KR20120009289A - 액화천연가스 화물창 방벽용 시트 - Google Patents

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Abstract

액화천연가스 화물창 방벽용 시트가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 위해 적층 구조로 합체되기 위한 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층과, 상기 제 1 금속포일층과 상기 제 2 금속포일층의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체되는 유리섬유층을 포함한다.

Description

액화천연가스 화물창 방벽용 시트{SHEET FOR BARRIER OF LNG CARGO}
본 발명은 화물창 방벽용 소재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액화천연가스 화물창 방벽용 시트에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 섭씨 -163도로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스를 수송하는 액화천연가스 운반선이나, 액화천연가스를 생산 저장하는 부유식 해상구조물 등은 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창을 구비하고 있다.
이런 액화천연가스 화물창은 1차 방벽으로서 멤브레인 시트를 사용하고, 2차 방벽으로서 트리플렉스(triplex)를 사용한다.
여기서, 2차 방벽용 트리플렉스는 공장 제작단계에서 인슐레이션 패널 표면에 미리 부착되어 있는 리지드 트리플렉스(rigid triplex)와, 그 위에 에폭시 글루와 같은 접착제로 시공하여 부착시킬 서플 트리플렉스(supple triplex)로 구분된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 액화천연가스 화물창(1)을 살펴보면, 선체 또는 해상구조물의 내표면 중 화물창(1)의 바닥, 천정 또는 벽에는 미리 샵에서 제작된 방열 패널의 일종인 인슐레이션 패널(2)이 설치된다.
인슐레이션 패널(2)은 에폭시 매스틱(epoxy mastic)과 스터드 볼트(stud bolt)에 의해 화물창(1)의 벽 등에 부착 고정되도록 제작된 하부 인슐레이션 패널(2a)과, 이런 하부 인슐레이션 패널(2a)의 상측에 형성된 리지드 트리플렉스(5)와, 이런 리지드 트리플렉스(5)의 상부에 배치되고 하부 인슐레이션 패널(2a)보다 평면적이 상대적으로 좁은 상부 인슐레이션 패널(2b)을 포함할 수 있다.
또한, 상호 인접하는 하부 인슐레이션 패널(2a)간 사이 공간에는 글라스 울(glass wool)재질로서 공극을 갖는 플랫 조인트(2c)(flat joint)가 삽입된다.
또한, 상부 인슐레이션 패널(2b)간 사이에는 접착층(6)을 매개로 서플 트리플렉스(7)가 리지드 트리플렉스(5)의 상면에 부착된 후, 탑 브릿지 패드(도시 안됨)(bop bridge pad)가 설치되는 작업영역(3)이 존재하게 된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 종래기술의 리지드 트리플렉스(5) 또는 서플 트리플렉스(7)는 샌드위치 구조 또는 적층 구조로 형성된 복합재 소재이다.
즉, 트리플렉스(5, 7)는 제 1 층(a)과 제 2 층(c) 및 중간층(b)으로 구성된다.
제 1 층(a)과 제 2 층(c)은 유리섬유(glass cloth) 재질이고, 중간층(b)은 알루미늄포일 재질이다. 이때, 중간층(b)은 액밀 및/또는 기밀의 역할을 담당하고, 제 1 층(a)과 제 2 층(c)은 중간층(b)의 보강하는 역할을 담당한다.
이런 제 1 층(a)과 제 2 층(c)은 중간층(b)을 사이에 두고 접착되도록 제작되어 있고, 제 1 층(a)의 외표면 또는 제 2 층(c)의 외표면은 외부 환경에 노출되어 있다.
또한, 종래 기술의 리지드 트리플렉스(5)는 샵에서 하부 인슐레이션 패널(2a)에 합체되도록 제작된 후 고강도의 품질 관리가 이루어지고, 사용처로 납품하는 과정에서도 휨변형 없이 관리되기 때문에 언급한 바와 같은 누설 경로(P1, P2)가 거의 형성될 수 없는 상태이다.
반면, 종래 기술의 서플 트리플렉스(7)는 샵에서 품질 관리가 이루어지더라도 두루마리 형태로 감겨진 후, 다시 사용처에서 풀어서 현장 시공하기 때문에 누설 경로(P1, P2)가 형성될 수 있는 확률이 매우 높을 수 있다.
예컨대, 서플 트리플렉스(7)가 2차 방벽 시공시 일측 리지드 트리플렉스(5)의 제 2 층(c)과 타측 서플 트리플렉스(7)의 제 1 층(a)간 상호 접합이 이루어진다.
이때, 서플 트리플렉스(7)의 제작상 오류 또는 관리 취급 또는 원천적으로 두루마리 형태로 감겨진 후 다시 풀어서 사용하는 방식에 의해, 층간 접착제가 충분히 함침되지 않은 부위가 더욱 악화됨에 따라 누설 경로(P1)가 제 2 층(c)과 중간층(b) 사이 또는 제 1 층(a)과 중간층(b) 사이에 형성될 수 있다.
