KR20150028496A - 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널 - Google Patents

극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 상이한 방향으로 교대로 꺾이는 주름구조를 형성하게 되는 코러게이션으로 인해, 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하면서도 극저온 유체의 저장에 요구되는 강도와 열수축의 흡수를 만족시키며, 가공의 용이함으로 인해 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널은 패널본체; 및 상기 패널본체에 상이한 방향의 직선부분들이 서로 연결되도록 형성되는 코러게이션을 포함하고, 상기 패널본체가 다수로 배열되도록 조립시, 조립면에 상기 패널본체 각각의 상기 코러게이션이 서로 연결됨으로써 상이한 방향으로 교대로 꺾이는 주름구조를 형성한다.

Description

극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널 {Membrane panel of membrane type tank for cryogenic fluid storage}
본 발명은 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하여, 생산성과 품질을 향상시킬 수 있도록 구성된 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquified Natural Gas, 이하, 'LNG'라 함)는 천연가스를 -163℃ 정도의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.
이러한 LNG의 저장이 필요한 선박이나 부유식 해양 구조물, 예를 들면, LNGC(LNG Carrier), LNG RV(LNG Regasification Vessel), LNG FPSO(LNG Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(LNG Floating Storage and Regasification Unit) 등은 LNG의 저장을 위해 극저온에 견디기 위한 구조 및 재질로 이루어지는 저장탱크('화물창'이라고도 함)가 마련된다.
LNG의 저장탱크 중에서 멤브레인 타입의 저장탱크는 멤브레인 금속패널로 이루어진 밀봉벽이 단열재로 둘러싸여, 외부의 잠입열량에 의한 기화가스의 발생이 최소가 되도록 한다. 또한 멤브레인 금속패널은 극저온의 LNG와 직접적으로 접촉하게 됨으로써 응력변화에 대응할 수 있도록 저온 취성에 강한 금속 재질로 제작되고, 일정한 강도를 만족시킴과 동시에 반복적인 온도변화 및 LNG의 하중변화에 대해서 팽창 및 수축이 용이하도록 코러게이션 구조를 가진다.
종래의 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널로는 한국공개특허 제10-2005-0050170호의 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널이 있다. 이는 멤브레인 금속패널에 서로 평행하게 등간격을 이루며 형성되고, 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 횡방향 직선 코러게이션과, 상기 횡방향 직선 코러게이션과 직교하고, 서로 평행하게 등간격을 이루어 형성되며, 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 종방향 직선 코러게이션과, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션 마감부와 멤브레인 금속패널의 4변 사이에 위치하고, 일정폭을 구비하는 평면화된 접촉용접부로 구성되어, 단일 멤브레인 금속패널과 또 다른 단일 멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 시, 평면화된 접촉용접부에 의해 직선 용접하도록 구성된다.
그러나 종래의 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널은 횡방향 직선 코러게이션과 종방향 직선 코러게이션이 교차하는 부분(즉, 십자(+) 형태로 교차하는 부분)의 구조가 복잡하여, 여러 번의 포밍 프로세스(forming process) 등을 비롯한 복잡한 가공이 요구되고, 이로 인해 제작에 어려움이 따를 뿐만 아니라, 많은 시간과 비용이 소요되며, 생산성 저하 및 제조 비용 증가를 초래하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하면서도, 극저온 유체의 저장에 요구되는 강도와 열수축의 흡수를 만족시키며, 가공의 용이함으로 인해 생산성과 품질을 향상시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온 유체를 저장하는 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널로서, 패널본체와; 상기 패널본체 상에 형성되는 코러게이션; 을 포함하고, 다수개의 상기 패널본체가 배열되어 상기 멤브레인 타입 탱크의 밀봉벽을 형성할 때, 상기 패널본체 상의 상기 코러게이션은 상기 패널본체와 인접하는 또 다른 패널본체 상의 코러게이션과 접합됨으로써, 주름구조를 형성하는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널이 제공된다.
