KR102346695B1 - 멤브레인형 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멤브레인형 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 본 발명의 액화가스 저장탱크는, 1차주름부를 갖는 금속 멤브레인 시트로 형성되는 1차방벽; 2차주름부를 갖는 금속 멤브레인 시트로 형성되는 2차방벽; 복수 개의 1차단열패널의 조합으로 이루어지며, 상기 1차방벽과 상기 2차방벽 사이에 설치되는 1차단열벽; 복수 개의 2차단열패널의 조합으로 이루어지며, 상기 2차방벽과 선체 사이에 설치되는 2차단열벽; 및 상기 2차방벽에서의 열대류 현상을 방지하는 열대류 방지부재를 포함하고, 상기 열대류 방지부재는, 이웃하는 상기 1차단열패널 사이의 갭 부분에 대응되는 상기 2차방벽 표면에 부착되는 단열시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

멤브레인형 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박{Membrane type liquefied gas storage tank and vessel comprising the same}
본 발명은 멤브레인형 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것 것이다.
LNG나 LPG와 같은 극저온(저온 및 초저온을 포함한다) 액화가스를 저장 및 수송하는 선박의 액화가스 저장탱크는, 외부와 단열하여 수용된 액화가스를 원하는 상(狀)으로 유지함과 아울러 액화가스의 하중 및 화학적 작용에 대한 내구력을 지녀야 한다.
액화가스 저장탱크의 단열 구조로서는, 프랑스 지티티 사(GTT社; Gaz Transport & Technigaz S.A.s)의 멤브레인(Membrane) 단열 시스템인 이른바 'Mark Ⅲ', 'NO 96', 'Mark V'가 알려져 있다.
'Mark Ⅲ'형 액화가스 저장탱크는, 스테인리스 강재 멤브레인(membrane) 주름방벽(corrugation barrier)(또는 파형 주름 방벽)으로 이루어지는 1차방벽과, 트리플렉스(triplex) 복합재료로 이루어지는 2차방벽을 구비한다. 또한, 1차방벽과 2차방벽 사이에는 1차단열벽이 설치되고, 2차방벽과 선체 사이에는 2차단열벽이 설치된다. 1차단열벽은 고밀도 폴리우레탄 폼(PUF)으로 이루어지는 단열재의 상면에 플라이우드(Plywood)을 접착한 것이다. 또한, 2차단열벽은 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재의 하면에 플라이우드를 접착한 것이다. 2차단열벽은 마스틱(mastic)에 의해 선체에 지지되고 스터드 볼트에 의해 선체에 고정된다.
'NO 96'형 액화가스 저장탱크는, 1차방벽 및 2차방벽이 모두 흔히 '불변강'이라고 하는 인바(invar) 재질의 멤브레인 시트(membrane sheet)를 사용한다. 또한, 1차및 2차단열벽은, 목재로 만든 단열 상자 내부에 펄라이트(Pearlite) 분말을 채운 형태로 이루어지고, 각각의 단열 상자들을 커플러로 연결한 형태이다.
'Mark V'형 액화가스 저장탱크는, 스테인리스 강재 멤브레인(membrane) 주름방벽(corrugation barrier)(또는 파형 주름 방벽)으로 이루어지는 1차방벽 및 2차방벽을 구비한다. 또한, 1차방벽과 2차방벽 사이에는 1차단열벽이 설치되고, 2차방벽과 선체 사이에는 2차단열벽이 설치된다. 1차단열벽은 고밀도 폴리우레탄 폼(PUF)으로 이루어지는 단열재의 상하면에 플라이우드(Plywood)을 접착한 것이다. 또한, 2차단열벽은 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재의 상하면에 플라이우드를 접착한 것이다. 2차단열벽은 마스틱(mastic)에 의해 선체에 지지되고 스터드 볼트에 의해 선체에 고정된다.
'Mark Ⅲ'와 'NO 96'은 선박의 액화가스 저장탱크로 널리 사용되고 있다.
그런데 'Mark V'형 액화가스 저장탱크의 경우, 스테인리스 강재 멤브레인(membrane) 주름방벽으로 이루어진 1차방벽과 2차방벽의 이중금속 방벽(Dual metal barrier) 구조로서, 이중금속 방벽 간 열대류 증가로 BOR(Boil Off Rate)이 상승하는 문제와, 선체에 콜드 스폿(cold spot)이 발생되는 문제로 인하여, 이중금속 방벽(Dual metal barrier) CCS(Cargo Containment System)는 현재 실선 적용이 어려운 상태이다.
