KR20120013226A - 액화 천연가스 저장탱크 - Google Patents

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Abstract

액화 천연가스 저장탱크가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크는, 액화 천연가스를 저장하는 액화 천연가스 저장탱크에 있어서, 액화 천연가스를 저장하기 위한 저장공간을 기밀시키기 위해 상부 단열 부재 보호판에 결합되는 1차 방벽과, 1차 방벽에서 액화 천연가스와 접촉되는 면에 설치되어 액화 천연가스의 슬로싱 충격을 흡수하도록 설치되는 댐핑부재와, 상부 단열부재 보호판에 일측이 결합되고 타측은 댐핑부재에 결합되어 댐핑부재를 1차 방벽에 고정시키는 고정부를 포함한다.

Description

액화 천연가스 저장탱크{LNG STORAGE TANK}
본 발명은 액화 천연가스 저장탱크에 관한 것이다.
액화 천연가스 저장탱크는 약 -163℃의 초저온 액화 천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)를 저장 또는 운반하기 위한 것으로 액화 천연가스를 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, 액화 천연가스 저장탱크의 1차 방벽은 액화 천연가스와 직접 접하는 부분이므로, 높은 기밀성이 요구된다. 액화 천연 가스 저장 탱크는 스테인리스 스틸 재질로 이루어진 복수의 금속판이 용접 결합되어 1차 방벽을 형성하는데 이들 1차 방벽들은 극저온의 액화 천연가스와 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, 액화 천연가스가 저장된 액화 천연가스 저장탱크가 선박 등의 운송수단에 의해 운송될 때, 운송 도중 발생하는 선박의 롤링(Rolling), 피칭(Pitching) 등과 같은 움직임에 의해 저장된 액화 천연가스의 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, 슬로싱에 의한 충격이 1차 방벽 및 단열보드에 직접적으로 전달되면 주름부의 손상이 발생할 수 있어 액화 천연가스 저장탱크의 안전성에 문제를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 1차 방벽의 액화 천연가스가 접하는 면에 댐핑부재를 설치하여 슬로싱 충격을 저감할 수 있는 액화 천연가스 저장탱크를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화 천연가스를 저장하는 액화 천연가스 저장탱크에 있어서, 액화 천연가스를 저장하기 위한 저장공간을 기밀시키기 위해 상부 단열 부재 보호판에 결합되는 1차 방벽과, 1차 방벽에서 액화 천연가스와 접촉되는 면에 설치되어 액화 천연가스의 슬로싱 충격을 흡수하도록 설치되는 댐핑부재와, 상부 단열부재 보호판에 일측이 결합되고 타측은 댐핑부재에 결합되어 댐핑부재를 1차 방벽에 고정시키는 고정부를 포함한다.
1차 방벽은 제1 주름부, 제1 주름부와 수직한 방향으로 배열되는 제2 주름부 및 제1 주름부 및 제2 주름부가 교차하는 교차부를 포함하며, 댐핑부재는, 주름부의 사이 공간을 채우면서 1차 방벽의 크기에 대응하는 크기로 형성되어 1차 방벽 상에 고정될 수 있다.
댐핑부재는, 제1 주름부에 대응하는 제1 오목부, 제1 오목부와 수직한 방향으로 형성되며 제2 주름부에 대응하는 제2 오목부 및 제1 오목부 및 제2 오목부와 교차하는 오목 교차부가 형성될 수 있다. 댐핑부재는 멜라민 수지를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다. 댐핑부재의 외측에는 커버부재가 부착될 수 있다.
커버부재는 폴리아릴레이트 섬유(polyasrylate fiber) 소재일 수 있다.
1차 방벽 및 댐핑부재에는 관통홀이 형성되며, 고정부는, 상부 단열부재 보호판에 고정되는 고정 플레이트와, 관통홀을 통과하여 댐핑부재의 외부로 돌출되며 외주면에는 나사산이 형성된 나사기둥을 포함하는 고정볼트와, 댐핑부재의 외측에서 나사기둥에 삽입되는 와셔부재와, 와셔부재를 사이에 두고 나사기둥에 나사 결합되는 너트부재를 포함할 수 있다.
