KR20110039722A - 독립형 저장탱크의 고정구조 - Google Patents

독립형 저장탱크의 고정구조 Download PDF

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이수호
손보경
윤정식
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Abstract

본 발명은 다양한 방식의 고정수단을 저장탱크와 격벽 사이에 배치하여 선체 내부공간에 저장탱크를 고정적으로 설치할 수 있도록 하는 독립형 저장탱크의 충격 흡수 기능을 가지는 고정구조에 관한 것이다.
독립형 저장탱크를 선체 구조물에 의해 구획 형성되는 선체 내부의 공간 내에 고정하기 위한 본 발명의 고정구조는, 상기 선체가 흔들림에 따라 상기 저장탱크가 상기 공간 내에서 이동할 경우 상기 선체 구조물에 대하여 수직인 방향으로 하중이 가해질 수 있도록, 상기 저장탱크와 상기 선체 구조물 사이에 설치되는 고정수단을 포함한다.
LNG, 저장탱크, 독립형, 고정구조, 고정수단, 스프링 장치, 실린더 장치

Description

독립형 저장탱크의 고정구조{FIXING STRUCTURE FOR AN INDEPENDENCE TYPE STORAGE TANK}
본 발명은 LNG나 LPG 등을 운반하는 액화가스 운반선 내에 설치되는 독립형 저장탱크의 고정구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 방식의 고정수단을 저장탱크와 격벽 사이에 배치하여 선체 내부공간에 저장탱크를 고정적으로 설치할 수 있도록 하는 독립형 저장탱크의 고정구조에 관한 것이다.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라고 함)를 포함한 다.
최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 포함된다.
LNG FPSO는, 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급함으로써 육상의 저장 및 생산설비를 생략할 수 있게 하는 부유식 해상 구조물이다.
이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV 등의 선박이나, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.
이 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 하기 표 1에서 나타난 바와 같이, 통상 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 SPB형으로 나눠진다.
전술된 GT형 및 TGZ형 탱크구조는 미국 특허 제 6,035,795 호, 제 6,378,722 호, 제 5,586,513 호 및 미국 특허공개 제 2003-0000949 호 등과, 대한민국 특허공 개 제 10-2000-0011347 호 및 제 10-2000-0011346 호 등에 기재되어 있다. 또한, 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 및 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.
Figure 112009062296569-PAT00001
일반적으로 독립형 저장탱크는 알루미늄 합금으로 제조된 탱크 몸체에 폴리우레탄과 같은 비교적 단단한 단열 패널을 부착시켜 만들어지며, 선체의 내부 바닥에 배열되는 복수의 탱크 지지체 상에 놓여진다. 독립형 저장탱크를 지지하기 위한 탱크 지지체의 구조는 일본 특허공개공보 소60-26900 호, 일본 특허공개공보 평7-52870 호, 및 대한민국 특허 제 10-189306 호 등에 기재되어 있다.
또한, 독립형 저장탱크를 선체의 내부공간에 고정적으로 설치하기 위한 탱크 고정구조는 대한민국 특허 제 10-0305513 호 및 제 10-0305514 호 등에 기재되어 있다.
도 1 및 도 2에는 종래 기술에 따른 탱크 고정구조의 다양한 구조 예가 도시되어 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 종래 기술의 일례에 따른 탱크 고정구조는, 선체(1)의 내부를 횡으로 구획하고 있는 격벽(2)에 한 쌍의 스토퍼(5)를 설치하고, 저장탱크(10)의 전후방 외측표면에 이들 스토퍼(5) 사이에 위치될 수 있도록 쵸크(11)를 설치하여 이루어진다.
또한 도 2에 예시된 바와 같이, 종래 기술의 다른 예에 따른 탱크 고정구조는, 선체의 상갑판(3) 하부표면에 한 쌍의 스토퍼(6)를 설치하고, 저장탱크(10)의 상부표면에 이들 스토퍼(6) 사이에 위치될 수 있도록 쵸크(12)를 설치하여 이루어진다.
이와 같이 구성함으로써 선체(1)의 거동에 의해 저장탱크(10)가 좌측 혹은 우측으로 이동할 경우, 한 쌍의 스토퍼(5 또는 6)에 의해 쵸크(11 또는 12)의 움직임이 제한되기 때문에 결과적으로 저장탱크(10)의 움직임이 제한될 수 있다.
도 1 및 도 2에는 저장탱크(10)가 선체(1)의 횡방향으로 움직이는 것을 제한하기 위한 횡방향 고정장치들이 예시되어 있지만, 저장탱크의 종방향 움직임을 제한하기 위한 종방향 고정장치 역시 동일한 구조를 가지는 것이었다.
그런데, 이러한 종래의 고정구조들은, 저장탱크와 격벽 사이, 그리고 스토퍼와 쵸크 사이 등에 간극이 존재하여, 선박이 흔들릴 때마다 탱크 고정구조에 충격이 가해지는 문제가 있다.
또한, 탱크의 횡방향 고정장치가 격벽 또는 상갑판 등에 설치되어 탱크의 움직임을 방지하기 위해 격벽과 상갑판 등의 선체 구조물에 대하여 선체의 횡방향으로 하중이 발생하는데, 이들 선체 구조물은 평면 구조를 가지므로 이 평면과 평행한 방향으로의 외력이 가해질 경우 균열이 발생할 가능성이 높다는 문제가 있다.