상기한 문제를 해결하기 위해, 2차방벽의 형상을 변경하는 등의 연구가 지속적으로 진행되고 있는 실정이다.
또한, 'Mark V'형 액화가스 저장탱크의 경우, 이중금속 방벽 CCS의 단열패널(insulation panel)의 체결 구조는 단열벽을 구성하는 플라이우드 부분 (두께12mm~18mm)에 스틸(steel) 구조를 삽입하여 볼트를 이용하여 고정시키는 타입이다.
즉, 기존의 체결 구조는, 2차단열벽과 선체를 체결 고정하고, 2차단열벽과 1차단열벽을 체결 고정하는 체결 고정하는 구조로 이루어진다.
이때, 플라이우드에 삽입되는 스틸은 단열벽 제작 시 과도한 공수가 요구되며, 만약 12~18mm 두께의 플라이우드 내에 삽입된 스틸 구조의 접착부가 외력에 의해 박리되는 경우 단열벽 고정이 불가하여 추가적인 구조 안전성에 문제를 일으킬 수 있을 뿐만 아니라, 체결 구조에 문제가 발생한 경우 해당 단열벽 전체를 교체해야 하는 등의 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 2차방벽의 열대류 현상을 방지하여 이중금속 방벽 CCS를 실선에 적용할 수 있도록 하는 멤브레인형 액화가스 저장탱크를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 이중금속 방벽 CCS 단열시스템 체결 구조를 단순화 및 체결 수 감소를 통한 원가를 절감할 수 있도록 하는 멤브레인형 액화가스 저장탱크를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 1차주름부를 갖는 금속 멤브레인 시트로 형성되는 1차방벽; 2차주름부를 갖는 금속 멤브레인 시트로 형성되는 2차방벽; 복수 개의 1차단열패널의 조합으로 이루어지며, 상기 1차방벽과 상기 2차방벽 사이에 설치되는 1차단열벽; 복수 개의 2차단열패널의 조합으로 이루어지며, 상기 2차방벽과 선체 사이에 설치되는 2차단열벽; 및 상기 2차방벽에서의 열대류 현상을 방지하는 열대류 방지부재를 포함하고, 상기 열대류 방지부재는, 이웃하는 상기 1차단열패널 사이의 갭 부분에 대응되는 상기 2차방벽 표면에 부착되는 단열시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 단열시트는, 극저온용 테이프일 수 있다.
구체적으로, 상기 열대류 방지부재는, 인서트폼을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 인서트폼은, 상기 2차주름부의 노트 부분이나 직선 주름 부분에 대응되는 형상을 가지며, 상기 2차주름부에 삽입 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 인서트폼은, 상기 2차주름부의 사이즈보다 작게하면서 접착제로 부착하지 않고 상기 2차주름부에 삽입 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은 상기한 액화가스 저장탱크가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 멤브레인형 액화가스 저장탱크는, 이웃하는 1차단열패널 사이의 갭 부분에 대응되는 2차방벽 표면에 극저온용 단열시트를 부착함으로써, 1차단열패널 사이의 갭 부분을 통해 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 이루어지는 2차방벽으로의 냉열 유입을 단열시트가 차단할 수 있어, 2차방벽 부분에서의 열대류 현상을 방지할 수 있고, 2차방벽의 열대류 현상이 방지되므로 인해 이중금속 방벽 간 열대류에 의한 BOR(Boil Off Rate)이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 선체에 발생되는 콜드 스폿(cold spot)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 멤브레인형 액화가스 저장탱크는, 단열시트에 더하여 2차방벽의 주름부의 노트(knot) 부분 및/또는 일반 주름부분에 삽입할 수 있는 주름형상의 인서트폼을 더 마련함으로써, 2차방벽의 주름부를 따라 진행되는 열대류 현상을 더욱 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 멤브레인형 액화가스 저장탱크는, 하나의 체결장치로 선체, 2차단열벽, 2차방벽, 1차단열벽을 동시에 체결하여 고정할 수 있도록 함으로써, 체결장치의 전체 개수를 감소시킬 수 있어 원가를 절감할 수 있고, 단열벽의 설치 후에도 체결장치 부분의 공간이 존재하므로 체결장치에 문제가 발생된 경우, 용이하게 유지보수 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 상세 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 열대류 방지부재를 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 열대류 방지부재를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크에서 열대류 방지부재가 적용되었을 때의 열대류 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 체결장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 체결장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 체결장치를 상세하게 보여주는 단면도이다.
