KR102426137B1 - 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널은 1차 멤브레인(110) 및 1차 단열층(120)을 포함하는 1차 패널(100), 상기 1차 패널(100)의 일측에 위치하며, 2차 멤브레인(210) 및 2차 단열층(220)을 포함하는 2차 패널(200), 그리고 상기 1차 패널(100)과 상기 2차 패널(200)을 서로 고정하는 복수개의 고정 부재(300)를 포함하고, 상기 고정 부재(300)는 상기 2차 멤브레인(210)에 용접되는 지지부(310), 그리고 상기 지지부(310)에 연결되어 상기 1차 단열층(120)과 체결되는 체결부(320)를 포함하고, 상기 지지부(310)는 주름 형상의 주름부(311)를 가질 수 있다.

Description

액화 화물 저장 탱크용 단열 패널{INSULATION PANEL FOR LIQUEFIED CARGO CONTAINMENT TANK}
본 발명은 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널에 관한 것으로, 구체적으로는 멤브레인형 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 멤브레인형 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널에 있어 1차 패널과 2차 패널을 서로 고정하는 고정부재의 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -163℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화 천연 가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 대량의 액화 천연 가스로 이루어진 액화 화물을 해상으로 수송할 수 있는 액화 화물 운반선이 개발되었다. 이러한 액화 화물 운반선에는 초저온 상태로 액화시킨 액화 천연 가스를 보관 및 저장할 수 있는 액화 화물 저장 탱크가 구비된다.
이러한 액화 화물 저장 탱크는 형식에 따라 독립 탱크형(independent tank type)과 멤브레인형(membrane type)으로 구분된다.
이중, 멤브레인형은 단열 자재를 선체에 직접 설치하여 액화 화물 저장 탱크를 만드는 것으로, 선체 내벽에 설치되는 2차 패널과 1차 패널의 이중 패널 구조를 가진다. 각각의 패널은 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam, PUF)과 같은 단열재로 이루어진 단열층과 얇은 금속 등으로 이루어진 멤브레인의 이중 구조를 가진다.
1차 패널과 2차 패널을 서로 고정하기 위해 2차 패널에는 2차 패널의 상단부로 돌출되는 형태의 고정 부재가 설치되며, 2차 멤브레인이 고정 부재에 용접 연결되어 수밀성을 확보하게 된다. 그러나, 단열층이 폴리우레탄 폼으로 이루어지므로, 저온 상태에서는 열수축 변형이 발생하게 되고 2차 패널에 설치된 고정 부재에 움직임이 발생하게 된다. 이 경우, 2차 멤브레인과 고정 부재 간의 용접 연결부에 과도한 응력(stress)이 발생하게 되며, 용접 연결부의 파괴로 이어지는 경우 액화 천연 가스가 누출될 우려가 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 본 발명의 목적은 멤브레인형 액화 화물 저장 탱크의 1차 패널과 2차 패널을 서로 고정하는 고정 부재에 발생하는 응력을 최소화할 수 있는 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널은 1차 멤브레인(110) 및 1차 단열층(120)을 포함하는 1차 패널(100), 상기 1차 패널(100)의 일측에 위치하며, 2차 멤브레인(210) 및 2차 단열층(220)을 포함하는 2차 패널(200), 그리고 상기 1차 패널(100)과 상기 2차 패널(200)을 서로 고정하는 복수개의 고정 부재(300)를 포함하고, 상기 고정 부재(300)는 상기 2차 멤브레인(210)에 용접되는 지지부(310), 그리고 상기 지지부(310)에 연결되어 상기 1차 단열층(120)과 체결되는 체결부(320)를 포함하고, 상기 지지부(310)는 주름 형상의 주름부(311)를 가진다.
상기 지지부(310)는 상기 체결부(320)가 관통하는 관통부(312)를 더 가지며, 상기 주름부(311)는 상기 관통부(312)를 둘러쌀 수 있다.
상기 주름부(311)의 직경은 상기 관통부(312)의 직경보다 클 수 있다.
상기 주름부(311)는 볼록부와 오목부가 반복되어 형성될 수 있다.
