KR102610552B1 - 유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 박스 및 이러한 박스의 제조 방법 - Google Patents

유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 박스 및 이러한 박스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG 또는 LPG와 같은 습윤액을 저장하기 위한 유체 기밀식 단열 탱크용 절연 박스에 관한 것으로, 절연 박스는 적어도 하나의 컴파트먼트; 및 컴파트먼트 내에 배치된 분말 절연 충전재를 포함하고, 절연 충전재는 적어도: -발열성 실리카, 실리카 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 x 중량%의 분말 절연 재료, -펄라이트, 중공 구체, 중합체 발포체 과립 및 이들의 혼합물로부터 선택된 y 중량%의 과립 충전재의 혼합물을 포함하며, 여기서 x＋y ＞ 90%, x ＞ 25%이고 y는 적어도 5%이다. 절연은 탱크에 저장된 액체 내에 침지된 후에는 비가역적인 침전에 민감하지 않다.

Description

유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 박스 및 이러한 박스의 제조 방법
본 발명은 유체의 저장 및/또는 수송을 위한 유체 기밀식 단열 탱크의 분야에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 이러한 유형의 유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 케이슨(insulating caisson) 및 이러한 유형의 케이슨의 제조 방법에 관한 것이다.
문서 FR 2 877 639는 2개의 단열 장벽 및 각각이 단열 장벽 중 하나에 놓인 2개의 유체 기밀식 멤브레인을 포함하는 유체 기밀식 단열 탱크를 개시한다. 단열 장벽 각각은 폴리우레탄, 폴리에틸렌 및 폴리염화비닐 발포체 및 에어로겔, 펄라이트, 유리솜 또는 다른 유형의 나노 다공성 재료로부터 선택된 절연 충전재로 채워진 복수의 컴파트먼트를 포함하는 복수의 절연 케이슨을 포함한다. 이들 절연 케이슨은 완전히 만족스럽지는 않다. 실제로, 종래 기술의 절연 충전물은 높은 열전도율을 가지고 이는 탱크의 단열 성능을 손상하고/하거나 두꺼운 단열 장벽을 요구하며, 혹은 절연 충전재의 밀도가 높고 이는 특히 탱크를 제조하는 동안 절연 케이슨을 조작해야 하기 때문에 이 또한 만족스럽지 않다.
또한, 특히 문서 FR 2 360 536 및 WO 2010/068254 또는 US 3 625 896로부터 발열성 실리카 또는 실리카 에어로겔을 절연 충전재로서 사용하는 것이 알려져있다. 단열재로서 이러한 재료의 성능은 우수하다.
그러나, 본 출원인은 발열성 실리카 및 실리카 에어로겔이 분말 형태로 사용되고 압축 패널 형태가 아닌 경우 이들 물질은 예를 들어 액화 천연 가스(LNG)와 같은 습윤액에 침지된 후 불안정하고 압축하는 경향이 있음을 보여주었다. 그러나, 이러한 유형의 압축은 열 브리지의 생성으로 이어진다. 따라서, 분말 형태의 전술된 재료로 구성된 절연 충전재가 탱크에 담긴 액화 천연 가스에 침지될 것이라는 가정 하에, 예를 들어 탱크의 유체 기밀식 멤브레인으로부터 누출이 발생할 경우, 상기 절연 충전재는 액화 천연 가스에 침지된 영향으로 압축할 것이며 절연재의 단열 성능이 비가역적으로 열화될 것이다.
본 발명의 기초를 형성하는 개념은, 적어도 하나의 컴파트먼트 및 상기 컴파트먼트 내에 배치된 분말 절연 충전재를 포함하는, 액체 저장을 위한 유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 케이슨을 제공하는 것이며, 여기서 분말 충전재는 저밀도와 만족스러운 단열 성능 사이의 탁월한 절충안을 가지고 탱크에 저장된 액체에 침지된 후 비가역적인 압축 현상에 덜 민감하거나 민감하지 않다. 본 발명은 또한 이러한 유형의 케이슨의 제조 방법에 관한 것이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 습윤액을 저장하기 위한 유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 케이슨의 제조 방법을 제공하고, 절연 케이슨은 적어도 하나의 컴파트먼트를 포함하며, 이 방법은:
- 발열성 실리카, 실리카 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 분말 절연 재료를 제공하는 단계로서, 상기 분말 절연 재료는:
·특징적인 과립 측정 gx;
·습윤액 내에 침지된 후 상기 특징적인 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 참 밀도에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 참 밀도 φvx;
·상기 분말 절연 재료의 임계 겉보기 밀도 -상기 임계 겉보기 밀도보다 높은 특징적인 과립 측정 gx를 갖는 분말 절연 재료는 습윤액 내에 침지된 후에 압축을 나타내지 않음- 에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 겉보기 밀도 φax; 및
·상기 특징적인 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 최대 압축 상태에 대응하는 압축 φex 후의 안정적인 겉보기 밀도를 갖는, 분말 절연 재료의 제공 단계;
- 습윤액과 이들의 혼합물 내에 침지된 후에 감소하지 않는 내부 기공도를 갖는 펄라이트, 중공 구체, 중합체 발포체 과립, 과립 에어로졸로부터 선택된 과립 충전재를 제공하는 단계로서, 상기 과립 충전재는 특징적인 과립 측정 gy, 상기 특징적인 과립 측정 gy를 갖는 상기 과립 충전재의 최대 압축 상태에 상응하는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay 및 참 밀도 φvy를 갖는, 과립 충전재의 제공 단계;
- 적어도 분말 절연 재료와 과립 충전재를 혼합하는 단계로서; 상기 분말 절연 재료는 중량비 x로 존재하고 상기 과립 충전재는 중량비 y로 존재하며, 여기서 x＋y ≥ 90%, x ≥ 25%, 그리고 y ≥ 1%인, 혼합 단계;
- 상기 절연 케이슨의 컴파트먼트에 혼합물을 압축 상태에서:
·상기 과립 충전재의 입자들 사이에 있는 혼합물 내의 분말 절연 재료의 참 밀도는 상기 안정적인 참 밀도 φvx보다 작고,
·혼합물에서 과립 충전재의 겉보기 밀도는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay보다 낮으며,
·혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 φay＊φax/(y＊φax＋(1-y)＊φay) 및 φex/[1-y＊(1-φex/φvy)]보다 크거나 동일하도록 배치하는 단계를 포함한다.
이러한 유형의 제조 방법의 도움으로, 분말 절연 충전재는 저밀도와 만족스러운 단열 성능 사이에 탁월한 절충안을 제공하며 탱크에 저장된 액체에 침지된 후 비가역적인 압축 현상에 덜 민감하거나 민감하지 않다.
과립 충전재의 존재로 인해, 분말 절연 재료가 습윤액에 침지되었을 때 이것의 응집 현상은 제한적이며, 이는 분말 절연 물질과 과립 충전재의 혼합물이 침지 후 혼합물의 부피를 크게 감소시키지 않고 분말의 형태로 유지될 수 있음을 의미한다. 과립 충전재는 사실상 분말 절연 재료의 입자의 파쇄를 촉진시켜 그의 응집을 손상한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 습윤액을 저장하기 위한 유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 케이슨을 제공하고, 절연 케이슨은 적어도 하나의 컴파트먼트; 및
- 상기 컴파트먼트 내에 배치된 분말 절연 충전재를 포함하고, 절연 충전재는 적어도:
- 발열성 실리카, 실리카 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 x 중량%의 분말 절연 재료로서, 상기 분말 절연 재료는:
·특징적인 과립 측정 gx;
·습윤액 내에 침지된 후 상기 특징적인 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 참 밀도에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 참 밀도 φvx;
·상기 분말 절연 재료의 임계 겉보기 밀도 -상기 임계 겉보기 밀도보다 높은 특징적인 과립 측정 gx를 갖는 분말 절연 재료는 습윤액 내에 침지된 후에 압축을 나타내지 않음- 에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 겉보기 밀도 φax; 및
·상기 특징적인 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 최대 압축 상태에 대응하는 압축 φex 후의 안정적인 겉보기 밀도를 갖는, 분말 절연 재료; 및
- 습윤액과 이들의 혼합물 내에 침지된 후에 감소하지 않는 내부 기공도를 갖는 펄라이트, 중공 구체, 중합체 발포체 과립, 과립 에어로졸로부터 선택된 y 중량%의 과립 충전재로서, 특징적인 과립 측정 gy, 상기 특징적인 과립 측정 gy를 갖는 상기 과립 충전재의 최대 압축 상태에 상응하는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay 및 참 밀도 φvy를 갖는, 과립 충전재
의 혼합물을 포함하고; 여기서 x＋y ≥ 90%, x ≥ 25%, 및 y ≥ 1%이고;
혼합물 내의 분말 절연 재료의 참 밀도는 상기 안정적인 참 밀도 φvx보다 작고;
혼합물에서 과립 충전재의 겉보기 밀도는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay보다 낮으며;
혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 φay＊φax/(y＊φax＋(1-y)＊φay) 및 φex/[1-y＊(1-φex/φvy)]보다 크거나 동일하다.
일부 실시예에 따르면, 절연 케이슨을 제조하기 위한 이러한 유형의 방법 또는 이러한 유형의 절연 케이슨은 하나 이상의 다음의 특징을 포함할 수 있다:
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료 및 과립 충전재는 기계적 교반에 의해서 균질하게 혼합된다.
