KR20120039899A - 강화 플라이우드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔지니어링 플라스틱이 적층되어 보강된 강화 플라이우드의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, LNG 저장탱크의 단열박스를 제조하기 위해 사용되는 플라이우드의 제조 방법으로서, 목재 판의 적어도 하나의 외측표면에 보강층을 적층하고, 상기 목재 판과 상기 보강층을 압착하여 제조되는 것을 특징으로 하는 강화 플라이우드의 제조 방법이 제공된다.

Description

강화 플라이우드의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING A REINFORCED PLYWOOD}

본 발명은 LNG 저장탱크의 단열박스 등을 제조하기 위해 사용되는 플라이우드의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔지니어링 플라스틱이 적층되어 보강된 강화 플라이우드의 제조 방법에 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 단열박스를 제작하기 위해 사용되는 플라이우드의 측단면도가 도시되어 있다.

GTT NO 96 타입의 단열 시스템은, 전술한 바와 같이 인바 강(9% 니켈강)과 펄라이트 및 플라이우드로 제작된 단열박스가 2개의 층으로 적층되어 이루어지며, 플라이우드는 단열박스의 구조 재료로 사용되고 있다.

복수의 얇은 목재 판(21)이 적층되어 이루어지는 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 위해서 기계적 성질을 개선한 플라이우드에 대한 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, LNG 저장탱크의 단열박스를 제작하기 위해 사용되는 플라이우드에 엔지니어링 플라스틱을 적층함으로써 강도가 향상되도록 한 강화 플라이우드의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, LNG 저장탱크의 단열박스를 제조하기 위해 사용되는 플라이우드의 제조 방법으로서, 목재 판의 적어도 하나의 외측표면에 보강층을 적층하고, 상기 목재 판과 상기 보강층을 압착하여 제조되는 것을 특징으로 하는 강화 플라이우드의 제조 방법이 제공된다.

상기 보강층은 상기 목재 판에 적층되기 전에 가열되는 것이 바람직하다.

상기 보강층이 상기 목재 판에 적층되기 전에 상기 보강층과 상기 목재 판 사이에는 접착제가 도포되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 보강층이 상기 목재 판에 적층되기 전에 상기 목재 판은 복수개가 적층되어 적층합판을 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 보강층의 외측에 목재 판을 적층하여 상기 보강층이 목재 판들 사이에 개재되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 엔지니어링 플라스틱이 코팅된 강화 플라이우드의 제조 방법이 제공될 수 있다.

그에 따라, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 엔지니어링 플라스틱이 코팅된 강화 플라이우드에 의해 제작되어 강도가 향상된 LNG 저장탱크의 단열박스가 제공될 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 LNG 저장탱크의 구조인 GTT NO 96형 저장탱크 구조의 단면도 및 사시도,
도 3은 종래기술에 따른 플라이우드의 측단면도,
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른, 엔지니어링 플라스틱이 적층된 강화 플라이우드의 측단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강화 플라이우드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강화 플라이우드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강화 플라이우드와 그 제조 방법을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 얇은 목재 판(21)을 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 강도를 향상시키기 위해, 복수개의 얇은 목재 판(21)이 적층되어 만들어진 플라이우드의 적어도 한쪽의 외측표면 혹은 적층된 목재 판(21)들 사이에 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 이루어지는 보강층(23)을 적층하여 보강된 강화 플라이우드를 개발하였다.

보강층(23)을 이루는 물질은 플라이우드와 유사한 열팽창 및 수축 계수를 가지는 산업용 플라스틱이 선택되는 것이 바람직하다. 그에 따라 강화 플라이우드에 적층되는 보강층(23)은 유리섬유(glass fiber) 등과 같은 섬유계와 에폭시(epoxy) 등과 같은 수지계의 조합인 유리섬유 에폭시 수지로 이루어질 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 보강층(23)은 단열박스의 조립 전 플라이우드의 절단가공 단계에서 플라이우드의 적어도 한쪽 외측표면에 유리섬유 에폭시 수지와 같은 코팅재를 여러 겹으로 교차되게 코팅시킴으로써 형성될 수 있다. 플라이우드는 길이방향과 폭방향으로 서로 다른 강도 특성을 가지므로, 이를 고려하여 보강층(23)의 방향성을 결정하여 코팅재를 복수 겹으로 코팅함으로써 보강층(23)을 형성하는 것이 바람직하다.

또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 보강층(23)은 플라이우드의 제작 단계에서 복수의 목재 판(21)을 적층시킬 때 목재 판(21)과 목재 판(21) 사이에 개재되도록 적층될 수 있다. 도 6에는 플라이우드의 가장 중심에 하나의 보강층(23)이 적층 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 필요에 따라 2 이상의 보강층이 목재 판(21)들의 사이에 개재되어도 좋고, 중심이 아닌 어느 한 쪽 표면에 치우친 위치에 보강층이 개재되어도 좋다.

