KR102641452B1 - 선박용 액화수소 저장탱크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극저온의 액화수소를 저장하는 탱크부; 및 상기 탱크부의 외부면을 감싸며, 상기 탱크부를 냉각시키기 위한 냉각배관이 지나는 냉각라인을 구비하고, 복수개의 단열패널로 이루어지는 단열부;를 포함하며, 상기 단열패널은, 상기 탱크부에 밀착되어 열전달을 억제시키는 제1단열층; 상기 제1단열층의 외측에 배치되고, 상기 탱크부 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제시키는 제2단열층; 상기 제2단열층의 외측에 배치되고, 상기 탱크부 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제시키는 제3단열층; 상기 제2단열층 및 상기 제3단열층 사이에 배치되어 상기 제2단열층 및 상기 제3단열층을 지지하는 제1지지층; 및 상기 제3단열층의 외측에 배치되고, 상기 탱크부에 고박되어 상기 단열패널을 지지하는 제2지지층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 액화수소 저장탱크를 제공한다.
Description
본 발명은 선박용 액화수소 저장탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 극저온 저장탱크와 액화유지를 위한 선박용 액화수소 저장탱크에 관한 것이다.
액화수소는 친환경, 탈탄소의 연료로 활용되며 미래의 각 산업 및 운송수단의 연료로 활용될 수 있어 액화수소를 저장, 운송을 유지할 수 있는 시스템에 대한 관심이 커지고 있다.
이때, 수소는 극저온(-253℃)에서 액화되기 때문에 극한의 단열상태를 유지하지 않으면 쉽게 기화됨으로써 액화수소를 저장하기 위한 대용량의 저장용기의 단열시스템을 구성하여 액화상태를 유지할 수 있는 보온재의 개발이 필요하다.
한편, 대용량의 액화수소를 해외로부터 수입 또는 수출하기 위해서는 선박에 극저온 저장탱크와 액화유지를 위한 보온재를 적용해야 하며, 특히, 액화수소를 운반하기 위해서 대용량 저장용기인 선박의 B 타입 탱크 등과 같은 단열 시스템이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대용량의 액화수소를 운반하는 선박에 극저온 저장탱크와 액화유지를 위한 냉각라인을 가지는 선박용 액화수소 저장탱크를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는, 극저온의 액화수소를 저장하는 탱크부; 및 상기 탱크부의 외부면을 감싸며, 상기 탱크부를 냉각시키기 위한 냉각배관이 지나는 냉각라인을 구비하고, 복수개의 단열패널로 이루어지는 단열부;를 포함하며, 상기 단열패널은, 상기 탱크부에 밀착되어 열전달을 억제시키는 제1단열층; 상기 제1단열층의 외측에 배치되고, 상기 탱크부 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제시키는 제2단열층; 상기 제2단열층의 외측에 배치되고, 상기 탱크부 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제시키는 제3단열층; 상기 제2단열층 및 상기 제3단열층 사이에 배치되어 상기 제2단열층 및 상기 제3단열층을 지지하는 제1지지층; 및 상기 제3단열층의 외측에 배치되고, 상기 탱크부에 고박되어 상기 단열패널을 지지하는 제2지지층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는, 상기 제3단열층의 폭 길이는 상기 제2단열층의 폭 길이보다 더 길 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는, 상기 제2단열층은 진공판넬로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는, 상기 제3단열층은 폴리우레탄폼으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는, 상기 냉각라인은 상기 제3단열층에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는, 상기 냉각배관을 유동하는 냉각매체는 헬륨가스일 수 있다.
