KR102255154B1 - 단열 구조체 및 이를 갖는 액화가스 저장탱크 - Google Patents

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Abstract

액화가스 저장탱크의 단열벽을 형성하는 동시에 밀봉벽을 지지하도록 선체의 구조벽에 배치되는 단열 구조체가 제공된다.
단열 구조체(302)는, 밀봉벽이 연결될 수 있도록 형성되는 앵커 유닛(350)을 포함하며, 앵커 유닛(350)은, 단열 구조체의 상부 플라이우드(112)보다 아래쪽에 매립되고 상부 플라이우드와의 사이에서 간극을 형성하는 매립 플라이우드(352)와, 앵커 유닛의 조립시 위치결정을 위해 매립 플라이우드(352)에 삽입되는 위치결정 부재(354)와, 매립 플라이우드(352)와 상부 플라이우드(112) 사이에서 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고 밀봉벽이 접합되는 슬라이딩부를 포함할 수 있다. 슬라이딩부와 단열 구조체의 하단표면 사이에는 단열재가 제공되고 열전달 통로로서의 앵커 로드가 존재하지 않는다.

Description

단열 구조체 및 이를 갖는 액화가스 저장탱크 {INSULATION STRUCTURE AND LIQUEFIED GAS STORAGE TANK HAVING THE SAME}
본 발명은 선박 내부에 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 초저온 상태의 액체인 액화가스를 저장 및 수송하기 위하여 선박 내부에 설치되는 액화가스 저장탱크의 내부벽면에 설치되어 단열 기능을 수행하는 동시에 밀봉벽을 지지할 수 있도록 선체 구조물에 고정적으로 배치되는 단열 구조체 및 이를 갖는 액화가스 저장탱크에 관한 것이다.
일반적으로, 액화가스에는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas, LPG), 액화에탄가스, 액화에틸렌가스, 액화질소, 액화이산화탄소, 액화암모니아 등이 있다.
예를 들어, 액화천연가스는 화석연료의 하나인 천연가스가 액화된 것으로서, 액화천연가스 저장탱크는 설치되는 위치에 따라 지상에 설치되거나 지중에 매립되는 육상 저장탱크 또는 자동차, 선박 등의 운송수단에 설치된 이동형 저장탱크 등으로 구분된다.
전술된 액화천연가스, 액화석유가스 등의 액화가스는 충격에 노출시 폭발의 위험성이 있고, 초저온 상태로 보관되는 바, 이를 보관하는 저장탱크는 내충격성 및 액밀성이 견고하게 유지되는 구조를 이룬다.
그리고, 유동이 거의 없는 육상 저장탱크와 대비하여, 유동이 있는 자동차, 선박에 설치되는 액화가스 저장탱크는 유동에 의한 기계적 응력에 대한 대비책을 강구하여야 한다. 그러나, 기계적 응력에 대하여 대비책이 마련된 선박에 설치된 액화가스 저장탱크는 당연히 육상 저장탱크에도 사용될 수 있으므로, 본 명세서에는 선박에 설치된 액화가스 저장탱크의 구조를 일례로 설명한다.
액화천연가스 등의 액화가스 저장탱크가 설치되는 선박은 통상, 외형을 이루는 외부벽과, 이 외부벽의 내부에 형성된 내부벽으로 이루어지는 이중구조의 선체를 갖는다. 상기 선박의 내부벽과 외부벽은 연결벽에 의해 연결되어 일체로 형성되며, 경우에 따라 상기 내부벽이 존재하지 않는 단일구조의 선체로 이루어질 수도 있다.
또한, 선체의 내부, 즉 내부벽의 내부는 하나 이상의 격벽에 의하여 분할될 수 있다. 상기 격벽은 통상적인 LNG 운반선 등에 설치되는 공지의 코퍼댐(cofferdam)에 의해 형성될 수도 있다.
상기 격벽에 의해 분할된 각각의 내부 공간은 액화천연가스와 같은 초저온 액체를 저장하는 저장탱크로서 활용될 수 있다.
여기에서, 상기 저장탱크의 내주벽면은 밀봉벽에 의해서 액밀 상태로 밀봉된다. 즉, 상기 밀봉벽은 복수개의 금속판들이 용접에 의해 서로 일체로 연결됨으로써 하나의 저장공간을 형성하며, 그에 따라 상기 저장탱크는 액화천연가스를 누출 없이 저장 및 수송할 수 있게 된다.
이러한 밀봉벽은 다수의 앵커 구조체에 의해 선박의 내부벽 또는 격벽과 연결되어 있다. 따라서, 상기 밀봉벽은 선체에 대하여 상대적인 이동이 불가능하다.
밀봉벽과 내부벽 또는 격벽 사이에는 단열층을 형성할 수 있도록 단열벽이 배열된다. 이 단열벽은, 저장탱크의 모서리 부분에 배치되는 코너 구조체와, 앵커 부재의 주변에 배치되는 앵커 구조체와, 저장탱크의 평평한 부분에 배치되는 평면 구조체로 이루어질 수 있다. 즉, 이들 코너 구조체, 앵커 구조체 및 평면 구조체에 의해서 저장탱크에 전체적인 단열층이 형성될 수 있다.
여기에서, 상기 앵커 구조체는, 선체와 밀봉벽 사이를 직접적으로 연결하여 고정하는 앵커 부재와, 이 앵커 부재의 주변에 설치되는 단열재로 이루어진다.
또한, 밀봉벽은 주로 앵커 구조체에 의해서 지지되며, 평면 구조체는 단지 상기 밀봉벽에 가해지는 LNG의 하중만 지지하고, 평면 구조체와 앵커 구조체와의 사이에는 직접적인 결합관계가 없다.
도 1에는 종래 기술에 따른 액화천연가스 저장탱크의 모서리 일부를 도시한 단면도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 종래의 액화천연가스 저장탱크(10)는 선체 구조물인 내부벽(12) 또는 격벽(14) 상에 2차 단열벽(22, 32, 42)과 1차 단열벽(24, 34, 44)이 순차적으로 설치되어 저장탱크의 내부와 외부 사이를 단열시킨다. 또한, 상기 2차 단열벽(22, 32, 42)과 1차 단열벽(24, 34, 44) 사이에는 2차 밀봉벽(23, 33, 43)이 설치되고, 상기 1차 단열벽(24, 34, 44)의 표면에는 1차 밀봉벽(50)이 설치되어, 저장탱크의 내부와 외부 사이를 2차에 걸쳐 밀봉시킨다.
이와 같이 구성된 액화천연가스의 저장탱크(10)는 내부의 코너부에 설치되는 코너 구조체(20)와, 바닥면에 일정 간격으로 설치되는 앵커 구조체(30), 그리고 상기 코너 구조체(20) 또는 앵커 구조체(30) 사이에 삽입되어 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 평면 구조체(40)를 포함한다. 이때, 상기 코너 구조체(20), 앵커 구조체(30), 평면 구조체(40)는 각각의 단위 모듈로 미리 제작된 후, 저장탱크(10)에 조립될 수 있으며, 상기 1차 밀봉벽(50)이 그 위에 설치되어 단열벽을 액밀함으로써, 내측 공간에 액화천연가스(LNG)가 저장할 수 있는 공간을 제공한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 코너 구조체(20), 앵커 구조체(30), 및 평면 구조체(40)는 각각의 1차 단열벽(24, 34, 44), 2차 단열벽(22, 32, 42) 및 2차 밀봉벽(23, 33, 43)을 포함할 수 있다.
