KR102630657B1 - 액화 가스 저장 탱크와 이를 포함하는 선박 및 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법 - Google Patents

액화 가스 저장 탱크와 이를 포함하는 선박 및 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 액화 가스 저장 탱크는 극저온 물질을 수용하는 수용 공간을 형성하는 금속 재질의 1차 방벽; 상기 1차 방벽의 외측에 마련되는 1차 단열벽; 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 마련되는 연결 단열벽; 상기 1차 단열벽의 외측에 마련되는 2차 방벽; 및 상기 2차 방벽의 외측에 마련되는 2차 단열벽을 포함하고, 상기 연결 단열벽은 2차 방벽 상에 배치되고, 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 평행한 방향으로 나란히 배열된 복수의 단위 연결 단열벽을 포함하며, 상기 복수의 단위 연결 단열벽 중 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽이 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간의 상기 2차 방벽 상에 설치되어 상기 연결 단열벽 및 상기 2차 방벽이 고정되며, 측면에 제2 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽을 상기 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽의 측부에 부착되어 상기 이웃하는 단위 연결벽들이 연결될 수 있다.

Description

액화 가스 저장 탱크와 이를 포함하는 선박 및 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법{LIQUEFIED GAS STORAGE TANK, VESSEL HAVING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF LIQUEFIED GAS STORAGE TANK}
본 발명은 액화 가스 저장 탱크와 이를 포함하는 선박 및 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법에 관한 것이다.
수소, 산소 및 천연가스와 같은 물질을 대량으로 저장 및 수송하기 위하여 주로 저온 액화방법을 통하여 수소, 산소 및 천연가스를 고압 저온의 액화 가스로 변경하여 이용하고 있다. 이러한 저온의 액화 가스를 저장 수송하는 단열 용기를 설계함에 있어서, 외부로부터의 열침입에 의한 액화 가스의 비등을 방지하는 단열기술이 중요하다.
현재 상업적으로 적용되고 있는 단열 방법은 외부 단열 방법과 내부 단열 방법이 있다. 내부 단열 방법은 용기 외함의 온도를 외기 온도와 유사하게 제어할 수 있으므로, 저온용 소재의 적용과 같은 소재 사용에 제약이 없는 장점이 있다. 이와 같은 내부 단열 방법에는 중간방벽구조를 기초로 2중방벽 구조를 가지는 멤브레인형 단열 시스템이 알려져 있다.
멤브레인 단열 시스템은 단열 부재인 상부/하부 단열 패널과, 상부 단열 패널 상에 1차 방벽을 형성하는 멤브레인 금속 패널과, 상부/하부 단열 패널 사이에 위치하도록 설치되는 2차 방벽을 포함하는 이중 방벽 구조를 가질 수 있다.
2차 방벽은 상부/하부 단열 패널 사이에 형성된 공간 즉, 하부 단열 패널 상부면에 강성 2차 방벽이 부착되고, 하부 단열 패널 및 강성 2차 방벽의 적층체들 사이의 간극은 보조 방벽이 커버하는 구조를 가질 수 있다.
