KR20120013232A - 액화 천연 가스 저장 탱크 - Google Patents

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임채선
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김민홍
김종호
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Abstract

본 발명에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크는 내부 선체에 설치되는 액화 천연 가스 저장 탱크로서, 1차 방벽, 1차 방벽과 상기 내부 선체 사이에 위치되는 단열 보드, 단열보드를 상기 내부 선체에 결합하기 위한 접착 부재를 포함하고, 접착 부재는 내부 선체와 접촉하는 제1 접착층, 제1 접착층과 일면이 접촉하되 가요성 재질의 폼 부재로 이루어지는 유연층 및 유연층을 상기 단열 보드에 접착하기 위한 제2 접착층을 포함한다.

Description

액화 천연 가스 저장 탱크{LIQUEFIED NATURAL GAS STORAGE TANK}
본 발명은 액화 천연 가스 저장 탱크에 관한 것이다.
액화 천연 가스 운반선의 경우, 극저온에서 액화된 액화 천연 가스(liquefied natural gas, LNG)를 운반하는 선박으로서 액화천연가스를 저장 및 보관할 수 있는 탱크의 설비를 갖추고 있다. 이러한 액화천연가스 운반선은 액화천연가스의 극저온을 유지하면서 운반할 수 있는 액화 천연 가스 저장 탱크(cargo containment system, CCS)의 설계가 핵심기술이다.
이러한 액화 천연 가스 저장 탱크는 극저온을 유지하기 위해서 액화 천연 가스가 직접 닿는 부분에 위치하는 1차 방벽, 1차 방벽을 지지하는 상부 단열 보드, 상부 단열 보드 하면에 위치하는 2차 방벽을 지지하며, 내부 선체에 고정되는 하부 단열 보드를 포함한다.
상부 단열 보드 및 하부 단열 보드를 포함하는 단열 보드는 폴리우레탄 폼 및 플라이우드 등의 재질로 이루어지며 액화 천연 가스 저장 탱크의 내부를 극저온으로 유지하면서 액화 천연 가스 저장 탱크를 단열시킨다.
그러나 액화 천연 가스의 저장 탱크는 완벽한 선형이 아니며 단차가 존재하므로 단열 보드를 선체에 부착할 경우 단차를 고려해서 시공해야하는 문제점이 있다.
그리고 내부 선체와 단열 보드 사이에 부착되는 액체형 접착제는 시간이 경과함에 따라서 단차 조절이 용이하지 못하고, 액체형 접착제가 일정한 간격을 두고 배치되어 단열 보드로부터 내부 선체로 가해지는 하중을 효과적으로 분산하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예는 단차에 자유로우며, 단열 보드로부터 선체에 가해지는 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있는 액화 천연 가스 저장 탱크를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크는 내부 선체에 설치되는 액화 천연 가스 저장 탱크로서, 1차 방벽, 1차 방벽과 내부 선체 사이에 위치되는 단열 보드, 단열보드를 상기 내부 선체에 결합하기 위한 접착 부재를 포함하고, 접착 부재는 내부 선체와 접촉하는 제1 접착층, 제1 접착층과 일면이 접촉하되 가요성 재질의 폼 부재로 이루어지는 유연층 및 유연층을 상기 단열 보드에 접착하기 위한 제2 접착층을 포함한다.
상기 제1 접착층 및 제2 접착층의 전단 접착 강도는 0.7MPa이상이고, 수직 접착 강도는 1.1MPa이상일 수 있다.
본 발명에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크는 내부 선체에 설치되는 액화 천연 가스 저장 탱크로서, 1차 방벽, 서로 이웃하며 상기 1차 방벽에 결합되어 있는 복수의 상부 단열 보드, 복수의 상부 단열 보드 사이에 위치하는 연결 보드, 상부 단열 보드와 결합되어 있는 주 2차 방벽, 연결 보드와 결합하는 보조 2차 방벽, 서로 이웃하며 주 2차 방벽 및 보조 2차 방벽과 결합되어 있으며 내부 선체 상에 설치되는 복수의 하부 단열 보드, 그리고 연결 보드와 보조 2차 방벽 사이 및 보조 2차 방벽과 하부 단열 보드 사이에 각각 위치하는 접착 부재를 포함하고, 접착 부재는 제1 접착층, 제1 접착층과 일면이 접촉하되 가요성 재질의 폼 부재로 이루어지는 유연층 및 유연층과 일면이 접촉하는 제2 접착층 을 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층 및 제2 접착층 중 적어도 어느 하나는 아크릴계 접착제로 이루어질 수 있다.
상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 0.01mm 이상~1mm 이하의 두께 범위일 수 있다.
상기 유연층은 0.025W/mk이하의 열전도도를 가질 수 있다.
상기 유전층은 폴리우레탄폼 또는 아크릴폼으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 접착층 및 제2 접착층의 전단 접착 강도는 3.5MPa이상이고, 수직 접착 강도는 3.0MPa이상일 수 있다.
