KR102614527B1 - 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템 - Google Patents

이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템 Download PDF

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Abstract

저장용기의 내벽면으로부터 저장용기의 내측 방향으로 2차 단열층, 2차 멤브레인, 1차 단열층 및 1차 멤브레인이 순차 적층되는 이중 밀봉 구조를 가지는 멤브레인형 액화가스 단열시스템에 있어서, 저장용기의 내벽면 상에 다수개가 연속적으로 배치되어 2차 단열층을 구성하는 2차 단열패널; 및 2차 멤브레인 상에 다수개가 연속적으로 배치되어 1차 단열층을 구성하는 1차 단열패널을 포함하고, 2차 단열패널과 1차 단열패널은 길이와 폭이 모두 동일하게 제작되어, 1차 단열패널의 꼭짓점 부위가 2차 단열패널의 중심부에 위치하도록 서로 교차 배치되는 것을 특징으로 하는, 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템이 개시된다.

Description

이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템 {MEMBRANE TYPE LIQUEFIED GAS INSULATION SYSTEM WITH DOUBLE METAL BARRIER STRUCTURE}
본 발명은 액화가스 운반선 등에 구비되는 액화가스 화물창 또는 연료탱크의 내부에 구축되는 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템에 관한 것이다.
천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나 또는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')로 액화된 상태로 LNG 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG는 천연가스를 대략 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로서 가스 상태의 천연가스일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들어 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선 등과 같이 LNG를 수송 혹은 저장하기 위한 해상 구조물에는 극저온의 LNG를 상당한 기간 동안 안전하게 저장할 수 있도록 특수 설계된 저장탱크(흔히 '화물창'이라고 함)가 설치된다.
LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(independent type)과 멤브레인형(membrane type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 저장탱크는 선체 내벽 상에 2차 단열층, 2차 방벽, 1차 단열층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층되는 이중 밀봉 구조를 가지며, 대표적으로 GTT社의 NO 96 타입과 MARK Ⅲ 타입 저장탱크가 있다.
NO 96 타입 저장탱크는, 플라이우드 박스 내부에 펄라이트(perlite) 분말 또는 글라스울(glass wool) 등의 단열재를 채운 형태의 단열박스(insulation box)들로 1차 및 2차 단열층이 구성되고, 각 단열층의 상부에 0.5 내지 0.7mm 두께의 인바강(invar steel, 36% 니켈강) 멤브레인을 설치하여 방벽을 형성하고 있다.
이러한 NO 96 타입 저장탱크는 1차 방벽과 2차 방벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어 1차 방벽의 누설시 상당한 기간동안 2차 방벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있고, 단열박스로 구성되는 단열층이 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며, 용접의 자동화율이 높다는 장점이 있다.
한편, MARK Ⅲ 타입 저장탱크는, 폴리우레탄폼(PUF)의 상면 또는 하면에 목재 합판을 접착시킨 형태의 단열패널(insulation panel)들로 각 단열층이 구성되고, 1차 단열층의 상부에 대략 1.2mm 두께의 스테인리스강(stainless steel, SUS) 멤브레인을 설치하여 1차 방벽을 형성하며, 2차 단열층의 상부에는 트리플렉스(triplex)라는 복합재를 이용하여 2차 방벽을 형성하고 있다.
이러한 MARK Ⅲ 타입 저장탱크는 단열층이 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 하는 단열패널들로 구성됨에 따라 단열성능이 뛰어나다는 장점이 있으나, 단열패널이 유연한 성질을 가지고 있기에 열변형이나 선체 변형에 비교적 취약하다.
따라서, MARK Ⅲ 타입 저장탱크에는 NO 96 타입 저장탱크에서 사용되는 열수축계수가 작은 인바강 멤브레인을 적용하는 것이 어려우며, 현재 MARK Ⅲ 타입 저장탱크는 1차 방벽으로서 파형 주름부를 가지는 스테인리스강 멤브레인을 적용하여 멤브레인의 변형을 흡수하도록 단열시스템을 구성하고 있다.
또한, 주름 멤브레인은 구조적으로 상하에 배치되는 단열층 사이에 설치가 용이하지 않기 때문에(멤브레인의 주름부와 단열층 간의 간섭 발생에 따른 시공상의 어려움이 있음), 현재 MARK Ⅲ 타입 저장탱크는 금속 멤브레인 대신 트리플렉스라는 복합재를 사용하여 2차 방벽을 형성하고 있다. 그러나 이러한 MARK Ⅲ 타입 저장탱크의 구조는 1차 및 2차 방벽이 모두 금속 멤브레인으로 구성되는 단열시스템과 대비하여 기밀에 취약하다는 단점이 존재한다.
본 발명의 목적은, 액화가스 운반선 등에 구비되는 액화가스 화물창 또는 연료탱크의 내부에 구축되는 단열시스템에 있어서, 1차 및 2차 단열층을 단열성능이 뛰어난 단열패널로 구성하면서 1차 및 2차 방벽으로서 모두 금속 소재의 멤브레인을 적용하는 것이 가능하고, 이에 따라 단열성과 기밀성의 측면에서 기존 대비 우수한 성능을 확보할 수 있는 멤브레인형 액화가스 단열시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 액화가스 화물창 또는 연료탱크 내부에서 발생하는 각종 하중에 대하여 안정적인 거동이 가능한 단열시스템의 구조를 구체화함으로써, 단열성능, 기밀성의 측면 뿐만 아니라 구조적 안정성에서도 성능이 현저하게 향상된 멤브레인형 액화가스 단열시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 1차 및 2차 단열층을 구성하는 단열패널을 단열층의 구분 없이 동일한 크기와 형태 및 동일한 방식으로 제작하여 공통으로 사용이 가능하게 함으로써, 제작 및 설치 관점에서 시공성이 크게 향상되고 건조 기간의 단축 및 가격 경쟁력의 우위를 확보할 수 있는 멤브레인형 액화가스 단열시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 저장용기의 내벽면으로부터 상기 저장용기의 내측 방향으로 2차 단열층, 2차 멤브레인, 1차 단열층 및 1차 멤브레인이 순차 적층되는 이중 밀봉 구조를 가지는 멤브레인형 액화가스 단열시스템에 있어서, 상기 저장용기의 내벽면 상에 다수개가 연속적으로 배치되어 상기 2차 단열층을 구성하는 2차 단열패널; 및 상기 2차 멤브레인 상에 다수개가 연속적으로 배치되어 상기 1차 단열층을 구성하는 1차 단열패널을 포함하고, 상기 2차 단열패널과 상기 1차 단열패널은 길이와 폭이 모두 동일하게 제작되어, 상기 1차 단열패널의 꼭짓점 부위가 상기 2차 단열패널의 중심부에 위치하도록 서로 교차 배치되는 것을 특징으로 하는, 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템이 제공될 수 있다.
