KR102630587B1 - 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로, 본 발명의 액화가스 저장탱크는, 1차방벽, 1차단열벽, 2차방벽, 2차단열벽으로 이루어지는 극저온 물질을 저장하는 액화가스 저장탱크로서, 상기 1차단열벽은, 상기 2차단열벽, 상기 2차방벽, 상기 1차단열벽의 일부인 고정단열벽이 적층되어 이루는 단위 요소가 이웃하여 배치된 상태에서, 이웃하는 상기 고정단열벽 사이의 공간 부분에 마련되는 연결단열벽을 포함하고, 이웃하는 상기 고정단열벽 사이에 상기 연결단열벽을 삽입 설치했을 때, 상기 고정단열벽과 상기 연결단열벽 사이에 형성되는 제1슬릿; 상기 고정단열벽의 양측 가장자리 부근에서 상기 제1슬릿의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성되는 한 쌍의 제2슬릿; 및 상기 한 쌍의 제2슬릿의 내측에서 상기 한 쌍의 제2슬릿의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성되는 다수의 제3슬릿을 포함할 수 있다.

Description

액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박{Liquefied gas storage tank and vessel comprising the same}
본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
LNG와 같은 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등의 선박 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장탱크(소위 "화물창"으로 지칭됨)가 설치되어 있다.
이러한 액화가스 저장탱크는, 1차방벽, 1차단열벽, 2차방벽, 2차단열벽으로 이루어지며, 외부로부터의 열 침입에 의해 증발가스(Boil Off Gas; BOG)가 발생될 수 있으므로, 단열 설계를 통해 증발 가스의 기화 비율인 자연 기화율(Boil Off Rate; BOR)을 낮추는 것이 액화가스 저장탱크 설계의 핵심 기술이다. 또한, 액화가스 저장탱크는 슬로싱(Sloshing) 등 다양한 하중에 노출되기 때문에 단열패널의 기계적 강도를 확보하는 것도 필수적일 수 있다.
이러한 점을 고려할 때, 1차 단열벽 및 2차 단열벽의 두께 범위가 액화가스 저장탱크의 기계적 강도와 연관될 수 있다. 이에 따라 2차방벽의 저온 부담을 없애면서 2차단열벽의 기계적 강도 또한 유지할 수 있도록 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다.
또한, 액화가스 저장탱크에 저장되는 극저온의 액화가스로 인하여, 2차방벽 상에 형성되는 1차단열벽이 수축 및 팽창되어 문제를 발생시키는데, 이러한 문제를 해결하기 위해 1차단열벽에 슬릿을 형성하고 있으나, 슬릿을 통한 대류 현상 및 2차방벽으로의 열 침투로 인해 발생되는 1차단열벽 및 2차방벽의 손상을 방지할 수 있도록 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 단열벽의 전체 두께에서 1차단열벽의 두께를 2차단열벽과 동일 또는 유사하게 하여, 2차단열벽의 기계적 강도를 일정 수준으로 유지하면서 2차방벽의 저온 부담 및 슬로싱 부담을 줄일 수 있도록 하는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 단열벽의 전체 두께에서 1차단열벽의 두께를 2차단열벽과 동일 또는 유사하게 하여, 선체의 취성파괴가 발생하지 않는 범위에서 2차방벽의 저온 부담 및 슬로싱 부담을 줄일 수 있도록 하는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 2차방벽 상에 형성되는 1차단열벽의 수축 및 팽창에 대비하기 위해 마련되는 슬릿을 최적화 하고, 슬릿을 통해 발생되는 대류 현상 및 2차방벽으로의 열 침투를 최소화 할 수 있도록 하여 1차단열벽의 안정성을 향상시킴과 동시에 2차방벽의 저온 부담을 줄일 수 있도록 하는 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 1차방벽, 1차단열벽, 2차방벽, 2차단열벽으로 이루어지는 극저온 물질을 저장하는 액화가스 저장탱크로서, 상기 1차단열벽은, 상기 2차단열벽, 상기 2차방벽, 상기 1차단열벽의 일부인 고정단열벽이 적층되어 이루는 단위 요소가 이웃하여 배치된 상태에서, 이웃하는 상기 고정단열벽 사이의 공간 부분에 마련되는 연결단열벽을 포함하고, 이웃하는 상기 고정단열벽 사이에 상기 연결단열벽을 삽입 설치했을 때, 상기 고정단열벽과 상기 연결단열벽 사이에 형성되는 제1슬릿; 상기 고정단열벽의 양측 가장자리 부근에서 상기 제1슬릿의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성되는 한 쌍의 제2슬릿; 및 상기 한 쌍의 제2슬릿의 내측에서 상기 한 쌍의 제2슬릿의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성되는 다수의 제3슬릿을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 한 쌍의 제2슬릿은, 상기 고정단열벽의 두께 대비 90% 내지 97%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 제3슬릿은, 상기 고정단열벽의 두께 대비 40% 내지 60%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 제3슬릿은, 상기 한 쌍의 제2슬릿으로부터 상기 고정단열벽의 가운데로 갈수록 깊이가 점점 얕아지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 제3슬릿 중에서, 상기 한 쌍의 제2슬릿의 내측에 형성되는 한 쌍의 제3-1슬릿은 상기 고정단열벽의 두께 대비 70% 내지 80%에 해당되는 깊이로 형성되고, 상기 한 쌍의 제3-1슬릿의 내측에 형성되는 한 쌍의 제3-2슬릿은 상기 고정단열벽의 두께 대비 40% 내지 60%에 해당되는 깊이로 형성되고, 상기 한 쌍의 제3-2슬릿의 내측에 형성되는 제3-3슬릿은 상기 고정단열벽의 두께 대비 20% 내지 30%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차단열벽과 상기 2차단열벽은, 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 선박은, 연결단열벽을 포괄하는 1차단열벽과 2차단열벽의 전체 두께에서 1차단열벽의 두께를 2차단열벽과 동일 또는 유사하게 구성함으로써, 2차단열벽의 기계적 강도를 일정 수준으로 유지할 수 있음은 물론, 2차방벽의 저온 부담 및 슬로싱 부담을 줄일 수 있어, 2차방벽의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 선박은, 연결단열벽을 포괄하는 1차단열벽과 2차단열벽의 전체 두께에서 1차단열벽의 두께를 2차단열벽과 동일 또는 유사하게 구성함으로써, 선체의 취성파괴를 방지하고, 2차방벽의 저온 부담 및 슬로싱 부담을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 구비한 선박은, 2차방벽 상에 형성되는 1차단열벽의 수축 및 팽창에 대비하기 위해 마련되는 슬릿을 최적화 하고, 슬릿을 통해 발생되는 대류 현상 및 2차방벽으로의 열 침투를 최소화 할 수 있도록, 슬릿 구조를 개선하고 슬릿을 충전하는 충전단열재를 다양하게 구성함으로써, 슬릿 형성에 따른 1차단열벽의 안정성을 향상시킬 수 있음과 동시에 2차방벽의 저온 부담을 줄일 수 있어, 1차단열벽 및 2차방벽의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 1차방벽을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이다.
도 5는 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿과 고정단열벽에 마련되는 다수의 제2슬릿을 충전하는 충전단열재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿과 고정단열벽에 마련되는 다수의 제2슬릿을 충전하는 다른 실시예에 따른 충전단열재를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿과 고정단열벽에 마련되는 다수의 제2슬릿을 충전하는 또 다른 실시예에 따른 충전단열재를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이다.
도 9는 도 8의 A-A' 선을 따라 절단한 연결단열벽의 단면도이다.
도 10은 도 8의 B-B' 선을 따라 절단한 2차단열벽, 2차방벽, 1차단열벽을 이루는 고정단열벽이 적층되어 이루는 단위 요소의 단면도이다.
도 11 및 도 12는 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿을 충전하는 충전단열재를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 구조해석 결과를 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 18은 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크와 비교예에 따른 액화가스 저장탱크에서 슬릿의 구조 및 슬릿을 충전하는 충전단열재의 적용 유무에 따라 달라지는 대류경로 및 2차방벽의 온도를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크와 비교예에 따른 액화가스 저장탱크에서 슬릿을 충전하는 충전단열재의 유무에 따라 슬릿 하부의 2차방벽의 온도를 비교한 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제4실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이다.
도 21은 도 20의 A-A' 선을 따라 절단한 연결단열벽의 단면도이다.
도 22는 도 20의 B-B' 선을 따라 절단한 2차단열벽, 2차방벽, 1차단열벽을 이루는 고정단열벽이 적층되어 이루는 단위 요소의 단면도이다.
도 23은 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿에 충전단열재가 충전된 상태를 도시한 확대도이다.
도 24는 본 발명의 제5실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 사시도이다.
도 25의 (a) 내지 (c)는 도 24의 2차단열벽, 2차방벽, 1차단열벽을 이루는 고정단열벽이 적층된 단위 요소의 평면, 측면 및 단면을 도시한 도면이다.
도 26의 (a) 내지 (c)는 도 24의 1차단열벽을 이루는 연결단열벽의 평면, 측면 및 단면을 도시한 도면이다.
도 27의 (a) 내지 (c)는 도 24의 1차단열벽을 이루는 다른 실시예에 따른 연결단열벽의 평면, 측면 및 단면을 도시한 도면이다.
도 28은 도 24의 1차단열벽을 이루는 또 다른 실시예에 따른 연결단열벽의 배면 사시도이다.
도 29는 1차단열벽을 이루는 고정단열벽과 연결단열벽이 교호적으로 연결되는 부분의 단면을 도시한 도면이다.
도 30은 1차단열벽을 이루는 다수의 연결단열벽이 연속하여 연결되는 부분의 단면을 도시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 제6실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이다.
도 32는 도 31에 도시된 1차단열벽을 이루는 고정단열벽에 대한 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징은 첨부된 도면들과 관련된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면 상에 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.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. 또한, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 LNG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발 가스는 기체 상태의 증발 가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 1차 방벽을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 선박에 구비되어 극저온(약-160℃ 내지 -170℃) 물질인 LNG와 같은 액화가스를 저장할 수 있다.
이하에서 설명하는 액화가스 저장탱크(1)가 구비되는 선박은, 도시하지 않았지만, 화물을 출발지에서 목적지까지 수송하는 상선 외에도 해상의 일정 지점에 부유하여 특정한 작업을 수행하는 해양구조물을 포괄하는 개념임을 알려 둔다. 또한, 본 발명에서 액화가스 저장탱크(1)는, 액화가스를 저장하는 어떠한 형태의 탱크도 포함됨을 밝혀둔다.
