KR102233191B1 - Metal Membrane of Cryogenic Fluid Storage Tank - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극저온 유체를 저장하는 저장탱크의 밀봉벽을 구성하는 금속 멤브레인에 있어서, 금속 멤브레인 시트; 금속 멤브레인 시트 상에 횡방향으로 형성되는 복수의 횡방향 주름부; 금속 멤브레인 시트 상에 종방향으로 형성되는 복수의 종방향 주름부; 횡방향 주름부와 종방향 주름부가 교차하는 부위에 형성되는 교차부; 및 교차부와 인접하는 횡방향 주름부 및 종방향 주름부에 각각 주름부가 연장되는 방향과 동일한 방향으로 형성되는 세로노치를 포함하는, 극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인를 제공한다.The present invention provides a metal membrane constituting a sealing wall of a storage tank for storing a cryogenic fluid, comprising: a metal membrane sheet; A plurality of transverse corrugations formed in the transverse direction on the metal membrane sheet; A plurality of longitudinal corrugations formed in the longitudinal direction on the metal membrane sheet; An intersection formed at a portion where the transverse corrugation portion and the longitudinal corrugation portion intersect; And it provides a metal membrane of a cryogenic fluid storage tank comprising a longitudinal notch formed in the same direction as the direction in which the corrugated portion extends, respectively, in the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion adjacent to the intersection.

Description

극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인 {Metal Membrane of Cryogenic Fluid Storage Tank}Metal Membrane of Cryogenic Fluid Storage Tank

본 발명은 극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 응력 집중의 완화를 위해 금속 멤브레인에 횡방향 및 종방향으로 형성되는 주름부가 서로 교차되는 주름 교차형 금속 멤브레인에 있어서, 극저온에 의한 열수축·팽창에 용이하게 대응하고 주름부 교차 부위에 피로하중이 집중되는 것을 방지하는, 극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인에 관한 것이다.The present invention relates to a metal membrane of a cryogenic fluid storage tank, and more particularly, in a cross-corrugated metal membrane in which corrugations formed in transverse and longitudinal directions cross each other to relieve stress concentration, The present invention relates to a metal membrane of a cryogenic fluid storage tank that easily responds to heat contraction and expansion due to the thermal contraction and expansion, and prevents fatigue load from being concentrated at the crossing of the corrugated portion.

일반적으로 액화천연가스 저장탱크는 약 -163℃의 초저온 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)를 저장 또는 운반하기 위한 것으로, 극저온의 액화천연가스를 안전하게 저장하기 위하여 금속 멤브레인으로 이루어진 밀봉벽과 밀봉벽 주의를 둘러싸고 있는 단열층으로 이루어진다.In general, the liquefied natural gas storage tank is for storing or transporting the cryogenic liquefied natural gas (LNG) at about -163°C, and is sealed with a sealing wall made of a metal membrane to safely store the cryogenic liquefied natural gas. It consists of an insulating layer surrounding the wall.

금속 멤브레인은 극저온 상태의 액화천연가스와 직접적으로 접촉되므로, 응력 변화에 대응할 수 있도록 저온 취성에 강한 금속 재질로 제작되며, 반복적인 온도 변화 및 액화천연가스의 하중 변화에 대한 팽창 및 수축이 가능한 구조를 가지도록 제작되어, 이웃하는 다른 금속 멤브레인의 가장자리가 겹치기 용접에 의해 서로 용접 연결되어 자장탱크의 기밀성이 유지되도록 한다.Since the metal membrane is in direct contact with the liquefied natural gas in the cryogenic state, it is made of a metal material that is strong in low temperature brittleness to cope with stress changes, and it is a structure that can expand and contract in response to repeated temperature changes and load changes of liquefied natural gas. It is manufactured to have a magnetic field tank, so that the edges of the adjacent metal membranes are welded to each other by overlap welding, so that the airtightness of the magnetic field tank is maintained.

금속 멤브레인은 극저온의 액화천연가스에 의해 열수축이 발생하고, 열수축 발생시 용접 부위가 열응력을 받아 파손될 위험이 있으므로, 낮은 면강성(In-plate stiffness)이 요구된다.In the metal membrane, heat shrinkage occurs due to liquefied natural gas at cryogenic temperatures, and when heat shrinkage occurs, there is a risk of damage to the welded part due to thermal stress, so low in-plate stiffness is required.

금속 멤브레인은 낮은 면강성을 가지기 위하여 통상적으로 멤브레인 시트 위에 횡방향 및 종방향으로 배열되는 복수의 주름부(corrugation)를 포함한다. 주름부는 극저온에 의해 열수축 또는 열팽창시 일정량 변형되어 금속 멤브레인이 작용하는 열응력을 줄여준다. 금속 멤브레인에 횡방향 및 종방향으로 형성되는 주름부는 서로 교차되게 형성되거나 또는 서로 교차되지 않게 형성될 수 있다.Metal membranes typically include a plurality of corrugations arranged transversely and longitudinally over the membrane sheet in order to have low surface stiffness. The corrugated portion is deformed by a certain amount during thermal contraction or thermal expansion due to cryogenic temperatures to reduce the thermal stress acting on the metal membrane. Corrugations formed in the transverse and longitudinal directions on the metal membrane may be formed to cross each other or may not cross each other.