본 발명의 선박용 액화수소 저장탱크에 따르면, 단열패널이 다층 구조로 형성될 수 있으며, 제2단열층(220)이 진공판넬으로 이루어지고 제3단열층(240)이 폴리우레탄폼으로 이루어짐으로써, 열침입에 의한 열전달을 억제하여 탱크부(100)를 효과적으로 단열시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 선박용 액화수소 저장탱크에 따르면, 제3단열층(240)의 폭 길이가 제2단열층(220)의 폭 길이보다 더 길게 형성되어 단열패널의 단열효과가 증가되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 선박용 액화수소 저장탱크에 따르면, 냉각라인(260)이 냉각라인(260)이 제3단열층(240)의 상측에 가깝게 위치되어 단열패널의 단열효과가 증가되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 선박용 액화수소 저장탱크에 따르면, 냉각배관을 유동하는 냉각매체는 헬륨가스 등의 극저온 액체나 가스를 사용하여 냉각효과를 더 극대화할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 단열부의 단열패널을 도시한 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 단열부의 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고,
도 5 및 도 6은는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 제2단열층의 폭 길이와 제3단열층의 폭 길이에 따른 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 냉각라인의 위치에 따른 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 냉각배관을 유동하는 각각의 냉각매체에 대하여 단열패널의 온도분포를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 단열부의 단열패널을 도시한 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 단열부의 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고,
도 5 및 도 6은는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 제2단열층의 폭 길이와 제3단열층의 폭 길이에 따른 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 냉각라인의 위치에 따른 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 냉각배관을 유동하는 각각의 냉각매체에 대하여 단열패널의 온도분포를 나타낸 그래프이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 단열부의 단열패널을 도시한 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 단열부의 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 제2단열층의 폭 길이와 제3단열층의 폭 길이에 따른 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 냉각라인의 위치에 따른 단열 성능을 설명하기 위한 그래프이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크에서 냉각배관을 유동하는 각각의 냉각매체에 대하여 단열패널의 온도분포를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는 탱크부(100) 및 단열부(200)를 포함한다.
탱크부(100)는 극저온의 액화수소를 저장하는 탱크로, 본 실시예에서는 대용량 저장용기인 B 타입 탱크일 수 있다.
단열부(200)는 탱크부(100)의 외부면을 감싸고, 복수개의 단열패널로 이루어질 수 있다. 단열패널은 탱크부(100)에 저장된 액화수소가 액화상태로 유지될 수 있도록 다층 단열재로 구성될 수 있다.
구체적으로 도 2를 참조하면, 단열패널은 제1단열층(210), 제2단열층(220), 제3단열층(240), 제1지지층(230) 및 제2지지층(250)을 포함한다.
제1단열층(210)은 탱크부(100)에 밀착되어 열전달을 억제하는 역할을 수행하며, 멀티 단열층으로 이루어질 수 있다.
제2단열층(220)은 제1단열층(210)의 외측에 배치되고, 탱크부(100) 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제하는 역할을 수행하며, 진공판넬로 이루어질 수 있다.
제3단열층(240)은 제2단열층(220)의 외측에 배치되고, 탱크부(100) 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제하는 역할을 수행하며, 폴리우레탄폼으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 제3단열층(240)이 폴리우레탄폼으로 이루어진 것을 제시하고 있지만, 이에 한정하지 않고 진공판넬 등으로 이루어질 수 있다.
제1지지층(230)은 제2단열층(220) 및 제3단열층(240) 사이에 배치되어 제2단열층(220) 및 제3단열층(240)을 지지하는 역할을 수행하며, G10 재질로 이루어질 수 있다.
제2지지층(250)은 제3단열층(240)의 외측에 배치되고, 탱크부(100)에 고박되어 단열패널을 지지하는 역할을 수행하며, G10 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 단열패널은 다층 구조로 형성될 수 있으며, 제1단열층(210)이 탱크부(100)에 밀착되어 열전달을 억제하고, 제2단열층(220)이 진공판넬로 이루어지고 제3단열층(240)이 폴리우레탄폼으로 이루어짐으로써, 열침입에 의한 열전달을 억제하여 탱크부(100)를 효과적으로 단열시킬 수 있다.
구체적으로 도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 제1단열층(210), 제2단열층(220) 및 진공판넬로 이루어진 제3단열층으로 구성된 단열패널의 열해석 그래프이고, 도 3의 (b)는 제1단열층(210), 제2단열층(220) 및 폴리우레탄폼으로 이루어진 제3단열층(240)로 구성된 단열패널의 열해석한 그래프이다.