액화가스 저장탱크(1)는, 액화가스와 접촉하는 1차 방벽(2), 1차 방벽(2)의 외측에 설치되는 1차 단열벽(3), 1차 단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차 방벽(4), 2차 방벽(4)의 외측에 배치되는 2차 단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 2차 단열벽(5)과 선체(7) 사이에 설치되는 접착 부재인 마스틱(6) 및 고정 부재인 스터드(81) 등에 의해 선체(7)에 지지될 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)는 단열성능 및 저장용량을 최적화하기 위해 1차 단열벽(3)과 2차 단열벽(5)의 두께를 최적화하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 1차 단열벽(3)과 2차 단열벽(5)의 주요 재질로 폴리우레탄 폼을 사용할 경우 1차 단열벽(3)의 두께와 2차 단열벽(5)의 두께를 합친 전체 두께는 250mm 내지 500mm 범위가 되도록 할 수 있다.
상기에서, 액화가스 저장탱크(1)는, 평면 및 코너구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액화가스 저장탱크(1)의 전후 방향의 횡벽, 횡벽 사이의 바닥, 세로벽 및 천장은 평면구조에 해당할 수 있다. 또한, 예를 들어, 액화가스 저장탱크(1)의 횡벽, 바닥, 세로벽, 천장이 만나는 구조는 코너구조에 해당할 수 있다. 여기에서, 코너구조는 둔각 코너구조 또는 직각 코너구조를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 1차 방벽(2)은, 극저온 물질인 액화가스를 수용하는 수용공간을 형성하며, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속 재질은 스테인리스 강재가 될 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다. 1차 방벽(2)은, 2차 방벽(4)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
1차 방벽(2)은, 앵커 스트립(도시하지 않음)에 의해 1차 단열벽(3)의 상부에 고정 결합되어, 액화가스 저장탱크(1)에 저장되는 극저온 물질인 액화가스와 직접 접촉되도록 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 1차 방벽(2)은, 1차 단열벽(3)의 상면에 접촉되는 평면부(21), 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력(stress) 완화를 위한 곡면부(22), 평면부(21)와 곡면부(22) 사이의 경계부(23)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 1.0 내지 1.5mm두께의 스테인리스 강재, 바람직하게는 1.0 내지 1.2mm 두께의 스테인리스 강재로 된 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 형성될 수 있다. 즉, 1차 방벽(2)은 주름형상으로 형성될 수 있다.
1차 방벽(2)은, 주름형상이 제1곡률반경(R1)과 제2곡률반경(R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예의 1차 방벽(2)은 평면부(21)와 곡면부(22) 사이의 경계부(23)에서 제1곡률반경(R1)을 이루고, 곡면부(22)가 제2곡률반경(R2)을 이루는 2가지 종류의 곡률반경(R1, R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1곡률반경(R1)은 제2곡률반경(R2)에 비해 작게 형성될 수 있다. 곡률반경(R1, R2)을 갖는 1차 방벽(2)은, 상부가 완만한 곡선을 이루므로 용접 검사에 용이하고, 또한 옆에서 타격하는 유체가 바로 흘러가게 되므로 슬로싱에도 유연하게 대응할 수 있다.
또한, 본 실시예의 1차 방벽(2)은, 라지 코러게이션(Large corrugation)과 스몰 코러게이션(Small corrugation) 구분 없이 전 지역에서 수평 및 수직의 주름 크기가 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 1차 방벽(2) 전체에서 수평 및 수직의 주름 크기가 동일하므로, 1차 방벽 제작이 용이할 수 있다.
도 1을 참조하면, 1차 단열벽(3)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 1차 방벽(2)과 2차 방벽(4) 사이에 설치될 수 있다.
1차 단열벽(3)은, 1차 방벽(2)의 외측으로 1차 플라이우드(31)와 1차 단열재(32)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 1차 플라이우드(31)의 두께와 1차 단열재(32)의 두께를 합친 두께에 해당할 수 있다. 1차 단열벽(3)은 160mm 내지 250mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차 플라이우드(31)는, 1차 방벽(2)과 1차 단열재(32) 사이에 설치될 수 있다.
1차 플라이우드(31)는, 6.5mm 내지 15mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차 단열재(32)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
1차 단열재(32)는, 1차 플라이우드(31)와 2차 방벽(4) 사이에 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있으며, 170mm 내지 240mm의 두께 범위에 해당할 수 있다.
도 1을 참조하면, 1차 단열벽(3)의 일부, 2차 방벽(4) 및 2차 단열벽(5)이 적층되어 단위 요소를 이룰 수 있다. 여기에서, 단위 요소를 이루는 1차 단열벽(3)의 일부는 고정단열벽(3b)으로 정의할 수 있으며, 폭은 단위 요소에 포함된 2차 단열벽(5)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 또한, 고정단열벽(3b), 2차 방벽(4) 및 2차 단열벽(5)은 기 고정된 상태로, 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 각각이 분리되어 액화가스 저장탱크(1) 내에 배치될 수도 있을 것이다. 이로 인해 1차 단열벽(3)의 양측으로 2차 방벽(4)의 일부가 노출될 수 있다. 단위 요소들은 이웃하여 배치될 수 있으며, 이때 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간 부분, 즉 2차 방벽(4)이 노출되는 공간 부분에는 연결 단열벽(3a)이 설치될 수 있다.
2차 방벽(4)은 메인방벽(41)과 보조방벽(42)으로 구분될 수 있으며, 메인방벽(41)은 단위 요소에서 2차 단열벽(5)의 상부에 설치되고, 보조방벽(42)은 노출되는 메인방벽(41)과 연결 단열벽(3a) 사이에 설치된다. 이때, 보조방벽(42)은 서로 인접한 단위 요소들에 마련된 메인방벽(41)을 상호 연결하도록 마련된다. 즉, 이웃하여 배치되는 단위 요소들은 메인방벽(41)에 적층되는 보조방벽(42) 및 연결 단열벽(3a)에 의하여 마감될 수 있다.
연결 단열벽(3a)이 마련되는 부분의 적층 구조는 도 2에 의해 설명된다. 연결 단열벽(3a)은 단위 요소를 이루는 1차 단열벽(3)에서 설명한 것과 동일 또는 유사한 연결 플라이우드(31a)와 연결 단열재(32a)가 적층된 형태로 마련될 수 있으며, 본 명세서에서 1차 단열벽(3)이 연결 단열벽(3a) 및 고정단열벽(3b)을 포괄할 수 있음을 알려 둔다.
도 2는 도 1의 A-A'면의 단면 구조를 나타내며, 연결 단열벽(3a)은, 연결 플라이우드(31a)와 연결 단열재(32a)가 적층된 구조를 가질 수 있다. 연결 단열벽(3a)의 두께는 연결 플라이우드(31a)의 두께와 연결 단열재(32a)의 두께를 합친 두께에 해당할 수 있다.
연결 플라이우드(31a)는, 6.5mm 내지 15mm의 두께로 형성될 수 있다.
연결 단열재(32a)는, 연결 플라이우드(31a)와 2차 방벽(4)의 보조방벽(42) 사이에 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있으며, 160mm 내지 240mm의 두께 범위에 해당할 수 있다.
상기한 바와 같이, 1차 단열벽(3)의 1차 단열재(32)와 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)는 두께가 동일할 수 있다. 다만, 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)의 경우 하부에 2차 방벽(4)의 메인방벽(41)에 더하여 보조방벽(42)이 더 적층되므로, 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)는 1차 단열벽(3)의 1차 단열재(32)의 두께보다 보조방벽(42)의 두께만큼 작은 두께일 수 있다.
상기한 연결 단열벽(3a)은, 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차 단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 보조방벽(42)과 함께 밀봉하면서 외부로부터의 열 침입을 차단하는 역할을 수행하도록 설치된다.
그런데 연결 단열벽(3a)은, 단위 요소를 이루는 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치되는 구조이기 때문에, 연결 단열벽(3a) 하부의 2차 방벽(4)을 극저온으로부터 보호하는데 취약할 수 밖에 없다. 이에 따라 메인방벽(41)과 보조방벽(42)이 겹쳐지는 연결 단열벽(3a) 하부의 2차 방벽(4)에서 문제가 발생될 가능성이 높다. 이에 이하에서는 연결 단열벽(3a)을 중심으로 설명한다.
2차 방벽(4)은, 단열벽(3a)을 포괄하는 1차 단열벽(3)과 2차 단열벽(5) 사이에 설치될 수 있으며, 1차 방벽(2)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
고정단열벽(3b) 하단의 2차 방벽(4)은 단일 방벽으로서 메인방벽(41)을 포함하고, 연결 단열벽(3a) 하단의 2차 방벽(4)은, 단위 요소를 서로 연결하는 메인방벽(41)과, 단위 요소를 이루는 2차 단열벽(5) 상에 마련되는 보조방벽(42)을 포함할 수 있다.
메인방벽(41)은, 단위 요소를 이루는 2차 단열벽(5) 상에 마련되며 0.6mm 내지 1.0mm의 두께로 형성될 수 있고, 서로 인접한 메인방벽(41)은 보조방벽(42)이 적층되면서 기밀을 이룰 수 있다.
보조방벽(42)은, 단위 요소들을 서로 연결하는 구성으로서 0.6mm 내지 1.0mm의 두께로 형성될 수 있고 메인방벽(41) 상에 적층될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 2차 단열벽(5)은, 고정단열벽(3b) 및 연결 단열벽(3a)과 함께 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 2차 단열벽(5)은 2차 방벽(4)과 선체(7) 사이에 설치될 수 있으며, 2차 단열재(51), 2차 플라이우드(52)를 포함하여 구성될 수 있다.
2차 단열벽(5)은, 2차 방벽(4)의 외측으로 2차 단열재(51)와 2차 플라이우드(52)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 2차 단열재(51)의 두께와 2차 플라이우드(52)의 두께를 합친 전체 두께가 160mm 내지 240mm로 형성될 수 있다.
2차 단열재(51)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
2차 단열재(51)는, 2차 방벽(4)과 2차 플라이우드(52) 사이에서 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있으며, 150mm 내지 230mm의 두께로 형성될 수 있다.
2차 플라이우드(52)는, 2차 단열재(51)와 선체(7) 사이에 설치될 수 있다. 예를 들어, 또한, 2차 단열재(51)는 2차 플라이우드(52)와 접하여 설치될 수 있다. 2차 플라이우드(52)는, 6.5mm 내지 25mm의 두께로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 1차 단열벽(3)이 2차 단열벽(5)의 66% 내지 166%의 두께를 가지고, 1차 단열벽(3)에 포괄되는 연결 단열벽(3a)이 2차 단열벽(5)의 67% 내지 167%의 두께를 가지도록 하여, 연결 단열벽(3a)이 2차 단열벽(5)와 동일 또는 유사한 두께가 되도록 구성할 수 있다.
