KR102469695B1 - 액화가스 저장탱크용 2차 방벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크용 2차 방벽으로서, 금속 소재의 차단층; 및 상기 차단층의 양면에 적층되며, 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층을 포함하며, 상기 섬유층은 접착층에 의해 고정되는 구조를 가진다.

Description

액화가스 저장탱크용 2차 방벽{Secondary barrier for liquefied gas storage tank}

본 발명은 액화가스 저장탱크용 2차 방벽에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스, 에틸렌과 같은 탄화수소는 생산 후 저온으로 액화하여 액화가스의 형태로 저장 및 운송하게 된다. 예를 들어, 천연가스는 -163℃로 냉각하여 액화가스의 형태로 취급할 수 있다. 이에 따라 액화가스를 생산하거나 운반하는 부유식 해양구조물이나 선박에서는 액화가스를 저온 상태로 안정적으로 보관하기 위한 저장탱크의 구조가 요구된다.

액화가스 저장탱크의 내부 벽면에는 단열을 위한 단열벽과, 저장되는 액화가스의 액밀을 위한 방벽 구조가 마련되며, 2차의 방벽 구조가 활용되어 왔다. 액화가스 저장탱크의 내부 벽면 상에 2차 단열벽과 2차 방벽이 적층되고, 2차 방벽 상에 1차 단열벽과 1차 방벽이 적층될 수 있으며, 상기 1차 방벽이 액화가스와 접할 수 있다. 2차 방벽은 액화가스의 유출을 방지하는 기밀 구조를 제공할 수 있으며, 1차 방벽이 손상되더라도 선박이 항구까지 이동하여 액화가스를 하역하기까지 대략 2주를 버티도록 마련될 수 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 2차 방벽으로는 알루미늄 호일 또는 스테인리스 시트와 같은 금속 차단층(10)의 양면에 접착층(11)을 형성하고, 접착층(11) 상에 유리 섬유를 포함하는 섬유층(glass cloth, 12)을 적층한 구조가 채용되었다. 금속 차단층(10)과 섬유층(12)을 적층시키기 위해 사용되는 접착층(11)으로는 폴리우레탄 계열의 접착제가 사용되었다. 2차 방벽의 시공 과정에서 사용하는 폴리우레탄계 또는 에폭시계 접착제는 접착 경화 후에 단단하고 날카로운 모서리를 형성한다. 섬유층(11)은 직접 또는 간접적으로 냉열을 받아 수축과 팽창을 반복함에 따라 2차 방벽 찢어짐 손상을 초래하게 된다. 섬유층(11)의 파단은 곧 2차 방벽의 파단을 의미하며, 2차 방벽의 손상은 액화가스의 유출과 막대한 수리비용으로 이어지게 된다.

이에, 2차 방벽의 섬유층의 소재를 변경하여 2차 방벽의 내구 수명을 향상시키기 위한 시도가 이루어져 왔으나, 종래의 접착제는 유리 섬유가 아닌 다른 표면 특성을 갖는 섬유 소재를 포함하는 섬유층을 금속 차단층의 표면에 접착시키지 못하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층을 사용하여 극저온 환경에서도 우수한 내구 수명을 나타내는 2차 방벽 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 2차 방벽은 액화가스 운반선의 액화가스 저장탱크용으로서, 금속 소재의 차단층, 및 상기 차단층의 양면에 적층되며, 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층을 포함하며, 상기 섬유층은 접착층에 의해 고정되는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 차단층의 두께는 50 내지 200 ㎛일 수 있다.

구체적으로, 상기 폴리에틸렌 섬유는 200 내지 800 데니어일 수 있다.

구체적으로, 상기 접착층은, 폴리에틸렌을 포함하며 열가소성인 폴리에틸렌계 화합물을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 접착층은, 열가소성 폴리에틸렌계 화합물인 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 접착층은, 상기 섬유층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 가지며, 상기 접착층의 녹는점은 90 내지 120℃일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 상기 본 발명의 일 측면에 따른 2차 방벽을 포함하는 액화가스 저장탱크로서, 선체에 고정되는 2차 단열벽, 2차 방벽, 1차 단열벽 및 1차 방벽이 순서대로 배치된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 2차 방벽은 상기 2차 단열벽의 위에 접착되어 배치되는 것이며, 상기 1차 방벽은 상기 1차 단열벽의 위에 용접되어 배치될 수 있다.

