KR20050077314A - 에어로젤을 이용한 ｌｎｇ 운반선 단열탱크의 단열구조 - Google Patents

에어로젤을 이용한 ｌｎｇ 운반선 단열탱크의 단열구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조에 관한 것으로, 그 목적은 단열성능이 우수한 에어로젤을 이용하여 단열탱크내에 밀봉 기능을 겸한 하나의 단열층을 추가로 구성하도록 함으로써, 제 1, 2 단열벽의 두께를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 단열탱크의 단열층 두께가 감소되어 적재용량의 손실을 줄일 수 있는 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조를 제공함에 있다.
본 발명은 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조에 있어서, 사각 격자 형태의 내부공간이 구비되어 조각 또는 과립형태의 에어로젤이 충전된 후 진공상태로 밀봉된 단열실드가 제 1 단열벽과 제 2 단열벽의 사이에 설치되어 밀봉기능과 단열기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성된 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조에 대한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

에어로젤을 이용한 ＬＮＧ 운반선 단열탱크의 단열구조{Heat insulating structure with Aerogel of insulated cargo tanks of LNG carrier}
본 발명은 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리우레탄 폼으로 이루어진 제 1, 2 단열벽의 사이에 에어로젤이 충전된 단열실드를 삽입하여 단열층의 두께를 현저하게 줄일 수 있는 단열탱크의 단열구조에 관한 것이다.
일반적으로 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG'라 함)는 지하에서 뽑아 올린 탄화수소 계열의 천연 가스를, 운송과 저장의 편의를 위해 영하 162℃로 압축, 냉각, 액화시켜 부피를 1/600으로 줄인 극저온의 액체를 말하는 것으로, 이는 가격에 비해 열량이 우수하여 석유 대체에너지로 각광받고 있으며, 청정에너지로서 LNG 교역량 증가에 따라 LNG 운반선의 수요도 증가하고 있다.
상기와 같은 액화천연가스를 운반하는 LNG 운반선은 액화천연가스의 특성 때문에 단열탱크의 형식 및 성능이 중요한데 LNG 화물이 적재되는 단열탱크의 형식에 따라 구형(독립형)과 멤브레인형으로 나누어진다.
도 4 는 이러한 단열탱크 형식의 하나로서 대한민국 등록특허공보 제10-0325441호는 종래의 멤브레인형 LNG 운반선의 단열탱크 구조를 도시하고 있다. 이 단열탱크의 구조는 도시된 바와 같이 이중 방벽 구조로 되어 있으며, 순차적으로 LNG가 직접 접촉하는 제 1 밀봉벽인 멤브레인 금속패널(1)과, 멤브레인을 지지해 주는 제 1 플라이우드(2)와, 제 1 단열벽(3)인 폴리우레탄 폼과, 제 2 밀봉벽인 알루미늄 금속판(4)과, 제 2 단열벽(5)인 폴리우레탄 폼과, 제 2 플라이우드(6)와, 화물과 단열탱크의 중량을 선체(7)에 전달하는 마스틱(10)과, 단열탱크를 선체에 고정하는 고정수단으로서 볼트(8)와 너트(9)로 구성되며, LNG 운반선내 단열탱크 제작공정에서 고정용 너트를 체결한 이후 제 2 단열벽인 폴리우레탄 폼에 생성된 간극은 폴리우레탄 등의 단열재로 충전하여 구성된다.
그러나, 종래의 멤브레인형 단열탱크 구조는 보온을 위한 단열층이 폴리우레탄 폼으로만 구성됨으로써 두께가 과도하게 두꺼우므로 단열층 제조비용이 과다하고, 화물적재 용량의 손실을 초래하는 문제점이 발생되었다.
일례로 종래의 단열탱크 구조에 의해 건조된 145,000m3급 LNG 운반선의 경우 단열층의 두께로 인하여 약 3%정도의 적재용량 손실을 초래하고 있고, 또한 단열시스템의 단열성능은 하루에 적재 LNG의 0.15%가 기화되는 것으로 알려져 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 단열층의 소재를 변경하려는 연구가 활발하게 이루어지고 있으나, 적재하중을 견뎌야하는 문제점과, 극저온하에서 소재의 단열 특성을 유지해야하는 문제점 등에 의해 많은 어려움이 있었다.
