KR102445672B1 - 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선체의 내부벽을 형성하는 중공 형태의 내벽 구조물, 내벽 구조물의 내측면에 설치되어 외부와의 열전달을 차단하는 단열구조체, 단열구조체에 구비되는 2차 밀봉벽 및 단열구조체에 지지되고, 통체 형태의 프레임 블록을 상호 연통하도록 복수로 연결하여 액화가스가 저장되는 내부탱크를 형성하는 1차 밀봉벽을 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
Description
본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박 내에 조립식으로 설치되고 액화가스를 안전하게 저장할 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 LNG 등의 액화가스는 화석연료의 하나인 천연가스를 액화시킨 것으로서, 이러한 액화가스는 극저온 상태로 저장탱크 등에 저장될 수 있다.
여기서, 액화가스를 저장하는 저장탱크는 설치되는 위치에 따라 지상에 설치되거나 지중에 매립되는 육상 저장탱크나, 자동차, 선박 등의 운송수단에 설치된 이동형 저장탱크 또는 화물창 등으로 구분된다.
또한, 액화가스는 충격에 노출시 폭발의 위험성이 있고, 극저온 상태로 보관되기 때문에, 액화가스를 보관하는 저장탱크 또는 화물창은 내충격성 및 액밀성이 견고하게 유지되는 구조를 가질 수 있다.
특히, 선박의 경우 연료탱크로부터 연료를 공급 받아 엔진을 구동함으로써, 추력을 발생시키는데, 최근에는 환경문제가 대두됨에 따라 LNG 등의 액화가스를 연료로 사용하는 선박이 널리 사용되고 있는 추세이다.
여기서, LNG는 비등점이 -163도이기 때문에 상온에서 부피가 큰 기체로 존재하며, 많은 양을 저장하기 위해서는 LNG를 액화시켜서 저장해야 하는데, LNG를 액화하여 저장하는 탱크로는 멤브레인형 탱크와 독립형 탱크가 있다.
이 중에, 멤브레인형 탱크는 선체의 구조에 직접 연결되는 탱크로서, 선체와 분리되지 않는 탱크이며, 선체의 내벽에 단열재, 2차 밀봉벽 및 1차 밀봉벽이 적층된 구조를 가진다. 따라서 멤브레인형 탱크는 선체와 직접 연결됨에 따라 LNG의 하중을 탱크가 지지하지 않고 선체에 그대로 전달하는 특징이 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 액화가스 저장탱크는 복잡한 구조로 인하여, 내부에 족장을 설치한 후 단열재와 밀봉벽을 시공해야 함으로써, 제작 시간과 비용이 증가하는 단점이 있다.
또한, 선박용으로 제작되는 액화가스 저장탱크의 경우, 선박 운항 시 탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 충격의 위험 때문에, 대부분 액화가스를 운반하는 용도로 제작되고 있고, 연료탱크의 용도로는 이용되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명에서는 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법, 구체적으로는 조립식으로 선체 내에 설치될 수 있어 제작 및 설치 공수를 절감할 수 있고, 단열 성능을 증대시킬 수 있음은 물론, 탱크 내부에 작용하는 슬로싱 충격을 억제할 수 있는 구조로 형성되어, 액화가스를 연료로 사용하는 선박에 용이하게 적용될 수 있는 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 선체의 내부벽을 형성하는 중공 형태의 내벽 구조물, 내벽 구조물의 내측면에 설치되어 외부와의 열전달을 차단하는 단열구조체, 단열구조체에 구비되는 2차 밀봉벽 및 단열구조체에 지지되고, 통체 형태의 프레임 블록을 상호 연통하도록 복수로 연결하여 액화가스가 저장되는 내부탱크를 형성하는 1차 밀봉벽을 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 내부탱크는, 통체 형태로 형성되어 일정 간격으로 단열구조체에 지지되고, 상호 연통하도록 대향하는 측면에 복수의 연통홀이 형성된 복수의 프레임 블록 및 상호 이격된 프레임 블록 사이에 접합되어, 복수의 프레임 블록 간의 가장자리를 밀폐시키는 복수의 연결 프레임을 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 내부탱크는, 상호 단차를 갖도록 프레임 블록과 프레임 블록에 비해 작은 크기의 연결 프레임이 교대로 접합되어, 주름상자 형태로 형성되는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 단열구조체에는 프레임 블록의 외측면을 지지하는 홈부와, 연결 프레임의 외측면을 지지하는 돌출부가 형성되는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 내벽 구조물은, 별도로 제작되어 선박 건조 시 선체 내에 장착되는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 단열구조체는, 내벽 구조물의 내측면을 따라 연결되어 설치되는 복수의 하부 단열패널, 하부 단열패널에 비해 작은 면적을 가지며 복수의 하부 단열패널의 상부에 각각 구비되는 복수의 상부 단열패널 및 상호 인접하는 상부 단열패널 사이에 설치되는 탑 브릿지 패널을 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 2차 밀봉벽은, 내벽 구조물에 복수로 설치된 하부 단열패널과 상부 단열패널의 사이에 각각 개재되는 복수의 멤브레인 및 상호 인접하는 멤브레인 간을 밀봉하도록 접합되는 멤브레인 스트립을 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 내벽 구조물은 상부가 덮개에 의해 개폐 가능하게 형성되고, 내벽 구조물의 천장을 형성하는 덮개의 저면에는 단열층이 구비되는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
또한, 내부탱크의 상부에 안착 설치되어 내부탱크의 열수축 또는 열팽창에 따라 유동 가능하게 구비되는 복수의 단열부재를 더 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공한다.
