KR20130128232A - Insulation panel for cryogenic liquid cargocontainment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 저온 액체 화물창용 단열재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액화천연가스를 포함하는 저온 액체가 저장되는 화물창에 마련되어 저온 액체를 단열시키는 저온 액체 화물창용 단열재에 관한 것이다.The present invention relates to a low temperature liquid cargo hold heat insulating material, and more particularly, to a low temperature liquid cargo hold heat insulating material provided in a cargo hold in which a low temperature liquid containing liquefied natural gas is stored to insulate the low temperature liquid.
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.Natural gas is transported in a gaseous state through land or sea gas pipelines, or is transported to a remote location where it is stored in an LNG carrier in the form of liquefied natural gas (LNG). Liquefied natural gas is obtained by cooling natural gas at cryogenic temperatures (approximately -163 ° C), and its volume is reduced to approximately 1/600 of that of natural gas, making it well suited for long-distance transport through the sea.
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.LNG transports for loading LNG on land with the LNG loaded on land, or LNG RV (Regasification for loading LNG on natural gas) Vessel includes a cryogenic storage tank (often referred to as a 'hold') of liquefied natural gas.
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 화물창이 포함된다.In recent years, demand for floating floating structures such as LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) and LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit) has been increasing steadily. LNG transport or LNG RV Includes a cargo hold to be installed.
LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 화물창 내에 저장하고, 필요시 이 화물창 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 화물창에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.The LNG FPSO is a floating offshore structure used to liquefy the produced natural gas directly from the sea and store it in the hold and, if necessary, to transport the LNG stored in the hold to the LNG Carrier. In addition, LNG FSRU is a floating offshore structure that stores LNG unloaded from LNG carriers in cargo holds at sea far from the land, and then vaporizes LNG as needed to supply land demand.
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 화물창이 설치되어 있다.LNG carriers such as LNG carriers, LNG RVs, LNG FPSOs, and LNG FSRUs, which transport or store liquids such as LNG, are equipped with cargo holds to store LNG in cryogenic conditions.
이 화물창은 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 화물창은 GTT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형과 CS1형으로 나눠지며, 독립탱크형 화물창은 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.The cargo hold can be classified into independent tank type and membrane type depending on whether the load directly affects the insulation. Membrane hold is usually divided into GTT NO 96 type, TGZ Mark III type and CS1 type, and independent tank type hold is divided into MOSS type and IHI-SPB type.
전술된 GTT형 및 TGZ형 화물창 구조는 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. 그리고 CS1형은 NO 96형과 Mark III형의 장점만을 모아서 만든 방법이나 제작 과정에서의 품질 불량으로 실적선에 누설(Leakage)이 발생되는 문제가 있다.The GTT type and TGZ type cargo hold structures described above are disclosed in U.S. Patent Nos. 6,035,795, 6,378,722, 5,586,513, and U.S. Patent Publication No. 2003-0000949, Korean Patent Laid-open Nos. 10-2000-0011347 and 10-2000- 0011346 and the like. In addition, the CS1 type has a problem in that leakage occurs in the performance line due to a poor quality in the manufacturing process or a method made by collecting only the advantages of the NO 96 and Mark III type.
한편 전술한 타입의 화물창에는 저장되는 저온 액체를 단열시키기 위해 단열재가 설치된다. 특히 Mark III형 또는 CS1형의 경우 클로즈 셀(closed cell) 타입의 강화 폴리우레탄폼(Reinforced Polyurethane foam)을 단열재로 사용하고 있다. 이 강화 폴리우레탄폼은 종래의 폴리우레탄폼의 단점 즉, 좋은 열전도도에 비해 낮은 압축강도를 갖는 단점을 보완하기 위해 폴리우레탄폼의 내부에 글래스 매트(glass mat)를 첨가하여 강도를 높인 폼이다.On the other hand, the cargo hold of the type described above is provided with a heat insulating material to insulate the low-temperature liquid to be stored. In particular, in the case of Mark III type or CS1 type, a closed cell type reinforced polyurethane foam is used as a heat insulating material. This reinforced polyurethane foam is a foam that has a high strength by adding a glass mat to the inside of the polyurethane foam in order to compensate for the disadvantages of the conventional polyurethane foam, that is, having a low compressive strength compared to good thermal conductivity. .
하지만 강도를 높이기 위해 글래스 매트를 첨가하면 공극율(porosity)이 줄어들면서 단열효과가 떨어지므로 강화 폴리우레탄폼의 강도 증가에는 한계가 있다.However, when the glass mat is added to increase the strength, the porosity decreases and the heat insulation effect decreases, thereby increasing the strength of the reinforced polyurethane foam.