한편, 이웃하는 상부 단열 패널은 서로 이격되어 배치되고, 그 이격 공간에는 연결 단열 패널이 배치될 수 있다. 연결 단열 패널은 접착제를 이용하여 2차 방벽 상에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같은 연결 단열 패널은 접착제를 이용하여 2차 방벽 상에 접착됨으로써, 접착제의 경화 또는 건조를 위한 충분한 시간이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 제조 시간이 단축될 수 있는 액화 가스 저장 탱크와 이를 포함하는 선박 및 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화 가스 저장 탱크는 극저온 물질을 수용하는 수용 공간을 형성하는 금속 재질의 1차 방벽; 상기 1차 방벽의 외측에 마련되는 1차 단열벽; 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 마련되는 연결 단열벽; 상기 1차 단열벽의 외측에 마련되는 2차 방벽; 및 상기 2차 방벽의 외측에 마련되는 2차 단열벽을 포함하고, 상기 연결 단열벽은 2차 방벽 상에 배치되고, 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 평행한 방향으로 나란히 배열된 복수의 단위 연결 단열벽을 포함하며, 상기 복수의 단위 연결 단열벽 중 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽이 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간의 상기 2차 방벽 상에 설치되어 상기 연결 단열벽 및 상기 2차 방벽이 고정되며, 측면에 제2 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽을 상기 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽의 측부에 부착되어 상기 이웃하는 단위 연결벽들이 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽은 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이 공간의 선단 또는 후단에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽은 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이 공간의 중앙부에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 접착제 및 제2 접착제는 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은 선체; 및 상기 선체의 일부에 설치된 상술한 액화 가스 저장 탱크를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법은 2차 단열벽, 메인 방벽 및 제1 단열벽을 포함하는 복수의 단위 단열 구조체를 선체 상에 설치하는 단계; 이웃하는 2차 단열벽 사이의 간극을 커버하는 보조 방벽을 설치하는 단계; 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 연결 단열벽을 설치하는 단계; 및 상기 1차 단열벽 및 상기 연결 단열벽 상에 1차 방벽을 설치하는 단계를 포함하고, 상기 연결 단열벽은 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 평행한 방향으로 나란히 배열된 복수의 단위 연결 단열벽을 포함하며, 상기 연결 단열벽을 설치하는 단계는 상기 복수의 단위 연결 단열벽 중 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽을 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간의 상기 보조 방벽 상에 설치하는 단계; 및 측면에 제2 접착제가 도포된 나머지 단위 연결 단열벽을 상기 하부면에 제1 접착제가 도포된 단위 연결 단열벽의 측부에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액화 가스 저장 탱크와 이를 포함하는 선박 및 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법은 연결 단열벽을 2차 방벽 상에 접착하는 접착제의 경화 시간을 단축시켜 액화 가스 저장 탱크의 제조 시간이 단축될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액화 가스 저장 탱크를 설명하기 위한 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 액화 가스 저장 탱크의 1차 방벽을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법을 설명하기 위한 일부 사시도들이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
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, 액화 가스는 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 액화 가스로 표현할 수 있다. 이는 증발 가스도 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 증발 가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 이하에서 설명하는 액화 가스 저장 탱크가 구비되는 선박을 포함한다. 이때 선박은 적어도 액화 가스를 추진연료/발전연료로 사용하는 선박일 수 있으며, 가스 운반선, 가스가 아닌 화물이나 사람을 운반하는 상선, FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양 플랜트 등을 모두 포함하는 개념이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 액화 가스 저장 탱크를 설명하기 위한 일부 분해 사시도이며, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 액화 가스 저장 탱크의 1차 방벽을 설명하기 위한 도면이며, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법을 설명하기 위한 일부 사시도들이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 액화 가스 저장 탱크(1)는, 선박에 구비되어 극저온(약-160℃ 내지 -170℃) 물질인 LNG와 같은 액화 가스를 저장할 수 있다.
이하에서 설명하는 액화 가스 저장 탱크(1)가 구비되는 선박은, 도시하지 않았지만, 화물을 출발지에서 목적지까지 수송하는 상선 외에도 해상의 일정 지점에 부유하여 특정한 작업을 수행하는 해양구조물을 포괄하는 개념일 수 있다. 또한, 본 발명에서 액화 가스 저장 탱크(1)는, 액화 가스를 저장하는 어떠한 형태의 탱크도 포함될 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(1)는, 액화 가스와 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. 액화 가스 저장 탱크(1)는 2차 단열벽(5)과 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지될 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(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.
액화 가스 저장 탱크(1)는, 평면 및 코너 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액화 가스 저장 탱크(1)의 전후 방향의 횡벽, 횡벽 사이의 바닥, 세로벽 및 천장은 평면구조에 해당할 수 있다. 또한, 예를 들어, 액화 가스 저장 탱크(1)의 횡벽, 바닥, 세로벽, 천장이 만나는 구조는 코너 구조에 해당할 수 있다. 여기에서, 코너 구조는 둔각 코너 구조 또는 직각 코너 구조를 포함할 수 있다. 1차 단열벽(3) 또는 2차 단열벽(5)의 두께가 변화되는 경우, 둔각 코너 구조 또는 직각 코너 구조의 변화가 수반될 수 있다.