상기 주름구조는, 지그재그 형상 또는 ∨자의 연속 형상 또는 물결 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 코러게이션은, 종방향 직선부분과 횡방향 직선부분이 서로 연결되어 형성될 수 있다.
상기 종방향 직선부분과 상기 횡방향 직선부분은, 꺾임부를 통해 서로 수직으로 연결될 수 있다.
상기 코러게이션은, 다수의 상기 종방향 직선부분과 다수의 상기 횡방향 직선부분이 교대로 연결되어 형성되는 제1 코러게이션; 및 하나의 상기 종방향 직선부분과 하나의 상기 횡방향 직선부분이 연결되어 형성되는 제2 코러게이션; 을 포함할 수 있다.
하나의 패널본체 상에 형성된 상기 제1 코러게이션은 인접한 또 다른 패널본체 상에 형성된 상기 제2 코러게이션과 연결되고, 하나의 패널본체 상에 형성된 상기 제2 코러게이션은 인접한 또 다른 패널본체 상에 형성된 상기 제1 코러게이션과 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상이한 방향으로 교대로 꺾이는 주름구조를 형성하게 되는 코러게이션으로 인해, 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하면서도 극저온 유체의 저장에 요구되는 강도와 열수축의 흡수를 만족시키며, 가공의 용이함으로 인해 생산성과 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 조립 상태를 도시한 사시도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 조립 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널(100)은, 패널본체(110)와, 패널본체(110) 상에서 연장되는 방향이 일직선이 아니라 상이한 방향으로 꺾이면서 연속해서 형성되는 코러게이션(corrugation; 120)을 포함할 수 있다. 여기서, 코러게이션(120)은 후술하게 될 직선부분(121,122)의 조합을 예로 들어 설명하겠으나, 상이한 방향으로 꺾이도록 연속해서 형성되는 구조라면, 직선에 한정되지 않으며, 직선에 가까운 곡선이나 물결 형상도 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널(100)은, 극저온 유체, 예컨대 LNG의 저장이 필요한 선박이나 부유식 해양 구조물로서, LNGC(LNG Carrier), LNG RV(LNG Regasification Vessel), LNG FPSO(LNG Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(LNG Floating Storage and Regasification Unit) 등에 마련된 저장탱크에 적용될 수 있다.
패널본체(110)는 다수로 배열되어 용접에 의해 서로 연결됨으로써 LNG 등과 같은 극저온 유체에 직접적으로 접촉하는 밀봉벽을 이룰 수 있다. 통상 멤브레인 타입 저장탱크는, LNG의 누출을 방지하는 1차 및 2차 밀봉벽과, 열전달을 막아 LNG의 기화를 방지하는 1차 및 2차 단열벽이, 선체를 구성하는 바닥 또는 내부벽 등의 내부표면에 적층 설치됨으로써 제작되는데, 본 실시예에 따른 패널본체(110)는 다수개가 서로 접합됨으로써 LNG와 직접 접촉하는 1차 밀봉벽(즉, 멤브레인 패널(100))을 형성할 수 있다. 도 1에는 1차 밀봉벽을 형성하는 패널본체(110)의 아래쪽으로, 1차 단열벽을 형성하는 1차 단열재, 2차 밀봉벽을 형성하는 2차 패널, 및 2차 단열벽을 형성하는 2차 단열재가 순차적으로 적층되어 하나의 단위 모듈화된 상태가 도시되어 있다.
패널본체(110)는, 극저온 유체인 LNG와 직접적으로 접촉하게 됨으로써 야기되는 응력변화에 대응할 수 있도록 예컨대 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있고, 이 밖에도 알루미늄 합금이나 인바(Invar)를 포함하는 니켈합금강 등과 같이, 저온 취성에 강한 금속 재질로도 제작될 수 있다. 또, 코러게이션(120)이 형성됨으로써 일정한 강도를 만족시킴과 동시에, 반복적인 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 대해서 팽창 및 수축이 용이하도록 한다.