따라서 강도를 높이면서 단열성능을 유지할 수 있는 새롭고 진보된 타입의 단열재의 개발이 요구된다.Therefore, the development of a new and advanced type of insulation that can maintain the insulation performance while increasing the strength is required.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 단열 성능을 유지하면서 강도를 높이되 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 저온 액체 화물창용 단열재를 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a low-temperature liquid cargo hold insulation that can increase the strength while maintaining the conventional thermal insulation performance, while ensuring the price competitiveness.
본 발명의 일 측면에 따르면, 저온 액체가 저장되는 화물창에 사용되는 단열재에 있어서, 폼(foam); 및 상기 폼과 혼합된 후 고형화되어 상기 폼과 복합체를 이루는 복수의 글래스 버블(glass bubble)을 포함하는 저온 액체 화물창용 단열재가 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the heat insulating material used for the cargo hold in which the low temperature liquid is stored, the foam (foam); And a plurality of glass bubbles mixed with the foam and then solidified to form a composite with the foam.
상기 폼은 폴리우레탄 폼 또는 PVC 폼을 포함할 수 있다.The foam may comprise a polyurethane foam or a PVC foam.
상기 글래스 버블은 3~15중량%이고, 상기 폴리우레탄폼은 85~95중량%일 수 있다.The glass bubble may be 3 to 15% by weight, and the polyurethane foam may be 85 to 95% by weight.
상기 폼의 상측부 및 하측부 중 적어도 어느 하나에 마련되는 마감재를 더 포함할 수 있다.It may further include a finish provided on at least one of the upper side and the lower side of the foam.
상기 저온 액체는 액화천연가스(LNG)를 포함하고, 상기 저온 액체 화물창은 NO 96형, Mark III형 또는 CS1형 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The low temperature liquid may include liquefied natural gas (LNG), and the low temperature liquid cargo hold may include any one of NO 96 type, Mark III type, or CS1 type.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 저온 액체가 저장되는 저온 액체 화물창에 있어서, 전술한 단열재를 포함하는 저온 액체 화물창이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the low temperature liquid cargo hold in which the low temperature liquid is stored, a low temperature liquid cargo hold including the above-described heat insulating material may be provided.
본 발명의 실시예들은, 폴리우레탄폼에 글래스 버블을 혼합하여 폴리우레탄폼의 우수한 단열효과와 글래스 버블의 우수한 압축강도를 동시에 만족시켜 저온 액체 화물창의 단열성능 및 강도를 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention, by mixing the glass bubble in the polyurethane foam to satisfy the excellent thermal insulation effect of the polyurethane foam and the excellent compressive strength of the glass bubble at the same time can improve the thermal insulation performance and strength of the cold liquid cargo hold.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 액체 화물창용 단열재를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 사용된 글래스 버블과 다른 입자형 단열재의 진공압에 따른 열전도도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 저온 액체 화물창용 단열재가 적용된 저온 액체 화물창을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 "A" 영역을 확대 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a heat insulating material for a cold liquid cargo hold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing thermal conductivity according to the vacuum pressure of the glass bubble and other particle type heat insulating materials used in the present embodiment.
FIG. 3 is a view schematically illustrating a low temperature liquid cargo hold to which the insulation for the low temperature liquid cargo hold shown in FIG. 1 is applied.
4 is an enlarged view of the "A" area in Fig.
