KR20120042017A - 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조 - Google Patents

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Abstract

액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조는 저장탱크의 단열을 위하여 다수로 설치되는 하부 인슐레이션 패널과, 하부 인슐레이션 패널 각각의 상면에 설치되는 제 1 방벽부재와, 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에 제 1 방벽부재에 겹치도록 설치되는 제 2 방벽부재와, 제 2 방벽부재가 제 1 방벽부재의 겹치는 부분에 기계적으로 결합되도록 하는 결합부를 포함한다.

Description

액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조{INSULATION STRUCTURE OF TANK FOR STORING LNG}
본 발명은 인슐레이션 구조에 관한 것으로서, 구체적으로 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 개발되었다.
그런데, 액화천연가스 운반선에는 초저온 상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(cargo)이 구비되어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.
즉, 액화천연가스는 대기압보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162℃ 정도의 비등 온도를 가지기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 한다. 또한, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 차단할 수 있는 인슐레이션 구조로 설계되어야 했다.
종래의 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 액화천연가스 운반선의 선체(1) 내측면에 에폭시 매스틱(13: epoxy mastic)과 스터드 볼트(14: stud bolt)에 의해 하부 인슐레이션 패널(10: bottom insulation panel)이 고정판(10a)을 매개로 하여 부착 고정된다.
이때, 하부 인슐레이션 패널(10)과 상부 인슐레이션 패널(20: top insulation panel)의 사이에는 리지드 트리플렉스(22: rigid triplex)가 개재되어 접착되어 있다. 한편, 하부 인슐레이션 패널(10)을 화물창 벽에 부착시킬 때에는 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(18: flat joint)가 서로 간에 형성되는 갭(40)에 삽입될 수 있도록 하부 인슐레이션 패널(10)이 간극을 가지도록 한다.
그런 다음, 상부 인슐레이션 패널(20) 사이에 탑 브릿지 패널(28)을 부착시키는데, 이때 기존에 부착되어 있는 리지드 트리플렉스(22)상에 에폭시 글루(24)로 하여 서플 트리플렉스(26: supple triplex)를 부착시키고, 그 위에 에폭시 글루(24)를 이용하여 탑 브릿지 패널(28)을 부착시킨다.
그리고 상부 인슐레이션 패널(20)과 탑 브릿지 패널(28)의 상부는 동일 평면을 갖게 되고, 이러한 동일 평면상에 코러게이티드 멤브레인(30: corrugated membrane)이 앵커 스트립(33)을 매개로 부착되어 화물창 벽면이 완성된다.
여기서, 액화천연가스 운반선의 선체(1) 내측면과 하부 인슐레이션 패널(10)의 조립 방법을 좀 더 살펴보면, 선체(1)의 내벽에 저항 용접에 의해 스터드 볼트(14)를 부착하고, 하부 인슐레이션 패널(10)에는 스터드 볼트(14)가 삽입될 수 있는 홀을 미리 형성시킨다.
따라서, 스터드 볼트(14)에 너트(14a)를 체결하고, 하부 인슐레이션 패널(10)에 형성된 홀에 원기둥 형태의 폼 플러그(15)를 삽입함으로써 조립이 완성된다.
종래의 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조는 액화천연가스가 선체(1)에 접촉하는 것을 방지하기 위하여 1차 방벽과 2차 방벽이 존재하는데, 리지드 트리플렉스(22)와 서플 트리플렉스(26)로 이루어지는 2차 방벽은 글루(glue)를 이용한 본딩(bonding) 시스템에 의해 부착되며, 트리플렉스를 소재로 사용한다.
그러나, 2차 방벽으로 트리플렉스를 사용할 경우, 본딩면이 글래스 클로스(glass cloth)로 되어 있어서 시간이 지남에 따라 공극률(porosity)이 지속적으로 증가하고, 본딩면이 분리될 수 있으며, 설치와 유지 및 보수에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 실시예들은 2차 방벽이 열수축에 의해 공극률이 증가하지 않도록 함으로써 2차 방벽의 내구성을 증대시키고자 한다.
또한, 2차 방벽이 기계적으로 연결되도록 함으로써 설치 및 보수에 소요되는 시간과 비용을 줄이고자 한다.