한편, 각 구조체(20, 30, 40)에 있어서 각 단위 모듈의 2차 밀봉벽 및 각 단열벽의 접촉면은 접착제로 접착되어 일체로 형성될 수 있다. 통상적으로 상기 2차 단열벽(22, 32, 42)은 단열재인 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam)과 그 하부에 부착된 판재로 구성된다. 그리고, 상기 1차 단열벽(24, 34, 44)은 폴리우레탄 폼과 그 상부에 접착제로 부착된 판재로 이루어진다. 또한, 상기 1차 밀봉벽은 상기 1차 단열벽(24, 34, 44)의 상부에 설치되어 용접에 의해 상기 앵커 구조체(30)에 고정된다.
또한, 상기 평면 구조체(40)의 2차 단열벽(42)의 하단부에는 상기 2차 단열벽(42) 보다 크게 형성된 플랜지(42a)가 형성된다. 상기 플랜지(42a)는 상기 앵커 구조체(30)의 하단부에 형성된 홈부에 삽입되어, 다소간의 슬라이딩 이동이 가능하게 설치된다.
도시된 예에서 각 앵커 구조체(30)는 앵커지지로드(36), 하부에 위치한 고정부재(37), 앵커 2차 단열벽(32) 그리고 앵커 1차 단열벽(34)을 갖고, 상기 앵커 2차 단열벽(32)과 앵커 1차 단열벽(34) 사이에는 2차 밀봉벽(33)이 연결된다. 상기 앵커지지로드(36)의 한 말단은 1차 밀봉벽(50)에 연결되어 있고 다른 말단은 상기 고정부재(37)에 의해 선체 내부벽(12)에 연결되어 있다.
한편, 상기 앵커 구조체(30)는 상기 앵커지지로드(36)의 상단에 상기 1차 밀봉벽(50)이 용접되어 결합된다.
또한, 상기 앵커 구조체(30)는 이웃하는 평면 구조체(40)의 연결 지점에 위치하여 이들을 상호 연결하며, 상기 평면 구조체(40)는 저장탱크(10)를 이루는 선체 내부벽(12) 또는 격벽(14)에 고정된다. 또한, 상기 앵커 구조체(30)의 고정부재(37)는 앵커지지로드(36)의 주위에 설치된다.
그러나, 종래의 액화천연가스 저장탱크는 단열벽 구조체의 구성이 1차 및 2차 단열벽과, 그 사이에 개재되어 있는 2차 밀봉벽으로 이루어지는 바, 그 구성이 복잡하다. 뿐만 아니라 각 단위 모듈의 2차 밀봉벽들을 서로 연결하기 위한 구조가 복잡하고, 연결 작업이 용이하지 않다. 또한, 앵커부나 2차 밀봉벽의 연결부의 구조와 설치작업이 난해하여 2차 밀봉벽에 LNG의 밀봉의 신뢰성이 저하되어 LNG가 누출(leakage)되는 문제점이 발생할 우려도 있다.
또한, 봉형상의 앵커지지로드(36)에 의해 선체의 내부표면과 1차 밀봉벽(50) 사이를 연결하여 고정하는 종래의 앵커 구조체(30)는, 초저온 상태인 LNG의 선하적에 따른 저장탱크의 열변형이나 선체의 변형시 발생하는 응력을 흡수함에 있어서 개선의 여지가 있었다.
그리고, 근래에 들어 엔진 성능이 향상되면서, Boil-Off Gas의 소비가 줄어들고, 이에 보다 낮은 BOR(Boil-off Rate)을 요구하는 수요가 점차 늘어나고 있다. 이를 위해 단열성능이 높아지도록 단열 구조체의 두께를 증가시키면 무게가 증가하게 되고, 슬로싱 충격에 대한 단열 구조체의 수축량이 커져 밀봉벽과 앵커 구조체 간의 상대 변위가 더욱 증가하는 문제가 발생한다. 그로 인해, 밀봉벽에 있어서 LNG의 밀봉의 신뢰성이 저하되어 LNG가 누출(leakage)되는 문제점이 발생할 우려도 있다.
단열 구조체의 단열 성능은 그대로 유지하면서 각 단위 모듈의 무게를 더욱 가볍게 제작함으로써, 저장탱크의 제작시 작업효율을 향상시키고 시공 기간과 비용을 절감하기 위한 노력이 계속적으로 이루어질 필요가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단열 구조체를 형성하는 단열재 중 적어도 일부의 단열재 밀도를 저감시킴으로써 경량화를 달성하는 동시에 단열 성능을 향상시키고, 낮은 BOR을 갖기 위해 단열 구조체의 두께를 키우더라도 보강부재를 내부에 배치함으로써 밀봉벽과 앵커 간의 상대 변위를 줄여, 강도를 유지할 수 있도록 한 단열 구조체 및 이를 갖는 액화가스 저장탱크를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 단열재를 관통하도록 설치되는 앵커 로드를 제거함으로써 전체 무게를 감소시키고 열전달 통로를 제거하는 동시에, 멤브레인이 고정되는 앵커 유닛을, 단열재의 표면에 적층 설치된 플라이우드에 의해 지지함으로써 멤브레인을 안정적으로 유지할 수 있도록 한 단열 구조체 및 이를 갖는 액화가스 저장탱크를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 단열벽을 형성하는 동시에 밀봉벽을 지지하도록 선체의 구조벽에 배치되는 단열 구조체로서, 상기 밀봉벽이 연결될 수 있도록 상기 단열 구조체에 형성되는 앵커 유닛을 포함하며, 상기 앵커 유닛은, 상기 단열 구조체의 상부 플라이우드보다 아래쪽에 매립되고 상기 상부 플라이우드와의 사이에서 간극을 형성하는 매립 플라이우드와, 상기 앵커 유닛의 조립시 위치결정을 위해 상기 매립 플라이우드에 삽입되는 위치결정 부재와, 상기 매립 플라이우드와 상기 상부 플라이우드 사이에서 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고 상기 밀봉벽이 접합되는 슬라이딩부를 포함하며, 상기 슬라이딩부의 전체 면적에 걸쳐서, 상기 슬라이딩부와 상기 단열 구조체의 하단표면 사이에는 단열재가 제공되고 열전달 통로가 존재하지 않는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체가 제공될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 밀봉벽은 1차 밀봉층 및 2차 밀봉층을 포함하며, 상기 슬라이딩부는, 상기 매립 플라이우드 상에 슬라이딩 이동 가능하게 적층되는 슬라이딩 부재와, 상기 슬라이딩 부재를 관통하여 상기 위치결정 부재와 결합되며 상기 2차 밀봉층을 고정시키는 2차 밀봉층 고정부재와, 상기 2차 밀봉층 고정부재와 결합되며 상기 1차 밀봉층을 고정시키는 1차 밀봉층 고정부재를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 앵커 유닛은, 상기 매립 플라이우드와 상기 상부 플라이우드에 의해 형성된 간극 내에 배치되는 캡 부재를 더 포함하며, 상기 슬라이딩 부재는 상기 매립 플라이우드와 상기 캡 부재 사이에서 슬라이딩 가능하게 구성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 위치결정 부재는, 상기 앵커 유닛의 조립시에는 그 형태를 유지하고, 상기 액화가스 저장탱크의 운용 중에 발생하는 열수축시 파단될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 위치결정 부재는, 상기 매립 플라이우드에 형성된 조립구멍에 삽입되며, 상기 위치결정 부재의 상부에는 암나사부를 갖는 너트 부재가 매립되고, 상기 위치결정 부재의 상부 외주면에는 링 부재가 상기 위치결정 부재를 둘러싸도록 장착될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 위치결정 부재는 열수축시 수평방향으로 파단되고, 파단 이후, 상기 위치결정 부재의 하부조각은 상기 매립 플라이우드 내에 유지되고, 상기 위치결정 부재의 상부조각은 상기 슬라이딩부와 함께 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 구성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 2차 밀봉층 고정부재는, 아래쪽으로 돌출 형성되는 수나사부와, 상부에 오목하게 형성되는 암나사부를 포함하며, 상기 2차 밀봉층 고정부재의 수나사부는 상기 위치결정 부재와 나사결합되고, 상기 2차 밀봉층 고정부재의 암나사부는 상기 1차 밀봉층 고정부재와 나사결합될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 2차 밀봉층 고정부재의 하부표면 가장자리 부분에는 상기 2차 밀봉층이 위치되는 하부 단차부가 형성되며, 상기 2차 밀봉층은 상기 2차 밀봉층 고정부재와 용접에 의해 고정될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 2차 밀봉층 고정부재의 상부표면 가장자리 부분에는 상기 1차 밀봉층이 위치되는 상부 단차부가 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 1차 밀봉층 고정부재는, 아래쪽으로 돌출 형성되는 수나사부를 포함하며, 상기 1차 밀봉층 고정부재의 수나사부는 상기 2차 밀봉층 고정부재와 나사결합되며, 상기 1차 밀봉층은 상기 1차 밀봉층 고정부재와 용접에 의해 