상기 2차 단열패널과 상기 1차 단열패널은 길이와 폭이 1:1 비율로서 정사각형의 단면을 가지는 육면체 패널로 제작될 수 있다.
상기 2차 멤브레인은 상기 저장용기의 횡방향 및 종방향을 따라 형성되는 다수의 주름을 포함하되, 상기 2차 멤브레인에 형성되는 주름은 상기 저장용기의 외측 방향을 향하여 돌출되도록 형성되어 서로 이웃하게 배치되는 상기 2차 단열패널 사이의 공간부에 수용될 수 있다.
상기 2차 멤브레인에 형성되는 주름 간의 간격은 상기 2차 단열패널의 폭 또는 길이에 대응되게 형성될 수 있다.
상기 1차 멤브레인은 상기 저장용기의 횡방향 및 종방향을 따라 형성되는 다수의 주름을 포함하되, 상기 1차 멤브레인에 형성되는 주름은 상기 저장용기의 내측 방향을 향하여 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 1차 멤브레인에 형성되는 주름 간의 간격은 상기 2차 멤브레인에 형성되는 주름 간의 간격보다 좁게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 상기 2차 단열패널의 상부면에 설치되며 상기 2차 멤브레인이 용접에 의해 고정되는 2차 앵커스트립; 및 상기 1차 단열패널의 상부면에 설치되며 상기 1차 멤브레인이 용접에 의해 고정되는 1차 앵커스트립을 더 포함할 수 있고, 상기 2차 앵커스트립과 상기 1차 앵커스트립은 패널의 중앙을 교차하는 십(十)자 형태를 가지며, 각각 상기 2차 단열패널과 상기 1차 단열패널의 상부면에 형성되는 홈에 안착되어 기계적 체결 방식으로 고정될 수 있다.
상기 2차 앵커스트립과 상기 1차 앵커스트립은 서로 폭과 두께가 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 상기 2차 앵커스트립의 상면 중앙부에 용접에 의해 고정되는 4개의 1차 단열패널 고정용 스터드를 더 포함할 수 있고, 상기 1차 단열패널의 네 모퉁이에는 각각 제1 관통홀이 형성되며, 상기 1차 단열패널 고정용 스터드가 상기 제1 관통홀에 삽입된 상태에서 상기 1차 단열패널 고정용 스터드에 체결부재를 체결시킴으로써 상기 1차 단열패널이 상기 2차 단열패널의 상부에 고정될 수 있다.
상기 2차 단열패널의 네 모퉁이에는 각각 제2 관통홀이 형성되며, 상기 저장용기의 내벽면에 구비되는 2차 단열패널 고정용 스터드가 상기 제2 관통홀에 삽입된 상태에서 상기 2차 단열패널 고정용 스터드에 체결부재를 체결시킴으로써 상기 2차 단열패널이 저장용기의 내벽면 상에 고정될 수 있다.
상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀은 각 단열패널 상에서 동일한 위치에 동일한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 1차 및 2차 방벽이 모두 금속 소재의 멤브레인으로 구성되어 용접으로 밀봉이 형성됨으로써 액밀(liquid tightness) 뿐만 아니라 완벽한 기밀(gas tightness)까지도 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 단열층이 폴리우레탄폼 계열의 단열재를 기반으로 하는 단열패널들로 구성됨에 따라 단열성능이 우수하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 1차 단열층과 2차 단열층이 서로 교차 배치되는 구조로서, 단열층에서 발생하는 열교현상(thermal bridge)을 최소화할 수 있으며, 화물창 또는 연료탱크 내부에서 발생하는 각종 하중에 대하여 단열층의 두께 방향에 대한 변형을 분산/저감시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 1차 단열층과 2차 단열층을 구성하는 단열패널의 크기와 가공 형태를 완전히 동일하게 설계하는 것이 가능하여, 제작, 설치 및 관리 측면에서 원가 절감이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템에서 단열층을 구성하는 단열패널을 나타낸 것으로서, (a)는 2차 단열패널을 나타낸 사시도이고, (b)는 1차 단열패널을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템에서 1차 및 2차 단열층의 교차 배치 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템에서 1차 및 2차 단열층의 교차 배치 구조를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템에서 2차 단열층의 상부에 1차 단열층이 고정되는 구조를 나타낸 측단면도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 설치 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적 및 효과를 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조해야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 것으로서 실제로 구현되는 본 발명의 형태와는 다소 상이할 수 있으며, 도면에 도시된 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장되거나 축소될 수 있고 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 어떤 구성요소를 '포함'한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'된다고 하는 것은 직접적인 연결은 물론 간접적인 연결을 포함하는 것이며, 두 구성요소 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 '1차' 및 '2차' 라는 용어의 사용은, 화물창 또는 연료탱크 내에 저장된 액화가스를 기준으로 1차적으로 밀봉/단열하는 것인지 또는 2차적으로 밀봉/단열하는 것인지를 구분하는 기준으로 구사된 것이다.
또한, 관례상 적용된 용어 '상부' 및 '위'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 저장용기의 내측을 향하는 방향을 가리키는 것이고, 마찬가지로 용어 '하부' 및 '아래'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 저장용기의 외측을 향하는 방향을 가리키는 것이다.
본 명세서에서 설명되는 액화가스는, 가장 대표적인 액화가스인 LNG를 비롯하여 LPG(Liquefied petroleum gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같이 저온으로 액화시켜 저장/수송될 수 있는 다양한 종류의 액화가스를 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의하여 본 발명이 한정되지는 않는다.