한편, 상부가 개방된 중공 형태의 내벽 구조물을 제작하는 단계, 내벽 구조물의 내측면에 단열구조체 및 2차 밀봉벽을 시공하는 단계, 통체 형태로 형성된 복수의 프레임 블록을 내벽 구조물 내 단열구조체에 일정 간격으로 설치하는 단계, 복수의 프레임 블록 사이에 연결 프레임을 접합하여, 프레임 블록 간의 가장자리를 밀폐시킴으로써, 1차 밀봉벽을 형성하는 내부탱크를 제작하는 단계, 내부탱크의 상부에 복수의 단열부재를 안착시켜 설치하는 단계 및 내벽 구조물의 개방된 상부에 덮개를 설치하여 마감하는 단계를 포함하는 액화가스 저장탱크의 제작방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 상부가 개방된 내벽 구조물에 크레인을 이용하여, 단열구조체, 2차 밀봉벽 및 1차 밀봉벽 등을 구성하는 부품을 조립식으로 시공할 수 있어, 족장 설치를 최소화할 수 있으며 제작 및 설치 공수를 효과적으로 절감할 수 있다.
또한, 내벽 구조물에 설치되는 단열구조체와 내부탱크의 구조를 개선하여 단열 성능을 증대시킬 수 있고, 구조적 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 내부탱크 내 액화가스 저장공간이 슬로싱 충격을 억제할 수 있는 구조로 형성되어 있어, 액화가스를 연료로 사용하는 선박에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 내부탱크의 전체적인 외관이 주름상자 형태(또는 벨로우즈 형태)로 형성되기 때문에, 온도 변화에 따라 용이하게 신장 또는 수축될 수 있어, 내부탱크에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 주름상자 형태의 내부탱크가 단열구조체에 형성된 홈부 및 돌출부에 대응하게 설치됨으로써, 별도의 고정수단 없이 단열구조체에 용이하게 지지될 수 있으며, 내부탱크의 하중이 단열구조체를 통해 내벽 구조물로 용이하게 전달될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크가 설치된 선박을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 구성하는 단열구조체와 2차 밀봉벽의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단열구조체와 2차 밀봉벽이 설치된 내벽 구조물을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차 밀봉벽을 형성하는 내부탱크가 밀폐를 형성한 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부탱크를 구성하는 프레임 블록과 연결 프레임의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 제작방법을 순서도로 도시한 것이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 제작과정을 순차적으로 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 구성하는 단열구조체와 2차 밀봉벽의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단열구조체와 2차 밀봉벽이 설치된 내벽 구조물을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차 밀봉벽을 형성하는 내부탱크가 밀폐를 형성한 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부탱크를 구성하는 프레임 블록과 연결 프레임의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 제작방법을 순서도로 도시한 것이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 제작과정을 순차적으로 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)가 설치된 선박(10)을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
본 실시예의 액화가스 저장탱크(100)는, 조립식으로 선체 내에 설치될 수 있어, 저장탱크의 제작 및 설치 공수를 절감할 수 있고, 탱크 구조를 개선하여 단열 성능을 증대시킬 수 있음은 물론, 구조 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 특히 탱크 내부에 작용하는 슬로싱 충격을 효과적으로 억제할 수 있어, 액화가스를 연료로 사용하는 선박에 용이하게 적용될 수 있다.
이때, 본 실시예에 기재된 액화가스는 액화질소, LPG, LPG, 에틸렌 또는 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 액화가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일 예로써, 본 실시예의 액화가스 저장탱크(100)는 선박의 요동에 의해 발생하는 슬로싱 충격을 효과적으로 억제하는 구조로 형성되어 있어, 액화가스를 연료로 사용하는 컨테이너선 등의 선박(10)에 연료탱크로서 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 본 실시예의 액화가스 저장탱크(100)는 액화가스를 저장하는 용도로서, 액화가스는 운반선에 액화가스 화물창으로도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)는, 내벽 구조물(110), 단열구조체(120), 2차 밀봉벽(130) 및 1차 밀봉벽(150)을 포함할 수 있다.
내벽 구조물(110)은 선체의 내부벽을 형성하는 중공형 구조물로서, 내측에 단열구조체(120), 2차 밀봉벽(130) 및 1차 밀봉벽(150)이 설치되는 설치 공간이 형성될 수 있다.
이때, 내벽 구조물(110)은 1차 밀봉벽(150)에 의해 형성된 내부탱크(150a)와, 내부탱크(150a)에 저장되는 액화가스의 하중을 안정적으로 지지할 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 내벽 구조물(110)의 하부 양측에 형성된 코너부(111)는 선체의 코너에 가해지는 응력을 완화하고 선체의 강도를 보완하도록 형성될 수 있다.