도 1은 횡방향 주름부 및 종방향 주름부가 서로 교차되지 않게 형성되는 주름 비교차형 금속 멤브레인을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a non-corrugated metal membrane in which a transverse corrugation part and a longitudinal corrugation part are formed so as not to cross each other.

도 1에 도시된 주름 비교차형 금속 멤브레인은, 열응력 해석 결과 주름부가 비교차되는 부위에서 응력 집중 발생 가능성이 매우 높은 것으로 나타났다. 즉, 주름부의 끝단 굴곡부와 금속 멤브레인의 플랫(flat)한 면과 만나는 지점(점선 동그라미로 표시한 부분)에 열수축에 따른 응력 집중도가 매우 높다.As a result of thermal stress analysis, the non-corrugated metal membrane shown in FIG. 1 has a very high possibility of stress concentration in a region where the corrugated parts are non-differential. That is, the stress concentration due to heat shrinkage is very high at the point where the end bent portion of the corrugation portion meets the flat surface of the metal membrane (a portion indicated by a dotted circle).

따라서 도 1에 도시된 바와 같이 횡방향 및 종방향 주름부가 서로 교차되지 않는 기존의 주름 비교차형 금속 멤브레인은, 주름부의 끝단 부위가 압축 변형에 매우 취약하여 해당 부위가 슬로싱(sloshing) 하중 등에 의해 붕괴될 위험이 있으므로, 액화천연가스 저장탱크의 구조적 안정성을 저해하는 문제가 있다.Therefore, as shown in FIG. 1, in the conventional non-corrugated metal membrane in which the transverse and longitudinal corrugations do not cross each other, the end portion of the corrugation is very susceptible to compression deformation, so that the corresponding area is caused by a sloshing load, etc. Since there is a risk of collapse, there is a problem that impairs the structural stability of the liquefied natural gas storage tank.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주름부 끝단에 응력 집중의 문제가 있는 기존의 주름 비교차형 금속 멤브레인을 주름 교차형 금속 멤브레인으로 대체하고, 횡방향 및 종방향 주름부가 서로 교차되는 교차부 인근의 구조를 개선함으로써, 극저온에 의한 열수축·팽창에 용이하게 대응하고 주름부 교차 부위에 피로하중이 집중되는 것을 방지하는, 극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인을 제공하고자 하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to replace the existing non-corrugated metal membrane, which has a problem of stress concentration at the end of the corrugation, with a cross-corrugated metal membrane, and near the intersection where the transverse and longitudinal corrugations intersect each other. By improving the structure, it is intended to provide a metal membrane for cryogenic fluid storage tanks that easily responds to heat contraction and expansion due to cryogenic temperatures and prevents fatigue loads from being concentrated at the crossings of wrinkles.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 극저온 유체를 저장하는 저장탱크의 밀봉벽을 구성하는 금속 멤브레인에 있어서, 금속 멤브레인 시트; 상기 금속 멤브레인 시트 상에 횡방향으로 형성되는 복수의 횡방향 주름부; 상기 금속 멤브레인 시트 상에 종방향으로 형성되는 복수의 종방향 주름부; 상기 횡방향 주름부와 상기 종방향 주름부가 교차하는 부위에 형성되는 교차부; 및 상기 교차부와 인접하는 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부에 각각 주름부가 연장되는 방향과 동일한 방향으로 형성되는 세로노치를 포함하는, 극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a metal membrane constituting a sealing wall of a storage tank for storing a cryogenic fluid, comprising: a metal membrane sheet; A plurality of transverse corrugations formed in the transverse direction on the metal membrane sheet; A plurality of longitudinal corrugations formed in the longitudinal direction on the metal membrane sheet; An intersecting portion formed at a portion where the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion intersect; And a vertical notch formed in the same direction as the direction in which the corrugated portion extends, respectively, in the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion adjacent to the crossing portion, providing a metal membrane of a cryogenic fluid storage tank.

상기 횡방향 주름부와 상기 종방향 주름부는 상기 멤브레인 시트의 상방으로 볼록하게 융기되되 동일한 폭과 높이를 가지며, 상기 교차부는 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부보다 상방으로 더 높게 융기될 수 있다.The transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part are convexly raised upward of the membrane sheet, but have the same width and height, and the intersection part may be raised higher upward than the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part. have.

상기 세로노치는 상기 교차부를 중심으로 네 방향으로 대칭되게 형성될 수 있다.The vertical notch may be formed to be symmetrical in four directions around the intersection.

상기 세로노치는 길이와 폭을 가지며 하방으로 함몰되는 형태의 홈으로 마련되며, 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부보다 작은 폭으로 형성되어, 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부의 폭 내에 수용될 수 있다.The vertical notch has a length and width and is provided as a groove in a shape that is depressed downward, and is formed to have a width smaller than that of the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part, and the width of the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part Can be accommodated within.