이러한 구성과 연관되도록 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)가 2차 단열재(51)의 90% 내지 110%의 두께를 가지도록 하여, 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)가 2차 단열재(51)와 동일 또는 유사한 두께가 되도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 연결 단열벽(3a)을 포괄하면 단위 요소를 이루는 고정단열벽(3b) 부분에 대해서는 상세히 언급하지 않지만, 2차 단열벽(5)과의 관계에서 고정단열벽(3b) 역시 연결 단열벽(3a)과 동일 또는 유사함을 밝혀둔다.
즉 본 실시예에서는, 연결 단열벽(3a)과 2차 단열벽(5)의 두께 또는 1차 단열벽(3)의 연결 단열재(32a)와 2차 단열재(51)의 두께가 동일 또는 유사하도록 구성하였다.
이러한 두께 비율로 연결 단열벽(3a)과 2차 단열벽(5) 또는 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)와 2차 단열재(51)를 형성했을 때, 2차 방벽(4)의 저온에서의 응력 상한 값은 연결 단열벽(3a) 하부에서 50MPa 이하에 해당할 수 있다. 또한, 구체적으로는 2차 방벽(4)의 저온에서의 응력 값은 연결 단열벽(3a) 하부에서 40MPa 내지 50MPa 일 수 있다. 이러한 수치는 유동해석의 결과에 따라 얻어진 것이다.
2차 단열벽(5), 2차 방벽(4), 1차 단열벽(3), 1차 방벽(2) 등이 적층된 구조는 단열 구조로 지칭될 수 있으며, 이러한 단열 구조는 선체(7) 내벽에 고정 설치된다. 이때 단열 구조는 물리적 연결 및 화학적 연결을 통해 선체(7)에 고정된다.
단열 구조의 물리적 연결에 대해 먼저 설명하면, 선체(7) 내벽에는 복수 개의 스터드(81)가 격자 형태로 배치된다. 스터드(81)는 볼트 형태로서, 선체(7) 내벽에 용접 등으로 수직하게 고정된다.
선체(7) 내벽에 고정된 스터드(81)에는 레벨링 부재(9)가 설치되며, 레벨링 부재(9)는 우드 등의 재질로 이루어지며 원판 또는 사각판 등의 형태를 갖는다. 레벨링 부재(9)는 단열 구조가 안착되도록 사용되는 구성으로서, 레벨링 부재(9)의 높이에 따라 단열 구조와 선체(7) 내벽 사이의 간극이 결정된다. 즉 선체(7) 내벽에 대해 단열 구조가 안착되어야 하는 높이가 산출되면, 해당 높이에 대응되는 레벨링 부재(9)가 스터드(81)에 설치될 수 있다.
단열 구조의 2차 단열벽(5)에는 스터드(81)에 대응되도록 구멍(부호 도시하지 않음)이 형성되며, 2차 단열벽(5)을 선체(7) 내벽에 안착시키면, 2차 단열벽(5)의 구멍을 통해 스터드(81) 상단이 2차 단열벽(5) 내부로 인입된다. 특히 스터드(81)는 2차 단열벽(5)에 마련되는 2차 플라이우드(52)를 관통한다.
이후 2차 플라이우드(52)를 관통한 스터드(81)의 상단에는, 2차 단열재(51)의 구멍을 통해 인입되는 고정 너트(82)가 체결된다. 따라서 고정 너트(82)와 스터드(81)의 결합에 의해 2차 플라이우드(52)가 선체(7) 내벽에 견고히 고정됨으로써, 단열 구조가 물리적으로 선체(7)에 설치될 수 있다.
단열 구조의 화학적 연결에 대해 설명하면, 선체(7) 내벽에 안착되는 2차 단열벽(5)의 외면에는 마스틱(6)이 도포될 수 있다. 이때 마스틱(6)은 2차 플라이우드(52)의 외면에 도포되며, 스터드(81)가 관통되는 2차 플라이우드(52)의 구멍과 어긋나게 적용된다.
마스틱(6)이 도포된 2차 단열벽(5)을 선체(7) 내벽에 설치하면, 마스틱(6)이 경화됨에 따라 2차 단열벽(5)을 포함한 단열 구조가 선체(7) 내벽에 화학적으로 고정될 수 있다.
이때 마스틱(6)의 도포량은 레벨링 부재(9)의 높이에 따라 달라질 수 있다. 레벨링 부재(9)의 높이가 2차 플라이우드(52)와 선체(7) 내벽 간의 간극을 결정하게 되므로, 높이가 높은 레벨링 부재(9)가 설치된 부분에 고정될 2차 단열벽(5)은 마스틱(6)의 도포량이 많게 결정되고, 반대로 높이가 낮은 레벨링 부재(9)가 설치된 부분에 고정될 2차 단열벽(5)은 마스틱(6)의 도포량이 적게 결정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이고, 도 5는 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿과 고정단열벽에 마련되는 다수의 제2슬릿을 충전하는 충전단열재를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿과 고정단열벽에 마련되는 다수의 제2슬릿을 충전하는 다른 실시예에 따른 충전단열재를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿과 고정단열벽에 마련되는 다수의 제2슬릿을 충전하는 또 다른 실시예에 따른 충전단열재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2)과, 1차방벽(2)의 외측에 설치되며 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어지는 1차단열벽(3)과, 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4)과, 2차방벽(4)의 외측에 배치되어 선체(7)에 고정되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있으며, 전술한 제1실시예와 비교하여 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 간극을 이루는 제1슬릿(SL1)을 충전하는 것과, 고정단열벽(3b)에 다수의 제2슬릿(SL2)이 마련되는 것이 상이하고, 다른 구성들은 동일 또는 유사하므로, 이하에서 중복 설명을 회피하기 위해 달라지는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)은, 전술한 바와 같이 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
1차단열벽(3)은, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어질 수 있다.
연결단열벽(3a)은, 고정단열벽(3b)을 포함하는 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 밀봉하도록 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치될 수 있으며, 이때 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 간극이 형성될 수 있다.
제1슬릿(SL1)은, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 형성되는 간극으로서, 1차단열벽(3)의 두께에 대응되는 깊이로 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예는 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창에 대비할 수 있도록, 고정단열벽(3b)에 일정 간격을 두고 다수의 제2슬릿(SL2)이 형성될 수 있다.
제2슬릿(SL2)은, 고정단열벽(3b)에 가해지는 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력을 최대한 완화할 수 있도록, 고정단열벽(3b)의 두께와 유사한 길이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 고정단열벽(3b)의 두께가 200mm인 경우, 제2슬릿(SL2)이 깊이는 185mm 내지 195mm일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기한 제1슬릿(SL1)과 제2슬릿(SL2)은, 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력을 완화하여 1차단열벽(3)의 손상을 방지할 수 있지만, 대류 경로로 작용되어 2차방벽(4)의 저온 부담을 증가시킬 수 있다.
이에 본 실시예에서는, 제1슬릿(SL1)을 제1충전단열재(GW1)로 전부 또는 일부 충전하고, 제2슬릿(SL2)을 제2충전단열재(GW2)로 일부 충전함으로써, 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창으로 인한 손상을 방지함과 동시에 2차방벽(4)의 저온 부담을 줄일 수 있도록 하는데, 이하에서 구체적으로 설명한다.
제1충전단열재(GW1) 및 제2충전단열재(GW2)는, 지그를 이용하여 제1슬릿(SL1) 및 제2슬릿(SL2)에 삽입 충전할 수 있다.
제1충전단열재(GW1)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1슬릿(SL1)을 전부 충전하도록 형성되거나(도 5 참고), 제1슬릿(SL1)의 하부에 공간이 생기도록 제1슬릿(SL1)의 입구로부터 일정 깊이까지 충전하도록 형성되거나(도 6 참고), 제1슬릿(SL1)의 내부에 다수의 공간이 생기도록 제1슬릿(SL1)의 내부에 다층으로 충전하도록 형성될 수 있다(도 7 참고).
또한, 제2충전단열재(GW2)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제2슬릿(SL2)의 하부에 공간이 생기도록 제2슬릿(SL2)의 입구로부터 일정 깊이까지 충전하도록 형성되거나(도 5 및 도 6 참고), 제2슬릿(SL2)의 내부에 다수의 공간이 생기도록 제2슬릿(SL2)의 내부에 다층으로 충전하도록 형성될 수 있다(도 7 참고).
상기에서, 제1슬릿(SL1)에 충전되는 제1충전단열재(GW1)와 제2슬릿(SL2)에 충전되는 제2충전단열재(GW2) 각각은 제1슬릿(SL1)과 제2슬릿(SL2)의 공간에 충전된 상태에서 공간을 완전히 밀폐시킬 수 있도록 (+) 공차를 가지도록 형성될 수 있고, 이로 인해 수축 및 팽창을 흡수할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)을 전부 충전하도록 형성될 수 있고, 제2충전단열재(GW2)는 제2슬릿(SL2)의 하부에 공간이 생기도록 제2슬릿(SL2)의 입구로부터 일정 깊이까지 충전하도록 형성될 수 있다.
제1충전단열재(GW1)와 제2충전단열재(GW2)는, 글라스 울로 형성 될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기에서, 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)을 전부 채우도록 형성함으로써, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)의 연결 부분에서 단열 성능을 향상시킬 수 있게 한다. 제2충전단열재(GW2)는 제2슬릿(SL2)의 하부에 공간이 생기도록 형성함으로써, 제2충전단열재(GW2)에 의해 고정단열벽(3b)의 단열 성능을 향상시킴은 물론, 제2슬릿(SL2)의 공간 부분에서 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창을 흡수할 수 있게 한다.
도 6을 참조하면, 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)의 하부에 공간이 생기도록 제1슬릿(SL1)의 입구로부터 일정 깊이까지 충전하도록 형성될 수 있고, 제2충전단열재(GW2)는 제2슬릿(SL2)의 하부에 공간이 생기도록 제2슬릿(SL2)의 입구로부터 일정 깊이까지 충전하도록 형성될 수 있다.
제1충전단열재(GW1)와 제2충전단열재(GW2)는, 글라스 울로 형성 될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기에서, 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)의 하부에 공간이 생기도록 형성함으로써, 제1충전단열재(GW1)에 의해 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)의 연결 부분에서 단열 성능을 향상시킴은 물론, 제1슬릿(SL1)의 공간 부분에서 연결단열벽(3a) 및 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창을 흡수할 수 있게 한다. 제2충전단열재(GW2)는 제2슬릿(SL2)의 하부에 공간이 생기도록 형성함으로써, 제2충전단열재(GW2)에 의해 고정단열벽(3b)의 단열 성능을 향상시킴은 물론, 제2슬릿(SL2)의 공간 부분에서 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창을 흡수할 수 있게 한다.