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료 및 과립 충전재는 전술된 기준을 만족시키는 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel가 획득될 때까지 압축된다.
일 실시예에 따르면, 혼합물의 겉보기 밀도는 250kg/㎥ 미만, 유리하게는 50 내지 220kg/㎥, 그리고 바람직하게는 60 내지 190kg/㎥의 범위 내이다.
일 실시예에 따르면, 혼합물은 20℃와 정상 대기압에서 45 mW/(m.K) 미만, 바람직하게는 20℃와 정상 대기압에서 25 내지 35mW/(m.K) 범위 내의 열전도율을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 10㎛ 내지 5㎜, 유리하게는 20㎛ 내지 2㎜, 그리고 바람직하게는 25㎛ 내지 1㎜ 범위 내의 평균 과립 측정을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 질량/외부 부피 비율이 500 kg/㎥ 미만, 유리하게는 200 kg/㎥ 미만, 바람직하게는 30 내지 150 kg/㎥ 범위 내에 있는 입자들을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 팽창된 펄라이트를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 유리 또는 중합체로부터 제조된 중공 구체를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 습윤액에 침지된 후에 감소하지 않는 내부 다공성을 갖는 에어로겔의 입자들을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 단독으로 20℃와 정상 대기압에서 100 mW/(m.K) 미만의 열전도율을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료는 소수성 발열 실리카를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료는 300㎛ 미만, 유리하게는 200㎛ 미만, 그리고 바람직하게는 2 내지 100㎛ 범위 내의 평균 과립 측정을 갖는다.
일 실시예에 따르면, x ≥ 50%이다.
일 실시예에 따르면, y ≥ 5%, 바람직하게는 y ≥ 10%이며, 바람직하게는 y ≥ 15%이다.
일 실시예에 따르면, 절연 충전재는 z 중량%의 적외선 불투명체를 포함하며, 여기서 z < 10%이다.
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료 및 불투명체로 구성되는 혼합물의 절연부는:
·특징적인 과립 측정 gxz;
·상기 혼합물의 절연부의 분말 절연 재료의 임계 겉보기 밀도 -상기 임계 겉보기 밀도보다 높은 특징적인 과립 측정 gxz를 갖는 상기 혼합물의 절연부는 습윤액 내에 침지된 후에 압축을 나타내지 않음- 에 상응하는 안정적인 겉보기 밀도 φaxz; 및
·상기 특징적인 과립 측정 gxz를 갖는 분말 절연 재료와 분말 불투명체로 구성된 혼합물의 절연부의 최대 압축 상태에 상응하는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φexz를 가지며,
혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 φay＊φaxz/(y＊φaxz＋(1－y)＊φay) 및 φexz/[1-y＊(1－φexz/φvy)]보다 더 크거나 동일하다.
일 실시예에 따르면, 불투명체는 특히 카본 블랙, 흑연, 탄화 규소, 산화 티타늄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 적외선 불투명체이다.
일 실시예에 따르면, 적외선 불투명체의 평균 과립 측정은 25㎛ 미만, 바람직하게는 3㎛ 내지 20㎛ 범위 내이다.
일 실시예에 따르면, 압축 후의 겉보기 밀도 φex는 ISO 표준 787-11:1981에 따라 측정된다.
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료는 아래의 방법에 의해 결정되는 안정적인 참 밀도 φvx를 갖는다:
- 분말 절연 재료의 샘플을 습윤액에 침지시키는 단계;
- 절연 재료의 샘플로부터 습윤액을 증발시키는 단계;
- 침지 및 습윤액의 증발 후에 분말 절연 재료의 과립 측정이 증가되었는지 여부를 결정하는 단계; 및
- 습윤액의 침지 및 증발 후 피크노미터(pycnometer)에 의해서 분말 절연 재료 샘플의 참 밀도를 측정하는 절연 재료의 과립 측정이 증가된 경우, 안정적인 참 밀도 φvx는 그에 따라 측정된 참 밀도에 상응하며;
절연 재료의 과립 측정의 증가가 관찰되지 않는 경우, 샘플의 안정적인 겉보기 밀도 φax를 측정함으로써 분말 절연 재료 샘플의 안정적인 참 밀도 φvx를 결정하는 단계, 여기서 절연 재료의 안정적인 참 밀도 φvx는 샘플의 안정적인 겉보기 밀도 φax와 동일하다.
일 실시예에 따르면, 상기 분말 절연 재료는 아래의 방법에 의해 결정되는 안정적인 겉보기 밀도 φax를 갖는다:
- 분말 절연 재료의 샘플을 용기의 하우징에 배치하는 단계;
- 하우징 내의 분말 절연 재료 샘플의 높이를 측정하는 단계;
- 분말 절연 재료의 샘플이 습윤액으로 완전히 함침되도록 용기를 습윤액에 침지시키는 단계;
- 습윤액을 증발시키는 단계;
- 습윤액의 침지 및 증발 후 하우징 내의 분말 절연 재료 샘플의 높이를 측정하는 단계;
- 침지 전후의 하우징에서 분말 절연 재료 샘플의 높이의 변화를 결정하는 단계;
- 침지 전후의 하우징에서 분말 절연 재료 부피의 높이 변화가 초기 높이의 2% 이하일 때 습윤액의 침지 및 증발 후 분말 절연 재료의 겉보기 밀도를 결정하는 단계; 안정적인 겉보기 밀도 φax는 그에 따라 측정된 겉보기 밀도에 상응한다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay를 가지며, 이는 아래의 방법에 의해 결정된다:
- 과립 충전재가 자신의 최대 압축 상태에 도달할 때까지 충격을 가함으로써 이를 압축하는 단계;
- 압축 후 과립 충전재의 겉보기 밀도를 결정하는 단계, 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay는 그에 따라 측정된 겉보기 밀도에 상응한다.
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료의 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φex는 아래의 방법에 의해 결정된다:
- 분말 절연 재료가 자신의 최대 압축 상태에 도달할 때까지 충격을 가함으로써 압축하는 단계;
- 압축 후 과립 충전재의 겉보기 밀도를 결정하는 단계, 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φex는 그에 따라 측정된 겉보기 밀도에 상응한다.
일 실시예에 따르면, 과립 충전재의 입자들 사이에 있는 혼합물 내의 분말 절연 재료의 겉보기 밀도는 분말 절연 재료의 안정적인 겉보기 밀도 φax보다 작다. 이는 분말 절연 재료의 밀도가 제한될 수 있음을 의미하며, 이에 의해서 케이슨의 핸들링을 용이하게 한다.
일 실시예에 따르면, 절연 케이슨은 바닥 패널, 커버 패널 및 바닥 패널과 커버 사이에서 연장하고 적어도 하나의 컴파트먼트를 정의하는 벽을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 습윤액은 극저온 액체이다.
일 실시예에 따르면, 습윤액은 액화 천연 가스, 액화 석유 가스, 액상 메탄, 액상 에탄, 액상 프로판, 액체 질소, 액체 공기, 액체 아르곤, 액체 크세논, 액체 네온 및 액체 수소로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 적어도 하나의 단열 장벽 및 상기 단열 장벽에 기대어 있는 탱크에 담긴 유체와 접촉하도록 의도된 밀봉 멤브레인을 포함하는 유체 기밀식 단열 탱크를 제공하고, 이 단열 장벽은 전술된 복수의 절연 케이슨을 포함한다.
이러한 유형의 탱크는 예를 들어 LNG를 저장하기 위한 육상 저장 시설의 부분을 형성할 수 있거나, 또는 해안 또는 심해의 부유식 구조에 설치될 수 있으며, 특히 메탄 탱커, 부유식 저장 재기화 장치(FSRU), 부유식 제조 저장 및 하역 장치(FPSO) 등일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유체의 수송을 위한 탱커는 이중 쉘(shell) 및 이중 쉘에 배치된 전술된 탱크를 포함하며, 이중 쉘은 탱크의 적재 지지 구조를 형성하는 내부 쉘을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 이러한 유형의 탱커를 적재 또는 하역하기 위한 방법을 제공하고, 여기서 유체가 절연 파이프라인을 통해 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 탱커의 탱크로, 또는 그 반대로 라우팅된다.
단지 비제한적인 예시에 의해 주어지고 첨부된 도면을 참조하는 본 발명의 몇몇 구체적인 실시예에 대한 아래의 설명으로부터 본 발명이 더욱 잘 이해될 것이며 그 외의 목적, 세부사항, 특징 및 장점이 더욱 명확해질 것이다:
도 1은 일 실시예에 따른 탱크의 벽의 단순화된 사시도이다.
도 2는 주어진 습윤액에 대한 분말 절연 재료의 안정적인 참 밀도 φvx를 결정하기 위한 장비의 개략도이다.
도 3은 주어진 습윤액에 대한 분말 절연 재료의 안정적인 겉보기 밀도 φax를 결정하기 위한 장비의 개략도이다.
도 4는 제 1 배치의 팽창된 펄라이트 및 소수성 발열 실리카의 혼합물의 액체 질소 내 침지에 대한 안정성의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 5는 유리 미소구체와 소수성 발열 실리카의 혼합물의 액체 질소 내 침지에 대한 안정성의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 6은 제 1 배치의 팽창된 펄라이트 및 소수성 발열 실리카의 혼합물의 액화 천연 가스 내 침지에 대한 안정성의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 7은 제 2 배치의 팽창된 펄라이트 및 소수성 발열 실리카의 혼합물의 액화 천연 가스 내 침지에 대한 안정성의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 8은 과립 에어로겔 및 소수성 발열 실리카의 혼합물의 액체 질소 내 침지에 대한 안정성의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 9는 메탄 탱커의 탱크 및 이러한 탱크를 위한 적재/하역 터미널의 단순화된 개략도이다.