또한, 탱크의 외부에 쵸크가 설치되어 있기 때문에, 이 쵸크에 외력이 가해질 경우 탱크 몸체 혹은 단열벽 구조가 파손될 우려가 있다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 스프링이나 실린더 등의 다양한 방식의 고정수단을 저장탱크와 격벽 사이에 배치함으로써, 선체의 격벽 등에 횡방향 외력이 가해지는 대신에 두께방향 외력이 가해지도록 하여 선체 및 탱크의 파손 가능성을 경감할 수 있도록 하는 독립형 저장탱크의 고정구조를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 독립형 저장탱크를 선체 구조물에 의해 구획 형성되는 선체 내부의 공간 내에 고정하기 위한 충격 흡수 기능을 가지는 고정구조로서, 상기 선체가 흔들림에 따라 상기 저장탱크가 상기 공간 내에서 이동할 경우 상기 선체 구조물에 대하여 수직인 방향으로 하중이 가해질 수 있도록, 상기 저장탱크와 상기 선체 구조물 사이에 설치되는 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조가 제공된다.
상기 고정수단은 스프링 장치 또는 실린더 장치인 것이 바람직하다.
상기 고정수단은 상기 저장탱크의 전후좌우에 각각 하나 이상 설치되며, 상기 선체 구조물은 상기 선체를 횡방향으로 가로지르는 격벽과 상기 선체 좌우측의 내벽면을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고정수단의 일측은 상기 선체 구조물에 직접적으로 고정 설치되고, 타측은 상기 저장탱크에 직접적으로 고정되지 않는 것이 바람직하다.
상기 고정수단의 일측은 상기 선체 구조물에 직접적으로 고정 설치되고, 타측은 상기 저장탱크에 직접적으로 고정 설치되는 것이 바람직하다.
상기 스프링 장치는, 겹판 스프링, 코일 스프링, 접시 스프링, 그리고 유압 또는 공압 스프링 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 겹판 스프링, 코일 스프링, 그리고 유압 또는 공압 스프링은, 그 일단이 상기 선체 구조물에 고정되고 타단은 고정되지 않는 것이 바람직하다.
상기 접시 스프링은, 그 일단이 상기 선체 구조물에 고정되고 타단은 상기 저장탱크에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 실린더 장치는, 내부에 작동유체가 충전된 원통형의 실린더 부재와, 상기 실린더 부재의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치된 피스톤 부재와, 일단에는 상기 피스톤 부재가 고정되고 타단은 상기 실린더 부재의 외부로 연장되는 피스톤 로드를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 실린더 부재는 상기 선체 구조물에 설치되는 동시에 상기 피스톤 로드는 상기 저장탱크에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 실린더 장치와 상기 저장탱크 사이에는 완충수단이 개재되며, 상기 실린더 장치가 맞닿는 상기 저장탱크의 내부 및 외부에는 보강구조물이 설치되는 것이 바람직하다.
또한 충격 흡수 기능을 가지는 상기 고정수단은 상기 저장탱크의 상부와 상갑판 하부 사이의 공간에 더 설치되어 탱크의 상하방향 이동에 따른 충격을 완화하기 위해 추가 설치되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 스프링이나 실린더 등의 다양한 방식의 고정수단을 저장탱크와 격벽 사이에 배치하여 선체 내부공간에 저장탱크를 고정적으로 설치할 수 있도록 하는 독립형 저장탱크의 충격 흡수 기능을 가지는 고정구조가 제공될 수 있다.
본 발명의 고정구조에 의하면, 선체의 격벽 등에 횡방향 외력이 가해지는 대신에 두께방향 외력이 가해지도록 하여 선체 및 탱크의 파손 가능성을 경감할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 고정구조에 의하면, 저장탱크와 격벽 사이의 간극으로 인해 저장탱크가 미소하게 이동하더라도 고정수단에서 그 충격력을 모두 흡수할 수 있으므로, 저장탱크와 격벽에 가해지는 충격력을 감소시킬 수 있고 파손을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 고정구조에 의하면, 선체 내부에 횡방향으로 설치된 격벽에 가해지는 하중은 저장탱크의 전후방향 이동에 의해서만 발생하고, 저장탱크의 좌우방향 이동에 의해 발생하는 하중은 격벽 대신에 선체 내부의 좌우측 내벽에서 분산 지지할 수 있어, 횡방향 격벽에 대한 충격이 감소될 수 있다.
또한 본 발명의 고정구조에 의하면, 탱크의 외부에 쵸크가 직접 설치되어 그에 따른 보강이 요구되는 종래 기술에 비해 탱크에 직접 설치되는 구조물이 생략될 수 있어 탱크 내부의 보강구조를 경량화할 수 있다.
또한 충격 흡수 기능을 가지는 상기 고정수단은 상기 저장탱크의 상부와 상 갑판 하부 사이의 공간에 더 설치되어 탱크의 상하방향 이동에 따른 충격을 완화하는데 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 저장탱크의 충격 흡수 기능을 가지는 고정구조를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에는 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 고정구조가 도시되어 있고, 도 4에는 독립형 저장탱크를 고정하기 위하여 사용될 수 있는 고정수단으로서의 스프링 장치의 다양한 실시예들이 도시되어 있다. 그리고 도 5에는 독립형 저장탱크를 고정하기 위하여 사용될 수 있는 고정수단으로서의 실린더 장치의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 독립형 저장탱크의 고정구조는, 저장탱크(10)와 이 저장탱크(10)를 둘러싸고 있는 선체 구조물과의 사이에 복수의 고정수단(20)을 설치하여 이루어진다.