또한, 1차 방벽의 손상시 수두압을 이용하여 2차 방벽을 견고하게 하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에 있어서, 상기 저장탱크의 단열을 위하여 다수로 설치되는 하부 인슐레이션 패널과, 상기 하부 인슐레이션 패널 각각의 상면에 설치되는 제 1 방벽부재와, 상기 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에 상기 제 1 방벽부재에 겹치도록 설치되는 제 2 방벽부재와, 상기 제 2 방벽부재가 상기 제 1 방벽부재의 겹치는 부분에 기계적으로 결합되도록 하는 결합부를 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 방벽부재 사이에 설치되는 가스켓을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스켓은 고어텍스로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 2 방벽부재가 서로 겹쳐지는 부분에 마주 대하도록 각각 경사지게 형성되는 제 1 및 제 2 경사면에 의해 수평되게 겹쳐지도록 하는 연결부를 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 방벽부재가 서로 겹쳐지는 부분에 마주 대하도록 각각 형성되는 제 1 및 제 2 걸림턱에 의해 수평되게 겹쳐지도록 하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 또는 제 2 방벽부재는 플라이우드 또는 복합재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 2 방벽부재는 길이방향을 따라 개구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 결합부는 상기 제 2 방벽부재를 관통하여 상기 제 1 방벽부재에 체결되는 체결부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합부는 상기 체결부재와 상기 제 2 방벽부재 사이에 설치되는 패킹부재와, 상기 패킹부재와 상기 체결부재 사이에 설치되는 와셔를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합부는 제 2 방벽부재에 형성되어 상기 제 1 방벽부재에 걸리는 걸림돌기로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들은 2차 방벽이 열수축에 의해 공극률이 증가하지 않도록 함으로써 2차 방벽의 내구성을 증대시킬 수 있고, 2차 방벽을 이루는 제 1 방벽부재와 제 2 방벽부재가 서로 기계적으로 연결되도록 함으로써 설치 및 보수에 소요되는 시간과 비용을 줄일 수 있다. 또한, 1차 방벽의 손상시 수두압을 이용하여 2차 방벽을 견고하게 할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액화천연가스 운반선 화물창의 인슐레이션 구조를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 조립 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에서 연결부의 일 예를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에서 연결부의 다른 예를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 분해 사시도 및 조립 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조(100)는 다수의 하부 인슐레이션 패널(110)과, 하부 인슐레이션 패널(110)의 상면에 설치되는 제 1 방벽부재(120)와, 제 1 방벽부재(120)에 겹쳐지도록 설치되는 제 2 방벽부재(130)와, 제 1 방벽부재(120)와 제 2 방벽부재(130)를 기계적으로 결합시키는 결합부(140)를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조(100)는 액화천연가스를 저장하는 모든 탱크에 적용될 수 있고, 일례로 액화천연가스 운반선의 화물창에 적용될 수 있다.
하부 인슐레이션 패널(110)은 액화천연가스의 저장탱크에 단열을 위하여 다수로 설치될 수 있는데, 선체의 내측면에 에폭시 매스틱(epoxy mastic)과 스터드 볼트(stud bolt)에 의해 고정판을 매개로 하여 부착될 수 있다.
제 1 방벽부재(120)는 다수로 이루어져서 하부 인슐레이션 패널(110) 각각의 상면에 설치되며, 상측에 상부 인슐레이션 패널(170)이 고정된다.
제 2 방벽부재(130)는 하부 인슐레이션 패널(110)들의 인접 부위 상면에 제 1 방벽부재(120)에 겹치도록 설치되고, 이로 인해 하부 인슐레이션 패널(110)들의 갭(gap)을 덮게 된다.
제 1 및 제 2 방벽부재(120, 130)는 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있고, 열수축량이 금속 또는 보온재에 비하여 상대적으로 적으면서도 저온상에서 충분한 강도를 지니는 재질, 예를 들면, 플라이우드(plywood) 또는 복합재 등으로 이루어질 수 있다.