고정 플레이트는 상부 단열부재 보호판에 나사결합으로 체결될 수 있다. 고정 플레이트는 1차 방벽에 용접될 수 있다.
고정부는 스테인레스스틸(SUS), 철과 니켈의 합금인 인바(INVAR), 알루미늄 또는 이들의 복합소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크는 슬로싱 충격으로부터 1차 방벽 및 단열보드를 보호하여 액화 천연가스 저장탱크의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 제1 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크의 1차 방벽과 댐핑부재를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 댐핑부재를 1차 방벽 상에 고정한 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 댐핑부재를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 1차 방벽과 댐핑부재를 제외한 상태에서 고정부 만을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 1차 방벽에 고정부의 나사기둥이 돌출한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크의 댐핑부재에 커버부재를 부착하여 1차 방벽 상에 고정한 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 도 6의 커버부재가 설치된 댐핑부재를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 잘라서 본 도면이다.
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.
도 1은 본 발명이 제1 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크의 1차 방벽과 댐핑부재를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 댐핑부재를 1차 방벽 상에 고정한 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크(100)는, 액화 천연가스를 저장하기 위한 저장공간을 기밀시키기 위해 상부 단열 부재 보호판(10)에 결합되는 1차 방벽(20)과, 1차 방벽(20)에 설치되어 액화 천연가스의 슬로싱 충격을 흡수하도록 설치되는 댐핑부재(30)와, 1차 방벽(20)에 댐핑부재(30)를 고정시키는 고정부(40)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 1차 방벽(20)은, x축 방향으로 연장되며 z축 방향으로 돌출된 제1 주름부(21)와 y축 방향으로 연장되며 z축 방향으로 돌출된 제2 주름부(23)를 포함한다.
제1 주름부(21) 및 제2 주름부(23)는 각각 x축 방향 및 y축 방향으로 복수 개의 주름부가 서로 나란하게 이격되어 전체적으로 격자 형태로 형성된다. 제1 주름부(21)와 제2 주름부(23)가 교차되는 위치에는 교차부(25)가 형성된다.
1차 방벽(20)은 판재로 형성되며, 1차 방벽(20)의 제1 주름부(21)와 제2 주름부(23)는 단면이 곡면으로 형성되기 때문에, 제1 주름부(21)의 하측부와 제2 주름부(23)의 하측부 그리고 교차부(25)의 하측부는 빈 공간으로 형성된다. 이 때, 제1 주름부(21)의 하측면 및 제2 주름부(23)의 하측면은 곡면으로 형성된다.
댐핑부재(30)는 1차 방벽(20)에서 액화 천연가스가 접촉되는 면에서 슬로싱(slothing) 충격을 흡수하도록 설치된다. 댐핑부재(30)는 저온에서 딱딱하게 얼지 않으면서도 연성 및 배수성이 뛰어난 멜라민 수지(melamine resin) 소재로 이루어질 수 있다. 댐핑부재(30)는 1차 방벽(20)의 주름부들(21, 23) 사이의 공간을 채우면서 1차 방벽(20)의 상측에 결합된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 댐핑부재를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 댐핑부재(30)는 1차 방벽(20)의 제1 주름부(21)에 대응하는 제1 오목부(31)와, 제1 오목부(31)와 수직한 방향으로 형성되며 1차 방벽(20)의 제2 주름부(23)에 대응하는 제2 오목부(33)와, 제1 오목부(31) 및 제2 오목부(33)와 교차하는 오목 교차부(35)를 포함한다. 이와 같은 구성으로 댐핑부재(30)는 1차 방벽(20)의 상측에서 주름부들(21, 23)을 덮으면서 고정부(40)에 의해 고정된다.
