KR20130036833A - Ｌｎｇ 화물창의 멤브레인 배치 구조 - Google Patents

Abstract

LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조가 개시된다. 본 발명의 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조는, 액화천연가스가 저장되는 저장 탱크; 및 저장 탱크와 선체의 내벽 사이에 마련되어 액화천연가스의 누설을 방지하되 저장 탱크의 길이 방향으로 경사지게 배치되는 멤브레인을 포함한다.

Description

ＬＮＧ 화물창의 멤브레인 배치 구조{MAMBRANE ARRANGEMENT STRUCTURE OF LNG CARCO CONTAINMENT}

본 발명은, LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 멤브레인의 배치 구조를 변경하여 필라(pillar)의 설치를 줄일 수 있는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에 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'이라고도 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. 이중 통상의 멤브레인형 저장탱크는 GTT NO 96-2형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.

GTT NO 96-2형과 GTT Mark Ⅲ형은 종래 GT형과 TGZ형으로 불리던 것인데, 1995년 Gaz Transport(GT)사와 Technigaz(TGZ)사가 GTT(Gaztransport & Technigaz)사로 명칭이 변경되면서 각각 GT형은 GTT NO 96-2형으로, TGZ형은 GTT Mark Ⅲ형로 개칭되어 사용되고 있다.

전술된 GT형 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 특허등록 제 10-15063 호 및 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 GTT NO 96-2형의 저장탱크는, 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 밀봉벽(110) 및 2차 밀봉벽(120)과, 플라이우드 박스(plywood box) 및 펄라이트(perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽(200) 및 2차 단열벽(300)이, 선체의 내벽(H) 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.

GTT NO 96-2형의 경우, 1차 밀봉벽(110) 및 2차 밀봉벽(120)이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 갖고 있어 1차 밀봉벽(110)의 누설시 상당한 기간 동안 2차 밀봉벽(120)만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다.

또한 GTT NO 96-2형의 밀봉벽은 멤브레인(Membrane)이 직선형이므로 Mark Ⅲ형의 파형 멤브레인보다 용접이 간편하여 자동화율은 높으나, 전체적인 용접장은 Mark Ⅲ형보다 길다. 나아가, GTT NO 96-2형의 경우 단열재 상자(즉, 단열벽,200 ,300 )를 지지하기 위해서 더블 커플(Double Couple, D)을 이용하고 있다.

도 3은 도 1에 도시된 종래 기술의 일 실시예예 따른 화물창의 밀봉벽, 필라 및 앵커링 플랫 바의 배치 구조를 간략히 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 일실시예에 따르면 밀봉벽(100, 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽을 포함)은 선체의 종방향(가로 방향)으로 직선 형태로 배치되며, 종방향 밀봉벽(100)의 양단부는 앵커링 플랫 바(Anchoring Flat Bar, A)에 의해 지지되어 종방향 밀봉벽(100)에서 발생되는 응력은 앵커링 플랫 바(A)에 의해 선체로 전달된다.

그리고 오블리크(oblique) 코너에는 밀봉벽(100)에서 발생되는 응력을 선체로 전달하기 위해 앵커링 플랫 바(A)의 역할을 대신하는 복수의 필라(pillar)가 설치된다. 이 복수의 필라(P)는 구체적으로 넓은 온도 범위에서의 밀봉벽(100) 열응력과 선박 운동으로 인한 멤브레인 굽힘 응력을 잡아주는 역할을 한다.

종래 기술의 일실시예에서 필라(P)에는 2차 밀봉벽이 직접적으로 용접 결합으로 연결되고, 1차 밀봉벽이 간접적으로 연결되며, 필라(P)는 선체에 용접 결합의 방식으로 결합된다.

이와 같이 종래 기술의 일실시예에서 필라는 선체에 용접 결합되고 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽이 직간접으로 연결되는 복합구조를 가지고 있으므로 제작 및 설치 시수가 상당히 소요되는 단점이 있다.

한국특허공개 제10-2000-0011347호(가즈트랑스포르에 떼끄니가즈) 2000. 02. 25

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 멤브레인의 배치 구조를 변경하여 용접구조물인 필라의 설치를 줄임으로써 작업 품질 및 작업 효율을 향상시킬 수 있는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스가 저장되는 저장 탱크; 및 상기 저장 탱크와 선체의 내벽 사이에 마련되어 상기 액화천연가스의 누설을 방지하되 상기 저장 탱크의 길이 방향으로 경사지게 배치되는 멤브레인을 포함하는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조가 제공될 수 있다.

상기 멤브레인은, 상기 저장 탱크의 천장부, 벽부 및 바닥부 중 적어도 어느 하나를 형성하여 상기 액화천연가스가 누설되는 것을 1차적으로 방지하는 1차 멤브레인을 포함할 수 있다.