코러게이션(120)은 패널본체(110)에 돌출되도록 형성되되, 일직선이 아닌 상이한 방향(바람직하게는 서로 직교하는 방향)의 직선부분(121, 122)들이 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 이로 인해 다수의 패널본체(110)가 배열되도록 설치시, 패널본체(110)들의 연결면에 있어서 패널본체(110) 각각의 코러게이션(120)이 서로 연결됨으로써 상이한 방향으로 교대로 꺾이는 주름구조(200)를 형성할 수 있다. 여기서 주름구조(200)는 상이한 방향으로 교대로 꺾임으로써 예를 들면, 지그재그 형상 또는 ∨자의 연속 형상 또는 물결 형상으로 이루어질 수 있다.
코러게이션(120)은, 직선부분(121, 122)이 서로 연결되면서 방향이 전환되기 위하여 꺾임부(123)를 가질 수 있다. 이 코러게이션(120)은 패널본체(110)의 포밍(forming) 공정에 의해 형성될 수 있다. 코러게이션(120)은 포밍 공정에서 단면이 반원이나 원호, 혹은 이에 유사한 형상, 또는 ∩자나 ∧자 형상 등으로 이루어질 수 있다.
코러게이션(120)은 본 실시예에서처럼, 직선부분(121, 122)이 종방향으로 배열되는 종방향 직선부분(121)과 횡방향으로 배열되는 횡방향 직선부분(122)으로 이루어져서 이러한 종방향 직선부분(121)과 횡방향 직선부분(122)이 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 따라서, 패널본체(110)는 종방향 직선부분(121)과 횡방향 직선부분(122)의 코러게이션(120)에 의해 종방향과 횡방향의 수직 및 팽창이 용이해진다. 여기서, 종방향 직선부분(121)과 횡방향 직선부분(122)은 서로 수직되게 연결될 수 있으며, 이로 인해 패널본체(110)의 조립시 주름구조(200)의 형성을 용이하도록 하고, 패널본체(110)에 가해지는 열수축에 대한 흡수력이 모든 방향에서 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다.
코러게이션(120)은 패널본체(110)가 다수로 배열되어 조립시, 다른 코러게이션(120)과 연결에 의해 다수의 주름구조(200)가 서로 나란하게 형성되도록 할 수 있는데, 이에 유리하도록 패널본체(110) 각각에 나란하게 다수로 형성될 수 있다. 또한 코러게이션(120)은, 본 실시예에서처럼, 다수의 종방향 직선부분(121)과 다수의 횡방향 직선부분(122)이 다수의 꺾임부(123)를 통해 교대로 연결되는 복수의 제1 코러게이션(124)과, 하나의 종방향 직선부분(121)과 하나의 횡방향 직선부분(122)이 하나의 꺾임부(123)를 통해 연결되는 제2 코러게이션(125)을 포함할 수 있다. 또한 제1 코러게이션(124)은 패널본체(110)에 다수로 형성되되, 각각의 길이를 달리하면서 나란하게 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 코러게이션(125)은 패널본체(110)에 다수로 형성되되, 각각의 길이를 달리하면서 나란하게 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 패널본체(110)에 형성된 제1 코러게이션(124)은, 인접하는 다른 패널본체(110)에 형성된 제2 코러게이션(125)과 용접에 의해 연결될 수 있다. 복수의 패널본체(110)들이 용접에 의해 일체로 연결되어 형성되는 멤브레인 패널(100)(즉, 1차 밀봉벽) 상에서, 코러게이션(120)은 일정한 패턴이 반복되는 주름구조(200)를 형성한다.
코러게이션(120)은, 본 실시예에서처럼 패널본체(110)가 한 종류만으로 다수로 배열시, 주름구조(200)를 형성하도록 패널본체(110)에 다른 코러게이션(120)과 공통적으로 연결되게 형성될 수 있다. 따라서 한 가지의 부품에 해당하는 패널본체(110)를 순차적으로 다수로 용접하여 넓은 평면을 구성하더라도, 주름구조(200)의 형성을 가능하도록 하고, 패널본체(110)의 설치 및 용접만으로도 코너부에 해당하는 부분도 코러게이션(120)이 자연스럽게 연결될 수 있기 때문에 특별히 다른 모양의 코러게이션을 가진 패널본체를 필요로 하지 않는다.