도 4는 1차 방벽과 댐핑부재를 제외한 상태에서 고정부 만을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 1차 방벽에 고정부의 나사기둥이 돌출한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 고정부(40)는, 상부 단열 부재 보호판(10)에 고정되며 댐핑부재(30)를 통과하여 돌출되며 나사산이 형성된 고정볼트(41)와, 고정볼트(41)에 삽입되는 와셔부재(43)와, 고정볼트(41)에 나사 결합되는 너트부재(45)를 포함한다. 고정부(40)는 극저온 환경에서도 강도를 유지할 수 있도록 스테인레스스틸(SUS), 철과 니켈의 합금인 인바(INVAR), 알루미늄 또는 이들의 복합소재 등으로 형성될 수 있다.
고정볼트(41)는 상부 단열 부재 보호판(10)에 결합되는 고정 플레이트(41a)와, 고정 플레이트(41a)에서 댐핑부재(30) 방향으로 돌출하는 나사기둥(41b)을 포함한다.
고정 플레이트(41a)는 상부 단열 부재 보호판(10)에 삽입된 상태로 설치된다. 고정 플레이트(41a)는 원형의 플레이트 형상으로 설치될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 모서리를 갖는 다각형으로 형성되는 것도 가능하다. 이러한 고정 플레이트(41a)를 상부 단열 부재 보호판(10)에 설치하기 위해서, 상부 단열 부재 보호판(10)에는 삽입홈(12)이 형성된다. 그리고 상부 단열 부재 보호판(10)에 삽입된 고정 플레이트(41a)를 고정하기 위해, 상부 단열 부재 보호판(10)에는 나사볼트(14)가 결합될 수 있다. 도 2에서는 나사 볼트(14)가 상부 단열 부재 보호판(10)의 하면에서 고정 플레이트(41a)에 결합된 것으로 도시되었으나, 나사 볼트(14)는 상부 단열 부재 보호판(10) 내부에 삽입되어 고정 플레이트(41a)가 위치할 때 고정 플레이트(41a)와 결합될 수도 있다. 고정 플레이트(41a)에는 댐핑부재(30)를 고정하기 위한 나사기둥(41b)이 돌출된다.
한편, 고정 플레이트(41a)는 상부 단열 부재 보호판(10)에 삽입된 상태에서, 1차 방벽(20)에 용접된다. 고정 플레이트(41a)와 1차 방벽(20)이 용접되는 것은 액화 천연가스가 유입되지 않도록 기밀성을 향상시키기 위함으로써 래핑(lapping) 용접을 사용할 수 있다.
나사기둥(41b)은 외주면에 나사산이 형성되며 일단은 고정 플레이트(41a)에 결합되고 타단은 1차 방벽(20)과 댐핑부재(30)를 차례로 관통하도록 설치된다. 나사기둥(41b)의 설치를 위해 1차 방벽(20)과 댐핑부재(30)에는 각각 관통홀(22, 32)이 형성된다.
댐핑부재(30)의 외측으로 돌출된 나사기둥(41b)에는 와셔부재(43)가 삽입된다. 그리고, 와셔부재(43)의 상측으로 너트부재(45)가 나사 결합됨으로써, 댐핑부재(30)는 1차 방벽(20)에 고정될 수 있다. 와셔부재(43) 및 너트부재(45)는 극저온 환경에서도 강도를 유지할 수 있도록 스테인레스스틸(SUS), 철과 니켈의 합금인 인바(INVAR), 알루미늄 또는 이들의 복합소재 등으로 형성될 수 있다.
전술한 고정부(40)는 본 실시예에서 댐핑부재(30)의 4개의 모서리 위치에 각각 설치되는 것을 예시하지만, 이에 반드시 한정되지 않고 작업의 용이성에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크의 댐핑부재에 커버부재를 부착하여 1차 방벽 상에 고정한 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이고, 도 7은 도 6의 커버부재가 설치된 댐핑부재를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 잘라서 본 도면이다.
