KR20120013223A - 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체 - Google Patents

액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체 Download PDF

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Abstract

액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체는, 액화천연가스 저장 탱크의 내부에 위치되는 1차 방벽의 주름부를 보강하기 위한 보강 부재를 1차 방벽에 고정하기 위한 보강 부재용 고정 구조체로서, 주름부는 일 방향 및 일 방향에 수직한 방향으로 연장되어 격자 형태로 배열되며, 고정 구조체는, 주름부가 교차하는 교차부 하측면에 형성된 삽입홈에 삽입 고정되는 돌출부 및 보강 부재를 지지하도록 돌출부로부터 적어도 하나 이상의 방향으로 연장된 연장부를 포함한다.

Description

액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체{FIXING STRUCTURE OF REINFORCING MEMBER FOR PRIMARY BARRIER OF LNG STORAGE TANK}
본 발명은 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체에 관한 것이다.
액화천연가스 저장탱크는 약 -162℃의 초저온 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)를 저장 또는 운반하기 위한 것으로 액화천연가스를 밀폐하기 위해 2개의 방벽(1차 방벽 및 2차 방벽)을 구비한다.
그리고, 액화 천연 가스 저장 탱크는 1차 방벽 및 2차 방벽 사이와 2차 방벽 및 내부 선체 사이에 낮은 열전도율(Thermal Conductivity)을 갖는 폴리우레탄폼(Polyurethane Foam) 재질의 단열 부재에 플라이우드(Plywood)와 같이 압축강도가 큰 단열 부재 보호판이 결합된 단열 보드를 이용하여 단열층을 형성한다.
이 때, 액화천연가스 저장탱크의 1차 방벽은 액화천연가스와 직접 접하는 부분이므로, 높은 기밀성이 요구된다. 액화 천연 가스 저장 탱크는 스테인리스 스틸 재질로 이루어진 복수의 방벽시트가 용접 결합되어 1차 방벽을 형성하는데 이들 1차 방벽들은 극저온의 액화천연가스와 접할 때 열수축이 발생하고, 열수축 발생 시 용접 부위가 열응력을 받아 파손될 수 있다.
이러한 문제 때문에, 1차 방벽들은 낮은 면강성(In-plane Stiffness)을 갖기 위해 주름부(corrugation)를 갖는다. 주름부는 열수축 발생 시 일정량 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다.
한편, 액화천연가스가 저장된 액화천연가스 저장탱크가 선박 등의 운송수단에 의해 운송될 때, 운송 도중 발생하는 선박의 롤링(Rolling), 피칭(Pitching) 등과 같은 움직임에 의해 저장된 액화천연가스의 표면에서 출렁거림이 발생할 수 있다.
이러한 출렁거림을 슬로싱(Sloshing)이라 하는데, 이러한 슬로싱은 1차 방벽들에 큰 압축력을 가하게 된다. 이렇게 슬로싱에 의한 압축력이 1차 방벽들의 항복강도(Yield Strength)를 초과하면 변형에 가장 취약한 주름부에서 영구 변형이 발생하면서 1차 방벽들의 안전성이 떨어질 수 있다.
따라서, 1차 방벽들은 열수축에 대응하여 낮은 면강성을 유지함과 동시에, 슬로싱 발생에 의한 압축력에 대응하여 높은 내압(Pressure resistance) 성능을 가져야 한다.
1차 방벽의 내압 성능을 향상시키기 위하여 본 발명의 출원인은 출원 번호 제 10-2008-0091085호에 개시된 바와 같이 1차 방벽의 주름부 하측에 보강 부재를 설치하는 구조를 제시한 바 있다.
그런데, 이와 같은 보강 부재는 1차 방벽의 주름부에 고정되지 않는 구조로 이루어져 있어 1차 방벽의 주름부 하부에 보강 부재를 설치하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 한국 특허 출원 번호 제 10-2008-0091085호
본 발명의 일 실시예는 액화천연가스 저장 탱크 내부에 위치되는 1차 방벽 주름부의 강성을 보강하는 보강 부재용 고정 구조체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 저장 탱크의 내부에 위치되는 1차 방벽의 주름부를 보강하기 위한 보강 부재를 상기 1차 방벽에 고정하기 위한 보강 부재용 고정 구조체로서, 상기 주름부는 일 방향 및 상기 일 방향에 수직한 방향으로 연장되어 격자 형태로 배열되며, 상기 고정 구조체는, 상기 주름부가 교차하는 교차부 하측면에 형성된 삽입홈에 삽입 고정되는 돌출부 및 상기 보강 부재를 지지하도록 상기 돌출부로부터 적어도 하나 이상의 방향으로 연장된 연장부를 포함하는 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체가 제공된다.
이 때, 상기 돌출부 및 상기 연장부는 금속 판재로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 돌출부는 상기 삽입홈에 형상 맞춤 결합될 수 있다.