상기 세로노치는 상기 교차부와 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부가 연결되는 부위로부터 상기 교차부의 반대 방향을 향하여 연장되도록 형성될 수 있다.The vertical notch may be formed so as to extend in a direction opposite to the intersection portion from a portion where the intersection portion, the transverse corrugation portion, and the longitudinal corrugation portion are connected.

상기 세로노치의 일단은 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부로부터 상기 교차부로 상향 경사지게 형성되는 경사면을 따라 형성되며, 상기 세로노치의 일단부는 끝단으로 갈수록 폭이 감소하는 형상으로 마련될 수 있다.One end of the vertical notch may be formed along an inclined surface formed to be inclined upward from the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion to the intersection, and one end of the vertical notch may be provided in a shape whose width decreases toward the end. .

상기 세로노치의 타단부는 라운드진 형상 또는 뾰족한 'Λ' 형상으로 형성될 수 있다.The other end of the vertical notch may be formed in a rounded shape or a pointed'Λ' shape.

상기 금속 멤브레인은, 상기 횡방향 주름부와 상기 종방향 주름부가 교차되는 교차 부위에 형성되는 상기 교차부를 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부보다 상방으로 더 융기시키면서 자연스럽게 형성되는 굴곡, 그리고 상기 세로노치를 제외하고는, 하방으로 함몰되거나 또는 상방으로 융기되는 기하학적 형상의 다른 주름은 포함하지 않을 수 있다.The metal membrane, the cross section formed at the intersection of the transverse corrugation portion and the longitudinal corrugation portion intersecting the crossing portion is naturally formed while raising more upward than the transverse corrugation portion and the longitudinal corrugation portion, and the Except for the longitudinal notch, it may not contain other corrugations of geometric shape that are recessed downwards or raised upwards.

본 발명에 의하면, 극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인에 형성되는 횡방향 및 종방향 주름부를 교차시키되, 교차부 인근의 주름부에 각각 주름부와 동일한 방향으로 연장되는 세로노치를 형성함으로써, 극저온에 의한 열수축·팽창으로 인한 교차 부위의 응력 집중이 용이하게 분산되는 효과가 있다. According to the present invention, by crossing the transverse and longitudinal corrugations formed on the metal membrane of the cryogenic fluid storage tank, by forming longitudinal notches extending in the same direction as the corrugations, respectively, in the corrugations adjacent to the intersection, It has the effect of easily dispersing the stress concentration at the intersection area due to heat contraction and expansion.

또한, 본 발명은 세로노치를 제외한 교차부는 추가적인 주름을 포함하지 않는 민무늬 상태로 유지되어, 교차부에 야기되는 2차적인 피로하중의 집중을 방지하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of preventing the concentration of secondary fatigue load caused by the cross section by maintaining a flat pattern that does not include additional wrinkles except for the vertical notch.

아울러, 본 발명은 교차부를 중심으로 횡방향 주름부와 종방향 주름부를 대칭 구조로 마련함으로써, 비대칭 구조의 강성 차이에서 발생하는 불량을 줄이고 가공비를 절감할 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the present invention, by providing the transverse corrugation portion and the longitudinal corrugation portion in a symmetrical structure around the intersection, there is an effect of reducing defects arising from the difference in rigidity of the asymmetric structure and reducing processing cost.

도 1은 횡방향 주름부 및 종방향 주름부가 서로 교차되지 않게 형성되는 주름 비교차형 금속 멤브레인을 나타낸 도면이다.
도 2는 횡방향 및 종방향 주름부가 서로 교차되는 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 다양하게 변형시킨 변형예들을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 도 3의 평면도이고, (b)는 도 3의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 3차원 그래픽으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a non-corrugated metal membrane in which a transverse corrugation part and a longitudinal corrugation part are formed so as not to cross each other.
2 is a view showing various modifications of the structure of the cross section of the cross-corrugated metal membrane in which transverse and longitudinal corrugations cross each other.
3 is a perspective view showing the structure of the cross section of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention.
4 is a view for explaining the structure of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention, (a) is a plan view of FIG. 3, and (b) is a side view of FIG.
5 is a diagram showing the structure of the cross section of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention in a three-dimensional graphic.
6 is a view showing various embodiments of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention.

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.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals shown in each drawing indicate the same members.

본 발명에서 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.In the present invention, customarily, the term'upper' or'upper' applied to an element of a tank refers to a direction toward the inside of the tank, regardless of the direction to gravity, and likewise, the term'lower' or'lower' refers to gravity. Regardless of the direction for the tank, it points toward the outside of the tank.

또한, 본 명세서에서 저장탱크에 저장되는 극저온 유체는, LNG외에도 LPG(Liquefied Petroleum Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같이 저온으로 액화시켜 저장/수송될 수 있는 모든 종류의 극저온 유체를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.In addition, in addition to LNG, the cryogenic fluid stored in the storage tank in this specification is low temperature such as LPG (Liquefied Petroleum Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), Liquefied Ethylene Gas, and Liquefied Propylene Gas. It can be understood as a concept including all kinds of cryogenic fluids that can be liquefied and stored/transported.

