KR102280768B1

KR102280768B1 - 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박

Info

Publication number: KR102280768B1
Application number: KR1020150146030A
Authority: KR
Inventors: 최병기; 오훈규; 김태준; 김주현
Original assignee: 한국조선해양 주식회사; 현대중공업 주식회사
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2021-07-21
Also published as: KR20170045926A

Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 액화가스를 저장하는 탱크에 있어서, 액화가스 저장공간을 형성하는 외벽; 및 상기 외벽의 외측에 마련되는 단열재를 포함하되, 상기 단열재는, 몰드 내부에 내부재가 충진되어 제작되는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박{A liquefied gas tank and a ship having the same}

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

동력을 얻기 위해 엔진이 연료를 소모할 때, 엔진으로부터 발생하는 배기로 인해 지속적인 환경 파괴가 이루어지고 있다. 특히 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단인 선박은, 중유나 등유와 같은 연료를 소비하면서 배기를 방출하게 되고, 이때 방출되는 배기는 육상의 운송수단 대비 어마어마한 양을 차지한다.

따라서 최근 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구)는 선박의 운항 시 발생하는 배기가스 규제 방안에 대해 논의한 바 있으며, 현재 확정된 방안(IMO Tier III 등)에 따르면 일정 연도에 도달할 때마다 배기가스의 규제가 단계별로 점차 강화된다.

이러한 상황으로 인해, 배기가스로 인한 환경오염을 줄일 수 있는 친환경 연료가 각광을 받고 있으며, 그 중 최근 주목받는 연료가 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)이다.

그런데 LNG는 비등점이 -163도이기 때문에 상온에서 부피가 큰 기체로 존재한다. 따라서 많은 양을 운반하기 위해서는 LNG를 액화시켜서 저장해야 하는데, LNG를 액화하여 저장하는 탱크로는 멤브레인형 탱크와 독립형 탱크가 있다.

멤브레인형 탱크는 선체의 구조에 직접 연결되는 탱크로서, 선체와 분리되지 않는 탱크이다. 멤브레인형 탱크는 선체의 내벽에 2차 방벽(시트와 단열벽 구조) 및 1차 방벽(시트와 단열벽 구조)이 적층된 구조를 가진다. 따라서 멤브레인형 탱크는 선체와 직접 연결됨에 따라 LNG의 하중을 탱크가 지지하지 않고 선체에 그대로 전달하는 특징이 있다.

반면 독립형 탱크는 선체의 구조와 분리되어 마련되는 탱크로서, 선체에 탑재되는 형태로 제작되는 탱크이다. 독립형 탱크는 탱크 외벽에 단열재가 둘러싸인 구조를 가지며, 선체의 내부에 마련되는 서포트(support)에 의해 지지된다. 따라서 독립형 탱크는 선체와 분리되며 선체에 지지되도록 마련됨에 따라 LNG의 하중을 탱크가 직접 지지하는 특징이 있다.

이와 같은 독립형 탱크는, 멤브레인형 탱크 대비 복잡한 방벽의 구조를 갖지 않으므로 작업의 난이도가 상대적으로 낮을 수 있지만, 탱크 외벽에 보강재를 마련하는 과정에서 이루어지는 용접 공정, 단열재 제작 공정, 단열재 결합을 위한 스터드 볼트(stud bolt) 결합 공정 등으로 인해 많은 작업 공수가 발생되기 때문에, 독립형 탱크의 전체 작업 공수 절감을 위하여, 구조 개선이나 작업 공정 개선 등에 대한 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액화가스 저장탱크의 내측에 보강재를 설치하는 과정에서 용접 공수가 절감되고 작업 난이도가 낮춰질 수 있도록 하여 효율성을 높이는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 몰드를 이용하여 단열재를 형성함으로써 단열재 제작을 쉽게 하고, 단열재가 난연성 재질로 이루어지도록 하여 화재에 대비할 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 단열재를 고정할 때 스터드볼트를 대신하여 스터드너트를 활용함으로써 단열재 설치 작업이 더욱 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 단열재와 외벽 사이 간극으로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있음으로써 단열재의 시공에 대해 공간상 제약이 해소될 수 있도록 하는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 선체 홀드 내부에 형성된 벤치부로 인하여 액화가스 저장용량이 감소되는 것을 방지하기 위해, 액화가스 저장탱크에서 벤치부와 대응되는 하측에 리세스부를 두어 저장용량을 확보할 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 액화가스를 저장하는 탱크에 있어서, 액화가스 저장공간을 형성하는 외벽; 및 상기 외벽의 외측에 마련되는 단열재를 포함하되, 상기 단열재는, 몰드 내부에 내부재가 충진되어 제작되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 단열재는, 상기 몰드 내부에서 상기 내부재의 외측으로 외피가 더 공급되어 제작될 수 있다.

구체적으로, 상기 단열재는, 탈착 가능한 제1 몰드 및 제2 몰드 사이에 내부재 및 외피가 충진되어 제작될 수 있다.