또한, 미국특허 6,485,805에서 단열을 위한 신소재인 에어로젤(Aerogel)의 특징이 언급되어 되어 있으며, 여기서 젤(gel)이라는 용어는 접착성이 있고 견고하며 콜로이드입자로서 연속적인 3차원적 형상을 갖고 있는 것으로. 일반적으로 중화염이 없을 경우 산성조건하에서 콜로이드입자가 뭉치면서 3차원 형상의 젤 극소구조를 형성하게 되며, 이러한 젤이 초임계 건조등에 의해 점착성의 젤 극소구조가 유지되어 저밀도의 에어로젤이 생성되는 것으로 설명되어 있다. 한편, 에어로젤(Aerogel)은 나노단위의 기공성 구조를 가진 저밀도 물질이며, 열전도도, 음파 전도도가 극히 낮으며, 단열/방음/방진/적외선 차단성 및 충격흡수 특성이 우수한 것으로 밝혀졌으나, 재질적 취성과 고압으로 압축시 단열성능이 저하되는 문제점이 있어 LNG 운반선의 단열재로 적용하는데 여러 가지 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 단열성능이 우수한 에어로젤을 이용하여 단열탱크내에 밀봉기능을 겸한 하나의 단열층을 추가로 구성하도록 함으로써, 제 1, 2 단열벽의 두께를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 단열탱크의 단열층 두께가 감소되어 적재용량의 손실을 줄일 수 있는 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조에 있어서, 사각 격자 형태의 내부공간이 구비되어 조각 또는 과립형태의 에어로젤이 충전된 후 진공상태로 밀봉된 단열실드가 제 1 단열벽과 제 2 단열벽의 사이에 설치되어 밀봉기능과 단열기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열실드의 내부에 에어로젤의 이동을 방지하도록 상방향으로 돌출된 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열실드의 내부에 칸막이의 꺾임을 방지하는 꺾임 방지턱이 칸막이의 중앙부 양면에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열실드는 알루미늄 또는 스테인레스 또는 니켈강 중 하나의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 단열구조를 나타낸 단면도를, 도 2 는 본 발명에 따른 단열층의 내부 확대도를, 도 3 은 본 발명에 따른 단열층의 평면도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 단열탱크의 단열구조는 LNG가 직접 접촉하는 제 1 밀봉벽인 멤브레인 금속패널과, 상기 멤브레인 금속패널의 하면에 설치되어 금속패널에 일정한 하중이 걸리게 하는 제 1 플라이우드와, 상기 제 1 플라이우드의 하면에 설치되며 폴리우레탄 폼으로 이루어진 제 1 단열벽과, 상기 제 1 단열벽과 소정거리 이격되어 형성되며 폴리우레탄 폼으로 이루어진 제 2 단열벽과, 상기 제 2 단열벽의 하면에 설치되어 하중을 분산하는 제 2 플라이우드로 이루어진 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조에 있어서, 다수의 칸막이에 의해 귀획된 사각 격자 형태의 내부공간이 구비되어 조각 또는 과립형태의 에어로젤이 충전된 후 진공상태로 밀봉된 단열실드가 상기 제 1 단열벽과 제 2 단열벽의 사이에 설치되어 밀봉기능과 단열기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 금속패널(1)/제 1 플라이우드(2)/제 1 단열벽(3)/단열실드(20)/제 2 단열벽(5)/제 2 플라이우드(6)/마스틱(10)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어지며, 신소재 단열재인 에어로젤(24)이 단열실드(20)의 내부에 충전되어 단열실드가 단열과 밀봉기능을 동시에 수행함으로써 제 1, 2 단열벽(3,5)의 두께를 감소시킬 수 있도록 구성되어 있다.