상기 체결부(320)는 상기 관통부(312)를 관통하는 연결부(321), 그리고 상기 연결부(321)의 양단에 각각 형성되는 제1 체결부(322)와 제2 체결부(323)를 포함하고, 상기 제1 체결부(322) 및 상기 제2 체결부(323) 각각의 직경은 상기 연결부(321)의 직경보다 클 수 있다.
상기 지지부(310)의 직경은 상기 제1 체결부(322) 및 상기 제2 체결부(323) 각각의 직경보다 클 수 있다.
상기 2차 멤브레인(210)은 편평할 수 있다.
상기 2차 멤브레인(210)은 스테인레스 스틸 또는 인바강 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 주름부(311)는 스테인레스 스틸 또는 인바강 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정 부재의 지지부에 주름부를 형성함으로써, 고정 부재에 움직임이 발생하여도 고정 부재의 지지부에 발생하는 응력을 최소화할 수 있으며, 피로 강도(Fatigue strength)를 개선할 수 있다.
따라서, 2차 멤브레인과 지지부간의 연결부인 용접 연결부가 쉽게 파괴되지 않으므로 액화 천연 가스의 누출을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널의 2차 패널 및 2차 패널에 형성된 복수개의 고정 부재의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널의 2차 멤브레인 및 2차 멤브레인에 형성된 복수개의 고정 부재의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A 부분의 확대 사시도이다.
도 5는 도 4의 절개 사시도이다.
도 6은 도 5의 분해 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
및/또는 이라는 용어가 등장하는 경우 이는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널의 개략적인 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널의 2차 패널 및 2차 패널에 형성된 복수개의 고정 부재의 측면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널은 1차 멤브레인(110) 및 1차 단열층(120)을 포함하는 1차 패널(100), 1차 패널(100) 아래에 위치하며, 2차 멤브레인(210) 및 2차 단열층(220)을 포함하는 2차 패널(200), 그리고 1차 패널(100)과 2차 패널(200)을 서로 고정하는 복수개의 고정 부재(300)를 포함한다.
이러한 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널은 선체의 내벽으로부터 2차 단열층(220), 2차 멤브레인(210), 1차 단열층(120), 그리고 1차 멤브레인(110)의 순서대로 적층된다. 고정 부재(300)는 2차 멤브레인(210)의 상부에 형성된다.
1차 멤브레인(110)은 극저온 상태의 액화 천연 가스와 직접적으로 접촉하게 되므로, 응력 변화에 대응할 수 있는 알루미늄 합금, 인바(invar), 9% 니켈강, 스테인레스스틸 시트(Stainless steel, SUS) 등 저온 취성에 강한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 1차 멤브레인(110)은 1차 단열층(120) 위에 밀봉 용접되며, 예를 들어, 래핑 용접(lapping welding) 또는 봉합 용접(seam welding) 방법으로 진행될 수 있다.
1차 단열층(120)은 단열성이 우수한 폴리우레탄폼(polyurethane foam) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
2차 멤브레인(210)은 스테인레스스틸, 인바(invar) 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 2차 멤브레인(210)은 편평할 수 있다. 2차 단열층(220)은 단열성이 우수한 폴리우레탄폼(polyurethane foam) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
복수개의 고정 부재(300)는 구체적으로, 2차 패널(200)과 1차 패널(100)을 서로 고정한다.
고정 부재(300)는 2차 멤브레인(210)과 용접되는 지지부(310), 그리고 지지부(310)에 연결되어 1차 단열층(120)과 체결되는 체결부(320)를 포함한다.
지지부(310)는 주름 형상의 주름부(311), 체결부(320)가 관통하는 관통부(312)를 가질 수 있다. 주름부(311)의 최외곽부는 2차 멤브레인(210)과 용접 연결되는 용접 연결부(310a)일 수 있다. 이러한 지지부(310)는 원형 형상을 가질 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 다양한 형상을 가질 수 있다.
주름부(311)는 관통부(312)를 둘러쌀 수 있다. 따라서, 주름부(311)의 직경(d1)은 관통부(312)의 직경(d2)보다 클 수 있다.
