KR20110015638A - 물결형 비드를 이용한 액화-가스 저장 탱크용 절연 블록의 접착 고정 - Google Patents

물결형 비드를 이용한 액화-가스 저장 탱크용 절연 블록의 접착 고정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캐리어 구조물(1) 내로 통합된 밀봉 및 단열 매립형 탱크에 관한 것으로, 다수의 절연 블록(14)을 포함하는 단열 배리어를 포함하며, 각각의 절연 블록은 합판 패널을 포함하고 단열 재료를 포함 또는 보유하며, 상기 절연 블록(14)은 평행선을 따라 상기 절연 블록의 패널 상에 제공된 패티 비드(3)를 이용하여 캐리어 구조물(1) 내로 직접 고정되며, 상기 절연 블록(14) 중 하나 이상 상에, 상기 비드들(3) 중 두 개 이상이 물결형 평행선들을 따라 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

물결형 비드를 이용한 액화-가스 저장 탱크용 절연 블록의 접착 고정 {GLUE-FASTENING OF INSULTING BLOCKS FOR A LIQUEFIED-GAS STORAGE TANK USING UNDULATING BEADS}
본 발명은 밀봉형 단열 탱크, 및 이러한 탱크의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액화 가스 및 특히 고 메탄 함유량을 가지는 액화 천연 가스의 저장을 위한 육상 탱크에 관한 것이다.
문서 FR 2 265 603호, FR 2 798 902호, FR 2 683 786호, FR 2 691 520호 및 FR 2 724 623호에서 수송선 내로 제조되는 밀봉형 단열 탱크의 제조가 이미 설명되었다. 탱크는 절연 배리어로 지칭되는 두 개의 단열 층과 교대로 구비하는 두 개의 연속하는 밀봉 배리어로 이루어진다. 주(primary) 밀봉 배리어로 지칭되는 제 1 밀봉 배리어가 액화 가스와 접촉하는 반면, 보조(secondary) 밀봉 배리어로 지칭되는 제 2 밀봉 배리어가 두 개의 절연 배리어들 사이에 배치된다. 다양한 배리어들이 서로 고정되고(fasten) 보조 절연 배리어는 본 기술분야의 일반적인 기술자에게 공지된 다양한 방법을 이용하여 선박의 내부 선체에 의해 형성된 지지 구조물로 고정된다.
또한 두 개의 단열 층과 교대로 구비되는 두 개의 연속하는 누출방지 배리어를 가지는 액화 가스의 저장을 위한 육상 탱크가 또한 알려져 있다. 육상 탱크의 경우, 지지 구조물은 일반적으로 콘크리트로 제조된다.
이러한 실시예들에서, 주 및 보조 절연 배리어는 단열체로 채워진 폐쇄형 평행 6면체 케이슨(caisson)이거나 캐리어 패널에 접착 본딩되는 절연 포옴 블록으로 이루어진다. 케이슨의 패널 또는 캐리어 패널을 생산하기 위해 이용되는 재료는 비용 및 이의 절연 품질의 이유 때문에 일반적으로 합판이다. 그러나, 합판이 가진 단점들 중 하나는 이방성이고 합판의 기계적 특성은 응력이 합판의 외부 플라이(ply)의 결(grain)의 방향으로 또는 횡방향으로 가해지는가에 따라 상이다는 것이다.
보조 배리어의 절연 블록은 첫번째 경우에서 지지 구조물 내에 결합된 스터드에 의한 조립에 의해, 두번째 경우, 보조 배리어의 외부 패널을 경유하여, 지지 구조물로 매우 간단하게 접착 본딩함으로써 지지 구조물로 고정된다. 이 경우에서, 접착 본딩을 위해 이용된 재료는 일반적으로 지지 구조물 쪽에 배치되는 절연 블록의 정면 상에 비드의 형태로 쌓이는 에폭시 유향 수지(epoxy resin mastic)이다. 종래 기술에서, 비드는 서로에 대해 평행하게, 절연 블록의 패널 상에 직선으로 배치된다.