제 1 및 제 2 방벽부재(120, 130) 사이에는 가스켓(gasket; 150)이 설치될 수 있다. 여기서, 가스켓(150)은 2차 방벽의 액밀을 유지할 수 있도록 한다. 가스켓(150)은 결합부(140)에 의해 기계적으로 결합되는 제 1 및 제 2 방벽부재(120,130) 사이에 극저온에서 견딜 수 있는 재질, 예컨대 고어텍스(gore-tex)로 이루어질 수 있으며, 1차 방벽이 파손시 수두압으로 인하여 제 1 및 제 2 방벽부재(120,130)가 더욱 타이트하게 결합되도록 한다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 방벽부재(130)는 다른 제 2 방벽부재(130)와 겹쳐지는 경우 연결부(160)에 의해 수평되게 겹쳐지도록 할 수 있다. 여기서, 연결부(160)는 본 실시예에서처럼 제 2 방벽부재(130)가 서로 겹쳐지는 부분에 마주 대하도록 각각 경사지게 형성되는 제 1 및 제 2 경사면(161, 162)을 포함할 수 있으며, 제 1 및 제 2 경사면(161, 162)이 서로 겹쳐짐으로써 제 2 방벽부재(130)가 다른 제 2 방벽부재(130)와 수평되게 겹쳐지도록 할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 연결부(160)는 다른 실시예로서, 제 2 방벽부재(130)가 서로 겹쳐지는 부분에 마주 대하도록 각각 형성되는 제 1 및 제 2 걸림턱(163,164)을 포함할 수 있으며, 제 1 및 제 2 걸림턱(163,164)이 서로 마주 보면서 겹쳐짐으로써 제 2 방벽부재(130)가 다른 제 2 방벽부재(130)와 수평되게 겹쳐지도록 할 수 있다.
한편, 연결부(160)에 의해 서로 연결되는 제 2 방벽부재(130) 사이에는 가스켓(150)이 설치될 수 있다.
도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 결합부(140)는 다수로 이루어져서 제 2 방벽부재(130)가 제 1 방벽부재(120)와 겹치는 부분에 기계적으로 결합되도록 하고, 제 2 방벽부재(130)의 양측 또는 가장자리를 따라 일정 간격을 두고서 체결됨으로써 제 1 및 제 2 방벽부재(120,130)가 서로 기계적으로 결합되도록 할 수 있다. 일례로 결합부(140)는 제 2 방벽부재(130)의 관통홀(131)과 가스켓(150)의 관통홀(151)을 관통하여 제 1 방벽부재(120)에 형성되는 관통홀(121) 내지 체결홈에 체결되는 체결부재(141)를 포함할 수 있다. 여기서, 체결부재(141)는 예컨대 볼트 또는 리벳 등이 사용될 수 있다. 또한, 결합부(140)는 체결부재(141)와 제 2 방벽부재(130) 사이에 설치되는 패킹부재(142)와, 패킹부재(142)와 체결부재(141) 사이에 설치되는 와셔(washer; 143)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 와셔(143)와 제 2 방벽부재(130) 사이에 설치되는 패킹부재(142)로 인해 액화천연가스의 리크(leak)를 방지하도록 한다. 여기서, 패킹부재(142)는 가스켓(150)과 마찬가지로 고어텍스(gore-tex)로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조(200)는 결합부(240)에 의해 기계적으로 결합되는 제 1 및 제 2 방벽부재(220, 230)사이에 가스켓(250)이 설치되되, 제 2 방벽부재(230)에 길이방향을 따라 개구(231)가 형성될 수 있다. 여기서 개구(231)는 제 2 방벽부재(230)에서 결합부(240)에 의해 결합되는 부위를 제외하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에서도 상기 제 1 실시예와 마찬가지로 결합부가 포함될 수 있으며, 제 1 실시예와 동일한 결합부가 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조(300)에서 결합부(340)는 제 2 방벽부재(330)에 형성되어 제 1 방벽부재(320)에 걸리는 걸림돌기로 이루어질 수 있다. 여기서, 걸림돌기는 제 2 방벽부재(330)의 양측 또는 가장자리를 따라 하방으로 돌출되도록 다수로 형성될 수 있고, 톱니 모양으로 제작될 수 있다. 또한, 제 1 방벽부재(320)와 제 2 방벽부재(330)의 사이에 가스켓(350)이 설치되고, 걸림돌기는 가스켓(350)을 관통하여 제 1 방벽부재(320)에 삽입될 수 있다. 