도 10은 다른 분쇄된 과립 에어로겔 및 소수성 발열 실리카의 혼합물로 구성된 분말 자체를 갖는 제 1 배치의 팽창된 펄라이트의 혼합물의 액화 천연 가스 내 침지에 대한 안정성의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 1은 유체 기밀식 단열 탱크의 벽을 도시한다. 유체 기밀식 단열 탱크는 예를 들어 액화 천연 가스(LNG), 액화 석유 가스(LPG), 액체 메탄, 액체 에탄, 액체 프로판, 액체 질소, 액체 공기, 액체 아르곤, 액체 크세논, 액체 네온 및 액체 수소 중에서 선택된 습윤액을 저장하기 위한 것이다.
탱크의 외부에서 내부로, 탱크의 벽은 하중 지지 구조물(1), 하중 지지 구조물(1) 상에 병치된 절연 케이슨(3)에 의해 형성되고 2차 유지 수단(4)에 의해 앵커링되는 단열 2차 장벽(2), 절연 케이슨(3)에 의해 지지되는 2차 밀봉 멤브레인(5), 병치된 절연 케이슨(7)에 의해 형성되고 1차 유지 수단(8)을 통해 2차 밀봉 멤브레인(5)에 앵커링되는 1차 단열 장벽(6) 및 절연 케이슨(7)에 의해 지지되고 탱크에 담긴 액체와 접촉하도록 의도되는 1차 밀봉 멤브레인(9)을 포함한다.
하중 지지 구조물(1)은 특히 자가 지지 금속 시트이거나, 또는 보다 일반적으로는 적절한 기계적 특성을 갖는 임의의 유형의 강성 파티션일 수 있다. 하중 지지 구조물은 특히 탱커의 쉘 또는 이중 쉘에 의해 형성될 수 있다. 하중 지지 구조물은 탱크의 일반적인 형태를 정의하는 복수의 벽을 포함한다.
1차 밀봉 멤브레인(9) 및 2차 밀봉 멤브레인(5)은, 예를 들어 상승된 에지를 갖는 금속 스트레이크의 연속적인 웹으로 구성되며, 상기 스트레이크는 자신의 상승된 에지를 통해서 절연 케이슨(3, 7) 상에 보유된 평행 용접 지지부에 용접된다.
각각의 절연 케이슨(3, 7)은 실질적으로 직육면체 형태를 갖는다. 각각의 절연 케이슨(3, 7)은 평행한 바닥 패널 및 커버 패널을 포함한다. 일부 하중 지지 쉘은 바닥 패널과 커버 패널 사이에 이들과 수직으로 삽입된다. 하중 지지 쉘은 서로 평행하게 배치되고 분말 절연 충전재를 수용하기 위해 이들 사이에 컴파트먼트를 형성한다. 각각의 절연 케이슨(3, 7)은 분말 절연 충전재가 하우징되는 컴파트먼트를 폐쇄하는 것과 같은 방식으로 일련의 하중 지지 쉘의 어느 한 측면에 하중 지지 쉘에 수직으로 배치된 2개의 폐쇄 측벽을 더 포함한다.
절연 케이슨(3, 7)의 컴파트먼트에 배치되도록 의도된 분말 절연 충전재의 제조 방법뿐만 아니라 조성물이 아래에 기술될 것이다.
분말 절연 충전재는 다음을 포함하는 혼합물로 구성된다:
- 발열 실리카, 실리카 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 x 중량%의 분말 절연 재료;
- 펄라이트, 중공 유리 또는 중합체 구체, 중합체 발포체 과립, 과립 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 y 중량%의 과립 충전재; 및
- 선택적으로, z 중량%의 불투명체 및/또는 다른 선택적인 첨가제(들);
여기서:
x＋y ≥ 90%,
x ≥ 25%; 그리고 바람직하게는 ≥ 50%; 및
y ≥ 1%, 유리하게는 ≥ 5%, 보다 유리하게는 ≥ 10%, 그리고 바람직하게는 ≥ 15%이다.
분말 절연 재료 및 과립 충전재는 탱크에 저장된 습윤액에 화학적으로 민감하지 않도록 선택된다. 다시 말해서, 탱크에 저장되도록 의도된 습윤액은 분말 절연 재료, 과립 충전재 및 일반적으로 분말 절연 충전물의 임의의 다른 성분을 화학적으로 분해할 수 없다.
분말 절연 재료 및 과립 충전재의 물리적 특성 및 혼합물의 조밀함은 다음을 갖는 절연 충전재를 얻기 위해 신중하게 결정된다:
- 20℃ 그리고 정상 대기압에서 45 mW/(m.K) 미만, 바람직하게는 25 내지 35 mW/(m.K) 범위 내의 열전도율;
- 220kg/㎥ 미만, 유리하게는 50 내지 215kg/㎥, 그리고 바람직하게는 60 내지 190kg/㎥인 혼합물의 겉보기 밀도; 및
- 탱크에 저장된 습윤액 내 침치 후에 비가역적 압축 현상에 민감하지 않거나 약간 민감하다.
분말 절연 재료는 발열 실리카, 실리카 에어로겔 및 이들의 혼합물과 같은 프랙탈 미세구조를 갖는 산화물로 구성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 분말 절연 재료는 소수성이다. 이는 절연 재료가 물에 노출될 가능성이 있을 때, 예로서 탱크가 탱커에 탑재될 때 특히 유리하다.
분말 절연 재료는 특정한 특징의 과립 측정 gx를 갖는다. 특히, 분말 절연 재료의 입자의 평균 지름은 300㎛ 미만, 유리하게는 200㎛ 미만, 그리고 바람직하게는 2 내지 100㎛ 범위 내, 예를 들어 약 40㎛이다.
또한, 상기 특징적인 과립 측정 gx에 있어서, 분말 절연 재료는 특정한 안정적인 참 밀도 φvx, 특정한 안정적인 겉보기 밀도 φax 및 압축 후의 특정한 안정적인 겉보기 밀도 φex를 갖는다. 분말 절연 재료의 이들 특징은 분말 절연 충전재가 절연 케이슨(3, 7)의 컴파트먼트 내에 배치되어야 하는 압축 상태가 결정될 수 있게 한다.
주어진 습윤액에 대한 분말 절연 재료의 안정적인 참 밀도 φvx는 상기 분말 절연 재료가 문제의 습윤액에 완전히 침지되고 액체가 증발된 후 상기 과립 측정을 갖는 분말 절연 재료의 참 밀도에 상응한다.
분말 절연 재료의 참 부피(㎥)는 입자의 개방 및 폐쇄 기공의 부피를 포함하여 입자의 기본 부피의 합으로 정의될 수 있다. 분말 절연 재료의 참 밀도(kg/㎥)는 분말 절연 재료의 단위 참 부피에 상응하는 분말 절연 재료의 질량으로서 정의될 수 있다.
주어진 습윤액에 대한 분말 절연 재료의 안정적인 참 밀도 φvx가 결정될 수 있게 하는 장비 및 방법이 도 2와 관련하여 아래에 기술된다.
먼저, 안정적인 참 밀도 φvx가 결정될 분말 절연 재료(10)의 샘플이 습윤액에 완전히 침지된 다음, 습윤액이 증발된다. 이러한 침지는 분말 절연 재료(10) 샘플의 입자들의 과립 측정을 개질시키는 효과를 가질 수 있는데, 이는 입자가 습윤액에 침지하는 영향 하에 응집할 수 있기 때문이다. 따라서, 입자의 이러한 응집의 영향 하에서, 개방 기공 부피는 분말 절연 재료의 참 밀도가 증가되는 방식으로 감소될 것이다.
만약 응집에 의한 과립 측정의 이러한 개질 현상이 발생하면, 안정적인 참 밀도 φvx는 다음과 같이 결정된다.
결정된 질량 mx를 갖는 분말 절연 재료(10)의 샘플은 그 다음 알려진 부피 Vp 및 비었을 때의 질량 Mv을 갖는 피크노미터(11) 내에 도입된다. 다음으로, 피크노미터(11)은 유체 기밀식 연결(12)을 통해 피크노미터(11)로 각각 이어지는 3개의 라인 중 2개를 선택적으로 연결할 수 있는 3-방향 밸브(13)에 연결되고, 테스트될 분말 절연 재료에 대해 비습식인 액체를 위한 저장소(14)에 연결되며, 진공 펌프(15)에 연결된다. 테스트될 분말 절연 재료에 대해 비습식인 액체는 특정 밀도 φL을 가지며, 예를 들어 테스트될 분말 절연 재료가 소수성인 경우, 이는 수은 또는 물이다.
이어서, 저수조(14) 및 진공 펌프(15)로 각각 이어지는 채널(17, 18)은 비습윤액로 3-방향 밸브(13)에 저장소(14)를 연결하는 채널(17)을 채우기 위해 서로에 연결된다. 다음으로, 진공 펌프(15)로 이어지는 라인은 진공 하에서 피크노미터(11) 뿐만 아니라 피크노미터(11)를 3-방향 밸브(13)에 연결하는 도관(16)을 배치하는 것과 같은 방식으로 피크노미터(11)에 연결된다. 저장소(14)로 이어지는 도관(17) 및 피크노미터(11)으로 이어지는 도관(16)은 피크노미터(11)가 비습윤액로 완전히 채워질 때까지 함께 연결된다. 유체 기밀식 연결부(12)는 그 다음에 분리될 수 있다.