또한, 내벽 구조물(110)에서 양측 코너부(111) 사이의 하부 공간에는 설계에 따라, 단열재가 채워지거나 밸러스트 탱크로 이용될 수 있고, 또는 액화가스가 저장되는 내부탱크(150a)가 연장되어 설치될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 내벽 구조물(110)의 하부 공간에 단열재가 채워진 것을 보여주고 있다.
이와 같은 내벽 구조물(110)은 선체에 조립식으로 설치될 수 있는데, 단열구조체(120)와 2차 밀봉벽(130)이 시공된 상태로 사전에 별도로 제작될 수 있고, 선박 건조 시 선체 내부에 삽입되어 설치될 수 있다.
단열구조체(120)는 내벽 구조물(110)의 내측면에 설치되어 외부와의 열전달을 차단할 수 있다.
또한, 2차 밀봉벽(130)은 단위 제작된 복수의 멤브레인(131)이 상호 접합되어 형성된 것으로서, 각각의 멤브레인(131)은 단열구조체(120)에 구비될 수 있다.
이와 같은 2차 밀봉벽(130)은 후술되는 1차 밀봉벽(150)과 함께 이중 밀봉벽 구조를 형성하여, 저장탱크 내 저장된 액화가스가 외부로 새어나오지 못하도록 밀봉할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)를 구성하는 단열구조체(120)와 2차 밀봉벽(130)의 구조를 단면도로 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단열구조체(120)와 2차 밀봉벽(130)이 설치된 내벽 구조물(110)을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 단열구조체(120)는 내벽 구조물(110)의 내측면을 따라 연결되어 설치되는 복수의 하부 단열패널(121)과, 하부 단열패널(121)에 비해 작은 면적을 가지며 복수의 하부 단열패널(121)의 상부에 각각 구비되는 복수의 상부 단열패널(122)과, 상호 인접하는 상부 단열패널(122) 사이에 설치되는 탑 브릿지 패널(123)을 포함할 수 있다.
또한, 하부 단열패널(121)과 상부 단열패널(122)의 사이에는 2차 밀봉벽(130)을 형성하는 멤브레인(131)이 개재될 수 있고, 하부 단열패널(121), 멤브레인(131) 및 상부 단열패널(122)은 일체로 접합되어 단열블록(140)으로 제작될 수 있다.
여기서, 하부 단열패널(121), 멤브레인(131) 및 상부 단열패널(122)이 일체로 접합된 단열블록(140)은 내벽 구조물(110)의 내측면을 따라 연결되어 설치될 수 있고, 단열블록(140)과 단열블록(140) 사이의 하부 연결부위, 즉 하부 단열패널(121)과 하부 단열패널(121) 사이의 연결부위에는 단열 충진재(p)가 충진되어 마감될 수 있다.
일 예로써, 하부 단열패널(121)과 상부 단열패널(122)은 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등의 단열재로 이루어질 수 있고, 단열 충진재(p)는 글라스울, 미네랄울, 폴리에스테르 충전재 및 폴리우레탄 발포체 등의 단열성 재료를 적용할 수 있다.
더불어, 하부 단열패널(121)의 저면과 상부 단열패널(122)의 상면에는 각각 단열재 보호를 위한 보호 플레이트(미도시)가 구비될 수 있고, 보호 플레이트(미도시)는 강성을 갖는 플라이우드(plywood) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 내벽 구조물(110)의 내측면에 복수의 단열블록(140)이 설치되면, 2차 방벽을 형성하도록, 인접하는 단열블록(140)의 멤브레인(131) 간을 용접하여 접합시킬 수 있다.
이때에는, 일 예로써, 내벽 구조물(110)의 내측면에 설치된 복수의 단열블록(140)에서, 상호 이격된 상부 단열패널(122)과 상부 단열패널(122) 사이의 공간에, 멤브레인(131) 간의 가장자리를 연결 및 밀봉하기 위한 멤브레인 스트립(132)을 삽입하고, 멤브레인 스트립(132)을 통해 인접하는 멤브레인(131) 간을 용접하여 접합시킬 수 있으며, 이를 통해 복수의 멤브레인(131)이 상호 접합된 밀봉 구조의 2차 밀봉벽(130)을 형성할 수 있다.
여기서, 2차 밀봉벽(130)은 니켈합금강, 스테인레스강, 알루미늄합금강, 고망간강 및 인바강 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 상호 이격된 상부 단열패널(122)과 상부 단열패널(122) 사이의 공간에 탑 브릿지 패널(123)을 설치하여 마감할 수 있고, 상부 단열패널(122)과 탑 브릿지 패널(123) 사이의 연결부위에도 단열 충진재(p)가 충진될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 내벽 구조물(110) 내측의 바닥에 설치되는 단열구조체(120)에는 레일 형태의 홈부(124)와 돌출부(125)가 교대로 형성될 수 있다.
이와 같이 홈부(124)와 돌출부(125)가 형성된 형태의 단열구조체(120)는 두께가 다른 두 종류의 단열블록을 내벽 구조물(110)의 내측면에 조립 설치하여 형성할 수 있다.