걸림돌기로 이루어진 결합부(340)에 의하면, 제 2 방벽부재(330)가 열수축시 제 1 방벽부재(320)를 서로 당기도록 하여 타이트하게 조이는 성질을 이용함으로써 제 1 및 제 2 방벽부재(320,330)가 기계적으로 결합되도록 한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조의 작동을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 방벽부재(120,130)가 결합부(140)에 의해 기계적 결합으로 결합되어 2차 방벽을 이루게 됨으로써 2차 방벽에 대한 파손을 방지함과 아울러, 설치 및 수리에 소요되는 시간과 노력을 최소화할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 방벽부재(120,130) 사이에 가스켓(150)이 설치됨으로써 열수축에 따른 공극률의 변화가 없도록 하며, 1차 방벽의 손상시 수두압을 이용하여 2차 방벽을 더욱 견고하도록 할 수 있으며, 결합부(140)에 설치되는 패킹부재(142)에 의해 결합부(140)를 통한 액화천연가스의 리크(leak)를 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 방벽부재(130)는 다른 제 2 방벽부재(130)와의 연결시 연결부(160)에 의해 수평되게 겹쳐지도록 함으로써 제 2 방벽부재(130)의 연결 작업을 용이하도록 하면서도 액화천연가스의 리크를 방지할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 방벽부재(230)에 개구(231)를 형성함으로써 제 2 방벽부재(230)의 설치를 용이하도록 할 뿐만 아니라 열수축에 효과적으로 대응할 수 있도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 결합부(340)가 제 2 방벽부재(330)에 형성되어 제 1 방벽부재(320)에 걸리도록 함으로써 제 2 방벽부재(300)의 조립을 용이하도록 하고, 제 1 및 제 2 방벽부재(320,330)가 열수축시 보다 타이트하게 조여지는 성질로 인해 서로간의 결합력을 높일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
110 : 하부 인슐레이션 패널
120,220,320 : 제 1 방벽부재
121 : 관통홀
130,230,330 : 제 2 방벽부재
131 : 관통홀
140,240,340 : 결합부
141 : 체결부재
142 : 패킹부재
143 : 와셔
150,250,350 : 가스켓
151 : 관통홀
160 : 연결부
161 : 제 1 경사면
162 : 제 2 경사면
163 : 제 1 걸림턱
164 : 제 2 걸림턱
170 : 상부 인슐레이션 패널
231 : 개구

Claims (11)

  1. 액화천연가스 저장탱크의 단열을 위하여 다수로 설치되는 하부 인슐레이션 패널과,
    상기 하부 인슐레이션 패널 각각의 상면에 설치되는 제 1 방벽부재와,
    상기 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에 상기 제 1 방벽부재에 겹치도록 설치되는 제 2 방벽부재와,
    상기 제 2 방벽부재가 상기 제 1 방벽부재의 겹치는 부분에 기계적으로 결합되도록 하는 결합부를 포함하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 방벽부재 사이에 설치되는 가스켓을 더 포함하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스켓은 고어텍스로 이루어지는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 방벽부재가 서로 겹쳐지는 부분에 마주 대하도록 각각 경사지게 형성되는 제 1 및 제 2 경사면에 의해 수평되게 겹쳐지도록 하는 연결부를 더 포함하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 방벽부재가 서로 겹쳐지는 부분에 마주 대하도록 각각 형성되는 제 1 및 제 2 걸림턱에 의해 수평되게 겹쳐지도록 하는 연결부를 더 포함하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 방벽부재는 플라이우드 또는 복합재로 이루어지는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 방벽부재는 플라이우드 또는 복합재로 이루어지는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 방벽부재는 길이방향을 따라 개구가 형성되는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 제 2 방벽부재를 관통하여 상기 제 1 방벽부재에 체결되는 체결부재를 포함하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 체결부재와 상기 제 2 방벽부재 사이에 설치되는 패킹부재와,
    상기 패킹부재와 상기 체결부재 사이에 설치되는 와셔를 더 포함하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    제 2 방벽부재에 형성되어 상기 제 1 방벽부재에 걸리는 걸림돌기를 포함하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
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