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.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 액체 화물창용 단열재를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 실시예에 사용된 글래스 버블과 다른 입자형 단열재의 진공압에 따른 열전도도를 나타낸 그래프이다.1 is a view schematically showing a heat insulating material for a cold liquid cargo hold according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a graph showing the thermal conductivity according to the vacuum pressure of the glass bubble and other particulate insulating material used in this embodiment to be.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 저온 액체 화물창용 단열재(1)는, 폼(10, foam)과, 폼(10)과 혼합된 후 고형화되어 폼(10)과 복합체를 이루는 복수의 글래스 버블(20, glass bubble)과, 폼(10)의 상측부 및 하측부 중 적어도 어느 하나에 마련되는 마감재(30)를 구비한다.As shown in these figures, the low-temperature liquid cargo hold
폼(10)은, 내부에 복수의 공극이 마련되며 고형화된 후에는 일정 부피를 갖는 것으로서, 본 실시 예에서 폼(10)은 폴리우레탄폼과 PVC 폼을 포함한다. 그리고 폼(10)의 복수의 공극에는 후술하는 글래스 버블(20)이 제조 과정에서 채워지며, 자세히 후술하겠지만 복수의 공극에 채워진 글래스 버블(20)에 의해 폼(10)의 압축강도는 증가된다.The
또한 본 실시 예에서 폼(10)의 공극은 압축 강도의 증가를 위해 단위 면적당 공극수를 많게 하되 공극의 크기는 작게할 수 있다. 이 경우 단위 면적당 폼(10)의 공극에 더 많은 공극벽과 지주가 마련되어 압축 하중하에서 공극 구조체를 더 효율적으로 지지할 수 있어 압축 강도를 증가시킬 수 있다.In addition, in the present embodiment, the voids of the
글래스 버블(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 폼(10)의 공극에 채워져 폼(10)의 압축강도를 증가시킴과 더불어 단열 성능을 유지시키는 역할을 한다. 글래스 버블(20)은 3차원의 중공구조의 구형(Microsphere)으로서 소다석회 붕규산염(Soda-lime borosilicate)을 주성분으로 한 충진제의 한 종류로, 입자의 크기는 14 ~ 135㎛이며 비중은 0.125 ~ 0.6g/㎤이다.As shown in FIG. 1, the
본 실시 예에서 글래스 버블(20)은 폼(10)에 전면적으로 채워지는 것이 아니라 3~15중량%가 되도록 채워지고, 그 결과 폴리우레탄폼은 85~95중량%를 갖는다. 최근 밝혀진 연구에 의하면 폴리우레탄폼에 채워지는 글래스 버블(20)의 중량%와 압축 강도는 항상 비례 관계에 있는 것이 아니라 비례 관계를 갖는 중량%가 있는 데 이 중량%가 전술한 3~15중량%이다.In the present embodiment, the
즉 글래스 버블(20)이 3중량%로 채워지기 전까지는 글래스 버블(20)의 중량%를 증가시키면 오히려 압축 강도는 낮아지고, 글래스 버블(20)을 3중량%부터 7중량%로 채우면 글래스 버블(20)의 중량%에 따라 압축 강도가 비례적으로 증가된다.In other words, if the
구체적으로 폴리우레탄폼의 단열 성능은 폼의 셀(cell) 크기와 발포제의 열전도도에 영향을 받게 되는 데, 일반적으로 발포제와의 반응 속도가 빠르면 폼에서의 평균 셀의 크기는 작아지게 된다.Specifically, the thermal insulation performance of the polyurethane foam is affected by the cell size of the foam and the thermal conductivity of the foaming agent. In general, the faster the reaction rate with the foaming agent, the smaller the average cell size in the foam.
따라서 반응속도에 영향을 주는 촉매제 또한 중요한 인자라고 할 수 있다. 본 실시예는 글래스 버블(20)을 폴리우레탄폼에 첨가함으로써 내부 셀의 수를 증가시키는 동시에 크기를 줄일 수 있다. 즉 본 실시예에서 글래스 버블(20)은 발포제의 역할을 한다고 볼 수 있다.Therefore, the catalyst that affects the reaction rate is also an important factor. In this embodiment, by adding the
여기에서 압축 강도 및 단열성능의 상관 관계는 글래스 버블(20)의 첨가량에 의해 최적화될 수 있는 데, 그 수는 7 중량%가 되며 이는 전술한 바와 같이 요구되는 성능에 대응되게 변경될 수 있다.Here, the correlation between the compressive strength and the thermal insulation performance can be optimized by the addition amount of the
한편 글래스 버블(20)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 진공압에서 다른 입자형 분말인 펄라이트나 에어로겔 보다 낮은 열전도도를 가져 단열성능이 뛰어남을 알 수 있다.On the other hand, the
또한 펄라이트나 에어로겔은 글래스 버블(20)과 같은 압축 강도를 가질 수 없어 글래스 버블(20)을 대체하기에는 한계가 있다.In addition, pearlite or aerogels can not have the same compressive strength as the
마감재(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 폼(10)의 상측부 및 하측부에 각각 마련되며, 본 실시 예에서 마감재(30)는 플라이우드로 제작될 수도 있고, 폼(10)의 상측부 및 하측부 표면을 별도의 코팅재로 코팅처리하여 마련될 수도 있다.Finishing
그리고 본 실시 예에서 마감재(30)는 폼(10)의 상측부 및 하측부 중 어느 하나에만 마련될 수도 있다.In addition, in the present embodiment, the
이하에서 폴리우레탄폼에 글래스 버블(20)을 혼합하는 방법에 대해 간략히 설명한다.Hereinafter, a brief description will be given of a method of mixing the
폴리우레탄폼에 글래스 버블(20)을 효율적으로 혼합하기 위해서는 비중이 작은 글래스 버블(20)을 폴리우레탄폼이 경화되기 전 액체 상태일 때 가능한 균일하게 분포시키는 것이 중요하다. 따라서 액체 상태의 폴리올(polyol) 또는 이소시아네이트(isocyanate)에 글래스 버블(20)을 첨가하여 골고루 섞고 부력에 의해 글래스 버블(20)이 뜨기 전에 경화되도록 촉매제 또는 주위 조건을 컨트롤할 수 있다.In order to efficiently mix the
도 3은 도 1에 도시된 저온 액체 화물창용 단열재가 적용된 저온 액체 화물창을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 "A" 영역을 확대 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view schematically illustrating a low temperature liquid cargo hold to which the insulator for the low temperature liquid cargo hold shown in FIG. 1 is applied, and FIG. 4 is an enlarged view of region “A” of FIG. 3.