도 7을 참조하면, 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)의 내부에 다수의 공간이 생기도록 다층으로 충전하도록 형성 될 수 있고, 제2충전단열재(GW2)는 제2슬릿(SL2)의 내부에 다수의 공간이 생기도록 다층으로 충전하도록 형성 될 수 있다.
제1충전단열재(GW1)는, 제1슬릿(SL1)의 상부에 형성되는 제1상부충전단열재(GW1-1)와, 제1상부충전단열재(GW1-1)로부터 일정 간격 이격되어 제1슬릿(SL1)의 중간에 형성되는 제1중간충전단열재(GW1-2)와, 제1중간충전단열재(GW1-2)와 일정 간격 이격되어 제1슬릿(SL1)의 하부에 형성되는 제1하부충전단열재(GW1-3)로 이루어질 수 있다.
제1상부충전단열재(GW1-1), 제1중간충전단열재(GW1-2), 제1하부충전단열재(GW1-3) 각각은, 동일한 단열재 또는 서로 다른 단열재로 형성될 수 있으며, 이때 단열재로는 글라스 울, 슈퍼 라이트(super lite), 연질 폼(foam) 재질, 에어로젤 블랑켓(aerogel blanket) 등이 사용될 수 있다.
제2충전단열재(GW2)는, 제2슬릿(SL2)의 상부에 형성되는 제2상부충전단열재(GW2-1)와, 제2상부충전단열재(GW2-1)로부터 일정 간격 이격되어 제2슬릿(SL2)의 중간에 형성되는 제2중간충전단열재(GW2-2)와, 제2중간충전단열재(GW2-2)와 일정 간격 이격되어 제2슬릿(SL2)의 하부에 형성되는 제2하부충전단열재(GW2-3)로 이루어질 수 있다.
제2상부충전단열재(GW2-1), 제2중간충전단열재(GW2-2), 제2하부충전단열재(GW2-3) 각각은, 동일한 단열재 또는 서로 다른 단열재로 형성될 수 있으며, 이때 단열재로는 글라스 울, 슈퍼 라이트(super lite), 연질 폼(foam) 재질, 에어로젤 블랑켓(aerogel blanket) 등이 사용될 수 있다.
상기에서, 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)의 내부에 다수의 공간이 생기도록 다층으로 형성함으로써, 다층의 제1충전단열재(GW1-1, GW1-2, GW1-3)에 의해 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)의 연결 부분에서 단열 성능을 향상시킴은 물론, 제1슬릿(SL1)의 다수의 공간 부분에서 연결단열벽(3a) 및 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창을 흡수할 수 있게 한다. 제2충전단열재(GW2)는 제2슬릿(SL2)의 내부에 다수의 공간이 생기도록 형성함으로써, 다층의 제2충전단열재(GW2-1, GW2-2, GW2-3)에 의해 고정단열벽(3b)의 단열 성능을 향상시킴은 물론, 제2슬릿(SL2)의 다수의 공간 부분에서 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창을 흡수할 수 있게 한다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이고, 도 9는 도 8의 A-A' 선을 따라 절단한 연결단열벽의 단면도이고, 도 10은 도 8의 B-B' 선을 따라 절단한 2차단열벽, 2차방벽, 1차단열벽을 이루는 고정단열벽이 적층되어 이루는 단위 요소의 단면도이고, 도 11 및 도 12는 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿을 충전하는 충전단열재를 설명하기 위한 도면이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 구조해석 결과를 나타낸 도면이고, 도 15 내지 도 18은 상기한 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크와 비교예에 따른 액화가스 저장탱크에서 슬릿의 구조 및 슬릿을 충전하는 충전단열재의 적용 유무에 따라 달라지는 대류경로 및 2차방벽의 온도를 비교 설명하기 위한 도면이고, 도 19는 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크와 비교예에 따른 액화가스 저장탱크에서 슬릿을 충전하는 충전단열재의 유무에 따라 슬릿 하부의 2차방벽의 온도를 비교한 그래프이다.
도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2)과, 1차방벽(2)의 외측에 설치되며 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어지는 1차단열벽(3)과, 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4)과, 2차방벽(4)의 외측에 배치되어 선체(7)에 고정되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있으며, 전술한 제2실시예와 비교하여 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 간극을 이루는 제1슬릿(SL1)을 충전하는 제1충전단열재(GW1)와, 고정단열벽(3b)에 마련되는 다수의 제2슬릿(SL2)이 상이하고, 다른 구성들은 동일 또는 유사하므로, 이하에서 중복 설명을 회피하기 위해 달라지는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)은, 전술한 바와 같이 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
1차단열벽(3)은, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어질 수 있으며, 이때 연결단열벽(3a)은 고정단열벽(3b)을 포함하는 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 밀봉하도록 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치될 수 있다. 이때 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 간극이 형성될 수 있다.
제1슬릿(SL1)은, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 형성되는 간극으로서, 1차단열벽(3)의 두께에 대응되는 깊이로 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예는 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창에 대비할 수 있도록, 고정단열벽(3b)에 일정 간격을 두고 다수의 제2슬릿(SL2)이 형성될 수 있다. 제2슬릿(SL2)은, 고정단열벽(3b)의 길이 방향뿐만 아니라, 도 10에 도시된 바와 같이, 폭 방향으로 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예는 연결단열벽(3a)의 수축 및 팽창에 대비할 수 있도록, 연결단열벽(3a)에 적어도 하나 이상의 제3슬릿(SL3)을 형성할 수 있다. 제3슬릿(SL3)은, 상대적으로 좁은 폭 방향으로는 형성되지 않고, 도 9에 도시된 바와 같이, 상대적으로 긴 길이 방향으로 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 길이 방향으로 형성되는 제3슬릿(SL3)은, 고정단열벽(3b) 사이에 연결단열벽(3a)을 삽입 설치했을 때, 길이 방향으로 형성되는 제2슬릿(SL2)과 동일 선상에 위치될 수 있다.
상기에서, 제2슬릿(SL2)은, 고정단열벽(3b)에 가해지는 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력을 완화하면서 단열 성능을 확보할 수 있도록, 고정단열벽(3b)의 두께 대비 약 절반 정도의 두께에 대응되는 깊이로 형성될 수 있으며, 내부에 충전단열재가 충전되지 않는다. 예를 들어, 고정단열벽(3b)의 두께가 200mm인 경우, 제2슬릿(SL2)이 깊이는 약 90mm 정도일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 100mm 내지 50mm 범위 내로 형성될 수 있음은 물론이다. 제3슬릿(SL3)은, 제2슬릿(SL2)과 유사 또는 동일하게 형성될 수 있다.
상기한 제1슬릿(SL1), 제2슬릿(SL2) 및 제3슬릿(SL3)을 어떠한 충전단열재로도 충전하지 않았을 경우에, 도 13에 나타낸 구조해석 결과와 같이, 얕은 깊이로 형성된 제2슬릿(SL2)이 형성된 고정단열벽(3b) 대비 깊은 깊이로 형성된 제1슬릿(SL1) 부근의 고정단열벽(3b) 및 연결단열벽(3a)에서 단열 성능이 저하됨을 알 수 있다. 이는 깊이가 깊은 제1슬릿(SL1)을 통해 대류 현상이 많이 발생되기 때문이다.
이에 본 실시예에서는, 제1슬릿(SL1)을 제1충전단열재(GW1)로 일부 충전함으로써, 도 14에 나타낸 구조해석 결과와 같이, 제1충전단열재(GW1)가 열대류 현상을 방지하여 깊은 깊이로 형성된 제1슬릿(SL1) 부근의 고정단열벽(3b) 및 연결단열벽(3a)에서도 얕은 깊이로 형성된 제2슬릿(SL2)이 형성된 고정단열벽(3b)에서의 단열 성능과 유사한 단열 성능을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 제1슬릿(SL1)에 제1충전단열재(GW1)를 충전할 경우 모든 부분에서 저온 전달 깊이가 평탄화됨을 알 수 있다.
본 실시예에서, 제1슬릿(SL1)에 충전되는 제1충전단열재(GW1)는, 슬릿을 통한 열대류 현상을 개선할 수 있도록, 고정단열벽(3b) 또는 연결단열벽(3a)의 두께 대비 약 절반 정도의 두께에 대응되는 깊이로 형성되는 제2슬릿(SL2) 또는 제3슬릿(SL3)의 깊이보다 적어도 더 길게 형성되어야 한다.
구체적으로, 제1충전단열재(GW1)가 일부 충전되는 제1슬릿(SL1)의 공간 부분으로 형성되는 대류경로가 고정단열벽(3b)의 제2슬릿(SL2)의 공간 부분으로 형성되는 대류경로 및 연결단열벽(3a)의 제3슬릿(SL3)의 공간 부분으로 형성되는 대류경로와 연결될 경우, 열대류 현상이 증가되기 때문에, 열대류 현상을 방지하기 위해서는 제1충전단열재(GW1)로 경로를 차단해야만 한다.
예를 들어, 제2슬릿(SL2) 및 제3슬릿(SL3)의 깊이는 90mm일 경우, 제1충전단열재(GW1)가 제1슬릿(SL1)의 입구로부터 80mm의 길이로 형성될 경우, 10mm의 연결경로가 형성될 수 밖에 없고, 이에 따라 연결경로를 차단할 수 있도록 제1충전단열재(GW1)는 적어도 90mmm 이상의 길이로 형성되어야 한다.
또한, 본 실시예의 제1충전단열재(GW1)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 접착부재(10)를 이용하여 고정단열벽(3b)의 측면과 대향되는 연결단열벽(3a)의 양 측면에 부착될 수 있다.
기존에는 연결단열벽(3a)을 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 설치한 후 제1충전단열재(GW1)를 지그를 이용하여 삽입 설치하였으나, 본 실시예의 경우 제1충전단열재(GW1)가 양 측면에 부착된 상태의 연결단열벽(3a)를 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 바로 삽입 설치할 수 있어, 설치 공수를 절감할 수 있다. 이때 고정단열벽(3b)에 부착되는 제1충전단열재(GW1)는, 연결단열벽(3a)를 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치하기 전에는 압축된 상태(부피가 줄어든 상태)를 유지하고, 설치 후에는 압축이 해제된 상태(부피가 커진 상태)가 되어 제1슬릿(SL1)을 완전하게 막을 수 있게 된다.
상기에서는 본 실시예의 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)에 일부 충전되는 것으로 설명하였지만, 도 5 및 도 7를 참고하여 설명한 제2실시예의 제1충전단열재(GW1)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있는 등 다양하게 형성된 상태에서 접착부재(10)로 연결단열벽(3a)의 양 측면에 부착 후에 연결단열벽(3a)를 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치할 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 도 15 내지 도 19를 참고하여, 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)와 비교예에 따른 액화가스 저장탱크(1')에서 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)에 형성되는 슬릿의 구조와 슬릿을 충전하는 충전단열재의 적용 유무에 따라 달라지는 대류경로 및 그에 따른 온도 차이를 비교 설명한다.
