KR20110136431A - Ｌｎｇ 저장탱크의 단열박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 저장탱크 단열 시스템의 1차 및 2차 단열벽을 구성하는 1차 단열박스와 2차 단열박스 사이에 완충 부재를 개재함으로써 슬로싱 하중을 완충시킬 수 있는 LNG 저장탱크의 단열박스에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, LNG 저장탱크의 단열벽을 형성하기 위한 LNG 저장탱크의 단열박스로서, 선체의 내부표면 상에 설치되는 2차 단열박스와; 상기 2차 단열박스 상에 설치되는 1차 단열박스와; 상기 1차 단열박스 및 상기 2차 단열박스 사이에 개재되는 완충부재; 를 포함하는 LNG 저장탱크의 단열박스가 제공된다.

Description

ＬＮＧ 저장탱크의 단열박스{INSULATION BOX OF A LNG STORAGE TANK}

본 발명은 LNG를 운반하는 LNG 운반선 내에 설치되는 GTT NO 96형 저장탱크의 단열박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LNG 저장탱크 단열 시스템의 1차 및 2차 단열벽을 구성하는 1차 단열박스와 2차 단열박스 사이에 완충 부재를 개재함으로써 슬로싱 하중을 완충시킬 수 있는 LNG 저장탱크의 단열박스에 관한 것이다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)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.

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, 생산된 천연가스를 해상에서 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 공급하는 부유식 해상 구조물이다.

이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV, 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 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 하기 표 1에서 나타난 바와 같이, 통상 멤브레인형 저장탱크는 GTT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.

전술된 GTT형 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 특허공개 제 10-2000-0011347 호 및 제 10-2000-0011346 호 등에 기재되어 있다. 또한, 독립탱크형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 및 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 GTT NO 96형의 저장탱크는, 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강으로 이루어지는 1차 밀봉벽(10) 및 2차 밀봉벽(15)과, 플라이우드 박스(plywood box) 및 펄라이트(perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽(11) 및 2차 단열벽(16)이, 선체의 내부표면(1, 2) 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.

상기 GTT NO 96형의 경우, 1차 밀봉벽(10) 및 2차 밀봉벽(15)이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 갖고 있어 1차 밀봉벽(10)의 누설시 상당한 기간 동안 2차 밀봉벽(15)만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다. 또한 GTT NO 96형의 밀봉벽(10, 15)은 멤브레인(Membrane)이 직선형이므로 TGZ Mark Ⅲ형의 파형 멤브레인보다 용접이 간편하여 자동화율은 높으나, 전체적인 용접장은 TGZ Mark Ⅲ형보다 길다. 또한, GTT NO 96형의 경우 단열박스(즉, 단열벽, 11, 16)를 지지하기 위해서 더블 커플(Double Couple)(17)을 이용하고 있다. 프랑스 특허 제 2146612 호, 제 2629897 호, 제 2683786 호 등에는 종래의 GTT NO 96형 단열박스의 구성과 고정방법 등이 개시되어 있다.

도 3에는 종래기술에 따른 GTT NO 96형 저장탱크의 단열박스의 일례가 도시되어 있다.

GTT NO 96 타입의 단열 시스템은, 전술한 바와 같이 인바 강(9% 니켈강)과 펄라이트 및 플라이우드로 제작된 1차 단열박스(21)와 2차 단열박스(23)가 2개의 층으로 적층되어 이루어진다. 1차 단열박스(21)는 1차 단열벽으로서 기능하며 2차 단열박스(23)는 2차 단열벽으로서 기능한다.

도시하지는 않았지만, 1차 단열박스(21)와 2차 단열박스(23) 사이에는 2차 밀봉벽이 설치될 수 있으며, 1차 단열박스(21)의 상부에는 1차 밀봉벽이 설치될 수 있다. 그리고 2차 단열박스(23)는 선체의 내부표면(1, 2) 상에 설치되어 있다.

1차 및 2차 단열박스(21, 23)는 플라이우드를 적절한 치수로 절단하여 조립함으로써 만들어진다. 플라이우드는 특성상 강에 비해 단열효과가 높고 열변형에 우수한 성질을 가지지만 강도가 약해, 저장탱크 내부의 LNG가 유동함으로써 발생하는 슬로싱 현상에 의한 충격으로 파손될 우려가 있다.

따라서, 단열박스, 나아가서는 LNG 저장탱크의 단열 시스템 전체의 구조적 강도를 향상시키기 위한 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, LNG 저장탱크의 단열벽을 형성하는 1차 단열박스와 2차 단열박스 사이에 충격을 완충시킬 수 있는 완충부재를 개재함으로써 슬로싱 하중을 견딜 수 있도록 한 LNG 저장탱크의 단열박스를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, LNG 저장탱크의 단열벽을 형성하기 위한 LNG 저장탱크의 단열박스로서, 선체의 내부표면 상에 설치되는 2차 단열박스와; 상기 2차 단열박스 상에 설치되는 1차 단열박스와; 상기 1차 단열박스 및 상기 2차 단열박스 사이에 개재되는 완충부재; 를 포함하는 LNG 저장탱크의 단열박스가 제공된다.

상기 완충부재는 극저온의 LNG를 수용하고 있는 LNG 저장탱크의 사용환경에서도 완충 성능을 나타낼 수 있는 폴리우레탄 폼인 것이 바람직하다.

상기 2차 단열박스와 상기 완충부재 사이에는 2차 밀봉벽이 설치될 수 있다. 또는, 상기 1차 단열박스와 상기 완충부재 사이에는 2차 밀봉벽이 설치될 수 있다.

