KR20110047307A - 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법 - Google Patents

독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장하기 위해 설치되는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 단열이 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 패널 연결구조로서, 상기 탱크 몸체의 외부에 적층되며 서로 밀착되도록 설치되는 복수의 1차 단열 패널과; 각각의 상기 1차 단열 패널 상에 적층되며 서로 이격되도록 설치되는 복수의 2차 단열 패널과; 내부에 충전 공간을 형성하도록 서로 이격된 상기 2차 단열 패널들 사이에 배치되는 탄성 부재와; 상기 충전 공간에 충전되는 단열물질; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조가 제공된다.
액화가스, 저장탱크, 독립형, 단열 패널, 2중 구조, 연결, 발포 성형

Description

독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법{INSULATION PANEL CONNECTION STRUCTURE OF AN INDEPENDENCE TYPE LIQUIFIED GAS TANK AND CONNECTION METHOD THEREOF}
본 발명은 LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장하기 위해 설치되는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법에 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 포함한다.
이 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있으며, 통상 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 SPB형으로 나눠진다. MOSS형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 등에 기재되어 있고, SPB형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.
일반적으로 독립형 저장탱크는 알루미늄 합금이나 SUS, 및 9% 니켈 등 저온에 강한 합금으로 제조된 탱크 몸체에 폴리우레탄과 같은 비교적 단단한 단열 패널을 부착시켜 만들어지며, 선체의 내부 바닥에 배열되는 복수의 탱크 지지체 상에 놓여진다.
폴리우레탄 폼에 의해 제조된 다수의 단열 패널을 탱크 몸체의 외부에 설치하는 액화가스 저장탱크의 단열 구조는 대한민국 특허 제 10-166608 호 등에 기재되어 있다.
종래기술에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열구조에 의하면, 탱크 몸체의 외부에 대략 육면체 형상의 단열 패널을 연달아 부착시켜 탱크 내부에 수용된 액화가스에 외부로부터의 열이 전달되는 것을 방지하고 있다. 열전달을 차단하기 위해서 단열 패널은 소정의 계산된 두께를 가지도록 제작된다.
또한, 극저온의 액화가스를 수용하는 것에 기인하는 탱크 몸체의 수축에 따라 적절히 작용하여 단열 패널의 응력 발생을 방지할 수 있도록, 탱크 몸체의 외부에 배열되는 단열 패널들의 사이에는 저온에서도 탄성을 가지는 단열재가 설치된 다.
종래기술에 따르면, 단열 패널과 또 다른 단열 패널 사이는 일정한 간격을 두고 이격되도록 배치된다. 단열 패널의 가장자리에는 단차가 형성되어, 탱크 몸체와 가까운 저온측 갭보다 탱크 몸체로부터 먼 상온측 갭이 더욱 넓게 형성되어 있다.
저온측 갭 내에는 저온에서 탄성을 갖는 유리 울(glass woll)과 같은 단열물질이 충전되어 있으며, 상온측 갭 내에는 상온에 가까운 온도에서 단열 패널보다 높은 탄성을 가지는 폴리에틸렌 폼 등과 같은 단열물질이 충전되어 있다. 그리고 저온측 갭과 상온측 갭 사이의 경계면을 차단하기 위해 단열 테이프가 부착되고 있다.
이와 같이 구성된 종래기술의 단열 패널 연결구조에 따르면, 탱크 몸체로부터 액화가스가 누출될 경우, 단열 테이프에 의해 누출된 액화가스가 단열 패널을 통과하여 선체 바닥에 낙하하는 것이 방지될 수 있다. 또한 외부와의 열전달은 저온측 갭과 상온측 갭에 충전된 단열물질들에 의해 배제될 수 있다.
하지만, 저장탱크 내부에 액화가스를 선적하거나 하역함에 따른 반복적인 열변형이 가해지더라도 단열 패널들 사이의 연결구조가 손상되지 않도록 적절한 탄성을 가지면서도 단열 성능이 높아 외부로부터의 열 유입이 확실하게 차단될 수 있는 단열 패널의 연결구조에 대한 연구가 지속될 필요가 있다.