피크노미터(11)가 완전히 채워졌을 때, 피크노미터(11)의 총 질량 Mt를 측정함으로써 아래의 공식을 사용하여 안정적인 참 밀도 φvx를 결정할 수 있다:
이때:
mx: 피크노미터에 도입된 분말 절연 재료 샘플의 질량;
Vp: 피크노미터의 부피;
Mt: 피크노미터가 완전히 채워졌을 때 피크노미터의 총 질량;
Mv: 피크노미터가 비었을 때 피크노미터의 질량; 및
φL: 비습윤액의 밀도이다.
또한 소정의 습윤액에 대한 분말 절연 재료의 안정적인 겉보기 밀도 φax는, 상기 특징적인 과립 측정을 갖는 분말 절연 재료가 상기 분말 절연 재료가 문제의 습윤액에 완전히 침지되고 액체가 증발된 후에 압축을 나타내지 않는 분말 절연 재료의 임계 겉보기 밀도에 상응한다.
습윤액에 침지한 후의 응집에 의한 과립 측정의 현상이 발생하지 않는 경우, 안정적인 참 밀도 φvx는 후술하는 방법을 사용하여 측정된 안정적인 겉보기 밀도 φax와 다르지 않다. 즉, 습윤액에 침지 후 응집에 의한 개질 현상이 발생하지 않는 경우, 과립 충전재의 입자들 사이의 간극은 무시할 수 있거나 존재하지 않는 것으로 가정될 수 있다.
실제로, 분말 절연 재료의 과립 측정이 증가하지 않은 경우, 피크노미터에 의한 참 밀도의 측정은 입자의 응집 상태를 변형시키고 참 밀도 φvx의 측정에서 오류를 도입하는 결과를 낳는다. 다시 말하면, 과립 측정이 증가하는 경우, 2개의 레벨의 다공성, 즉 입자간 다공성 및 입자내 다공성이 고려되고; 과립 측정의 증가가 관찰되지 않는 경우, 다공성은 완전히 균질하며 입자내 다공성인 것으로 간주될 수 있다고 가정된다. 분말 절연 재료의 겉보기 부피(㎥)는 상기 분말 절연 재료에 의해 점유되는 부피로서 정의될 수 있으며, 입자들 사이의 간극뿐 아니라 입자들의 재료의 부피, 이들의 개방 다공성 부피, 이들의 폐쇄 다공성 부피를 통합한다. 분말 절연 재료의 겉보기 밀도(kg/㎥)는 분말 절연 재료의 단위 겉보기 부피에 상응하는 분말 절연 재료의 질량으로서 정의될 수 있다.
주어진 습윤액에 대한 분말 절연 재료의 안정적인 겉보기 밀도 φax를 결정하기 위한 장비 및 방법은 도 3과 관련하여 아래에 설명된다.
이 장비는 문제의 습윤액에 침지되도록 의도된 컨테이너(18)를 포함하고 분말 절연 재료(19)의 샘플을 수용하도록 의도된 내부 하우징을 정의한다. 컨테이너(18)는 유리하게는 10.10-6 K-1 이하의 열 팽창 계수를 갖는 재료로부터 제조된다. 사용되는 재료는 예로서 자작나무 합판이다.
컨테이너(18)에 의해 정의되는 하우징은 특정한 치수를 갖는 직사각 평행육면체 형태를 갖는다. 하우징의 폭, 길이 및 높이는 각각이 최소 150mm, 150mm 및 300mm이다. 컨테이너(18)의 6개의 벽은 각각이 습윤액이 상기 벽을 통과할 수 있게하는 복수의 오리피스(20)를 갖는다. 액체에 투과성인 직물은 컨테이너(18)의 벽의 내부면을 라이닝한다. 직물(21)은 분말 절연 재료의 입자의 과립 측정보다 작은 메쉬를 가지며, 그에 따라 분말 절연 재료는 상기 직물(21)을 통과할 수 없다.
컨테이너(18)는 제거가능한 커버(22)를 포함하며, 이는 분말 절연 재료(19)의 샘플이 컨테이너(18) 내부에 배치될 수 있음을 의미한다.
안정적인 겉보기 밀도 φax가 결정될, 특정 질량 mx를 갖는 분말 절연 재료(19)의 샘플은 컨테이너 내부로 도입된다. 시작 분말 절연 재료는 자신의 겉보기 밀도가 자신의 안정적인 겉보기 밀도 φax보다 낮도록 압축 상태에 있다. 컨테이너 내부의 분말 절연 재료(19)의 샘플의 최소 높이는 15cm 이상이다.
테스트될 분말 절연 재료(19)의 샘플과 제거가능한 커버(22) 사이에 존재하는 빈 공간은 액체가 침투할 수 있지만 분말 절연 재료가 통과할 수 없는 발포체(23)의 블록에 의해서 채워진다. 발포체 블록(23)은 예를 들어 Basotect G® 발포체와 같은 멜라민 수지로부터 제조된다. 발포체 블록(23)은 컨테이너(18)가 폐쇄될 때 커버(22)와 분말 절연 재료(19) 사이에서 압축되지 않도록 배치된다.
다음으로, 분말 절연 재료(19)의 샘플을 담는 컨테이너(18)는 분말 절연 재료가 습윤액으로 완전히 함침되기에 충분한 기간 동안 습윤액에 침지된다.
일 실시예에 따르면, 온도 센서(24)는 분말 절연 재료(19)의 샘플의 상한으로부터 대략 1cm에 배치되고 침지 기간은 온도 센서(24)에 의해 제공되는 온도 측정 함수로서 결정된다. 일 가능한 실시예에 따르면, 침지 동안, 습윤액의 레벨은 분말 절연 재료(19) 샘플의 상한 레벨로 유지된다. 따라서, 온도 센서(24)에 의해 제공되는 온도가 습윤액의 온도와 동일할 때, 이는 온도 센서(24) 아래에 위치된 분말 절연 재료(19) 샘플의 전체 부분이 함침되었음을 확인시킨다. 분말 절연 재료(19)의 샘플 전체가 정확하게 함침되었음을 보장하기 위해, 습윤액의 레벨이 상한을 초과하여 증가되고 조립체는 침지의 시작으로부터 계산하여 습윤액과 동일해지기 위해 온도 센서(24)에 의해 제공되는 온도에 대해 필요한 시간의 적어도 50%와 동일한 보충 기간 동안 침지된 채로 유지된다. 예를 들어, 액체 질소에 함침된 발열 실리카에 대한 테스트를 수행하기 위한 총 작업 시간은 약 3시간이다.
일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료(19)의 샘플의 함침은 온도 센서(24)에 의해 모니터링되지 않으며, 컨테이너(18)는 실험에 의해 결정된 충분한 기간 동안 습윤액에 침지된다. 예를 들어, 컨테이너(18)는 2주 동안 액화 천연 가스에 침지된 상태로 유지될 수 있다.
침지 후, 컨테이너(18)는 컨테이너(18)의 열화를 초래하지 않으면서 습윤액의 완전한 증발을 허용하는 환경에 배치된다.
위의 단계들은 함침 전후 습윤액이 증발하는, 테스트될 분말 절연 재료(19)의 샘플 높이의 변화가 초기 높이의 2% 이하일 때까지 반복된다. 높이의 변화가 위에 인용된 값보다 작을 때, 분말 절연 재료(19)의 샘플은 자신의 안정적인 겉보기 밀도 φax에 도달하였다. 이러한 안정적인 겉보기 밀도 φax는 분말 절연 재료(19)의 샘플에 의해 차지되는 컨테이너(18)의 부피로 나누어진 컨테이너(18)에 수용된 상기 분말 절연 재료(19)의 샘플의 질량에 해당한다.
컨테이너 내부의 겉보기 밀도 측정은 ISO 표준 787-11:1981 "General methods of test for pigments and extenders - Part 11: Determination of apparent density and stable apparent density after tamping [compaction]"에 기술된 프로토콜에 따라 수행되고, 인용된 표준에서 언급된 눈금이 매겨진 250mL 측정 실린더가 여기서는 컨테이너로 대체되고 분말 절연 재료의 높이의 측정이 규칙의 도움으로 복수의 지점에서 수행된다.
상기 특징적인 과립 측정 gx를 갖는 분말 절연 재료는 또한 ISO 표준 787-11:1981 "General methods of test for pigments and extenders - Part 11: Determination of apparent density and stable apparent density after tamping [compaction]"에 따라 측정된 압축 후 겉보기 밀도 φex를 갖는다.
과립 충전재는 펄라이트, 중공 구체, 중합체 발포체 과립, 과립 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
과립 충전재가 과립 에어로겔을 포함하는 경우, 이들은 습윤액에 침지된 후에 이들의 내부 다공성이 감소하지 않는 방식으로 선택된다.
유리한 일 실시예에 따르면, 과립 충전재는 팽창된 펄라이트로 구성된다.
과립 충전재는 특징적인 특정 입도 측정 gy를 갖는다. 특히, 과립 충전재의 입자의 평균 지름은 10㎛ 내지 5㎜, 유리하게는 20㎛ 내지 2㎜, 그리고 바람직하게는 25㎛ 내지 1㎜ 범위 내에 있으며, 예를 들어 약 300㎛이다.