도 15의 (a) 및 도 17은 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)를 도시한 것으로, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)은 전술한 구성과 동일하다. 직각코너구조 및 둔각코너구조는 도 25 및 도 26에 도시된 것을 적용하였으나, 이에 한정되지 않고 다른 직각코너구조 및 둔각코너구조를 적용하여도 무방하다.
도 15의 (b)는 비교예에 따른 액화가스 저장탱크(1') 도시한 것으로, 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1) 대비하여, 제1슬릿(SL1')은 깊이가 동일하지만 제1충전단열재(GW1)를 충전하지 않은 것에 차이가 있고, 제2슬릿(SL2')은 깊이가 고정단열벽(3b)의 두께와 유사한 길이로 형성되는 것에 차이가 있으며, 그 이외의 구성은 동일 또는 유사할 수 있다.
도 16의 (a)는 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)에서의 제1,2,3대류경로(CP1, CP2, CP3)를 도시한 것이다.
제1대류경로(CP1)는, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 형성되는 간극인 제1슬릿(SL1)에 대응되는 경로로서, 제1슬릿(SL1)의 상부에서 제1충전단열재(GW1)에 의해 대류차단경로(CP1')가 형성됨에 따라 제1슬릿(SL1)의 하부 공간 부분으로만 경로가 형성됨을 알 수 있다.
제2대류경로(CP2)는, 고정단열벽(3b)의 두께 대비 약 절반 정도의 두께에 대응되는 깊이로 형성되는 제2슬릿(SL2)에 대응되는 경로로서, 제2슬릿(SL2)의 공간 부분으로 경로가 형성되지만 제1슬릿(SL1)에 충전된 제1충전단열재(GW1) 부분에서 차단됨을 알 수 있다.
제3대류경로(CP3)는, 연결단열벽(3a)의 두께 대비 약 절반 정도의 두께에 대응되는 깊이로 형성되는 제3슬릿(SL3)에 대응되는 경로로서, 제3슬릿(SL3)의 공간 부분으로 경로가 형성되지만 제1슬릿(SL1)에 충전된 제1충전단열재(GW1) 부분에서 차단됨을 알 수 있다.
도 16의 (b)는 비교예에 따른 액화가스 저장탱크(1')에서의 제4,5,6대류경로(CP4, CP5, CP6)를 도시한 것이다.
제4대류경로(CP4)는, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 형성되는 간극인 제1슬릿(SL1')에 대응되는 경로로서, 본 실시예와 달리 제1슬릿(SL1')에는 충전단열재가 충전되지 않음에 따라 제1슬릿(SL1')의 모든 공간 부분으로 경로가 형성됨을 알 수 있다.
제5대류경로(CP5)는, 고정단열벽(3b)의 두께와 유사한 길이로 형성되는 제2슬릿(SL2')에 대응되는 경로로서, 제2슬릿(SL2')의 공간 부분으로 형성된 제5대류경로(CP5)가 제1슬릿(SL1')의 공간 부분으로 형성된 제4대류경로(CP4)와 연결됨을 알 수 있다.
제6대류경로(CP6)는, 연결단열벽(3a)의 두께와 유사한 길이로 형성되는 제3슬릿(도시하지 않음)에 대응되는 경로로서, 제3슬릿의 공간 부분으로 형성된 제6대류경로(CP6)가 제4대류경로(CP4) 및 제5대류경로(CP5)와 연결됨을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)는 제1,2,3대류경로(CP1, CP2, CP3) 상호간이 불연속적이면서 대류영역이 감소됨을 알 수 있으며, 비교예의 액화가스 저장탱크(1')는 제4,5,6대류경로(CP4, CP5, CP6)가 연속적이면서 대류영역이 증가됨을 알 수 있다.
또한, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 비교예의 액화가스 저장탱크(1')는 제4,5,6대류경로(CP4, CP5, CP6) 각각이 1차방벽(2)으로부터 2차방벽(4)까지 대류 공간을 이루게 되므로, 1차방벽(2)에서의 온도가 2차방벽(4)에 직접 영향을 미쳐 2차방벽(4)에서 온도 하강이 심하게 일어나게 된다. 반면에, 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)는 제1,2,3대류경로(CP1, CP2, CP3) 각각이 제1충전단열재(GW1)에 의해 1차방벽(2)에서의 온도가 2차방벽(4)으로 전도되는 것을 방지할 수 있어, 비교예의 액화가스 저장탱크(1') 대비 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)의 2차방벽(4)에서 온도 하강이 덜 일어나게 된다.
이러한 대류경로 차이로 인하여 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)와 비교예의 액화가스 저장탱크(1') 각각의 2차방벽(4)에서도 온도 차이가 발생된다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분에서 2차방벽(4)에 근접되도록 온도센서(TL)를 부착하였다.
1차방벽(2)의 온도가 -196도, 선체(7)의 온도가 10도인 상태에서 온도센서(TL)를 통해 온도를 계측한 결과, 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)에서는 -79.3도였고, 비교예의 액화가스 저장탱크(1')에서는 -100.9도였다. 이러한 결과는 상기한 바와 같이 비교예의 액화가스 저장탱크(1') 대비 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)의 대류경로가 불연속적이면서 대류영역이 감소함에 따른 것임을 알 수 있다.
도 19는 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)에서 제1슬릿(SL1)에 제1충전단열재(GW1)를 충전한 것 대비 비교예의 액화가스 저장탱크(1')에서 제1슬릿(SL1')에 충전단열재를 충전하지 않았을 때, 제1슬릿(SL1, SL1') 하부의 2차방벽(4)의 온도를 비교한 그래프이다.
1차방벽(2)의 온도가 -196도, 선체(7)의 온도가 10도인 상태에서, 제1슬릿(SL1, SL1') 높이가 0.2mm 일 때, 제1충전단열재(GW1)가 충전된 본 실시예의 제1슬릿(SL1) 하부의 2차방벽(4)의 온도는 -90도 정도였고(그래프 A), 충전단열재가 충전되지 않은 비교예의 제1슬릿(SL1') 하부의 2차방벽(4)의 온도는 -150도 정도였다(그래프 B).
이를 통해 비교예의 액화가스 저장탱크(1') 대비 본 실시예의 액화가스 저장탱크(1)의 2차방벽(4)에서 온도 하강이 덜 일어남(열대류 방지)을 알 수 있다.
도 20은 본 발명의 제4실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이고, 도 21은 도 20의 A-A' 선을 따라 절단한 연결단열벽의 단면도이고, 도 22는 도 20의 B-B' 선을 따라 절단한 2차단열벽, 2차방벽, 1차단열벽을 이루는 고정단열벽이 적층되어 이루는 단위 요소의 단면도이고, 도 23은 1차단열벽을 이루는 연결단열벽과 고정단열벽 사이에 간극을 이루는 제1슬릿에 충전단열재가 충전된 상태를 도시한 확대도이다.
도 20 내지 도 23에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2)과, 1차방벽(2)의 외측에 설치되며 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어지는 1차단열벽(3)과, 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4)과, 2차방벽(4)의 외측에 배치되어 선체(7)에 고정되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있으며, 전술한 제3실시예와 비교하여 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 각각의 측면에 형성되는 단차부(ST1, ST2)가 상이하고, 다른 구성들은 동일 또는 유사하므로, 이하에서 중복 설명을 회피하기 위해 달라지는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)은, 전술한 바와 같이 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
1차단열벽(3)은, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어질 수 있으며, 이때 연결단열벽(3a)은 고정단열벽(3b)을 포함하는 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 밀봉하도록 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치될 수 있다.
연결단열벽(3a)은, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 상부와 하부로 구분될 수 있으며, 상부의 전후좌우 폭이 하부의 전후좌우 폭보다 좁게 형성되고, 이로 인해 연결단열벽(3a)의 전후좌우 측면에 포지티브 형태의 제1단차부(ST1)가 형성될 수 있다.
연결단열벽(3a)의 상부와 하부는, 연결단열벽(3a)의 두께의 절반 정도의 위치를 기준으로 구분될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 연결단열벽(3a)의 두께와 유사한 길이로 형성되는 제3슬릿(SL3)의 깊이에 따라 결정될 수 있는데 후술함에 의해 이해될 것이다. 여기서, 제3슬릿(SL3)은, 연결단열벽(3a)의 길이 방향으로 적어도 하나 이상 형성되고, 고정단열벽(3b) 사이에 연결단열벽(3a)을 삽입 설치했을 때, 길이 방향으로 형성되는 제2슬릿(SL2)과 동일 선상에 위치될 수 있다.
또한, 연결단열벽(3a)은, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 저면 모서리에 네거티브 형태의 챔퍼(CH)가 형성될 수 있다.
챔퍼(CH)는, 연결단열벽(3a)을 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 설치할 때, 삽입을 용이하게 하는 역할을 한다.
고정단열벽(3b)은, 도 20 및 도 22에 도시된 바와 같이, 상부와 하부로 구분될 수 있으며, 상부의 전후좌우 폭이 하부의 전후좌우 폭보다 좁게 형성되고, 이로 인해 고정단열벽(3b)의 전후좌우 측면에 포지티브 형태의 제2단차부(ST2)가 형성될 수 있다.
고정단열벽(3b)의 상부와 하부는, 고정단열벽(3b)의 두께의 절반 정도의 위치를 기준으로 구분될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 고정단열벽(3b)의 두께와 유사한 길이로 형성되는 제2슬릿(SL2)의 깊이에 따라 결정될 수 있는데 후술함에 의해 이해될 것이다.
상기에서, 제1단차부(ST1)와 제2단차부(ST2)는, 동일 또는 유사한 형태일 수 있으며, 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 연결단열벽(3a)을 삽입 설치했을 때, 서로 마주보면서 공간이 정의되어 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 제1충전단열재(GW1)가 충전되는 제1슬릿(SL1)을 형성할 수 있게 한다.
즉, 제1단차부(PS1)는, 연결단열벽(3a)을 상부와 하부로 구분했을 때, 상부의 전후좌우 폭을 하부의 전후좌우 폭보다 좁게 형성하여 이루어지고, 제2단차부(PS2)는, 고정단열벽(3b)을 상부와 하부로 구분했을 때, 상부의 전후좌우 폭을 하부의 전후좌우 폭보다 좁게 형성하여 이루어지며, 이때 제1충전단열재(GW1)는, 연결단열벽(3a)의 하부와 고정단열벽(3b)의 하부가 인접되도록 설치함에 의해 연결단열벽(3a)의 상부와 고정단열벽(3b)의 상부 사이에 마련되는 공간인 제1슬릿(SL1)에 충전될 수 있다. 제1슬릿(SL1)에 충전되는 제1충전단열재(GW1)는 제1슬릿(SL1)의 공간에 충전된 상태에서 공간을 완전히 밀폐시킬 수 있도록 (+) 공차를 가지도록 형성될 수 있으며, 이로 인해 연결단열벽(3a) 및 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창에도 제1슬릿(SL1)에 열대류 경로가 생기지 않는다.
