KR102407698B1

KR102407698B1 - 에어로겔 블랭킷을 적용한 lng 저장 탱크의 단열 공법

Info

Publication number: KR102407698B1
Application number: KR1020220006851A
Authority: KR
Inventors: 김현성; 이병용; 김영덕; 하치완
Original assignee: 수경화학 주식회사
Priority date: 2022-01-17
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2022-06-15

Abstract

본 명세서에서는 저장 탱크; 상기 저장 탱크를 지지하기 위한 새들; 상기 새들과 저장 탱크의 사이에 위치하여 저장 탱크를 지지하는 지지 블록; 및 상기 저장 탱크 및 지지 블록의 접점과 각각의 표면의 일부분을 커버하도록 배치된 단열 블랭킷;을 포함하는, LNG 저장 탱크에 관하여 개시된다.

Description

에어로겔 블랭킷을 적용한 LNG 저장 탱크의 단열 공법{INSULATION METHOD OF LNG STORAGE TANK WITH AEROGEL BLANKET}

본 명세서에서는 에어로겔 블랭킷을 적용한 LNG 저장 탱크의 열저항성 향상 단열 공법에 관하여 개시된다.

LNG 저장 탱크의 지지를 위한 구성으로 일반적으로 목재를 블록 형태로 성형한 우드블록을 탱크에 부착하고 이를 새들 내에 접합하여 고정하는 형태를 적용하고 있다. 다만, 탱크와 단열재가 냉각/수축하는 과정에서 단열재와 지지블록 간의 박리를 유도하는 문제가 있었다.

한편, LNG 저장 탱크의 외측 표면을 둘러싸는 단열재로 경질 폴리우레탄 폼을 통상적으로 채용하여 단열성을 확보하여 왔다. 하지만, 경질 폴리우레탄 폼은 LNG 저장 탱크 내 LNG의 유출입에 따른 온도변화에 의해, 일부 크랙이 형성되어 단열 성능이 급격히 감소되는 문제를 안고 있다. 이를 방지하기 위하여 유리섬유를 폴리우레탄 폼 사이에 적용하고 있으나, 유리섬유는 수작업으로 시공되고 이 위에 경질 PU시공시 결함이 발생되어 LNG탱크 내부와 외부의 큰 온도차로 인하여 여전히 크랙이 발생하는 문제가 있었다.

이에 본 발명자들은 저장 탱크와 단열재가 냉각/수축하는 과정에서 단열재와 지지블록 간의 박리를 유도하는 문제를 해결하고자 한다.

또한, LNG 저장 탱크에 적용되는 경질 폴리우레탄 폼 단열재에서 크랙 방지를 위하여 적용되던 유리 섬유를 대체하고, 단일 스프레이 공정만으로 단열구조를 형성함으로써, 단열 효과를 증대시키고 단열층의 형성을 더욱 용이하고 신속하게 수행하고자 한다.

본 발명에 따른 일 구현예에서, 저장 탱크; 상기 저장 탱크를 지지하기 위한 새들; 상기 새들과 저장 탱크의 사이에 위치하여 저장 탱크를 지지하는 지지 블록; 및 상기 저장 탱크 및 지지 블록의 접점과 각각의 표면의 일부분을 커버하도록 배치된 단열 블랭킷;을 포함하는, LNG 저장 탱크.

일 구현예에서, 상기 단열 블랭킷은 5 내지 150 mm의 두께로 저장 탱크 및 지지 블록의 접점과 각각의 표면의 일부분을 커버할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 단열 블랭킷은 에어로겔 재질을 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 저장 탱크의 외측에 위치하고, 다층 구조를 갖는 단열층;을 더 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 단열층은 저장 탱크 및 단열 블랭킷을 완전히 커버하고, 지지 블록의 일부분을 커버할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 단열층에서 단열 블랭킷을 커버하는 부분은 다른 부분에 비하여 더 얇은 두께를 가질 수 있다.

일 구현예에서, 상기 다층 구조는 밀도가 서로 다른 경질 폴리우레탄층과 폴리우레탄 수지층이 교호하여 적층된 것일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 다층 구조는 경질 폴리우레탄층과 폴리우레탄 수지층을 일 적층단위로 할 때, 1 내지 10 적층단위로 적층될 수 있다.

본 발명의 예시적인 구현예들에 의하면, 저장 탱크 및 지지 블록의 접점 부위에 단열 블랭킷을 적용하여 탱크와 단열재가 냉각/수축하는 과정에서 발생하는 크랙 방지 성능이 우수할 수 있다.