도 8는 본 발명에 따른 체결장치의 분리 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하 본 명세서에서, 가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가스는 액화가스, 자연기화 또는 강제기화된 증발가스(BOG: Boil-Off Gas)를 포괄할 수 있다. 다만 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미일 수 있고, 또한 액화가스도 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스를 포함하는 의미일 수 있다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아, 에탄, 액체질소 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있다. 다만 액화가스는 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스를 포함하는 의미일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 상세 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 열대류 방지부재를 설명하기 위한 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 열대류 방지부재를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크에서 열대류 방지부재가 적용되었을 때의 열대류 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 선박에 구비되어 극저온((약 -163℃) 물질인 LNG와 같은 액화가스를 저장할 수 있다.
이하에서 설명하는 액화가스 저장탱크(1)가 구비되는 선박은, 도시하지 않았지만, 화물을 출발지에서 목적지까지 수송하는 상선 외에도 해상의 일정 지점에 부유하여 특정한 작업을 수행하는 해양구조물을 포괄하는 개념임을 알려 둔다. 또한, 액화가스 저장탱크(1)는, 멤브레인형 탱크이며, 액화가스를 저장하는 유사한 형태의 탱크도 포함됨을 밝혀둔다.
액화가스 저장탱크(1)는, 외부를 형성하는 선체(100), 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차방벽(200), 1차방벽(200)의 외측에 설치되는 1차단열벽(300), 1차단열벽(300)의 외측에 설치되는 2차방벽(400), 2차방벽(400)의 외측에 배치되어 선체(100)에 고정되는 2차단열벽(500), 2차단열벽(500)과 선체(100) 사이에 설치되어 탱크를 지지하는 마스틱을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 액화가스 저장탱크(1)은, 2차방벽(400)에서의 열대류 현상을 방지할 수 있는 열대류 방지부재(600)와, 선체(100), 2차단열벽(420), 2차방벽(400), 1차단열벽(300)을 체결하여 고정하는 체결장치(700)를 포함한다. 체결장치(700)에 대한 상세한 설명은 도 5 내지 도 8을 참고하여 후술하기로 한다.
1차방벽(200)은, 극저온 물질인 액화가스를 수용하는 수용공간을 형성하며, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 1차방벽(200)은, 2차방벽(400)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
1차방벽(200)은, 앵커 스트립에 의해 1차단열벽(300)의 상부에 고정 결합되어, 액화가스 저장탱크(1)에 저장되는 극저온 물질인 액화가스와 직접 접촉되도록 설치될 수 있다.
1차방벽(200)은, 스테인리스 강재로 된 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 형성될 수 있다. 즉, 1차방벽(200)은 수직과 수평으로 1차주름부(210)가 형성된 멤브레인 시트로 형성될 수 있다. 이때, 1차주름부(210)는 1차단열벽(300)을 이루는 복수 개의 1차단열패널(300a) 사이의 갭 부분에 대응되는 위치에서 상부쪽으로 주름져 있다.
1차단열벽(300)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 1차방벽(200)의 외측인 1차방벽(200)과 2차방벽(400) 사이에 설치될 수 있다.
1차단열벽(300)은, 1차단열재(310)와, 1차단열재(310)의 상부에 형성되는 1차상부플라이우드(320)와, 1차단열재(310)의 하부에 형성되는 1차하부플라이우드(330)가 적층된 복수 개의 1차단열패널(300a)을 조합 연결하여 구성될 수 있다.
1차단열재(310)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
1차단열재(310)는, 1차상부플라이우드(320) 1차하부플라이우드(330) 사이에 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있다.
1차상부플라이우드(320)는, 1차방벽(200)과 1차단열재(310) 사이에 설치될 수 있다. 1차상부플라이우드(320)는, 12mm 내지 18mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차하부플라이우드(330)는, 1차단열재(310)와 2차방벽(400) 사이에 설치될 수 있다. 1차하부플라이우드(320)는, 12mm 내지 18mm의 두께로 형성될 수 있다.