또한, 보다 큰 단열 패널을 탱크 몸체에 부착시킬 수 있도록 하는 동시에, 부착 작업과 단열 패널들의 연결 작업에 소요되는 시간과 노력을 더욱 절감할 수 있고, 저장탱크의 외부로부터의 열전달을 가능한 한 감소시킬 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열 구조에 대한 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 단열 패널을 이중 구조로 형성하고, 단열 패널들 사이의 간극에 단열물질을 사출성형하여 단열 패널들을 연결함으로써 작업이 용이하고 열변형시의 탄성 및 단열 효과가 우수한 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 단열이 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 패널 연결구조로서, 상기 탱크 몸체의 외부에 적층되며 서로 밀착되도록 설치되는 복수의 1차 단열 패널과; 각각의 상기 1차 단열 패널 상에 적층되며 서로 이격되도록 설치되는 복수의 2차 단열 패널과; 내부에 충전 공간을 형성하도록 서로 이격된 상기 2차 단열 패널들 사이에 배치되는 탄성 부재와; 상기 충전 공간에 충전되는 단열물질; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조가 제공된다.
상기 단열물질은 상기 충전 공간 내에 발포 성형되는 것이 바람직하다.
상기 탄성 부재는 가요성 EPS이며, 상기 단열 물질은 폴리우레탄 폼인 것이 바람직하다.
인접하는 상기 1차 단열 패널들의 경계면을 따라서 상기 1차 단열 패널들 상에는 연결 부재가 부착되며, 상기 연결 부재는 열변형시 부착 상태를 유지할 수 있 도록 절첩부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이격된 상기 2차 단열 패널들 사이에서 상기 연결 부재 상에는 유지 부재가 배치되며, 상기 유지 부재는 하부표면의 상기 절첩부에 상응하는 위치에 오목한 홈부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 충전 공간은 입구가 좁고 내부공간이 넓은 형상을 가질 수 있도록, 상기 탄성 부재의 측면에는 경사부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 단열이 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 패널 연결방법으로서, 상기 탱크 몸체 상에 적층 배치되는 상기 단열 패널 사이의 공간에 탄성을 가지는 단열물질을 발포 성형함으로써 상기 단열 패널을 연결하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결방법이 제공된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 단열 패널을 이중 구조로 형성하고, 단열 패널들 사이의 간극에 단열물질을 사출성형하여 단열 패널들을 연결한 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법이 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명에 의하면, 탱크 몸체에 단열 패널을 부착할 때, 단열 패널과 또 다른 단열 패널 사이의 연결을 위해 실시되는 작업이 용이하고 열변형시의 탄성 및 단열 효과가 우수한 연결구조가 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 단열 패널 연결구조를 설명하기 위해 각 부품을 분해한 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 탱크 몸체의 외부에 결합된 상태의 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 단열 패널 연결구조의 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 독립형 액화가스 탱크의 단열 구조는, 탱크 몸체(1)의 외부에 폴리우레탄 폼과 같이 비교적 경질의 단열 패널(10)이 부착됨으로써 단열층을 형성하여 이루어진다. 즉, 단열 패널(10)은 대략 육면체 형상을 가질 수 있으며, 복수개의 단열 패널(10)이 저장탱크의 탱크 몸체(1) 상에 서로 연달아 설치됨으로써 단열층이 형성된다.
탱크 몸체(1)와 단열 패널(10)의 사이는 완전히 밀착되지 않고 패드(도시생략)에 의해 간극이 형성되도록 서로 이격되어 있다. 탱크 몸체(1)와 단열 패널(10) 사이의 간극은, 통기 공간으로서 활용될 수 있으며 탱크 몸체(1)의 손상으로 인한 누출 발생시 누출액의 통로로서도 활용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 단열 패널 연결구조에 따르면, 탱크 몸체(1)의 외부면에는 1차 단열 패널(11)과 2차 단열 패널(15)이 이중 구조를 이루면서 적층될 수 있다.
탱크 몸체(1)와 가깝게 적층되는 1차 단열 패널(11)은, 인접하는 또 다른 1차 단열 패널(11)과 밀착되도록 위치된다. 1차 단열 패널(11)은 예컨대 폴리우레탄 폼이나 강화 폴리우레탄 폼 등과 같이 일정한 강도를 가지면서 단열 성능이 우 수한 소재로 만들어지는 것이 바람직하다. 각각의 1차 단열 패널(11)은 상술한 폴리우레탄 폼 등의 단열재의 일측에 적층되어 부착되는 제1 보호층(13)을 포함할 수 있다. 이 제1 보호층(13)은 알루미늄이나 알루미늄 합금, SUS 등의 저온강 소재로 만들어질 수 있다.