본 발명은 액화가스 운반선 등에 구비되는 액화가스 화물창 및 연료탱크에 있어서, 1차 및 2차 단열층을 단열성능이 뛰어난 단열패널로 구성하면서 1차 및 2차 방벽으로서 모두 금속 소재의 멤브레인의 적용이 가능한 단열시스템의 구조를 구체화하는 것이다. 이하에서는 방벽을 '멤브레인'이라는 용어로 통일하여 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 구조를 상세히 설명한다. 참고로 명세서에 첨부된 도면에서는 본 단열시스템의 구조가 명확하게 이해될 수 있도록 일부 구성이 도시 제외되거나 구성요소들의 크기가 과장되게 표현되어 있을 수 있음을 밝힌다. 예컨대, 도 4 및 도 5에서는 단열층(100, 300) 간의 교차 배치 구조에 대한 명확한 이해를 돕기 위하여 각 단열층(100, 300)의 상부에 설치되는 멤브레인(200, 400)의 구성을 제외하고 도시하였다.
첨부된 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은, 액화가스 화물창 또는 연료탱크를 구성하는 저장용기의 내벽면(H)으로부터 저장용기의 내측 방향으로 2차 단열층(100), 2차 멤브레인(200), 1차 단열층(300) 및 1차 멤브레인(400)이 순차적으로 적층되는 이중 밀봉 구조를 가진다.
단열층(100, 300)은 본 단열시스템에서 주된 단열 기능, 즉 저장용기의 외부로부터의 열침입을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 저장용기의 내벽면(H)과 2차 멤브레인(200) 사이에 설치되는 2차 단열층(100)과, 2차 멤브레인(200)과 1차 멤브레인(400) 사이에 설치되는 1차 단열층(300)을 포함하여 이중의 단열층으로 구분될 수 있다.
단열층(100, 300)은 각각 다수의 단열패널(110, 310)들로 구성될 수 있으며, 다수의 단열패널(110, 310)이 저장용기의 내벽면(H) 상에 종방향 및 횡방향으로 연달아 배열됨으로써 각 단열층(100, 300)이 형성될 수 있다.
본 단열시스템에서 1차 단열층(300)과 2차 단열층(100)은 열교 현상을 최소화하고 구조적인 안정성을 도모하기 위한 목적으로 서로 교차 배치될 수 있다. 여기서 1차 단열층(300)과 2차 단열층(100)이 서로 교차 배치된다 함은, 1차 단열층(300)을 구성하는 1차 단열패널(310)의 꼭짓점 위치가 2차 단열층(100)을 구성하는 2차 단열패널(110)의 상측 중심부에 위치하고, 2차 단열패널(110)의 꼭짓점 위치는 1차 단열패널(310)의 하측 중심부에 위치하는 형태로 배치됨을 의미한다.
이하에서는 2차 단열층(100)을 구성하는 2차 단열패널(110) 그리고 1차 단열층(300)을 구성하는 1차 단열패널(310)의 형태 및 구조에 대하여 구체적으로 살펴보고자 한다.
먼저 도 3의 (a)를 참조하면, 본 단열시스템에서 2차 단열패널(110)은 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)을 심재(111)로 사용하고, 플라이우드 및/또는 유리섬유가 보강된 복합재를 표층부(112)로 하는 샌드위치 패널(sandwich panel) 형태로 제작될 수 있다. 여기서 '유리섬유가 보강된 복합재'로는, 열경화성 소재로서 유리섬유가 보강된 에폭시(epoxy) 또는 열가소성 소재로서 유리섬유가 보강된 폴리프로필렌(polypropylene)을 예로 들 수 있다.
2차 단열패널(110)의 상부면에는 패널의 중앙을 교차하는 십(十)자 형태의 2차 앵커스트립(anchor strip, 113)이 설치될 수 있다. 2차 앵커스트립(113)은 얇은 띠 형상의 금속판으로서 2차 단열패널(110)의 상부에 2차 멤브레인(200)을 용접에 의해 고정시키기 위한 구성이다.
2차 단열패널(110)의 상부 표층부(112)에는 2차 앵커스트립(113)이 안착될 수 있도록 해당 형상에 대응되는 십(十)자 형태의 홈이 가공될 수 있으며, 2차 앵커스트립(113)은 2차 단열패널(110)의 상부면에 형성되는 형성되는 홈에 안착되어 스크류(screw), 리벳(rivet), 스테이플(staple) 등에 의한 기계적인 체결 방식으로 고정될 수 있다. 고정이 완료된 2차 앵커스트립(113)의 상면은 상부 표층부(112)의 상면과 동일평면을 이루게 된다.
2차 앵커스트립(113)은 서로 이웃하는 2차 단열패널(110) 사이의 갭에 해당하는 부위에서는 부분적으로 단절되는 구조를 가지지만, 복수의 2차 단열패널(110)로 구성되는 2차 단열층(100)을 전체로서 보았을 때에는 격자 형태의 배치 구조를 가지게 된다.
2차 앵커스트립(113)의 중앙 상부면에는 후술하는 1차 단열패널(310)의 고정을 위한 스터드(114)가 마련될 수 있다. 1차 단열패널(310)의 각 모퉁이 부분을 고정시키기 위하여 총 4개의 스터드(114)가 마련될 수 있으며, 스터드(114)는 2차 앵커스트립(113) 상에 용접되어 일체의 구성으로 마련될 수 있다.
또한, 2차 단열패널(110)의 네 모퉁이 부분에는 저장용기의 내벽면(H) 상에 구비되는 스터드(미도시)와의 고정을 위한 관통홀(115)이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 1차 및 2차 단열층(300, 100)을 구성하는 단열패널(310, 110)을 단열층의 구분 없이 동일한 크기와 형태 및 동일한 방식으로 제작하여 공통으로 사용이 가능하게 함으로써 시공성을 크게 향상시키는 것을 발명의 일 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 단열시스템에서 1차 단열층(300)을 구성하는 1차 단열패널(310)은 2차 단열패널(110)과 구성 소재가 모두 동일하고 길이와 폭 및 두께도 모두 동일하게 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 3의 (b)를 참조하면, 1차 단열패널(310)은 유리섬유 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)을 심재(311)로 사용하고, 플라이우드 및/또는 유리섬유가 보강된 복합재를 표층부(312)로 하는 샌드위치 패널 형태로 제작될 수 있다.