또, 종래에는, 일방향으로 연장하는 코러게이션과, 이에 직교하는 방향으로 연장하는 또 다른 코러게이션이 서로 교차하는 부분이 존재하였기 때문에, 이 교차부분을 형성하기 위해 여러 번의 형성공정을 수행해야 하였다. 그러나 본 발명에 따르면, 코러게이션이 서로 교차하지 않고 단지 꺾임부(123)를 통해 연장되는 방향이 대략 수직으로 꺾이도록 형성되기 때문에 교차부를 형성하는 복잡한 작업이 생략될 수 있다.
한편 패널본체(110) 설치시 곳곳에 구속 지점을 가지도록 할 수 있다. 구속 지점에서 패널본체(110)는 스터드 볼트 등을 통해 선체에 연결될 수 있으며, 이러한 구속방법으로서는 멤브레인 타입의 저장탱크를 제작하기 위해 공지되어 있는 어떠한 구조 및 방법이라도 사용 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 본 발명에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 작용을 설명하기로 한다.
극저온 유체인 LNG 저장을 위한 멤브레인 타입의 저장탱크에서, LNG에 직접 접하는 1차 밀봉벽을 형성하기 위한 멤브레인 패널(100) 상에, 상이한 방향으로 교대로 꺾이는 주름구조(200)를 형성하기 위한 코러게이션(120)을 형성함으로써, 이러한 코러게이션(120)에 의해 LNG의 저장에 요구되는 강도를 유지하도록 하면서도 열변형, 즉 열수축 또는 열팽창으로 야기되는 변형에 대한 흡수력을 가지도록 한다.
또한 코러게이션(120)이, 멤브레인 패널(100) 상에 형성된 또 다른 코러게이션과 교차하는 부분을 형성할 필요 없이 단지 연장하는 방향이 꺾이는 직선의 조합으로 이루어지도록 함으로써, 가공이 용이한 구조를 가지게 되고, 이로 인해 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 품질을 높일 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 패널본체 120 : 코러게이션
121 : 종방향 직선부분 122 : 횡방향 직선부분
123 : 꺾임부 124 : 제1 코러게이션
125 : 제2 코러게이션 200 : 주름구조

Claims (6)

  1. 극저온 유체를 저장하는 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널로서,
    패널본체와;
    상기 패널본체 상에 형성되는 코러게이션; 을 포함하고,
    다수개의 상기 패널본체가 배열되어 상기 멤브레인 타입 탱크의 밀봉벽을 형성할 때, 상기 패널본체 상의 상기 코러게이션은 상기 패널본체와 인접하는 또 다른 패널본체 상의 코러게이션과 접합됨으로써, 주름구조를 형성하는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주름구조는, 지그재그 형상 또는 ∨자의 연속 형상 또는 물결 형상으로 이루어지는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코러게이션은, 종방향 직선부분과 횡방향 직선부분이 서로 연결되어 형성되는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 종방향 직선부분과 상기 횡방향 직선부분은, 꺾임부를 통해 서로 수직으로 연결되는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 코러게이션은, 다수의 상기 종방향 직선부분과 다수의 상기 횡방향 직선부분이 교대로 연결되어 형성되는 제1 코러게이션; 및 하나의 상기 종방향 직선부분과 하나의 상기 횡방향 직선부분이 연결되어 형성되는 제2 코러게이션; 을 포함하는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
  6. 청구항 5에 있어서,
    하나의 패널본체 상에 형성된 상기 제1 코러게이션은 인접한 또 다른 패널본체 상에 형성된 상기 제2 코러게이션과 연결되고, 하나의 패널본체 상에 형성된 상기 제2 코러게이션은 인접한 또 다른 패널본체 상에 형성된 상기 제1 코러게이션과 연결되는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
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