1차 방벽(2)은, 극저온 물질인 액화 가스를 수용하는 수용 공간을 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 액화 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
1차 방벽(2)은, 앵커 스트립(도시하지 않음)에 의해 1차 단열벽(3)의 상부에 고정 결합되어, 액화 가스 저장 탱크(1)에 저장되는 극저온 물질인 액화 가스와 직접 접촉되도록 설치될 수 있다.
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 방벽은 주름형상으로 형성될 수 있다.
1차 방벽(2)은, 주름형상이 제1 곡률 반경(R1)과 제2 곡률 반경(R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예의 1차 방벽(2)은 평면부(21)와 곡면부(22) 사이의 경계부(23)에서 제1 곡률 반경(R1)을 이루고, 곡면부(22)가 제2 곡률 반경(R2)을 이루는 2가지 종류의 곡률반경(R1, R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 곡률 반경(R1)은 제2 곡률 반경(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, 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(2)의 제작이 용이할 수 있다.
1차 단열벽(3)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화 가스 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 100mm 내지 250mm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 1차 단열벽(3)의 두께는 액화 가스 저장 탱크(1) 전체 두께의 25% 내지 75%를 차지할 수 있다.
1차 단열벽(3)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화 가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 1차 방벽(2)과 2차 방벽(4) 사이에 설치될 수 있다.
1차 플라이우드(31)는, 1차 방벽(2)과 1차 단열재(32) 사이에 설치될 수 있다. 1차 플라이우드(31)는, 6.5mm 내지 200mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차 단열재(32)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화 가스 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, 100mm 내지 250mm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 1차 단열재(32)의 두께는 액화 가스 저장 탱크(1) 전체 두께의 25% 내지 75%를 차지할 수 있다.
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 고정 단열벽(3b)으로 정의할 수 있으며, 폭은 단위 요소에 포함된 2차 단열벽(5)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 또한, 고정 단열벽(3b), 2차 방벽(4) 및 2차 단열벽(5)은 기 고정된 상태로, 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 각각이 분리되어 액화 가스 저장 탱크(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.
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 고정 단열벽(3b)을 포괄할 수 있음을 알려 둔다.
연결 단열벽(3a)은 복수의 단위 연결 단열벽(3aU)을 포함할 수 있다. 복수의 단위 연결 단열벽(3aU)은 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간을 따라 배열될 수 있다.
복수의 단위 연결 단열벽(3aU) 중 일부의 하부면에 제1 접착제(3aB1)가 도포될 수 있다. 예를 들면, 복수의 단위 연결 단열벽(3aU) 중 선단의 단위 연결 단열벽(3aU) 또는 후단의 단위 연결 단열벽(3aU)의 하부면에 제1 접착제(3aB1)가 도포되어 연결 단열벽(3a)이 2차 방벽(4)에 고정되도록 할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 복수의 단위 연결 단열벽(3aU) 중 선단의 단위 연결 단열벽(3aU) 또는 후단의 단위 연결 단열벽(3aU)의 하부면에 제1 접착제(3aB1)가 도포됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 복수의 단위 연결 단열벽(3aU) 중 중앙의 단위 연결 단열벽(3aU)의 하부면에 제1 접착제(3aB1)가 도포되어 연결 단열벽(3a)이 2차 방벽(4)에 고정될 수도 있다.
또한, 복수의 단위 연결 단열벽(3aU)은 각 단위 연결 단열벽(3aU)의 측면에 도포된 제2 접착제(3aB2)를 통하여 연결될 수 있다. 즉, 이웃하는 단위 연결 단열벽(3aU)의 사이에는 제2 접착제(3aB2)가 도포될 수 있다. 여기서, 제2 접착제(3aB2)는 제1 접착제(3aB1)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
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 200mm의 두께로 형성될 수 있다.
연결 단열재(32a)는, 연결 플라이우드(31a)와 2차 방벽(4)의 보조 방벽(42) 사이에 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있으며, 100mm 내지 250mm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 연결 단열재(32a)의 두께는 액화 가스 저장 탱크(1) 전체 두께의 25% 내지 75%를 차지할 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 메인 방벽(41)에 더하여 보조 방벽(42)이 더 적층되므로, 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)는 1차 단열벽(3)의 1차 단열재(32)의 두께보다 보조 방벽(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 보조 방벽(42)과 함께 밀봉하면서 외부로부터의 열 침입을 차단하는 역할을 수행하도록 설치될 수 있다.