이 때, 상기 연장부는 상기 보강 부재의 일측 단부 내부에 삽입되어 상기 보강 부재를 지지할 수 있다.
이 때, 상기 연장부는 상기 보강 부재의 내부 형상에 대응하는 판재 형상으로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 연장부는 상기 돌출부를 중심으로 십자 형태로 배열될 수 있다.
이 때, 상기 연장부는 상기 돌출부에서 상기 연장부의 각 단부측으로 갈수록 상기 연장부가 상측으로 경사지도록 비스듬하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체는, 1차 방벽에 구비된 주름부의 강성을 보강하는 보강 부재를 1차 방벽의 주름부에 간단하게 고정시킬 수 있다.
도 1은 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽의 사시도이다.
도 2는 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽의 주름부 및 교차부의 사시도이다.
도 3은 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽의 주름부 및 교차부의 평면도이다.
도 4는 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽의 주름부 및 교차부를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재용 고정 구조체의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재용 고정 구조체의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재용 고정 구조체를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 구조체에 의해 1차 방벽의 주름부에 보강 부재가 고정된 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체를 설명하기에 앞서 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재가 설치되는 1차 방벽의 구조에 대하여 먼저 설명하도록 한다.
도 1은 1차 방벽의 사시도이다. 도 2는 1차 방벽의 주름부 및 교차부의 사시도이다. 도 3은 1차 방벽의 주름부 및 교차부의 평면도이다. 도 4는 1차 방벽의 주름부 및 교차부를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 1을 참조하면, 액화 천연 가스의 1차 방벽(10)은 도 1에서 볼 때 x 축 방향으로 연장되며 z축 방향으로 돌출된 제 1 주름부(12)와 y축 방향으로 연장되며 z 축 방향으로 돌출된 제 2 주름부(14)를 포함한다.
제 1 주름부(12) 및 제 2 주름부(14)는 각각 x축 방향 및 y축 방향으로 복수 개의 주름부가 서로 나란하게 이격되어 전체적으로 격자 형태로 형성된다.
제 1 주름부(12)와 제 2 주름부(14)가 교차되는 위치에는 교차부(16)가 형성된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 교차부(16)는 제 1 주름부(12)와 제 2 주름부(14)가 교차하는 위치에 z축 방향으로 돌출된 돌출부(18)가 형성되며, 제 1 주름부(12)의 연장 방향으로 돌출부(18)의 양측부에는 제 2 주름부(14)의 연장방향에 나란하게 형성된 제 1 홈(21) 및 제 2 홈(23)이 형성된다.
돌출부(18)와 제 1 홈(21) 사이에는 삼각형상의 제 1 측면(22)이 형성되며, 돌출부(18)와 제 2 홈(23) 사이에는 삼각 형상의 제 2 측면(24)이 형성된다.
제 2 주름부(14)의 연장 방향으로 돌출부(18)의 양측부에는 오목부(25, 27)가 형성된다.
한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 1차 방벽(10)은 판재로 형성되며, 1차 방벽의 제 1 주름부(12)와 제 2 주름부(14)는 단면이 곡면으로 형성되기 때문에, 제 1 주름부(12)의 하측부와 제 2 주름부(14)의 하측부 그리고 교차부(16)의 하측부는 빈 공간으로 형성된다. 이 때, 제 1 주름부(12)의 하측면 및 제 2 주름부(14)의 하측면은 곡면으로 형성된다.
그리고, 교차부(16)의 하측부에는 대략 삼각 형상인 경사면(31) 및 상기 경사면(31)의 양측에 위치되는 제 1 접힘면(32) 및 제 2 접힘면(34)이 제 2 주름부(14)의 연장 방향 중심선(C)을 기준으로 대칭으로 형성된다. 또한 서로 마주보는 제 1 접힘면(32)와 제 2 접힘면(34) 사이에는 삽입홈(39)이 형성된다.