본 발명은 종래 유리 섬유 대비 우수한 인장강도를 갖는 폴리에틸렌 섬유층을 사용하여 극저온 환경에서도 우수한 내구 수명을 갖는 2차 방벽을 제공함과 동시에, 낮은 비중에 의한 경량화를 달성하여 작업성 및 운행 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 폴리에틸렌 섬유층의 녹는점 대비 상대적으로 낮은 녹는점을 갖는 폴리에틸렌 계열의 접착층을 이용하여 폴리에틸렌 섬유층을 금속 차단층에 접착시킴으로써, 폴리에틸렌 섬유층에 대한 손상 없이 금속 표면에 대한 난접착 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 종래의 섬유층을 포함하는 2차 방벽의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽의 제조 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 2차 방벽의 제조 방법을 나타낸 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 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.

이하에서, 액화가스는 비등점이 낮은 LNG, 에탄 등일 수 있다.

이하에서, 고압, 저압, 고온, 저온, 높은 강도 및 낮은 강도는 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.

이하에서, 액화가스 운반선은 화물을 운반하는 선박, 상선, 해양에서 천연가스를 생산할 수 있는 선박을 모두 포괄하는 표현임을 알려둔다.

이하에서, 2차 방벽은 선체에 고정되는 2차 단열벽 위에 배치되는 것으로, 2차 단열벽을 덮도록 마련되는 RSB(Rigid Secondary Barrier) 및 2개 이상의 RSB를 덮도록 마련되는 FSB(Flexible Secondary Barrier)를 포괄하여 의미할 수 있다.

이하에서, 금속 소재는 단일 금속이나 둘 이상의 금속을 포함하는 합금을 포괄하여 의미할 수 있다.

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

도 1은 종래 2차 방벽의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 2차 방벽은 금속 소재의 차단층(10)을 중심으로 차단층(10)의 양면에 접착층(11) 및 섬유층(12)이 순서대로 적층된 구조를 가진다.

차단층(10)은 알루미늄 호일이나 스테인리스 시트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 오스테나이트계 스테인리스강, 동합금과 같이 그 결정이 주로 면심 입방 구조를 가지는 것으로 극저온 환경에 적합한 것을 사용할 수 있다.

접착층(11)은 폴리우레탄계 접착제로서, 열에 의해 용융되어 차단층(10)과 섬유층(12)을 접착한 뒤 경화되는 열가소성 폴리우레탄 접착제(TPU)일 수 있다.

섬유층(12)은 유리 섬유를 수지에 함침시켜 굳힘으로써 강도가 향상된 직물층일 수 있다. 액화가스가 유출되어 2차 방벽에 접하는 경우, 접착층(11)에 열 수축 응력이 집중되며, 접착층(11)과 접착된 섬유층(12)에 수축 응력과 접착층(11)의 박리 응력이 전달됨에 따라 낮은 내구 수명을 나타내는 한계가 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽(1)의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽(1)은 차단층(10)을 포함하고, 차단층(10)의 양면에 접착층(20) 및 섬유층(30)이 적층되어 형성되는 것일 수 있다.

차단층(10)은 전술한 종래의 2차 방벽과 같이 금속 소재로 이루어져 2차 방벽(1)의 액밀 및 기밀을 통한 액화가스의 유출을 방지하는 역할을 할 수 있다. 차단층(10)은 알루미늄 호일, 구리 호일, SUS304와 같은 스테인리스 시트, 베릴륨동과 같은 동합금 등을 포함할 수 있다.

차단층(10)의 두께는 50 내지 200μm일 수 있다. 차단층(10)의 두께가 50μm보다 작으면 2차 방벽(1) 전체의 강도가 현저히 낮아져 내구 수명이 저하되는 문제가 발생하며, 200μm보다 크면 2차 방벽(1)의 제조 및 시공 과정에서 권취가 어려워져 작업성이 저하되는 문제가 발생한다.

추가적으로, 차단층(10)의 표면에 에폭시계 프라이머를 도포하여 후술할 접착층(20)과 차단층(10)의 접착 강도를 향상시킬 수도 있다.

섬유층(30)은 차단층(10)의 양면에 형성되는 접착층(20) 상에 배치되어 적층되는 것으로, 고분자 섬유를 포함할 수 있다. 섬유층(30)은 2차 방벽(1)의 양쪽 표면을 이루게 됨에 따라 섬유층(30)의 강도가 2차 방벽(1)의 내구 수명에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.