2차 방벽(4)은 메인 방벽(41)과 보조 방벽(42)으로 구분될 수 있으며, 메인 방벽(41)은 단위 요소에서 2차 단열벽(5)의 상부에 설치되고, 보조 방벽(42)은 노출되는 메인 방벽(41)과 연결 단열벽(3a) 사이에 설치될 수 있다. 이때, 보조 방벽(42)은 서로 인접한 단위 요소들에 마련된 메인 방벽(41)을 상호 연결하도록 마련될 수 있다. 즉, 이웃하여 배치되는 단위 요소들은 메인 방벽(41)에 적층되는 보조 방벽(42) 및 연결 단열벽(3a)에 의하여 마감될 수 있다.
메인 방벽(41)과 보조 방벽(42)은 2차 방벽(4)과 같은 복합 시트 구조를 가질 수 있다.
2차 방벽(4)은 기본적으로 알루미늄 시트의 양면에 유리 섬유 시트가 접착되어 만들어진 형태로써, 알루미늄 시트의 두께나 사용되는 수지에 따라 강성이 상이할 수 있다. 열경화성 수지를 유리 섬유 시트에 함침시켜 강성을 가지는 2차 방벽을 강성 2차 방벽(RSB, Rigid Secondary Barrier)이라고 하며, 유리 섬유 시트를 접착제를 이용해 알루미늄 시트에 붙여 만든 연성이 있는 2차 방벽을 연성 2차 방벽(FSB, Flexible Secondary Barrier)이라고 한다.
본 실시예에서는 메인 방벽(41)이 강성 2차 방벽으로 구성되고, 보조 방벽(42)이 연성 2차 방벽으로 구성될 수 있다.
또한, 2차 방벽(4)은, 연결 단열벽(3a)을 포괄하는 1차 단열벽(3)과 2차 단열벽(5) 사이에 설치될 수 있으며, 1차 방벽(2)과 함께 액화 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
고정 단열벽(3b) 하단의 2차 방벽(4)은 단일 방벽으로서 메인 방벽(41)을 포함하고, 연결 단열벽(3a) 하단의 2차 방벽(4)은, 단위 요소를 서로 연결하는 메인 방벽(41)과, 단위 요소를 이루는 2차 단열벽(5) 상에 마련되는 보조 방벽(42)을 포함할 수 있다.
메인 방벽(41)은, 단위 요소를 이루는 2차 단열벽(5) 상에 마련되며 0.6mm 내지 1.0mm의 두께로 형성될 수 있고, 서로 인접한 메인 방벽(41)은 보조 방벽(42)이 적층되면서 기밀을 이룰 수 있다.
보조 방벽(42)은, 단위 요소들을 서로 연결하는 구성으로서 0.6mm 내지 1.0mm의 두께로 형성될 수 있고 메인 방벽(41) 상에 적층될 수 있다.
한편, 2차 단열벽(5)은, 고정 단열벽(3b) 및 연결 단열벽(3a)과 함께 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화 가스 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 100mm 내지 250mm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 2차 단열벽(5)의 두께는 액화 가스 저장 탱크(1) 전체 두께의 25% 내지 75%를 차지할 수 있다.
2차 단열재(51)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화 가스 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, 100mm 내지 250mm의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 2차 단열재(51)의 두께는 액화 가스 저장 탱크(1) 전체 두께의 25% 내지 75%를 차지할 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 200mm의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크(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 고정 단열벽(3b) 부분에 대해서는 상세히 언급하지 않지만, 2차 단열벽(5)과의 관계에서 고정 단열벽(3b) 역시 연결 단열벽(3a)과 동일 또는 유사할 수 있다.
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.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액화 가스 저장 탱크는 연결 단열벽(3a)이 복수의 단위 연결 단열벽(3aU)을 포함하고, 복수의 단위 연결 단열벽(3aU) 중 일부의 하부면에만 제2 접착제(3aB2)가 도포되어 연결 단열벽(3a) 및 2차 방벽(4)을 고정할 수 있다.