본 발명에서와 같이 접착부재를 사용하여 단열 보드를 선체에 부착시키면 단열 보드로부터 선체에 가해지는 하중을 선체에 골고루 분산시킬 수 있다. 따라서 단열 보드의 하중이 선체에 국부적으로 전달되어 선체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 접착부재를 이루는 유연층은 기공을 포함하여 단열성이 우수하므로 액화 천연 가스 저장 탱크의 단열 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착부재의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 천연 가스용 접착 부재 및 이를 포함하는 액화 천연 가스 저장 탱크에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착부재의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 부재(20)는 제1 접착층(6), 제1 접착층(6) 위에 위치하는 유연층(7), 유연층(7) 위에 위치하는 제2 접착층(8)을 포함한다.
제1 접착층(6) 및 제2 접착층(8)은 압력에 민감한(pressure sensitive) 아크릴 계열의 접착제를 포함하고, 0.05mm 이상 ~ 2mm 이하의 두께를 가지는 박막일 수 있다. 이때, 제1 접착층(6) 및 제2 접착층(8)의 전단접착강도는 0.7Mpa이상이고, 수직접착강도는 1.1Mpa이상 일 수 있다. 제1 접착층(6) 및 제2 접착층(8)의 전단접착강도는 0.7Mpa 보다 작거나 수직접착강도가 1.1Mpa 보다 작을 경우, 접착 성능이 현저히 떨어질 수 있다.
박막은 크라프트 종이(kraft paper), 폴리에틸렌 필름(polyethylene film), 폴리에스터 필름(polyester film)과 같은 필름에 약 0.01mm 이상~1mm 이하 두께의 아크릴 접착제가 코팅되어 있을 수 있다.
제1 접착층(6)과 제2 접착층(8)의 외부면에는 보호필름(도시하지 않음)이 부착될 수 있다. 따라서 접착부재(20)를 이용하여 단열 부재를 선체에 부착할 때는, 보호필름을 제거한 후 용이하게 부착시킬 수 있다.
유연층(7)은 가요성(flexible) 물질로, 기공을 포함하며 0.025W/mk 이하의 열전도도를 가져 단열성을 가지는 물질로, 예를 들어 폴리우레탄 폼 또는 아크릴 폼으로 이루어질 수 있다. 유연층(7)은 4mm 이상~20mm 이하의 두께 범위를 가질 수 있다.
그럼 이상의 접착부재(20)를 포함하는 액화 천연 가스 저장 탱크에 대해서 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 개략적인 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크는 내부 선체 위에 설치되며, 내부 선체로부터 먼 순서로, 1차 방벽(100), 상부 단열 보드(200), 주 2차 방벽(300), 하부 단열 보드(400)가 차례대로 배열되어 액화 천연 가스 저장 탱크의 내부를 밀봉 및 보호한다. 이때, 하부 단열 보드(400)는 별도의 고정부재(도시하지 않음)으로 선체에 고정되어 있다.
구체적으로 설명하면, 1차 방벽(100)은 -163℃의 극저온 상태의 액화 천연 가스와 직접적으로 접촉하게 되므로 응력 변화에 대응할 수 있는 알루미늄 합금, 인바(invar), 9%니켈강, 스테인레스스틸시트 등 저온 취성에 강한 재질의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 반복적인 온도 변화 및 저장 액체의 하중 변화에도 팽창 및 수축이 용이하도록 중앙부가 융기된 복수의 주름부(9)를 가지며, 주름부(9)는 1차 방벽(100) 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 주름부(9)의 내측에는 보강 부재(도시하지 않음)가 채워질 수 있다. 1차 방벽(100)은 그 가장자리를 따라서 용접에 의해서 서로 접합될 수 있다.
상부 단열 보드(200)는 상부 단열 부재 보호판(22)과 상부 단열 부재(24)를 포함한다.
상부 단열 부재 보호판(22)은 플라이우드(plywood) 등의 목재로 이루어질 수 있다. 그리고 상부 단열 부재(24)는 단열성을 보유하는 단열재, 예를 들어 폴리우레탄폼(polyurethane foam) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
주 2차 방벽(300)은 스테인레스스틸, 알루미늄, 황동, 아연 및 유리 섬유와 같은 섬유강화복합재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어 마주하는 두 알루미늄 포일(aluminum foil) 사이에 유리 섬유 복합재(glass-fiber composite)를 부착하여 형성할 수 있다.
하부 단열 보드(400)는 하부 단열 부재(42)와 하부 단열 부재 보호판(44)을 포함한다.