구체적으로, 상기 내부재는, 폴리 우레탄 폼을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 내부재는, 펄라이트(perlite) 또는 유리버블(glass bubble)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 외피는, 유리버블(glass bubble)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기의 액화가스 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박은, 보강재의 용접 방식이 간편하게 변화될 수 있도록 하며, 몰드를 이용하여 난연성의 단열재를 제작함으로써 안전성을 확보할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박은, 스터드너트를 이용하여 단열재의 시공이 가능하므로 작업 공수가 절감되고 작업 난이도가 낮아질 수 있으며, 단열재 설치 작업 시 단열재와 외벽 사이의 간극이 커버될 수 있어 단열재가 외부에서도 설치될 수 있도록 하여 작업 효율성을 극대화할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박은, 벤치부를 갖는 홀드에 액화가스 저장탱크를 설치할 경우, 액화가스 저장탱크의 하부에 리세스부를 형성하여 벤치부로 인한 저장용량 감소를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강재의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재 제작용 몰드의 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드너트의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 부분 단면도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 서로 겹쳐놓은 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있다. 또한 본 발명은, 이하에서 설명하는 액화가스 저장탱크와 함께, 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박을 포함하는 것임을 알려둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 선체(2)에 설치된다. 구체적으로 액화가스 저장탱크(1)는 선체(2)의 홀드(20)에 설치될 수 있으며, 이때 선체(2)의 홀드(20)는 복수 개로 마련되며, 액화가스 저장탱크(1)는 각 홀드(20)에 설치될 수 있다. 따라서 액화가스 저장탱크(1)는 선체(2)에 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.

이때 선체(2)의 홀드(20)는 격벽(도시하지 않음)이나 코퍼댐 등으로 구획될 수 있으며, 홀드(20)의 내면과 액화가스 저장탱크(1) 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 이때 공간에는 안전을 위해 불활성 기체가 충진될 수 있으며, 공간을 통해 작업자가 출입할 수 있다. 물론 작업자의 출입 시에는 공간의 내부 공기가 외부 공기와 같은 조건이 되도록 불활성 기체의 배출 및 산소의 유입 등의 처리가 사전적으로 이루어질 수 있다.

액화가스 저장탱크(1)가 설치되는 선박은, 액화가스를 운반하는 운반선일 수 있다. 이 경우 선박은 LNG 캐리어 또는 LPG 캐리어 등일 수 있다. 또는 선박은, 액화가스 저장탱크(1)를 탑재하면서 액화가스를 이용하여 추진하는 선박일 수 있다. 즉 선박에 설치되는 액화가스 저장탱크(1)는 엔진의 구동을 위한 연료 탱크일 수 있다. 이 경우 선박은 컨테이너선 등 다양한 상선일 수 있다.

물론 본 명세서에서 선박은 일반 상선이 아닌 해양구조물을 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(1)가 설치되는 선박은 FLNG 등을 의미할 수도 있다.

액화가스 저장탱크(1)는, 외벽(10), 보강재(11), 단열재(12), 서포트(13), 격벽(14)을 포함한다.

외벽(10)은, 액화가스 저장공간을 형성한다. 외벽(10)은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 극저온의 액화가스를 저장하기 위해서는 SUS 재질 등으로 이루어질 수 있다.

외벽(10)은 액화가스와 직접 맞닿으면서 액화가스를 감싸는 구조물에 해당할 수 있으며, 액화가스 기준으로 볼 때 내벽에 해당할 수 있다. 또한 단열재(12) 기준으로도 내측에 마련되므로 내벽으로 지칭될 수도 있다.

외벽(10)에 의해 형성되는 액화가스 저장공간은, 다각 기둥(prismatic) 형태일 수 있다. 일례로 도면에 나타난 바와 같이 저장공간은 정단면이 8각형인 형태일 수 있고, 물론 이하에서 다른 도면을 통해 설명하겠으나 저장공간의 형태는 상기로 한정되지 않을 수 있다.

외벽(10)은 내부가 격벽(14)으로 구획될 수 있고, 구조적인 강도 보강을 위하여 내측에 보강재(11)가 마련될 수 있다. 또한 외벽(10)은 금속 재질이므로 외부의 열을 내부의 액화가스로 전달하여 액화가스를 기화시킬 수 있는바, 외벽(10)의 외측에는 단열재(12)가 마련될 수 있다.

보강재(11)는, 외벽(10)의 내측에 마련된다. 보강재(11)를 설명하기 위하여 도 1과 함께 도 2 내지 도 4를 참고하도록 한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강재(11)의 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 보강재(11)는 도 1 등에 나타난 바와 같이 외벽(10)의 내측에 "T" 형상으로 돌출되어 마련될 수 있다. 물론 보강재(11)는 외벽(10)의 내측에 "|" 형상으로 돌출될 수도 있다.

도 2를 참고하면, 보강재(11)는 "T" 형상으로 제작될 수 있는데, 이때 보강재(11)는 압출되거나, 또는 2개의 평판을 서로 수직 용접(fillet welding)하여 마련될 수 있다.

"T" 형상의 보강재(11)의 하단은 외벽(10)의 내측에 용접으로 부착되며, 이때 보강재(11)의 하단과 외벽(10)은 수직 용접으로 연결될 수 있다. 이 경우 대량의 수직 용접이 수행되어야 함에 따라, 작업의 효율성이 떨어질 수 있다.