또한 본 발명의 예시적인 구현예들에 의하면, 폴리우레탄 단일 소재를 적용한 단열재로서 우수한 크랙 방지 성능을 가지며 단일 스프레이 공정만으로 단열구조를 용이하고 신속하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 구현예에 따른 LNG 저장 탱크를 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도3은 본 발명의 구현예에 따른 LNG 저장 탱크에서 저장 탱크 지지 부위의 P 부분의 단면도를 도시한다.
도 4 내지 도6은 본 발명의 구현예에 따른 액화가LNG 저장 탱크에서 다층 구조의 단면도를 도시한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들은 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

LNG 저장 탱크

먼저, 도 1을 참고하면 본 발명의 구현예에 따른 LNG 저장 탱크를 개략적으로 도시한다. 도 1에서 저장 탱크(100)는 원형의 단면을 갖는 원기둥 형태로 형성될 수 있으며, 이러한 저장 탱크(100)를 지지하기 위한 지지 부위(200)에 새들(220), 지지블록(210) 등을 포함할 수 있다.

도 2는 도 1의 LNG 저장 탱크 중 지지 부위(200)의 P 부분을 확대한 단면도를 도시한다. 도 2를 참고할 때, 본 발명의 일 구현예에 따른 LNG 저장 탱크는 저장 탱크(100); 상기 저장 탱크를 지지하기 위한 새들(220); 상기 새들(220)과 저장 탱크의 사이에 위치하여 저장 탱크를 지지하는 지지 블록(210); 및 상기 저장 탱크 및 지지 블록의 접점과 각각의 표면의 일부분을 커버하도록 배치된 단열 블랭킷(300);을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 단열 블랭킷(300)은 저장 탱크(100)와 지지 블록(210)을 커버하여 이들 구성이 소재 차이로 인하여 냉각/수축하는 과정에서의 온도 차이를 줄여줄 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 단열 블랭킷(300)은 에어로겔, 유리 매트, 또는 미네랄 울 재질을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 에어로겔 재질을 포함할 수 있다. 특히 에어로겔은 낮은 열전도성을 가질 수 있으며 이러한 특성으로 인하여 저장 탱크(100), 새들(220), 지지블록(210), 단열층(120)으로의 열 전달을 효율적으로 차단할 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 단열 블랭킷(300)은 저장 탱크(100)와 지지 블록(210)의 접점과 상기 접점에 인접한 저장 탱크의 표면(110)의 일부분과 상기 접점에 인접한 지지 블록의 표면의 일부분을 커버하는 구성이라면 그 형태에 제한을 두지 않을 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 단열 블랭킷(300)은 5 내지 150 mm의 두께로 저장 탱크(100) 및 지지 블록(210)의 접점과 각각의 표면의 일부분을 커버할 수 있다. 단열 블랭킷(300)의 두께가 5 mm 미만이라면 크랙 유발이 크게 일어날 수 있고, 150 mm 초과이라면 경질 폴리우레탄층이 상대적으로 감소함에 따라 전체 보온 두께가 두꺼워질 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 지지 블록(210)은 단열성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지 블록(210)은 나무 소재로 형성될 수 있다. 또한 상기 지지 블록(210)은 저장 탱크(100)를 지지하면서, 상기 저장 탱크(100)와 새들(220) 사이의 열 전달을 차단하는 역할을 할 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 새들(220)은 철 소재로 형성될 수 있으며, 저장 탱크(100)는 스테인리스 강, 니켈 강 등 본 기술분야에서 일반적으로 사용되는 소재로 형성될 수 있다. 이에 상기 새들(220)은 저온의 저장 탱크(100)와의 열교환으로 인한 부식 등의 손상 위험이 높으나, 저장 탱크(100)와 지지 블록(210)의 접점과 상기 접점에 인접한 저장 탱크의 표면의 일부분과 상기 접점에 인접한 지지 블록의 표면의 일부분을 커버하는 구조 특징으로 인하여 상기 저장 탱크로부터 발생되는 냉기 및 수분을 차단하여, 새들이 비교적 내식성이 약한 저가의 재질로 형성되더라도 손상을 방지할 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 저장 탱크의 외측(110, 10)에 위치하고, 다층 구조를 갖는 단열층(120);을 더 포함할 수 있다.