하기에서는 도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 액화 가스 저장 탱크(1)의 제조 방법을 설명한다.
우선, 도 4를 참조하면, 2차 단열벽(5), 메인 방벽(41) 및 1차 단열벽(3)을 구비하는 단위 단열 구조체를 준비한다.
단위 단열 구조체는 하기와 같이 제조될 수 있다.
우선, 2차 단열벽(5)을 준비한다. 2차 단열벽(5)은 2차 단열재(51) 및 2차 플라이우드(52)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 2차 단열재(51)는 선체(7)에 인접하게 배치되며, 2차 플라이우드(52)는 2차 단열재(51) 상에 배치될 수 있다.
또한, 서로 이웃하는 2차 단열벽(4)의 사이에는 단열 성능을 위한 글라스 울(Glass Wool) 또는 글라스 크로스(Glass Cloth)와 같은 단열 물질이 충진될 수 있다.
그런 다음, 2차 단열재(51) 및 2차 플라이우드(52)를 포함하는 2차 단열벽(5) 상에 메인 방벽(41)을 설치할 수 있다. 메인 방벽(41)은 2차 단열재(51) 상에 마련되어, 2차 단열재(51)를 커버할 수 있다. 또한, 메인 방벽(41)은 알루미늄 시트의 양면에 유리 섬유 시트가 접착된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 유리 섬유 시트는 열 경화성 수지에 함침되어 강성을 가질 수 있다. 즉, 메인 방벽(41)은 강성 2차 방벽(RSB, Rigid Secondary Barrier)일 수 있다.
2차 단열벽(5) 상에 메인 방벽(41)을 설치한 후, 메인 방벽(41) 상에 1차 단열벽(3)을 설치하여 단위 단열 구조체를 제조한다. 여기서, 1차 단열벽(3)의 폭 및 길이는 2차 단열벽(5)의 폭 및 길이보다 작을 수 있다.
1차 단열벽(3)은 1차 플라이우드(31) 및 1차 단열재(32)를 포함할 수 있다. 1차 플라이우드(31)는 1차 단열재(32) 상에 마련되고, 1차 단열재(32)는 메인 방벽(41) 및 1차 플라이우드(31) 사이에 마련될 수 있다.
한편, 1차 단열벽(3)은 다양한 형태로 제조될 수 있다. 예를 들면, 1차 단열벽(3)은 메인 방벽(41) 상에 1차 단열재(32)를 설치하고, 1차 단열재(32) 상에 1차 플라이우드(31)를 설치하여 제조될 수 있다. 또한, 1차 단열벽(3)은 메인 방벽(41) 상에 1차 단열재(32) 및 1차 플라이우드(31)의 적층체를 설치하여 제조될 수도 있다.
단위 단열 구조체를 준비한 후, 복수의 단위 단열 구조체를 선체(7) 내부면에 설치한다. 여기서, 단위 단열 구조체의 2차 플라이우드(52) 표면에는 미스틱이 미리 설치된 상태일 수 있다. 이웃하는 단위 단열 구조체는 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이에는 소정의 공간이 형성되고, 이웃하는 2차 단열벽(5)의 사이에는 소정의 간극이 발생할 수 있다.
복수의 단위 단열 구조체를 설치한 후, 이웃하는 2차 단열벽(5)의 사이의 간극을 커버하는 보조 방벽(42)을 설치하여, 2차 방벽(4)을 제조할 수 있다. 즉, 2차 방벽(4)은 메인 방벽(41) 및 보조 방벽(42)으로 구성될 수 있다.
여기서, 보조 방벽(42)은 유리 섬유 시트가 접착제를 이용하여 알루미늄 시트에 부착된 구조를 가질 수 있다. 따라서, 보조 방벽(42)은 연성을 가지는 연성 2차 방벽(FSB, Flexible Secondary Barrier)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 보조 방벽(42)를 설치한 후, 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간의 보조 방벽(42) 상에 연결 단열벽(3a)을 설치한다. 여기서, 연결 단열벽(3a)은 복수의 단위 연결 단열벽(3aU)을 포함할 수 있다.