하부 단열 부재(42)는 상부 단열 부재(24)와 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 하부 단열 부재 보호판(44)은 상부 단열 부재 보호판(22)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 하부 단열 부재 보호판(44)과 내부 선체(1) 사이에는 제1 접착층(6), 유연층(7) 및 제2 접착층(8)이 적층된 도 1의 접착부재(20)가 위치한다. 접착부재(20)는 하부 단열 부재 보호판(44)과 내부 선체(1) 사이를 접착하여 단열 보드(900)가 선체(1)에 고정될 수 있도록 한다. 단열 보드(900)는 1차 방벽(100), 상부 단열 보드(200), 주 2차 방벽(300) 및 하부 단열 보드(400)를 포함한다.
접착부재(20)를 이용하여 단열 보드(900)를 내부 선체(1)에 부착하기 위해서는 접착 부재(20)의 제1 접착층(6)을 보호하는 보호 필름을 제거한 다음, 내부 선체(1)에 부착한 후 롤러를 이용하여 가압함으로써 내부 선체(1)에 제1 접착층(6)이 밀착될 수 있도록 한다. 그런 다음, 내부 선체(1)와 단열 보드(900) 사이의 간격을 유지하기 위한 레벨패드(17)를 설치하고, 제2 접착층(8)을 보호하는 보호 필름을 제거한 후 노출된 제2 접착층(8) 위에 단열 보드(900)를 정렬하여 부착한다.
이때, 단열 보드(900)의 하중에 의해서 별도의 압력이 가해지지 않아도 단열 보드(900)는 제2 접착층(8)에 밀착될 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 접착부재(20)를 사용하여 단열 보드(900)를 내부 선체(1)에 고정하면, 단열 보드(900)의 대부분과 접착 부재(20)가 접촉하고 있어 내부 선체(1)에 가해지는 하중을 선체에 골고루 분산시킬 수 있다.
즉, 종래에는 액체형 접착제가 일정한 간격을 두고 점의 형태로 배치되어 단열 보드(900)가 내부 선체(1)에 가하는 하중이 점형태의 접착제에 집중 되었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 접착부재(20)는 단열 보드(900)의 대부분의 영역과 부착되어 내부 선체(1)에 가해지는 하중이 내부 선체(1)에 골고루 분산됨으로써 단열 보드(900)로부터 내부 선체(1)에 가해지는 하중에 의해서 내부 선체(1)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 액화 천연 가스 저장 탱크는 복수의 단열 보드를 포함하며 이들은 연결 보드에 의해서 연결된다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 개략적인 단면도이다.
대부분의 구성은 도 2에서와 동일하므로 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.
도 3을 참조하면 액화 천연 가스 저장 탱크는 복수의 상부 단열 보드(200) 및 하부 단열 보드(400)를 포함하며 이들은 연결 보드(500) 및 보조 2차 방벽(600)으로 연결되어 있다.
보조 2차 방벽(600)은 도 1의 접착 부재(20)에 의해서 주 2차 방벽(300) 위에 부착되어 있다.
보조 2차 방벽(600)은 주 2차 방벽(300)과 동일한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 두 알루미늄 포일 사이에 유리 섬유 복합재가 부착되어 있을 수 있다.
연결 보드(500)는 상부 단열 보드(200) 사이에 위치하여 상부 단열 보드(200) 사이의 간격을 메우며 연결 부재(54)와 연결 부재 보호판(52)을 포함한다. 그리고 연결 보드(500)는 도 1의 접착 부재(20)에 의해서 보조 2차 방벽(600)에 부착되어 있다.
이때, 접착 부재(20)의 제1 접착층(6) 및 제2 접착층(8)은 -100℃의 극저온을 견뎌야 하므로 단열 보드(900, 도 2 참조)와 내부 선체(1) 사이에 위치할 때와 달리 전단접착강도가 3.5Mpa이상, 수직접착강도가 3.0MPa이상이 바람직하다.
제1 접착층(6) 및 제2 접착층(8)의 달리 전단접착강도가 3.5Mpa 보다 작거나 수직접착강도가 3.0MPa 보다 작을 경우, 접착 성능이 현저히 떨어질 수 있다.
연결 부재(54)는 상부 단열 부재(24)와 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 폴리 우레탄폼 등의 재질로 이루어질 수 있다.
연결 부재 보호판은 플라이우드 등으로 이루어질 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시예 따른 접착부재(20)를 이용해서 연결 부재(54)를 주 2차 방벽(300)에 부착하거나, 단열 보드(900, 도 2 참조)를 내부 선체(1)에 부착하면 연결 부재(54) 및 단열 보드(900, 도 2 참조)로부터 내부 선체(1)에 전달되는 하중을 용이하게 분산시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직일 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 선체 7: 유연층
9: 주름부 17: 레벨패드
20: 접착부재
22: 상부 단열 부재 보호판 24: 상부 단열 부재
42: 하부 단열 부재 44: 하부 단열 부재 보호판
52: 연결 부재 보호판 54: 연결 부재
100: 1차 방벽 200: 상부 단열 보드
300: 주 2차 방벽 400: 하부 단열 보드
500: 연결 보드 600: 보조 2차 방벽
900: 단열 보드