도 4를 참고하면 본 발명의 구현예에 따른 LNG 저장 탱크(100)에서 다층 구조를 갖는 단열층(120)의 단면도를 도시하는데, 상기 다층 구조는 밀도가 서로 다른 하나 이상의 폴리우레탄층이 적층된 구조를 가질 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 경질 폴리우레탄층(20)은 폴리우레탄 수지층(30)에 비하여 밀도가 더 낮고, 두께가 더 두꺼울 수 있다.

예를 들어, 상기 폴리우레탄 수지층(30)은 종래의 LNG 저장 탱크에 적용되는 폴리우레탄 폼 단열재에서 크랙 방지를 위하여 적용되던 유리 섬유를 대체한 구성일 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 단열층(120)은 저장 탱크(110) 및 단열 블랭킷(300)을 완전히 커버하고, 지지 블록(210)의 일부분을 커버할 수 있다. 구체적으로 도 3을 참고하면, 상기 단열층(120)에서 단열 블랭킷(300)을 커버하는 부분은 다른 부분에 비하여 더 얇은 두께를 가질 수 있다.

도 5를 참고하면, 다층 구조는 밀도가 서로 다른 경질 폴리우레탄층(20)과 폴리우레탄 수지층(30)이 여러층으로 교호하여 적층될 수 있다. 한편, 다층 구조의 최외층은 경질 폴리우레탄층(20)으로 구성될 수 있다.

다층 구조에서 적층된 층 수는 달라질 수 있는데, 예를들어 상기 다층 구조는 경질 폴리우레탄층(20)과 폴리우레탄 수지층(30)을 일 적층단위로 할 때, 1 내지 10 적층단위로 적층될 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 경질 폴리우레탄층(20)은 30 내지 60 kg/m³의 밀도 범위를 갖고, 폴리우레탄 수지층(30)은 700 내지 1200 kg/m³의 밀도 범위를 가질 수 있다. 경질 폴리우레탄층(20)과 폴리우레탄 수지층(30)의 밀도 값을 전술한 범위로 갖는 경우, 수축팽창에 의해 발생하는 크랙을 방지할 수 있다.

또한 예시적인 구현예에서, 상기 경질 폴리우레탄층(20)은 30내지 100 mm의 두께 범위를 갖고, 폴리우레탄 수지층(30)은 1 내지 3 mm의 두께 범위를 가질 수 있다. 상기 경질 폴리우레탄층의 두께가 100mm 초과인 경우 수축팽창에 의해 발생하는 크랙 방지에 불리할 수 있으며, 폴리우레탄 수지층의 두께가 3mm 초과인 경우 단열 성능이 저하될 수 있다.

도 6을 참고하면, 상기 저장 탱크(100)는 상기 단열층의 외측에 위치하는 단열 재킷층(40);을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 단열 재킷층(40)은 FRP, 고분자 소재의 코팅으로 형성될 수 있으며, 외부 환경과 저장 탱크를 차단하는 역할을 할 수 있다.

액화가스 저장 탱크 제조 방법

본 발명에 따른 다른 구현예에서, 전술한 LNG 저장 탱크의 제조 방법으로서, 저장 탱크의 외측에 밀도가 서로 다른 하나 이상의 폴리우레탄을 순차적으로 스프레이하여 다층 구조를 갖는 단열층을 형성하는 단계;를 포함하는, LNG 저장 탱크 제조 방법이 제공된다.

일 구현예에서, 상기 다층 구조는 밀도가 서로 다른 경질 폴리우레탄층과 폴리우레탄 수지층을 교차로 스프레이하여 형성될 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예 1

고망간 철판 표면에 경질 폴리우레탄 폼 층(A), 폴리우레탄 수지 층(B)을 각각 4회/3회 반복한(두께 350mm) 다층 단열재 시험편을 제작, 상온에서 24시간 방치 한 후 액체질소가 담긴 용기에 1시간 침지 시킨 후 상온에서 24시간 방치하는 열사이클 시험을 3회 실시 후 상온에 방치 한다.

실시예 2

고망간 철판 표면에 경질 폴리우레탄 폼 층(A), 폴리우레탄 수지 층(B)을 각각 5회/4회 반복한(두께 400mm) 다층 단열재 시험편을 제작, 실시예 1 과 동일하게 열사이클 시험을 실시 하였다.

비교예 1

고망간 철판 표면에 경질 폴리우레탄 폼 층(A), 유리 섬유 메쉬(C)를 각각 4회/3회 반복한(두께 350mm) 다층 단열재 시험편을 제작, 실시예 1 과 동일하게 열사이클 시험을 실시 하였다.