복수의 단위 연결 단열벽(3aU)은 순차적으로 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간의 보조 방벽(42) 상에 설치될 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 복수의 단위 연결 단열벽(3aU) 중 하나의 하부면에 제1 접착제(3aB1)가 도포되며, 제1 접착제(3aB1)가 하부면에 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)은 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간에 설치될 수 있다. 여기서, 제1 접착제(3aB1)가 하부면에 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)은 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이 공간의 선단 또는 후단에 설치될 수 있다.
그런 다음, 다른 단위 연결 단열벽(3aU)의 측면에 제2 접착제(3aB2)를 도포하고, 측면에 제2 접착제(3aB2)가 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)을 먼저 설치된 단위 연결 단열벽(3aU)의 측면에 부착할 수 있다.
계속하여, 나머지 단위 연결 단열벽(3aU)도 측면에 제2 접착제(3aB2)를 도포하고, 먼저 설치된 단위 연결 단열벽(3aU)의 측면에 접착하여 연결 단열벽(3a)을 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간에 설치될 수 있다.
상술한 복수의 단위 연결 단열벽(3aU)을 순차적으로 접합하여, 연결 단열벽(3a)이 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간에 설치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 하부에 제1 접착제(3aB1)가 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)을 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이 공간의 선단 또는 후단에 설치하고, 측면에 제2 접착제(3aB2)가 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)을 계속하여 설치함을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 하부에 제1 접착제(3aB1)가 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)을 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이 공간의 중앙부에 설치한 후, 측면에 제2 접착제(3aB2)가 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)을 양측에 설치할 수도 있다.
단위 연결 단열벽(3aU)을 이용하여 연결 단열벽(3a)을 설치한 후에는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 단열벽(3) 및 연결 단열벽(3a) 상에 1차 방벽(2)을 설치하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크를 제조할 수 있다.
여기서, 1차 방벽(2)은, 극저온 물질인 액화 가스를 수용하는 수용 공간을 형성하며, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 1차 방벽(2)은, 2차 방벽(4)과 함께 액화 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
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. 즉, 1차 방벽(2)은 주름형상으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 연결 단열벽(3a)이 복수의 단위 연결 단열벽(3aU)을 이용하여 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간에 설치됨으로써, 단위 연결 단열벽(3aU)의 하부면에 도포되는 제1 접착제(3aB1)의 경화를 위한 시간이 단축될 수 있다. 즉, 제1 접착제(3aB1)가 하부면에 도포된 단위 연결 단열벽(3aU)의 측면에 제2 접착제(3aB2)를 이용하여 다른 단위 연결벽(3aU)을 설치하는 동안, 제1 접착제(3aB1)가 경화될 수 있다. 따라서, 액화 가스 저장 탱크(1)의 제조를 위한 시간이 단축될 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명된 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들 중 적어도 둘 이상을 조합한 것이나 상기 실시예들 중 적어도 어느 하나와 공지기술을 조합한 것을 새로운 실시예로 포함할 수 있음은 물론이다.
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 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 액화 가스 저장 탱크 2: 1차방벽