상기 멤브레인은, 상기 1 멤브레인과 상기 선체의 내벽 사이에 배치되어 상기 1차 멤브레인을 통해 누설되는 상기 액화천연가스를 2차적으로 방지하는 2차 멤브레인을 더 포함할 수 있다.

상기 저장 탱크의 길이 방향의 가로 방향의 상기 선체 내벽에 마련되어 상기 멤브레인에서 발생되는 응력을 상기 선체로 전달하는 복수의 필라(pillar)를 더 포함하며, 상기 복수의 필라는 상기 멤브레인의 일측부에만 배치될 수 있다.

상기 저장 탱크의 길이 방향 멤브레인의 양단부에 각각 배치되도록 상기 선체의 내벽에 마련되어 상기 멤브레인에서 발생되는 응력을 선체로 전달하는 앵커링 플랫 바(Anchoring Flat Bar)를 더 포함할 수 있다.

상기 저장 탱크는 오블리크(Oblique) 타입 탱크일 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 멤브레인을 저장 탱크의 길이 방향의 사선 방향으로 배치하여 용접구조물인 필라의 설치를 줄임으로써 작업 품질 및 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 화물창의 LNG 저장탱크 구조인 GT NO 96형 저장탱크 구조를 도시한 단면도 및 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 화물창의 밀봉벽, 필라 및 앵커링 플랫 바의 배치 구조를 간략히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에서 선체의 내벽에 복수의 필라(pillar)가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에서 선체의 내벽에 복수의 필라(pillar), 1차 방벽 및 1차 멤브레인이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에서 선체의 내벽에 복수의 필라(pillar), 1차 방벽, 1차 멤브레인, 2차 방벽 및 2차 멤브레인이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에서 선체의 내벽에 복수의 필라(pillar)가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 4에 도시된 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에서 선체의 내벽에 복수의 필라(pillar), 1차 방벽 및 1차 멤브레인이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 4에 도시된 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조에서 선체의 내벽에 복수의 필라(pillar), 1차 방벽, 1차 멤브레인, 2차 방벽 및 2차 멤브레인이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조(1)는, 액화천연가스가 저장되는 저장 탱크(10)와, 저장 탱크(10)와 선체의 내벽(H) 사이에 마련되어 액화천연가스의 누설을 방지하되 저장 탱크(10)의 길이 방향으로 경사지게 배치되는 멤브레인(20)을 구비한다.

저장 탱크(10)는, 선체의 내벽(H)으로부터 일정 거리 이격 설치되며, 저장 탱크(10)와 선체의 내벽(H) 사이에는 저장 탱크(10)의 내부에 수용되는 액화천연가스(LNG)의 누설 방지 및 단열을 위해 멤브레인(20)과 방벽(30, 40)이 마련된다.

본 실시 예에서 저장 탱크(10)는 저장 탱크(10)의 바닥부와 벽부가 접하는 코너 및 천장부와 벽부가 접하는 코너 중 적어도 하나가 기울어진 오블리크(oblique) 타입의 저장 탱크(10)일 수 있다.

멤브레인(20)은 저장 탱크(10)에 저장된 액화천연가스가 선체로 누설되는 것을 방지하는 역할을 하며, 멤브레인(20)에는 극저온의 액화천연가스로 인해 넓은 온도 범위에서 열응력이 발생되고, 선박 운동으로 인해 굽힘 응력이 발생된다.

따라서 멤브레인(20)에서 발생되는 열응력 및 굽힘 응력을 선체로 전달시키기 위해 복수의 필라(pillar, 50)와 앵커링 플랫 바(Anchoring Flat Bar, 60)가 선체에 마련된다.

종래 기술의 일 실시예에서는 본 실시예의 멤브레인(20)에 대응되는 밀봉벽이 저장탱크의 길이 방향으로 직선 형태로 배치되므로 밀봉벽에서 발생 되는 열응력 및 굽힘 응력을 선체로 전달시키기 위해 저장탱크의 길이 방향 양단부에는 앵커링 플랫 바(A, 도 3 참조)가 설치되고, 저장탱크의 길이 방향의 가로 방향 즉 양 모서리면에는 복수의 필라(P, 도 3 참조)가 설치된다.

이러한 구조를 갖는 종래의 일 실시예는 필라(50)가 선체에 용접 결합되고, 필라(50)에는 1차 밀봉벽이 용접 결합의 방식으로 직접 연결되므로 필라(50)의 용접 작업으로 작업이 지연되고 용접 결함으로 인해 품질이 떨어질 수 있는 단점이 있다.

그러나 본 실시예는, 도 4에 도시된 바와 같이, 멤브레인(20)을 저장 탱크(10)의 길이 방향으로 경사지게 배치하여 한 쪽의 오블리크 코너에만 필라(50)가 설치되도록 할 수 있다.

그 결과 필라(50)의 설치 작업 시수 및 필라(50)의 용접 결합으로 발생될 수 있는 품질 저하를 줄일 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 일측 오블리크 코너에만 필라(50)를 설치하면 되므로 오블리크 코너를 단순화할 수 있으며 멤브레인(20)의 연속 용접면이 늘어나 화물창의 공사 기간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.