도 2는 횡방향 및 종방향 주름부가 서로 교차되는 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 다양하게 변형시킨 변형예들을 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 2의 (a)는 교차부가 민무늬 형태로 형성된 것, (b)는 교차부 인근 주름부에 주름 있는 가로노치를 형성시킨 것, (c)는 교차부 인근 주름부에 주름 있는 세로노치를 형성시킨 것, (d)는 교차부 인근 주름부에 주름 없는 세로노치를 형성시킨 것 을 각각 나타낸 것이다.2 is a view showing various modifications of the structure of the cross section of the cross-corrugated metal membrane in which transverse and longitudinal corrugations cross each other. Specifically, (a) of FIG. 2 shows that the intersection is formed in a flat pattern, (b) is a horizontal notch with wrinkles formed in the wrinkles near the intersection, and (c) is a vertical notch with wrinkles in the wrinkles near the intersection. (D) shows that a wrinkle-free vertical notch is formed in the wrinkles near the intersection, respectively.

본 출원인은 기존의 주름 비교차형 금속 멤브레인의 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 주름 교차형 금속 멤브레인에서 횡방향 및 종방향 주름이 서로 교차하는 교차부 인근의 구조를 다양하게 변형 적용시켜 보았다.In order to solve the problem of the conventional corrugated non-differential metal membrane, the applicant applied various modifications to the structure near the intersection where the transverse and longitudinal corrugations cross each other in the corrugated cross-corrugated metal membrane as shown in FIG. 2. I tried to make it.

상기 '주름 있는 가로노치'와 '주름 있는 세로노치'에서 '주름'의 의미는, 횡방향 및 종방향으로 연장되는 주름부 외에, 횡방향 주름부와 종방향 주름부 사이에 사선 방향으로 형성되는 추가적인 주름을 의미한다.In the'horizontal notches with wrinkles' and'longitudinal notches with wrinkles', the meaning of'wrinkles' means that, in addition to the wrinkles extending in the transverse and longitudinal directions, it is formed in an oblique direction between the transverse and longitudinal wrinkles. Means additional wrinkles.

본 아이디어는 도 2의 (a)에 도시된 민무늬 형태의 교차부에서의 피로수명에 근거하여 가장 높은 피로수명을 보이는 교차부의 구조를 선정하고자 하는 것인데, 반복 하중 사이클에 대한 피로수명 해석 결과, 도 2의 (d)에 도시된 주름 없는 세로노치 타입이 피로수명이 월등히 높은 것으로 나타났다.The idea is to select the structure of the intersection with the highest fatigue life based on the fatigue life at the cross section of the plain pattern shown in Fig. 2(a). It was found that the fatigue life of the vertical notch type without wrinkles shown in (d) of 2 was remarkably high.

이에 본 발명은 도 2의 (d)에 도시된 주름 없는 세로노치 타입의 디자인을 최종 디자인으로 선정하였으며, 이하에서는 주름 없는 세로노치가 적용된 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 구조에 대하여 구체적으로 기술한다.Accordingly, in the present invention, the wrinkle-free vertical notch-type design shown in FIG. 2(d) was selected as the final design, and hereinafter, the structure of the wrinkle-cross-type metal membrane according to the present invention to which a wrinkle-free vertical notch is applied is specifically described. Describe.

도 3은 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 도 3의 평면도이고, (b)는 도 3의 측면도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 교차부 구조를 3차원 그래픽으로 도시한 도면이다. 3 is a perspective view showing the structure of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention, Figure 4 is a view for explaining the structure of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention, (a) is FIG. Is a plan view, (b) is a side view of FIG. 3. In addition, Figure 5 is a diagram showing the cross section structure of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention in a three-dimensional graphic.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인(100)은, 금속 멤브레인 시트(110)에 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 형성되는 복수의 주름부(120, 130)를 포함한다. 횡방향 주름부(120) 및 종방향 주름부(130)는 서로 직교할 수 있으며, 서로 직교하는 주름부(120, 130)가 교차하는 부위에는 교차부(140)가 형성된다.3 to 5, the cross-corrugated metal membrane 100 according to the present invention includes a plurality of corrugated portions 120 and 130 formed on the metal membrane sheet 110 in the transverse and longitudinal directions of the storage tank. Includes. The transverse corrugated part 120 and the longitudinal corrugated part 130 may be orthogonal to each other, and an intersection 140 is formed at a portion where the corrugated parts 120 and 130 that are orthogonal to each other cross each other.

횡방향 주름부(120)는 멤브레인 시트(110)로부터 상방으로 볼록하게 융기되며, 복수의 횡방향 주름부(120)가 저장탱크의 횡방향을 따라 나란하게 배열되도록 형성될 수 있다.The transverse corrugation part 120 is convexly raised upward from the membrane sheet 110, and a plurality of transverse corrugation parts 120 may be formed to be arranged side by side along the transverse direction of the storage tank.

종방향 주름부(130)는 멤브레인 시트(110)로부터 상방으로 볼록하게 융기되며, 복수의 종방향 주름부(130)가 저장탱크의 종방향을 따라 나란하게 배열되도록 형성될 수 있다.The longitudinal corrugations 130 are convexly raised upward from the membrane sheet 110, and a plurality of longitudinal corrugations 130 may be formed to be arranged side by side along the longitudinal direction of the storage tank.

횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)는 대략 반호 형상의 단면을 가질 수 있으나, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며 열수축에 대응하여 용이하게 신축될 수 있는 것이라면 어떠한 형상이라도 무방하다.The transverse corrugated part 120 and the longitudinal corrugated part 130 may have a cross section of a substantially half arc shape, but are not limited thereto or are not limited thereto, and any shape may be used as long as it can be easily stretched and contracted in response to heat shrinkage.

본 발명에서 횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)는 동일한 폭과 높이를 가지도록 제작될 수 있다. 만약 횡방향 주름부와 종방향 주름부의 폭 또는 높이가 다르게 형성된다면, 비대칭적인 형상 때문에 횡방향 주름부와 종방향 주름부의 면강성에서 차이가 발생하여 저온 수축시 열응력에 의한 붕괴 위험이 있기에, 본 발명에서는 횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)의 폭과 높이를 모두 동일하게 제작함으로써, 하중 방향에 관계 없이 횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)에 동일한 하중이 전달될 수 있도록 하는 것이다.In the present invention, the transverse corrugation 120 and the longitudinal corrugation 130 may be manufactured to have the same width and height. If the width or height of the transverse corrugation and the longitudinal corrugation are formed differently, there is a risk of collapse due to thermal stress during low temperature shrinkage due to a difference in the surface stiffness of the transverse corrugation and the longitudinal corrugation due to the asymmetric shape. In the present invention, by making both the width and height of the transverse corrugated part 120 and the longitudinal corrugated part 130 the same, regardless of the load direction, the transverse corrugated part 120 and the longitudinal corrugated part 130 It is to ensure that the same load can be transmitted.

또한, 본 발명은 횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)의 단면 형상도 동일하게 마련하여, 교차부(140)를 중심으로 횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)가 완벽하게 대칭 구조를 이룰 수 있도록 한다.In addition, the present invention provides the same cross-sectional shape of the transverse corrugated portion 120 and the longitudinal corrugated portion 130, and the transverse corrugated portion 120 and the longitudinal corrugated portion ( 130) to achieve a perfectly symmetrical structure.

본 발명에서 횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)가 서로 교차하는 부위에 형성되는 교차부(140)는, 횡방향 및 종방향 주름부(120, 130)보다 높은 높이를 가진다. 즉, 교차부(140)는 횡방향 및 종방향 주름부(120, 130)보다 상방으로 더 융기되도록 봉긋한 돌기 형태로 마련될 수 있다.In the present invention, the crossing portion 140 formed at a portion where the transverse corrugated portion 120 and the longitudinal corrugated portion 130 intersect each other has a height higher than that of the transverse and longitudinal corrugated portions 120 and 130 . That is, the crossing portion 140 may be provided in the form of a swelling protrusion so as to be more raised upward than the transverse and longitudinal corrugations 120 and 130.

만약 횡방향 및 종방향 주름부(120, 130) 간의 교차 부위를 평평하게 할 경우, 열수축에 의해 교차 부위는 형상학적으로 하방으로 말려 들어가게 되어 이에 따른 응력 집중과 변형 정도가 크게 일어날 확률이 높다.If the cross-section between the transverse and longitudinal corrugations 120 and 130 is flattened, the cross-section is morphologically rolled downward due to heat contraction, and thus, there is a high probability that the stress concentration and the degree of deformation occur greatly.

본 발명은 이러한 문제를 고려하여, 실제 성형하기에 이롭고 교차 부위의 중심부에 집중되는 응력 분산 효과를 가질 수 있도록, 봉긋한 돌기 형태의 교차부(140)를 만들어 주는 것이다.In view of this problem, the present invention makes the cross section 140 in the shape of a swelling protrusion so that it is advantageous for actual molding and can have a stress dispersion effect concentrated in the center of the cross section.

한편, 종래에는 주름부간의 교차 부위에 기하학적인 추가 주름을 더 형성하여 응력 집중을 추가적으로 더 분산시키고자 하는 기술들이 다양하게 제안된 바 있는데, 본 출원인은 실제 열응력 해석 결과 교차부(140)에 추가적인 주름을 구비하는 것이 오히려 2차적인 피로하중의 집중을 야기한다는 것을 밝혀내었다.On the other hand, in the related art, various techniques have been proposed to further disperse the stress concentration by forming additional geometric wrinkles at the intersections between the wrinkles. It has been found that having additional corrugations rather causes secondary concentration of fatigue loads.

따라서 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인(100)은, 교차부(140)에는 추가 주름이 형성되지 않는 것을 바람직한 실시예로서 제안한다. 여기서 추가 주름이란, 주름 형태는 물론 홈과 같이 함몰되거나 또는 돌기와 같이 융기되는 모든 기하학적 형상을 포함하는 개념이다. 즉, 본 발명에서 교차부(140)는 민무늬 상태로 유지되는 것이 바람직하다.Accordingly, the cross-corrugated metal membrane 100 according to the present invention proposes that no additional corrugations are formed in the cross-section 140 as a preferred embodiment. Here, the additional wrinkle is a concept including not only the shape of the wrinkle, but also all geometric shapes that are depressed like grooves or raised like projections. That is, in the present invention, it is preferable that the cross section 140 is maintained in a plain pattern.