또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 보강층(23)은 목재 판(21)과 목재 판(21) 사이에 개재되는 동시에 적어도 한쪽 외측표면에 적층 형성될 수 있다.

플라이우드에 코팅되어 적층되는 산업용 플라스틱으로서는 고강도 산업용 플라스틱을 적용하여 적층 두께를 최소화하고 보강층(23)의 적층으로 인하여 증가되는 부피와 무게를 최소화하는 것이 바람직하다. 플라이우드에 코팅재를 복수 겹으로 코팅하여 적층시킬 때, 요구되는 강도에 맞춰 코팅재의 적층수를 변경할 수 있으며, 그에 따라 다양한 강도의 플라이우드를 제작할 수 있다.

보강층(23)이 적층된 강화 플라이우드는 적절한 치수로 절단된 후 조립되어, LNG 저장탱크의 단열 시스템을 형성하기 위해 사용되는 단열박스를 제작하기 위해 사용될 수 있다.

이때 단열박스를 제작하기 위해 사용되는 모든 플라이우드로서 보강층이 적층된 강화 플라이우드를 사용할 수도 있고, 특히 강도가 보강될 필요가 있는 부분을 형성하는 일부의 플라이우드로서 보강층이 적층된 강화 플라이우드를 사용할 수도 있다.

플라이우드는 단열박스의 주요 강도 부재로서 사용되고 있으므로, 본 발명에 따라 보강층(23)이 코팅되어 굽힘강도, 전단강도, 좌굴강도, 및 압착강도 등이 향상된 강화 플라이우드에 의해 단열박스를 제작함으로써 단열박스의 강도를 향상시킬 수 있다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 상술한 바와 같은 강화 플라이우드를 제조하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 강화 플라이우드 제조 방법을 설명한다.

도 8에 도시된 강화 플라이우드 제조 방법은, 소정 두께의 섬유계 및 수지계로 이루어진 엔지니어링 플라스틱, 즉 보강층(23)을 소정 온도로 가열하고, 가열된 엔지니어링 플라스틱, 즉 보강층(23)을 기존의 플라이우드, 즉 목재 판(21)의 표면과 맞닿게 한 후 압착하여 적층(즉, 코팅)시키는 방법이다.

도 9에 도시된 강화 플라이우드 제조 방법은, 소정 두께의 섬유계 및 수지계로 이루어진 엔지니어링 플라스틱, 즉 보강층(23)과, 기존의 플라이우드, 즉 목재 판(21)과의 사이에 에폭시 접착제(epoxy glue)를 도포한 후 압착하여 적층(즉, 코팅)시키는 방법이다.

이 방법에 따르면, 에폭시 접착제를 보강층의 표면에 도포하고, 표면에 에폭시 접착제가 도포된 보강층을 목재 판과 접착시키는 방식으로 작업이 이루어질 수도 있다.

도 8 및 도 9에는 하나의 목재 판(21)의 양쪽 표면에 각각 보강층(23)이 압착되어 적층되는 것이 도시되어 있지만, 이는 예시일 뿐이며 목재 판(21)의 양쪽 표면 중 어느 한 쪽 표면에만 보강층(23)이 압착되어 적층될 수도 있고, 복수개의 목재 판이 적층되고 이 적층된 목재 판의 양쪽 외측표면 중 적어도 한 쪽의 외측표면에 보강층이 압착되어 적층될 수도 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 강화 플라이우드 제조 방법을, 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.

21: 목재 판, 23: 보강층

Claims (5)

1. LNG 저장탱크의 단열박스를 제조하기 위해 사용되는 플라이우드의 제조 방법으로서,
   목재 판의 적어도 하나의 외측표면에 보강층을 적층하고, 상기 목재 판과 상기 보강층을 압착하여 제조되는 것을 특징으로 하는 강화 플라이우드의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강층은 상기 목재 판에 적층되기 전에 가열되는 것을 특징으로 하는 강화 플라이우드의 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강층이 상기 목재 판에 적층되기 전에 상기 보강층과 상기 목재 판 사이에는 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 강화 플라이우드의 제조 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강층이 상기 목재 판에 적층되기 전에 상기 목재 판은 복수개가 적층되어 적층합판을 형성하는 것을 특징으로 하는 강화 플라이우드의 제조 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강층의 외측에 목재 판을 적층하여 상기 보강층이 목재 판들 사이에 개재되도록 하는 것을 특징으로 하는 강화 플라이우드의 제조 방법.

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