1차 단열패널(310)의 상부면에는 패널의 중앙을 교차하는 십(十)자 형태의 1차 앵커스트립(313)이 설치될 수 있으며, 1차 단열패널(310)의 상부 표층부(312)에는 1차 앵커스트립(313)이 안착될 수 있도록 십(十)자 형태의 홈이 가공될 수 있음도 마찬가지이다.
1차 앵커스트립(313)은 1차 단열패널(310)의 상부에 1차 멤브레인(400)을 용접에 의해 고정시키기 위한 구성이다. 1차 앵커스트립(313)은 1차 단열패널(310)의 상부면에 형성되는 홈에 안착되어 스크류, 리벳, 스테이플 등에 의한 기계적인 체결 방식으로 고정될 수 있으며, 고정이 완료된 1차 앵커스트립(313)의 상면은 상부 표층부(312)의 상면과 동일평면을 이루게 된다.
1차 앵커스트립(313)은 서로 이웃하는 1차 단열패널(310) 사이의 갭에 해당하는 부위에서는 부분적으로 단절되는 구조를 가지지만, 복수의 1차 단열패널(310)로 구성되는 1차 단열층(300)을 전체로서 보았을 때에는 격자 형태의 배치 구조를 가지게 된다.
1차 앵커스트립(313)의 중앙 상부면에는 스터드(314)가 구비될 수 있다. 여기서 1차 앵커스트립(313) 상에 구비되는 스터드(314)는 1차 멤브레인(400)의 용접시 일종의 고정부로서 활용(멤브레인의 임시 고정 또는 용접기, 용접 레일 등의 고정 용도로 활용)되거나, 1차 단열패널(310) 및/또는 1차 멤브레인(400)의 설치시 고정용 지그의 체결부로 활용될 수 있다. 스터드(314)는 1차 앵커스트립(313) 상에 용접되어 일체의 구성으로 마련될 수 있다.
이때, 1차 단열패널(310) 상의 스터드(314)의 구비 여부는 사용 목적에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 상기한 예시 중 어느 하나의 목적을 위해 스터드(314)가 구비될 수 있으며, 스터드(314)는 사용 목적에 따라 1개 내지 수개로 마련될 수 있다. 필요하지 않다면 스터드(314)를 구비하지 않는 것도 물론 가능하다.
1차 단열패널(110)의 네 모퉁이 부분에는 2차 단열패널(110)의 상부에 구비되는 스터드(114)와의 고정을 위한 관통홀(315)이 형성될 수 있다.
여기서 주목할 점은, 본 단열시스템은 2차 단열패널(110)의 고정을 위한 관통홀(115)과 1차 단열패널(310)의 고정을 위한 관통홀(315)을 각 패널 상에서 동일한 위치에 동일한 형태로 형성함으로써, 2차 단열패널(110)과 1차 단열패널(310)의 크기 뿐만 아니라 세부적인 가공 형태까지도 완전히 동일하게 구성한다는 것이다.
또한, 이것이 가능하게 하기 위하여, 본 발명은 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)이 고정되는 구조를 다음과 같이 동일한 방식으로 구현한다.
본 단열시스템에서 2차 단열패널(110)과 1차 단열패널(310)은 각각 그 하부 구조물인 저장용기의 내벽면(H) 그리고 2차 단열패널(110) 상에 각각 견고하게 고정될 것이 요구된다.
먼저 2차 단열패널(110)의 고정 구조에 대해 살펴보면, 2차 단열패널(110)은 저장용기의 내벽면(H)에 구비되는 스터드(미도시)에 의해 네 모퉁이 부분이 고정될 수 있다. 스터드(미도시)는 저장용기의 내벽면(H)에 용접에 의해 고정되어 있을 수 있다.
도면에 구체적으로 도시되어 있지는 않으나, 저장용기의 내벽면(H)에 구비되는 스터드(미도시)가 2차 단열패널(110)의 모퉁이에 형성되는 관통홀(115)에 삽입되며, 관통홀(115)에 삽입된 스터드(미도시)에 와셔 및 고정너트 등을 체결시켜 2차 단열패널(110)의 하단부를 잡아주는 형태로 2차 단열패널(110)의 고정이 이루어질 수 있다.
또한, 2차 단열패널(110)과 저장용기의 내벽면(H) 사이에는 레진(resin)이나 매스틱(mastic)과 같은 접착 및 하중지지 소재가 도포되어 2차 단열패널(110)을 저장용기의 내벽면(H) 상에 고정시키고 지지할 수 있다.
1차 단열패널(310)의 경우에는 2차 단열층(100)의 상부에 2차 멤브레인(200)이 설치된 이후 그 위에 설치가 이루어지게 되는데, 도 6을 참조하면 1차 단열패널(310)의 고정 구조를 구체적으로 확인할 수 있다.
도시를 참조하면, 1차 단열패널(310)은 2차 단열패널(110)의 상부 중앙에 구비되는 스터드(114)에 의해 모퉁이 부분이 고정될 수 있다. 2차 단열패널(110)의 상부에 구비되는 스터드(114)는 1차 단열패널(310)의 모퉁이에 형성되는 관통홀(315)에 삽입되며, 관통홀(315)에 삽입된 스터드(114)에 와셔 및 고정너트 등을 체결시켜 1차 단열패널(310)의 하단부를 잡아주는 형태로 1차 단열패널(110)의 고정이 이루어질 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 2차 단열패널(110)과 1차 단열패널(310)의 고정 구조를 동일한 방식으로 구현함으로써, 2차 단열패널(110)과 1차 단열패널(310)의 크기 및 형태 뿐만 아니라 고정을 위한 세부적인 가공 형태까지 완전히 동일하게 설계 및 제작하는 것이 가능하며, 이를 통하여 단열패널(110, 310)의 제작, 설치 및 관리 측면에서 원가 절감이 가능한 효과를 도모할 수 있다.
참고로, 1차 단열패널(310)을 고정시키기 위한 스터드(114)가 2차 단열패널(110)의 상부 중앙에 설치되는 것은, 2차 단열패널(110)의 중심 부분이 패널에서 열수축에 의한 변형이 가장 적은 부분이라는 것을 고려하는 동시에 전술한 1차 단열층(300)과 2차 단열층(100) 간의 교차 배치 구조를 구현하기 위함이다.