본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인(100)은, 교차부(140)와 인접하는 횡방향 및 종방향 주름부(120, 130)에 주름부가 연장되는 방향과 동일한 방향으로 형성되는 세로노치(150)를 더 포함한다.The cross-corrugated metal membrane 100 according to the present invention includes a vertical notch 150 formed in the transverse and longitudinal corrugations 120 and 130 adjacent to the intersection 140 in the same direction as the direction in which the corrugation extends. ).

세로노치(150)는 길이(L)와 폭(W)을 가지며 하방으로 함몰되는 형태의 홈으로 마련될 수 있으며, 열수축·팽창으로 발생 가능한 주름부(120, 130) 교차 부위의 응력 집중을 분산시켜주는 역할을 한다.The vertical notch 150 has a length (L) and a width (W) and may be provided as a groove in a downwardly depressed shape, and distributes the stress concentration at the intersection of the corrugations 120 and 130 that can occur due to heat contraction and expansion. It plays a role of letting go.

세로노치(150)는 교차부(140)와 인접하는 횡방향 및 종방향 주름부(120, 130)에 각각 형성되며, 교차부(140)를 중심으로 네 방향으로 대칭되게 형성될 수 있다. 구체적으로 세로노치(150)는 교차부(140)와 주름부(120, 130)가 연결되는 부위로부터 시작되어 교차부(140)의 반대 방향을 향하여 연장되도록 형성될 수 있다.The vertical notch 150 is formed in the transverse and longitudinal corrugations 120 and 130 adjacent to the intersection 140 and may be formed symmetrically in four directions around the intersection 140. Specifically, the vertical notch 150 may be formed to start from a portion where the crossing portion 140 and the wrinkle portions 120 and 130 are connected and extend toward the opposite direction of the crossing portion 140.

또한, 세로노치(150)의 일단은 주름부(120, 130)로부터 교차부(140)로 상향 경사지게 형성되는 경사면을 따라 형성될 수 있으며, 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 마련될 수 있다.In addition, one end of the vertical notch 150 may be formed along an inclined surface formed to be inclined upward from the corrugated portions 120 and 130 to the crossing portion 140, and may be provided in a shape whose width becomes narrower toward the end.

본 발명에서 세로노치(150)의 일단부 끝단으로부터 타단부 끝단까지의 길이를 L로, 세로노치(150)의 폭을 W로, 세로노치(150)의 깊이를 H로 정의하고, 교차부(140)의 중심으로부터 세로노치(150)의 반대 쪽 끝단까지의 거리를 D로 정의할 수 있다. 여기서 세로노치(150)의 폭(W)은 세로노치(150)에서 가장 넓게 형성되는 부위의 폭을 의미하고, 세로노치(150)의 깊이(H)는 세로노치(150)에서 제일 낮게 형성되는 저면부로부터 세로노치(150)의 양측으로 돌출되는 주름부(120, 130)의 상단까지의 높이를 의미한다. In the present invention, the length from one end of the vertical notch 150 to the other end is defined as L, the width of the vertical notch 150 is defined as W, the depth of the vertical notch 150 is defined as H, and the intersection ( The distance from the center of 140) to the opposite end of the vertical notch 150 may be defined as D. Here, the width (W) of the vertical notch 150 means the width of the widest portion of the vertical notch 150, and the depth (H) of the vertical notch 150 is the lowest formed in the vertical notch 150 It means the height from the bottom part to the top of the corrugated parts 120 and 130 protruding to both sides of the vertical notch 150.

본 발명에서 세로노치(150)는, 길이(L)가 주름부(120, 130)의 폭 대비 0.18 내지 0.54 배로, 폭(W)이 주름부(120, 130)의 폭 대비 0.15 내지 0.2 배로 형성될 수 있고, 깊이(H)는 주름부(120, 130)의 높이 대비 0.05 내지 0.2 배로 형성될 수 있다.In the present invention, the vertical notch 150 has a length (L) of 0.18 to 0.54 times the width of the corrugated portions 120, 130, and a width (W) of 0.15 to 0.2 times the width of the corrugated portions 120, 130 It may be, and the depth (H) may be formed to be 0.05 to 0.2 times the height of the wrinkles (120, 130).

예를 들어, 본 발명에서 횡방향 및 종방향 주름부(120, 130)의 폭이 55 mm로, 높이가 20 mm로 형성될 때, 세로노치(150)의 길이(L)는 대략 10 내지 30 mm로, 폭(W)은 대략 9 내지 11 mm로, 깊이(H)는 대략 1 내지 4 mm로 마련될 수 있다. 또한, 교차부(140)의 중심으로부터 세로노치(150)의 타단부 끝단까지의 거리(D)는 대략 40 mm 내외로 마련될 수 있다.For example, in the present invention, when the width of the transverse and longitudinal corrugations 120 and 130 is formed to be 55 mm and the height is 20 mm, the length L of the vertical notch 150 is approximately 10 to 30 In mm, the width W may be approximately 9 to 11 mm, and the depth H may be approximately 1 to 4 mm. In addition, the distance D from the center of the crossing portion 140 to the end of the other end of the vertical notch 150 may be approximately 40 mm.