고정될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 단열 구조체는, 상기 구조벽 상에 설치되는 2차 단열패널과, 상기 2차 단열패널 상에 부착되고 상기 앵커 유닛이 장착되는 1차 단열패널을 포함하며, 상기 밀봉벽은 상기 앵커 유닛에 의해서 상기 1차 단열패널 상에 적층 설치되며, 상기 2차 단열패널은 내부에 격자구조의 칸막이 부재가 설치되어 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 1차 단열패널은, 폴리우레탄 폼 등으로 만들어지는 1차 단열재와, 상기 1차 단열재의 상부면 및 하부면에 접착되는 상부 및 하부 플라이우드를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 2차 단열패널은, 상부벽 부재, 하부벽 부재, 및 측벽 부재로 이루어지는 육면체 상자와, 상기 육면체 상자의 내부에 종횡으로 설치되는 상기 칸막이 부재와, 상기 칸막이 부재에 의해 구획된 공간 내에 채워지는 2차 단열재를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 1차 단열재와 상기 2차 단열재는 동일한 소재로 이루어지며, 상기 2차 단열재는 상기 1차 단열재보다 낮은 밀도를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체의 구조벽 상에 밀봉벽 및 단열벽을 설치하여 액화가스를 저장할 수 있도록 제작되는 액화가스 저장탱크로서, 상기 단열벽은, 상기 액화가스 저장탱크의 코너 부분에 배치되는 코너 구조체와, 상기 선체의 구조벽과 상기 밀봉벽 사이에 배치되는 단열 구조체를 포함하며, 상기 단열 구조체는, 상기 밀봉벽이 고정되는 앵커 유닛을 포함하며, 상기 앵커 유닛은, 상기 단열 구조체의 상부 플라이우드보다 아래쪽에 매립되고 상기 상부 플라이우드와의 사이에서 간극을 형성하는 매립 플라이우드와, 상기 앵커 유닛의 조립시 위치결정을 위해 상기 매립 플라이우드에 삽입되는 위치결정 부재와, 상기 매립 플라이우드와 상기 상부 플라이우드 사이에서 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고 상기 밀봉벽이 접합되는 슬라이딩부를 포함하며, 상기 슬라이딩부의 전체 면적에 걸쳐서, 상기 슬라이딩부와 상기 단열 구조체의 하단표면 사이에는 단열재가 제공되고 열전달 통로가 존재하지 않는, 액화가스 저장탱크가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 단열 구조체를 형성하는 단열재 중 적어도 일부의 단열재 밀도를 저감시킴으로써 경량화를 달성하는 동시에, 보강부재를 내부에 배치함으로써 강도를 유지할 수 있도록 한 단열 구조체 및 이를 갖는 액화가스 저장탱크가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 단열재를 관통하도록 설치되는 앵커 로드를 제거함으로써 전체 무게를 감소시키고 열전달 통로를 제거하는 동시에, 멤브레인이 고정되는 앵커 유닛을, 단열재의 표면에 적층 설치된 플라이우드에 의해 지지함으로써 멤브레인을 안정적으로 유지할 수 있도록 한 단열 구조체 및 이를 갖는 액화가스 저장탱크가 제공될 수 있다.
본 발명의 단열 구조체에 따르면, 단열 구조체에 요구되는 강도를 유지하면서, 종래의 단열 구조체에 비해 무게를 가볍게 할 수 있으므로, 저장탱크의 제작시 작업효율을 향상시키고 시공 기간과 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 액화가스 저장탱크의 코너부를 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 단열 구조체의 평단면도이다.
도 4는, 도 3의 선 IV-IV를 따라서 취해진, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체가 액화가스 저장탱크를 형성하기 위해 선체 구조벽에 부착된 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대하여 도시한 주요부 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체의 앵커 유닛을 분해하여 도시하는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체가 액화가스 저장탱크를 형성하기 위해 선체 구조벽에 부착된 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 9는 도 8의 B 부분을 확대하여 도시한 주요부 확대도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체의 앵커 유닛을 분해하여 도시하는 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조체를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4에는 액화가스 저장탱크의 단열 시스템을 형성하기 위한 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체의 사시도, 평단면도, 및 측단면도가 도시되어 있다. 도 5에는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체가 액화가스 저장탱크를 형성하기 위해 선체 구조벽에 부착된 상태를 나타내는 측단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 A 부분을 확대하여 도시한 주요부 확대도가 도시되어 있다. 그리고, 도 7에는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체에 포함되는 앵커 유닛을 분해한 측면도가 도시되어 있다.
본 명세서에서 '상부' 및 '하부'라는 표현은, 저장탱크를 형성하기 위해 선체의 구조벽에 부착되기 전의 각각의 단열 구조체를 기준으로 하며, 저장탱크 전체를 기준으로 하는 것은 아니다. 각각의 단열 구조체는 저장탱크의 바닥뿐만 아니라, 천장과 측벽에도 부착될 수 있으며, 예를 들어, 각각의 단열 구조체가 저장탱크의 바닥에 부착된 경우에는 각각의 단열 구조체에 있어서의 '상부' 및 '하부'가 저장탱크 전체에 있어서의 '상부' 및 '하부'와 동일한 방향성을 가지지만, 각각의 단열 구조체가 저장탱크의 천장과 측면에 부착된 경우에는 각각의 단열 구조체에 있어서의 '상부' 및 '하부'가 저장탱크 전체에 있어서의 '상부' 및 '하부'와 상이한 방향성을 가진다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체(102)가 설치되어 형성되는 액화가스 저장탱크는, 도 1을 참조하여 전술한 저장탱크와 마찬가지로, 선체의 구조벽(hull; H) 상에 적층되는 단열벽(100) 및 밀봉벽(200)을 갖는다(도 5 참조). 다만, 도 1에 도시된 종래의 저장탱크에서는 단열벽과 밀봉벽이 차례로 번갈아 적층되는 것에 비해, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체(102)를 갖는 저장탱크는 단열벽(100) 상에 밀봉벽(200)이 설치되고, 단열벽 사이에 밀봉벽이 개재되지 않는다. 단열벽(100)은, 복수개의 모듈화된 단열 구조체(102)들이 선체의 구조벽(H) 상에 배열됨으로써 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 단열벽(100)을 형성하기 위한 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체(102)는, 각각, 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 포함할 수 있으며, 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)은 예를 들어 PU 본딩(PU bonding)에 의해 서로 접착되어 일체화될 수 있다.
1차 단열패널(110)의 상부표면 중앙에는 밀봉벽을 지지하기 위한 앵커 유닛(150)이 장착될 수 있다. 도면에서는 단열 구조체(102)가 앵커 유닛(150)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 변형예에 따른 단열 구조체는 앵커 유닛(150)을 포함하지 않도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 앵커 유닛(150)을 포함하는 단열 구조체(102)는 앵커 구조체로서 기능하고, 앵커 유닛을 포함하지 않는 단열 구조체는 평면 구조체로서 기능할 수 있다. 액화가스 저장탱크의 제작시, 필요에 따라, 앵커 구조체로서 기능하는 단열 구조체와 평면 구조체로서 기능하는 단열 구조체를 적절히 배열하여 선체 구조벽에 장착할 수 있다.
