KR20100083523A - 단열 패널의 단차 조절용 구조체 및 이를 갖는 극저온 액체저장탱크 - Google Patents

단열 패널의 단차 조절용 구조체 및 이를 갖는 극저온 액체저장탱크 Download PDF

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KR20100083523A
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김부기
김포철
김병철
김성수
김병중
박상욱
이관호
유하나
윤순호
김진규
임준우
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Abstract

본 발명에 의한 단열 패널의 단차 조절용 구조체는, 극조온 액체 저장탱크를 구성하는 탱크벽과 단열 패널의 사이에 배치되어 단열 패널의 단차를 조절하기 위한 것이다. 단차 조절용 구조체는, 탱크벽에 결합되는 받침 부재와, 단열 패널을 지지하기 위해 받침 부재에 결합된 지지 판재를 포함한다. 지지 판재는 단열 패널에 접하여 탄성 변형됨으로써 단열 패널을 지지한다. 본 발명에 의하면, 단열 패널을 지지하는 단차 조절용 구조체가 압축력을 받으면 쉽게 탄성 변형되고 압축력이 해제되면 쉽게 탄성 복원되기 때문에, 단열 패널의 단차 조절이 용이하다.

Description

단열 패널의 단차 조절용 구조체 및 이를 갖는 극저온 액체 저장탱크{LEVEL DIFFERENCE ADJUSTING STRUCTURE FOR HEAT INSULATING PANEL AND CRYOGENIC LIQUID STORAGE TANK HAVING THE SAME}
본 발명은 극저온 액체 저장탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극저온 액체가 저장되는 저장실을 단열하기 위해 탱크벽에 결합되는 단열 패널의 단차를 조절하기 위해 탱크벽과 단열 패널의 사이에 배치되는 단열 패널의 단차 조절용 구조체 및 이를 갖는 극저온 액체 저장탱크에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG), 액체 아르곤(LAR), 액체 질소(LIN), 액체 산소(LOX), 액체 수소(LH2) 등의 극저온 액체는 증발에 의한 액체의 손실을 최소화하기 위해 단열된 저장탱크에 저장된 상태로 보관되거나 운반된다. 이러한 극저온 액체 저장탱크의 일예로, 액화천연가스용 저장탱크는 약 -165℃의 초저온 액화천연가스를 저장할 수 있는 것으로, 구형 타입(Spherical Type)과 멤브레인 타입(Membrane Type)이 대표적이다. 멤브레인 타입의 액화천연가스용 저장탱크는 구형 타입의 액화천연가스용 저장탱크보다 적재용량이 크고 제작이 간편하여 현재 가장 널리 사용되고 있다.
멤브레인 타입의 액화천연가스용 저장탱크로는 프랑스 가즈트랜스포트 이트 테크니가즈(Gaz Transport et Technigaz, GTT)사에 의하여 개발된 가즈트랜스포트 시스템(Gaz Transport System)과, 테크니가즈 시스템(Technigaz System, Mark-Ⅲ)이 있다. 가즈트랜스포트 시스템은 인바강(Invar, 36% 니켈강)으로 이루어진 1차 및 2차 방벽의 사이에 펄라이트(Pearlite)가 채워진 단열박스가 개재되어 단열 패널을 형성한다. 이에 반해, 테크니가즈 시스템은 스테인리스 강판의 1차 방벽과, 알루미늄 포일의 양면에 유리섬유 복합재료가 접합된 형태의 트리플랙스(Triplex)로 이루어진 2차 방벽의 사이에 폴리우레탄 폼 재질의 단열재가 개재되어 단열 패널을 형성한다. 스테인리스 강판 및 트리플랙스는 인바강에 비해 가격이 저렴하고 시공이 편리하며, 폴리우레탄 폼의 단열효과가 우수하기 때문에, 테크니가즈 시스템이 가즈트랜스포트 시스템보다 선호되고 있다.