한편, 본 발명에서 세로노치(150)는 전술한 바와 같이 주름이 없는 타입으로서, 도 2를 참고하여 설명한 바와 같이, 도 2의 (b)에 도시된 주름 있는 가로노치 타입이나 도 2의 (c)에 도시된 주름 있는 세로노치 타입보다 피로수명이 월등이 높다.On the other hand, in the present invention, the vertical notch 150 is a wrinkle-free type as described above, and as described with reference to FIG. 2, the horizontal notch type with wrinkles shown in (b) of FIG. 2 or (c) of FIG. ), the fatigue life is much higher than the wrinkled vertical notch type.

즉, 본 발명에 따른 극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인(100)은, 횡방향 주름부(120)와 종방향 주름부(130)가 교차되는 교차 부위에 형성되는 교차부(140)를 주름부(120, 130)보다 상방으로 더 융기시키면서 자연스럽게 형성되는 굴곡, 그리고 세로노치(150)를 제외하고는 다른 주름은 구비하지 않는다. 여기서 주름은 주름 형태는 물론 홈이나 돌기와 같이 함몰 또는 융기되는 모든 기하학적 형상을 포함하는 개념이라는 것은 전술한 바 있다.That is, the metal membrane 100 of the cryogenic fluid storage tank according to the present invention includes a cross section 140 formed at an intersection where the transverse corrugation 120 and the longitudinal corrugation 130 intersect. No other wrinkles are provided except for the bends that are naturally formed while being raised upwards more than 120 and 130, and the vertical notch 150. It has been described above that the wrinkle is a concept including all geometric shapes that are depressed or raised, such as grooves and protrusions, as well as the shape of wrinkles.

도 6은 본 발명에 따른 주름 교차형 금속 멤브레인의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing various embodiments of the cross-corrugated metal membrane according to the present invention.

도 6에 도시된 실시예들은, 세로노치의 길이(L)와 폭(W) 그리고 깊이(H)를 다양한 수치로 적용시킨 것이다. 아래 [표 1]에는 각각의 실시예에 적용된 수치들을 기입하였다.In the embodiments shown in FIG. 6, the length (L), width (W), and depth (H) of the vertical notch are applied in various numerical values. In [Table 1] below, values applied to each example are entered.

세로노치Vertical notch 도 6 (a)Figure 6 (a) 도 6 (b)Figure 6 (b) 도 6 (c)Figure 6 (c) 도 6 (d)Figure 6 (d) 길이(L)Length(L) 30.0 mm30.0 mm 30.0 mm30.0 mm 20.0 mm20.0 mm 13.0 mm13.0 mm 폭(W)Width(W) 10.5 mm10.5 mm 10.5 mm10.5 mm 10.5 mm10.5 mm 9.5 mm9.5 mm 깊이(H)Depth (H) 3.0 mm3.0 mm 4.0 mm4.0 mm 3.3 mm3.3 mm 1.0 mm1.0 mm 교차부 중심으로부터의 거리(D)Distance from the center of the intersection (D) 40.0 mm40.0 mm 40.0 mm40.0 mm 40.0 mm40.0 mm 40.0 mm40.0 mm 끝단 타입End type RR RR AA AA

도 6에 도시된 네 가지 실시예들은, 극저온에 따른 재료의 수축·인장 영향으로 발생되는 집중하중의 분산 및 응력감소의 효과가 모두 뛰어난 것으로 해석 결과 검증되었다. 또한, 그 중에서도 이차적으로 반복되는 하중, 즉 교번하중에 따른 피로성능 평가 수행에 있어서는, 도 6의 (d)에 도시된 실시예가 가장 우수한 피로성능 효과를 가지는 것으로 나타났다.The four examples shown in FIG. 6 were verified as a result of analysis that both the dispersion of concentrated load and the effect of stress reduction generated by the effect of shrinkage and tension of the material due to cryogenic temperatures were excellent. In addition, among them, in performing the fatigue performance evaluation according to the secondary repetitive load, that is, the alternating load, the example shown in FIG. 6(d) was found to have the most excellent fatigue performance effect.

한편, 본 발명에서 세로노치의 타단부 끝단 타입은 라운드형(R)과 첨두형(A)으로 형성될 수 있는데, 라운드형(R)이란 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 실시예처럼 세로노치의 끝단이 라운드지게 형성되는 것이며, 첨두형(A)이란 도 6의 (c) 및 (d)에 도시된 실시예처럼 끝단이 'Λ' 형상으로 뾰족하게 형성되는 것을 의미한다.On the other hand, in the present invention, the end type of the other end of the vertical notch may be formed into a round type (R) and a peak type (A), and the round type (R) refers to the implementation shown in FIGS. 6A and 6B. As in the example, the end of the vertical notch is formed to be round, and the peak type (A) means that the end is sharply formed in a'Λ' shape as in the embodiment shown in FIGS. 6C and 6D.