단열 구조체(102)는, 예를 들어 폴리우레탄 폼 소재의 단열재와 플라이우드에 의해 만들어질 수 있다. 더욱 상세하게는, 밀봉벽 측에 더욱 가깝게 위치되는 1차 단열패널(110)은, 예를 들어 폴리우레탄 폼 등으로 만들어지는 1차 단열재(114)와, 이 1차 단열재(114)의 상부면 및 하부면에 접착되는 상부 및 하부 플라이우드(112, 116)로 이루어질 수 있다. 1차 단열재(114)와 상부 및 하부 플라이우드(112, 116) 사이의 접착은 예를 들어 PU 본딩에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 선체 구조벽 측에 더욱 가깝게 위치되는 2차 단열패널(130)은, 내부에 종횡으로 칸막이 부재(136)가 설치되는 대략 육면체 상자형상을 가질 수 있다. 상부벽 부재(132), 하부벽 부재(133), 4개의 측벽 부재(134)로 이루어지는 육면체 상자와 칸막이 부재(136)는 각각 플라이우드에 의해 제작될 수 있다. 상자형상을 갖는 2차 단열패널(130)의 내부공간은 칸막이 부재(136)에 의해 복수로 구획(격자 구조)될 수 있으며, 각각의 구획된 공간에는 예를 들어 폴리우레탄 폼 등으로 만들어지는 2차 단열재(138)가 채워질 수 있다. 2차 단열재(138)는 각각의 공간에 맞는 크기로 절단되어 삽입될 수도 있고, 2차 단열패널(130)의 내부에서 직접 발포성형될 수도 있다.
1차 단열재(114)와 2차 단열재(138)는 동일한 소재, 예를 들어 폴리우레탄 폼으로 만들어질 수 있으며, 2차 단열재(138)의 밀도는 1차 단열재(114)의 밀도보다 낮은 값을 갖도록 발포성형될 수 있다.
본 발명에 따르면, 단열 구조체(102)를 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 부착시켜 2층으로 제작함으로써 저장탱크의 외부로부터 내부로의 열 유입을 더욱 양호하게 차단하는 한편, 2차 단열패널(130) 내부에 채워지는 2차 단열재(138)를 저밀도로 형성함으로써, BOR 향상과 단열 구조체의 경량화를 동시에 달성할 수 있게 된다.
나아가서, 2차 단열패널(130)을 칸막이 부재(136)에 의해 내부가 격자 구조로 형성되는 박스형상으로 제작함으로써, 상대적으로 저밀도의 단열재를 사용하더라도 2차 단열패널(130)의 강도를 향상시킬 수 있게 된다.
1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 서로 부착시켜 만들어지는 단열 구조체(102)는 사전에 공장에서 모듈화되어 사전-제작되며, 모듈화된 각 단위 단열 구조체는 현장으로 운반된 후, 저장탱크를 제작하기 위해 선체 구조벽에 장착된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체(102)는, 액화가스 저장탱크를 형성하기 위해 선체 구조벽(H)에 부착된다.
다수의 단열 구조체(102)가 선체 구조벽(H) 상에 배열됨으로써 형성되는 단열벽(100) 상에는 밀봉벽(200)이 적층 설치된다. 밀봉벽(200)은, 1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)을 포함할 수 있다. 1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)은, 각각, 복수의 멤브레인을 용접에 의해 이어붙임으로써 형성될 수 있다. 각각의 멤브레인은 열변형으로 인한 응력집중을 회피할 수 있도록 형성된 주름부를 가질 수 있다.
단열 구조체(102)는 선체의 구조벽(H) 상에 부착될 수 있으며, 전술한 바와 같이, 모든 단열 구조체(102)가 앵커 유닛을 포함할 수도 있고 단열 구조체 중 일부는 앵커 유닛을 포함하지 않을 수도 있다. 앵커 유닛을 포함하지 않는 단열 구조체를 사용할 것인지 여부와, 사용하더라도 어느 위치에 어떻게 배치할 것인지 여부는, 저장탱크의 설계시 결정될 수 있다.
1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)을 포함하는 밀봉벽(200)은 앵커 유닛을 가지는 단열 구조체(102)(이하, 앵커 구조체라고도 함)를 통하여 선체의 구조벽(H)과 연결될 수 있다. 앵커 유닛을 가지지 않는 단열 구조체(이하, 평면 구조체라고도 함)는 선체의 구조벽(H) 상에 설치되지만, 밀봉벽(200)과는 기계적으로 연결되지 않는다.
평면 구조체는 밀봉벽(200)이 받는 액화가스의 하중만 지지하고 밀봉벽(200)과 직접적인 결합관계가 없다. 평면 구조체는, 앵커 구조체들의 사이에 배치되거나, 앵커 구조체와 코너 구조체(저장탱크의 모서리 부분에 설치되는 단열 구조체, 도시생략) 사이에 배치될 수 있다.
앵커 구조체 및 평면 구조체를 포함하는 모든 단열 구조체(102)는, 하나 이상의 연결수단에 의해 탱크의 구조벽(H)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 단열 구조체(102)는 선체의 구조벽(H)에 고정적으로 설치되어 있는 스터드 볼트(106)에 단열 구조체(102)를 형성하는 2차 단열패널(130)의 하부벽 부재(133)를 너트(107)로 체결함으로써 선체의 구조벽(H) 상에 부착될 수 있다.
2차 단열패널(130)의 단열상자를 형성하는 하부벽 부재(133)에는 스터드 볼트(106)가 관통하는 삽입구멍이 형성된다. 단열 구조체(102)를 스터드 볼트(106)에 고정시킬 때, 스터드 볼트(106)에 대한 너트(107) 및 작업공구의 접근을 허용하기 위해서, 단열 구조체(102)의 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 상하로 관통하는 작업구멍(142)이 형성될 수 있으며, 이 작업구멍(142)은 너트(107)의 체결이 완료된 후 플러그 부재(도시생략)에 의해 채워진다. 플러그 부재는 제1 및 제2 단열재(114, 138)와 동일한 소재로 형성될 수 있다.
단열 구조체(102)와 선체 구조벽(H) 사이에는 위치에 따른 간격 차이를 보정하기 위하여 매스틱(mastic, 108)이 개재될 수 있다.
구조벽(H) 상에 배열되는 복수의 단열 구조체(102)끼리의 측면은 서로 소정거리(예컨대 1 내지 4mm)만큼 이격된 간격을 가질 수 있다. 이와 같이 형성된 간격은 선체의 변형시 단열 구조체(102)가 유동할 수 있는 공간을 제공하여 변형량을 흡수할 수 있게 한다. 단열 구조체(102)는 선체의 구조벽(H)에 대해 평행한 방향으로 약간의 이동(슬라이딩)이 가능하도록 구성될 수 있다. 하나의 단열 구조체(102)와 인접하는 다른 하나의 단열 구조체(102) 사이에는 신축성을 갖는 글래스 울(glass woll, 104) 등과 같은 단열재가 끼워질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 단열 구조체(102)는, 선체의 구조벽(H)에 마주하도록 하부에 배치되는 2차 단열패널(130)과, 이러한 2차 단열패널(130) 상에 적층되는 1차 단열패널(110)을 포함할 수 있다. 또한, 1차 단열패널(110)의 상부 표면에는 밀봉벽(200)이 부착되는 앵커 유닛(150)이 제공된다.