Claims (8)

  1. 내부 선체에 설치되는 액화 천연 가스 저장 탱크로서,
    1차 방벽;
    상기 1차 방벽과 상기 내부 선체 사이에 위치되는 단열 보드;
    상기 단열보드를 상기 내부 선체에 결합하기 위한 접착 부재를 포함하고,
    상기 접착 부재는
    상기 내부 선체와 접촉하는 제1 접착층;
    상기 제1 접착층과 일면이 접촉하되 가요성 재질의 폼 부재로 이루어지는 유연층 및
    상기 유연층을 상기 단열 보드에 접착하기 위한 제2 접착층
    을 포함하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층의 전단 접착 강도는 0.7MPa이상이고, 수직 접착 강도는 1.1MPa이상인 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  3. 내부 선체에 설치되는 액화 천연 가스 저장 탱크로서,
    1차 방벽;
    서로 이웃하며 상기 1차 방벽에 결합되어 있는 복수의 상부 단열 보드;
    상기 복수의 상부 단열 보드 사이에 위치하는 연결 보드;
    상기 상부 단열 보드와 결합되어 있는 주 2차 방벽;
    상기 연결 보드와 결합하는 보조 2차 방벽;
    서로 이웃하며 상기 주 2차 방벽 및 상기 보조 2차 방벽과 결합되어 있으며 상기 내부 선체 상에 설치되는 복수의 하부 단열 보드; 그리고
    상기 연결 보드와 상기 보조 2차 방벽 사이 및 상기 보조 2차 방벽과 상기 하부 단열 보드 사이에 각각 위치하는 접착 부재를 포함하고,
    상기 접착 부재는 상기 제1 접착층;
    상기 제1 접착층과 일면이 접촉하되 가요성 재질의 폼 부재로 이루어지는 유연층 및
    상기 유연층과 일면이 접촉하는 제2 접착층
    을 포함하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  4. 제 1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층 중 적어도 어느 하나는 아크릴계 접착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  5. 제 1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층은 0.01mm 이상~1mm 이하의 두께 범위인 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  6. 제1 항 또는 제3항에 있어서,
    상기 유연층은 0.025W/mk이하의 열전도도를 가지는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유연층은 폴리우레탄폼 또는 아크릴폼으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층의 전단 접착 강도는 3.5MPa이상이고, 수직 접착 강도는 3.0MPa이상인 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
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KR20160072290A (ko) * 2014-12-12 2016-06-23 삼성중공업 주식회사 액화가스 화물창 및 그 제작방법
KR20220108626A (ko) * 2021-01-27 2022-08-03 (주)한국신소재 단폭 원자재를 이용한 장폭 단열재의 제조 방법 및 장치

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