이와 같은 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 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It is obvious to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, it should be said that such modifications or variations belong to the scope of the claims of the present invention.

100 : 금속 멤브레인
110 : 금속 멤브레인 시트
120 : 횡방향 주름부
130 : 종방향 주름부
140 : 교차부
150 : 세로노치100: metal membrane
110: metal membrane sheet
120: transverse corrugation
130: longitudinal wrinkle portion
140: intersection
150: vertical notch

Claims (8)

극저온 유체를 저장하는 저장탱크의 밀봉벽을 구성하는 금속 멤브레인에 있어서,
금속 멤브레인 시트;
상기 금속 멤브레인 시트 상에 횡방향으로 형성되는 복수의 횡방향 주름부;
상기 금속 멤브레인 시트 상에 종방향으로 형성되는 복수의 종방향 주름부;
상기 횡방향 주름부와 상기 종방향 주름부가 교차하는 부위에 형성되는 교차부; 및
상기 교차부와 인접하는 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부에 각각 주름부가 연장되는 방향과 동일한 방향으로 형성되는 세로노치를 포함하고,
상기 세로노치는 상기 교차부와 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부가 연결되는 부위로부터 상기 교차부의 반대 방향을 향하여 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인.In the metal membrane constituting the sealing wall of the storage tank for storing cryogenic fluid,
Metal membrane sheet;
A plurality of transverse corrugations formed in the transverse direction on the metal membrane sheet;
A plurality of longitudinal corrugations formed in the longitudinal direction on the metal membrane sheet;
An intersecting portion formed at a portion where the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion intersect; And
And a vertical notch formed in the same direction as the direction in which the corrugated portion extends, respectively, in the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion adjacent to the intersection,
The vertical notch is characterized in that it is formed to extend toward the opposite direction of the intersection from a portion connected to the crossing portion, the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion,
Metal membrane of cryogenic fluid storage tank. 청구항 1에 있어서,
상기 횡방향 주름부와 상기 종방향 주름부는 상기 멤브레인 시트의 상방으로 볼록하게 융기되되 동일한 폭과 높이를 가지며,
상기 교차부는 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부보다 상방으로 더 높게 융기되는 것을 특징으로 하는,
극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인.The method according to claim 1,
The transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part are convexly raised upward of the membrane sheet, but have the same width and height,
The intersecting portion is characterized in that it is raised higher upward than the transverse corrugated portion and the longitudinal corrugated portion,
Metal membrane of cryogenic fluid storage tank. 청구항 2에 있어서,
상기 세로노치는 상기 교차부를 중심으로 네 방향으로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는,
극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인.The method according to claim 2,
The vertical notch is characterized in that formed to be symmetrical in four directions around the intersection,
Metal membrane of cryogenic fluid storage tank. 청구항 3에 있어서,
상기 세로노치는 길이와 폭을 가지며 하방으로 함몰되는 형태의 홈으로 마련되며, 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부보다 작은 폭으로 형성되어, 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부의 폭 내에 수용되는 것을 특징으로 하는,
극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인.The method of claim 3,
The vertical notch has a length and width and is provided as a groove of a shape that is recessed downward, and is formed to have a width smaller than that of the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part, and the width of the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part Characterized in that accommodated within,
Metal membrane of cryogenic fluid storage tank. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 세로노치의 일단은 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부로부터 상기 교차부로 상향 경사지게 형성되는 경사면을 따라 형성되며, 상기 세로노치의 일단부는 끝단으로 갈수록 폭이 감소하는 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는,
극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인.The method according to claim 1,
One end of the vertical notch is formed along an inclined surface formed to be inclined upward from the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part to the intersection, and one end of the vertical notch is provided in a shape whose width decreases toward the end. Made by,
Metal membrane of cryogenic fluid storage tank. 청구항 6에 있어서,
상기 세로노치의 타단부는 라운드진 형상 또는 뾰족한 'Λ' 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인.The method of claim 6,
Characterized in that the other end of the vertical notch is formed in a rounded shape or a pointed'Λ' shape,
Metal membrane of cryogenic fluid storage tank. 청구항 1 내지 청구항 4, 청구항 6 및 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 멤브레인은, 상기 횡방향 주름부와 상기 종방향 주름부가 교차되는 교차 부위에 형성되는 상기 교차부를 상기 횡방향 주름부 및 상기 종방향 주름부보다 상방으로 더 융기시키면서 자연스럽게 형성되는 굴곡, 그리고 상기 세로노치를 제외하고는, 하방으로 함몰되거나 또는 상방으로 융기되는 기하학적 형상의 다른 주름은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는,
극저온 유체 저장탱크의 금속 멤브레인.The method according to any one of claims 1 to 4, 6 and 7,
The metal membrane, the cross section formed at the crossing portion where the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part intersect, the bend naturally formed while raising more upward than the transverse corrugation part and the longitudinal corrugation part, and the It is characterized in that it does not contain other folds of geometric shape that are depressed downwards or raised upwards, except for the longitudinal notches,
Metal membrane of cryogenic fluid storage tank.
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