밀봉벽(200)은, 저장탱크의 내부에 수용되는 액화가스와 직접 접하는 1차 밀봉층(202)과, 단열벽(100)과 1차 밀봉층(202) 사이에 설치되는 2차 밀봉층(204)을 포함할 수 있다. 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204)은 서로 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치된다. 밀봉벽(200)은 온도 변화에 의하여 다소 신축이 발생할 수 있으며, 이 경우 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204)이 서로 접촉하여 손상될 수 있으므로, 이들이 서로 접촉하지 않고 이격된 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204) 사이에는 지지판재(116)가 설치될 수 있다.
1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)에는, 수축 및 신장시 파손 등을 방지하기 위해 다수의 주름부가 형성된다. 주름부는 액화가스의 선하적에 따른 온도변화에 의하여 신장되거나 수축되어 밀봉벽(200)에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 방지한다.
밀봉벽(200)을 이루는 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204)은, 후술하는 바와 같이, 단열 구조체(102)의 앵커 유닛(150)에 용접에 의해 고정된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 앵커 구조체로서의 단열 구조체(102) 상에 설치되는 앵커 유닛(150)은, 단열 구조체에 포함된 1차 단열패널(110)의 상부 플라이우드(112)보다 아래쪽에 매립되고 상부 플라이우드(112)와의 사이에서 간극을 형성하는 매립 플라이우드(152)와, 이 매립 플라이우드(152) 상에 슬라이딩 이동 가능하게 적층되는 앵커 베이스(154)와, 이 앵커 베이스(154)를 상부 플라이우드(112)와 매립 플라이우드(152) 사이의 간극 내에 유지하는 앵커 베이스 캡(156)과, 앵커 베이스(154) 상에 고정되고 2차 밀봉층(204)이 부착되는 2차 앵커(158)와, 2차 앵커(158) 상에 고정되고 1차 밀봉층(202)이 부착되는 1차 앵커(160)를 포함할 수 있다.
앵커 베이스(154) 및 2차 앵커(158)는 일체로 접합되어 슬라이딩부를 형성하며, 이 슬라이딩부는 매립 플라이우드(152)와 상부 플라이우드(112)에 의해 형성된 간극 내에 고정적으로 배치되는 앵커 베이스 캡(156) 내에서 움직인다.
본 실시형태의 앵커 유닛(150)은 종래와 같은 앵커 로드(도 1 참조)를 필요로 하지 않기 때문에, 슬라이딩부와 단열 구조체(102)의 하단표면(즉, 2차 단열패널(130)의 가장 아래쪽에 위치된 하부벽 부재(133))과의 사이에는 열전달 통로로서의 앵커 로드가 존재하지 않는다. 그에 따라, 슬라이딩부의 전체 면적에 걸쳐서, 슬라이딩부의 아래쪽에는, 앵커 로드 또는 이 앵커 로드를 설치하기 위한 앵커 로드 구멍이 존재하지 않으며, 단지 단열재 및 플라이우드만이 존재할 뿐이다.
앵커 유닛(150)은, 1차 밀봉층(202)이 1차 앵커(160) 상에 부착된 후, 1차 밀봉층(202)과 1차 앵커(160) 사이의 부착부위를 보호하는 멤브레인 캡(162)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 단열 구조체(102)의 앵커 유닛(150)은, 도 1을 참조하여 설명한 종래의 앵커 구조체에 비해, 앵커 로드를 포함하지 않는다는 점에서 상이하다.
앵커 베이스(154) 및 2차 앵커(158)는 용접 등에 의해 일체로 형성된다. 2차 앵커(158)가 일체로 부착된 앵커 베이스(154)는, 전술한 간극, 즉 1차 단열패널(110)의 상부 플라이우드(112)와 매립 플라이우드(152) 사이에 개재되고, 수평방향으로 슬라이딩 가능하다. 더욱 상세하게는, 앵커 베이스(154)는, 전술한 간극 내에 이동 불가능하게 끼워지는 앵커 베이스 캡(156)의 하부표면과 매립 플라이우드(152)의 상부표면과의 사이에서 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 개재된다. 2차 앵커(158)는 앵커 베이스(154)의 상부표면에 일체로 고정되므로, 앵커 베이스(154)와 함께 수평방향으로 이동할 수 있다.
단열 구조체(102)를 제작하는 공장에서는, 앵커 유닛(150)에 포함되는 구성요소들 중, 매립 플라이우드(152), 앵커 베이스(154), 앵커 베이스 캡(156), 및 2차 앵커(158)를 1차 단열패널(110)의 상부에 조립한 후, 그 상태로 현장에 공급한다. 1차 앵커(160) 및 멤브레인 캡(162)은, 부품 상태로 현장으로 공급되고, 현장에서 단열 구조체(102)를 선체의 구조벽(H)에 부착시키고 1차 및 2차 밀봉층(202, 204)을 접합시키는 과정에서 조립된다.
더욱 상세하게는, 1차 앵커(160)는, 앵커 유닛(150)의 2차 앵커(158) 상에 2차 밀봉층(204)을 접합시킨 후, 2차 앵커(158)의 상부표면에 용접 등에 의해 부착된다. 계속해서, 멤브레인 캡(162)은, 1차 앵커(160) 상에 1차 밀봉층(202)을 접합시킨 후, 1차 앵커(160)와 1차 밀봉층(202) 사이의 접합부위를 덮어 보호할 수 있도록 1차 밀봉층(202) 상에 부착될 수 있다.
이와 같이, 액화가스 저장탱크의 단열 시스템을 설치하는 도중에, 1차 앵커(160) 및 멤브레인 캡(162)는 앵커 유닛(150)의 나머지 구성요소들과 조립되지 않은 상태로 별도로 준비되며, 앵커 유닛(150)의 2차 앵커(158) 상에 2차 밀봉층(204)을 접합시킨 후, 순차적으로 조립될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 제2 실시형태에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조체를, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 8에는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체가 액화가스 저장탱크를 형성하기 위해 선체 구조벽에 부착된 상태를 나타내는 측단면도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 B 부분을 확대하여 도시한 주요부 확대도가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체의 앵커 유닛을 분해하여 도시하는 측면도가 도시되어 있다.
도 8 내지 도 10에 도시된 제2 실시형태의 단열 구조체(302)는, 도 2 내지 도 7에 도시된 제1 실시형태의 단열 구조체(102)와 비교해서, 단지 앵커 유닛의 구조에 있어서만 차이가 있으므로, 이어지는 설명에서는 제2 실시형태에 따른 앵커 유닛(350)을 중심으로 설명이 이루어진다. 제2 실시형태에 따른 단열 구조체의 설명에서는, 제1 실시형태에 따른 단열 구조체와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 편의상 생략한다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체(302)가 설치되어 형성되는 액화가스 저장탱크는, 도 5을 참조하여 전술한 바와 마찬가지로, 선체의 구조벽(hull; H) 상에 적층되는 단열벽(100) 및 밀봉벽(200)을 갖는다(도 8 참조). 즉, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체(302)를 갖는 저장탱크는 단열벽(100) 상에 밀봉벽(200)이 설치되고, 단열벽 사이에 밀봉벽이 개재되지 않는다. 단열벽(100)은, 복수개의 모듈화된 단열 구조체(302)들이 선체의 구조벽(H) 상에 배열됨으로써 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 단열벽(100)을 형성하기 위한 본 발명의 제2 실시형태에 따른 각각의 단열 구조체(302)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 포함할 수 있다.