독립형 저장탱크를 설치함에 있어서, 선체(1)의 내부에는 저장탱크(10)를 설치할 수 있는 공간을 형성하기 위해 선체(1)를 횡방향으로 구획하는 격벽(2)이 마련된다. 이 격벽(2)과 선체(1)의 좌우측 내벽면(4)에 의해 구획 형성되는 공간 내에 독립형 저장탱크(10)가 설치된다.
본 명세서에서 선체 구조물이란 상기한 격벽(2)과 좌우측 내벽면(4) 등 저장탱크(10)를 설치하기 위한 공간을 형성하기 위해 선체(1) 내에 설치하는 벽을 말한다.
도 3에는 격벽(2) 및 내벽면(4)을 포함하는 선체 구조물과, 저장탱크(10) 사이에 총 8개의 고정수단(20)이 설치되어 있는 것으로 예시되어 있으며, 저장탱크(10)의 전후좌우에 각각 2개씩의 고정수단(20)이 설치되어 있는 것으로 예시되어 있지만, 필요에 따라 설치되는 고정수단(20)의 개수 및 위치는 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고정수단(20)으로서는 각종 스프링 장치나 실린더 장치가 활용될 수 있다.
도 4의 (a) 내지 (d)에는 본 발명의 고정수단으로서 사용할 수 있는 각종 스프링 장치의 예가 도시되어 있는데, 도 4의 (a)는 겹판 스프링, (b)는 코일 스프링, (c)는 접시 스프링, 그리고 (d)는 유압 또는 공압 스프링의 예가 도시되어 있다.
도 4의 (a), (b), 및 (d)에 예시된 겹판 스프링, 코일 스프링, 유압 또는 공압 스프링 장치의 경우에는 일측이 선체 구조물에만 고정되도록 설치되는 것이 바람직하다. 도 4의 (c)에 예시된 접시 스프링의 경우에는 좌측이 선체 구조물에 설치되고 우측이 저장탱크에 설치되는 것이 바람직하지만, 그 반대로 설치될 수 있음은 물론이다. 한편, 도 4의 (b)와 같은 코일 스프링의 경우에는 고정되지 않은 쪽, 즉 저장탱크쪽에는 코일 스프링의 압축시 휘어짐을 방지하기 위한 가이드 부재가 설치되어도 좋다.
도 5를 참조하면, 고정수단으로서의 실린더 장치(30)는, 내부에 작동유체가 충전된 원통형의 실린더 부재(31)와, 이 실린더 부재(31)의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치된 피스톤 부재(32)와, 일단에는 피스톤 부재(32)가 고정되고 타단은 실린더 부재(31)의 외부로 연장되는 피스톤 로드(33)를 포함한다.
실린더 부재(31) 내부에 충전된 작동유체는 기체 또는 액체일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 이 실린더 장치는 실린더 부재(31)의 외부에 별도로 마련된 작동유체 저장소나, 각종 밸브, 펌프나 압축기 등을 더 포함하여 유압 회로를 구성할 수 있음은 물론이다.
도 5에 도시된 실시형태에 따르면, 실린더 부재(31)는 격벽(2)이나 내벽면(4) 등의 선체 구조물 측에 설치되고, 피스톤 로드(33)는 저장탱크(10)에 설치된다. 역으로, 실린더 부재(31)는 저장탱크(10)에 설치되고, 피스톤 로드(33)는 격벽(2)이나 내벽면(4) 등의 선체 구조물 측에 설치되도록 변형될 수 있음은 물론이다. 또한, 저장탱크(10)에 설치되는 피스톤 로드(33)(혹은 실린더 부재)는 저장탱크(10)와 밀착될 수는 있지만 직접적으로 고정되지는 않도록 설치될 수 있다.
저장탱크(10)에 고정되는 피스톤 로드(33)의 말단은 넓은 면적으로 가질 수 있도록 그 형상을 두껍게 변형하는 것이 바람직하며, 피스톤 로드(33)의 말단과 저장탱크(10) 사이에는 고탄력 압축고무나 목재 등의 완충수단(35)이 개재될 수 있다. 이러한 완충수단은 도 4에 예시된 스프링 장치를 설치할 경우에도 활용될 수 있다.
피스톤 로드(33)가 맞닿는 저장탱크(10)의 내부 및 외부에는 보강구조물이 설치될 수 있다. 예를 들어, 저장탱크(10)의 내부에는 단면이 대략 T자 혹은 L자형인 보강재(13)를 시공하고, 저장탱크(10)의 외부에는 판형상의 스틸 패드를 시공할 수 있다.
또한 충격 흡수 기능을 가지는 고정수단(70)은 상기 저장탱크(10)의 상부와 상갑판(3) 하부 사이의 공간에 더 설치되어 탱크의 상하방향 이동에 따른 충격을 완화하는데 이용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 고정구조를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래 기술의 일례에 따른 탱크 고정구조의 평면도,
도 2는 또 다른 예의 종래 기술에 따른 탱크 고정구조의 주요부 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 고정구조의 평면도,
도 4는 독립형 저장탱크를 고정하기 위하여 사용될 수 있는 본 발명의 고정수단으로서의 스프링 장치의 다양한 실시예들을 도시하는 도면, 그리고
도 5는 독립형 저장탱크를 고정하기 위하여 사용될 수 있는 본 발명의 고정수단으로서의 실린더 장치의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 탱크 몸체 2 : 격벽
4 : 내벽면 10 : 저장탱크
13 : 보강재 20 : 충격 흡수 기능을 가지는 고정수단
30 : 실린더 장치

