KR102490347B1 - 멤브레인 주름 보강구조체 및 이를 포함하는 lng 저장 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멤브레인 주름 보강구조체 및 이를 포함하는 LNG 저장 탱크에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 멤브레인 주름부에 주름 보강 구조체를 설치함으로써, 주름 형상에서 좌굴 강도를 높이기 위한 멤브레인 주름 보강구조체 및 이를 포함하는 LNG 저장 탱크에 관한 것이다.
본 발명에 따른 멤브레인 주름 보강구조체는 LNG를 단열하기 위해 표면에 다수의 주름부가 서로 비교차되는 멤브레인; 및 상기 주름부 내부에 삽입되는 주름 보강재;를 포함한다.

Description

멤브레인 주름 보강구조체 및 이를 포함하는 LNG 저장 탱크{REINFORCING MEMBER FOR CORRUGATED MEMBRANE AND LNG STORAGE TANK HAVING THE REINFORCING MEMBER}

본 발명은 멤브레인 주름 보강구조체 및 이를 포함하는 LNG 저장 탱크에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 멤브레인 주름부에 주름 보강 구조체를 설치함으로써, 주름 형상에서 좌굴 강도를 높이기 위한 멤브레인 주름 보강구조체 및 이를 포함하는 LNG 저장 탱크에 관한 것이다.

일반적으로, 멤브레인 형 액화 천연가스 운반선의 화물창은 -163도의 액화 천연 가스를 해상에서 이송하기 때문에 극저온 열 하중 및 선박의 운동 및 선체의 변형에 기인하는 하중을 포함한 정/동적 하중에 노출되며 액화천연가스를 안전하게 이송하기 위해 고도의 기술이 요구된다.

액화천연가스 저장 탱크는 액화천연가스 저장 탱크 내측으로부터 외측으로 배치되는 1차 방벽, 상부 단열보드, 2차 방벽 및 하부 단열보드 등을 포함하며, 선체의 내부에 결합된다.

이러한 액화천연가스 저장 탱크는 선체의 내부에 복수의 하부 단열보드를 결합시키고, 복수의 하부 단열보드 위에 2차 방벽을 설치하고, 2차 방벽 위에 상부 단열보드 및 1차 방벽을 설치하는 과정을 통해 제작된다.

예를 들어 종래의 액화천연가스 저장 탱크를 제작하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 작업자는 하부 단열보드와 주 2차 방벽 및 상부 단열보드가 일체로 형성된 단열보드를 서로 이웃하여 내부 선체에 결합시킨다. 그리고 작업자는 하부 단열보드 위의 주 2차 방벽 위 및 상부 단열보드 사이 공간에 보조 2차 방벽 및 연결보드를 설치한다. 그리고 상부 단열보드와 연결보드 위에 1차 방벽을 설치한다.

액화천연가스 저장 탱크 구성 중 1차 방벽의 경우 극저온 환경 하에서 사용 가능한 SUS 재질을 사용하게 되고 열 수축에 따른 높은 열응력을 해소하기 위해 정해진 패턴의 비교차 주름을 갖는 형상으로 성형하게 된다.

이 때 슬로싱 등의 큰 하중이 발생할 경우 좌굴 측면에서 취약해지게 되는데 이를 해결하기 위해 주름 형상을 작게 만들면 열응력이 커지는 모순이 발생하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1337642호(2013.11.29)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 멤브레인 주름부에 주름 보강 구조체를 마련함으로써, 주름 형상에서 좌굴 강도를 높이고 열응력 측면에서 동일한 성능을 가지도록 하여 구조적인 안정성을 높이는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, LNG를 단열하기 위해 표면에 다수의 주름부가 서로 비교차되는 멤브레인; 및 상기 주름부 내부에 삽입되는 주름 보강재;를 포함하는, 멤브레인 주름 보강구조체를 제공한다.

상기 주름부는 양 끝단이 패쇄형인 것이 바람직하다.

상기 주름 보강재는, 상기 주름부 내부에 길이 방향으로 형성되는 제1 보강부; 및 상기 제1 보강부에 일정 간격 형성되는 제2 보강부;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 보강부는 상기 주름부의 블록 형상을 지지하기 위해 상기 주름부의 볼록 형상에 대응되는 구조인 것이 바람직하다.