주름부(311)는 볼록부(31)와 오목부(32)가 반복되어 형성될 수 있다. 따라서, 주름부(311)는 탄성을 가질 수 있다. 이러한 볼록부(31)와 오목부(32)의 개수는 응력을 완화시킬 수 있는 범위에서 다양한 개수가 가능하다.
체결부(320)는 관통부(312)를 관통하는 연결부(321), 그리고 연결부(321)의 양단에 각각 형성되는 제1 체결부(322) 및 제2 체결부(323)를 포함한다.
제1 체결부(322)의 직경(d4)은 연결부(321)의 직경(d3)보다 크고, 제2 체결부(323)의 직경(d5)은 연결부(321)의 직경(d3)보다 클 수 있다. 따라서, 체결부(320)는 지지부(310)로부터 이탈되지 않고 고정된다. 이 때, 제2 체결부(323)의 직경(d5)이 제1 체결부(322)의 직경(d4)보다 크므로, 보다 안정적으로 1차 단열층(120)에 2차 멤브레인(210)을 체결할 수 있다.
지지부(310)의 직경은 제1 체결부(322)의 직경(d4) 및 제2 체결부(323)의 직경(d5)보다 클 수 있다. 따라서, 지지부(310)는 체결부(320)보다 넓은 범위에서 탄성을 가질 수 있다.
따라서, 2차 멤브레인(210)이 저온 상태에서 열변형되어서 2차 멤브레인(210)과 지지부(310)간의 연결부인 용접 연결부(310a)에 응력이 작용하여도 주름부(311)에서 응력을 완화시킬 수 있다. 따라서, 용접 연결부(310a)가 파괴되지 않으므로 액화 천연 가스의 누출을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허 청구 범위에 의해 정해져야 할 것이다.
110: 1차 멤브레인 120: 1차 단열층
210: 2차 멤브레인 220: 2차 단열층
300: 고정 부재 310: 지지부
320: 체결부 311: 주름부
310a: 용접 연결부

Claims (9)

1차 멤브레인(110) 및 1차 단열층(120)을 포함하는 1차 패널(100), 상기 1차 패널(100)의 일측에 위치하며, 2차 멤브레인(210) 및 2차 단열층(220)을 포함하는 2차 패널(200), 및 상기 1차 패널(100)과 상기 2차 패널(200)을 서로 고정하는 복수개의 고정 부재(300)를 포함하는 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널에 있어서,
상기 고정 부재(300)는, 상기 2차 멤브레인(210)에 용접되는 지지부(310); 및 상기 지지부(310)에 연결되어 상기 1차 단열층(120)과 체결되는 체결부(320)를 포함하고,
상기 지지부(310)는, 볼록부(31)와 오목부(32)가 반복되어 주름 형상으로 형성되는 복수개의 주름부(311), 및 상기 체결부(320)가 관통하는 관통부(312)를 가지며,
상기 주름부(311)는, 상기 관통부(312)를 둘러싸도록 형성되고,
상기 체결부(320)는, 상기 관통부(312)를 관통하는 연결부(321), 및 상기 연결부(321)의 양단에 각각 형성되는 제1 체결부(322)와 제2 체결부(323)를 포함하며,
상기 연결부(321), 상기 제1 체결부(322) 및 상기 제2 체결부(323)는 일체로 형성되고,
상기 제1 체결부(322) 및 상기 제2 체결부(323) 각각의 직경은 상기 연결부(321)의 직경보다 크며,
상기 지지부(310)의 직경은 상기 제1 체결부(322) 및 상기 제2 체결부(323) 각각의 직경보다 큰 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 주름부(311)의 직경은 상기 관통부(312)의 직경보다 큰 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 2차 멤브레인(210)은 편평한 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널.
제 1 항에 있어서,
상기 2차 멤브레인(210)은 스테인레스 스틸 또는 인바강인 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널.
제 1 항에 있어서,
상기 주름부(311)는 스테인레스 스틸 또는 인바강인 액화 화물 저장 탱크용 단열 패널.
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