액화천연가스용 저장탱크의 단열 패널은 탱크벽에 스터드 볼트(Stud Bolt)와 너트를 이용한 기계적 체결 방법에 의해 결합된다. 스터드 볼트는 단열 패널의 결합 전에 탱크벽에 적절한 간격으로 용접 결합되고, 단열 패널은 이 스터드볼트들에 단단히 고정된다. 탱크벽은 그 표면이 편평한 것이 이상적이나, 그 크기가 매우 커서(예컨대, 30m×30m×40m 이상) 시공오차 또는 탱크벽 자체의 무게 등의 요인으로 그 표면에 불규칙한 곡면이 생길 수 있다. 탱크벽의 표면에 불규칙한 곡면이 있으면 단열 패널의 시공 시 단열 패널에 구조적인 결함이 생길 수 있으므로, 단차 조절용 패드로 탱크벽에 결합되는 단열 패널의 편평도를 맞추게 된다.
그런데 단차 조절용 패드로 단열 패널을 지지하는 것만으로는 단열 패널의 편평도를 확보하기 어렵기 때문에, 단열 패널의 시공 시 단열 패널을 탱크벽 쪽으로 가압하여 단차 조절용 패드를 압축함으로써 단열 패널의 단차를 조절하게 된다. 단차 조절용 패드는 두께 방향으로 힘을 받을 때 변형이 용이하여야만 단차 조절 시 단열 패널의 변형을 최소화할 수 있다.
그러나 종래의 단차 조절용 패드는 합판(Plywood)이나 플라스틱 재질로 이루어져서 두께 방향의 강성이 크기 때문에, 단차 조절을 위해 압축시킬 때 커다란 압축력이 필요하다. 따라서, 단차 조절 시 체결부위나 단열 패널이 파손되거나 변형되는 문제가 발생하기 쉽다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외력에 의해 쉽게 변형될 수 있는 적절한 강성을 가지고 있어서 단열 패널의 단차 조절이 용이한 단열 패널의 단차 조절용 구조체 및 이를 갖는 극저온 액체 저장탱크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 단열 패널의 단차 조절용 구조체는, 극조온 액체 저장탱크를 구성하는 탱크벽과 단열 패널의 사이에 배치되어 상기 단열 패널의 단차를 조절하기 위한 것으로, 상기 탱크벽에 결합되는 받침 부재와, 상기 단열 패널을 지지하기 위해 상기 받침 부재에 결합된 지지 판재 를 포함한다. 상기 지지 판재는 상기 단열 패널에 접하여 탄성 변형됨으로써 상기 단열 패널을 지지한다.
여기에서, 상기 지지 판재와 상기 단열 패널의 사이에 복수의 접촉부가 형성되도록 상기 지지 판재는 복수의 주름부를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 지지 판재는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 지지 판재가 상기 받침 부재의 영역 내에 위치하도록 상기 지지 판재는 상기 받침 부재보다 작은 것이 좋다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 극저온 액체 저장탱크는, 저장탱크의 외관을 이루는 탱크벽과, 상기 탱크벽의 내면에 결합된 단열 패널과, 상기 단열 패널을 상기 탱크벽에 고정하기 위해 상기 탱크벽에 설치되어 있는 고정수단과, 상기 단열 패널의 단차를 조절하기 위해 상기 탱크벽과 상기 단열 패널의 사이에 배치된 단차 조절용 구조체를 포함한다. 상기 단차 조절용 구조체는, 상기 탱크벽에 결합된 받침 부재와, 상기 받침 부재에 결합되고 상기 단열 패널에 접하여 탄성 변형됨으로써 상기 단열 패널을 지지하는 지지 판재를 포함한다.
여기에서, 상기 고정수단은, 상기 탱크벽에 고정된 스터드 볼트와, 상기 스터드 볼트에 나사 결합되어 상기 단열 패널을 상기 탱크벽 쪽으로 가압하는 너트를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 단열 패널을 지지하는 단차 조절용 구조체가 압축력을 받 으면 쉽게 탄성 변형되고 압축력이 해제되면 쉽게 탄성 복원되기 때문에, 단열 패널의 단차 조절이 용이하다.