구체적으로, 내벽 구조물(110) 내 바닥의 단열구조체(120)에는 "└┘" 형태의 단면을 갖는 홈부(124)가 레일 형태로 형성되고, 이러한 레일 형태의 홈부(124)는 내벽 구조물(110)의 좌측에서 우측 방향으로 일정 간격으로 형성될 수 있다.
더불어, 홈부(124)와 홈부(124) 사이에는 "┌┐" 형태의 단면을 갖는 돌출부(125)가 레일 형태로 형성되고, 이에 따라 홈부(124)와 돌출부(125)가 내벽 구조물(110)의 좌측 코너에서 우측 코너까지 단열구조체(120)의 바닥에 교대로 형성될 수 있다.
이때, 내벽 구조물(110)은 내측에 단열구조체(120)와 내부탱크(150a)를 설치할 수 있도록 상부가 덮개(112)에 의해 개폐 가능하게 구비되고, 이에 따라 내벽 구조물(110)의 내측 천장 쪽에 설치되는 상부 단열구조는 내벽 구조물(110)의 내측에 내부탱크(150a)가 시공된 후에 설치될 수 있다.
한편, 1차 밀봉벽(150)은 내부탱크(150a)로 형성되어 단열구조체(120)에 지지될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차 밀봉벽(150)을 형성하는 내부탱크(150a)가 밀폐를 형성한 구조를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부탱크(150a)를 구성하는 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)의 구성을 도시한 것이다.
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 1차 밀봉벽(150)은 복수의 금속재를 접합시켜 제작한 내부탱크(150a)로 형성될 수 있고, 1차 밀봉벽(150)의 재질은 니켈합금강, 스테인레스강, 알루미늄합금강, 고망간강 및 인바강 등으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 내부탱크(150a)는, 통체 형태로 형성되어 일정 간격을 두고 내벽 구조물(110) 내 단열구조체(120)에 세워져 설치되며, 상호 연통하도록 대향하는 측면에 복수의 연통홀(152)이 형성된 복수의 프레임 블록(151)과, 상호 이격된 프레임 블록(151) 사이의 가장자리에 접합되어 프레임 블록(151) 간의 가장자리를 밀폐시키는 복수의 연결 프레임(154)을 포함할 수 있다.
여기서, 각각의 프레임 블록(151)은 단열구조체(120)에 형성된 레일 형태의 홈부(124)에 대응하게 끼워져 설치될 수 있는 육면체 형태의 통체로 형성될 수 있다.
이에 따라, 프레임 블록(151)은 단열구조체(120)에 일정 간격을 두고 형성된 복수의 홈부(124)에 각각 안착될 수 있다.
이와 같은 프레임 블록(151)은 코너 부분은 라운드지게 형성될 수 있고, 내측에는 하중에 대한 구조부재 역할을 하는 복수의 보강 프레임(153, 도2 참조)이 설치될 수 있다.
여기서, 보강 프레임(153, 도2 참조)은 내벽 구조물(110)에 설치되는 내부탱크(150a)의 구조해석에 의한 설계에 따라, 프레임 블록(151) 내에 전체적으로 설치되거나 일부에만 선택적으로 설치될 수 있다.
또한, 내벽 구조물(110) 내 단열구조체(120)에 복수로 설치된 프레임 블록(151)은 상호 대향하는 측면에 슬릿 형태의 복수의 연통홀(152)이 형성될 수 있다.
이때, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수로 배열된 프레임 블록(151) 중, 좌측 가장자리 쪽에 배치된 프레임 블록(151)은 단열구조체(120)의 벽면과 대향하는 좌측면이 밀폐되고 우측면에만 연통홀(152)이 형성되며, 우측 가장자리에 배치된 프레임 블록(151) 역시 단열구조체(120)의 벽면과 대향하는 우측면이 밀폐되고 좌측면에만 연통홀(152)이 형성될 수 있다.
이때, 단열구조체(120)와 설치되는 프레임 블록(151)은 현장 측량에 의해 폭이 조정될 수 있고, 연결 프레임(154) 역시 현장 측량에 의해 폭이 조정될 수 있다.
또한, 연결 프레임(154)은 루프 형태로 형성되어 상호 이격된 프레임 블록(151) 사이의 가장자리에 접합됨으로써 프레임 블록(151) 간의 가장자리를 밀폐시킬 수 있다.
이때, 연결 프레임(154)은 프레임 블록(151)에 비해 상하폭이 작게 형성되어 단열구조체(120)에 형성된 돌출부(125)에 대응하게 배치됨으로써, 프레임 블록(151) 사이를 연결하도록 접합될 수 있으며, 이에 의해 내벽 구조물(110) 내의 단열구조체(120)에 복수의 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)이 접합된 내부탱크(150a)가 설치될 수 있다.