상기 제 1, 2 단열벽(3,5)은 종래의 단열구조와 동일하게 폴리우레탄 폼으로 이루어지나, 종래의 제 1, 2 단열벽의 두께에 비해 현저하게 감소된 두께로 형성할 수 있으며, 이는 제 1, 2 단열벽의 사이에 설치되는 단열실드(20)에 의해 단열성능이 보완됨으로써 가능하게 된다.
상기 단열실드(20)는 알루미늄, 스테인레스, 니켈강등의 다양한 금속재로 제조될 수 있으며, 조각 또는 과립형태의 에어로젤(24)이 충전되는 사각 박스형의 내부공간(25)이 형성되어 있고, 이 내부공간(25)은 다수개의 칸막이(21)에 의해 격자 형태로 형성되어 있다.
또한, 상기 내부공간(25)의 저면에는 상방향으로 돌출된 다수의 돌기(22)가 형성되어 있고, 이 돌기(22)는 내부공간에 충전된 에어로젤(24)이 LNG 운반선의 좌우/상하 요동에 의해 움직이게 되는 것을 방지하도록 형성되어 있다.
또한, 적재 중량 및 충격에 의해 내부공간을 구획하는 칸막이가 찌그러지게 되는 것을 방지하기 위해 칸막이(21)와 내부공간(25)의 저면을 연결하는 리브(Rib)형상의 꺾임 방지턱(23)이 칸막이의 중앙부 양면에 형성되어 있다.
한편, 상기 단열실드(20)는 내부공간에 에어로젤이 충전된 후 진공상태로 밀봉되어 제작되어진다.
이와 같이 제 1, 2 단열벽(3,5)의 사이에 설치된 단열실드(20)는 종래의 알루미늄 금속판(4)의 기능인 단열탱크 밀봉기능과 단열층의 단열기능을 동시에 만족하게 된다.
상기와 같은 본 발명은 단열성능이 우수한 에어로젤이 충전된 단열실드가 제 1, 2 단열층의 사이에 적층됨으로서, 제 1, 2 단열벽의 두께 감소가 가능하여 종래의 단열시스템보다 현저하게 두께가 감소된 단열시스템을 구성할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 제 1 단열벽/단열실드/제 2 단열벽이 순차적으로 적층된 삼중방벽 구조로서, 단열성능은 우수하고, 종래의 단열층에 비해 단열층의 두께를 현저하게 줄일 수 있으며, 이로 인해 LNG 운반선의 적재용량의 손실을 줄여 LNG 운반선의 운항 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 단열구조를 나타낸 단면도
도 2 는 본 발명에 따른 단열층의 내부 확대도
도 3 은 본 발명에 따른 단열층의 평면도
도 4 는 종래의 LNG 운반선의 단열탱크 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 멤브레인 금속패널 (2) : 제 2 플라이우드
(3) : 제 1 단열벽 (4) : 알루미늄 금속판
(5) : 제 2 단열벽 (6) : 제 2 플라이우드
(7) : 선체 (8) : 볼트
(9) : 너트 (10) : 마스틱
(20) : 단열실드 (21) : 칸막이
(22) : 돌기 (23) : 꺽임 방지턱
(24) : 에어로젤 (25) : 내부공간

Claims (4)

  1. LNG 운반선 단열탱크의 단열구조에 있어서,
    사각 격자 형태의 내부공간이 구비되어 조각 또는 과립형태의 에어로젤이 충전된 후 진공상태로 밀봉된 단열실드가 제 1 단열벽과 제 2 단열벽의 사이에 설치되어 밀봉기능과 단열기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열실드의 내부에 에어로젤의 이동을 방지하도록 상방향으로 돌출된 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열실드의 내부에 칸막이의 꺾임을 방지하는 꺾임 방지턱이 칸막의 중앙부 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열실드는 알루미늄 또는 스테인레스 또는 니켈강 중 선택된 하나의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어로젤을 이용한 LNG 운반선 단열탱크의 단열구조.
KR1020040004919A 2004-01-27 2004-01-27 에어로젤을 이용한 ｌｎｇ 운반선 단열탱크의 단열구조 KR100750488B1 (ko)

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