반면 도 3을 참고하면, 본 발명은 보강재(11)의 형상 및 외벽(10)과의 용접 방식을 변화하여 앞선 문제를 해결하였다. 구체적으로 설명하자면, 보강재(11)는 "T" 형상이 아닌 "I" 형상으로 마련될 수 있다. 이때 보강재(11)는 3개의 평판이 서로 수직 용접되어 형성될 수 있으나, 바람직하게는 "I" 형상으로 압출 제작될 수 있다. 즉 보강재(11)는 "I" 형상의 단면이 길이 방향으로 일정 길이만큼(일례로 10~20m) 연장된 형태로 한번에 제작될 수 있다.

이후 보강재(11)는, 외벽(10)에 용접으로 고정될 수 있는데, 맞대기 용접(butt welding)으로 고정될 수 있으므로 수직 용접 대비 작업자를 보호하고 작업의 효율성을 극대화할 수 있다.

일례로 도 3의 경우, 외벽(10)은 보강재(11)의 폭만큼 적어도 부분적으로 단절될 수 있으며, 보강재(11)는 하단이 외벽(10)과 연속적으로 연결되도록 외벽(10)에 맞대기 용접으로 고정될 수 있다. 따라서 외벽(10)에서 단절된 부분은 보강재(11)의 하단에 의해 서로 연결될 수 있다.

그러나 이 경우에는 외벽(10)이 부분적으로 조각으로 나뉜 후 보강재(11)에 의해 서로 연결되어야 할 수 있으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 보강재(11)를 겹치기 용접(lap welding)으로 외벽(10)에 고정할 수도 있다.

즉 도 4를 참고하면, 외벽(10)은 보강재(11)가 설치되는 부분에서 단절 없이 연속적인 형태를 가질 수 있다. 이는 도 2의 경우와 유사하다. 그러나 도 4에서 보강재(11)는 "I" 형상을 갖기 때문에, 보강재(11)의 하단은 외벽(10)에 겹치도록 외벽(10)에 겹치기 용접으로 고정될 수 있다.

따라서 본 발명에서 도 3 또는 도 4과 같은 경우, 보강재(11)를 외벽(10)에 부착할 때 필요한 용접은 수직 용접이 아닌 맞대기 용접이나 겹치기 용접일 수 있고, 이는 용접의 난이도를 낮추게 되므로, 공수를 줄여서 작업 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명은, 압출재를 적용함으로써 용접장을 감소시켜 작업 효율을 높이고 용접 변형을 최소화 할 수 있으며, 도 3의 경우 용접부가 구조적 불연속성이 심한 fillet welding에서 불연속성이 적은 butt welding으로 바뀌어 피로 수명이 증가하며, 도 3, 4의 경우 기존 용접 위치보다 Bending moment가 감소하는 위치에서 용접이 이루어지기 때문에 이 또한 피로 수명을 증가시켜 준다.

단열재(12)는, 외벽(10)의 외측에 마련된다. 단열재(12)는 앞서 설명한 바와 같이 액화가스가 외부 열의 침투로 인해 기화되는 것을 방지하기 위하여 마련되는 것이며, 종래에 널리 알려져 있는 폴리 우레탄 폼(PUF), 펄라이트(perlite) 등의 재질을 이용할 수 있다.

단열재(12)는 일반적으로 폴리 우레탄 폼으로 형성되며, NC커팅 등을 이용하여 절삭 가공되어 형성될 수 있다. 그런데 단열재(12)는 후술하겠으나 외벽(10)의 고정을 위해 함몰부(122) 등을 갖는 형태가 되기 때문에, 단열재(12)의 절삭 가공은 난이도가 상당하여 작업 효율성을 떨어뜨릴 수 있다.

따라서 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 몰드(125)를 사용할 수 있으며, 이는 도 5를 참고하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재(12) 제작용 몰드(125)의 단면도이다.

도 5를 참고하면, 단열재(12)는, 몰드(125) 내부에 내부재(12a)가 충진되어 제작될 수 있다. 구체적으로 몰드(125)는 내부에 빈 공간을 형성할 수 있고, 폴리 우레탄 폼, 펄라이트, 유리 버블(glass bubble) 등을 포함하는 내부재(12a)가 빈 공간에 채워지면, 가열 등의 처리로 인해 내부재(12a)가 빈 공간의 형상을 가지면서 경화됨으로써, 단열재(12)가 간편하게 제작될 수 있다.

몰드(125)는, 제1 몰드(125a)와 제2 몰드(125b)로 구성될 수 있고, 제1 몰드(125a)와 제2 몰드(125b)는 서로 탈착 가능할 수 있다. 제1 몰드(125a)와 제2 몰드(125b)를 서로 분리하면 빈 공간이 개방되므로, 이때 빈 공간으로 내부재(12a) 등을 인입할 수 있으며, 제1 몰드(125a)와 제2 몰드(125b)를 서로 결합하면 빈 공간이 폐쇄될 수 있으므로 내부재(12a) 등을 통한 단열재(12)의 형상 제작이 가능할 수 있다.