1차 단열 패널(11)들을 서로 연결하기 위해서 제1 보호층(13) 상에는 연결 부재(21)가 부착된다. 연결 부재(21)는 유리 천(glass cloth)을 갖는 Al 소재로 만들어질 수 있으며, 대략 테이프 혹은 띠 형상을 가질 수 있다. 이 연결 부재(21)는 초저온 실란트(sealant)에 의해 인접하는 1차 단열 패널(11), 즉 제1 보호층(13) 상에 부착된다. 그에 따라 1차 단열 패널(11)들 사이에 존재할 수 있는 틈을 연결 부재(21)에 의해 밀봉할 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 단면만이 도시되어 있지만, 연결 부재(21)는 폭이 좁은 띠 형상을 가져 인접하는 1차 단열 패널(11)들 사이의 경계면을 따라 길게 연장되어 부착될 수 있다.
또한, 1차 단열 패널(11)이 열수축이나 열팽창으로 인하여 변형될 경우에도 인접하는 1차 단열 패널(11)에 대한 연결 부재(21)의 부착 상태를 유지할 수 있도록, 연결 부재(21)는 중간부분에 절첩부(21a)를 갖는다. 그에 따라, 1차 단열 패널(11)의 열수축에 의해 인접하는 1차 단열 패널(11)들 사이의 거리가 멀어지더라도 절첩부(21a)가 펴지면서 열수축으로 인한 변위를 흡수할 수 있다.
각각의 1차 단열 패널(11) 상에는 2차 단열 패널(15)이 적층 설치된다. 2차 단열 패널(15)은, 1차 단열 패널(11)과 마찬가지로, 예컨대 폴리우레탄 폼이나 강 화 폴리우레탄 폼 등과 같이 일정한 강도를 가지면서 단열 성능이 우수한 소재로 만들어지는 것이 바람직하다. 2차 단열 패널(15)은 상술한 폴리우레탄 폼 등의 단열재의 일측에 적층되어 부착되는 제2 보호층(17)을 포함할 수 있다. 이 제2 보호층(17)은 알루미늄이나 알루미늄 합금, SUS 등의 저온강 소재로 만들어질 수 있다.
1차 단열 패널(11)이 서로 밀착되도록 설치되는 것에 비해 2차 단열 패널(15)은 서로 일정 간격을 두고 이격되도록 설치된다. 이격된 2차 단열 패널(15) 사이에는 연결 부재(21) 상에 접착 테이프 등으로 부착되어 연결 부재(21)를 유지시키는 유지 부재(23)가 배치된다. 유지 부재(23)는 예컨대 EPS 등과 같은 소재의 단열재로 대략 사각형의 단면형상을 가지도록 만들어질 수 있다.
유지 부재(23) 하부표면의 절첩부(21a)에 상응하는 위치, 즉 연결 부재(21) 상에 적층되었을 때 절첩부(21a)가 위치되는 부분에는, 절첩부(21a)와의 간섭을 회피하기 위해 오목한 홈부(23a)가 형성되는 것이 바람직하다.
유지 부재(23) 상에는 예컨대 가요성(flexible) EPS 등과 같은 소재의 단열재로 만들어지는 탄성 부재(25)가 적층된다. 탄성 부재(25)의 고정을 위해 유지 부재(23) 상에는 예컨대 실리콘 실란트가 도포될 수 있다. 이 탄성 부재(25)는 인접하는 2차 단열 패널(15)의 측면에 각각 밀착되도록 설치된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연결구조는, 유지 부재(23)와 한 쌍의 탄성 부재(25)에 의해 둘러싸인 충전 공간(27)을 갖는다. 이 충전 공간(27)은 단면이 대략 삼각형상을 가지도록 2차 단열 패널(15)의 주위에 연달아 형성된다.
한 쌍의 탄성 부재(25)는 측면에 경사부(25a)와 단차부(25b)를 가진다. 단차부(25b)는 유지 부재(23)의 외형에 상응하는 형상을 가져 적층시 유지 부재(23)와 밀착될 수 있도록 형성된다. 경사부(25a)는, 탄성 부재(25)가 2차 단열 패널()의 측면에 밀착되도록 설치되었을 때 인접하는 탄성 부재(25)들 사이에서 상술한 충전 공간(27)이 형성될 수 있도록 한다.