2차방벽(400)은, 1차단열벽(300)의 외측인 1차단열벽(300)과 2차단열벽(500) 사이에 설치될 수 있으며, 1차방벽(200)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
2차방벽(400)은, 스테인리스 강재로 된 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 형성될 수 있다. 즉, 2차방벽(400)은 수직과 수평으로 2차주름부(410)가 형성된 멤브레인 시트로 형성될 수 있다. 이때, 2차주름부(410)는 2차단열벽(420)의 이루는 복수 개의 2차단열패널(500a) 사이의 갭 사이로 삽입되도록 주름져 있다.
2차단열벽(500)은, 1차단열벽(300)과 함께 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 2차방벽(400)의 외측인 2차방벽(400)과 선체(100) 사이에 설치될 수 있다.
2차단열벽(500)은, 2차단열재(510)와, 2차단열재(510)의 상부에 형성되는 2차상부플라이우드(520)와, 2차단열재(510)의 하부에 형성되는 2차하부플라이우드(530)가 적층된 복수 개의 2차단열패널(500a)을 조합 연결하여 구성될 수 있다.
2차단열재(510)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
2차단열재(510)는, 2차상부플라이우드(520) 2차하부플라이우드(530) 사이에 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있다.
2차상부플라이우드(520)는, 2차방벽(400)과 2차단열재(510) 사이에 설치될 수 있다. 2차상부플라이우드(520)는, 12mm 내지 18mm의 두께로 형성될 수 있다.
2차하부플라이우드(530)는, 2차단열재(510)와 선체(100) 사이에 설치될 수 있다. 2차하부플라이우드(520)는, 12mm 내지 18mm의 두께로 형성될 수 있다.
열대류 방지부재(600)는, 1차방벽(200)과 2차방벽(400)이 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 이루어지는 이중금속 방벽으로 인하여, 2차방벽(400)에서 발생하는 열대류 현상을 방지할 수 있으며, 단열시트(610), 인서트폼(620)을 포함할 수 있다.
단열시트(610)는, 1차단열패널(300a) 사이의 갭을 통해 극저온 물질의 냉열이 2차방벽(400)으로의 유입을 차단시켜 2차방벽(400)에서의 열대류를 방지 또는 최소화할 수 있도록, 이웃하는 1차단열패널(300a) 사이의 갭 부분에 대응되는 2차방벽(400) 표면에 부착될 수 있다.
단열시트(610)는, 1차단열패널(300a) 사이의 갭 하부의 2차방벽(400)에 시공하여 2차방벽(400)으로 열유입을 차단시킬 수 있으며, 이때 단열시트(610)는 극저온(-100℃ 이하)하에서 2차방벽(400)의 수축/팽창에 대응 가능한 충분한 수준의 연신율을 가져야 하며, 또한 기밀(air-tight)과 열전도율이 낮아야 하므로, 예를 들어, 단열시트(610)로 극저온용 테이프인 3M사의 "VentureClad Insulation Jacketing"을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 극저온에 사용될 수 있는 트리플렉스(triplex) 복합재료 등을 다양한 부재를 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 단열시트(610)는, 스펀지와 유사한 구조를 가지는 것이 바람직한데, 이는 1차단열패널(300a) 설치 시 2차방벽(400) 상에 부착된 단열시트(610)를 압착함으로써 1차단열패널(300a)의 갭 부분으로 일 부 스며들어갈 수 있어 2차방벽(400)으로의 열유입 차단 효율을 높일 수 있기 때문이다.
이를 통해 본 실시예는, 이웃하는 1차단열패널(300a) 사이의 갭 부분에 대응되는 2차방벽(400) 표면에 극저온용 단열시트(610)를 부착함으로써, 1차단열패널(300a) 사이의 갭 부분을 통해 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 이루어지는 2차방벽(400)으로의 냉열 유입을 단열시트(610)가 차단할 수 있어, 2차방벽(400) 부분에서의 열대류 현상을 방지할 수 있고, 2차방벽(400)의 열대류 현상이 방지되므로 인해 이중금속 방벽(200, 400) 간 열대류에 의한 BOR(Boil Off Rate)이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 선체(100)에 발생되는 콜드 스폿(cold spot)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
인서트폼(620)은, 1차단열패널(300a) 사이의 갭을 통해 극저온 물질의 냉열이 2차방벽(400)으로의 유입을 차단시켜 2차방벽(400)에서의 열대류를 방지 또는 최소화할 수 있도록, 2차방벽(400)의 2차주름부(410)의 노트(knot) 부분 및/또는 일반 직선 주름 부분에 대응되는 형상을 가지며, 2차주름부(410)에 삽입 설치될 수 있다.