한편, 종래기술로서 1차 단열패널의 모서리나 모퉁이 부분에 반원 형태 또는 부채꼴 형태의 홈을 통째로 도려내어 가공하고 서로 인접하는 1차 단열패널의 모서리나 모퉁이 부분을 동시에 고정시키는 기술적 구성이 공지된 바 있다. 이러한 종래 기술에 따르면 고정부재와의 체결을 위하여 1차 단열패널의 모서리나 모퉁이 부분에 가공되는 홈이 1차 단열층 전체로서 보았을 때 적지 않은 면적을 차지하여 해당 부분에서의 하중 지지력이 약해지고, 또 빈 공간에 단열을 위한 추가 마감 시공이 과다하게 이루어져야 한다는 단점이 있었다.
이러한 종래기술과 대비하여 본 단열시스템은 1차 단열패널(310)의 모퉁이 부분이 각진 형태를 그대로 유지하면서 모퉁이 내측부에 관통홀(315)이 형성되는 구조를 가지므로, 1차 단열층(300)의 강도 유지 능력 측면에서 보다 유리한 장점을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 단열패널(110, 310)에서 단열성능 및 단열층(100, 300)의 두게 방향에 대한 하중 지지 기능은 주로 심재(111, 311)인 유리섬유 강화 폴리우레탄폼이 기여하게 되는데, 화물창 또는 연료탱크의 벽면에 부가되는 온도 및 하중 조건을 고려하여 단열과 하중 지지에 부합되는 재료를 취사 선택할 수 있으며, 이러한 취사 선택은 유리섬유 강화 폴리우레탄폼의 열전도도 및 강도/강성/밀도 등의 기계적 물성으로 구분되는 기준을 활용할 수 있다. 즉, 단열패널(110, 310)의 심재(111, 311)는 유리섬유 강화 폴리우레탄폼의 열전도도 및 기계적 물성을 기준으로 하여 그에 상응하는 재료로 취사 선택될 수 있다.
또한, 단열패널(110, 310)의 표층부(112, 312)로서는 액화가스 저장 기술에서 흔히 사용되는 플라이우드 뿐만 아니라 유리섬유가 보강된 복합소재를 취사 선택하여 사용함으로써, 단열층(100, 300)의 면내 방향에 대한 굽힘 강성과 단열층 고정부에 국부적으로 작용하는 응력 집중에 대응하여 안정성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 단열시스템에서 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)은 길이와 폭 및 두께가 모두 동일하게 마련되어 단열층(100, 300)의 구분없이 공통으로 사용 가능하게끔 제작될 수 있다. 즉, 본 단열시스템에서 단열패널(110, 310)은 동일한 소재의 심재(111, 311)와 표층부(112, 312)를 사용하여 동일한 방식 및 동일한 크기로 제작되어 2차 단열층(100)과 1차 단열층(300)의 구분없이 공통으로 사용 가능하다.
이때, 액화가스 화물창 또는 연료탱크를 구성하는 저장용기의 각 벽면에 부가되는 온도 및 하중 조건을 고려하여 단열패널(110, 310)을 구성하는 소재의 종류나 물성치(밀도 등)가 변경될 수 있음과는 무관하게, 동일한 구역에 설치되는 1차 단열층(300)과 2차 단열층(100)에는 모두 동일하게 제작된 단열패널(110, 310)이 공통으로 사용될 수 있다. 다만, 저장용기의 어느 한 벽면과 다른 벽면이 만나는 코너부 및 코너부 인근에서는 단열패널(110, 310)의 형태나 크기가 다소 변경될 수 있음은 당연하다.
본 단열시스템에서 단열패널(110, 310)은 길이와 폭이 1:1 비율로 형성되어 정사각형의 단면을 가지는 육면체 패널로 제작됨이 바람직하다. 그러나 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 단열패널(110, 310)의 단면이 직사각 형태로 마련되어도 무방하다 할 것인데, 다만 그러한 경우에도 단열패널(110, 310)의 길이는 폭의 정수배로 형성되는 것이 교차 배치의 관점에서 바람직할 것이다.
또한, 본 단열시스템과 같이 상하로 구분된 이중 단열층 형태를 가지는 단열 시스템의 경우, 상하 단열패널의 밀도를 다르게 형성하면 밀도가 더 낮은 쪽에 하중이 집중되어 변형이 더 크게 발생하는 문제가 있을 수 있는데, 본 발명에서는 동일한 구역에 설치되는 2차 단열패널(110)과 1차 단열패널(310)의 크기 뿐만 아니라 물성도 동일하게 구성하여 상기와 같은 문제의 발생을 미연에 방지하고 단열시스템의 구조적 안정성 향상을 도모할 수 있다.
본 단열시스템에서 멤브레인(200, 400)은 각 단열층(100, 300)의 상부에 설치되어 액화가스를 밀봉시키는 것으로서, 1차 멤브레인(400)은 극저온 액화가스와 직접 접촉하여 액화가스의 1차적인 밀봉을 수행하고, 2차 멤브레인(200)은 1차 멤브레인(400)에서의 누설 발생시에 대비하여 액화가스의 2차적인 밀봉을 수행하는 것이다. 2차 멤브레인(200)은 1차 멤브레인(400)의 누설시 상당한 기간동안 액화가스의 하중을 지탱하고 액밀이 가능하도록 설계된다.
본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 내부에 수용되는 액화가스의 완벽한 기밀성을 보장할 수 있도록 1차 및 2차 멤브레인(400, 200)으로서 모두 금속 소재의 멤브레인을 사용하는 것을 주요 특징으로 한다.
1차 및 2차 멤브레인(400, 200)은 극저온 액화가스에 의한 응력 변화에 대응할 수 있도록 저온취성이 강한 금속 재질로 마련될 수 있으며, 예컨대 스테인리스강이나 인바강 또는 알루미늄 합금 등의 저온강이 이용될 수 있다.
바람직하게는, 1차 및 2차 멤브레인(400, 200)은 극저온까지 사용될 수 있는 금속인 스테인리스강 소재 또는 인바강 소재의 멤브레인을 주름이 있는 형태 또는 평판 형태로 하여 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 본 단열시스템에서 1차 및 2차 멤브레인(400, 200)은 스테린리스강 멤브레인으로 구성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 저장용기의 내측 또는 외측 방향으로 융기된 형태의 주름을 가짐으로써 액화가스의 극저온에 의한 열수축 변형을 용이하게 흡수할 수 있다.