이와 같이 형성된 내부탱크(150a)는, 복수의 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)이 연결되어 밀폐용기로 형성되는 과정에서, 내부 공간이 복수의 프레임 블록(151)에 의해 분할되고 연통홀(152)에 의해 상호 연통하기 때문에, 액화가스 저장 시, 슬로싱 충격을 효과적으로 억제할 수 있어, 액화가스를 연료로 사용하는 선박에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 내부탱크(150a)의 전체적인 외관이 주름상자 형태(또는 벨로우즈 형태)로 형성되기 때문에, 온도 변화에 따라 용이하게 신장 또는 수축될 수 있어, 내부탱크(150a)에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 내부탱크(150a)가 단열구조체(120)에 형성된 홈부(124) 및 돌출부(125)에 대응하게 결합되어 설치됨으로써, 별도의 고정수단 없이도 내부탱크(150a)가 단열구조체(120)에 안정적으로 지지될 수 있고, 내부탱크(150a)의 하중이 단열구조체(120)를 통해 용이하게 내벽 구조물(110)로 전달될 수 있다.
한편, 내벽 구조물(110) 내 단열구조체(120)에 내부탱크(150a)가 설치되면, 내부탱크(150a)의 상부에 복수의 단열부재(160)를 설치하여 상부 단열구조를 형성하고, 내벽 구조물(110)의 개방된 상부에 덮개(112)를 설치하여 마감할 수 있다.
이때, 덮개(112)의 저면에는 단열층(113)이 구비될 수 있다.
또한, 내부탱크(150a)의 상부에 설치된 단열부재(160)는 단차를 갖는 내부탱크(150a)의 상면에 대응하게 안착되는 형태로 형성되어, 내부탱크(150a)의 열수축 또는 열팽창에 따라 위아래로 움직일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)의 제작방법을 순서도로 도시한 것이고, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)의 제작과정을 순차적으로 도시한 것이다.
이하, 도 7의 순서도를 기준으로, 도 8 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)의 제작방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 먼저 선체의 내부벽을 형성하는 내벽 구조물(110)을 제작할 수 있다(S110).
이때, 내벽 구조물(110)은 내측에 단열구조체(120) 및 2차 밀봉벽(130)과, 1차 밀봉벽(150)으로 형성된 내부탱크(150a)가 설치될 수 있도록 상부가 개방된 형태로 제작될 수 있다.
이와 같은 내벽 구조물(110)은 선박 건조 시 선체에 조립식으로 설치되도록 별도로 제작될 수 있다.
다음, 도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이, 내벽 구조물(110)의 내측면에 복수의 단열블록(140)을 설치할 수 있다(S120).
이때에는, 내벽 구조물(110) 내의 모서리부에 먼저 단열블록(140)을 설치한 다음, 내벽 구조물(110) 내의 평면부에 단열블록(140)을 설치할 수 있다.
여기서, 단열블록(140)은 하부 단열패널(121), 멤브레인(131) 및 상부 단열패널(122)이 일체로 접합되어 제조된 형태로 공급될 수 있다.
또한, 내벽 구조물(110)의 내측면에 복수의 단열블록(140)이 설치되면, 단열블록(140)과 단열블록(140) 사이의 하부 연결부위, 즉 하부 단열패널(121)과 하부 단열패널(121) 사이의 연결부위에 단열 충진재(p)를 충진하여 마감할 수 있다.
이어서, 2차 방벽을 형성하도록, 인접하는 단열블록(140)의 멤브레인(131) 간을 용접하여 접합시킬 수 있다(S130).
이때에는, 내벽 구조물(110)의 내측면에 설치된 복수의 단열블록(140)에서, 상호 이격된 상부 단열패널(122)과 상부 단열패널(122) 사이의 공간에, 멤브레인(131) 간의 가장자리를 연결 및 밀봉하기 위한 멤브레인 스트립(132)을 삽입하여 덧대고, 용접을 수행하여 복수의 멤브레인(131)이 상호 접합된 밀봉 구조의 2차 밀봉벽(130)을 형성할 수 있다.
다음, 단열블록(140)과 단열블록(140) 사이의 상부 공간에 탑 브릿지 패널(123)을 설치하여 마감할 수 있다(S140).
이때에는, 단열블록(140) 간의 상호 이격된 상부 단열패널(122)과 상부 단열패널(122) 사이의 공간에 탑 브릿지 패널(123)을 설치하여 마감할 수 있고, 상부 단열패널(122)과 탑 브릿지 패널(123) 사이의 연결부위에도 단열 충진재(p)가 충진될 수 있다.
이와 같이, 내벽 구조물(110)의 내측면에는 복수의 단열블록(140)과 탑 브릿지 패널(123)이 조립 설치되어, 하부 단열패널(121), 상부 단열패널(122) 및 탑 브릿지 패널(123)을 포함하는 단열구조체(120)와, 복수의 멤브레인(131)이 용접된 2차 밀봉벽(130)이 동시에 시공될 수 있다.
또한, 내벽 구조물(110)의 바닥 쪽에 단열구조체(120)를 시공하는 과정에서는, 두께가 다른 두 종류의 단열블록(140)을 조립 설치하여, 내벽 구조물(110)의 바닥에 형성되는 단열구조체(120)에 레일 형태의 홈부(124)와 돌출부(125)를 교대로 형성할 수 있다.
즉, 두께가 다른 두 종류의 단열블록(140)을 이용하여 단열구조체(120)를 시공함으로써, 내벽 구조물(110) 내측의 바닥에 시공되는 단열구조체(120)에 "└┘" 형태의 단면을 갖는 홈부(124)를 형성시킬 수 있고, 이러한 홈부(124)를 내벽 구조물(110)의 좌측에서 우측 방향으로 일정 간격으로 형성시킬 수 있다.