또한, 본 발명에 의한 단차 조절용 구조체는 종래의 단차 조절용 패드에 비해 작은 힘으로 압축이 가능하기 때문에, 단차 조절 시 체결부위나 단열 패널의 파손 위험을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 단차 조절용 구조체는 종래의 단차 조절용 패드에 비해 탄성 변형량이 크기 때문에, 보다 큰 단차 범위에 대한 보정이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 단열 패널의 단차 조절용 구조체 및 이를 갖는 극저온 액체 저장탱크에 대하여 설명한다. 도면에서 구성요소의 크기와 형상 등은 발명의 이해를 돕기 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.
도 1은 극저온 액체 저장탱크의 일예로 선박에 설치된 액화천연가스용 저장탱크를 개략적으로 나타낸 것이다. 도면에는 액화천연가스용 저장탱크(20)의 고정 구조가 드러나지는 않았으나, 액화천연가스용 저장탱크(20)는 선체(10)의 내부에 고정되어 있는 것이다.
도 1 및 도 3에 도시된 것과 같이, 액화천연가스용 저장탱크(20)는, 저장탱크의 외관을 형성하는 탱크벽(22)과, 액화천연가스(G)가 저장된 저장실(21)을 단열시키기 위해 탱크벽(22)의 내면에 결합된 단열 패널(23)과, 단열 패널(23)을 탱크벽(22)에 고정하기 위한 고정수단(27)과, 단열 패널(23)의 단차(Level Difference) 를 조절하기 위해 탱크벽(22)과 단열 패널(23)의 사이에 배치된 단차 조절용 구조체(30)를 포함한다. 고정수단(27)은 탱크벽(22)에 고정되어 있는 스터드 볼트(28)와 스터드 볼트(28)에 나사 결합된 나사(29)를 포함한다.
도 2에 도시된 것과 같이, 단열 패널(23)은 한 쌍의 보호판(24) 사이에 단열재(25)가 개재되어 있는 구조로 이루어진다. 보호판(24)으로는 합판과 같은 압축 강도가 큰 다양한 재질의 것이 이용될 수 있고, 단열재(25)로는 폴리우레탄 폼과 같은 열전달계수가 작은 다양한 재질의 것이 이용될 수 있다. 단열 패널(23)의 내면에는 저장실(21)에 저장되어 있는 액화천연가스(G)의 누설을 막기 위해 저장실(21)을 기밀시키는 방벽(26)이 결합되어 있다. 단열 패널(23)은 다수의 스터드 볼트(28) 및 이에 나사 결합되어 있는 다수의 너트(29)에 의해 탱크벽(22)에 단단히 고정된다. 본 발명에 있어서, 단열 패널(23)은 이러한 구조로 한정되지 않고 저장실(21)을 단열시킬 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다. 그리고 고정수단(27)은 도시된 볼트-너트 구조로 한정되지 않고 단열 패널(23)을 탱크벽(22)에 고정할 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
단차 조절용 구조체(30)는 탱크벽(22)에 결합된 받침 부재(31)와, 단열 패널(23)의 일면을 지지하기 위해 받침 부재(31)에 결합되어 있는 지지 판재(32)를 포함한다. 받침 부재(31)는 탱크벽(22)에 원활하게 결합되고 지지 판재(32)를 안정적으로 떠받칠 수 있도록 편평한 판재 형상으로 이루어져 있다. 또한, 받침 부재(31)는 압축력 받더라도 쉽게 변형되지 않도록 합판과 같은 압축 강도가 큰 재질로 이루어진다.