멤브레인(200, 400)에 형성되는 주름은 저장용기의 길이 방향으로 형성되는 종방향 주름(logitudinal corrugation)과 그에 수직한 방향으로 형성되는 횡방향 주름(transverse corrugation)을 포함할 수 있으며, 종방향 주름과 횡방향 주름은 각각 멤브레인(200, 400) 상에 다수개가 나란하게 형성되어 전체적으로 격자 형상을 가질 수 있다. 양방향 주름이 서로 교차하는 부위에는 교차 주름부(crossing corrugation)가 형성될 수 있다.
본 단열시스템에서 1차 멤브레인(400)에 형성되는 주름은 저장용기의 내측 방향으로 융기된 형태로 형성되고, 2차 멤브레인(200)에 형성되는 주름은 저장용기의 외측 방향으로 융기된 형태로 형성되어, 두 멤브레인(200, 400)에 형성되는 주름의 방향이 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다.
여기서 1차 멤브레인(400)에 형성되는 주름은 저장용기의 내측 방향으로 융기된 형태로서 1차 단열층(300)과의 간섭 여부를 논할 필요가 없으나, 2차 멤브레인(200)의 경우에는 하부에 배치되는 2차 단열층(100)과 간섭이 문제시될 수 있다.
이 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 2차 멤브레인(200)에 형성되는 주름 간의 간격을 2차 단열층(100)을 구성하는 2차 단열패널(110)의 폭 또는 길이에 대응하도록 형성하여, 2차 멤브레인(200)의 주름을 2차 단열패널(110) 사이의 간격 내에 배치시킬 수 있다.
즉, 본 단열시스템은 2차 멤브레인(200)에 형성되는 주름이 서로 인접하는 2차 단열패널(110) 간의 간격 내에 자연스럽게 수용되도록 함으로써, 2차 단열층(200) 또는 1차 단열층(300) 측에 2차 멤브레인(200)의 주름과의 간섭을 회피하기 위한 별도의 가공을 필요로 하지 않고, 따라서 2차 단열층(100)과 1차 단열층(300) 사이에 금속 소재의 2차 멤브레인(200)을 형태에 구애받지 않고(주름의 포함 여부와 상관 없이) 용이하게 시공이 가능한 효과가 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은, 2차 단열층(100)의 상부에 2차 멤브레인(200)을 고정시키기 위한 부재로서 2차 앵커스트립(113)을, 그리고 1차 단열층(300)의 상부에 1차 멤브레인(400)을 고정시키기 위한 부재로서 1차 앵커스트립(313)을 포함하고 있다.
또한, 본 발명은 2차 단열층(100)을 구성하는 2차 단열패널(110)과 1차 단열층(300)을 구성하는 1차 단열패널(110)을 모두 공통의 것으로 사용할 수 있도록 단열시스템을 구현하는 것을 특장점으로 하고 있는 바, 각 단열패널(110, 310)의 상부에 설치되는 앵커스트립(113, 313)을 동일한 십(十)자 형태로 통일하여 구성하고 있으며, 각 앵커스트립(113, 313)의 폭과 두께도 동일하게 설계함으로써 2차 단열패널(110)과 1차 단열패널(310)의 상부면에 앵커스트립(113, 313)의 설치를 위한 동일한 형태의 가공이 이루어지도록 할 수 있다.
다만, 앵커스트립(113, 313) 상에 구비되는 스터드(114, 314)의 개수가 다르게 형성될 수는 있으나, 이를 제외한 단열패널(110, 310)의 구성 및 형태가 모두 동일하게 구성되므로 패널을 규격화된 제품으로 대량으로 생산하는 것이 가능하며, 스터드(114, 314)의 용접 시수만 달리 하거나 혹은 스터드(114, 314)와 일체로 형성되는 앵커스트립(113, 313)만 구분하여 단열패널(110, 310) 상에 결합시키면 된다.
2차 멤브레인(200)은 도 8에 도시된 바와 같은 단위 멤브레인 시트(201)가 연속적으로 연결되어 구성될 수 있으며, 단위 멤브레인 시트(201)는 2차 단열층(100)의 상부에 격자 형태로 배치되는 2차 앵커스트립(113)에 용접에 의해 고정될 수 있다. 이때 서로 이웃하는 단위 멤브레인 시트(201)의 가장자리가 2차 앵커스트립(113) 상에서 겹치기 용접되어 2차 멤브레인(200)의 밀봉이 형성될 수 있다.
또한, 2차 앵커스트립(113) 상에 구비되는 스터드(114)와의 간섭을 회피하기 위하여, 2차 멤브레인(200)을 구성하는 단위 멤브레인 시트(210)의 꼭짓점 부위는 사선으로 절단된 형태를 가질 수 있다. 단위 멤브레인 시트(210)는 꼭짓점에 형성되는 사선부는 2차 앵커스트립(113) 상에 용접될 수 있으며, 이에 따라 2차 멤브레인(200)의 불연속 구간에서도 밀봉이 유지될 수 있다.
유사하게, 1차 멤브레인(400)은 도 10에 도시된 바와 같은 단위 멤브레인 시트(401)가 연속적으로 연결되어 구성될 수 있으며, 단위 멤브레인 시트(401)는 1차 단열층(300)의 상부에 격자 형태로 배치되는 1차 앵커스트립(313)에 용접에 의해 고정될 수 있다. 이때 서로 이웃하는 단위 멤브레인 시트(401)의 가장자리가 1차 앵커스트립(313) 상에서 겹치기 용접되어 1차 멤브레인(400)의 밀봉이 형성될 수 있다.
또한, 1차 앵커스트립(313) 상에 구비되는 스터드(314)와의 간섭을 회피하기 위하여, 1차 멤브레인(400)을 구성하는 단위 멤브레인 시트(410)의 꼭짓점 부위도 사선으로 절단된 형태를 가질 수 있다.