지지 구조물 상에 절연 블록을 유지하는 것 외에, 유향 수지의 비드의 기능은 그의 형상을 적용함으로써 이러한 선체의 불가피한 불규칙성을 보장하는 것이다. 장착 작동 동안, 유향 수지의 비드는 절연 블록이 중합(polymerization) 전에 지지 구조물에 대해 압축되도록 공지된 수단으로 지지 구조물 상에 위치되어, 그의 형상을 완벽하게 따르도록 한다. 따라서 고 품질 접착 본딩을 확실히 얻는다. 중합으로, 유향 수지의 비드가 경화되고 이어서 완전한 강성 재료로서 작용한다.
탱크 내로부터 발생된 힘이 절연 블록의 패널을 경유하여 지지 구조물로 전달되기 때문에, 이러한 패널은 합판의 구조물이 파열되지 않고 패널로 인가되는 압력 및 인장 응력을 견디는 것이 요구된다. 따라서, 유향 수지의 비드들을 서로로부터 너무 멀리 이격시키지 않고 비드로부터 너무 먼 거리에 나무로 인가되는 힘을 인가하는 것을 방지하는 것이 필요하다.
더욱이, 다수의 비드가 요구되는 많은 양의 유향 수지 때문에, 탱크의 생산 비용을 상당히 증가시키는 단점을 가진다. 비드는 한편으로는 지지 구조물의 불규칙성에 대한 보상을 위해 상대적으로 큰 단면적을 가져야 하며 및 다른 한편으로는 비드가 단부 대 단부로 배치되는 경우 비드들의 총 길이는 평균 크기의 선박 또는 육상 탱크에 대해 수 십 킬로미터 또는 심지어 약 수백 킬로미터가 된다.
본 발명의 목적은 동시에 상기 절연 블록의 패널의 강한 저항을 패널 상에 가해지거나 심지어 이러한 저항을 개선하는 압축 또는 인장력으로 유지하면서, 비용이 적게 드는 절연 블록을 유향 수지의 비드를 이용하여 지지 구조물로 접착 본딩하는 방법을 제공함으로써 이러한 단점을 극복한다.
따라서, 본 발명의 주요구성은 절연 블록을 육상 탱크의 지지 구조물로 접착 본딩하는 방법이며, 육지 상에 액화 가스의 저장을 위한 밀봉형 단열 육상 탱크의 제조를 위해 유향 수지의 비드를 이용하며, 상기 탱크는 다수의 절연 블록을 포함하는 단열 배리어를 포함하며, 각각의 절연 블록은 합판 패널을 포함하고, 단열 재료를 포함 또는 보유하며, 상기 방법은
a) 상호 평행 선을 따라 상기 절연 블록의 패널로 또는 지지 구조물로 유향 수지의 비드의 적용,
b) 탱크의 지지 구조물에 대해 상기 절연 블록의 위치설정, 및
c) 상기 유향 수지의 중합까지 상기 지지 구조물에 대해 절연 블록의 가압을 포함하며, 상기 비드들 중 두 개 이상이 상기 절연 블록들 중 하나 이상의 패널과 지지 구조물 사이의 물결형 평행선(wavy parallel lines)을 따라 배치되는 것을 특징으로 한다.
유용하게는, 두 개의 연속하는 물결형 선들 사이의 거리는 100 mm 보다 크거나 100 mm이다.
바람직하게는, 물결형 선들은 사인 곡선이다.
유용하게는, 사인 곡선은 사인곡선의 주기와 사인 곡선의 진폭 사이에서 실질적으로 8의 비율을 가진다.
본 발명의 또 다른 주요 구성은 지지 구조물 내로 제조된 밀봉형 단열 육상 탱크이며, 이는 다수의 절연 블록을 포함하는 단열 배리어를 포함하고, 각각의 단열 블록은 합판 패널을 포함하고 단열 재료를 포함하거나 운반하며, 상기 절연 블록은 상호 평행선을 따라 상기 절연 블록의 패널 상에 위치되는 유향 수지의 비드에 의해 지지 구조물에 직접 고정되며, 상기 절연 블록들 중 하나 이상의 패널 상에 상기 비드들 중 두 개 이상이 물결형 평행선을 따라 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 추가로 이해될 것이고 본 발명의 다른 목적, 상세함, 피쳐(feature) 및 장점은 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 순전히 예시적이고 비-제한적인 예에 의해 본 발명의 일 실시예의 아래의 상세한 설명 중에서 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탱크의 단면도이며,
도 2는 종래 기술의 탱크의 상이한 층을 나타내는 사시도이며,
도 3은 도 1의 탱크의 경우를 나타내는, 도 2와 유사한 도면이며,
도 4는 도 1의 탱크의 보조 절연 블록의 저면도이며,
도 5는 도 1의 탱크의 유향 수지의 비드의 형태의 상세도이다.