구체적으로, 섬유층(30)은 고분자 섬유로서 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 직물층일 수 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 섬유는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유(UHMWPE fiber)일 수 있다. 초고분자량 폴리에틸렌 섬유는 분자량이 3.5 백만 내지 7.5 백만인 것으로, 탄성 계수 및 인장 강도가 높아 우수한 내절단성이 요구되는 분야에 사용되어왔다. 이러한 초고분자량 폴리에틸렌 섬유가 우수한 인장 강도와 인열 강도 및 가벼운 무게를 가지는 점에 착안하여, 해당 섬유로 직물층을 직조하고 이를 2차 방벽(1)에 대한 섬유층(30)으로 사용함에 따라 2차 방벽(1) 전체의 인장 강도를 향상시키고 내구 수명을 증대시키는 효과를 확보할 수 있게 된다.

본 실시예의 섬유층(30)에 사용하기 위한 초고분자량 폴리에틸렌 섬유와, 종래 섬유층에 주로 사용되었던 유리 섬유의 물성을 비교하면 아래 표 1과 같다.

종류	탄성 계수 (GPa)	인장 강도 (GPa)	밀도 (g/cm3)	열팽창 계수 (×10-6/℃)
유리 섬유	73 ~ 79	1.8 ~ 2.7	2.66	5.4
초고분자량 폴리에틸렌 섬유	100 ~ 190	3.3 ~ 3.8	0.93	200

표 1에 나타나는 바와 같이, 본 실시예에서는 섬유층(30)의 소재로 유리 섬유 대비 탄성 계수 및 인장 강도가 높음과 동시에 밀도는 현저하게 낮은 소재를 사용하여, 후술하는 바와 같이 보다 우수한 2차 방벽(1) 인장 강도를 확보함과 동시에 가벼운 무게로 인해 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 섬유층(30)에 포함되는 폴리에틸렌 섬유로는 평균 200 내지 800 데니어(D)의 굵기 정도를 갖는 것을 사용할 수 있다. 데니어는 폴리에틸렌 섬유 1 g을 9,000 m로 늘렸을 때의 선형 질량 단위이다. 폴리에틸렌 섬유의 굵기 정도가 200 데니어보다 작으면 극저온(-170℃)에서의 인장 강도가 급격히 낮아지는 현상이 발생하였으며, 800 데니어보다 크면 2차 방벽(1)의 제조 및 시공 과정에서 권취가 어려워져 작업성이 저하되는 문제가 발생한다. 폴리에틸렌 섬유의 두께별 인장 강도는 후술하기로 한다.

한편, 이러한 폴리에틸렌 섬유층(30)은 종래 유리 섬유를 포함하는 섬유층 대비 상대적으로 낮은 표면 에너지를 가지기 때문에 차단층(10)을 이루는 금속 표면에 대한 접착이 어렵다. 이에, 본 실시예에서는 후술하는 바와 같은 접착층(20)을 이용하여 폴리에틸렌 섬유층(30)과 차단층(10)의 접착을 구현하였다.

접착층(20)은 차단층(10)의 양면에 배치되어 전술한 섬유층(30)과 차단층(10)을 접착하여 결합시킨다. 접착층(20)은 차단층(10)의 양면에 접착제 조성물을 도포하거나 접착 필름이나 시트와 같은 별개의 층을 적층하는 방식으로 배치될 수 있다.

섬유층(30)을 구성하는 폴리에틸렌 섬유는 종래 폴리우레탄계 접착 필름의 녹는점(165℃)에 비해 현저히 낮은 녹는점(140℃)을 가지고 있어 차단층(10)에 대한 접착이 이루어질 수 없고, 비극성의 표면 특성에 의해 난접착 특성을 가진다. 이에, 본 실시예에서는 접착층(20)으로 동종 계열의 고분자인 폴리에틸렌계 화합물을 사용하여 섬유층(30)의 난접착 문제를 해결할 수 있게 된다.

구체적으로, 접착층(20)은 폴리에틸렌계 화합물을 포함하는 접착제 조성물, 접착 필름 또는 접착 시트에 의해 형성되는 것일 수 있다. 폴리에틸렌계 화합물은 폴리에틸렌 사슬을 백본(backbone)으로 하는 열가소성인 것을 사용할 수 있다.