문제가 될 수 있는 곳은 서플 트리플렉스(7)의 제 1 층(a)과 중간층(b) 사이이다.
만일, 도시되어 있지는 않지만 반복적인 열하중 등에 따른 균열이 서플 트리플렉스(7)의 제 2 층(c)과 중간층(b)사이에 형성되더라도 화물창 내부(1a)의 가스 및/또는 액체(L)는 중간층(b)에 의해 액밀 및/또는 기밀이 유지되어서, 플랫 조인트(2c)의 공극 쪽으로 또는 화물창 외부(1b) 쪽으로 누설되지 않는다.
반면, 균열은 서플 트리플렉스(7)의 제 1 층(a)과 중간층(b)사이에 누설 경로(P1)를 형성시킬 수 있고, 이와 연장된 다른 누설 경로(P2)를 제 1 층(a)의 두께 방향으로 형성시킬 수 있다.
즉, 서플 트리플렉스(7)와 같은 복합재료는 그의 내부에 함침되어 있는 층간 접착제의 점도가 높을 경우와, 반복적인 열하중을 받을 경우에, 유리섬유와 수지간의 열팽창 계수 차이로 인하여 균열이 발생되고, 이로 인하여 앞서 언급한 누설 경로(P1, P2)가 형성될 수 있다.
따라서, 종래의 서플 트리플렉스(7)는 앞서 도 1a에서 언급한 작업영역(3)에서 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 구성하도록 스트립 또는 띠 형태로 이어 붙이는 시공이 이루어질 때, 화물창 내부(1a)의 가스 및/또는 액체(L)가 상기 누설 경로(P1, P2) 및 플랫 조인트(2c)의 공극을 통해서 화물창 외부(1b)로 누설될 수 있고, 이로 인하여 2차 방벽이 요구하는 액밀 및/또는 기밀의 기능을 하지 못할 확률이 높은 단점을 갖는다.
본 발명의 실시예는 2차 방벽용 일측 시트의 금속포일층과 타측 시트의 금속포일층간 접착 시공이 이루어질 수 있도록, 제 1 금속포일층과 제 2 금속포일층의 사이에 유리섬유층을 개재시켜 일체형으로 합체된 구조로 형성함에 따라, 누설 경로의 형성을 미연에 차단할 수 있다.
발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 위해 적층 구조로 합체되기 위한 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층과, 상기 제 1 금속포일층과 상기 제 2 금속포일층의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체되는 유리섬유층을 포함하는 액화천연가스 화물창 방벽용 시트가 제공될 수 있다.
또한, 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층은 각각 알루미늄 또는 스테인레스 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층은 알루미늄 재질로 이루어질 때 두께 0.03 ~ 0.2㎜를 각각 가질 수 있다.
또한, 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층은 스테인레스 재질로 이루어질 때 두께 0.05 ~ 0.1㎜를 각각 가질 수 있다.
또한, 제 1 금속포일층 또는 상기 제 2 금속포일층의 외부에는 2차 방벽 시공용 액상형 접착제가 도포되거나, 또는 합성수지재 필름의 표면에 접착제를 도포한 접착 필름이 부착될 수 있다.
또한, 유리섬유층은 섬유 강화 복합재인 프리프레그(prepreg)로 이루어질 수 있다.
또한, 유리섬유층은 시트가 상기 2차 방벽을 위한 기계적 물성을 만족하도록 두께 0.15 ~ 0.4㎜를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 방벽용 시트는 제 1 금속포일층과 제 2 금속포일층의 사이에 유리섬유층을 개재시켜 일체형으로 합체시킬 때 접착 불량이 발생되어, 기체 및/또는 액체가 유동 가능한 통로가 형성되더라도, 추후 화물창 2차 방벽 시공시에, 일측 시트의 제 2 금속포일층과 타측 시트의 제 1 금속포일층간 접착이 이루어짐에 따라, 상기 유동 가능한 통로가 누설 경로로 이용되지 못하게 되어, 결과적으로 기체 및/또는 액체가 누설 되지 않는 신뢰성 있는 2차 방벽을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 기존 트리플렉스 대비 기계적 물성과 기밀 및/또는 액밀 등의 밀폐 특성이 월등히 뛰어난 방벽용 시트를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 제작 및 취급상 손상의 우려를 불식시키고 유연성을 확보할 수 있는 최적화된 두께 수치를 제공함으로써, 2차 방벽 시공시 인슐레이션 패널간 단차에 대응하게 휘어질 수 있어 취급이 용이한 효과가 있다.