예를 들어, 두께가 10mm인 제1충전단열재(GW1)를 제1슬릿(SL1)에 삽입하기 위해서는, 제1충전단열재(GW1)의 압축 상태를 고려하여 제1슬릿(SL1)의 폭이 최소 6mm 정도여야 하므로, 본 실시예에서는 연결단열벽(3a)의 하부 측면과 고정단열벽(3b)의 하부 측면 사이의 폭이 2mm(일반적으로 연결단열벽과 고정단열벽 사이의 거리)가 되도록 설치하고, 연결단열벽(3a)에 마련되는 제1단차부(ST1)의 폭이 2mm가 되도록 형성하고, 고정단열벽(3b)에 마련되는 제2단차부(ST2)의 폭이 2mm가 되도록 형성할 수 있다. 제1슬릿(SL1)을 충전하는 제1충전단열재(GW1)의 두께는 가변될 수 있으므로, 본 실시예의 제1단차부(ST1) 및 제2단차부(ST2) 각각의 폭 또한 가변될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서, 제1슬릿(SL1)을 형성하는 제1단차부(ST1) 및 제2단차부(ST2)의 깊이는, 고정단열벽(3b) 또는 연결단열벽(3a)의 두께 대비 약 절반 정도의 두께에 대응되는 깊이로 형성되는 제2슬릿(SL2) 또는 제3슬릿(SL3)이 형성되지 않을 경우, 특별하게 제한되지 않지만, 제2슬릿(SL2) 또는 제3슬릿(SL3)이 형성될 경우에 열대류 현상을 방지하기 위해서 제한될 필요가 있다.
즉, 제3실시예에서 전술한 바와 같이, 슬릿을 통한 열대류 현상을 방지하기 위해서, 제1슬릿(SL1)에 충전되는 제1충전단열재(GW1)가 제2슬릿(SL2) 또는 제3슬릿(SL3)의 깊이보다 적어도 더 길게 형성되어야 한다는 점을 고려할 때, 본 실시예의 제1충전단열재(GW1)가 충전되는 제1슬릿(SL1)의 깊이는 제2슬릿(SL2) 및 제3슬릿(SL3)의 깊이보다 더 깊게 형성되어야 한다.
예를 들어, 충전단열재가 충전되지 않는 제2슬릿(SL2) 및 제3슬릿(SL3)의 깊이가 90mm일 경우, 제1충전단열재(GW1)가 충전되는 제1슬릿(SL1)의 깊이는 적어도 90mmm 이상의 깊이, 일례로 105mm의 깊이로 형성되어야 한다.
도 24는 본 발명의 제5실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 사시도이고, 도 25의 (a) 내지 (c)는 도 24의 2차단열벽, 2차방벽, 1차단열벽을 이루는 고정단열벽이 적층된 단위 요소의 평면, 측면 및 단면을 도시한 도면이고, 도 26의 (a) 내지 (c)는 도 24의 1차단열벽을 이루는 연결단열벽의 평면, 측면 및 단면을 도시한 도면이고, 도 27의 (a) 내지 (c)는 도 24의 1차단열벽을 이루는 다른 실시예에 따른 연결단열벽의 평면, 측면 및 단면을 도시한 도면이고, 도 28은 도 24의 1차단열벽을 이루는 또 다른 실시예에 따른 연결단열벽의 배면 사시도이고, 도 29는 1차단열벽을 이루는 고정단열벽과 연결단열벽이 교호적으로 연결되는 부분의 단면을 도시한 도면이고, 도 30은 1차단열벽을 이루는 다수의 연결단열벽이 연속하여 연결되는 부분의 단면을 도시한 도면이다.
상기에서, 도 25의 (c)는 도 25의 (a)에서 A-A' 선을 따라 절단한 연결단열벽의 단면도이고, 도 26의 (c)는 도 26의 (a)에서 B-B' 선을 따라 절단한 연결단열벽의 단면도이고, 도 27의 (c)는 도 27의 (a)에서 C-C' 선을 따라 절단한 연결단열벽의 단면도이다.
도 24 내지 도 30에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차방벽과, 1차방벽의 외측에 설치되며 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어지는 1차단열벽(3)과, 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4)과, 2차방벽(4)의 외측에 배치되어 선체(7)에 고정되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있으며, 전술한 제3실시예와 비교하여 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 각각의 측면에 형성되는 단차부(PS1, PS2, PS3, PS4) 및 단차부(PS1, PS2, PS3, PS4)를 단열패드(IP1, IP2)로 마감하는 것이 상이하고, 다른 구성들은 동일 또는 유사하므로, 이하에서 중복 설명을 회피하기 위해 달라지는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)은, 전술한 바와 같이 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
1차단열벽(3)은, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어질 수 있으며, 이때 연결단열벽(3a)은 고정단열벽(3b)을 포함하는 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 밀봉하도록 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치될 수 있다. 이하에서, 고정단열벽(3b)의 전후좌우 측면은 연결단열벽(3a)의 전후 측면과 연결되는 측면이라 정의되고, 연결단열벽(3a)의 좌우 측면은 이웃하는 다른 연결단열벽(3a)의 좌 측면 또는 우 측면과 연결되는 측면이라 정의한다.
고정단열벽(3b)은, 도 24 및 도 25의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 상부와 하부로 구분될 수 있다. 고정단열벽(3b)의 상부와 하부는, 고정단열벽(3b)의 두께의 절반 정도의 위치를 기준으로 구분될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
고정단열벽(3b)은, 상부의 전후좌우 폭이 하부의 전후좌우 폭보다 좁게 형성되어, 전후좌우 측면에 포지티브 형태의 제1단차부(PS1)가 형성될 수 있다.
제1단차부(PS1)는, 고정단열벽(3b)의 전후좌우 측에서 후술할 연결단열벽(3a)에 형성되는 제2단차부(PS2), 제3단차부(PS3) 또는 제4단차부(PS4)의 전후 측면과 중첩되어, 도 29에 도시된 바와 같이, 제1슬릿(SL1)을 형성할 수 있다. 고정단열벽(3b)의 제1단차부(PS1) 상에는 제1단열패드(IP1)가 접착 형성될 수 있는데, 제1단열패드(IP1)에 대해서는 후술하기로 한다.
연결단열벽(3a)은, 도 24, 도 26의 (a) 내지 (c) 및 도 28의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 상부와 하부로 구분될 수 있다. 연결단열벽(3a)의 상부와 하부는, 연결단열벽(3a)의 두께의 절반 정도의 위치를 기준으로 구분될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연결단열벽(3a)은, 이웃하는 2개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 직선 형상의 공간 부분에 삽입 설치되는 것으로, 도 26의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 상부의 전후 폭이 하부의 전후 폭보다 넓게 형성되고, 상부의 좌우 폭이 하부의 좌우 폭보다 좁게 형성되어, 전후좌우 측면에 제2단차부(PS2)가 형성될 수 있다.
제2단차부(PS2)는, 도 26의 (b)에 도시된 바와 같이 연결단열벽(3a)의 좌우 측면에서 포지티브 형태를 이루며, 도 26의 (c)에 도시된 바와 같이 연결단열벽(3a)의 전후 측면에서 네거티브 형태를 이룰 수 있다.
연결단열벽(3a)의 좌우 측면에서 포지티브 형태를 이루는 제2단차부(PS2)는, 이웃하는 2개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 직선 형상의 공간 부분에 다수의 다른 연결단열벽이 연속 삽입 설치될 때, 이웃하여 연결되는 다른 연결단열벽의 측면에 네거티브 형태로 형성되는 단차부와 중첩되어, 도 30에 도시된 바와 같이, 제4슬릿(SL4)을 형성할 수 있다. 연결단열벽(3a)의 좌우 측면에서 포지티브 형태를 이루는 제2단차부(PS2) 상에는 제2단열패드(IP2)가 형성될 수 있는데, 제2단열패드(IP2)에 대해서는 후술하기로 한다. 여기서 다른 연결단열벽은, 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 일 측면에 네거티브 형태의 제3단차부(PS3)를 갖는 연결단열벽(3a)이거나, 도 28에 도시된 바와 같이, 전후좌우 측면의 함몰부에 네거티브 형태의 제4단차부(PS4)를 갖는 연결단열벽(3a)일 수 있다.
연결단열벽(3a)의 전후 측면에서 네거티브 형태를 이루는 제2단차부(PS2)는, 이웃하는 2개의 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치될 때, 고정단열벽(3b)의 전후좌우 측면에서 포지티브 형태를 이루는 제1단차부(PS1)와 중첩되어, 도 29에 도시된 바와 같이, 제1슬릿(SL1)을 형성할 수 있다.
또한, 연결단열벽(3a)은, 이웃하는 2개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 직선 형상의 공간 부분에 삽입 설치되는 것으로, 도 27의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 상부의 전후 폭이 하부의 전후 폭보다 넓게 형성되고, 상부의 좌우 폭이 하부의 좌우 폭과 동일하게 형성되되 좌우 측면에서 엇갈리게 형성되어, 전후좌우 측면에 제3단차부(PS3)가 형성될 수 있다.
제3단차부(PS3)는, 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이 연결단열벽(3a)의 좌우 측면 중에서 일 측면이 네거티브 형태를 이루고 타 측면이 포지티브 형태를 이루며, 도 26의 (c)에 도시된 바와 같이 연결단열벽(3a)의 전후 측면에서 네거티브 형태를 이룰 수 있다.
연결단열벽(3a)의 좌우 측면 중에서 네거티브 형태를 이루는 제3단차부(PS3)는, 이웃하는 2개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 직선 형상의 공간 부분에 다수의 다른 연결단열벽이 연속 삽입 설치될 때, 이웃하여 연결되는 다른 연결단열벽의 측면에 포지티브 형태로 형성되는 단차부와 중첩되어, 도 30에 도시된 바와 같이, 제4슬릿(SL4)을 형성할 수 있다. 여기서 다른 연결단열벽은, 도 26의 (b)에 도시된 바와 같이, 좌우 측면에 포지티브 형태의 제2단차부(PS2)를 갖는 연결단열벽(3a)이거나, 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 타 측면에 포지티브 형태의 제3단차부(PS3)를 갖는 연결단열벽(3a)일 수 있다.