이 때, 1차 방벽(10)의 교차부(16)에 형성되는 돌출부(18), 제 1 및 제 2 홈(21, 23) 및 오목부(25, 27)는 판재 형상의 1차 방벽(10)을 프레싱하여 형성하므로 각 부분의 모서리가 굴곡지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은 1차 방벽(10)의 교차부(16) 내부에 삽입 고정되어 보강 부재를 주름부(12, 14) 하부에 지지 고정하는 구조체이다. 이하 도면을 달리하여 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재용 고정 구조체의 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재용 고정 구조체의 평면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재용 고정 구조체를 하측에서 바라본 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 구조체에 의해 1차 방벽의 주름부에 보강 부재가 고정된 사시도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강 부재용 고정 구조체(100)는 돌출부(110) 및 연장부(130, 150, 170, 190)를 포함한다.
돌출부(110)는 1차 방벽(10)의 교차부(16, 도 2 참조) 하측면에 삽입 고정되도록 돌출된 형상으로 이루어질 수 있다. 보다 상세히, 금속 판재로 돌출된 형상으로 이루어진 돌출부(110)는 교차부(16, 도 2 참조) 하측면에 형성되는 삽입홈(39)에 형상 맞춤 결합되어 위치 고정되도록 형성된다.
즉, 돌출부(110)는 1차 방벽(10)의 교차부(16, 도 2 참조) 하측에 형성되는 삽입홈(39)의 형상에 대응하여 삽입홈(39)에 삽입 고정가능한 다양한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연장부는 제 1 연장부(170, 190) 및 제 2 연장부(130, 150)를 포함한다. 연장부(130, 150, 170, 190)는 보강 부재(210, 230, 250, 270)가 주름부(12, 14) 하부에 지지 고정되도록, 돌출부(110)로부터 일 측방향으로 연장되어 형성된다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연장부(130, 150, 170, 190)는 돌출부(110)로부터 각각 제 1 주름부(12)의 연장 방향 양측 및 제 2 주름부(14)의 연장 방향 양측으로 연장된다.
즉, 연장부(130, 150, 170, 190)는 돌출부(110)를 중심으로 십자 형태로 배열된다. 그러나, 이에 한정되지 않고 연장부는 교차부(16)에 연결된 적어도 하나 이상의 주름부의 연장 방향으로 연장될 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 보강 부재(210, 230, 250, 270)를 주름부(12, 14) 하부에 고정시키기 위해, 연장부(130, 150, 170, 190)는 보강 부재(210, 230, 250, 270)의 일측 단부 내부에 삽입될 수 있다.
이 때, 제 1 연장부(170, 190) 및 제 2 연장부(130, 150)는 주름부(12, 14)의 하측면에 대응하는 곡면을 갖는 파이프 형상의 보강 부재(210, 230, 250, 270)의 단부 내부에 삽입된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 연장부(170, 190) 및 제 2 연장부(130, 150)가 보강 부재(210, 230, 250, 270)의 단부 내부에 고정 결합되도록, 제 1 연장부(170, 190) 및 제 2 연장부(130, 150)는 보강 부재(210, 230, 250, 270)의 내부 형상에 대응하는 판재 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 제 1 연장부(170, 190) 및 제 2 연장부(130, 150)는 보강 부재(210, 230, 250, 270)의 단부 내부에 고정 결합될 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 연장부(130, 150, 170, 190)가 연결된 돌출부(110)에서 연장부(130, 150, 170, 190)의 각 단부측으로 갈수록 연장부(130, 150, 170, 190)가 상측으로 경사지도록, 판재 형상으로 이루어진 연장부(130, 150, 170, 190)는 상측으로 비스듬하게 형성될 수 있다.
이에 의해, 도 8에 도시된 바와 같이 연장부(130, 150, 170, 190)가 보강 부재(210, 230, 250, 270)에 삽입 고정될 때, 보강 부재(210, 230, 250, 270)는 주름부(12, 14)의 내측면에 밀착되어 주름부(12, 14)의 내측면을 지지할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면 제 1 연장부(170, 190)에는 제 1 연장부(170, 190)가 연장된 연장 방향으로 돌출부(110)의 양측부에 제 1 홈(171) 및 제 2 홈(191)이 형성된다. 이 때, 제 1 홈(171) 및 제 2 홈(191)은 제 2 연장부(130, 150)의 연장 방향에 나란하게 형성된다.
그리고, 돌출부(110)와 제 1 홈(171) 사이에는 대략 삼각 형상의 제 1 측면(173)이 형성되며, 돌출부(110)와 제 2 홈(191) 사이에는 대략 삼각 형상의 제 2 측면(193)이 형성된다.