물론 몰드(125)는 상기와 달리, 제1 몰드(125a)와 제2 몰드(125b)를 결합한 상태에서 제1 몰드(125a) 또는 제2 몰드(125b) 중 적어도 어느 하나의 외측으로부터 빈 공간까지 관통된 별도의 구멍(도시하지 않음)을 통해 내부재(12a) 등을 주입하여 단열재(12)를 제작한 뒤, 제1 몰드(125a)와 제2 몰드(125b)를 분리시켜서 단열재(12)를 몰드(125)로부터 꺼낼 수 있다. 이외에 몰드(125)를 이용하는 다양한 제작 방식이 본 발명에서 활용될 수 있다.

단열재(12)는, 내부재(12a)에 더하여 몰드(125) 내부에서 내부재(12a)의 외측으로 외피(12b)가 더 공급되어 제작될 수 있다. 단열재(12)가 외피(12b)를 가질 경우 내부재(12a)는 폴리 우레탄 폼 등을 포함할 수 있으며, 외피(12b)는 유리버블을 포함하는 유리버블 퍼티 등일 수 있다.

유리버블과 폴리 우레탄 폼 등은 물성치가 서로 유사하기 때문에, 몰드(125)를 이용하여 단열재(12)를 제작할 경우 외피(12b)와 내부재(12a)는 서로 견고하게 결합될 수 있다. 따라서 폴리 우레탄 폼 등의 내부재(12a)가 유리버블 퍼티 등의 외피(12b)에 의해 감싸진 단열재(12)가 몰드(125)에 의해 제작될 수 있다.

폴리 우레탄 폼은 가연성 재질이기 때문에 화재에 취약하다. 특히 종래 액화가스 저장탱크(1)의 폴리 우레탄 폼 단열재(12)에 의한 화재로 인하여 사망사고가 발생한 이력이 있을 정도로, 폴리 우레탄 폼은 안전성이 떨어지는 물질에 해당한다.

그러나 폴리 우레탄 폼은 비용이 저렴하고 단열성능이 좋기 때문에, 다른 물질보다도 많이 사용되고 있어 화재 안전성을 확보할 필요가 있는데, 본 발명은 폴리 우레탄 폼 등의 내부재(12a)를 난연성 재질인 유리버블 등으로 감싸게 되므로, 단열재(12)가 난연성을 갖도록 할 수 있다.

따라서 본 발명은, 몰드(125)를 이용해 단열재(12)를 제작함으로써 단열재(12) 제작의 효율성을 높이고, 또한 단열성능이 좋으나 가연성인 폴리 우레탄 폼 등을 유리버블 등의 난연성 재질로 감싸는 형태로 단열재(12)를 제작함으로써 안전성을 확보할 수 있다.

이하에서는 단열재(12)와 외벽(10)의 고정 구조에 대해, 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)의 부분 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드너트(102)의 사시도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)의 부분 단면도이다.

먼저 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재(12)는, 앞서 설명한 몰드(125)에 의해 제작될 수 있고, 또는 절삭 가공 등 종래의 방법 등에 의해 제작될 수도 있음을 알려 둔다.

외벽(10)은, 외면에 스터드볼트(101)가 고정될 수 있다. 스터드볼트(101)는 나사산을 갖는 볼트이며, 끝단이 외측으로 마련되고 머리 부분이 외벽(10)에 고정되거나, 머리 부분이 없고 나사산이 형성된 기둥 형태로만 구성될 수도 있다. 후자의 경우 외벽(10)에는 스터드볼트(101)를 고정하기 위한 스페이서(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 스페이서에 스터드볼트(101)가 용접될 수 있다.

스터드볼트(101) 또는 스페이서 등이 마련됨에 따라, 외벽(10)과 단열재(12) 사이에는 간극(126)이 형성될 수 있다. 이러한 간극(126)은 외벽(10)이 예상치 못한 원인 등으로 인해 파손되어 액화가스가 외벽(10)의 외측으로 누출될 경우, 선체(2)의 홀드(20) 등으로 누출되어 작업자에게 위해를 가하는 것을 방지하기 위해 마련될 수 있다.

즉 누출되는 액화가스는 간극(126)을 따라 흐르도록 하며, 간극(126)을 따라 흐르는 액화가스는 드립 트레이(drip tray, 도시하지 않음)로 수집되어 안전하게 처리될 수 있다. 이를 위해 간극(126)은 드립 트레이를 향해 마련될 수 있다.

단열재(12)는 스터드볼트(101)를 통해 외벽(10)에 고정될 수 있다. 이를 위해 단열재(12)에는 함몰부(122)가 마련되는데, 단열재(12)의 함몰부(122)는 단열재(12)를 모두 관통하지 않는 깊이로 함몰되어 있을 수 있고, 고정너트(121)가 내부에 위치할 수 있다.

고정너트(121)는 스터드볼트(101)에 나사결합되며, 고정너트(121)가 스터드볼트(101)에 결합되면서 단열재(12)를 외벽(10) 방향으로 내리 누름에 따라, 단열재(12)는 외벽(10)에 고정될 수 있다. 이후 함몰부(122)는 별도의 단열 물질에 의해 덮일 수 있다.