한편, 1차 멤브레인(400)은 액화가스와 직접 접촉하여 밀봉 기능을 수행하는 것으로서, 극저온에 의한 열수축 변형의 정도가 2차 멤브레인(200)보다 클 수 있다. 즉, 극저온 액화가스와 더 가깝게 위치하는 1차 멤브레인(400)의 경우에는 2차 멤브레인(200)과 대비하여 겪어야 하는 열수축 하중의 정도가 더 크므로, 이 점을 고려하여 본 발명은 1차 멤브레인(400)에 형성되는 주름의 개수를 2차 멤브레인(200)의 개수보다 더 많이 형성할 수 있다. 따라서 1차 멤브레인(400)에 형성되는 주름 간의 간격이 2차 멤브레인(200)에 형성되는 주름 간의 간격보다 좁게 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 2차 멤브레인(200)에 형성되는 주름의 간격이 2차 단열패널(110)의 폭과 길이에 대응되도록 형성되었던 것과는 달리, 1차 멤브레인(400)에 형성되는 주름의 간격은 1차 단열패널(310)의 폭 또는 길이의 1/4 내지 1/2로 형성될 수 있다. 이때 주름 간격의 크기는 인접하는 1차 단열패널(310) 사이의 간격을 포함한 크기로 산정될 수 있다. 본 명세서에 첨부된 도면들은 1차 멤브레인(400) 상에 형성되는 주름의 간격이 1차 단열패널(310)의 폭(=길이)의 1/3로 형성되는 실시예를 나타내고 있다.
또한, 본 단열시스템에서 2차 단열패널(110)과 1차 단열패널(310)의 폭 및 길이가 동일하게 형성된다는 점을 고려하였을 때, 2차 멤브레인(200)에 형성되는 주름의 간격이 1차 멤브레인(400)에 형성되는 주름 간격의 2배 내지 4배의 크기로 형성되는 것으로 이해될 수도 있을 것이다.
한편, 본 단열시스템에서 각 단열층(100, 300)을 구성하는 단열패널(110, 310)들의 사이에는 2차 멤브레인(200)의 주름 수용 공간 확보, 열수축/팽창에 따른 설치공차 등을 고려하여 소정의 갭(gap)을 두고 배치가 이루어진다. 이러한 갭은 대류로 인한 열손실을 발생시킬 수 있는 요인이 되기에, 서로 인접하는 단열패널(110, 310) 사이에 열손실을 방지하기 위한 목적으로 갭 단열재(gap insulation, 미도시)가 배치될 수 있다.
갭 단열재(미도시)는 폼 형태의 심재와 탄성도가 높아 압축이 가능한 탄성소재의 조합으로 구성되거나 또는 탄성소재 단일로 구성될 수 있으며, 탄성소재가 압축된 상태로 단열패널(110, 310) 간의 갭에 삽입될 수 있다. 단열형 갭 단열재가 폼 형태의 심재와 탄성소재의 조합으로 구성되는 경우에는 탄성소재가 심재의 외측면을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다.
상기한 구조에 따르면, 열수축 등 각종 하중에 의한 패널의 변형으로 단열층 사이에 추가적인 공간이 발생하더라도, 탄성소재의 팽창 작용에 의해 추가적으로 발생하는 공간을 채워줌으로써 해당 공간을 통한 열손실을 최소화할 수 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템 설치 과정을 순차적으로 살펴본다.
먼저 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 화물창 또는 연료탱크를 구성하는 저장용기의 내벽면(H) 상에 복수의 2차 단열패널(110)이 연달아 배치되어 2차 단열층(100)이 구축된다. 이때 2차 단열패널(110)은 저장용기의 내벽면(H)에 구비되는 스터드(미도시)와 접착 및 하중지지 소재(레진, 매스틱 등)를 이용하여 저장용기의 내벽면(H)에 고정 및 지지될 수 있다.
다음으로 도 8을 참조하면, 2차 단열층(100)의 상부에 2차 멤브레인(200)이 설치된다. 도시된 바와 같이 꼭짓점 부위가 사선으로 절단된 사각 형태의 단위 멤브레인 시트(201)가 2차 단열패널(110)의 상부면에 설치되어 있는 2차 앵커스트립(113)에 용접에 의해 고정될 수 있다. 이때 서로 이웃하는 단위 멤브레인 시트(201)의 가장자리 부위가 2차 앵커스트립(113) 상에서 겹치기 용접될 수 있고, 단위 멤브레인 시트(201)의 꼭짓점에 형성되는 사선부는 2차 앵커스트립(113) 상에 용접되어 밀봉을 형성할 수 있다.
2차 멤브레인(200) 상에는 저장용기의 내벽면(H)을 향한 방향으로 융기된 형태의 주름이 형성되어 있으며, 2차 멤브레인(200)을 설치하는 과정에서 2차 멤브레인(200) 상에 형성된 주름은 서로 이웃하는 2차 단열패널(110) 사이의 간격 내에 수용된다.
저장용기의 어느 한 벽면과 다른 벽면이 만나는 코너부에서는 2차 멤브레인(200)의 끝단부가 2차 코너 패널(secondary corner panel)의 내측면에 결합되어 있는 2차 코너 스틸(secondary corner steel)이라고 하는 금속 소재에 용접되어 밀봉을 형성할 수 있다. 그리고 서로 이웃하는 2차 코너 패널 사이의 틈에는 앵글피스(angle piece) 부재를 용접하여 밀봉을 마감할 수 있다.
2차 멤브레인(200)의 설치가 완료되면, 도 9에 도시된 바와 같이, 2차 멤브레인(200) 상에 복수의 1차 단열패널(310)이 연달아 배치되어 1차 단열층(300)이 구축된다. 이때 1차 단열패널(310)은 2차 단열패널(110)의 상부 중앙에 상방으로 돌출되게 설치되는 스터드(114)에 의해 고정이 이루어질 수 있다.
마지막으로 도 10을 참조하면, 1차 단열층(300)의 상부에 1차 멤브레인(400)이 설치된다. 도시된 바와 같이 꼭짓점 부위가 사선으로 절단된 사각 형태의 단위 멤브레인 시트(401)가 1차 단열패널(310)의 상부면에 설치되어 있는 1차 앵커스트립(313)에 용접에 의해 고정될 수 있다. 이때 서로 이웃하는 단위 멤브레인 시트(401)의 가장자리 부위가 1차 앵커스트립(313) 상에서 겹치기 용접될 수 있고, 단위 멤브레인 시트(401)의 꼭짓점에 형성되는 사선부는 1차 앵커스트립(313) 상에 용접되어 밀봉을 형성할 수 있다.