연결단열벽(3a)의 좌우 측면 중에서 포지티브 형태를 이루는 제3단차부(PS3)는, 이웃하는 2개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 직선 형상의 공간 부분에 다수의 다른 연결단열벽이 연속 삽입 설치될 때, 이웃하여 연결되는 다른 연결단열벽의 측면에 네거티브 형태로 형성되는 단차부와 중첩되어, 도 30에 도시된 바와 같이, 제4슬릿(SL4)을 형성할 수 있다. 연결단열벽(3a)의 좌우 측면 중에서 포지티브 형태를 이루는 제3단차부(PS3) 상에는 제2단열패드(IP2)가 형성될 수 있는데, 제2단열패드(IP2)에 대해서는 후술하기로 한다. 여기서 다른 연결단열벽은, 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 일 측면에 네거티브 형태의 제3단차부(PS3)를 갖는 연결단열벽(3a)이거나, 도 28에 도시된 바와 같이, 전후좌우 측면의 함몰부에 네거티브 형태의 제4단차부(PS4)를 갖는 연결단열벽(3a)일 수 있다.
또한, 연결단열벽(3a)은, 이웃하는 4개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 교차 형상의 공간 부분에 삽입 설치되는 것으로, 도 28에 도시된 바와 같이, 상부의 전후좌우 폭이 하부의 전후좌우 폭보다 넓게 형성되어, 전후좌우 측면에 제4단차부(PS4)가 형성될 수 있다.
제4단차부(PS4)는, 연결단열벽(3a)의 전후좌우 측면의 돌출부 및 전후좌우 측면의 함몰부에서 네거티브 형태를 이룰 수 있다.
연결단열벽(3a)의 전후좌우 측면의 돌출부에서 네거티브 형태를 이루는 제4단차부(PS4)는, 이웃하는 4개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 교차 형상의 공간 부분에 삽입 설치될 때, 이웃하는 2개의 고정단열벽(3b) 사이에 생기는 직선 형상의 공간 부분에 설치된 다른 연결단열벽의 측면에 포지티브 형태로 형성되는 단차부와 중첩되어, 도 30에 도시된 바와 같이, 제4슬릿(SL4)을 형성할 수 있다. 여기서 다른 연결단열벽은, 도 26의 (b)에 도시된 바와 같이, 좌우 측면에 포지티브 형태의 제2단차부(PS2)를 갖는 연결단열벽(3a)이거나, 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 타 측면에 포지티브 형태의 제3단차부(PS3)를 갖는 연결단열벽(3a)일 수 있다.
연결단열벽(3a)의 전후좌우 측면의 함몰부에서 네거티브 형태를 이루는 제4단차부(PS4)는, 이웃하는 4개의 고정단열벽(3b)사이에 생기는 교차 형상의 공간 부분에 삽입 설치될 때, 이웃하는 4개의 고정단열벽(3b) 각각의 전후좌우 측면에서 포지티브 형태를 이루는 제1단차부(PS1)와 중첩되어, 도 29에 도시된 바와 같이, 제1슬릿(SL1)을 형성할 수 있다.
상기한 본 실시예의 제1슬릿(SL1)은, 도 29에 도시된 바와 같이, 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 연결단열벽(3a)을 삽입 설치했을 때, 고정단열벽(3b)의 측면에 형성되는 제1포지티브 단차부 상에 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제1네거티브 단차부가 중첩되어 고정단열벽(3b)과 연결단열벽(3a) 사이에 형성되는 공간으로, 굴곡진 형태를 갖는다. 여기서, 고정단열벽(3b)의 측면에 형성되는 제1포지티브 단차부는 고정단열벽(3b)의 전후좌우 측면에 형성되는 포지티브 형태의 제1단차부(PS1)일 수 있으며, 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제1네거티브 단차부는 연결단열벽(3a)의 전후 측면에 형성되는 제2단차부(PS2), 제3단차부(PS3)이거나, 연결단열벽(3a)의 전후좌우 측면의 함몰부에 형성되는 제4단차부(PS4)일 수 있다.
굴곡진 형태를 갖는 제1슬릿(SL1)은, 직선 형태를 갖는 슬릿 대비 열대류 현상이 감소하지만, 제1슬릿(SL1)의 공간을 통해 열대류 현상이 발생될 수 있다.
이에 본 실시예에서는, 열대류 현상을 방지할 수 있도록, 고정단열벽(3b)의 전후좌우 측면에 포지티브 형태로 형성되는 제1단차부(PS1) 상에 제1단열패드(IP1)가 접착 형성된다.
제1단열패드(IP1)는, 고정단열벽(3b)에서 연결단열벽(3a)과 마주하는 측면에 형성되는 제1포지티브 단차부 상에 접착 형성될 수 있고, 연결단열벽(3a)이 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 설치될 때, 연결단열벽(3a)에 접착되지 않는 상태로 연결단열벽(3a)에서 고정단열벽(3b)과 마주하는 측면에 형성되는 제1네거티브 단차부에 의해 압착되어 제1슬릿(SL1)의 공간 부분을 차단할 수 있다.
제1단열패드(IP1)는, 글라스 울과 같은 단열 재질로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시예의 제4슬릿(SL4)은, 도 30에 도시된 바와 같이, 다수의 연결단열벽(3a)이 연속 설치될 때, 이웃하는 연결단열벽(3a) 중에서 어느 하나의 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제2포지티브 단차부 상에 다른 하나의 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제2네거티브 단차부가 중첩되어 이웃하는 연결단열벽(3a) 사이에 형성되는 공간으로, 굴곡진 형태를 갖는다. 여기서, 어느 하나의 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제2포지티브 단차부는 연결단열벽(3a)의 좌우 측면 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제2단차부(PS2), 제3단차부(PS3)일 수 있으며, 다른 하나의 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제2네거티브 단차부는 연결단열벽(3a)의 좌우 측면 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제3단차부(PS3)이거나, 연결단열벽(3a)의 전후좌우 측면의 돌출부에 형성되는 제4단차부(PS4)일 수 있다.
굴곡진 형태를 갖는 제4슬릿(SL4)은, 직선 형태를 갖는 슬릿 대비 열대류 현상이 감소하지만, 제4슬릿(SL4)의 공간을 통해 열대류 현상이 발생될 수 있다.
이에 본 실시예에서는, 열대류 현상을 방지할 수 있도록, 이웃하는 연결단열벽(3a)의 좌우 측면에 형성되는 제2포지티브 단차부 또는 제2네거티브 단차부 중에서 제2포지티브 단차부 상에 제2단열패드(IP2)가 접착 형성된다.
제2단열패드(IP2)는, 이웃하는 연결단열벽(3a) 중에서 어느 하나의 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제2포지티브 단차부 상에 접착 형성될 수 있고, 이웃하는 연결단열벽(3a)이 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 연속 설치될 때, 이웃하는 연결단열벽(3a) 중에서 다른 하나의 연결단열벽(3a)의 측면에 형성되는 제2네거티브 단차부에 의해 압착되어 제4슬릿(SL4)의 공간 부분을 차단할 수 있다.
제2단열패드(IP2)는, 글라스 울과 같은 단열 재질로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기한 본 실시예에서, 제1,2,3,4단차부(PS1, PS2, PS3, PS4) 각각의 폭은, 동일 또는 유사할 수 있으며, 예를 들어 30mm일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제1,4슬릿(SL1, SL4) 각각의 폭은, 동일 또는 유사할 수 있으며, 예를 들어, 연결단열벽(3a)의 상부 측면과 고정단열벽(3b)의 상부 측면 사이의 폭이 2mm이고, 연결단열벽(3a)의 하부 측면과 고정단열벽(3b)의 하부 측면 사이의 폭이 2mm일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제1,2단열패드(IP1, IP2) 각각의 두께와 폭은, 동일 또는 유사할 수 있으며, 예를 들어, 두께가 10mm이고 폭이 30mm일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 31은 본 발명의 제6실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이고, 도 32는 도 31에 도시된 1차단열벽을 이루는 고정단열벽에 대한 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 31에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 내부에서 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2)의 외측에 설치되며 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어지는 1차단열벽(3)과, 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4)과, 2차방벽(4)의 외측에 배치되어 선체(7)에 고정되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있으며, 전술한 제1실시예와 비교하여 고정단열벽(3b)에 서로 다른 깊이를 갖는 다수의 슬릿(SL2, SL3)이 마련되는 것이 상이하고, 다른 구성들은 동일 또는 유사하므로, 이하에서 중복 설명을 회피하기 위해 달라지는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)은, 전술한 바와 같이 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
1차단열벽(3)은, 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b)으로 이루어질 수 있다.
연결단열벽(3a)은, 고정단열벽(3b)을 포함하는 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 밀봉하도록 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치될 수 있으며, 이때 연결단열벽(3a)과 고정단열벽(3b) 사이에 형성되는 간극을 제1슬릿(SL1)으로 정의한다. 여기서 제1슬릿(SL1)은, 자연적으로 생기는 것으로, 1차단열벽(3)의 두께에 대응되는 깊이로 형성된다.
또한, 본 실시예는 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창에 대비할 수 있도록, 고정단열벽(3b)에 일정 간격을 두고 서로 다른 깊이를 갖는 다수의 슬릿(SL2, SL3)이 형성될 수 있다. 다수의 슬릿(SL2, SL3) 중에서, 제2슬릿(SL2)은 고정단열벽(3b)의 양측 가장자리 부근에서 제1슬릿(SL1)의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성될 수 있고, 제3슬릿(SL3)은 제2슬릿(SL3)의 내측에서 제2슬릿(SL2)의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성될 수 있는데, 이하에서 구체적으로 설명한다.
제2슬릿(SL2)은, 고정단열벽(3b)의 양측 가장자리로부터 가운데쪽으로 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 슬릿(SL2, SL3) 중에서, 연결단열벽(3a)에 첫번째로 근접되어 형성된 슬릿일 수 있다. 즉, 제2슬릿(SL2)은, 고정단열벽(3b)의 양측 가장자리 부근에 형성된 한 쌍의 슬릿일 수 있다.
이러한 한 쌍의 제2슬릿(SL2)은, 고정단열벽(3b)에 가해지는 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력을 최대한 완화할 수 있도록, 고정단열벽(3b)의 두께와 유사한 길이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 제2슬릿(SL2)은, 고정단열벽(3b)의 두께 대비 90% 내지 97%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 한 쌍의 제2슬릿(SL2)의 깊이는, 고정단열벽(3b)의 두께가 200mm인 경우, 180mm 내지 196mm일 수 있다.