인서트폼(620)은, 2차방벽(400)의 2차주름부(410)를 통한 열대류 현상을 방지하는 효율을 높이기 위해, 2차주름부(410)의 형상 및 사이즈에 부합되도록 하고, 접착제 등으로 부착할 경우, 외부 환경에 의해 자연스럽게 변형해야 할 2차주름부(410)를 구속하거나, 심할 경우 2차방벽이 파손되는 등의 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 인서트폼(620)을 2차주름부(410)의 사이즈보다 작게하고 접착제로 부착하지 않을 경우 2차방벽(400)의 2차주름부(410)를 통한 열대류 현상을 방지하는 효율이 저하되는 또 다른 문제가 있다.
이에 본 실시예에서는 열대류 방지부재(600)인 단열시트(610)를 메인부재로 하고, 인서트폼(620)을 보조부재로 사용할 수 있도록, 인서트폼(620)을 2차주름부(410)의 사이즈보다 작게하면서 접착제로 부착하지 않고 2차주름부(410)에 단순 삽입할 수 있는 형상으로 갖도록 한다.
이를 통해 본 실시예는, 열대류 방지부재(600)로 이웃하는 1차단열패널(300a) 사이의 갭 부분에 대응되는 2차방벽(400) 표면에 단열시트(610)를 부착하고, 이어 더하여 2차방벽의 주름부의 노트(knot) 부분 및/또는 일반 주름부분에 인서트폼(620)을 더 삽입함으로써, 2차방벽(400)의 2차주름부(410)를 따라 진행되는 열대류 현상을 방지하는 효율을 극대화 할 수 있다.
본 실시예의 열대류 방지부재(600)로 단열시트(610)와 인서트폼(620)이 적용된 액화가스 저장탱크(1)와 열대류 방지부재(600)가 적용되지 않은 액화가스 저장탱크(1a)의 열대류 현상을 도 4에 도시하였는데, 열대류 방지부재(600)가 적용되지 않은 액화가스 저장탱크(1a)의 경우 2차방벽(400)의 2차주름부(410)를 따라 액화가스 저장탱크(1a) 전체적으로 열대류 현상이 발생하였고, 열대류 방지부재(600)가 적용된 본 발명의 액화가스 저장탱크(1)의 경우 열대류 현상이 국지적으로 발생함을 알 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한 본 발명의 액화가스 저장탱크(1)는, 체결장치(700)를 포함하는데, 이한 도 5 내지 도 8을 참고하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크(1)의 체결장치(700)는, 선체(100), 2차단열벽(420), 2차방벽(400), 1차단열벽(300)을 동시에 체결하여 고정할 수 있도록 구성될 수 있다.
이러한 체결장치(700)는, 선체(100)에 고정되는 하부체결구조(710)와, 하부체결구조(710)에 연결되는 텐션스프링(720)과, 텐션스프링(720)과 연결되는 상부체결구조(730)를 포함한다.
하부체결구조(710)는, 하단부가 선체(100)에 고정되고 상단부가 2차단열벽(500)의 2차하부플라이우드(530)를 관통하여 텐션스프링(720)까지 연장되는 하부볼트(711)와, 하부볼트(711)의 하부에 체결되어 2차단열벽(500)의 2차하부플라이우드(530)를 고정하는 하부너트(713)와, 하부볼트(711)의 상부에 나사 결합되고 텐션스프링(720)의 하부를 고정하는 하부락너트(714)로 구성될 수 있다.
하부체결구조(710)는, 하부너트(713)의 이완 방지를 위해 하부볼트(711)에 끼워져 2차하부플라이우드(530)의 상면에 밀착되는 하부와셔(712)를 포함할 수 있다.
텐션스프링(720)은, 하부가 하부체결구조(710)의 하부락너트(714)에 연결 고정되고 상부가 상부체결구조(730)의 상부락너트(731)에 연결 고정되어, 하부체결구조(710)와 상부체결구조(730) 사이에서 장력을 제공한다.
텐션스프링(720)은, 이웃하는 2차단열패널(500a) 사이의 공간에 배치된다.