비교예 2

고망간 철판 표면에 경질 폴리우레탄 폼 층(A), 유리 섬유 메쉬(C)를 각각5회/4회 반복한(두께 400mm) 다층 단열재 시험편을 제작, 실시예 1과 동일하게 열사이클 시험을 실시 하였다.

실험예 1: 크랙 방지 성능 평가

상기 실시예 1-2와 비교예 1-2의 시험편을 상온에서 1주일간 방치 후 시험편을 절단하여 단열재 내부의 크랙 발생 여부를 확인하였다. 동일한 방법의 시험을 10회 반복하여 측정한 크랙 발생 횟수를 아래 표 1에 기재하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
사이클링 시험 횟수	10	10	10	10
크랙 발생 횟수	2	1	6	5

따라서, 본 발명의 구현예에 따른 저장 탱크의 외측에 위치하는 다층 구조를 갖는 단열층을 적용하는 경우, 크랙 방지 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

실시예 3

Hardwood 와 고망간 철판의 접합부에 aerogel blanket(D)을 4단 적층 부착한 시험편에 경질 폴리우레탄 폼층(A), 폴리우레탄 수지층(B)를 4회 반복한(두께 350 mm) 다층 단열재 시험편을 제작, 상온에서 24시간 방치 한 후 "시험편의 철판부위"를 액체질소가 담긴 용기에 1시간 침지 시킨 후 상온에서 24시간 방치하는 열사이클 시험을 3회 실시 후 상온에 방치한다.

비교예 3

Hardwood 와 고망간 철판의 접합부가 있는 시험편에 경질 폴리우레탄 폼층(A), 폴리우레탄 수지층(B)를 4회 반복한(두께 350 mm) 다층 단열재 시험편을 제작, 상온에서 24시간 방치 한 후 "시험편의 철판부위"를 액체질소가 담긴 용기에 1시간 침지 시킨 후 상온에서 24시간 방치하는 열사이클 시험을 3회 실시 후 상온에 방치한다.

실험예 2: 크랙 및 박리방지 성능평가

실시예 3과 비교예 3의 시험편을 1주일간 방치후 시험편을 절단하여 단열재 내부의 크랙, 철판과 hardwood 접합부에서의 단열재 박리 발생여부를 확인하였다. 동일한 방법의 시험을 10회 반복하여 측정한 크랙 및 박리 발생 횟수를 아래 표 2에 기재하였다

	실시예 3	비교예 3
사이클링 시험 횟수	10	10
크랙 발생 횟수	2	6
박리 발생 횟수	1	8

따라서, 본 발명의 구현예에 따른 단열 블랭킷을 적용하는 경우, 크랙 및 박리 방지성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10, 110: 저장 탱크 외측
20: 경질 폴리우레탄층
30: 폴리우레탄 수지층
40: 단열 재킷층
100: 저장 탱크
120: 단열층
200: 지지 부위
210: 지지 블록
220: 새들
300: 단열 블랭킷

Claims

LNG 저장 탱크로서,
저장 탱크;
상기 저장 탱크의 외측에 위치하는 단열층;
상기 저장 탱크를 지지하기 위한 새들;
상기 새들과 저장 탱크의 사이에 위치하여 저장 탱크를 지지하는 지지 블록; 및
상기 저장 탱크 및 지지 블록의 접점과 각각의 표면의 일부분을 커버하도록 배치되고, 에어로겔 재질을 포함하는 단열 블랭킷;을 포함하며,
상기 단열 블랭킷은 5 내지 150 mm의 두께를 갖고, 상기 단열층의 크랙 및 박리 발생을 방지하고,
상기 LNG 저장 탱크는 상온에서 24시간 방치 한 후 액체질소에 1시간 침지시키고 다시 상온에서 24시간 방치하는 열사이클 시험을 3회 실시한 후 상온에 1주일간 방치했을 때, 크랙 발생 횟수가 10회 중 2회이고 박리 발생 횟수가 10회 중 1회인, LNG 저장 탱크.
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삭제
제1항에 있어서,
상기 단열층은 다층 구조를 갖는, LNG 저장 탱크.
제4항에 있어서,
상기 단열층은 저장 탱크 및 단열 블랭킷을 완전히 커버하고, 지지 블록의 일부분을 커버하는, LNG 저장 탱크.
제4항에 있어서,
상기 단열층에서 단열 블랭킷을 커버하는 부분은 다른 부분에 비하여 더 얇은 두께를 갖는, LNG 저장 탱크.
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