1차 단열패널(110)은, 예를 들어 폴리우레탄 폼 등으로 만들어지는 1차 단열재(114)와, 이 1차 단열재(114)의 상부면 및 하부면에 접착되는 상부 및 하부 플라이우드(112, 116)로 이루어질 수 있다. 또한, 2차 단열패널(130)은, 내부에 종횡으로 칸막이 부재(136)가 설치되는 대략 육면체 상자형상을 가질 수 있다. 상부벽 부재(132), 하부벽 부재(133), 4개의 측벽 부재(134)로 이루어지는 육면체 상자와 칸막이 부재(136)는 각각 플라이우드에 의해 제작될 수 있다. 상자형상을 갖는 2차 단열패널(130)의 내부공간은 칸막이 부재(136)에 의해 복수로 구획(격자 구조)될 수 있으며, 각각의 구획된 공간에는 예를 들어 폴리우레탄 폼 등으로 만들어지는 2차 단열재(138)가 채워질 수 있다.
1차 단열재(114)와 2차 단열재(138)는 동일한 소재, 예를 들어 폴리우레탄 폼으로 만들어질 수 있으며, 2차 단열재(138)의 밀도는 1차 단열재(114)의 밀도보다 낮은 값을 갖도록 발포성형될 수 있다.
본 발명에 따르면, 단열 구조체(102)를 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 부착시켜 2층으로 제작함으로써 저장탱크의 외부로부터 내부로의 열 유입을 더욱 양호하게 차단하는 한편, 2차 단열패널(130) 내부에 채워지는 2차 단열재(138)를 저밀도로 형성함으로써, BOR 향상과 단열 구조체의 경량화를 동시에 달성할 수 있게 된다.
나아가서, 2차 단열패널(130)을 칸막이 부재(136)에 의해 내부가 격자 구조로 형성되는 박스형상으로 제작함으로써, 상대적으로 저밀도의 단열재를 사용하더라도 2차 단열패널(130)의 강도를 향상시킬 수 있게 된다.
1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 서로 부착시켜 만들어지는 단열 구조체(102)는 사전에 공장에서 모듈화되어 사전-제작되며, 모듈화된 각 단위 단열 구조체는 현장으로 운반된 후, 저장탱크를 제작하기 위해 선체 구조벽에 장착된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체(302)는, 액화가스 저장탱크를 형성하기 위해 선체 구조벽(H)에 부착된다.
다수의 단열 구조체(302)가 선체 구조벽(H) 상에 배열됨으로써 형성되는 단열벽(100) 상에는 밀봉벽(200)이 적층 설치된다. 밀봉벽(200)은, 1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)을 포함할 수 있다. 1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)은, 각각, 복수의 멤브레인을 용접에 의해 이어붙임으로써 형성될 수 있다. 각각의 멤브레인은 열변형으로 인한 응력집중을 회피할 수 있도록 형성된 주름부를 가질 수 있다.
단열 구조체(302)는 선체의 구조벽(H) 상에 부착될 수 있으며, 전술한 바와 같이, 모든 단열 구조체(302)가 앵커 유닛을 포함할 수도 있고 단열 구조체 중 일부는 앵커 유닛을 포함하지 않을 수도 있다. 앵커 유닛을 포함하지 않는 단열 구조체를 사용할 것인지 여부와, 사용하더라도 어느 위치에 어떻게 배치할 것인지 여부는, 저장탱크의 설계시 결정될 수 있다.
1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)을 포함하는 밀봉벽(200)은 앵커 유닛을 가지는 단열 구조체(302)(이하, 앵커 구조체라고도 함)를 통하여 선체의 구조벽(H)과 연결될 수 있다. 앵커 유닛을 가지지 않는 단열 구조체(이하, 평면 구조체라고도 함)는 선체의 구조벽(H) 상에 설치되지만, 밀봉벽(200)과는 기계적으로 연결되지 않는다.
평면 구조체는 밀봉벽(200)이 받는 액화가스의 하중만 지지하고 밀봉벽(200)과 직접적인 결합관계가 없다. 평면 구조체는, 앵커 구조체들의 사이에 배치되거나, 앵커 구조체와 코너 구조체(저장탱크의 모서리 부분에 설치되는 단열 구조체, 도시생략) 사이에 배치될 수 있다.
앵커 구조체 및 평면 구조체를 포함하는 모든 단열 구조체(302)는, 하나 이상의 연결수단에 의해 탱크의 구조벽(H)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 단열 구조체(302)는 선체의 구조벽(H)에 고정적으로 설치되어 있는 스터드 볼트(106)에 단열 구조체(102)를 형성하는 2차 단열패널(130)의 하부벽 부재(133)를 너트(107)로 체결함으로써 선체의 구조벽(H) 상에 부착될 수 있다.
2차 단열패널(130)의 단열상자를 형성하는 하부벽 부재(133)에는 스터드 볼트(106)가 관통하는 삽입구멍이 형성된다. 단열 구조체(102)를 스터드 볼트(106)에 고정시킬 때, 스터드 볼트(106)에 대한 너트(107) 및 작업공구의 접근을 허용하기 위해서, 단열 구조체(102)의 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(130)을 상하로 관통하는 작업구멍(142)이 형성될 수 있으며, 이 작업구멍(142)은 너트(107)의 체결이 완료된 후 플러그 부재(도시생략)에 의해 채워진다. 플러그 부재는 제1 및 제2 단열재(114, 138)와 동일한 소재로 형성될 수 있다.
단열 구조체(102)와 선체 구조벽(H) 사이에는 위치에 따른 간격 차이를 보정하기 위하여 매스틱(mastic, 108)이 개재될 수 있다.
구조벽(H) 상에 배열되는 복수의 단열 구조체(302)끼리의 측면은 서로 소정거리(예컨대 1 내지 4mm)만큼 이격된 간격을 가질 수 있다. 이와 같이 형성된 간격은 선체의 변형시 단열 구조체(302)가 유동할 수 있는 공간을 제공하여 변형량을 흡수할 수 있게 한다. 단열 구조체(302)는 선체의 구조벽(H)에 대해 평행한 방향으로 약간의 이동(슬라이딩)이 가능하도록 구성될 수 있다. 하나의 단열 구조체(302)와 인접하는 다른 하나의 단열 구조체(302) 사이에는 신축성을 갖는 글래스 울(glass woll, 104) 등과 같은 단열재가 끼워질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 단열 구조체(302)는, 선체의 구조벽(H)에 마주하도록 하부에 배치되는 2차 단열패널(130)과, 이러한 2차 단열패널(130) 상에 적층되는 1차 단열패널(110)을 포함할 수 있다. 또한, 1차 단열패널(110)의 상부 표면에는 밀봉벽(200)이 부착되는 앵커 유닛(350)이 제공된다.
밀봉벽(200)은, 저장탱크의 내부에 수용되는 액화가스와 직접 접하는 1차 밀봉층(202)과, 단열벽(100)과 1차 밀봉층(202) 사이에 설치되는 2차 밀봉층(204)을 포함할 수 있다. 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204)은 서로 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치된다. 밀봉벽(200)은 온도 변화에 의하여 다소 신축이 발생할 수 있으며, 이 경우 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204)이 서로 접촉하여 손상될 수 있으므로, 이들이 서로 접촉하지 않고 이격된 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204) 사이에는 지지판재(116)가 설치될 수 있다.
1차 밀봉층(202) 및 2차 밀봉층(204)에는, 수축 및 신장시 파손 등을 방지하기 위해 다수의 주름부가 형성된다. 주름부는 액화가스의 선하적에 따른 온도변화에 의하여 신장되거나 수축되어 밀봉벽(200)에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 방지한다.