도 1a는 종래 기술의 화물창 2차 방벽 시공을 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 종래 기술의 트리플렉스와 인슐레이션 패널간 접착 시공을 보인 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 방벽용 시트의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 시트로 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 구성한 확대 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 시트의 밀폐 특성 그래프이다.
이하, 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 방벽용 시트에 대하여 상세히 설명하기로 할 수 있다.
이하의 구체적인 실시예는 본 발명에 따른 액화천연가스 화물창 방벽용 시트에 대하여 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 방벽용 시트의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 방벽용 시트(100)는 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 위해 얇은 층이 겹쳐서 합체되게 형성된 샌드위치 구조 또는 적층 구조로 제작될 수 있다.
즉, 시트(100)는 겹쳐진 얇은 층들에 해당하는 제 1 금속포일층(101), 유리섬유층(102), 제 2 금속포일층(103)을 포함할 수 있다.
제 1 금속포일층(101) 및 제 2 금속포일층(103)은 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 위해 시트(100)의 외측 부위에 배치되어 적층 구조로 합체될 수 있도록 띠 또는 스트립(strip) 형태의 얇은 판 형상을 가질 수 있다.
이런 제 1 금속포일층(101) 및 제 2 금속포일층(103)은 알루미늄 또는 스테인레스 재질로 이루어질 수 있다.
만일, 제 1 금속포일층(101) 및 제 2 금속포일층(103)이 알루미늄 재질로 이루어질 때 두께 0.03 ~ 0.2㎜를 가질 수 있다.
여기서, 두께가 0.03보다 얇은 경우 제작 및 취급상 손상의 우려가 높아 핀홀(pin hole) 발생 가능성이 매우 높고, 반대로 0.2보다 두꺼운 경우 시트(100)의 유연성이 급격히 감소하여 2차 방벽 시공시 인슐레이션 패널간 단차 대응이 매우 어려워질 수 있다.
또한, 제 1 금속포일층(101) 및 제 2 금속포일층(103)이 스테인레스 재질로 이루어질 때 두께 0.05 ~ 0.1㎜를 가질 수 있다.
이때의 두께에 대한 수치도 역시 스테인레스 재질에 대응하게 제작, 취급, 단차 대응을 고려한 최적화된 수치일 수 있다.
따라서, 재질, 제작, 취급, 단차 대응 등을 고려할 때, 상기 제 1 금속포일층(101) 및 제 2 금속포일층(103)의 두께에 대한 수치는 하기의 [표 1]를 통해 설명할 기존 트리플렉스(예: 종래의 시료) 대비 월등한 기계적 물성을 발휘하면서, 도 4에서 설명할 기밀 및/또는 액밀 등의 뛰어난 밀폐 특성을 발휘할 수 있는 임계적 수치에 해당함이 당연하다.
한편, 유리섬유층(102)은 제 1 금속포일층(101)과 제 2 금속포일층(103)의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체될 수 있다.
이런 유리섬유층(102)은 섬유 강화 복합재인 프리프레그(prepreg)로 이루어질 수 있다.
또한, 유리섬유층(102)은 본 실시예의 시트(100)가 2차 방벽을 구성할 때 비교적 월등한 기계적 물성 및 뛰어난 밀폐 특성을 만족할 수 있도록 최적화된 두께 0.15 ~ 0.4㎜를 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 시트로 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 구성한 확대 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 일측 시트(100a)는 리지드한 특성을 갖도록 공장 또는 샵에서 하부 인슐레이션 패널(20) 표면에 미리 부착 또는 합체되도록 제작된 후 고강도의 품질 관리가 이루어지고, 사용처로 납품하는 과정에서도 휨변형 없이 관리되기 때문에 언급한 바와 같은 누설 경로가 거의 형성될 수 없는 상태이다.
또한, 서플한 특성을 갖는 본 실시예의 타측 시트(100)는 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 위해 2차 방벽 시공시 상기 일측 시트(100a)에 접착 시공되어 부착될 수 있도록, 롤(roll) 형상으로 감았다가 풀어서 사용할 수 있는 형태로 제작될 수 있다.
이런 시트(100, 100a)는 앞서 상세히 설명한 바 있는 제 1 금속포일층(101), 유리섬유층(102), 제 2 금속포일층(103)으로 각각 형성되어 있을 수 있다.
또한, 타측 시트(100)를 일측 시트(100a) 위에 접착 시공하거나, 또는 타측 시트(100)의 끝단부를 상호 연결하여 접착 시공할 때, 시공 접착층(200)을 매개로 이용할 수 있다.
이때, 시공 접착층(200)은 일반적인 2차 방벽 시공용 액상형 접착제를 제 1 금속포일층(101) 또는 상기 제 2 금속포일층(103)의 외부에 도포시킨 후, 도시되지 않은 세라믹 히터와 같은 면상발열체 등에 의해 가열 및 가압에 의해 형성될 수 있다.