본 실시예에서, 한 쌍의 제2슬릿(SL2)의 깊이를 고정단열벽(3b)의 두께와 유사한 길이로 형성하는 것은, 연결단열벽(3a)이 형성되는 부분에서 온도에 의한 고정단열벽(3b)의 수축 또는 팽창 응력이 가장 크게 발생되기 때문에, 고정단열벽(3b)의 가장자리 부근에서 응력에 의한 고정단열벽(3b) 및 2차방벽(4)의 손상을 방지하기 위함이다.
다만, 한 쌍의 제2슬릿(SL2)은 그 깊이를 고정단열벽(3b)의 두께와 유사한 길이로 형성함으로써, 온도에 의한 고정단열벽(3b)의 수축 또는 팽창 응력을 완화시킬 수 있어 고정단열벽(3b) 및 2차방벽(4)의 손상을 줄일 수 있지만, 일반적으로 슬릿은 대류 경로로 작용되므로 그 깊이가 깊을수록 자연기화율(BOR)이 열악해지는 문제가 발생된다. 이에 본 실시예에서는, 전술한 제2실시예와 같이, 제1슬릿(SL1)을 제1충전단열재(GW1)로 전부 또는 일부 충전하고, 한 쌍의 제2슬릿(SL2)을 제2충전단열재(GW2)로 일부 충전하여, 고정단열벽(3b)의 수축 및 팽창으로 인한 손상을 방지함과 동시에 자연기화율(BOR)을 개선할 수 있도록 한다.
제1충전단열재(GW1) 및 제2충전단열재(GW2)에 대해서는, 제2실시예에서 상세히 설명한 바, 여기서는 중복 설명을 회피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
제3슬릿(SL3)은, 고정단열벽(3b)의 양측 가장자리로부터 가운데쪽으로 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 슬릿(SL2, SL3) 중에서 연결단열벽(3a)에 첫번째로 근접되어 형성된 슬릿인 제2슬릿(SL2)의 내측에 다수 형성될 수 있다.
다수의 제3슬릿(SL3)은, 연결단열벽(3a)의 수축 및 팽창에 대비할 수 있도록, 고정단열벽(3b)에 가해지는 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력을 완화하면서 동시에 자연기화율(BOR)을 고려하여, 고정단열벽(3b)의 두께 대비 절반 정도의 두께에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 제3슬릿(SL3)은, 고정단열벽(3b)의 두께 대비 40% 내지 60%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 다수의 제3슬릿(SL2)이 깊이는, 고정단열벽(3b)의 두께가 200mm인 경우, 80mm 내지 120mm일 수 있다.
본 실시예에서, 다수의 제3슬릿(SL3)의 깊이를 상기한 한 쌍의 제2슬릿(SL2)의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성하는 것은, 고정단열벽(3b)의 수축 또는 팽창 응력이 가장 크게 발생되는 연결단열벽(3a)의 부근에서 멀리 떨어진 고정단열벽(3b)의 중간 영역에 형성되기 때문에, 고정단열벽(3b) 및 2차방벽(4)의 손상을 고려하기 보다는 고정단열벽(3b)에서의 자연기화율(BOR)을 고려하였다.
즉, 고정단열벽(3b)의 중간 영역은, 고정단열벽(3b)의 가장자리 부근 대비 응력에 의한 고정단열벽(3b) 및 2차방벽(4)의 손상이 상대적으로 적으므로, 다수의 제3슬릿(SL3)의 깊이를 상기한 한 쌍의 제2슬릿(SL2)의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 제2슬릿(SL2)의 깊이를 상대적으로 깊게하고, 제3슬릿(SL2)의 깊이를 상대적 얕게 형성함으로써, 고정단열벽(3b) 전체 부분에서의 수축 또는 팽창 응력을 완화시킬 수 있는 동시에 자연기화율(B0R)의 증가를 최소화할 수 있다.
상기에서는 다수의 제3슬릿(SL3)의 깊이가 고정단열벽(3b)의 두께 대비 40% 내지 60%에 해당되는 깊이로 형성되는 것을 설명하였지만, 도 32에 도시된 바와 같이, 더욱 다양한 깊이로 형성될 수 있다.
도 32를 참고하면, 다수의 제3슬릿(SL3)은, 고정단열벽(3b)의 양측 가장자리 부근에 형성되는 한 쌍의 제2슬릿(SL2)으로부터 고정단열벽(3b)의 가운데로 갈수록 깊이가 점점 얕아지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 제3슬릿(SL3) 중에서, 한 쌍의 제2슬릿(SL2)의 내측에 형성되는 한 쌍의 제3-1슬릿(SL3-1)은 고정단열벽(3b)의 두께 대비 70% 내지 80%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있고, 한 쌍의 제3-1슬릿(SL3-1)의 내측에 형성되는 한 쌍의 3-2슬릿(SL3-2)은 고정단열벽(3b)의 두께 대비 40% 내지 60%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있고, 한 쌍의 제3-2슬릿(SL3-2)의 내측에 형성되는 제3-3슬릿(SL3-1)은 고정단열벽(3b)의 두께 대비 20% 내지 30%에 해당되는 깊이로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 실시예는, 연결단열벽(3a)을 포괄하는 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)의 전체 두께에서 1차단열벽(3, 3a)의 두께를 2차단열벽(5)과 동일 또는 유사하게 구성함으로써, 2차단열벽(5)의 기계적 강도를 일정 수준으로 유지할 수 있음은 물론, 2차방벽(4)의 저온 부담 및 슬로싱 부담을 줄일 수 있어, 2차방벽(4)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 2차방벽(4) 상에 형성되는 1차단열벽(3)의 수축 및 팽창에 대비하기 위해 마련되는 슬릿을 최적화 하고, 슬릿을 통해 발생되는 대류 현상 및 2차방벽(4)으로의 열 침투를 최소화 할 수 있도록, 슬릿 구조를 개선하고 슬릿을 충전하는 충전단열재를 다양하게 구성함으로써, 슬릿 형성에 따른 1차단열벽(3)의 안정성을 향상시킬 수 있음과 동시에 2차방벽(4)의 저온 부담을 줄일 수 있어, 1차단열벽(3) 및 2차방벽(4)의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예들로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 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 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1, 1': 액화가스 저장탱크 2: 1차방벽
21: 평면부 22: 곡면부
23: 경계부 3: 1차단열벽
3b: 고정단열벽 31: 1차플라이우드
32: 1차단열재 3a: 연결단열벽
31a: 연결플라이우드 32a: 연결단열재
4: 2차방벽 41: 메인방벽
42: 보조방벽 5: 2차단열벽
51: 2차단열재 52: 2차플라이우드
6: 마스틱 7: 선체
81: 스터드 82: 고정 너트
9: 레벨링 부재 10: 접착부재
SL1, SL1': 제1슬릿 SL2, SL2': 제2슬릿
SL3: 제3슬릿 SL4: 제4슬릿
GW1: 제1충전단열재 GW1-1: 제1상부충전단열재
GW1-2: 제1중간충전단열재 GW1-3: 제1하부충전단열재
GW2: 제2충전단열재 GW2-1: 제2상부충전단열재
GW2-2: 제2중간충전단열재 GW2-3: 제2하부충전단열재
CP1: 제1대류경로 CP1': 대류차단경로
CP2: 제2대류경로 CP3: 제3대류경로
CP4: 제4대류경로 CP5: 제5대류경로
CP6: 제6대류경로 TL: 온도센서
ST1: 제1단차부 ST2: 제2단차부
CH: 챔퍼 IP1: 제1단열패드
IP2: 제2단열패드 PS1: 제1단차부
PS2: 제2단차부 PS3: 제3단차부
PS4: 제4단차부

Claims (6)

1차방벽, 1차단열벽, 2차방벽, 2차단열벽으로 이루어지는 극저온 물질을 저장하는 액화가스 저장탱크로서,
상기 1차단열벽은,
상기 2차단열벽, 상기 2차방벽, 상기 1차단열벽의 일부인 고정단열벽이 적층되어 이루는 단위 요소가 이웃하여 배치된 상태에서, 이웃하는 상기 고정단열벽 사이의 공간 부분에 마련되는 연결단열벽을 포함하고,
이웃하는 상기 고정단열벽 사이에 상기 연결단열벽을 삽입 설치했을 때, 상기 고정단열벽과 상기 연결단열벽 사이에 형성되는 제1슬릿;
상기 고정단열벽의 양측 가장자리 부근에서 상기 제1슬릿의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성되는 한 쌍의 제2슬릿; 및
상기 한 쌍의 제2슬릿의 내측에서 상기 한 쌍의 제2슬릿의 깊이보다 상대적으로 얕은 깊이로 형성되는 다수의 제3슬릿을 포함하고,
상기 고정단열벽은,
상기 2차방벽 상에 형성되는 1차단열재; 및
상기 1차단열재 상에 형성되는 1차플라이우드를 포함하고,
상기 한 쌍의 제2슬릿은,
상기 고정단열벽에 가해지는 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력이 상대적으로 크게 발생하는 양측 가장자리 부근에서, 상기 1차플라이우드를 관통해 상기 1차단열재의 하부까지 연장되는 깊이로 형성되고,
상기 다수의 제3슬릿은,
상기 고정단열벽에 가해지는 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력이 상대적으로 작게 발생하는 중간 영역에서, 상기 1차플라이우드를 관통해 상기 1차단열재의 중간부까지 연장되는 깊이로 형성되는 액화가스 저장탱크.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 제2슬릿은,
상기 고정단열벽의 두께 대비 90% 내지 97%에 해당되는 깊이로 형성되는 액화가스 저장탱크.
제1항에 있어서, 상기 다수의 제3슬릿은,
상기 고정단열벽의 두께 대비 40% 내지 60%에 해당되는 깊이로 형성되는 액화가스 저장탱크.
제1항에 있어서, 상기 다수의 제3슬릿은,
상기 한 쌍의 제2슬릿으로부터 상기 고정단열벽의 가운데로 갈수록 깊이가 점점 얕아지도록 형성되는 액화가스 저장탱크.
제4항에 있어서,
상기 다수의 제3슬릿 중에서,
상기 한 쌍의 제2슬릿의 내측에 형성되는 한 쌍의 제3-1슬릿은 상기 고정단열벽의 두께 대비 70% 내지 80%에 해당되는 깊이로 형성되고,
상기 한 쌍의 제3-1슬릿의 내측에 형성되는 한 쌍의 제3-2슬릿은 상기 고정단열벽의 두께 대비 40% 내지 60%에 해당되는 깊이로 형성되고,
상기 한 쌍의 제3-2슬릿의 내측에 형성되는 제3-3슬릿은 상기 고정단열벽의 두께 대비 20% 내지 30%에 해당되는 깊이로 형성되는 액화가스 저장탱크.
제1항에 있어서, 상기 1차단열벽과 상기 2차단열벽은,
동일한 두께를 가지는 액화가스 저장탱크.
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