지지 판재(32)는 단열 패널(23)의 일면에 압착되어 탄성 변형될 수 있도록 굴곡진 판재 형상으로 이루어져 있다. 지지 판재(32)는 압축력을 받아 탄성 변형될 때 넓이가 확장될 수 있도록 그 일부만 받침 부재(31)에 결합되어 있다. 지지 판재(32)의 결합은 접착제에 의한 방법, 리벳 등에 의한 기계적 방법 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 지지 판재(32)는 받침 부재(31)의 영역 내에 위치하도록 받침 부재(31)의 크기보다 작은 것이 좋으나, 반드시 이러한 구조로 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 것과 같이, 지지 판재(32)는 단열 패널(23)과의 사이에 복수의 접촉부(35)가 형성될 수 있도록 복수의 주름부(33)를 가지고 있다. 복수의 주름부(33)는 서로 평행하게 배열되어 있어서, 단열 패널(23)과 지지 판재(32)가 접촉해 있는 복수의 접촉부(35)도 서로 평행하게 배열된다. 복수의 주름부(33)는 압축력을 받으면 평면에 가깝게 펴질 수 있다. 주름부(33)의 크기나 개수 등의 구체적인 구조는 압축력에 대한 탄성 변형률을 고려하여 다양하게 설계될 수 있다. 지지 판재(32)는 스테인리스 스틸과 같은 금속, 또는 플라스틱 등 압축력을 받으면 탄성 변형될 수 있는 다양한 재질로 만들어질 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 의한 단차 조절용 구조체의 작용 및 단열 패널의 시공방법에 대하여 설명한다.
단열 패널(23)을 탱크벽(22)에 시공하기 위해서는 우선, 탱크벽(22)의 크기를 실측하고 단열 패널(23)을 고정하기 위한 스터드 볼트(28)의 설치 위치를 결정해야 한다. 스터드 볼트(28)의 설치 위치가 결정되면, 다수의 스터드 볼트(28)를 각각 설치 위치에 고정한다. 그리고 단열 패널(23)이 결합될 탱크벽(22) 내면의 편평도를 측정하고, 탱크벽(22)과 단열 패널(23)의 사이에 배치될 복수의 단차 조절용 구조체(30) 각각의 높이를 결정한다. 단차 조절용 구조체(30)의 높이는 받침 부재(31)의 하면에서 지지 판재(32)의 주름부(33) 최상단까지의 거리이다. 단차 조절용 구조체(30)의 높이는 받침 부재(31)의 두께를 변경함으로써 조절할 수 있다.
복수의 단차 조절용 구조체(30)에 대한 높이가 결정되면, 복수의 단차 조절용 구조체(30)를 각각 탱크벽(22)의 결합 위치에 고정한다. 단차 조절용 구조체(30)의 고정은 접착제에 의한 방법, 리벳 등에 의한 기계적 방법 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 탱크벽(22)에 결합된 복수의 단차 조절용 구조체(30)는 탱크벽(22) 위에 단열 패널(23)이 놓이는 가상의 평면(P')을 형성한다. 이러한 가상의 평면(P')은 이상적인 수평면(P)과 일치하는 것이 좋지만, 단차 조절용 구조체(30)의 가공 오차나 시공 오차 등의 이유로 이상적인 수평면(P)과 차이가 나기 쉽다. 이러한 복수의 단차 조절용 구조체(30)가 형성하는 평면(P')과 이상적인 수평면(P) 사이의 차이는 복수의 단차 조절용 구조체(30)를 탄성 변형시킴으로써 보정할 수 있다.
복수의 단차 조절용 구조체(30)가 탱크벽(22)에 결합되면, 그 위에 단열 패널(23)을 올려 놓는다. 도시된 것과 같이, 복수의 단차 조절용 구조체(30)가 형성하는 가상의 평면(P')이 이상적인 수평면(P)에 대해 기울어져 있으면, 단열 패널(23) 또한 탱크벽(22)의 내면에 대해 기울어지게 된다. 이러한 단열 패널(23)의 단차는 단열 패널(23)을 고정하기 위해 스터드 볼트(28)에 나사 결합된 너트(29)를 조임으로써 제거할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 것과 같이, 복수의 스터드 볼트(28)에 각각 나사 결합되어 있는 복수의 너트(29) 각각의 조임량을 조절하면, 각각의 지지 판재(32)의 압축량이 너트(29)의 조임량에 비례하여 감소됨으로써 단열 패널(23)의 편평도를 맞출 수 있는 것이다. 여기에서, 지지 판재(32)는 압축되더라도 너트(29)가 풀려 가압력이 감소하면 탄성 복원될 수 있으므로, 단열 패널(23)의 단차 조절이 용이하다.