Claims (12)

  1. 독립형 저장탱크를 선체 구조물에 의해 구획 형성되는 선체 내부의 공간 내에 고정하기 위한 고정구조로서,
    상기 선체가 흔들림에 따라 상기 저장탱크가 상기 공간 내에서 이동할 경우 상기 선체 구조물에 대하여 수직인 방향으로 하중이 가해질 수 있도록, 상기 저장탱크와 상기 선체 구조물 사이에 설치되는 충격 흡수 기능을 가지는 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정수단은 스프링 장치 또는 실린더 장치인 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정수단은 상기 저장탱크의 전후좌우에 각각 하나 이상 설치되며,
    상기 선체 구조물은 상기 선체를 횡방향으로 가로지르는 격벽과 상기 선체 좌우측의 내벽면을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 고정수단은 상기 저장탱크의 상부와 상갑판 하부 사이의 공간에 더 설 치되는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정수단의 일측은 상기 선체 구조물에 직접적으로 고정 설치되고, 타측은 상기 저장탱크에 직접적으로 고정되지 않는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정수단의 일측은 상기 선체 구조물에 직접적으로 고정 설치되고, 타측은 상기 저장탱크에 직접적으로 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 스프링 장치는, 겹판 스프링, 코일 스프링, 접시 스프링, 그리고 유압 또는 공압 스프링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 겹판 스프링, 코일 스프링, 그리고 유압 또는 공압 스프링은, 그 일단이 상기 선체 구조물에 고정되고 타단은 고정되지 않는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 접시 스프링은, 그 일단이 상기 선체 구조물에 고정되고 타단은 상기 저장탱크에 고정되는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 실린더 장치는, 내부에 작동유체가 충전된 원통형의 실린더 부재와, 상기 실린더 부재의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치된 피스톤 부재와, 일단에는 상기 피스톤 부재가 고정되고 타단은 상기 실린더 부재의 외부로 연장되는 피스톤 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 실린더 부재는 상기 선체 구조물에 설치되는 동시에 상기 피스톤 로드는 상기 저장탱크에 설치되는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 실린더 장치와 상기 저장탱크 사이에는 완충수단이 개재되며, 상기 실린더 장치가 맞닿는 상기 저장탱크의 내부 및 외부에는 보강구조물이 설치되는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 고정구조.
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