바람직하게는, 폴리에틸렌계 화합물은 폴리에틸렌을 포함하는 주쇄 중합체에 하나 이상의 작용기가 측쇄로 결합한 것으로, 상기 화합물은 적어도 일부가 극성 작용기의 결합에 의해 개질된 것일 수 있다. 화합물의 적어도 일부가 개질된다는 것은 작용기가 상기 화합물에 대해 그라프트 중합 등의 방식으로 가교되어 분지를 형성하는 것을 의미할 수 있다.

예를 들어, 접착층(20)은 폴리올레핀에 극성을 갖는 하나 이상의 작용기가 중합되거나, 하나 이상의 작용기가 중합됨에 따라 전체 폴레올레핀이 극성을 갖게 되는 것일 수 있다.

예를 들어, 접착층(20)은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE; Linear low density polyethylene), 에틸렌비닐아세테이트(EVA; Ethylene vinyl acetate) 중 적어도 하나를 포함하는 접착 필름을 이용하여 형성되는 것일 수 있다.

추가적으로, 접착층(20)은 녹는점이 90 내지 120℃인 고분자를 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층(30)은 용융점이 대략 140℃로, 섬유층(30)과 동종 계열을 고분자를 백본으로 하여 섬유층(30)에 대한 접착력은 향상시키되 녹는점은 섬유층(30) 보다 낮은 고분자로 접착층(20)을 형성하여 상대적으로 저온 조건에서도 2차 방벽(1)을 제조할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 실시예의 접착층(20)을 섬유층(30)과 차단층(10) 사이에 배치하고 열을 가하여, 접착층(20)만을 용융시킬 수 있게 되며, 폴리에틸렌 섬유와 이를 포함하는 섬유층(30)에 대한 손상 없이 섬유층(30)과 차단층(10)을 접착시킬 수 있게 된다.

본 실시예에 따라 두께 70 μm의 알루미늄 호일을 금속층(10)으로 하여 양면에 녹는점이 대략 115℃인 LLDPE를 포함하는 접착 필름과 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층(30)을 순서대로 가압, 적층한 뒤, 가열로를 거쳐 다양한 온도에 따른 접착층(20)의 형성 여부와 인접층에 대한 접착 강도를 확인하여 아래 표 2에 나타내었다.

가열 온도 (℃)	접착 강도 (MPa)
110	접착층 미형성
115	7.2
120	8.9
130	13.3
140	12.1
145	섬유층 손상

표 2에 나타나는 바와 같이, 접착 필름의 녹는점(115℃)보다 낮은 온도에서는 접착층(20) 자체가 형성되지 않으며, 녹는점에 해당하는 온도부터 접착 필름이 용융하였다가 굳어지면서 접착층(20)을 형성하되, 130℃에서 가장 큰 접착 강도를 나타내고 이후 감소하였다. 형성되는 접착층(20)의 접착 강도는 반드시 가열 온도에 비례하는 것은 아님을 알 수 있다. 본 실시예에 따른 접착층(20)을 형성하는 경우, 접착층(20)은 상온에서 최대 5 MPa, 극저온(-170℃)에서 최대 25 MPa의 접착 강도를 나타내는 것으로 확인하였다.

접착층(20)의 두께는 0.05 내지 0.25 mm일 수 있다. 접착층(20)의 두께가 0.05 mm보다 작으면 차단층(10)과 섬유층(30) 사이의 결합 강도가 현저히 낮아져 내구 수명이 저하되는 문제가 발생하며, 0.25 mm보다 크면 2차 방벽(1)의 제조 및 시공 과정에서 권취가 어려워져 작업성이 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는 선체에 고정되는 2차 단열벽, 2차 방벽, 1차 단열벽 및 1차 방벽이 순서대로 배치된 것일 수 있다.

단열벽은 액화가스 저장탱크의 벽면을 구성하며, 단열재를 포함하여 상기 액화가스 저장탱크에 저장되는 액화가스에 대한 단열을 제공한다. 2차 단열벽은 어느 일면 이상이 액화가스 운반선의 선체에 고정되도록 시공될 수 있으며, 상기 단열벽 위에 2차 방벽(1)이 배치될 수 있다. 상기 단열벽의 위에 RSB와 FSB를 포함하는 2차 방벽(1)이 접착되는 형태로 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 단열벽의 위에 접착층을 통해 RSB가 배치될 수 있고, RSB 위에 접착층을 통해 FSB가 배치될 수 있다.