물론 단열재(12)와 단열재(12) 사이에 형성되는 틈 역시 함몰부(122)와 마찬가지로 별도의 단열 물질이 충진될 수 있으며, 이때 사용되는 단열 물질의 형태나 재질은 특별히 한정되지 않는다.

이와 달리 도 7을 참조하면, 본 발명은 스터드볼트(101)를 대신하여 스터드너트(102)를 포함할 수 있다. 스터드너트(102)는 스터드볼트(101)와 유사하게 외벽(10)에 고정될 수 있으며, 후술할 고정볼트(123)와 나사결합되어 단열재(12)를 외벽(10)에 고정할 수 있다.

스터드너트(102)는, 도 9를 참조하면 고정볼트(123)의 인입을 위한 볼트구멍(1021)을 가질 수 있으며, 단면이 원 형태일 수 있다. 또한 스터드너트(102)는, 서로 다른 직경의 원판들이 동심원 모양으로 적층된 형태를 가질 수 있다.

구체적으로 스터드너트(102)는, 외측으로 갈수록(외벽(10)에서 멀어질수록) 상대적으로 직경이 작아지도록 서로 다른 직경의 원판들이 적층된 형태를 가질 수 있다. 이때 스터드너트(102)는, 외벽(10)에 점 용접으로 고정될 수 있다.

도 7에서의 스터드너트(102)는 간단한 점 용접으로 고정될 수 있으므로 작업 공정이 용이해질 수 있다. 즉 본 발명은 스터드볼트(101)를 대신해 스터드너트(102)를 사용하여 작업 공정을 효율적으로 개선할 수 있다.

단열재(12)에는 도 6과 마찬가지로 함몰부(122)가 형성되며, 다만 이때 함몰부(122)에는 고정볼트(123)가 위치할 수 있다. 고정볼트(123)는 단열재(12)를 관통하며 스터드너트(102)에 결합되어 단열재(12)를 외벽(10)과 고정할 수 있다.

다만 스터드너트(102)가 마련됨에 따라, 스터드너트(102)의 높이만큼 단열재(12)는 외벽(10)과 이격 고정될 수 있고, 단열재(12)와 외벽(10) 사이의 이격 공간은 앞서 설명한 누출 액화가스의 처리를 위한 간극(126)으로 이루어질 수 있다.

도 8을 참조하면, 단열재(12)에는 너트인입부(127)가 마련될 수 있다. 앞서 스터드너트(102)는 원판들이 서로 적층된 형태를 가지게 되며 원판들은 서로 직경이 다르므로, 터드너트에는 단차가 마련될 수 있다.

이때 단열재(12)는 너트인입부(127)를 통해 스터드너트(102)의 단차가 맞물리도록 하여, 단열재(12)와 외벽(10) 사이의 간극(126)을 형성하면서도 스터드너트(102)와 단열재(12)의 위치를 정확히 정렬할 수 있다.

즉 단열재(12)는 스터드너트(102)의 적어도 일부분이 내부에 삽입될 수 있도록 하는 너트인입부(127)를 형성하고, 스터드너트(102)는 외벽(10)에 설치되어 적어도 일부분이 단열재(12)의 내측에 인입되면서, 너트인입부(127)에 인입되지 않는 나머지 부분을 통해 단열재(12)와 외벽(10) 사이의 간극(126)을 마련할 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명은 커버부(124)를 더 포함할 수 있다. 단열재(12)는 앞서 도 6 내지 도 8을 통해 나타난 바와 같이 스터드볼트(101)와 고정너트(121)의 조합 및/또는 스터드너트(102)와 고정볼트(123)의 조합 등의 방식에 의해 설치될 수 있는데, 이때 단열재(12)와 단열재(12) 사이에는 틈새가 형성되고, 단열재(12)와 외벽(10) 사이에는 간극(126)이 형성될 수 있다.

그런데 단열재(12)를 외벽(10)에 고정하는 작업을 외부에서 진행할 경우, 비나 먼지 등의 이물질이 단열재(12) 사이의 틈새를 통해 단열재(12)와 외벽(10) 사이의 간극(126)으로 유입될 우려가 있다.

따라서 종래에는 단열재(12)의 설치가 모두 선체(2)의 홀드(20) 내에서 이루어지게 되는데, 이 경우 작업 공간이 좁아 열악하여 작업 난이도가 상승하며 작업자들의 근골격계 질환을 빈번하게 발생시킬 수 있다는 문제가 있다.

따라서 본 발명은, 단열재(12)의 설치가 외부의 개방된 공간에서 가능하도록 커버부(124)를 사용하여 상기 문제를 해소할 수 있다. 커버부(124)는 단열재(12)와 외벽(10) 사이의 간격을 밀폐하도록 설치될 수 있다.

커버부(124)는, 단열재(12)에 탈착 가능하게 고정되어 간극(126)을 밀폐할 수 있다. 이때 커버부(124)는 하단이 외벽(10)의 외면에 밀착되며, 상단이 단열재(12)의 외면에 밀착될 수 있다.

구체적으로 커버부(124)는, "ㄷ" 형상을 가짐으로써 하단 중 적어도 일부분이 외벽(10)에 밀착되면서 간극(126)에 인입될 수 있고, 외벽(10)의 외면, 단열재(12)의 측면, 단열재(12)의 외면에 밀착되어 고정될 수 있다.