이 충전 공간(27)은 입구가 좁고 내부공간이 넓은 형상을 가질 수 있도록 단면이 대략 삼각형상을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 충전 공간(27)에는 폴리우레탄 폼(PUF)이 사출되어 발포성형될 수 있으며, PUF 사출 후 충전 공간(27)의 입구는 금속 혹은 실리콘 실란트에 의해 폐쇄될 수 있다.
도 1에는 도시의 편의를 위해서 충전 공간(27)의 내부에 대략 삼각형의 PUF 부재(28)가 삽입되는 것처럼 도시하고 있지만, 이는 대략 삼각형상을 가지는 충전 공간(27) 내에서 발포 성형된 PUF가 대략 삼각형 외형을 이룬다는 것을 의미할 뿐이다. 다만, 본 발명의 변형예에 따라서 별도로 성형된 PUF 부재가 탄성 부재(25) 사이의 충전 공간(27) 내에 삽입되도록 변형될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 탱크 몸체의 외부에 부착되는 단열 패널을 1차 단열 패널과 2차 단열 패널의 이중 구조로 형성한 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조가 제공된다.
본 발명에 따른 단열 패널 연결구조 및 연결방법은 육상의 독립형 액화가스 탱크뿐만 아니라, 독립형 액화가스 탱크가 설치되어 있으면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물 중 어디라도 적용될 수 있으며, 다시 말해 서 액화천연가스(LNG)나 액화석유가스(LPG) 등을 운반하는 액화가스 운반선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트 등에 모두 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른, 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조 및 연결방법을, 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 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 단열 패널 연결구조를 설명하기 위해 각 부품을 분해하여 도시한 단면도, 그리고
도 2는 탱크 몸체의 외부에 결합된 상태의 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 단열 패널 연결구조의 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 탱크 몸체 10 : 단열 패널
11 : 1차 단열 패널 13 : 제1 보호층
15 : 2차 단열 패널 17 : 제2 보호층
21 : 연결 부재 21a : 절첩부
23 : 유지 부재 23a : 홈부
25 : 탄성 부재 25a : 경사부
25b : 단차부 27 : 충전 공간

Claims (7)

  1. 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 단열이 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 패널 연결구조로서,
    상기 탱크 몸체의 외부에 적층되며 서로 밀착되도록 설치되는 복수의 1차 단열 패널과;
    각각의 상기 1차 단열 패널 상에 적층되며 서로 이격되도록 설치되는 복수의 2차 단열 패널과;
    내부에 충전 공간을 형성하도록 서로 이격된 상기 2차 단열 패널들 사이에 배치되는 탄성 부재와;
    상기 충전 공간에 충전되는 단열물질; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열물질은 상기 충전 공간 내에 발포 성형되는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성 부재는 가요성 EPS이며, 상기 단열 물질은 폴리우레탄 폼인 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    인접하는 상기 1차 단열 패널들의 경계면을 따라서 상기 1차 단열 패널들 상에는 연결 부재가 부착되며, 상기 연결 부재는 열변형시 부착 상태를 유지할 수 있도록 절첩부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    이격된 상기 2차 단열 패널들 사이에서 상기 연결 부재 상에는 유지 부재가 배치되며, 상기 유지 부재는 하부표면의 상기 절첩부에 상응하는 위치에 오목한 홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 공간은 입구가 좁고 내부공간이 넓은 형상을 가질 수 있도록, 상기 탄성 부재의 측면에는 경사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결구조.
  7. 복수의 단열 패널이 액화가스 저장탱크의 탱크 몸체 외부에 연달아 설치되어 단열이 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열 패널 연결방법으로서,
    상기 탱크 몸체 상에 적층 배치되는 상기 단열 패널 사이의 공간에 탄성을 가지는 단열물질을 발포 성형함으로써 상기 단열 패널을 연결하는 것을 특징으로 하는 독립형 액화가스 탱크의 단열 패널 연결방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101105253B1 (ko) * 2010-05-28 2012-01-17 한국과학기술원 단열 구조체 및 이를 갖는 극저온 액체저장탱크
KR20140130712A (ko) * 2012-02-20 2014-11-11 가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈 밀폐형 단열 탱크를 위한 단열 요소
KR20150142032A (ko) * 2013-04-11 2015-12-21 가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈 밀봉되고 단열된 탱크 벽을 제조하기 위한 단열 블록
KR20210125651A (ko) * 2020-04-08 2021-10-19 정태영 극저온 액화가스가 저장되는 압력식 저장탱크의 단열구조

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