RSB는 상기 단열벽의 윗면을 덮도록 마련되어 액밀을 제공할 수 있다. FSB는 복수 개의 단열벽 위에 각각 마련되는 복수 개의 RSB들 사이의 간극을 덮도록 마련되어 기밀을 제공할 수 있다.

2차 방벽(1)의 RSB 및 FSB는 적용되는 액화가스 저장탱크의 형상, 크기와 단열벽의 형상, 크기에 따라 결정될 수 있으며, 넓은 판이나 좁고 긴 형태의 띠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, RSB와 FSB의 형상 및 크기가 서로 반드시 동일해야 하는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽(1) 제조 장치(100)를 나타낸 개념도이다.

2차 방벽(1)의 제조 장치(100)는 차단층 롤(110), 섬유 롤(120), 접착필름 롤(130), 롤 프레스(140), 가열로(150) 등을 포함할 수 있다. 상기 장치(100)를 이용하여 2차 방벽(1)을 연속적으로 제조할 수 있다.

차단층(10)은 차단층 롤(110)에 권취된 형태로 공급될 수 있으며, 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층(30)은 각각의 섬유층 롤(120)에 권취된 형태로 공급될 수 있다. 차단층(10)의 양면에 섬유층(30)이 적층되도록 각각의 롤이 배치될 수 있으며, 섬유층(30)이 배치되기 전에 접착층(20)이 필름의 형태로 롤(130)에 권취되어 공급될 수 있다. 접착필름 롤(130)은 접착 필름이 차단층(10)과 섬유층(30) 사이에 배치되도록 공급될 수 있다.

도시하지 않았으나, 섬유층(30)은 고주파, 고전압 출력이 인가되어 코로나 방전이 일어나는 전극 사이로 통과시켜 코로나 처리하거나, 다양한 반응 가스를 이용하여 섬유층(30)의 표면에 플라즈마 처리한 뒤 차단층(10) 및 접착층(20)과 함께 적층되도록 마련할 수 있다. 이러한 섬유층(30) 표면 처리를 통해 폴리에틸렌의 낮은 표면 에너지를 증가시킨 뒤 접착층(20)과 접착시킴으로써, 차단층(10)에 대한 접착력이 보다 증대될 수 있다.

차단층(10)의 양면에 접착층(20)이 형성된 후, 섬유층(30)이 배치됨과 동시에 롤 프레스(140)에 의해 가압되고, 가열로(150)를 거쳐 2차 방벽(1)이 제조될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 2차 방벽(1) 제조 장치(200)를 나타낸 개념도이다.

2차 방벽(1)의 제조 장치(200)는 차단층 롤(210), 섬유 롤(220), 접착제 주입탱크(230), 롤 프레스(240), 가열로(250) 등을 포함할 수 있다. 전술한 실시예와 마찬가지로, 상기 장치(200)를 이용하여 2차 방벽(1)을 연속적으로 제조할 수 있다.

이하에서는 앞선 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하며, 공통적인 내용은 앞선 실시예의 내용으로 갈음한다.

접착제 주입탱크(230)는 전술한 것과 같이 난접착 특성을 갖는 폴리에틸렌 섬유 직물에 맞는 접착제를 저장하였다가, 차단층 롤(210)의 회전에 따른 차단층(10)의 풀림 속도에 알맞게 공급하여 접착층(20)을 형성하는 것일 수 있다.

차단층(10)의 양면에 접착층(20)이 형성된 후, 섬유층(30)이 배치됨과 동시에 롤 프레스(240)에 의해 가압되고, 가열로(250)를 거쳐 2차 방벽(2)이 제조될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 접착층(20)을 포함하는 2차 방벽(1)의 연속적인 제조를 위한 장치(100, 200) 및 이를 이용하는 제조 방법을 제공한다.

실시예. 폴리에틸렌 섬유층을 포함하는 2차 방벽의 제조 및 물성 확인

이하에서는, 도 3과 같은 과정을 통해 2차 방벽을 제조하여, 상온 및 저온 조건에서 인장강도를 확인하였다. 차단층으로는 두께 70 μm의 알루미늄 호일을 사용하고, 그 양면에 LLDPE 필름을 적층한 뒤, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유로 이루어진 섬유층을 적층하였다. 적층체를 가열로에 주입하여 130℃로 가열하여 2차 방벽을 제조하였다. 이때, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 200, 400 및 800 데니어의 굵기 정도로 마련하여 각각 실시예 1 내지 3으로 명명하였다.