즉 커버부(124)는 단열재(12) 사이 틈새에 설치되어 간극(126)을 밀폐하게 됨으로써, 단열재(12)를 외벽(10)에 설치하는 공정이 외부에서 이루어지더라도 간극(126)으로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

구체적으로 작업자는 외벽(10)에 스터드볼트(101)와 고정너트(121)의 조합 및/또는 스터드너트(102)와 고정볼트(123)의 조합 등을 통해 단열재(12)를 고정한 뒤, 커버부(124)를 단열재(12)에 설치해 간극(126)을 밀폐해둘 수 있다.

이후 단열재(12)의 설치가 완료되거나 또는 선체(2)의 홀드(20) 내에 액화가스 저장탱크(1)가 탑재되어도 좋은 경우, 커버부(124)가 단열재(12)에 고정된 상태로 액화가스 저장탱크(1)가 홀드(20) 내로 인입될 수 있다. 이때 커버부(124)는 홀드(20) 내에서 제거됨에 따라, 간극(126)에는 외부의 이물질이 유입되지 않을 수 있다.

커버부(124)의 제거는 커버부(124)의 하단을 간극(126)에서 빼낸 후 커버부(124)를 틈새로부터 외측 방향으로 빼냄으로써 이루어질 수 있는데, 커버부(124)의 탈착은 커버 고정부(1241)에 의해 이루어질 수 있다.

커버 고정부(1241)는 커버부(124)를 단열재(12)에 탈착시키는 구성으로서, 커버부(124)를 관통하여 단열재(12)에 고정되는 볼트 등일 수 있다. 물론 커버 고정부(1241)는 단열재(12)에 고정이 가능한 다양한 구성일 수 있다.

서포트(13)는, 선체(2)의 홀드(20)에 설치되어 외벽(10)을 지지한다. 서포트(13)는 액화가스 저장탱크(1)의 하중을 지지하는 구성으로서, 본 발명에서 서포트(13)는 액화가스 저장탱크(1)의 수직하중을 지지하는 하중지지용 서포트(13)와, 액화가스 저장탱크(1)의 움직임을 억제하는 이동방지용 초크(chock)를 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.

이때 이동방지용 초크는 롤링 방지를 위한 안티롤링초크(anti-rolling chock), 피칭 방지를 위한 안티피칭초크(anti-pitching chock) 등이 있으며, 또한 홀드(20) 내에 해수가 유입되었을 경우 액화가스 저장탱크(1)가 부유하는 것을 방지하기 위한 부유방지 초크를 포함할 수 있다.

이하에서는 도 11 내지 도 14를 참조하여 본 발명에서 액화가스 저장탱크(1)의 형상의 변화에 따른 서포트(13)의 배치를 상세히 설명하도록 한다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)의 단면도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)를 서로 겹쳐놓은 단면도이다.

도 11 내지 도 13을 먼저 참조하면, 액화가스 저장탱크(1)는 앞서 설명한 바와 같이 액화가스 운반선이 아닌 컨테이너선 등에도 설치될 수 있는데, 액화가스 저장탱크(1)가 설치되는 선박이 컨테이너선일 경우, 홀드(20)에는 벤치부(21)가 마련될 수 있다. 벤치부(21)는 좌우측에서 중앙으로 갈수록 낮아지는 계단 형태이며, 홀드(20)에 적재될 수 있는 컨테이너를 지지할 수 있다.

홀드(20)에 벤치부(21)를 두는 것은 선체(2)의 좌우 측면의 하단이 곡면으로 휘어지기 때문이다. 즉 선체(2)의 단면 형태로 인하여 컨테이너 적재를 효율적으로 구현하기 위해 홀드(20)에는 벤치부(21)가 설치될 수 있다.

또는 벤치부(21)는, 컨테이너의 적재와는 무관하게 선체(2)의 좌우 측면 하단의 구조적인 강도 보강을 위하여 마련될 수도 있다. 본 발명에서 벤치부(21)가 컨테이너 적재를 위해 설치되었던 것이라면, 액화가스 저장탱크(1)는 개조되는 컨테이너선의 홀드(20)에 설치되는 것일 수 있으며, 벤치부(21)가 구조적 강도 보강을 위해 설치되는 것이라면, 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스 운반선 등과 같은 선체(2)의 홀드(20)에 설치되는 것일 수 있다.

액화가스 저장탱크(1)가 마련될 홀드(20)에 벤치부(21)가 형성됨에 따라, 액화가스 저장탱크(1)는 단면적이 상단에서 하단으로 갈수록 감소되는 형태를 가질 수 있다. 이는 액화가스 저장탱크(1)와 벤치부(21) 사이의 간섭을 방지하기 위함이다.

이때 서포트(13)는, 도 11에 나타난 바와 같이 홀드(20)의 바닥에 마련되어 액화가스 저장탱크(1)의 하면을 지지할 수 있다. 다만 서포트(13)는 액화가스 저장탱크(1)의 하면에서 평평한 부분이 벤치부(21)로 인해 감소되어 있으므로, 도 1의 경우와 대비할 때 비교적 서로 인접하게 설치되어 있을 수 있다.