밀봉벽(200)을 이루는 1차 밀봉층(202)과 2차 밀봉층(204)은, 후술하는 바와 같이, 단열 구조체(302)의 앵커 유닛(350)에 용접에 의해 고정된다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 앵커 구조체로서의 단열 구조체(302) 상에 설치되는 앵커 유닛(350)은, 단열 구조체에 포함된 1차 단열패널(110)의 상부 플라이우드(112)보다 아래쪽에 매립되고 상부 플라이우드(112)와의 사이에서 간극을 형성하는 매립 플라이우드(352)와, 앵커 유닛(350)의 조립시 위치결정을 위해 매립 플라이우드(352)의 조립구멍(352a)에 삽입되는 위치결정 부재(354)와, 매립 플라이우드(352) 상에 슬라이딩 이동 가능하게 적층되는 슬라이딩 부재(356)와, 이 슬라이딩 부재(356)를 관통하여 위치결정 부재(354)와 결합되며 2차 밀봉층(204)을 고정시키는 2차 밀봉층 고정부재(360)와, 이 2차 밀봉층 고정부재(360)와 결합되며 1차 밀봉층(202)을 고정시키는 1차 밀봉층 고정부재(362)를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 부재(356), 2차 밀봉층 고정부재(360) 및 1차 밀봉층 고정부재(362)는 서로 결합되어 슬라이딩부를 형성하며, 이 슬라이딩부는 매립 플라이우드(352)와 상부 플라이우드(112)에 의해 형성된 간극 내에 고정적으로 배치되는 캡 부재(358) 내에서 슬라이딩 할 수 있다.
본 실시형태의 앵커 유닛(350)은 종래와 같은 앵커 로드(도 1 참조)를 필요로 하지 않기 때문에, 슬라이딩부와 단열 구조체(302)의 하단표면(즉, 2차 단열패널(130)의 가장 아래쪽에 위치된 하부벽 부재(133))과의 사이에는 열전달 통로로서의 앵커 로드가 존재하지 않는다. 그에 따라, 슬라이딩부의 전체 면적에 걸쳐서, 슬라이딩부의 아래쪽에는, 앵커 로드 또는 이 앵커 로드를 설치하기 위한 앵커 로드 구멍이 존재하지 않으며, 단지 단열재 및 플라이우드만이 존재할 뿐이다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 단열 구조체(302)의 앵커 유닛(350)은, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 앵커 로드를 포함하지 않는다. 그에 따라, 앵커 유닛(350)에 포함되는 슬라이딩 부재(356)와, 단열 구조체(302)의 가장 하부에 배치되는 2차 단열패널의 하부벽 부재(133)와의 사이에는 단열재 및 플라이우드만이 존재하도록 만들어질 수 있다.
매립 플라이우드(352)에 형성된 조립구멍(352a)에 삽입되는 위치결정 부재(354)는, 폴리우레탄 폼(PUF) 소재로 만들어질 수 있다. 위치결정 부재(354)는, 2차 밀봉층 고정부재(360)와의 나사 결합을 위해, 암나사부가 형성되는 너트 부재(354a)를 포함할 수 있다. 너트 부재(354a)는 위치결정 부재(354)의 상부에 형성된 오목부 내에 장착될 수 있다. 위치결정 부재(354)의 상부 외주면에는 링 부재(354b)가 위치결정 부재(354)를 둘러싸도록 장착될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 너트 부재(354a)와 링 부재(354b)의 상하방향 치수는 대략 동일하게 정해질 수 있다. 위치결정 부재(354)가 매립 플라이우드(352)의 조립구멍(352a) 내에 삽입된 상태에 있어서, 너트 부재(354a) 및 링 부재(354b)는 이 조립구멍(352a) 내에 삽입되어 있지 않으며, 너트 부재(354a) 및 링 부재(354b)는 매립 플라이우드(352)의 상부면 위쪽에 위치될 수 있도록 각각의 치수가 정해질 수 있다.
위치결정 부재(354)는 앵커 유닛(350)의 조립시에는 그 형태를 그대로 유지하지만, 액화가스 저장탱크의 운용 중에 발생하는 멤브레인 열수축 발생시 대략 수평방향으로 파단될 수 있다. 위치결정 부재(354)의 파단위치는 매립 플라이우드(352)의 상부면과 동일평면을 따를 수 있다. 즉, 위치결정 부재(354)는 너트 부재(354a) 및 링 부재(354b)의 하단을 잇는 가상의 평면을 따라 파단될 수 있다.
파단 이후, 위치결정 부재(354)의 하부조각은 매립 플라이우드(352)의 조립구멍(352a) 내에 유지되고, 위치결정 부재(354)의 상부조각은 슬라이딩 부재(356), 2차 밀봉층 고정부재(360) 및 1차 밀봉층 고정부재(362)와 함께 수평방향으로 슬라이딩 가능하다.
슬라이딩 부재(356)는 전체적으로 대략 일정한 두께를 가지며, 중앙 부분이 가장자리 부분에 비해 볼록하게 솟아오른 형상을 가질 수 있다. 슬라이딩 부재(356)의 가장자리 부분은 매립 플라이우드(352)와 캡 부재(358) 사이에 슬라이딩 가능하게 끼워지고, 슬라이딩 부재(356)의 중앙 부분은 위치결정 부재(354)와 2차 밀봉층 고정부재(360)와의 사이에 끼워질 수 있다.
슬라이딩 부재(356)의 중앙 부분에는 관통구멍이 형성되어, 2차 밀봉층 고정부재(360)의 하부에 돌출 형성되는 수나사부(360a)가 이 관통구멍을 관통하여 아래쪽으로 통과해 지나갈 수 있다.
2차 밀봉층 고정부재(360)는, 아래쪽으로 돌출 형성되는 수나사부(360a)와, 상부에 오목하게 형성되는 암나사부(360b)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 2차 밀봉층 고정부재(360)의 수나사부(360a)는 위치결정 부재(354)의 너트 부재(354a)와 나사결합될 수 있도록 형성된다. 또, 2차 밀봉층 고정부재(360)의 암나사부(360b)는 1차 밀봉층 고정부재(362)의 하부에 돌출 형성되는 수나사부(362a)와 나사결합될 수 있도록 형성된다.
2차 밀봉층 고정부재(360)의 하부표면 가장자리 부분에는 하부 단차부(360c)가 형성되며, 이 하부 단차부(360c)에는 2차 밀봉층(204)이 위치될 수 있다. 그에 따라, 위치결정 부재(354)와 2차 밀봉층 고정부재(360)의 결합시, 그 사이에 슬라이딩 부재(356) 및 2차 밀봉층(204)이 끼워져 고정될 수 있다. 특히 2차 밀봉층(204)은 2차 밀봉층 고정부재(360)와 용접에 의해 고정될 수 있다.
2차 밀봉층 고정부재(360)의 상부표면 가장자리 부분에는 상부 단차부(360d)가 형성되며, 이 상부 단차부(360d)에는 1차 밀봉층(202)이 위치될 수 있다. 그에 따라, 2차 밀봉층 고정부재(360)와 1차 밀봉층 고정부재(362)의 결합시, 그 사이에 1차 밀봉층(202)이 끼워져 고정될 수 있다. 1차 밀봉층(202)은 1차 밀봉층 고정부재(362)와 용접에 의해 고정될 수 있다.
1차 밀봉층 고정부재(362)는, 아래쪽으로 돌출 형성되는 수나사부(362a)와, 상부에 오목하게 형성되는 공구 결합부(362b)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 1차 밀봉층 고정부재(362)의 수나사부(362a)는 2차 밀봉층 고정부재(360)의 암나사부(360b)와 나사결합될 수 있도록 형성된다. 또, 1차 밀봉층 고정부재(362)의 공구 결합부(362b)는 1차 밀봉층 고정부재(362)의 조립 작업시 공구가 결합될 수 있다.
전술한 2차 밀봉층 고정부재(360)에 의하면 2차 밀봉층(204)의 설치시 센터링 기능을 수행할 수 있으며, 마찬가지로, 전술한 1차 밀봉층 고정부재(362)에 의하면 1차 밀봉층(202)의 설치시 센터링 기능을 수행할 수 있다.