도 1을 참조하면, 액화 가스를 저장하기 위한 육상 탱크의 지지 구조물(1)을 볼 수 있다. 지지 구조물(1)은 콘크리트로 제조된다. 본 발명의 내용 내에서, "육상 탱크"는 육상 토양, 해안 또는 바다 속 토양이든지 간에, 토양에 고정된 기초부 상에 제조된 탱크를 나타낸다. 탱크는 토양 높이 위에 건설될 수 있거나 부분적으로 또는 완전히 매립될 수 있다.
도 3을 참조하면, 탱크의 바닥 벽은 탱크의 내부로부터 지지 구조물(1)을 향하여
- 주름형 금속 시트로 제조된 주 누출방지 배리어(7),
- 합판 패널(8) 및 포옴(foam) 층(9)을 포함하는, 주 절연 배리어(2),
- 트리플렉스(triplex)로 제조된 보조 누출 방지 배리어(6),
합판 패널(11) 및 포옴 층(10)을 포함하는, 보조 절연 배리어를 연속적으로 가진다.
공지된 기술에 따라, 특히, 도입부에서 인용된 문서로부터, 주 절연 배리어(2), 보조 누출방지 배리어(6) 및 보조 절연 배리어(4)가 지지 구조물(1) 상에 조립된 예비제작된(prefabricated) 패널에 의해 제조된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주 절연 배리어(2)는 예비제작된 패널들 사이에 배치되는 절연 요소(12)에 의해 완료된다. 보조 누출방지 배리어(6)는 도 1에 나타나지 않지만, 보조 누출방지 배리어의 위치는 절연 요소(12)의 바닥에 의해 표시된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제시된 예에서, 탱크의 측방향 벽은 또한, 하부 부분에, 주 누출방지 배리어, 주 절연 배리어, 보조 누출방지 배리어 및 보조 절연 배리어 그리고, 상부 부분에, 단일 누출방지 배리어 및 단일 절연 배리어를 포함한다. 도시되지 않은 변형예에서, 탱크의 측방향 벽은 총 높이에 걸쳐 주 누출방지 배리어, 주 절연 배리어, 보조 누출방지 배리어 및 보조 절연 배리어를 포함한다.
또한, 또 다른 공지된 기술에 따라 육상 탱크를 생산하는 것도 가능하며, 여기에서 절연 배리어는 절연 재료로 채워진 케이슨에 의해 제조된다.
상세한 설명의 나머지에서, "절연 블록(14)"은 이용된 기술에 따라 포옴 층 및 합판 패널(도 1 및 도 3의 경우) 또는 절연 재료로 채워진 케이슨(이 경우는 도시안됨)을 포함할 수 있는 보조 누출방지 배리어의 요소를 지칭한다. 두 경우에서, 절연 블록(14)은 지지 구조물을 향하여 지향되는 절연 블록의 정면에 합판 패널을 포함한다.
절연 블록(14)은 유향 수지 비드(3)에 의해 지지 구조물에 고정된다. 두 개의 물결형 유향 수지 비드(3)는 도 3에 도시될 수 있다. 비교에 의해, 도 2는 종래 기술에 따른 탱크를 나타내며, 탱크 내의 유향 수지 비드(3)는 직선형이다. 도 2에서, 도 3과 동일한 도면 부호가 대응하는 요소를 표시하기 위해 이용된다.
도 4를 참조하면, 가장 큰 크기에 대해 횡방향으로 절연 블록(14)의 패널의 저면도를 볼 수 있으며, 절연 블록의 패널 상에 유향 수지(3)의 비드가 배치된다. 합판 패널을 제조하는 방법에 의해, 항상 불균일한 개수의 플라이(ply)가 있으며 외부 플라이 상의 나무 결(grain)은 패널의 가장 작은 크기의 축선을 따라 배향된다. 이러한 배향은 도 4의 축선(A-A)에 의해 나타난다.
도 5를 참조하면, 유향 수지(3)의 비드의 형상을 자세하게 볼 수 있으며, 도시된 물결 형상은 주기('L") 및 진폭("a")의 사인 곡선 형상이다.