유리하게는, 과립 충전재는 질량/외부 부피 비가 500kg/㎥ 미만, 유리하게는 200kg/㎥ 미만, 바람직하게는 50 내지 150kg/㎥ 범위 내의 입자를 갖는다.
보다 유리하게는, 과립 충전재 단독은 20℃와 정상 대기압에서 100 mW/(m.K) 미만의 열전도율을 갖는다.
과립 충전재는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay를 가지며, 이는 상기 특징적인 과립 측정 gy를 갖는 과립 충전재에 의해 획득할 수 있는 최대 압축 상태에 상응한다. 다시 말해서, 과립 충전재의 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay는 과립 충전재가 특히 밀링에 의해서 상기 과립 충전재의 입도 측정에 대한 변형 없이 획득할 수 있는 최대 겉보기 밀도에 상응한다. 과립 충전재의 겉보기 부피(㎥)는 과립 충전재가 차지되고 입자 재료의 부피, 자신들의 개방 다공성 부피, 자신들의 폐쇄 다공성 부피뿐 아니라 입자들 사이의 간극을 통합하는 부피로서 정의될 수 있다. 분말 절연 재료의 겉보기 밀도(kg/㎥)는 따라서 분말 절연 재료의 단위 겉보기 부피에 상응하는 분말 절연 재료의 질량으로서 정의될 수 있다.
과립 충전재의 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay는, 과립 충전재를 충격에 의한 압축 작업에 의해 최대 압축 상태로 둔 후, 예를 들어 ISO 표준 787-11:1981 "General methods of test for pigments and extenders - Part 11: Determination of apparent density and stable apparent density after tamping [compaction]"에 따라 결정된다.
또한, 과립 충전재는 참 밀도 φvy를 갖는다. 이러한 참 밀도 φvy를 결정하기 위해 다음의 방법이 사용된다. 이 방법은 특히 개방 다공성을 갖는 충전재에 적합하며 특히 2004년 5월 10일 Techniques de l'Ingenieur [Engineering Techniques]에 의해 공개된 논문 C2210V2 "Formulation des betons"[Formulation of concretes]의 단락 3.2.3.3에 언급되었다.
먼저, 테스트된 배치의 이론적 압축이 결정된다. 이를 위해, 먼저 테스트된 배치의 과립 측정이 스크리닝에 의해 결정된다. n 과립 측정 클래스에 대한 이론적 압축성 Cm은 아래의 관계를 이용하여 결정될 수 있다:
여기서:
n 과립 측정 분류 및 1 ≤ i ≤ n;
Ci: 분류 i의 압축성;
yi: 분류 i의 부피 분율;
aij:
bij:
di: 분류 i의 입자 지름.
다음으로, 참 밀도 φvy는 아래의 관계를 이용하여 결정된다:
Figure 112020070477898-pct00006
중공 유리 구체와 같이 폐쇄된 공극을 갖는 충전재의 경우, 2014년 4월 "Determination of density by volumetric displacement - skeleton density by gas pycnometry"의 ISO 표준 12154:2014에 기술된 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에서, 과립 충전재의 참 밀도 φvy는 피크노미터에 주입된 가스로서 예를 들어 질소를 사용하여 기체 피크노미터에 의해 측정된다.
본 출원인은 분말 절연 충전재가 낮은 밀도를 갖는 동시에 혼합물이 압축 상태에서 절연 케이슨의 컴파트먼트 내에 배치될 때 문제의 습윤액에 침지된 후 비가역적 압축 현상에 민감하지 않음을 관찰하였으며, 그에 따라:
- 혼합물에서 분말 절연 재료의 참 밀도는 상기 안정적인 참 밀도 φvx보다 작고,
- 혼합물에서 과립 충전재의 겉보기 밀도는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay보다 작으며,
- 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 φay＊φax/(y＊φax＋(1-y)＊φay) 및 φex/[1-y＊(1-φex/φvy)]보다 크거나 동일하다.
또한, 유리하게는 분말 절연 재료의 밀도를 제한하기 위해, 과립 충전재 입자 사이의 혼합물에서 분말 절연 재료의 겉보기 밀도는 분말 절연 재료의 안정적인 겉보기 밀도 φax보다 작다.
전술된 기준을 만족시키는 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 균질 혼합물을 획득하기 위해, 분말 절연 재료 및 과립 충전재는 기계적 교반에 의해 혼합된 후, 절연 케이슨의 컴파트먼트에 배치되고, 이어서 혼합물이 절연 케이슨의 컴파트먼트의 상단과 같은 높이가 되어 위에 정의된 기준에 상응하는 목표 겉보기 밀도 MVmel에 도달할 때까지 절연 케이슨의 컴파트먼트 내로 기계적으로 압축된다.
예시
전술된 분말 절연 재료 중 하나와 전술된 과립 충전재 중 하나의 혼합물로 구성된 분말 절연 충전재의 몇몇 예시는 액화 천연 가스(LNG) 또는 액체 질소(LN2) 내에 침지 후에 압축 테스트 및 열전도율 측정을 거쳤다.
분말 절연 충전재는 Evonik에 의해 생산된 AEROSIL R974 또는 AEROSIL R812S라는 상표명으로 입수가능한 소수성 발열 실리카, 및/또는 Cabot Corporation에 의해 생산된 상표명 P100으로 알려진 실리카 에어로겔로 구성되고 100㎛ 미만의 과립 측정으로 밀링된 분말 절연 재료로부터, 그리고 KD One Co.에 의해 생산된 CR615라는 상표명으로 입수가능한 팽창된 펄라이트에 의해서 구성된, 또는 3M에 의해 생산된 Glass Bubble K1이라는 상표명으로 입수가능한 유리 미소구체, 또는 Cabot Corporation에 의해 생산된 상표명 P400으로 알려진 액체 질소와 호환되는 과립 실리카 에어로겔로 구성된 과립 충전재로부터 생산되었다.
분말 절연 재료의 특징은 다음과 같다:

성질
참조
과립 측정
(㎛) 		압축 후
안정적인
겉보기 밀도
φ ex (kg/m 3 ) 		LN 2 에 대한
안정적인
겉보기 밀도
φ ax (kg/m 3 ) 		LNG에 대한
안정적인
겉보기 밀도
φ ax (kg/m 3 ) 		LN 2 에 대한
안정적인
참 밀도φ vx
(kg/m 3 ) 		LNG에 대한
안정적인
참 밀도φ vx
(kg/m 3 )
소수성
발열
실리카		 AEROSIL
R974		 ＜200 51 112 180 172 215
소수성
발열
실리카		 AEROSIL
R812S		 ＜200 59.9 173 230
밀링된
에어로겔과
혼합물로서
소수성
발열
실리카		 AEROSIL
R974
(25 중량%)
및
밀링된
AEROGEL
P100
(25 중량%)
에 의해
구성된
조성 A		 ＜200 55 175 234
과립 충전재의 특징은 다음과 같다:

성질
참조
과립 측정
(㎛) 		압축 후
안정적인
겉보기 밀도
φ ay (kg/m 3 ) 		안정적인
참 밀도
(kg/m 3 )
팽창된
펄라이트		 CR615
Batch 1		 <1000 57.5 73.1
팽창된
펄라이트		 CR615
Batch 2		 <1000 65.6 82.2
유리
미소구체		 Glass Bubble K1 <120 77 129.7
액체 질소와 호환
가능한 과립 실리카 에어로겔		 P400 <3000 91.9 143
CR615 펄라이트의 배치들의 과립 측정 분포의 중량비는 다음과 같다:
과립 측정 >800㎛ 500 내지
800㎛		 250 내지
500㎛		 160 내지
250㎛		 63 내지
160㎛		 <63㎛
CR615 Batch 1 분포 8.4% 29.6% 31.3% 8.7% 12.8% 9.2%
CR615 Batch 2 분포 7.0% 16.8% 20.1% 7.8% 30.7% 17.6%
P400 과립 에어로겔의 과립 측정 분포의 중량비는 다음과 같다:
과립 측정 >2mm 1.7mm
내지
2mm		 1.4mm
내지
1.7mm		 1mm
내지
1.4mm		 710㎛
내지
1mm		 425㎛
내지
710㎛		 425㎛
내지
160㎛		 63㎛
내지
160㎛		 <63㎛
분포 3.6% 6.0% 12.8% 28.6% 19.2% 18.1% 10.1% 1.4% 0.2%
3M에 의해 생산되고 3M에 의해 기부되는 Glass Bubble K1이라는 상품명으로 입수가능한 유리 미소구체의 과립 측정 분포의 부피비는 다음과 같다:
과립 측정 > 115㎛ 65 내지 115㎛ 30 내지 65㎛ < 30㎛
분포 10% 40% 40% 10%
예 1
구별되는 중량비 및/또는 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 CR615 팽창된 펄라이트, Batch 1, 그리고 AEROSIL R974 소수성 발열 실리카의 6개의 혼합물이 제조되었다. 그 다음 6개의 혼합물이 액체 질소에 완전히 침지된 후 액체 질소를 증발시키는 단계가 이어졌다. 침지 전후의 혼합물 MVmel의 겉보기 밀도뿐만 아니라 가능한 압축 효과에 상응하는 높이의 변화가 측정되었다.
아래의 표는 획득된 결과를 요약한 것이다.