이때, 홈부(124)와 홈부(124) 사이에 "┌┐" 형태의 단면을 갖는 돌출부(125)가 형성됨으로써, 홈부(124)와 돌출부(125)가 내벽 구조물(110)의 좌측 코너에서 우측 코너까지 단열구조체(120)에 교대로 형성될 수 있다.
다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 내벽 구조물(110)에 시공된 단열구조체(120)에 복수의 프레임 블록(151)을 설치할 수 있다(S150).
이때에는, 단열구조체(120) 및 2차 밀봉벽(130)이 시공된 내벽 구조물(110)을 조선소로 운반하고, 조선소에서 건조 중인 선체에 상기 내벽 구조물(110)을 조립한 후, 현장에서 시공 오차를 반영하여 단열구조체(120)에 복수의 프레임 블록(151)을 설치할 수 있다.
프레임 블록(151)은 극저온에 적용 가능한 복수의 금속재를 접합시켜 통체 형태로 형성한 것으로서, 내측에는 하중에 대한 구조부재 역할을 하는 복수의 보강 프레임(153, 도 2 참조)이 설치될 수 있고, 일측면 또는 양측면에 슬릿 형태의 복수의 연통홀(152)이 형성될 수 있다.
이와 같은 프레임 블록(151)은 단열구조체(120)에 일정 간격으로 형성된 복수의 홈부(124)에 각각 맞춤형으로 조립 및 설치될 수 있다.
일 예로써, 프레임 블록(151)을 내벽 구조물(110) 안쪽에 삽입하여 단열구조체(120)에 설치함에 있어서는, 전면 및 후면 프레임이 제외된 미완성 조립 상태의 프레임 블록을 내벽 구조물(110) 안쪽에 삽입하여 홈부(124)에 안착시킨 다음, 내벽 구조물(110) 내측에서 전면 및 후면 프레임을 조립함으로써 시공 오차를 반영하여 프레임 블록(151)을 단열구조체(120)에 맞춤식으로 설치할 수 있다.
또한, 단열구조체(120)에 설치된 복수의 프레임 블록(151)은 상호 대향하는 측면에 복수의 연통홀(152)이 형성됨에 따라, 연통홀(152)을 통해 프레임 블록(151)간 상호 연통하도록 구비될 수 있다.
또한, 루프 형태로 형성된 복수의 연결 프레임(154)을 프레임 블록(151)과 프레임 블록(151) 사이의 가장자리에 접합하여, 프레임 블록(151) 간의 가장자리를 밀폐시킴으로써, 복수의 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)이 접합된 내부탱크(150a)를 제작할 수 있다(S160).
이때, 연결 프레임(154)은 단열구조체(120)에 형성된 돌출부(125)에 대응하게 설치되도록, 프레임 블록(151)에 비해 작은 크기로 현장에서 맞춤형으로 제작됨으로써, 단열구조체(120)의 돌출부(125)에 설치되어 프레임 블록(151) 사이를 연결하도록 접합될 수 있다.
이에 따라, 내벽 구조물(110) 내 단열구조체(120)에 주름상자 형태(또는 벨로우즈 형태)의 내부탱크(150a)를 제작하여 설치할 수 있다.
이어서, 도 3 및 도 11에 도시된 바와 같이, 내부탱크(150a)의 상부에 복수의 단열부재(160)를 대응하게 설치하고(S170), 내벽 구조물(110)의 개방된 상부에 덮개(112)를 설치하여 마감할 수 있다(S180).
이때, 덮개(112)에는 내측면에 단열층(113)이 사전에 설치될 수 있고, 이렇게 단열층(113)이 설치된 덮개(112)는 내벽 구조물(110)의 상부를 마감하도록 결합될 수 있다.
또한, 복수의 단열부재(160)는 내벽 구조물(110)에 설치된 단열구조체(120)와 분리되어 내부탱크(150a)의 상부에 설치됨으로써 상부 단열구조를 형성할 수 있는데, 각각의 단열부재(160)는 단차를 갖는 내부탱크(150a)의 상면에 대응하게 안착되는 형태로 형성될 수 있다.
이에 따라, 복수의 단열부재(160)는 내부탱크(150a)의 열수축 또는 열팽창에 따라 위아래로 움직일 수 있다.
다음, 내벽 구조물(110) 내 내부탱크(150a)로 액화가스 유입시키기 위한 리퀴드돔(liquid dome) 및 펌프타워 등의 내부설비를 설치하여(S190), 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100)를 제작할 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100')의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100')는, 앞서 설명한 제1 실시예의 액화가스 저장탱크(100)와 비교하여, 내부탱크(150a)가 내벽 구조물(110)의 양측 코너부(111) 사이의 하부 공간까지 연장되어 설치될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에서 내벽 구조물(110)은 양측 코너부(111) 사이의 하부 공간이 빈 공간으로 형성되어, 단열구조체(120), 2차 밀봉벽(130) 및 내부탱크(150a)가 연장되어 설치될 수 있다.