종래 기술에 대한 본 발명에 의해 제공되는 장점이 지금부터 설명된다.
종래 기술의 실시예에서, 유향 수지의 비드는 직선형이고 대응하는 제 2 절연 블록이 탱크 내에 배치되게 되는 장소에 따라, 즉 가해지는 압력에 따라 변화되는 길이 만큼 규칙적으로 격리된다. 탱크 바닥 벽(측벽들의 플로어 및 하부 부분의 경우)의 경우, 나무가 두 개의 비드들 사이에서 파열되는 것을 방지하도록 유향 수지의 비드를 서로 더 근접하게 하는 것이 필요하다. 100 mm의 간격은 일반적으로 동일한 절연 블록 상의 두 개의 연속 비드들 사이에 적용된다. 형성되는 압력이 적게 되는 영역에서(측벽들의 상부 부분, 및 천장), 더 느슨한 간격이 수용가능하다. 일반적으로 적용되는 간격이 140 mm이다.
절연 블록(14)의 정면들을 구성하는 나무의 패널은 탱크 내에 포함된 액체의 중량 때문에 이용 중 압축력이 가해진다.
합판 패널의 취약점은 두 개의 타입이다:
- 압축시 불균일하게 분포된 압력이 가해지는 하부면이 비드들 사이의 비-지지된 간격으로 비드들에 의해 형성된 선형 에지에 의해서만 지지되기 때문에, 합판 패널은 비드들에 대한 평행선을 따른 벤딩에 의해 파손될 수 있다. 이러한 취약성은 비드들이 합판의 외부 플라이의 결과 동일한 방향으로 배향될 때 더 두드러지게 되며(도 4 참조), 이는 자주 실제로 발생되는 경우이다. 이는 액화 가스를 운반하기 위한 선박이 건조되는 야드가 특히 유향 수지의 도포의 작동 후 하부면을 바닥으로 재 위치하도록 선박을 회전시키도록, 유향 수지의 비드가 구비된 절연 블록을 조종하는 것이 요구되기 때문이다. 이러한 조작은 유향 수지의 비드가 이러한 회전 동안 동일한 평면에 있는 경우, 즉 비드가 하부면의 가장 작은 크기의 방향으로 배치되는 경우, 더 신뢰적으로 진행된다. 이러한 배향은 합판의 건조에 의해 정밀하게는 외부 플라이의 결의 방향이다;
- 인장시 외부 플라이의 나무의 부분이 유향 수지의 비드에 부착되어 남아있고 나머지는 비드로부터 분리되면서, 합판 패널의 나무가 얇은 조각으로 갈라지게 되어, 절연 블록이 내부 선체로부터 분리되도록 한다.
합판의 이러한 취약성은 유향 수지의 비드들 사이의 너무 큰 간격을 방지하여 탱크를 위한 절연을 제공하기 위해 제공되는 유향 수지의 용적의 감소를 방지한다.
본 발명은 미리 적용된 직선형 비드를 예를 들면 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 사인곡선일 수 있는 웨이브를 가지는 비드(3)로 대체함으로써 이러한 문제점을 해결한다.
테스트는 다양한 간격을 가지는 사인곡선형 비드가 구비된 패널 상에 수행되는데, 사인곡선형 비드는 주기(L)가 372 mm이고 진폭은 46.5 mm이다. 비율(L/a)이 8이 되는 것을 특징으로 하는 이 같은 사인곡선의 길이는 길이(L)의 대응하는 직선 세그먼크의 길이보다 14% 만큼 더 크다.
내부-비드 휨 파열(flexural rupture) 및 박리에 대한 패널의 저항이 평가되고 100 또는 140 mm 떨어진 직선형 비드를 구비한 패널의 저항과 비교되었다. 동일한 휨 파열 압력은 직선형 비드를 관찰한 것 보다 35% 만큼 더 큰 비드들 사이의 간격만을 구비한 이러한 사인곡선형 비드로 발견된다.
또한, 박리 저항 테스트는 이 같은 사인곡선 형상(비율(L/a)이 8인)으로, 박리 저항은 또한 자체적으로 합판의 결에 대해 평행하게 배치되는 직선형 비드에 대해 48% 만큼 증가된다. 이는 직선형 비드로 보다 더 불리하게 되는 박리 면에서 달성되는 효과 없이 제 2 절연 블록의 패널 상에 도포되는 유향 수지의 길이에서의 35% 만큼의 감소가 가능하다.