혼혼합물 CR615
Batch 1
(y중량%) 		AEROSIL R974
(x중량%) 		(침지 전)
혼합물의
높이 		침지 전
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel (kg/m 3 ) 		(침지
후)
혼합물의
높이 		%로서
높이의
변화*
침지 후
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel
(kg/m 3 ) 		φ ay *φ ax /(y*φ ax +(1-y)*φ ay )
(kg/m 3 )
1 5 95 200.6 105.0 202.3 +0.8 104.1 106.9
2 10 90 200.1 98.1 200.2 +0.0 98.1 102.3
3 25 75 168.4 80.7 156.4 -7.1 86.9 90.5
4 25 75 190.7 90.2 190.3 -0.2 90.4 90.5
5 50 50 163.8 83.7 177.9 +8.6 77.1 76
6 50 50 204.3 77.6 205.4 +0.5 77.2 76
*: 관례상, 높이의 증가는 양의 값, 높이의 감소는 음의 값으로 지명된다.
이들 테스트는 측정 정확도 내에서 침지 후 안정적인 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel의 하한이 전술된 함수 φay＊φax/(y＊φax＋(1-y)＊φay)에 의해 정의되는 곡선을 따라서 위치되고 항상 함수 φex/[1-y＊(1-φex/φvy)] 위에 위치되었다.
테스트의 결과뿐 아니라 안정성의 범위가 도 4에 도시되었으며, 여기에 AEROSIL R974의 중량 비율이 가로 좌표를 따라 도시되었다. 이들 각각의 예에 있어서, 침지 전의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 삼각형으로 표시되는 반면, 침지 후의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 원으로 표시된다. 액체 질소에 침지하기 위한 혼합물의 안정성 범위는 빗금이 그어졌다.
예 2
또한, 25 중량%의 CR615 팽창된 펄라이트, 배치 1 및 75 중량%의 AEROSIL R974 소수성 발열 실리카를 포함하고 침지 전후의 겉보기 밀도 MVmel이 91kg/㎥인 혼합물에 대해 열전도율 테스트가 수행되었다.
액체 질소 내 침지 전후의 압력 및 온도의 함수로서 혼합물의 열전도율이 측정되었다. 아래의 표는 혼합물의 열전도율(mW/(m.K))을 나타낸다. 이러한 유형의 혼합물은 낮은 열전도율을 가짐을 볼 수 있다.
절대 압력(mbar)
T(℃) 1 10 100 980

침지 전		 20 6 9 17 29
-80 21
-160 2 5 10 14

침지 후		 20 7 12 18 30
-80 21
-160 3 6 10 14
예 3
구별되는 중량비 및/또는 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 Glass Bubble K1 유리 미소구체 및 AEROSIL R974 소수성 발열 실리카의 4개의 혼합물이 제조되었다. 그 다음 혼합물이 액체 질소에 완전히 침지된 후 액체 질소를 증발시키는 단계가 이어졌다. 침지 전후의 혼합물 MVmel의 겉보기 밀도뿐만 아니라, 가능한 압축 효과에 상응하는 높이의 변화가 측정되었다.
아래의 표는 획득된 결과를 요약한 것이다.
혼혼합물 Glass Bubble K1
(y중량%) 		AEROSIL R974
(x중량%) 		(침지 전)
혼합물의
높이 		침지 전
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel (kg/m 3 ) 		(침지
후)
혼합물의
높이 		%로서
높이의
변화 		침지 후
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel
(kg/m 3 ) 		φ ay *φ ax /(y*φ ax +(1-y)*φ ay )
(kg/m 3 )
1 25 75 201.1 87.7 192.4 -4.3 91.7 100.6
2 25 75 200.4 99.5 202.4 +1.2 98.5 100.6
3 50 50 205.3 89.0 200.8 -2.2 91 91.3
4 50 50 195.4 97.6 200.7 +2.7 95 91.3
테스트의 결과뿐 아니라 안정성의 범위가 도 5에 도시되었으며, 여기에 AEROSIL R974의 중량 비율이 가로 좌표를 따라 도시되었다. 이들 각각의 예에 있어서, 침지 전의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 삼각형으로 표시되는 반면, 침지 후의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 원으로 표시된다. 액체 질소에 침지하기 위한 혼합물의 안정성 범위는 빗금이 그어졌다.
예 4
중량비 및/또는 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 CR615 팽창된 펄라이트, Batch 1, 및 소수성 발열 실리카 AEROSIL R974의 5개의 혼합물이 제조되었다. 그 다음 4개의 혼합물이 액화 천연 가스에 완전히 침지된 후 액화 천연 가스를 증발시키는 단계가 이어졌다. 침지 전후의 혼합물 MVmel의 겉보기 밀도뿐만 아니라 가능한 압축 효과에 상응하는 높이의 변화가 측정되었다.
아래의 표는 획득된 결과를 요약한 것이다.
혼혼합물 CR615
Batch 1
(y중량%) 		AEROSIL R974
(x중량%) 		(침지 전)
혼합물의
높이 		침지 전
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel (kg/m 3 ) 		(침지
후)
혼합물의
높이 		%로서
높이의
변화 		침지 후
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel
(kg/m 3 ) 		φ ay *φ ax /(y*φ ax +(1-y)*φ ay )
(kg/m 3 )
1 10 90 194.7 145.0 195.0 +0.2% 144.7 142.2
2 25 75 199.1 117.96 201.4 +1.2% 116.6 114.2
3 25 75 202.7 103.1 183.0 -9.7% 114.2 114.2
4 50 50 294.8 82.2 292.8 -0.7% 82.8 85.9
5 5 95 165.9 158.4 169.4 +2.1% 155.1 154.9
이러한 테스트는 측정의 정확도 내에서 액화 천연 가스 내 침지 후의 안정적인 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel의 하한을 확인할 수 있게 하였다.
테스트의 결과뿐 아니라 안정성의 범위가 도 6에 도시되었으며, 여기에 AEROSIL R974의 중량 분율이 가로 좌표를 따라 도시되었다. 이들 각각의 예에 있어서, 침지 전의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 삼각형으로 표시되는 반면, 침지 후의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 사각형으로 표시된다. 액화 천연 가스에 침지하기 위한 혼합물의 안정성 범위는 빗금이 그어졌다.
예 5
별도의 중량비 및/또는 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 팽창된 펄라이트 CR615, Batch 2, 및 AEROSIL R812S 소수성 발열 실리카의 4개의 혼합물이 제조되었다. 그 다음 4개의 혼합물이 액화 천연 가스에 완전히 침지된 후 액화 천연 가스를 증발시키는 단계가 이어졌다. 침지 전후의 혼합물 MVmel의 겉보기 밀도뿐만 아니라 가능한 압축 효과에 상응하는 높이의 변화가 측정되었다.
아래의 표는 획득된 결과를 요약한 것이다.
혼혼합물 CR615
Batch 2
(y중량%) 		AEROSIL R812S
(x중량%) 		(침지 전)
혼합물의
높이 		침지 전
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel (kg/m 3 ) 		(침지
후)
혼합물의
높이 		%로서
높이의
변화
침지 후
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel
(kg/m 3 ) 		φ ay *φ ax /(y*φ ax +(1-y)*φ ay )
(kg/m 3 )
1 25 75 168.4 115.4 160.6 -4.6 121.0 122.8
2 25 75 157.6 126.0 159.0 +0.9 124.9 122.8
3 50 50 204.0 91.0 192.3 -5.7 96.5 95.1
4 50 50 183.9 101.4 187.0 +1.7 99.7 95.1
이러한 테스트는 측정의 정확도 내에서, 액화 천연 가스 내 침지 후의 안정적인 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel의 하한을 확인할 수 있게 하였다.
테스트의 결과뿐 아니라 안정성의 범위가 도 7에 도시되었으며, 여기에 AEROSIL R812S의 중량 분율이 가로 좌표를 따라 도시되었다. 이들 각각의 예에 있어서, 침지 전의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 삼각형으로 표시되는 반면, 침지 후의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 사각형으로 표시된다. 액화 천연 가스에 침지하기 위한 혼합물의 안정성 범위는 빗금이 그어졌다.
예 6
또한, 50 중량%의 CR615 팽창된 펄라이트 및 50 중량%의 AEROSIL R974 소수성 발열 실리카를 포함하고 85kg/㎥의 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 혼합물에 대해 열전도율 테스트가 또한 수행되었다.
압력 및 온도의 함수로서 혼합물의 열전도율이 액화 천연 가스 내 침지 전후에 측정되었다. 아래의 표는 혼합물의 열전도율(mW/(m.K))을 나타낸다.
T(℃) 1 10 100 980

침지 전		 20 7 14 24 34
-80 24
-160 4 8 12 14

침지 후		 20 11 22 29 36
-80 25
-160 7 11 14 16
또한, 일 실시예에 따르면, 분말 절연 재료는 z 중량%의 적외선 불투명체 및/또는 다른 선택적인 첨가제(들)를 포함하였으며, 혼합물의 중량을 기준으로 z＜10중량%이다.
불투명체는 카본 블랙, 흑연, 탄화 규소, 산화 티타늄 및 이들의 혼합물로부터 선택된 적외선 불투명체였다.
일 실시예에 따르면, 적외선 불투명체의 평균 과립 측정은 25㎛ 미만, 바람직하게는 3㎛ 내지 20㎛ 범위 내였다.