그런데 선미부는 홀드 바닥이 지나치게 좁게 형성되어 이 면적 내에서 서포트가 형성될 경우 탱크의 전도 가능성이 있는 등 구조적 안정성이 매우 취약하다. 이를 해결하기 위하여 도 11과 같이 홀드 바닥을 1단 벤치 위치까지 보강하여 바닥 면적을 넓힐 수 있다. 하지만 이 경우 탱크 전도 위험성은 감소되지만 대규모의 선체 보강이 필요하며 가용 탱크 용량도 줄어들게 된다.

본 발명은 도 12 및 도 13에 나타난 바와 같이, 액화가스 저장공간의 확보를 위하여 액화가스 저장탱크(1)의 형상 및 서포트(13)의 배치를 변화할 수 있다.

우선 도 12에 도시된 바와 같이, 서포트(13)는 홀드(20)의 바닥이 아닌 벤치부(21)에 설치되어 액화가스 저장탱크(1)를 지지할 수 있다. 이때 서포트(13)는 홀드(20)의 바닥보다 높은 위치에 설치되며, 벤치부(21)에서 평평한 면에 마련될 수 있다.

다만 서포트(13)가 벤치부(21)에 설치됨에 따라, 액화가스 저장탱크(1)에서 서포트(13)에 의해 지지되는 부분은 평면이 아닌 경사면일 수 있다. 이때 서포트(13)는 경사면을 지지할 수 있는 구조를 가질 수 있다.

또는 액화가스 저장탱크(1)는 서포트(13)에 의해 지지되는 부분에 별도의 삼각형 구조의 돌출부(도시하지 않음)를 마련하고, 서포트(13)가 돌출부를 통해 액화가스 저장탱크(1)를 지지하도록 하되, 서포트(13)와 돌출부가 평면으로 맞닿도록 할 수 있다.

이와 같이 서포트(13)의 배치를 변경할 경우, 액화가스 저장탱크(1)에서 하측의 좁아지는 부분의 면적은 확대될 수 있다. 이는 벤치부(21)와의 간섭 회피를 위하여 형성되는 액화가스 저장탱크(1) 하부 경사면의 각도가 커질 수 있기 때문이다. 따라서 서포트(13)의 배치 변경을 통해 본 발명은 액화가스 저장공간을 확대할 수 있다.

또는 도 13에 도시된 바와 같이, 서포트(13)는 벤치부(21)에 마련되되, 액화가스 저장탱크(1)의 외벽(10)에는 리세스부(15)를 형성할 수 있다. 리세스부(15)는, 벤치부(21)에 대응되는 부분으로서 내측 방향으로 함몰되는 형태일 수 있다.

서포트(13)는 도 12와 유사하게 홀드(20)의 바닥이 아닌 벤치부(21)에 마련되며, 이때 서포트(13)는 벤치부(21)에서 홀드(20)의 바닥보다 상대적으로 높은 위치에 마련될 수 있다. 이러한 서포트(13)는 벤치부(21)에 마련된 상태에서 레시스부를 지지할 수 있다.

리세스부(15)는, 벤치부(21)와 대칭되는 형태로 함몰될 수 있다. 즉 리세스부(15)는 좌우측에서 중앙으로 갈수록 낮아지는 계단 형태일 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)가 리세스부(15)를 갖게 되면, 앞서 언급한 액화가스 저장탱크(1) 하부의 경사면 각도는, 도 11 및 도 12보다 커질 수 있다.

경사면의 각도가 커진다는 것은, 경사 부분의 존재로 인해 발생하는 저장공간의 감소가 최소화될 수 있음을 의미한다. 즉 도 11의 액화가스 저장탱크(1)보다는 도 12의 액화가스 저장탱크(1)가 저장공간이 확대될 수 있고, 도 12의 액화가스 저장탱크(1)보다는 도 13의 액화가스 저장탱크(1)가 저장공간이 확대될 수 있다.

리세스부(15)는 서포트(13)가 마련되는 벤치부(21)의 일면과 평행한 면을 갖도록 함몰될 수 있으며, 특히 리세스부(15)는 서포트(13)가 마련되는 벤치부(21)의 일면과 평행한 면 및 경사진 면(일례로 수직한 면)이 서로 절곡 연결되거나(벤치부(21)와 대칭되는 계단 형태로) 휘어진 면에 의해 연결되도록 함몰될 수 있다.

따라서 도 13의 서포트(13)는 평행한 두 면 사이에 마련되어 액화가스 저장탱크(1)를 안정적으로 지지할 수 있다는 장점이 있다. 이에 반해 도 12에 나타난 서포트(13)의 경우, 하중의 지지 측면에서는 도 13의 서포트(13) 대비 불안정하다는 단점이 있을 수 있으나, 반면에 서포트(13)가 액화가스 저장탱크(1)의 경사면을 지지하게 되면 안티롤링 등의 효과를 같이 얻을 수 있다는 장점이 있다.