상기 제1 보강부는 주름부의 길이와 대응되는 길이를 가지며, 상기 제2 보강부는 상기 주름부의 단면부에 대응되는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1 보강부는 상기 주름부의 길이방향 내면을 따라 하향 굴곡진 형태를 가지며, 상기 제1 보강부의 양 끝단은 상기 멤브레인 하부에 설치되는 단열 패널에 고정되는 것이 바람직하다.

상기 주름부의 양 끝단 내부에 상기 제2 보강부가 각각 설치되며, 상기 제2 보강부의 상부에 상기 제1 보강부의 양 끝단이 연결되는 것이 바람직하다.

상기 주름 보강재의 재질은 강이나 복합재인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, LNG를 저장하는 LNG 저장 탱크로서, 상기 LNG 저장 탱크의 내벽에 설치되는 상기 멤브레인 주름 보강 구조체를 포함하는 LNG 저장 탱크를 제공한다.

본 발명에 따르면, 멤브레인 주름부에 주름 보강 구조체를 마련함으로써, 주름 형상에서 좌굴 강도를 높이고 열응력 측면에서 동일한 성능을 가지도록 하여 구조적인 안정성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비교차 주름부를 가지는 멤브레인을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 멤브레인의 주름부에 주름 보강구조체를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 주름 보강구조체의 여러 가지 실시 형태를 도시한 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명에 따른 멤브레인 주름 보강구조체 및 LNG 저장 탱크의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시례에 따르면, LNG 저장 탱크는 극저온의 LNG가 저장되는 저장탱크이며, 이 저장탱크의 내벽에는 내부를 밀봉하는 멤브레인이 설치된다.

즉, 저장탱크에는 내부를 단열하기 위한 단열구조가 마련되며, 이러한 단열구조 중 LNG와 직접 접촉하는 1차 방벽으로 멤브레인이 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비교차 주름부를 가지는 멤브레인을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 멤브레인의 주름부에 주름 보강구조체를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 주름 보강구조체의 여러 가지 실시 형태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 멤브레인 주름 보강구조체는 LNG를 단열하기 위해 표면에 다수의 주름부(120)가 서로 비교차되는 멤브레인(110), 및 주름부(120) 내부에 삽입되는 주름 보강재(130)를 포함할 수 있다.

주름부(120)는 양 끝단이 패쇄형으로, 제1 주름부(121)와 제2 주름부(122)를 포함할 수 있으며, 제1 주름부(121)와 제2 주름부(122)는 교차하지 않도록 성형될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장 탱크의 1차 방벽 멤브레인(110)은 1차적으로 밀봉하도록 제작되며, 온도 변화 및 LNG의 하중 변화에 따라 팽창 및 수축이 용이하도록 스테인리스(SUS304L) 또는 인바(Invar)강 등의 재질로 제작되며, 정해진 주름 패턴을 지니고 있고, 주름과 주름끼리 서로 교차되는 부분이 없는 것을 특징으로 하는 형태로 딥드로잉 방식을 이용하여 성형된다.

멤브레인의 생산적인 관점에서, 주름 간격이 최소한 만큼은 필요하게 되고 그에 따라 열응력 발생을 해소하면서 동시에 적절한 좌굴 강도를 갖는 주름 형상을 정하게 된다. 좌굴 강도를 높이기 위해 무작정 주름을 작게 만들면 주름과 주름의 간격을 더 줄여야 하는데 그렇게 되면 생산적인 문제가 발생하게 되어 최소한의 간격보다는 더 줄일 수가 없게 된다. 따라서 적절한 수준의 열응력과 좌굴 강도를 갖는 형상을 가져야 한다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 정해진 패턴의 주름이 비교차 되는 것을 특징으로 하는 멤브레인에 대하여 주름 형상의 내부에 주름 보강 구조체를 마련함으로써, 같은 주름 형상에서 좌굴 강도를 보다 더 높일 수 있도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 주름부(120) 내부에 삽입되는 주름 보강재(130)는 주름부(120) 내부에 길이 방향으로 형성되는 제1 보강부(131), 및 제1 보강부(131)에 일정 간격 형성되는 제2 보강부(132)를 포함할 수 있다.