도 1 내지 도 5와 동일 참조 번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화 천연가스 저장탱크(200)의 댐핑부재(130)의 외측에는 커버부재(140)가 설치된다. 커버부재(140)는 댐핑부재(130)의 외측을 모두 감싸도록 설치된다.
이러한 커버부재(140)는 댐핑부재(130)의 마찰에 의한 손상을 방지하여 내구성을 향상시키기 위한 것으로서, 인성 및 내구성이 뛰어난 폴리아릴레이트 섬유(polyasrylate fiber)로 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10...상부 단열 부재 보호판 20...1차 방벽
21...제1 주름부 23...제2 주름부
25...교차부 30...댐핑부재
31...제1 오목부 33...제2 오목부
35...오목 교차부 40...고정부
41...고정볼트 41a..고정 플레이트
41b..나사기둥 43...와셔부재
45...너트부재

Claims (10)

  1. 액화 천연가스를 저장하는 액화 천연가스 저장탱크에 있어서,
    상기 액화 천연가스를 저장하기 위한 저장공간을 기밀시키기 위해 상부 단열 부재 보호판에 결합되는 1차 방벽;
    상기 1차 방벽에서 상기 액화 천연가스와 접촉되는 면에 설치되어 상기 액화 천연가스의 슬로싱 충격을 흡수하도록 설치되는 댐핑부재; 및
    상기 상부 단열부재 보호판에 일측이 결합되고 타측은 상기 댐핑부재에 결합되어 상기 댐핑부재를 상기 1차 방벽에 고정시키는 고정부;
    를 포함하는 액화 천연가스 저장탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 방벽은 제1 주름부, 상기 제1 주름부와 수직한 방향으로 배열되는 제2 주름부 및 상기 제1 주름부 및 상기 제2 주름부가 교차하는 교차부를 포함하며,
    상기 댐핑부재는, 상기 주름부의 사이 공간을 채우면서 상기 1차 방벽의 크기에 대응하는 크기로 형성되어 상기 1차 방벽 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 액화 천연가스 저장탱크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 댐핑부재는,
    상기 제1 주름부에 대응하는 제1 오목부, 상기 제1 오목부와 수직한 방향으로 형성되며 상기 제2 주름부에 대응하는 제2 오목부 및 상기 제1 오목부 및 상기 제2 오목부와 교차하는 오목 교차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 액화 천연가스 저장탱크.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 댐핑부재는 멜라민 수지를 포함하는 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화 천연가스 저장탱크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 댐핑부재의 외측에는 커버부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 액화 천연가스 저장탱크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버부재는 폴리아릴레이트 섬유(polyasrylate fiber) 소재인 것을 특징으로 하는 액화 천연가스 저장탱크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 1차 방벽 및 상기 댐핑부재에는 관통홀이 형성되며,
    상기 고정부는,
    상기 상부 단열부재 보호판에 고정되는 고정 플레이트와, 상기 관통홀을 통과하여 상기 댐핑부재의 외부로 돌출되며 외주면에는 나사산이 형성된 나사기둥을 포함하는 고정볼트;
    상기 댐핑부재의 외측에서 상기 나사기둥에 삽입되는 와셔부재; 및
    상기 와셔부재를 사이에 두고 상기 나사기둥에 나사 결합되는 너트부재;
    를 포함하는 액화 천연가스 저장탱크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정 플레이트는 상기 상부 단열부재 보호판에 나사결합으로 체결되는 것을 특징으로 하는 액화 천연가스 저장탱크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정 플레이트는 상기 1차 방벽에 용접되는 것을 특징으로 하는 액화 천연가스 저장탱크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 스테인레스스틸(SUS), 철과 니켈의 합금인 인바(INVAR), 알루미늄 또는 이들의 복합소재로 형성되는 액화 천연가스 저장탱크.
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