 이루어질 수 있다.

즉, 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 주름은 마감부재에 의해 밀봉 처리될 수 있으며, 마감부재는 도 13에 도시된 바와 같이 1차 론지 코너블록(330)의 내면과 대응되는 각도로 절곡된 금속 플레이트 상의 양단에 주름 마감용 캡(cap)이 형성된 앵글 피스(angle piece, 430)이거나, 또는 도 15에 도시된 바와 같이 1차 밀봉벽(400)의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 각각의 주름마다 밀봉시키는 엔드 캡(end cap, 440)일 수 있다.

도 12 및 도 13에 순차적으로 도시된 바와 같이 1차 밀봉벽(400)의 마감부재로써 앵글 피스(430)가 설치되는 과정은, 도 4 및 도 5에서 설명한 과정과 유사하게 이루어질 수 있고, 도 14 및 도 15에 순차적으로 도시된 바와 같이 1차 밀봉벽(400)의 마감부재로써 엔드 캡(440)이 설치되는 과정은, 도 6 및 도 7에서 설명한 과정과 유사하게 이루어질 수 있다.

미설명부호 142는 화물창의 종방향 코너부를 이루는 선체(H) 내벽이 서로 만나는 구역에 2차 론지 코너박스(130)와 함께 배치되는 단열부재로써, 해당 구역은 하중을 거의 받지 않는 영역이므로 단열 성능이 좋고 시공이 용이한 폼이나 글라스울 형태의 단열부재가 배치될 수 있다.

종래의 NO 96형 화물창은, 1차 및 2차 밀봉벽이 모두 인바 멤브레인으로 이루어지기 때문에 이들을 지지하기 위해 코너부에 설치되는 인바튜브가 격자 구조로 마련되고, 1차 및 2차 단열층은 강성이 높은 박스 구조로 이루어진다.

반면, 본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 1차 밀봉벽(400)이 주름을 가진 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 이루어지므로 1차 단열층(300)을 박스 구조 대신 패널 형태의 단열층으로 구성할 수 있으며, 이에 따라 단열성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 화물창은, 트랜스버스 연결체(500)가 인바 멤브레인으로 이루어지는 2차 밀봉벽(200)을 지지하는 기능만 만족하면 되므로, 종래의 격자 구조와는 달리 단일의 십(十)자 구조로 마련되면 족하고, 따라서 화물창의 단열시스템 구조가 단순화되는 효과가 있다.

더불어, 본 발명은 단열시스템에 요구되는 강도에 따라 강도가 높은 유리섬유 강화 폴리우레탄 폼 또는 플라이우드 적층 블록 등을 이용하여 부분적인 보강을 할 수 있으며, 상기와 같은 동일 배치의 개념을 적용하여 단열층의 경계에서 발생할 수 있는 단차를 최소화할 수 있다.

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.

100 : 2차 단열층 110 : 2차 트랜스 코너박스
120 : 2차 단열패널 130 : 2차 론지 코너박스
131 : 론지튜디널 연결체
200 : 2차 밀봉벽
300 : 1차 단열층 310 : 1차 트랜스 코너블록
311 : 트랜스 연결 플레이트 320 : 1차 단열패널
330 : 1차 론지 코너블록 331 : 론지 연결 플레이트
400 : 1차 밀봉벽 410, 430 : 앵글피스
420, 440 : 엔드 캡 420', 440' : 경계부 마감부재
500 : 트랜스버스 연결체

Claims

선체 내벽 상에 배치되는 2차 단열층과, 상기 2차 단열층의 상부에 설치되며 금속 멤브레인으로 이루어지는 2차 밀봉벽과, 상기 2차 밀봉벽 상에 배치되는 1차 단열층과, 상기 1차 단열층의 상부에 설치되며 금속 멤브레인으로 이루어지는 1차 밀봉벽을 포함하는 이중 방벽(double barrier) 구조의 액화가스 화물창에 있어서,
상기 2차 단열층은, 상기 액화가스 화물창의 종방향 코너부를 따라 설치되는 2차 론지 코너박스와, 상기 2차 론지 코너박스를 제외한 구역에 배치되는 2차 단열패널로 이루어지되, 상기 2차 단열패널은 유리섬유 강화 폴리우레탄폼과 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱이 복합된 샌드위치 패널 형태로 마련되고, 상기 2차 론지 코너박스는 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱 재질의 박스 내부에 펄라이트 분말 또는 글라스울을 채운 박스 형태로 마련되어 상기 2차 단열패널 대비 강성이 높게 형성됨으로써, 상기 2차 단열층이 서로 강성이 다른 부재가 혼재되는 형태로 이루어지고,
상기 2차 밀봉벽은 평편한 형태의 플랫 인바 멤브레인(flat invar membrane)으로 이루어지고,
상기 1차 단열층은, 상기 액화가스 화물창의 종방향 코너부를 따라 설치되는 1차 론지 코너블록과, 상기 1차 론지 코너블록을 제외한 구역에 배치되는 1차 단열패널로 이루어지고,
상기 1차 밀봉벽은 극저온에 의한 수축을 흡수하기 위한 다수의 주름이 형성되는 스테인리스강 멤브레인(SUS membrane)으로 이루어지며,
상기 1차 론지 코너블록의 상부에 설치되며 상기 1차 밀봉벽의 양 끝단이 용접되는 금속 재질의 론지 연결 플레이트; 및
상기 1차 밀봉벽의 가장자리 부분에 열린 상태로 형성되는 주름을 밀봉하는 마감부재를 더 포함하고,
상기 마감부재는 상기 1차 밀봉벽의 가장자리에 형성되는 열린 상태의 주름을 각각 마감하는 엔드 캡(end cap)인 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 1차 론지 코너블록은, 상기 화물창의 종방향 코너부에 경사지게 형성되는 챔퍼면과 대응되는 각도로 절곡된 외측 벽면이 상기 2차 론지 코너박스에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 1차 론지 코너블록은, 유리섬유 강화 폴리우레탄폼과 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱이 복합된 샌드위치 패널 형태로 마련되거나, 또는 단일의 플라이우드 블록으로 마련되는 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 론지 연결 플레이트는 복수 개로 구비되어 상기 액화가스 화물창의 종방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.
청구항 4에 있어서,
서로 인접하는 상기 론지 연결 플레이트 사이의 경계부를 연결하여 밀봉하는 경계부 마감부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.
청구항 5에 있어서,
서로 인접하는 상기 론지 연결 플레이트 사이의 경계부는 상기 1차 밀봉벽의 가장자리에 열린 상태로 형성되는 다수의 주름 중 어느 하나와 대응되는 위치에 배치되고,
상기 경계부 마감부재는 상기 1차 론지 코너블록의 내측 벽면과 동일한 각도로 절곡된 평판부의 양단에 각각 엔드 캡이 일체로 형성된 부재로 마련되어, 서로 인접하는 상기 연결 플레이트 사이의 경계부와 대응되는 상기 1차 밀봉벽의 가장자리의 주름을 밀봉하는 동시에, 상기 론지 연결 플레이트 사이의 공간을 밀봉하는 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 론지 연결 플레이트, 상기 마감부재 및 상기 경계부 마감부재는 인바(Invar) 재질로 마련되고,
상기 론지 연결 플레이트와 상기 마감부재와의 연결 및 상기 론지 연결 플레이트와 상기 경계부 마감부재와의 연결은 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 1차 단열패널은 유리섬유 강화 폴리우레탄폼과 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱이 복합된 샌드위치 패널 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는,
액화가스 화물창의 단열시스템.