불투명체가 절연 충전에 사용될 때, 분말 절연 재료 및 불투명체로 구성된 혼합물 부분의 안정적인 겉보기 밀도 φaxz를 결정하는 것이 유용하다. 안정적인 겉보기 밀도 φaxz는 특히 절연 재료 단독의 안정적인 겉보기 밀도 φax를 결정하기 위해 전술된 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
유사하게, 분말 절연 재료 및 불투명체로 구성된 혼합물 부분의 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φexz를 결정하는 것이 또한 유용하다. 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φexz는 특히 절연 재료 단독의 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φexz를 결정하기 위해 전술된 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
또한, 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 존재하지 않거나 무시할 수 있는 습윤액 내의 침지 후 절연 충전재의 압축을 획득하도록 φay＊φaxz/(y＊φaxz＋(1-y)＊φay) 및 φexz/[1-y＊(1-φexz/φvy)]보다 크거나 동일해야 한다.
예 7
소수성 수소화 실리카와 흑연으로 구성된 적외선 불투명체의 혼합물이 제조되었다.
아래의 표는 그에 따라 구성된 혼합물의 특징을 요약한다.

성질
참조
과립 측정
(㎛) 		압축 후
안정적인
겉보기 밀도
φ ex (kg/m 3 ) 		LN 2 에 대한
안정적인
겉보기 밀도
φ ax (kg/m 3 ) 		LN 2 에 대한
안정적인
참 밀도φ vx
(kg/m 3 )
소수성 발열
실리카,
불투명체		 AEROSIL R974
(95 중량%) 및
흑연(5 중량%)		 ＜300 55 121 183
아래의 표는 25 중량%의 CR615 펄라이트 및 75 중량%의 상기 제시된 혼합물을 포함하는 분말 절연 충전재에 대해 획득된 결과를 요약한다.
CR615
(y중량%) 		AEROSIL R974-흑연
(95/5중량%
분율)
(x중량%)
(침지 전)
혼합물의
높이 		침지 전
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel (kg/m 3 ) 		(침지 후)
혼합물의
높이 		%로서
높이의
변화*
침지 후
혼합물의
겉보기
밀도
MV mel
(kg/m 3 ) 		φ ay *φ ax /(y*φ ax +(1-y)*φ ay )(kg/m 3 )
25 75 201.7 95.17 198 -1.8 96.9 94.7
예 8
구별되는 중량비 및/또는 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 P400 입자 에어로겔 및 AEROSIL R974 소수성 발열 실리카의 2개의 혼합물이 제조되었다. 그 다음 2개의 혼합물이 액체 질소에 완전히 침지된 후 액체 질소를 증발시키는 단계가 이어졌다. 침지 전후의 혼합물 MVmel의 겉보기 밀도뿐만 아니라 가능한 압축 효과에 상응하는 높이의 변화가 측정되었다.
아래의 표는 획득된 결과를 요약한 것이다.
혼혼합물 Aerogel P400
(y중량%) 		AEROSIL R974
(x중량%) 		(침지 전)
혼합물의
높이 		침지 전
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel (kg/m 3 ) 		(침지
후)
혼합물의
높이 		%로서
높이의
변화 		침지 후
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel
(kg/m 3 ) 		φ ay *φ ax /(y*φ ax +(1-y)*φ ay )
(kg/m 3 )
1 25 75 201.8 96.3 193.9 -3.9 100.2 105.9
2 25 75 198 106.7 201.1 +1.6 201.1 105.9
이러한 테스트는 측정의 정확도 내에서, 액체 질소 내 침지 후의 안정적인 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel의 하한을 확인할 수 있게 하였다.
테스트의 결과뿐 아니라 안정성의 범위가 도 8에 도시되었으며, 여기에 AEROSIL R974의 중량 분율이 가로 좌표를 따라 도시되었다. 이들 각각의 예에 있어서, 침지 전의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 삼각형으로 표시되는 반면, 침지 후의 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel(kg/㎥)는 사각형으로 표시된다. 액체 질소에 침지하기 위한 혼합물의 안정성 범위는 빗금이 그어졌다.
예 9
100㎛ 미만의 입자 측정으로 밀링되고 구별되는 중량비 및/또는 겉보기 밀도 MVmel을 갖는 75 중량%의 AEROSIL R974 소수성 발열 실리카 및 25 중량%의 P100 실리카 에어로겔로 구성된 조성물 A과 CR615 팽창된 펄라이트의 2개의 혼합물이 제조되었다.
그 다음 2개의 혼합물은 액화 천연 가스에 완전히 침지된 후 액화 천연 가스를 증발시키는 단계가 이어졌다. 침지 전후의 혼합물 MVmel의 겉보기 밀도뿐만 아니라 가능한 압축 효과에 상응하는 높이의 변화가 측정되었다.
아래의 표는 획득된 결과를 요약한 것이다.
혼혼합물 펄라이트
CR615
(y중량%) 		조성물 A
(x중량%) 		(침지 전)
혼합물의
높이 		침지 전
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel (kg/m 3 ) 		(침지 후)
혼합물의
높이 		%로서
높이의
변화 		침지 후
혼합물의
겉보기
밀도 MV mel
(kg/m 3 ) 		φ ay *φ ax /(y*φ ax +(1-y)*φ ay )
(kg/m 3 )
1 25 75 196.3 101.1 181.9 -7.3 109.1 115.8
2 25 75 194.5 117.4 194.1 -0.3 117.7 115.8
이러한 테스트는 측정의 정확도 내에서, 액체 질소 내 침지 후의 안정적인 혼합물의 겉보기 밀도 MVmel의 하한을 확인할 수 있게 하였다.
테스트의 결과뿐 아니라 안정성의 범위가 도 10에 도시되었으며, 여기에 조성물 A의 중량 분율이 가로 좌표를 따라 도시되었다. 액화 천연 가스에 침지하기 위한 혼합물의 안정성 범위는 빗금이 그어졌다.
유체 기밀식 단열 탱크를 제조하기 위한 전술된 기술은, 예를 들어 육상 시설 내의 LNG 저장소 또는 메탄 탱커와 같은 부유 작업 등과 같은 다양한 유형의 저장소에 사용될 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 메탄 탱커(70)의 단순화된 도면은 탱커의 이중 쉘(72)에 장착된 일반적으로 프리즘 형태를 갖는 유체 기밀식 단열 탱크(71)를 도시한다. 탱크(71)의 벽은 탱크에 담긴 LNG와 접촉하도록 의도된 유체 기밀식 1차 장벽, 1차 유체 기밀식 장벽과 탱커의 이중 쉘(72) 사이에 배치된 2차 유체 기밀식 장벽, 그리고 1차 유체 기밀식 장벽과 2차 유체 기밀식 장벽 사이 및 2차 유체 기밀식 장벽과 이중 쉘(72) 사이에 각각 배치된 2개의 절연 장벽을 포함한다.
자체로서 공지된 방식으로, 탱커의 상부 브리지 상에 배치된 적재/하역을 위한 라인(73)은, LNG 화물을 탱크(71)로 또는 그로부터 운송하기 위해 해상 또는 항구 터미널에 적절한 커넥터에 의해서 연결될 수 있다.
도 9는 적재 및 하역 스테이션(75), 해저 도관(76) 및 육상 시설(77)을 포함하는 해양 터미널의 예를 나타낸다. 적재 및 하역 스테이션(75)은 이동식 암(74) 및 이를 지지하는 타워(78)를 포함하는 고정된 연안 시설이다. 이동식 암(74)은 적재/하역 라인(73)에 연결될 수 있는 가요성 절연 파이프 다발(79)을 보유한다. 배향될 수 있는 이동식 암(74)은 메탄 탱커를 위한 임의의 게이지에 적용될 수 있다. 도시되지 않은 연결 도관은 타워(78) 내부로 연장한다. 적재 및 하역 스테이션(75)은 메탄 탱커(70)가 육상 시설(77)로부터 또는 육상 시설(77)로 적재 및 하역될 수 있게 한다. 이는 액화 가스 저장 탱크(80) 및 해저 도관(76)을 통해 적재 및 하역 스테이션(75)으로 연결되는 연결 도관(81)을 포함한다. 잠수함 도관(76)은 적재 및 하역 스테이션(75)과 육상 시설(77) 사이에서 긴 거리, 예를 들어 5km에 걸쳐 액화 가스를 이송하도록 사용될 수 있으며, 이는 메탄 탱커(70)가 적재 및 하역 작업 중에 해안으로부터 멀리 떨어져있을 수 있음을 의미한다.
액화 가스를 이송하는 데에 필요한 압력을 발생시키기 위해서, 탱커(70)에 탑재된 펌프 및/또는 육상 시설(77)에 제공된 펌프 및/또는 적재 및 하역 스테이션(75)에 제공된 펌프가 사용될 수 있다.
본 발명이 몇몇 구체적인 실시예와 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 어떠한 방식으로도 제한되지 않으며 본 발명의 범주 내에 있는 경우 언급된 수단의 임의의 기술적 균등물 뿐만 아니라 이들의 조합도 포함함이 명백하다.
"구성된", "포함한다" 또는 "포함하는"과 같은 동사 및 관련된 형태의 사용은 청구범위에 명시된 것 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.
청구범위에서, 괄호 안의 참조번호 중 어느 것도 청구범위에 대한 제한으로서 해석되어서는 안된다.