본 실시 예에 따른 단열재(1)는, 도 3에 도시된 저온 액체 화물창(100)의 바닥부, 측벽부 및 천장부 모두에 마련될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 단열박스 없이 본 실시 예의 단열재(1)로 저온 액체 화물을 1차적으로 단열시키는 1차 단열벽 및 저온 액체 화물을 2차적으로 단열시키는 2차 단열벽으로 사용할 수도 있다.The
한편 본 실시 예에서 저온 액체는 액화천연가스(LNG)를 포함하고, 저온 액체 화물창(100)은 NO 96형, Mark III형 또는 CS1형 중 어느 하나를 포함한다.Meanwhile, in the present embodiment, the low temperature liquid includes liquefied natural gas (LNG), and the low temperature
여기서 미 설명도면 부호 M1은 액화천연가스를 1차적으로 밀봉시키는 1차 밀봉벽이고, M2는 액화천연가스를 2차적으로 밀봉시키는 2차 밀봉벽이며, H는 선체의 내벽이다.Reference symbol M1 denotes a primary sealing wall for primarily sealing liquefied natural gas, M2 is a secondary sealing wall for sealing secondary liquefied natural gas, and H is an inner wall of the hull.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 폴리우레탄폼에 글래스 버블을 혼합하여 폴리우레탄폼의 우수한 단열효과와 글래스 버블의 우수한 압축강도를 동시에 만족시켜 저온 액체 화물창의 단열성능 및 강도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the present embodiment can improve the thermal insulation performance and strength of the low temperature liquid cargo hold by mixing the glass bubble with the polyurethane foam to satisfy the excellent thermal insulation effect of the polyurethane foam and the excellent compressive strength of the glass bubble at the same time. There is an advantage.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
1 : 저온 액체 화물창용 단열재 10 : 폼
20 : 글래스 버블 30 : 마감재
100 : 화물창 M1 : 1차 밀봉벽
M2 : 2차 밀봉벽1: Insulation material for low temperature liquid cargo hold 10: Foam
20: glass bubble 30: finish
100: cargo hold M1: primary sealing wall
M2: secondary sealing wall
Claims (6)
폼(foam); 및
상기 폼과 혼합된 후 고형화되어 상기 폼과 복합체를 이루는 복수의 글래스 버블(glass bubble)을 포함하는 저온 액체 화물창용 단열재.Insulation material used for cargo hold in which low temperature liquid is stored,
Foam; And
And a plurality of glass bubbles mixed with the foam and solidified to form a composite with the foam.
상기 폼은 폴리우레탄 폼 또는 PVC 폼을 포함하는 저온 액체 화물창용 단열재.The method according to claim 1,
The foam is a low-temperature liquid cargo hold insulation comprising a polyurethane foam or PVC foam.
상기 글래스 버블은 3~15중량%이고, 상기 폼은 85~95중량%인 것을 특징으로 하는 저온 액체 화물창용 단열재.The method according to claim 1,
The glass bubble is 3 to 15% by weight, the foam is insulated for cold liquid cargo hold, characterized in that 85 to 95% by weight.
상기 폼의 상측부 및 하측부 중 적어도 어느 하나에 마련되는 마감재를 더 포함하는 저온 액체 화물창용 단열재.The method according to claim 1,
Insulating material for cold liquid cargo further comprises a finish provided on at least one of the upper and lower portions of the foam.
상기 저온 액체는 액화천연가스(LNG)를 포함하고,
상기 저온 액체 화물창은 NO 96형, Mark III형 또는 CS1형 중 어느 하나를 포함하는 저온 액체 화물창용 단열재.The method according to claim 1,
The low temperature liquid includes liquefied natural gas (LNG),
The low temperature liquid cargo hold is a low temperature liquid cargo hold insulation comprising any one of the type NO 96, Mark III or CS1.
상기 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 단열재를 포함하는 저온 액체 화물창.A low temperature liquid cargo hold in which a low temperature liquid is stored,
A low temperature liquid cargo hold comprising the heat insulating material according to any one of claims 1 to 5.
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KR1020120052125A KR20130128232A (en) | 2012-05-16 | 2012-05-16 | Insulation panel for cryogenic liquid cargocontainment |
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KR20220111917A (en) * | 2021-02-03 | 2022-08-10 | 주식회사 현대폴리텍 | Ployurethane foam composition and the method for producing polyurethan foam |
-
2012
- 2012-05-16 KR KR1020120052125A patent/KR20130128232A/en not_active Application Discontinuation
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