상기 완충부재의 개재로 인하여 상기 단열박스의 전체 두께가 두꺼워지는 것을 방지하기 위해, 상기 완충부재의 두께만큼 상기 1차 단열박스의 두께를 감소시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기된 단열박스에 의해 형성된 단열벽을 가지는 LNG 저장탱크가 제공된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, LNG 저장탱크의 단열벽을 형성하는 1차 단열박스와 2차 단열박스 사이에 충격을 완충시킬 수 있는 완충부재를 개재한 LNG 저장탱크의 단열박스가 제공될 수 있다.

그에 따라, 본 발명의 단열박스에 의하면, 완충부재가 단열박스에 가해지는 충격을 흡수하여 단열박스를 구성하는 주요 수직 부재에 작용하는 하중을 감소시킬 수 있어 슬로싱 하중에 의한 파손을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 단열박스에 의하면, 완충부재의 두께만큼 1차 단열박스를 기존보다 얇게 제작함으로써 1차 단열박스에 포함된 수직 부재의 좌굴강도 및 압착강도를 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 LNG 저장탱크의 구조인 GTT NO 96형 저장탱크 구조의 단면도 및 사시도,
도 3은 종래기술에 따른 단열박스를 나타내는 도면, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 단열박스를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG 저장탱크용 단열박스를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열박스는, 선체의 내부표면(1, 2) 상에 설치되는 2차 단열박스(33)와, 이 2차 단열박스(33) 상에 설치되는 1차 단열박스(31)와, 이들 1차 단열박스(31) 및 2차 단열박스(33) 사이에 개재되는 완충부재(35)를 포함한다.

전술한 바와 같이, GTT NO 96 타입의 단열 시스템은, 인바 강(9% 니켈강)과 펄라이트 및 플라이우드로 제작된 1차 단열박스(31)와 2차 단열박스(33)가 2개의 층으로 적층되어 이루어진다. 1차 단열박스(31)는 1차 단열벽으로서 기능하며 2차 단열박스(33)는 2차 단열벽으로서 기능한다.

도시하지는 않았지만, 1차 단열박스(31)와 2차 단열박스(33) 사이에는 2차 밀봉벽이 설치될 수 있으며, 1차 단열박스(31)의 상부에는 1차 밀봉벽이 설치될 수 있다. 2차 밀봉벽은 완충부재(35)의 아래쪽 혹은 위쪽에 개재될 수 있다.

1차 및 2차 단열박스(31, 33)는 플라이우드를 적절한 치수로 절단하여 조립함으로써 만들어진다. 얇은 목재 판을 복수개 적층시켜 만들어지는 적층합판, 즉 플라이우드(plywood)는 열에 의한 변형이 적고 가공성이 우수하다. 그러나 강에 비해 강도가 약해 제품에서 제시하는 일정 수준 이상의 하중이 가해질 경우 파손될 우려가 있다.

본 발명자들은 플라이우드의 우수한 열적 특성과 가공성을 유지하면서도 플라이우드에 의해 제작되는 단열박스의 강도를 향상시키기 위해, 1차 단열박스(31)와 2차 단열박스(33) 사이에 완충부재(35)를 개재시킴으로써 1차 단열박스(31)에 가해지는 충격이나 하중을 완충시킬 수 있도록 하였다.

완충부재(35)로서는 극저온의 LNG를 수용하고 있는 LNG 저장탱크의 사용환경에서도 완충 성능을 나타낼 수 있는 물질, 예컨대 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)이 사용될 수 있다.

완충부재(35)의 개재로 인하여 전체 단열박스의 두께가 두꺼워져 LNG 저장탱크의 화물 저장용량이 감소되는 것을 방지하기 위해, 완충부재(35)의 두께만큼 1차 단열박스(31)의 두께를 종래에 비해 감소시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 완충부재(35)가 1차 단열박스(31)와 2차 단열박스(33) 사이에 개재되어 단열박스에 가해지는 슬로싱 하중을 완화시킬 수 있으므로, 단열박스를 구성하는 주요 수직 부재(도 4에서 볼 때 상하방향으로 배열되는 플라이우드 부재)에 작용하는 하중을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 완충부재(35)의 두께만큼 1차 단열박스(31)의 높이가 낮아질 수 있어 1차 단열박스를 구성하는 수직 부재들의 높이가 낮아짐에 따라 좌굴강도 및 압착강도가 증가하는 효과를 거둘 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 LNG 저장탱크용 단열박스를, 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.

1, 2: 선체 내부표면, 31: 1차 단열박스, 33: 2차 단열박스, 35: 완충부재

Claims (6)

1. LNG 저장탱크의 단열벽을 형성하기 위한 LNG 저장탱크의 단열박스로서,
   선체의 내부표면 상에 설치되는 2차 단열박스와;
   상기 2차 단열박스 상에 설치되는 1차 단열박스와;
   상기 1차 단열박스 및 상기 2차 단열박스 사이에 개재되는 완충부재; 를 포함하는 LNG 저장탱크의 단열박스.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 완충부재는 극저온의 LNG를 수용하고 있는 LNG 저장탱크의 사용환경에서도 완충 성능을 나타낼 수 있는 폴리우레탄 폼인 것을 특징으로 하는 LNG 저장탱크의 단열박스.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 2차 단열박스와 상기 완충부재 사이에는 2차 밀봉벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 단열박스.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 1차 단열박스와 상기 완충부재 사이에는 2차 밀봉벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 단열박스.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 완충부재의 개재로 인하여 상기 단열박스의 전체 두께가 두꺼워지는 것을 방지하기 위해, 상기 완충부재의 두께만큼 상기 1차 단열박스의 두께를 감소시키는 것을 특징으로 하는 LNG 저장탱크의 단열박스.
6. LNG를 저장할 수 있는 LNG 저장탱크로서,
   상기 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 단열박스에 의해 형성된 단열벽을 가지는 LNG 저장탱크.

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