도 14를 참고하면, 도 11에서의 액화가스 저장탱크(1) 대비 도 13에서의 액화가스 저장탱크(1)가 어느 정도의 저장공간 확대를 구현할 수 있는지 확인 가능하다. 즉 서포트(13)의 배치 등을 변경함으로써 액화가스 저장탱크(1) 하부 경사면의 경사각도 증가가 이루어지도록 한 도 13의 액화가스 저장탱크(1)는, 도 11의 액화가스 저장탱크(1) 대비 빗금친 부분만큼 저장공간의 확대가 가능하다.

따라서 본 발명은 서포트(13)를 벤치부(21)에 두고 액화가스 저장탱크(1)에 리세스부(15)를 형성하여, 액화가스 저장탱크(1)가 벤치부(21)를 갖는 홀드(20)에 설치되더라도 액화가스 저장공간의 손실을 최소화할 수 있다.

격벽(14)은, 액화가스 저장공간을 구획한다. 격벽(14)은 외벽(10)에 의해 형성되는 저장공간 내부에 마련될 수 있고, 평판 형태일 수 있다. 격벽(14)은 보강재(11)와 유사하게 격벽(14)에 고정될 수 있으며, 앞서 설명한 보강재(11)는 앞서 설명한 방식으로 격벽(14) 등에도 설치될 수 있다.

격벽(14)은 액화가스 저장공간 내에서 종방향으로 나란하게 설치되는 종격벽(14a) 및/또는 액화가스 저장공간 내에서 횡방향응로 나란하게 설치되는횡격벽(14b)을 포함할 수 있으며, 종격벽(14a)과 횡격벽(14b)은 서로 교차되도록 마련될 수 있다.

격벽(14)은 밀폐형(closed type)이거나 개방형(open type)일 수 있고, 개방형이라 함은 격벽(14)에 구멍이 형성된 것을 의미하며, 이 경우 격벽(14)을 통해 저장공간이 완전히 분리되지 않으므로 격벽(14)을 통한 액화가스의 유동이 이루어질 수 있다. 반면 밀폐형의 경우 격벽(14)에 구멍이 없어 저장공간이 격벽(14)에 의해 완전히 분리될 수 있다.

격벽(14)은 슬로싱 완화를 위해 마련될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1) 내에 저장된 액화가스는 액체 상태이기 때문에 선박의 움직임에 따라 자유롭게 유동할 수 있다. 이 경우 액화가스의 유동 시 액화가스가 외벽(10)을 타격하게 되면 그 충격에 의해 외벽(10)이 파손될 우려가 있다. 따라서 격벽(14)은 액화가스의 유동 시 액화가스의 흐름을 완화시켜서, 슬로싱 문제를 완화시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 액화가스 저장탱크(1)의 구조 등을 효과적으로 개선함으로써, 작업의 효율성 증대, 액화가스 저장용량 확보, 제조비용 절감 등의 효과를 모두 확보할 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 구성들의 조합에 의해 도출되는 다른 실시예를 더 포함할 수 있다. 즉 본 발명에서 설명된 구성들이 선택적으로 조합될 수 있다.

즉 본 발명은 앞서 설명한 구성들로 한정하지 않으며, 상기의 구성들 중 둘 이상의 조합과, 상기의 구성들 중 어느 하나 이상과 공지기술의 조합에 의해 발생하는 모든 실시예들을 포괄할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

즉 본 발명은 상기의 실시예로 한정되지 않으며, 상기의 실시예들 중 적어도 어느 하나 이상과 공지기술을 조합한 새로운 실시예 및 상기의 실시예들 중 적어도 둘 이상을 조합한 새로운 실시예를 모두 포함한다.

1: 액화가스 저장탱크 2: 선체
10: 외벽 101: 스터드볼트
102: 스터드너트 1021: 볼트구멍
11: 보강재 12: 단열재
12a: 내부재 12b: 외피
121: 고정너트 122: 함몰부
123: 고정볼트 124: 커버부
1241: 커버 고정부 125: 몰드
125a: 제1 몰드 125b: 제2 몰드
126: 간극 127: 너트인입부
13: 서포트 14: 격벽
14a: 종격벽 14b: 횡격벽
15: 리세스부 20: 홀드
21: 벤치부

Claims

액화가스를 저장하는 탱크에 있어서,
액화가스 저장공간을 형성하는 외벽; 및
상기 외벽의 외측에 마련되며 상기 외벽의 고정을 위해 외면에 함몰부를 갖는 단열재를 포함하되,
상기 단열재는,
상기 함몰부에 대응되는 요철 구조를 갖는 몰드에 의해 상기 함몰부를 갖는 형태로 제작되며,
상기 몰드 내부에 난연성 재질의 외피가 공급되고 상기 외피의 내측에 가연성인 내부재가 충진되어 제작됨에 따라, 가연성의 상기 내부재를 난연성 재질로 감싸는 형태로 이루어져 난연성을 갖는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 단열재는,
탈착 가능한 제1 몰드 및 제2 몰드 사이에 내부재 및 외피가 충진되어 제작되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서, 상기 내부재는,
폴리 우레탄 폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서, 상기 내부재는,
펄라이트(perlite) 또는 유리버블(glass bubble)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서, 상기 외피는,
유리버블(glass bubble)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 액화가스 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.