비교예로는 종래 유리 섬유를 포함하는 섬유층이 적층된 2차 방벽을 사용하였으며, 차단층은 실시예와 동일하되 접착층은 열가소성 폴리우레탄 접착 필름을 적층한 뒤 180℃ 이상으로 가열하여 2차 방벽을 제조하였다.

제조된 실시예 및 비교예에 따른 2차 방벽의 상온 및 극저온(-170℃) 조건 하에서의 인장 강도를 측정하여 아래 표 3에 나타내었다.

구분	인장 강도(MPa)
	상온	-170℃
실시예 1 (UHMWPE 200D)	292	275
실시예 2 (UHMWPE 400D)	315	394
실시예 3 (UHMWPE 800D)	392	439
비교예 (유리 섬유)	219	299

표 3에 나타나는 바와 같이, 실시예 1에 따른 2차 방벽은 비교예의 2차 방벽과 유사한 인장 강도를 나타내며, 실시예 2 및 3에 따른 2차 방벽은 모든 온도 조건에서 비교예 대비 우수한 인장 강도를 나타내었다. 특히, 실시예 3에 따른 2차 방벽(1)은 종래의 2차 방벽 대비 상온에서의 인장 강도가 79% 더 높은 것으로 나타났으며, 극저온 조건에서는 대략 47% 더 높은 것으로 확인되었다.

실시예 2 및 3은 모두 비교예 대비 우수한 인장 강도를 나타내었지만, 상대적으로 얇은 굵기 정도를 가져 보다 우수한 작업성을 나타내는 실시예 2에 따른 2차 방벽을 선택하여 인장 피로시험을 통해 내구 수명을 평가하였으며, 이를 비교예에 따른 2차 방벽과 비교하였다.

상온과 저온(-110℃) 조건에서 각각의 2차 방벽 시료에 아래 표 4에 따른 응력을 반복적으로 가하였으며, 시료에서 피로 파괴가 일어나는 순간까지 응력이 적용된 횟수(내구 수명)를 나타내었다.

구분	상온		-110℃
	응력 (MPa)	내구 수명(회)	응력 (MPa)	내구 수명(회)
실시예 2 (UHMWPE 400D)	147	17,462	210	1,023
	129	524,697	183	302,629
			157	≥1,000,000
비교예 (유리 섬유)	121	31	119	558
	65.7	385	71.4	1,959
			47.6	41,625

표 4에 나타나는 바와 같이, 실시예 2에 따른 2차 방벽은 상온 및 저온(-110℃) 조건에서 비교예에 따른 2차 방벽 대비 상대적으로 더 큰 응력을 가함에도 불구하고 월등하게 높은 내구 수명을 나타내는 것으로 확인되었다.

이상과 같은 본 발명 실시예는, 차단층(10) 상에 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층(30)과 이를 고정하기 위한 접착층(20)이 적층된 구조의 2차 방벽(1)을 제공한다. 또한, 본 실시예에 따른 2차 방벽(1)은 극저온 환경에서도 우수한 인장 강도 및 내구 수명을 확보할 수 있어, 종래 널리 알려진 Mark-Ⅲ 타입의 트리플렉스를 대신하여 사용될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 2차 방벽 10: 차단층
11: 접착층 12: 섬유층
20: 접착층 30: 섬유층
100, 200: 2차 방벽 제조 장치
110, 210: 차단층 롤
120, 220: 섬유층 롤
130: 접착필름 롤
230: 접착제 주입탱크
140, 240: 롤 프레스
150, 250: 가열로

Claims (5)

1. 액화가스 저장탱크용 2차 방벽으로서,
   금속 소재의 차단층; 및
   상기 차단층의 양면에 적층되며, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층을 포함하며,
   상기 섬유층은 접착층에 의해 고정되고,
   상기 접착층은,
   상기 섬유층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 가지며,
   상기 접착층의 녹는점은 90 내지 120℃이며,
   상기 접착층은,
   열가소성인 폴리에틸렌계 화합물인 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 2차 방벽.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 차단층의 두께는 50 내지 200 ㎛인, 2차 방벽.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴리에틸렌 섬유는 200 내지 800 데니어인, 2차 방벽.
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5. 삭제

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