또한, 다른 시공 방식에 따르면, 시공 접착층(200)은 합성수지재 필름의 표면에 접착제가 도포된 접착 필름을 제 1 금속포일층(101) 또는 상기 제 2 금속포일층(103)의 외부에 접착시킴에 따라 형성될 수 있다.
이런 경우, 제 1 금속포일층(101)과 제 2 금속포일층(103)의 사이에 유리섬유층(102)을 합체 제작시, 역시 제작 오류로 인해서 접착 불량이 발생될 때, 예컨대 기체 및/또는 액체(L)가 유동 가능한 간극(Q)이 제 1 금속포일층(101)과 유리섬유층(102) 사이 또는 제 2 금속포일층(103)과 유리섬유층(102) 사이에 형성될 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 시트(100, 100a)를 액화천연가스 화물창 2차 방벽으로 사용할 경우에는, 일측 시트(100a)의 제 2 금속포일층(103)과 타측 시트(100)의 제 1 금속포일층(101)간 접착이 이루어질 수 있다.
특히, 균열 또는 간극(Q)은 반복적 열응력 등에 의해 현장 시공되는 시트(100, 100a)에 발생 또는 형성될 수 있을지언정, 종래 기술의 누설 경로로 발전되지 않을 수 있다.
왜냐하면, 화물창 내부 공간(10)의 기체 및/또는 액체(L)는 간극(Q)을 따라 제 1 금속포일층(101)과 유리섬유층(102) 사이 또는 제 2 금속포일층(103)과 유리섬유층(102) 사이에서 유동할 수 있을지언정, 타측 시트(100)와 일측 시트(100a)가 시공 접착층(200)을 매개로 제 1, 제 3 금속포일층(101, 103)간 접합을 이루는 구조로 형성되기 때문이다.
시공 접착층(200)에 대한 시공상의 문제가 없다는 전제하에, 제 1, 제 3 금속포일층(101, 103) 및 시공 접착층(200)에 의해서, 액밀 및/또는 기밀이 유지될 수 있고, 이에 따라 플랫 조인트(22)의 공극 쪽으로 또는 화물창 외부 공간(11) 쪽으로 누설되지 않게 될 수 있다.
이하, 앞서 언급한 두께 수치를 갖는 시트(100, 100a)에 대한 기계적 물성과 밀폐 특성에 대해서 설명하고자 한다.
본 실시예의 시트에 해당하는 본 실시예의 시료는 하기의 [표 1]과 같이 종래의 시료인 통상적인 2차 방벽용 트리플렉스와 비교할 때, 각각 상온 또는 극저온 환경 모두에서 월등히 높은 인장강도와 탄성계수에 대응한 높은 강도를 가지고 있음이 확인될 수 있다.
Figure pat00001
도 4는 도 2에 도시된 시트의 밀폐 특성 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시료는 열하중 회수 60회, 120회, 300회 등과 같이, 반복적인 열하중에서도 모두 밀폐 특성에 거의 변화가 없으므로 뛰어난 기밀 및 액밀 특성을 가지고 있음이 확인될 수 있다.
이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 100a : 시트 101 : 제 1 금속포일층
102 : 유리섬유층 103 : 제 2 금속포일층

Claims (7)

  1. 액화천연가스 화물창 2차 방벽을 위해 적층 구조로 합체되기 위한 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층과,
    상기 제 1 금속포일층과 상기 제 2 금속포일층의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체되는 유리섬유층을 포함하는
    액화천연가스 화물창 방벽용 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층은
    각각 알루미늄 또는 스테인레스 재질로 이루어지는
    액화천연가스 화물창 방벽용 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층은
    알루미늄 재질로 이루어질 때 두께 0.03 ~ 0.2㎜를 각각 갖는
    액화천연가스 화물창 방벽용 시트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 금속포일층 및 제 2 금속포일층은
    스테인레스 재질로 이루어질 때 두께 0.05 ~ 0.1㎜를 각각 갖는
    액화천연가스 화물창 방벽용 시트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 금속포일층 또는 상기 제 2 금속포일층의 외부에는
    상기 2차 방벽 시공용 액상형 접착제가 도포되거나, 또는 합성수지재 필름의 표면에 접착제를 도포한 접착 필름이 부착되는
    액화천연가스 화물창 방벽용 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유층은
    섬유 강화 복합재인 프리프레그(prepreg)로 이루어지는
    액화천연가스 화물창 방벽용 시트.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 유리섬유층은
    상기 시트가 상기 2차 방벽을 위한 기계적 물성을 만족하도록 두께 0.15 ~ 0.4㎜를 갖는
    액화천연가스 화물창 방벽용 시트.
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