이때에는, 앞서 설명한 제1 실시예의 액화가스 저장탱크(100)의 제작과정과 동일한 과정으로 내벽 구조물(110)에 단열블록(140, 도3 참조), 탑 브릿지 패널(123, 도3 참조), 프레임 블록(151) 및 연결 프레임(154)을 설치하되, 내벽 구조물(110)의 하부 양측에 형성된 단턱진 코너부(111)와 바닥면에 맞추어 단열블록(140, 도3 참조)과 탑 브릿지 패널(123, 도3 참조)을 설치하여 2차 밀봉벽(130)과 단열구조체(120)를 시공하고, 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)을 설치하여 내벽 구조물(110) 내에 내부탱크(150a)를 시공할 수 있다.
여기서, 단열구조체(120)에 형성된 홈부(124)와 돌출부(125)에 각각 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)을 설치할 수 있는데, 내벽 구조물(110)의 양측 가장자리 쪽에 설치되는 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)은 내벽 구조물(110)의 코너부(111)에 형성된 단턱에 대응하여 제작 및 설치하고, 나머지 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)은 내벽 구조물(110)의 연장된 하부 공간에 대응하여 제작 및 설치할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 내벽 구조물(110) 내의 코너부(111)에 형성된 단턱에도 홈부(124)와 돌출부(125)가 형성되어 있어, 해당 코너부(111)쪽 홈부(124)와 돌출부(125)의 폭에 맞추어 프레임 블록(151)과 연결 프레임(154)이 제작 및 설치될 수 있다.
이에 따라, 내벽 구조물(110)의 내부 형상에 대응하게 내부탱크(150a)를 제작 및 설치할 수 있고, 상술한 제1 실시예의 액화가스 저장탱크(100)에 비해 액화가스의 저장공간을 확장시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(100,100')는, 상부가 개방된 내벽 구조물(110)에 크레인을 이용하여, 단열구조체(120), 2차 밀봉벽(130) 및 1차 밀봉벽(150) 등을 구성하는 부품을 조립식으로 시공할 수 있어, 족장 설치를 최소화할 수 있으며 제작 및 설치 공수를 효과적으로 절감할 수 있다.
또한, 내벽 구조물(110)에 설치되는 단열구조체(120)와 내부탱크(150a)의 구조를 개선하여 단열 성능을 증대시킬 수 있고, 구조적 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 내부탱크(150a) 내 액화가스 저장공간이 슬로싱 충격을 억제할 수 있는 구조로 형성되어 있어, 액화가스를 연료로 사용하는 선박에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 내부탱크(150a)의 전체적인 외관이 주름상자 형태(또는 벨로우즈 형태)로 형성되기 때문에, 온도 변화에 따라 용이하게 신장 또는 수축될 수 있어, 내부탱크(150a)에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 주름상자 형태의 내부탱크(150a)가 단열구조체(120)에 형성된 홈부(124) 및 돌출부(125)에 대응하게 설치됨으로써, 별도의 고정수단 없이 단열구조체(120)에 용이하게 지지될 수 있으며, 내부탱크(150a)의 하중이 단열구조체(120)를 통해 내벽 구조물(110)로 용이하게 전달될 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100,100' : 액화가스 저장탱크 110 : 내벽 구조물
120 : 단열구조체 130 : 2차 밀봉벽
140 : 단열블록 150 : 1차 밀봉벽
150a : 내부탱크 151 : 프레임 블록
154 : 연결 프레임 160 : 단열부재
120 : 단열구조체 130 : 2차 밀봉벽
140 : 단열블록 150 : 1차 밀봉벽
150a : 내부탱크 151 : 프레임 블록
154 : 연결 프레임 160 : 단열부재
Claims (14)
- 선체의 내부벽을 형성하는 중공 형태의 내벽 구조물;
상기 내벽 구조물의 내측면에 설치되어 외부와의 열전달을 차단하는 단열구조체;
상기 단열구조체에 구비되는 2차 밀봉벽; 및
상기 단열구조체에 지지되고, 통체 형태의 프레임 블록을 상호 연통하도록 복수로 연결하여 액화가스가 저장되는 내부탱크를 형성하는 1차 밀봉벽을 포함하고,
상기 내부탱크는,
통체 형태로 형성되어 일정 간격으로 상기 단열구조체에 지지되고, 상호 연통하도록 대향하는 측면에 복수의 연통홀이 형성된 복수의 프레임 블록; 및
상호 이격된 상기 프레임 블록 사이에 접합되어, 상기 복수의 프레임 블록 간의 가장자리를 밀폐시키는 복수의 연결 프레임을 포함하되,
상호 단차를 갖도록 상기 프레임 블록과 상기 프레임 블록에 비해 작은 크기의 상기 연결 프레임이 교대로 접합되어, 주름상자 형태로 형성되는 액화가스 저장탱크.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 단열구조체에는 상기 프레임 블록의 외측면을 지지하는 홈부와, 상기 연결 프레임의 외측면을 지지하는 돌출부가 형성되는 액화가스 저장탱크.
- 제 1항에 있어서,
상기 내벽 구조물은,
별도로 제작되어 선박 건조 시 선체 내에 장착되는 액화가스 저장탱크.