이와 같이, 도 1 내지 도 8을 참조하며, 제 1 연장부(170, 190)에 형성된 제 1 홈(171), 제 2 홈(191), 제 1 측면(173) 및 제 2 측면(193)이 각각 1차 방벽(10)의 교차부(16)에 형성된 제 1 홈(21), 제 2 홈(23), 제 1 측면(22) 및 제 2 측면(24)에 대응하는 형상으로 이루어짐으로써, 고정 구조체(100)가 교차부(16) 내부에 안정적으로 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 연장부(170, 190)에 형성된 제 1 측면(173) 및 제 2 측면(193)은 고정 구조체(100)가 교차부(16) 내부에 삽입 고정될 때, 각각 1차 방벽(10)의 교차부(16)에 형성된 제 1 측면(22) 및 제 2 측면(24) 내측면에 접할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부(110) 및 연장부(130, 150, 170, 190)는 금속 판재로 이루어질 수 있다. 보다 상세히, 돌출부(110) 및 연장부(130, 150, 170, 190)는 극저온의 액화천연가스 저장 탱크 내에서 견딜 수 있는 금속 판재일 수 있다. 예를 들어, 금속 판재는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸(Steel Use Stainless, SUS)로 이루어질 수 있다.
한편, 돌출부(110) 및 연장부(130, 150, 170, 190)는 보강 부재(210, 230, 250, 270)와 동일한 재질의 금속 판재로 이루어질 수도 있다. 통상 보강 부재(210, 230, 250, 270)는 1차 방벽(10)과의 마찰 손상을 줄이기 위해 1차 방벽(10)의 경도보다 낮은 재질로 만들어질 수 있다.
예를 들어, 1차 방벽(10)이 스테인리스 스틸로 이루어지는 경우, 보강 부재(210, 230, 250, 270)는 알루미늄(Aluminum)이나 황동(Brass) 등 스테인리스 스틸의 경도보다 낮은 경도의 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 돌출부(110) 및 연장부(130, 150, 170, 190)는 보강 부재(210, 230, 250, 270)와 동일한 재질인 알루미늄 또는 황동일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체(100)는, 별도의 추가 고정 수단을 사용하지 않고 1차 방벽(10)에 보강 부재(210, 230, 250, 270)를 설치할 때 1차 방벽(10)을 단열 보드 상에 고정시킬 수 있으므로, 1차 방벽(10)을 설치하기 위한 시간 및 공정을 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강용 보강 부재용 고정 구조체는, 자항(自航) 추진 가능한 LNG 운반선 또는 LNG RV(Regasification Vessel) 선박 내에 설치된 액화천연가스 저장탱크뿐만 아니라, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 또는 LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 설치된 액화천연가스 저장탱크에 적용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10: 1차 방벽 12: 제 1 주름부
14: 제 2 주름부 16: 교차부
100: 고정 구조체 110: 돌출부
130, 150: 제 1 연장부 170, 190: 제 2 연장부

Claims (7)

  1. 액화천연가스 저장 탱크의 내부에 위치되는 1차 방벽의 주름부를 보강하기 위한 보강 부재를 상기 1차 방벽에 고정하기 위한 보강 부재용 고정 구조체로서,
    상기 주름부는 일 방향 및 상기 일 방향에 수직한 방향으로 연장되어 격자 형태로 배열되며,
    상기 고정 구조체는,
    상기 주름부가 교차하는 교차부 하측면에 형성된 삽입홈에 삽입 고정되는 돌출부 및
    상기 보강 부재를 지지하도록 상기 돌출부로부터 적어도 하나 이상의 방향으로 연장된 연장부를 포함하는 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부 및 상기 연장부는 금속 판재로 이루어진 것을 특징으로 하는 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 삽입홈에 형상 맞춤 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 보강 부재의 일측 단부 내부에 삽입되어 상기 보강 부재를 지지하는 것을 특징으로 하는 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 보강 부재의 내부 형상에 대응하는 판재 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 돌출부를 중심으로 십자 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 돌출부에서 상기 연장부의 각 단부측으로 갈수록 상기 연장부가 상측으로 경사지도록 비스듬하게 형성되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장 탱크의 1차 방벽 보강 부재용 고정 구조체.
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