본 실시예의 텐션스프링(720)은, 텐션 하중이 작용했을 때, 코일스프링 사이가 멀어지면서 열전달 경로가 더 길어지게 되므로 액화가스 저장탱크(1)의 내측과 외측 사이에서 열전달을 감소시킬 수 있다.
상부체결구조(730)는, 상단부가 1차단열벽(300)의 1차하부플라이우드(330)를 관통하고, 하단부가 텐션스프링(720)까지 연장되는 상부볼트(732)와, 상부볼트(732)의 하부에 나사 결합되고 텐션스프링(720)의 상부를 고정하는 상부락너트(731)와, 상부볼트(732)에 끼워져 하면이 2차단열벽(420)의 2차상부플라이우드(520)의 상면에 밀착되고 상면이 2차방벽의 하면에 밀착되는 백 플레이트(733)와, 상부볼트(732)의 상부에 체결되어 1차단열벽(300)의 1차하부플라이우드(330)를 고정하는 상부너트(736)를 포함할 수 있다.
상부체결구조(730)는, 백 플레이트(733)의 이완 방지를 위해 상부볼트(732)에 끼워져 2차방벽(400)의 하면에 밀착되는 제1상부와셔(734)와, 상부너트(736)의 이완 방지를 위해 상부볼트(732)에 끼워져 1차하부플라이우드(330)의 상면에 밀착되는 제2상부와셔(735)를 포함할 수 있다.
상기에서, 백 플레이트(733)가 밀착되는 2차상부플라이우드(520)의 상면은 백 플레이트(733)의 두께에 대응되는 홈(도면부호 미도시)이 형성될 수 있다. 이러한 백 플레이트(733)는 2차단열벽(420)에 구비되어 2차단열벽(420)에 의해 지지되며, 텐션스프링(720)의 탄성 복원력(팽창력)을 받아 2차방벽(400)을 액화가스 저장탱크(1) 내측 방향으로 가압하여 2차방벽(400)과 1차단열벽(300)을 체결한다. 구체적으로 백 플레이트(733)는, 2차단열벽(420)의 2차상부플라이우드(520)에 의해 지지되며 2차방벽(400)을 가압하여 2차방벽(400)과 1차단열벽(300)의 1차하부플라이우드(330)을 체결할 수 있다.
상부볼트(732)에 체결되는 상부너트(736)는 1차단열벽(300)의 1차하부플라이우드(330)를 액화가스 저장탱크(1)의 외측 방향, 즉, 선체(100) 방향으로 가압 고정할 수 있다. 이때 상부볼트(732)는 도 7에 도시된 바와 같이, 1차단열벽(300)의 적어도 일부분, 2차방벽(400) 및 2차단열벽(420)의 적어도 일부분을 차례로 관통하여 1차단열벽(300), 2차방벽(400), 2차단열벽(420)을 체결 고정할 수 있다. 구체적으로 상부볼트(732)는, 1차단열벽(300)의 1차하부플라이우드(330), 2차방벽(400), 2차단열벽(420)의 2차상부플라이우드(520) 부분을 차례로 관통하여 체결 고정할 수 있다.
이러한 상부볼트(732)는 텐션스프링(720)에 의해 하부볼트(711)와 연결되며, 이때 하부볼트(711)는 선체(100)에 고정되어 있으므로, 본 실시예의 체결장치(700)는 선체(100), 2차단열벽(420), 2차방벽(400), 1차단열벽(300)을 동시에 체결하게 되는 것이다.
본 발명의 체결장치(700)에 의하면, 텐션스프링(720)에 예압(pre-compressive force)을 주어 설치한다. 그러면 부여한 텐션스프링(720)의 예압 만큼의 복원력이 작용하여 1,2차방벽(200, 400) 및 1,2차단열벽(300, 500)의 수직방향 변위가 구속된 상태로 선체(100)에 고정되므로, 저장된 극저온 물질의 무게에 의한 수직하중이나 선체(100)로부터 전달되는 수직하중에 잘 견디게 된다. 또한, 1,2차방벽(200, 400) 및 1,2차단열벽(300, 500)의 수평 방향 변위는, 텐션스프링(720)에 허용된 수평방향의 변형 작용에 의해 흡수된다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크(1)의 체결장치(700)는, 하부충전부재(740)와 상부충전부재(750)를 더 포함할 수 있다.