제1 보강부(131)는 주름부(120)의 블록 형상을 지지하기 위해 주름부(120)의 볼록 형상에 대응되는 구조일 수 있다. 또한, 제1 보강부(131)는 주름부(120)의 길이와 대응되는 길이를 가지며, 제2 보강부(132)는 주름부(120)의 단면부에 대응되는 형상을 가질 수 있다.

도 3의 (a) 내지 (c)에 도시된 실시례들에서 보는 바와 같이, 제1 보강부(131)는 주름부(120)의 길이방향 내면을 따라 하향 굴곡진 형태를 가지며, 제1 보강부(131)의 양 끝단은 멤브레인(110) 하부에 설치되는 단열 패널에 고정될 수 있다.

제2 보강부(132)은 도 3(a)에 도시된 바와 같이 제1 보강부(131)의 중심에 한 개가 설치될 수 있으며, 도 3의 (b) 또는 (c)에 도시된 바와 같이 제1 보강부(131)의 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개로 설치될 수 있으며, 제2 보강부(132)의 양 끝단은 제1 보강부(131)와 마찬가지로 멤브레인(110) 하부에 설치되는 단열 패널에 고정될 수 있다.

한편, 도 3의 (d)에 도시된 다른 실시례에서 보는 바와 같이, 주름부(120)의 양 끝단 내부에 제2 보강부(132)가 각각 설치되며, 제2 보강부(132)의 상부에 제1 보강부(131)의 양 끝단이 연결되어 주름부(120)를 지지할 수 있다.

주름 보강재(130)는 강이나 복합재의 재질을 이용할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 멤브레인이 적용된 LNG 저장탱크는 선박 등에 설치될 수 있으며, 육상에 설치되어 LNG를 저장하거나 보관 또는 운반할 수 있다.

여기서, 선박은 LNG 운반선과 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물인 LNG 등을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG-FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물뿐만 아니라 LNG 수송선이나 LNG-SRV(LNG Shuttle and Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 멤브레인 주름 보강구조체 및 이를 포함하는 LNG 저장 탱크는 멤브레인 주름부에 주름 보강 구조체를 마련함으로써, 주름 형상에서 좌굴 강도를 높이고 열응력 측면에서 동일한 성능을 가지도록 하여 구조적인 안정성을 높일 수 있다.

본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

110 : 멤브레인 120 : 주름부
121 : 제1 주름부 122 : 제2 주름부
130 : 주름 보강재 131 : 제1 보강부
132 : 제2 보강부

Claims (9)

1. 멤브레인 주름 보강 구조체로서,
   LNG를 단열하기 위해 표면에 다수의 주름부가 서로 비교차되는 멤브레인; 및
   상기 주름부 내부에 삽입되는 주름 보강재를 포함하며,
   상기 멤브레인은 온도 변화 및 LNG 하중 변화에 따라 팽창 또는 수축에 용이하도록 스테인리스나 인바 강의 재질로 제작되며,
   상기 주름부는 양 끝단이 패쇄형이며, 제1 주름부와 제2 주름부를 포함하며, 제1 주름부와 제2주름부는 서로 교차하지 않도록 성형되며,
   상기 주름 보강재는,
   상기 주름부 내부에 길이 방향으로 형성되는 제1 보강부; 및
   상기 제1 보강부에 일정 간격 형성되는 제2 보강부를 포함하며,
   상기 제1 보강부는 주름부의 길이와 대응되는 길이를 가지며, 상기 주름부의 블록 형상을 지지하기 위해 상기 주름부의 볼록 형상에 대응되는 구조이며,
   상기 제1 보강부는 상기 주름부의 길이방향 내면을 따라 하향 굴곡진 형태를 가지며, 상기 제1 보강부의 양 끝단은 상기 멤브레인 하부에 설치되는 단열 패널에 고정되며,
   상기 제2 보강부는 상기 주름부의 단면부에 대응되는 형상을 가지며,
   상기 주름부의 양 끝단 내부에 상기 제2 보강부가 각각 설치되며,
   상기 제2 보강부의 상부에 상기 제1 보강부의 양 끝단이 연결되며,
   상기 주름 보강재의 재질은 강이나 복합재인, 멤브레인 주름 보강 구조체.
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9. LNG를 저장하는 LNG 저장 탱크로서,
   상기 LNG 저장 탱크의 내벽에 설치되는 청구항 1에 따른 멤브레인 주름 보강 구조체를 포함하는 LNG 저장 탱크.

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