2a: 단위 방벽 21: 평면부
22: 곡면부 23: 경계부
3: 1차 단열벽 3b: 고정 단열벽
31: 1차플라이우드 32: 1차 단열재
3a: 연결 단열벽 3aU: 단위 연결 단열벽
3aB1: 제1 접착제 3aB12: 제2 접착제
31a: 연결 플라이우드 32a: 연결 단열재
4: 2차 방벽 41: 메인 방벽
42: 보조 방벽 5: 2차 단열벽
51: 2차 단열재 52: 2차 플라이우드
6: 마스틱 7: 선체

Claims (8)

  1. 극저온 물질을 수용하는 수용 공간을 형성하는 금속 재질의 1차 방벽;
    상기 1차 방벽의 외측에 마련되는 1차 단열벽;
    이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 마련되는 연결 단열벽;
    상기 1차 단열벽의 외측에 마련되는 2차 방벽; 및
    상기 2차 방벽의 외측에 마련되는 2차 단열벽을 포함하고,
    상기 연결 단열벽은 2차 방벽 상에 배치되고, 상기 이웃하는 1차 단열벽 사이의 공간에 평행한 방향으로 나란히 배열된 복수의 단위 연결 단열벽을 포함하며,
    상기 연결 단열벽은,
    상기 복수의 단위 연결 단열벽 중 어느 하나의 제1 단위 연결 단열벽에만 하부면에 제1 접착제가 구비되고,
    상기 복수의 단위 연결 단열벽 중 나머지 제2 단위 연결 단열벽들 각각에는 적어도 어느 한 측면에 제2 접착제가 구비되고,
    하부면에 상기 제1 접착제가 구비된 상기 제1 단위 연결 단열벽을 이웃하는 상기 1차 단열벽 사이의 공간의 상기 2차 방벽 상에 접착 고정되도록 설치하고,
    고정 설치된 상기 제1 단위 연결 단열벽의 일측 또는 타측에 상기 제2 접착제가 구비된 상기 제2 단위 연결 단열벽을 순차적으로 접착 연결해 형성되고,
    상기 제1 단위 연결 단열벽은,
    하부면이 상기 제1 접착제에 의해 상기 2차 방벽의 상부면과 접착 연결되고, 측면이 상기 제2 접착제에 의해 상기 제2 단위 연결 단열벽들 중 어느 하나의 측면과 접착 연결되고,
    상기 제2 단위 연결 단열벽은,
    하부면이 상기 2차 방벽의 상부면과 비접착 상태로 놓이고, 측면이 상기 제2 접착제에 의해 상기 제1 단위 연결 단열벽의 측면 또는 이웃하는 제2 단위 연결 단열벽의 측면과 접착 연결되는 액화 가스 저장 탱크.
  2. 제1 항에 있어서,
    하부면에 상기 제1 접착제가 도포된 상기 제1 단위 연결 단열벽은 이웃하는 상기 1차 단열벽 사이 공간의 선단 또는 후단에 설치되는 액화 가스 저장 탱크.
  3. 제1 항에 있어서,
    하부면에 상기 제1 접착제가 도포된 상기 제1 단위 연결 단열벽은 이웃하는 상기 1차 단열벽 사이 공간의 중앙부에 설치되는 액화 가스 저장 탱크.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 접착제 및 제2 접착제는 동일한 물질을 포함하는 액화 가스 저장 탱크.
  5. 선체; 및
    상기 선체의 일부에 설치된 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항의 액화 가스 저장 탱크를 포함하는 선박.
  6. 선체; 및
    상기 선체의 일부에 설치된 제1 항의 상기 액화 가스 저장 탱크를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 2차 단열벽, 상기 2차 방벽의 메인 방벽 및 상기 1차 단열벽을 포함하는 복수의 단위 단열 구조체를 상기 선체 상에 설치하는 단계;
    이웃하는 2차 단열벽 사이의 간극을 커버하는 상기 2차 방벽의 보조 방벽을 설치하는 단계;
    이웃하는 상기 1차 단열벽 사이의 공간에 상기 연결 단열벽을 설치하는 단계; 및
    상기 1차 단열벽 및 상기 연결 단열벽 상에 상기 1차 방벽을 설치하는 단계를 포함하고,
    상기 연결 단열벽은 이웃하는 상기 1차 단열벽 사이의 공간에 평행한 방향으로 나란히 배열된 상기 복수의 단위 연결 단열벽을 포함하며,
    상기 연결 단열벽을 설치하는 단계는,
    상기 복수의 단위 연결 단열벽 중 하부면에 상기 제1 접착제가 구비된 상기 제1 단위 연결 단열벽을 이웃하는 상기 1차 단열벽 사이의 공간의 상기 보조 방벽 상에 접착 고정되도록 설치하는 단계; 및
    고정 설치된 상기 제1 단위 연결 단열벽의 일측 또는 타측에 상기 제2 접착제가 구비된 상기 제2 단위 연결 단열벽들을 순차적으로 부착하는 단계를 포함하는 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    하부면에 상기 제1 접착제가 도포된 상기 제1 단위 연결 단열벽은 이웃하는 상기 1차 단열벽 사이 공간의 선단 또는 후단에 설치되는 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    하부면에 상기 제1 접착제가 도포된 상기 제1 단위 연결 단열벽은 이웃하는 상기 1차 단열벽 사이 공간의 중앙부에 설치되는 액화 가스 저장 탱크의 제조 방법.
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