즉 본 실시 예는 멤브레인(20)에 발생되는 응력을 멤브레인(20)의 배치 구조 변경에 의해 3방향으로만 선체로 전달하면 되므로 종래 기술의 일 실시예와 같이 4방향으로 응력을 선체로 전달시킬 필요가 없어 구조가 간단하다.

이제 본 실시예의 멤브레인(20)을 상세히 설명하면, 멤브레인(20)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(10)의 바닥부를 형성하여 액화천연가스가 누설되는 것을 1차적으로 방지하는 1차 멤브레인과, 도 7에 도시된 바와 같이, 1 멤브레인과 선체의 내벽(H) 사이에 배치되어 1차 멤브레인(21)을 통해 누설되는 액화천연가스를 2차적으로 방지하는 2차 멤브레인(23)을 포함한다.

본 실시 예에서 1차 멤브레인(21)은 저장 탱크(10)의 바닥부 외에 천장부 및 벽부 중 어느 하나를 형성할 수도 있고, 천장부 및 벽부에서도 전술한 바닥부와 같은 배치 구조를 가질 수 있다.

본 실시 예에서 1차 멤브레인(21) 및 2차 멤브레인(23)은 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 제작될 수 있고, 복수로 구획되어 텅에 용접 결합의 방식으로 결합될 수 있다.

그리고 본 실시 예는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 멤브레인(20)의 일측부에만 배치되도록 저장 탱크(10)의 길이 방향의 가로 방향의 선체 내벽에 마련되어 멤브레인(20)에서 발생되는 응력을 선체로 전달하는 복수의 필라(pillar, 50)를 더 포함한다.

또한 본 실시 예는, 도 4에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(10)의 길이 방향 멤브레인(20)의 양단부에 각각 배치되도록 선체의 내벽(H)에 마련되어 멤브레인(20)에서 발생되는 응력을 선체로 전달하는 앵커링 플랫 바(Anchoring Flat Bar, 60)를 더 포함한다.

나아가 본 실시 예는 1차 멤브레인(21)이 결합되며 1차적으로 단열 역할을 하는 1차 방벽(30)과, 1차 방벽(30)의 하측부와 선체의 내벽(H) 사이에 설치되며 2차적으로 단열 역할을 하는 2차 방벽(40)을 더 포함한다.

본 실시 예에서 1차 방벽(30)과 2차 방벽(40)은 각각의 단열 공간을 입자형의 펄라이트로 채운 다음 질소(N₂) 가스를 충진하여 단열성능을 확보할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 멤브레인(20)을 저장 탱크(10)의 길이 방향에 경사지게 배치함으로써 필라(50)의 설치를 획기적으로 줄일 수 있고, 필라(50)의 용접 작업이 줄어들고 한 쪽 오블리크 코너에만 필라(50)를 설치하므로 멤브레인(20)의 연속 용접면이 늘어나 화물차의 공사 기간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조 10 : 저장 탱크
20 : 멤브레인 21 : 1차 멤브레인
23 : 2차 멤브레인 30 : 1차 방벽
40 : 2차 방벽 50 : 필라
60 : 앵커링 플랫 바 H : 선체의 내벽

Claims (6)

1. 액화천연가스가 저장되는 저장 탱크; 및
   상기 저장 탱크와 선체의 내벽 사이에 마련되어 상기 액화천연가스의 누설을 방지하되 상기 저장 탱크의 길이 방향으로 경사지게 배치되는 멤브레인을 포함하는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 멤브레인은,
   상기 저장 탱크의 천장부, 벽부 및 바닥부 중 적어도 어느 하나를 형성하여 상기 액화천연가스가 누설되는 것을 1차적으로 방지하는 1차 멤브레인을 포함하는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 멤브레인은,
   상기 1 멤브레인과 상기 선체의 내벽 사이에 배치되어 상기 1차 멤브레인을 통해 누설되는 상기 액화천연가스를 2차적으로 방지하는 2차 멤브레인을 더 포함하는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 저장 탱크의 길이 방향의 가로 방향의 상기 선체 내벽에 마련되어 상기 멤브레인에서 발생되는 응력을 상기 선체로 전달하는 복수의 필라(pillar)를 더 포함하며,
   상기 복수의 필라는 상기 멤브레인의 일측부에만 배치되는 것을 특징으로 하는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 저장 탱크의 길이 방향 멤브레인의 양단부에 각각 배치되도록 상기 선체의 내벽에 마련되어 상기 멤브레인에서 발생되는 응력을 선체로 전달하는 앵커링 플랫 바(Anchoring Flat Bar)를 더 포함하는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 저장 탱크는 오블리크(Oblique) 타입 탱크인 것을 특징으로 하는 LNG 화물창의 멤브레인 배치 구조.

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