너트(29)를 조일 때, 너트(29)는 단열 패널(23)의 보호 패널(24)을 탱크벽(22) 쪽으로 밀게 되고, 보호 패널(24)은 단차 조절용 구조체(30)의 지지 판재(32)를 탄성 변형시키면서 탱크벽(22) 쪽으로 움직인다. 이렇게 단열 패널(23)이 복수의 스터드 볼트(28)에 결합됨과 동시에 탄성 변형된 복수의 지지 판재(32)에 지지됨으로써, 단열 패널(23)은 탱크벽(22)에 단단하게 결합될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 단열 패널(23)을 지지하는 단차 조절용 구조체(30)가 압축력을 받으면 쉽게 탄성 변형되고 압축력이 해제되면 쉽게 탄성 복원되기 때문에, 단열 패널(23)의 단차 조절이 용이하다. 또한, 본 발명에 의한 단차 조절용 구조체(30)는 종래의 단차 조절용 패드에 비해 탄성 변형량이 크기 때문에, 보다 큰 단차 범위에 대한 보정이 가능하다.
본 발명에 있어서, 단차 조절용 구조체(30)의 탄성 변형 범위는 크기 때문에, 단열 패널(23)의 단차를 조절함에 있어서, 상술한 것과 같이 단차 조절용 구조체(30)을 탄성 변형시키기 전에 받침 부재(31)의 두께를 조절하여 단차 조절용 구 조체(30)의 높이를 조절할 필요는 없다. 즉, 단차 조절용 구조체(30)의 높이를 조절하지 않고, 모두 같은 높이를 갖는 복수의 단차 조절용 구조체(30) 각각의 지지 판재(32)를 탄성 변형시킴으로써 단열 패널(23)의 단차를 조절할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 설명하기 위해 선박에 설치된 액화천연가스용 저장탱크(20)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 선박 또는 지상에 설비되는 다양한 극저온 액체 저장탱크에 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 극저온 액체 저장탱크의 일예로 액화천연가스용 저장탱크를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 3 및 도 4은 본 발명의 일실시예에 의한 단차 조절용 구조체를 이용하여 단열 패널의 단차를 조절하는 과정을 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 저장탱크 21 : 저장실
22 : 탱크벽 23 : 단열 패널
26 : 방벽 27 : 고정수단
28 : 스터드 볼트 29 : 너트
30 : 단차 조절용 구조체 31 : 받침 부재
32 : 지지 판재 33 : 주름부

Claims (6)

  1. 극조온 액체 저장탱크를 구성하는 탱크벽과 단열 패널의 사이에 배치되어 상기 단열 패널의 단차를 조절하기 위한 단차 조절용 구조체에 있어서,
    상기 탱크벽에 결합되는 받침 부재와;
    상기 받침 부재에 결합되고, 상기 단열 패널에 접하여 탄성 변형됨으로써 상기 단열 패널을 지지하는 지지 판재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 패널의 단차 조절용 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 판재와 상기 단열 패널의 사이에 복수의 접촉부가 형성되도록 상기 지지 판재는 복수의 주름부를 갖는 것을 특징으로 하는 단열 패널의 단차 조절용 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 판재는 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 단열 패널의 단차 조절용 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 판재가 상기 받침 부재의 영역 내에 위치하도록 상기 지지 판재는 상기 받침 부재보다 작은 것을 특징으로 하는 단열 패널의 단차 조절용 구조체.
  5. 저장탱크의 외관을 이루는 탱크벽과;
    상기 탱크벽의 내면에 결합된 단열 패널과;
    상기 단열 패널을 상기 탱크벽에 고정하기 위해 상기 탱크벽에 설치되어 있는 고정수단과;
    상기 단열 패널의 단차를 조절하기 위해 상기 탱크벽과 상기 단열 패널의 사이에 배치되고, 상기 탱크벽에 결합된 받침 부재 및 상기 받침 부재에 결합되고 상기 단열 패널에 접하여 탄성 변형됨으로써 상기 단열 패널을 지지하는 지지 판재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 액체 저장탱크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정수단은, 상기 탱크벽에 고정된 스터드 볼트와, 상기 스터드 볼트에 나사 결합되어 상기 단열 패널을 상기 탱크벽 쪽으로 가압하는 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 액체 저장탱크.
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