하부충전부재(740)는 텐션스프링(720)이 설치되는 이웃하는 2차단열패널(500a) 사이의 공간을 메울 수 있는 부재로서, 글라스울 또는 단열볼(insulation ball)로 이루어질 있다. 글라스울 또는 단열볼은 텐션스프링(720)의 움직임을 자유롭게 하면서 단열 성능을 확보할 수 있게 한다. 하부충전부재(740)는 글라스울 또는 단열볼 이외에도 텐션스프링(720)의 움직임을 자유롭게 하면서 단열 성능을 확보할 수 있는 다양한 단열재로 형성할 수 있음은 물론이다.
상부충전부재(750)는 체결장치(700)를 설치하기 위해 마련된 1차단열벽(300)의 관통홀을 메울 수 있는 부재로서, 단열 성능을 확보할 수 있는 폴리우레탄 폼 또는 단열볼(insulation ball)로 이루어질 있다. 상부충전부재(750)는 폴리우레탄 폼 또는 단열볼 이외에도 단열 성능을 확보할 수 있는 다양한 단열재로 형성할 수 있음은 물론이다.
상기에서, 하부충전부재(740)와 상부충전부재(750)는, 체결장치(700)에 문제가 발생된 경우 쉽게 제거할 수 있어 주변 구조물을 제거하지 않고도 체결장치(700)의 유지보수를 간편하게 할 수 있다.
이를 통해 본 실시예는, 하나의 체결장치(700)로 선체(100), 2차단열벽(420), 2차방벽(400), 1차단열벽(300)을 동시에 체결하여 고정할 수 있도록 함으로써, 체결장치(700)의 전체 개수를 감소시킬 수 있어 원가를 절감할 수 있고, 단열벽(300. 500)의 설치 후에도 체결장치(700) 부분의 충전부재(740, 750)로 채워진 공간이 존재하므로 체결장치(700)에 문제가 발생된 경우, 용이하게 유지보수 할 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 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1, 1a: 액화가스 저장탱크 100: 선체
200: 1차방벽 210: 1차주름부
300: 1차단열벽 300a: 1차단열패널
310: 1차단열재 320: 1차상부플라이우드
330: 1차하부플라이우드 400: 2차방벽
410: 2차주름부 500: 2차단열벽
500a: 2차단열패널 510: 2차단열재
520: 2차상부플라이우드 530: 2차하부플라이우드
600: 열대류 방지부재 610: 단열시트
620: 인서트폼 700: 체결장치
710: 하부체결구조 711: 하부볼트
712: 하부와셔 713: 하부너트
714: 하부락너트 720: 텐션스프링
730: 상부체결구조 731: 상부락너트
732: 상부볼트 733: 백 플레이트
734: 제1상부와셔 735: 제2상부와셔
736: 상부너트 740: 하부충전부재
750: 상부충전부재

Claims (6)

1차주름부를 갖는 금속 멤브레인 시트로 형성되는 1차방벽;
평판부 및 2차주름부를 갖는 금속 멤브레인 시트로 형성되는 2차방벽;
복수 개의 1차단열패널의 조합으로 이루어지며, 상기 1차방벽과 상기 2차방벽 사이에 설치되는 1차단열벽;
복수 개의 2차단열패널의 조합으로 이루어지며, 상기 2차방벽과 선체 사이에 설치되는 2차단열벽; 및
상기 2차방벽에서의 열대류 현상을 방지하는 열대류 방지부재를 포함하고,
상기 2차방벽은,
이웃하는 상기 1차단열패널 사이의 갭 부분에 상기 평판부가 위치하고, 이웃하는 상기 2차단열패널 사이의 갭 부분에 상기 2차주름부가 위치하며,
상기 열대류 방지부재는,
이웃하는 상기 1차단열패널 사이의 갭 부분에 대응되는 상기 2차방벽의 상기 평판부에 부착되는 단열시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제1항에 있어서, 상기 단열시트는,
극저온용 테이프인 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제1항에 있어서, 상기 열대류 방지부재는,
인서트폼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제3항에 있어서, 상기 인서트폼은,
상기 2차주름부의 노트 부분이나 직선 주름 부분에 대응되는 형상을 가지며, 상기 2차주름부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제3항에 있어서, 상기 인서트폼은,
상기 2차주름부의 사이즈보다 작게하면서 접착제로 부착하지 않고 상기 2차주름부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 상기 액화가스 저장탱크가 구비되는 것을 특징으로 하는 선박.
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