Claims (23)

  1. 습윤액을 저장하기 위한 유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 케이슨(insulating caisson)의 제조 방법으로서, 상기 습윤액은 액화 천연 가스, 액화 석유 가스, 액상 메탄, 액상 에탄, 액상 프로판, 액체 질소, 액체 공기, 액체 아르곤, 액체 크세논, 액체 네온 및 액체 수소로부터 선택되고, 상기 절연 케이슨은 적어도 하나의 컴파트먼트를 포함하며, 상기 방법은:
    - 발열성 실리카, 실리카 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 분말 절연 재료를 제공하는 단계로서, 상기 분말 절연 재료는:
    · 과립 측정 gx;
    ·습윤액 내에 침지된 후 상기 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 참 밀도에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 참 밀도 φvx;
    ·상기 분말 절연 재료의 임계 겉보기 밀도 -상기 임계 겉보기 밀도보다 높은 과립 측정 gx를 갖는 분말 절연 재료는 습윤액 내에 침지된 후에 압축을 나타내지 않음- 에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 겉보기 밀도 φax; 및
    ·상기 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 최대 압축 상태에 대응하는 압축 φex 후의 안정적인 겉보기 밀도를 갖는, 분말 절연 재료의 제공 단계;
    - 습윤액, 중합체 발포체 과립 및 이들의 조합 내에 침지된 후에 감소하지 않는 내부 기공도를 갖는 펄라이트, 중공 구체, 과립 에어로졸로부터 선택된 과립 충전재를 제공하는 단계로서, 상기 과립 충전재는 과립 측정 gy, 상기 과립 측정 gy를 갖는 상기 과립 충전재의 최대 압축 상태에 상응하는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay 및 참 밀도 φvy를 갖는, 과립 충전재의 제공 단계;
    - 적어도 분말 절연 재료와 과립 충전재를 혼합하는 단계로서; 상기 분말 절연 재료는 중량비 x로 존재하고 상기 과립 충전재는 중량비 y로 존재하며, 여기서 x＋y ≥ 90%, x ≥ 25%, 그리고 y ≥ 5%인, 혼합 단계;
    - 상기 절연 케이슨의 컴파트먼트에 혼합물을 압축 상태에서:
    ·상기 과립 충전재의 입자들 사이에 있는 혼합물 내의 분말 절연 재료의 참 밀도는 상기 안정적인 참 밀도 φvx보다 작고,
    ·혼합물에서 과립 충전재의 겉보기 밀도는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay보다 낮으며,
    ·혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 φay＊φax/(y＊φax＋(1-y)＊φay) 및 φex/[1-y＊(1-φex/φvy)]보다 크거나 동일하도록 배치하는 단계를 포함하는,
    절연 케이슨 제조 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말 절연 재료와 과립 충전재는 기계적 교반에 의해서 균질하게 혼합되는, 절연 케이슨 제조 방법.
  3. 습윤액을 저장하기 위한 유체 기밀식 단열 탱크를 위한 절연 케이슨으로서, 상기 습윤액은 액화 천연 가스, 액화 석유 가스, 액상 메탄, 액상 에탄, 액상 프로판, 액체 질소, 액체 공기, 액체 아르곤, 액체 크세논, 액체 네온 및 액체 수소로부터 선택되고,
    상기 절연 케이슨은 적어도 하나의 컴파트먼트 및 상기 컴파트먼트 내에 배치된 분말 절연 충전재를 포함하고;
    상기 절연 충전재는 적어도:
    - 발열성 실리카, 실리카 에어로겔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 x 중량%의 분말 절연 재료로서, 상기 분말 절연 재료는:
    ·과립 측정 gx;
    ·습윤액 내에 침지된 후 상기 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 참 밀도에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 참 밀도 φvx;
    ·상기 분말 절연 재료의 임계 겉보기 밀도 -상기 임계 겉보기 밀도보다 높은 과립 측정 gx를 갖는 분말 절연 재료는 습윤액 내에 침지된 후에 압축을 나타내지 않음- 에 상응하는 습윤액에 대한 안정적인 겉보기 밀도 φax; 및
    ·상기 과립 측정 gx를 갖는 상기 분말 절연 재료의 최대 압축 상태에 대응하는 압축 φex 후의 안정적인 겉보기 밀도를 갖는, 분말 절연 재료;
    - 습윤액, 중합체 발포체 과립 및 이들의 조합 내에 침지된 후에 감소하지 않는 내부 기공도를 갖는 펄라이트, 중공 구체, 과립 에어로졸로부터 선택된 y 중량%의 과립 충전재로서, 과립 측정 gy, 상기 과립 측정 gy를 갖는 상기 과립 충전재의 최대 압축 상태에 상응하는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay 및 참 밀도 φvy를 갖는, 과립 충전재
    의 혼합물을 포함하고;
    여기서 x＋y ≥ 90%, x ≥ 25%, 및 y ≥ 5%이고;
    상기 과립 충전재의 입자들 사이에 있는 혼합물 내의 분말 절연 재료의 참 밀도는 상기 안정적인 참 밀도 φvx보다 작고;
    혼합물에서 과립 충전재의 겉보기 밀도는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φay보다 낮으며;
    혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 φay＊φax/(y＊φax＋(1-y)＊φay) 및 φex/[1-y＊(1-φex/φvy)]보다 크거나 동일한, 절연 케이슨.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 혼합물의 겉보기 밀도는 250kg/㎥ 미만인, 절연 케이슨.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합물은 20℃와 정상 대기압에서 45 mW/(m.K) 미만의 열전도율을 가지는, 절연 케이슨.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 과립 충전재는 10㎛ 내지 5㎜ 범위 내의 평균 과립 측정을 갖는, 절연 케이슨.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 과립 충전재는 질량/외부 부피 비율이 500 kg/㎥ 미만의 입자들을 갖는, 절연 케이슨.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 과립 충전재는 팽창된 펄라이트를 포함하는, 절연 케이슨.
  9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 과립 충전재는 유리 또는 중합체로부터 제조된 중공 구체를 포함하는, 절연 케이슨.
  10. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 과립 충전재는 단독으로 20℃와 정상 대기압에서 100 mW/(m.K) 미만의 열전도율을 갖는, 절연 케이슨.
  11. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 분말 절연 재료는 소수성 발열 실리카를 포함하는, 절연 케이슨.
  12. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 분말 절연 재료는 300㎛ 미만의 평균 과립 측정을 갖는, 절연 케이슨.
  13. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    x ≥ 50%인, 절연 케이슨.
  14. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    y ≥ 5%인, 절연 케이슨.
  15. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 절연 충전재는 z 중량%의 적외선 불투명체(infrared opacifier)를 포함하며, 여기서 z < 10%인, 절연 케이슨.
  16. 제 15 항에 있어서,
    분말 절연 재료 및 적외선 불투명체로 구성되는 혼합물의 절연부는:
    ·과립 측정 gxz;
    ·상기 혼합물의 절연부의 분말 절연 재료의 임계 겉보기 밀도 -상기 임계 겉보기 밀도보다 높은 과립 측정 gxz를 갖는 상기 혼합물의 절연부는 습윤액 내에 침지된 후에 압축을 나타내지 않음- 에 상응하는 안정적인 겉보기 밀도 φaxz; 및
    ·상기 과립 측정 gxz를 갖는 분말 절연 재료와 분말 불투명체로 구성된 혼합물의 절연부의 최대 압축 상태에 상응하는 압축 후 안정적인 겉보기 밀도 φexz를 가지며,
    혼합물의 겉보기 밀도 MVmel은 φay＊φaxz/(y＊φaxz＋(1－y)＊φay) 및 φexz/[1-y＊(1－φexz/φvy)]보다 더 크거나 동일한, 절연 케이슨.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 적외선 불투명체는 카본 블랙, 흑연, 탄화 규소, 산화 티타늄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 절연 케이슨.
  18. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    바닥 패널, 커버 패널 및 바닥 패널과 커버 사이에서 연장하고 적어도 하나의 컴파트먼트를 정의하는 벽을 포함하는, 절연 케이슨.
  19. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 과립 충전재의 입자들 사이에 있는 혼합물 내의 분말 절연 재료의 겉보기 밀도는 분말 절연 재료의 안정적인 겉보기 밀도 φax보다 작은, 절연 케이슨.
  20. 적어도 하나의 단열 장벽 및 상기 단열 장벽에 기대어 있는 밀봉 멤브레인을 포함하는 유체 기밀식 단열 탱크로서, 상기 단열 장벽은 제 3 항 또는 제 4 항에 따른 복수의 절연 케이슨을 포함하는, 유체 기밀식 단열 탱크.
  21. 습윤액을 수송하기 위한 탱커(70)로서,
    이중 쉘(shell)(72) 및 상기 이중 쉘에 배치된 제 20 항에 따른 탱크(71)를 포함하는, 탱커.
  22. 제 21 항에 따른 탱커(70)를 적재 또는 하역하기 위한 방법으로서,
    유체가 절연 파이프라인(73, 79, 76, 81)을 통해 부유식 또는 육상 저장 시설(77)로부터 탱커의 탱크(71)로, 또는 그 반대로 라우팅되는, 방법.
  23. 습윤액을 위한 이송 시스템으로서,
    제 22 항에 따른 탱커(70), 탱커의 쉘에 설치된 탱크(71)를 부유식 또는 육상 저장 시설(77)에 연결하는 것과 같은 방식으로 배치된 절연 파이프라인(73, 79, 76, 81), 및 상기 절연 파이프라인을 통해 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 탱커의 탱크로, 또는 그 반대로 습윤액의 흐름을 진행시키기 위한 펌프를 포함하는, 이송 시스템.
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