전체적으로, 비율( L/a)이 8이 되는 사인곡선형 비드의 이용은, 동일한 휨 파열 강도를 유지하고 심지어 향상한 박리 저항을 얻으면서 직선형 비드에 비해 필요한 유향 수지의 양에서 18%의 절약을 허용한다.
비율(L/a)이 8이 아니거나 소정의 선택적인 주기 형상을 가지는 다른 사인곡선이 선택될 수 있다는 것이 명백하다. 필요한 유향 수지의 양은 이러한 물결형 선의 형상에 따라 더 크거나 더 작게 된다. 그러나, 선들 사이의 간격은 충분한 휨 파열 저항이 적용된 물결 형상으로 유지될 수 있도록 적용되어야 한다.
비록 본 발명은 다수의 특정 실시예에 대해 설명되었지만, 이러한 실시예로 전혀 제한되지 않으며 본 발명의 범위 내에 있는 경우 이러한 실시예들의 조합에 따라 설명된 수단의 기술적 등가물 모두를 포함한다는 것이 명백하다.

Claims (8)

  1. 육지 상에 액화 가스의 저장을 위한 밀봉형 단열 육상 탱크의 제조를 위해, 유향 수지의 비드(3)를 이용하여, 상기 육상 탱크의 지지 구조물에 절연 블록을 접착 본딩하는 방법으로서,
    상기 육상 탱크는 다수의 절연 블록(14)을 포함하는 단열 배리어를 포함하며, 상기 다수의 단열 블록 각각은 합판 패널을 포함하고 단열 재료를 포함하거나 보유하며,
    상기 방법은 a) 상호 평행한 선을 따라 상기 절연 블록(14)의 패널에 또는 지지 구조물에 유향 수지의 비드(3)의 적용,
    b) 상기 탱크(1)의 지지 구조물에 대한 상기 절연 블록(14)의 위치설정, 및
    c) 상기 유향 수지의 중합까지 상기 지지 구조물에 대한 상기 절연 블록의 가압을 포함하는, 육상 탱크의 지지 구조물에 절연 블록을 접착 본딩하는 방법에 있어서,
    상기 비드(3)들 중 두 개 이상이 상기 절연 블록(14)들 중 하나 이상의 패널과 상기 지지 구조물 사이의 물결형 평행선들(wavy parallel lines)을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는,
    육상 탱크의 지지 구조물에 절연 블록을 접착 본딩하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    두 개의 연속하는 물결형 선들 사이의 거리는 100 mm 보다 크거나 100 mm인,
    육상 탱크의 지지 구조물에 절연 블록을 접착 본딩하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 물결형 선들은 사인곡선인,
    육상 탱크의 지지 구조물에 절연 블록을 접착 본딩하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사인곡선은 상기 사인곡선의 주기와 상기 사인곡선의 진폭 사이가 실질적으로 8인 비율을 가지는,
    육상 탱크의 지지 구조물에 절연 블록을 접착 본딩하는 방법.
  5. 지지 구조물(1) 내에 설치되는 밀봉형, 단열 육상 탱크로서,
    다수의 절연 블록(14)을 포함하는 단열 배리어를 포함하고, 상기 다수의 절연 블록 각각은 합판 패널을 포함하고 단열 재료를 포함하거나 보유하며, 상기 절연 블록(14)은 상호 평행한 선들을 따라 상기 절연 블록들의 패널 상에 위치되는 유향 수지의 비드(3)에 의해 상기 지지 구조물(1)에 대해 직접 고정되는, 밀봉형, 단열 육상 탱크에 있어서,
    상기 절연 블록(14)들 중 하나 이상의 패널 상에 상기 비드(3)들 중 두 개 이상이 물결형 평행선들을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는,
    밀봉형, 단열 육상 탱크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 두 개의 연속형 물결형 평행선들 사이의 거리는 100 mm 보다 크거나 100 mm인,
    밀봉형, 단열 육상 탱크.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 물결형 선들은 사인 곡선인,
    밀봉형, 단열 육상 탱크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 사인곡선은 상기 사인곡선의 주기와 상기 사인곡선의 진폭 사이가 실질적으로 8인 비율을 가지는,
    밀봉형, 단열 육상 탱크.
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