액화가스 저장탱크의 단열 시스템을 설치할 때, 2차 밀봉층 고정부재(360) 및 1차 밀봉층 고정부재(362)는 앵커 유닛(350)의 나머지 구성요소들과 조립되지 않은 상태로 별도로 준비되며, 현장에서 1차 및 2차 밀봉층을 적층할 때, 순차적으로 조립될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 단열벽, 102, 302: 단열 구조체, 106: 스터드 볼트, 107: 너트, 108: 매스틱, 110: 1차 단열패널, 112: 상부 플라이우드, 114: 1차 단열재, 116: 하부 플라이우드, 130: 2차 단열패널, 132: 상부벽 부재, 133: 하부벽 부재, 134: 측벽 부재, 136: 칸막이 부재, 138: 2차 단열재, 142: 작업구멍, 150, 350: 앵커 유닛, 152, 352: 매립 플라이우드, 154: 앵커 베이스, 156: 앵커 베이스 캡, 158: 2차 앵커, 160: 1차 앵커, 162: 멤브레인 캡, 200: 밀봉벽, 202: 1차 밀봉층, 204: 2차 밀봉층, 206: 지지판재, 354: 위치결정 부재, 356: 슬라이딩 부재, 358: 캡 부재, 360: 2차 밀봉층 고정부재, 362: 1차 밀봉층 고정부재.

Claims (15)

  1. 액화가스 저장탱크의 단열벽을 형성하는 동시에 밀봉벽을 지지하도록 선체의 구조벽에 배치되는 단열 구조체로서,
    상기 밀봉벽이 연결될 수 있도록 상기 단열 구조체에 형성되는 앵커 유닛을 포함하며,
    상기 앵커 유닛은, 상기 단열 구조체의 상부 플라이우드보다 아래쪽에 매립되고 상기 상부 플라이우드와의 사이에서 간극을 형성하는 매립 플라이우드와, 상기 앵커 유닛의 조립시 위치결정을 위해 상기 매립 플라이우드에 삽입되는 위치결정 부재와, 상기 매립 플라이우드와 상기 상부 플라이우드 사이에서 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고 상기 밀봉벽이 접합되는 슬라이딩부를 포함하며,
    상기 슬라이딩부의 전체 면적에 걸쳐서, 상기 슬라이딩부와 상기 단열 구조체의 하단표면 사이에는 단열재가 제공되고 열전달 통로가 존재하지 않으며,
    상기 위치결정 부재는, 상기 앵커 유닛의 조립시에는 그 형태를 유지하고, 상기 액화가스 저장탱크의 운용 중에 발생하는 열수축시 파단되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀봉벽은 1차 밀봉층 및 2차 밀봉층을 포함하며,
    상기 슬라이딩부는, 상기 매립 플라이우드 상에 슬라이딩 이동 가능하게 적층되는 슬라이딩 부재와, 상기 슬라이딩 부재를 관통하여 상기 위치결정 부재와 결합되며 상기 2차 밀봉층을 고정시키는 2차 밀봉층 고정부재와, 상기 2차 밀봉층 고정부재와 결합되며 상기 1차 밀봉층을 고정시키는 1차 밀봉층 고정부재를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 앵커 유닛은, 상기 매립 플라이우드와 상기 상부 플라이우드에 의해 형성된 간극 내에 배치되는 캡 부재를 더 포함하며,
    상기 슬라이딩 부재는 상기 매립 플라이우드와 상기 캡 부재 사이에서 슬라이딩 가능한, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치결정 부재는, 상기 매립 플라이우드에 형성된 조립구멍에 삽입되며,
    상기 위치결정 부재의 상부에는 암나사부를 갖는 너트 부재가 매립되고, 상기 위치결정 부재의 상부 외주면에는 링 부재가 상기 위치결정 부재를 둘러싸도록 장착되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치결정 부재는 열수축시 수평방향으로 파단되고, 파단 이후, 상기 위치결정 부재의 하부조각은 상기 매립 플라이우드 내에 유지되고, 상기 위치결정 부재의 상부조각은 상기 슬라이딩부와 함께 수평방향으로 슬라이딩 가능한, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 밀봉층 고정부재는, 아래쪽으로 돌출 형성되는 수나사부와, 상부에 오목하게 형성되는 암나사부를 포함하며,
    상기 2차 밀봉층 고정부재의 수나사부는 상기 위치결정 부재와 나사결합되고, 상기 2차 밀봉층 고정부재의 암나사부는 상기 1차 밀봉층 고정부재와 나사결합되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 밀봉층 고정부재의 하부표면 가장자리 부분에는 상기 2차 밀봉층이 위치되는 하부 단차부가 형성되며, 상기 2차 밀봉층은 상기 2차 밀봉층 고정부재와 용접에 의해 고정되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 밀봉층 고정부재의 상부표면 가장자리 부분에는 상기 1차 밀봉층이 위치되는 상부 단차부가 형성되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 1차 밀봉층 고정부재는, 아래쪽으로 돌출 형성되는 수나사부를 포함하며, 상기 1차 밀봉층 고정부재의 수나사부는 상기 2차 밀봉층 고정부재와 나사결합되며, 상기 1차 밀봉층은 상기 1차 밀봉층 고정부재와 용접에 의해 고정되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열 구조체는, 상기 구조벽 상에 설치되는 2차 단열패널과, 상기 2차 단열패널 상에 부착되고 상기 앵커 유닛이 장착되는 1차 단열패널을 포함하며,
    상기 밀봉벽은 상기 앵커 유닛에 의해서 상기 1차 단열패널 상에 적층 설치되며,
    상기 2차 단열패널은 내부에 격자구조의 칸막이 부재가 설치되어 형성되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 1차 단열패널은, 폴리우레탄 폼 등으로 만들어지는 1차 단열재와, 상기 1차 단열재의 상부면 및 하부면에 접착되는 상부 및 하부 플라이우드를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 2차 단열패널은, 상부벽 부재, 하부벽 부재, 및 측벽 부재로 이루어지는 육면체 상자와, 상기 육면체 상자의 내부에 종횡으로 설치되는 상기 칸막이 부재와, 상기 칸막이 부재에 의해 구획된 공간 내에 채워지는 2차 단열재를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 1차 단열재와 상기 2차 단열재는 동일한 소재로 이루어지며, 상기 2차 단열재는 상기 1차 단열재보다 낮은 밀도를 갖도록 형성되는, 액화가스 저장탱크의 단열 구조체.
  15. 선체의 구조벽 상에 밀봉벽 및 단열벽을 설치하여 액화가스를 저장할 수 있도록 제작되는 액화가스 저장탱크로서,
    상기 단열벽은, 상기 액화가스 저장탱크의 코너 부분에 배치되는 코너 구조체와, 상기 선체의 구조벽과 상기 밀봉벽 사이에 배치되는 단열 구조체를 포함하며,
    상기 단열 구조체는, 상기 밀봉벽이 고정되는 앵커 유닛을 포함하며,
    상기 앵커 유닛은, 상기 단열 구조체의 상부 플라이우드보다 아래쪽에 매립되고 상기 상부 플라이우드와의 사이에서 간극을 형성하는 매립 플라이우드와, 상기 앵커 유닛의 조립시 위치결정을 위해 상기 매립 플라이우드에 삽입되는 위치결정 부재와, 상기 매립 플라이우드와 상기 상부 플라이우드 사이에서 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고 상기 밀봉벽이 접합되는 슬라이딩부를 포함하며,
    상기 슬라이딩부의 전체 면적에 걸쳐서, 상기 슬라이딩부와 상기 단열 구조체의 하단표면 사이에는 단열재가 제공되고 열전달 통로가 존재하지 않으며,
    상기 위치결정 부재는, 상기 앵커 유닛의 조립시에는 그 형태를 유지하고, 상기 액화가스 저장탱크의 운용 중에 발생하는 열수축시 파단되는, 액화가스 저장탱크.
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