- 제 1항에 있어서,
상기 단열구조체는,
상기 내벽 구조물의 내측면을 따라 연결되어 설치되는 복수의 하부 단열패널;
상기 하부 단열패널에 비해 작은 면적을 가지며 상기 복수의 하부 단열패널의 상부에 각각 구비되는 복수의 상부 단열패널; 및
상호 인접하는 상기 상부 단열패널 사이에 설치되는 탑 브릿지 패널을 포함하는 액화가스 저장탱크.
- 제 6항에 있어서,
상기 2차 밀봉벽은,
상기 내벽 구조물에 복수로 설치된 상기 하부 단열패널과 상기 상부 단열패널의 사이에 각각 개재되는 복수의 멤브레인; 및
상호 인접하는 상기 멤브레인 간을 밀봉하도록 접합되는 멤브레인 스트립을 포함하는 액화가스 저장탱크.
- 제 1항에 있어서,
상기 내벽 구조물은 상부가 덮개에 의해 개폐 가능하게 형성되고,
상기 내벽 구조물의 천장을 형성하는 상기 덮개의 저면에는 단열층이 구비되는 액화가스 저장탱크.
- 제 1항에 있어서,
상기 내부탱크의 상부에 안착 설치되어 상기 내부탱크의 열수축 또는 열팽창에 따라 유동 가능하게 구비되는 복수의 단열부재를 더 포함하는 액화가스 저장탱크.
- 상부가 개방된 중공 형태의 내벽 구조물을 제작하는 단계;
상기 내벽 구조물의 내측면에 단열구조체 및 2차 밀봉벽을 시공하는 단계;
통체 형태로 형성된 복수의 프레임 블록을 상기 내벽 구조물 내 단열구조체에 일정 간격으로 설치하는 단계;
상기 복수의 프레임 블록 사이에 연결 프레임을 접합하여, 상기 프레임 블록 간의 가장자리를 밀폐시킴으로써, 1차 밀봉벽을 형성하는 내부탱크를 제작하는 단계;
상기 내부탱크의 상부에 복수의 단열부재를 안착시켜 설치하는 단계; 및
상기 내벽 구조물의 개방된 상부에 덮개를 설치하여 마감하는 단계를 포함하되,
상기 단열구조체는 두께가 다른 두 종류의 단열블록을 조립하여 내측면에 상호 단차를 갖는 복수의 홈부와 돌출부가 교대로 형성되는 형태로 시공되고,
상기 프레임 블록은 상기 복수의 홈부에 각각 대응하게 설치되며,
상기 연결 프레임은 현장에서 맞춤형으로 제작되어 상기 복수의 돌출부에 설치되고 상기 복수의 프레임 블록 사이를 연결하도록 접합되는 액화가스 저장탱크의 제작방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 단열구조체 및 2차 밀봉벽을 시공하는 단계는,
상기 내벽 구조물의 내측면 또는 상기 내부탱크의 상부에, 하부 단열패널, 멤브레인 및 상부 단열패널이 일체로 접합된 복수의 단열블록을 설치하는 단계;
인접하는 상기 복수의 단열블록의 멤브레인 간을 접합시켜 2차 밀봉벽을 형성하는 단계;
상기 복수의 단열블록 사이의 공간에 탑 브릿지 패널을 설치하여, 상기 내벽 구조물의 내측면 또는 상기 내부탱크의 상부에 단열구조체를 형성하는 단계를 포함하는 액화가스 저장탱크의 제작방법.
- 삭제
- 제 10항에 있어서,
상기 내벽 구조물의 내측면에 단열구조체 및 2차 밀봉벽을 시공하는 단계 이후에,
상기 단열구조체 및 2차 밀봉벽이 시공된 내벽 구조물을 선체에 조립하는 단계를 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 제작방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 통체 형태의 프레임 블록을 상기 내벽 구조물 내 단열구조체에 설치함에 있어서는,
전면 및 후면 프레임이 제외된 상태의 프레임 블록을 상기 내벽 구조물의 내측에 안착시킨 다음, 상기 내벽 구조물 내측에서 전면 및 후면 프레임을 조립하여 마감함으로써, 시공 오차를 반영하여 프레임 블록을 상기 단열구조체에 맞춤식으로 설치하는 액화가스 저장탱크의 제작방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210101229A KR102445672B1 (ko) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210101229A KR102445672B1 (ko) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102445672B1 true KR102445672B1 (ko) | 2022-09-26 |
Family
ID=83452641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210101229A KR102445672B1 (ko) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 액화가스 저장탱크 및 이의 제작방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102445672B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006017213A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 低温流体貯蔵タンクの保冷シール構造 |
| KR101242321B1 (ko) * | 2004-03-10 | 2013-03-12 | 에스티엑스 핀란드 오와이 | 저장탱크의 제조방법 |
| JP5757332B2 (ja) * | 2011-06-27 | 2015-07-29 | 株式会社Ihi | 低温タンクの建設方法 |
| KR20180029165A (ko) | 2016-09-09 | 2018-03-20 | 삼성중공업 주식회사 | 액화가스 화물창 |
-
2021
- 2021-08-02 KR KR1020210101229A patent/KR102445672B1/ko active IP Right Grant
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