저장용기의 어느 한 벽면과 다른 벽면이 만나는 코너부에서는 1차 멤브레인(400)의 끝단부가 1차 코너 패널(primary corner panel)의 내측면에 결합되어 있는 1차 코너 스틸(primary corner steel)이라고 하는 금속 소재에 용접되어 밀봉을 형성할 수 있다. 그리고 서로 이웃하는 1차 코너 패널 사이의 틈에는 앵글피스 부재를 용접하여 밀봉을 마감할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명에 따른 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 1차 및 2차 방벽이 모두 금속 소재의 멤브레인으로 구성되어 용접으로 밀봉이 형성됨으로써 액밀(liquid tightness) 뿐만 아니라 완벽한 기밀(gas tightness)까지도 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 단열층이 폴리우레탄폼 계열의 단열재를 기반으로 한 단열패널로 구성됨으로써 단열성능이 우수한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 1차 단열층과 2차 단열층이 서로 교차 배치되는 구조로서, 단열층에서 발생하는 열교현상(thermal bridge)을 최소화할 수 있으며, 화물창 또는 연료탱크 내부에서 발생하는 각종 하중에 대하여 단열층의 두께 방향에 대한 변형을 분산/저감시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 1차 단열층과 2차 단열층을 구성하는 단열패널의 크기와 가공 형태를 완전히 동일하게 설계하는 것이 가능하여, 제작, 설치 및 관리 측면에서 원가 절감이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템은, 화물창 또는 연료탱크 내부에서 발생하는 각종 하중에 대하여 보다 유연하고 안정적인 거동이 가능하여, 구조적 안정성이 크게 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 2차 단열층
110: 2차 단열패널
111: 심재
112: 표층부
113: 2차 앵커스트립
114: 스터드
115: 관통홀
200: 2차 방벽
300: 1차 단열층
310: 1차 단열패널
311: 심재
312: 표층부
313: 1차 앵커스트립
314: 스터드
315: 관통홀
400: 1차 방벽

Claims (11)

  1. 저장용기의 내벽면으로부터 상기 저장용기의 내측 방향으로 2차 단열층, 2차 멤브레인, 1차 단열층 및 1차 멤브레인이 순차 적층되는 이중 밀봉 구조를 가지는 멤브레인형 액화가스 단열시스템에 있어서,
    상기 저장용기의 내벽면 상에 다수개가 연속적으로 배치되어 상기 2차 단열층을 구성하는 2차 단열패널;
    상기 2차 멤브레인 상에 다수개가 연속적으로 배치되어 상기 1차 단열층을 구성하는 1차 단열패널;
    상기 2차 단열패널의 상부면에 설치되며 상기 2차 멤브레인을 구성하는 단위 멤브레인 시트의 단부가 겹치기 용접되어 밀봉되도록 하는 2차 앵커스트립; 및
    상기 1차 단열패널의 상부면에 설치되며 상기 1차 멤브레인을 구성하는 단위 멤브레인 시트의 단부가 겹치기 용접되어 밀봉되도록 하는 1차 앵커스트립;
    을 포함하고,
    상기 2차 단열패널과 상기 1차 단열패널은 길이와 폭이 모두 동일하게 제작되어, 상기 1차 단열패널의 꼭짓점 부위가 상기 2차 단열패널의 중심부에 위치하도록 서로 교차 배치되고,
    상기 2차 앵커스트립과 상기 1차 앵커스트립은 서로 폭과 두께가 동일하게 제작되어, 상기 2차 앵커스트립과 상기 1차 앵커스트립은 각각 패널의 중앙을 교차하는 십(十)자 형태로 배치되고,
    상기 2차 멤브레인을 구성하는 단위 멤브레인 시트와 상기 1차 멤브레인을 구성하는 단위 멤브레인 시트는 꼭지점 부위가 사선으로 절단된 형태를 가지며, 사선으로 절단된 꼭지점 부위가 상기 2차 앵커스트립 및 상기 1차 앵커스트립 상에 용접되어 밀봉되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 단열패널과 상기 1차 단열패널은 길이와 폭이 1:1 비율로서 정사각형의 단면을 가지는 육면체 패널로 제작되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 멤브레인은 상기 저장용기의 횡방향 및 종방향을 따라 형성되는 다수의 주름을 포함하되, 상기 2차 멤브레인에 형성되는 주름은 상기 저장용기의 외측 방향을 향하여 돌출되도록 형성되어 서로 이웃하게 배치되는 상기 2차 단열패널 사이의 공간부에 수용되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 2차 멤브레인에 형성되는 주름 간의 간격은 상기 2차 단열패널의 폭 또는 길이에 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 1차 멤브레인은 상기 저장용기의 횡방향 및 종방향을 따라 형성되는 다수의 주름을 포함하되, 상기 1차 멤브레인에 형성되는 주름은 상기 저장용기의 내측 방향을 향하여 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 1차 멤브레인에 형성되는 주름 간의 간격은 상기 2차 멤브레인에 형성되는 주름 간의 간격보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 앵커스트립의 상면 중앙부에 용접에 의해 고정되는 4개의 1차 단열패널 고정용 스터드를 더 포함하고,
    상기 1차 단열패널의 네 모퉁이에는 각각 제1 관통홀이 형성되며, 상기 1차 단열패널 고정용 스터드가 상기 제1 관통홀에 삽입된 상태에서 상기 1차 단열패널 고정용 스터드에 체결부재를 체결시킴으로써 상기 1차 단열패널이 상기 2차 단열패널의 상부에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 2차 단열패널의 네 모퉁이에는 각각 제2 관통홀이 형성되며, 상기 저장용기의 내벽면에 구비되는 2차 단열패널 고정용 스터드가 상기 제2 관통홀에 삽입된 상태에서 상기 2차 단열패널 고정용 스터드에 체결부재를 체결시킴으로써 상기 2차 단열패널이 저장용기의 내벽면 상에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀은 각 단열패널 상에서 동일한 위치에 동일한 형태로 형성되는 것을 틀징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 멤브레인형 액화가스 단열시스템.
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