도 3의 (a)의 경우 진공에서 복사 열 전달로 인해 온도가 도 3의 (b)의 경우보다 온도가 크게 나타난 것을 확인할 수 있으며, 도 3의 (b)에서는 온도 구배가 나타나는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 도 4를 참조하면, 제1단열층(210), 제2단열층(220) 및 진공판넬로 이루어진 제3단열층으로 구성된 단열패널인 Case1650V인 경우보다 제1단열층(210), 제2단열층(220) 및 폴리우레탄폼으로 이루어진 제3단열층(240)로 구성된 단열패널인 Case1650P인 경우에 단열 성능이 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
단열패널의 단열 성능은 전도 열전달에 비해 복사 열전달효과가 더 크게 영향을 미치기 때문에 제3단열층(240)이 폴리우레탄폼으로 이루어짐으로써, 탱크부(100) 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달, 더 구체적으로 열전도를 억제하여 단열 성능이 더 증가되는 효과가 있다.
또한, 단열 성능을 더 증가시키기 위해 제3단열층(240)의 폭 길이는 제2단열층(220)의 폭 길이보다 더 길 수 있다.
도 5를 참조하면, 진공영역 즉, 제2단열층(220)의 폭 길이가 더 길수록 단열 성능이 저하되며, 제3단열층(240)의 폭 길이가 더 길수록 단열 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.
그리고, 도 6은 도 3의 (a)와 (b)에서 제2단열층의 폭 길이가 46, 36, 26, 16일 때 제2단열층의 각각의 폭 길이에 대하여 제3단열층의 폭 길이가 각각 20, 30, 40, 50인 경우에 대해서 열 전달량과 등가 열전도도를 비교한 그래프로, 제3단열층(240)이 폴리우레탄폼으로 이루어질 때, 제3단열층(240)의 폭 길이가 길수록 열 전달량 및 등가 열전도도가 감소하는 경향을 확인할 수 있다.
따라서, 제3단열층(240)의 폭 길이가 제2단열층(220)의 폭 길이보다 더 길게 형성되어 단열 성능이 더 우수한 효과가 있다.
다시 도 2를 참조하면, 단열패널은 탱크부(100)를 냉각시키기 위한 냉각배관이 지나는 냉각라인(260)을 포함할 수 있다. 이때, 냉각라인(260)은 제3단열층(240)에 형성될 수 있다.
냉각라인(260)은 제3단열층(240)에 형성되어 탱크부(100)를 냉각시키기 위한 냉각배관이 냉각라인(260)을 지날 수 있다. 즉, 냉각배관이 지나는 냉각라인(260)의 냉각 효과로 인해 단열 성능을 더 높일 수 있다.
또한, 냉각라인(260)은 제3단열층(240)의 상측에 가깝게 위치할수록 단열패널의 단열효과가 증가될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 냉각라인(260)의 위치별 단열패널의 열해석 그래프로, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 냉각라인(260)이 제3단열층(240)의 상측에 가깝게 위치할수록 제1단열층(210), 제2단열층(220) 및 제1지지층(230)에 영향을 미쳐 온도 구배가 감소함을 확인할 수 있다.
즉, 냉각라인(260)이 제3단열층(240)의 상측에 가깝게 위치할수록 단열패널의 단열효과가 증가됨을 확인할 수 있다.
또한, 냉각라인은 단열패널마다 설치될 수 있으며, 2개의 단열패널마다 설치될 수도 있다.
한편, 냉각배관을 유동하는 냉각매체는 극저온 액체나 가스를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 냉각배관을 유동하는 냉각매체는 헬륨가스일 수 있다. 헬륨가스는 대류 열전달계수가 큰 물질로, 도 11을 참조하면, 수소, 질소를 냉각매체로 사용하는 경우, 수소와 질소는 대류 열전달계수가 헬륨보다 작아 확산 효과가 적기 때문에 냉각 효과가 적게 나타난 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 선박용 액화수소 저장탱크는 단열패널이 다층 구조로 형성될 수 있으며, 제2단열층(220)이 진공판넬로 이루어지고 제3단열층(240)이 폴리우레탄폼으로 이루어짐으로써, 열침입에 의한 대류 및 전도를 억제하여 탱크부(100)를 효과적으로 단열시킬 수 있다.
또한, 제3단열층(240)의 폭 길이가 제2단열층(220)의 폭 길이보다 더 길게 형성되어 단열패널의 단열효과가 증가되는 효과가 있다.
또한, 냉각라인(260)이 냉각라인(260)이 제3단열층(240)의 상측에 가깝게 위치되어 단열패널의 단열효과가 증가되는 효과가 있다.
또한, 냉각배관을 유동하는 냉각매체는 헬륨가스를 사용하여 냉각효과를 더 극대화할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 탱크부
200 : 단열부
210 : 제1단열층
220 : 제2단열층
230 : 제1지지층
240 : 제3단열층
250 : 제2지지층
260 : 냉각라인
200 : 단열부
210 : 제1단열층
220 : 제2단열층
230 : 제1지지층
240 : 제3단열층
250 : 제2지지층
260 : 냉각라인
Claims (6)
- 극저온의 액화수소를 저장하는 탱크부; 및
상기 탱크부의 외부면을 감싸며, 상기 탱크부를 냉각시키기 위한 냉각배관이 지나는 냉각라인을 구비하고, 복수개의 단열패널로 이루어지는 단열부;를 포함하며,
상기 단열패널은,
상기 탱크부에 밀착되어 열전달을 억제시키는 제1단열층;
상기 제1단열층의 외측에 배치되는 진공판넬로 이루어지고, 상기 탱크부 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제시키는 제2단열층;
상기 제2단열층의 외측에 배치되는 폴리우레탄폼으로 이루어지고, 상기 탱크부 내부 및 외부의 열침입에 의한 열전달을 억제시키는 제3단열층;
상기 제2단열층 및 상기 제3단열층 사이에 배치되어 상기 제2단열층 및 상기 제3단열층을 지지하는 제1지지층; 및
상기 제3단열층의 외측에 배치되고, 상기 탱크부에 고박되어 상기 단열패널을 지지하는 제2지지층;을 포함하고,
상기 냉각라인은 상기 제3단열층에 형성되되, 상기 제3단열층의 하측면보다 상측면에 가깝게 배치되며,
상기 제2단열층의 폭 길이와 상기 제3단열층의 폭 길이의 비는 16 : 50인 것을 특징으로 하는 선박용 액화수소 저장탱크. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 냉각배관을 유동하는 냉각매체는 헬륨가스인 것을 특징으로 하는 선박용 액화수소 저장탱크.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230125905A KR102641452B1 (ko) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 선박용 액화수소 저장탱크 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020230125905A KR102641452B1 (ko) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 선박용 액화수소 저장탱크 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102641452B1 true KR102641452B1 (ko) | 2024-02-27 |
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ID=90058420
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020230125905A KR102641452B1 (ko) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 선박용 액화수소 저장탱크 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102641452B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110135626A (ko) | 2010-06-11 | 2011-12-19 | 삼성중공업 주식회사 | 수소저장탱크를 구비한 선박용 열교환 시스템. |
| KR20180013083A (ko) * | 2016-07-28 | 2018-02-07 | 삼성중공업 주식회사 | 액화가스 저장탱크 |
| KR20200061590A (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-03 | 정태영 | 냉온열 기능을 포함하는 선박 hfo 탱크 및 냉난방용 고성능 단열 구조재 |
| KR20220016430A (ko) * | 2020-07-31 | 2022-02-09 | 현대중공업 주식회사 | 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 |
-
2023
- 2023-09-20 KR KR1020230125905A patent/KR102641452B1/ko active IP Right Grant
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