KR20150044727A - 독립형 저장탱크의 상부 구조 및, 그 단열 및 밀폐 방법 - Google Patents

Abstract

독립형 저장탱크의 상부 구조 및 그 단열 및 밀폐 방법이 개시된다. 본 발명의 독립형 저장탱크의 상부 구조는 선박의 독립형 저장탱크의 상부 구조에 있어서, 저장탱크의 상부에 마련되는 탱크 돔; 탱크 돔의 상부 표면에 마련되는 단열재; 및 선박의 외부 헐과 단열재에 연결되어 외부 헐과 저장탱크 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시키는 실링 패드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

독립형 저장탱크의 상부 구조 및, 그 단열 및 밀폐 방법{Upper Structure Of Cargo Tank, And Insulation And Gas Tight Method Of The Same}

본 발명은 독립형 저장탱크의 상부 구조 및 그 단열 및 밀폐 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장탱크 상부에 마련되는 탱크 돔의 상부 표면에 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재를 마련하고, 선박의 외부 헐과 단열재 사이에 신장 가능한 실링용 패드를 마련하여 액화천연가스의 극저온에 의한 열 수축을 흡수하면서 외부 헐과 저장탱크 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시킬 수 있도록 하는 독립형 저장탱크의 상부 구조 및 그 단열 및 밀폐 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 메탄(Methane)을 주성분으로 한 천연가스를 대기압에서 -162℃의 극저온 상태로 냉각시켜 그 부피를 600분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 기체상태보다 수송 효율이 좋아서 장거리 수송에 경제성이 있는 것으로 알려져 있다.

이와 같은 액화천연가스는 생산 플랜트의 건설 및 운반선의 건조 비용이 많이 소요되어 경제성을 만족시키기 위해서 대규모, 장거리 수송에 적용되어 왔으며, 이에 반하여, 소규모, 단거리 수송에는 파이프라인이나 CNG(Compressed Natural Gas)가 경제성이 있다고 알려져 있다.

하지만 파이프라인을 이용한 수송의 경우 지리적 제약이 따르며, 환경 파괴의 문제 등을 야기할 수 있고, CNG는 수송 효율이 낮은 단점이 있어, 상압(1bar)인 극저온의 LNG를 적재할 수 있는 저장 용기를 마련한 LNG carrier와 같은 선박으로 수송하는 경우가 많다.

액화천연가스를 운반하는 선박에는 천연가스를 냉각하여 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 저장탱크가 구비된다. 극저온인 액화천연가스의 화물창은 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등과 같은 극저온에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있으며, 열응력 및 열수축에 강인하고, 열침입을 막을 수 있는 구조로 설계된다.

저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 멤브레인형 저장탱크는 GTT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형 등이 있고, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형 등이 대표적이다.

독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 및 제 10-305513 호, 제 10-189306호 등에 기재되어 있다.

일반적으로 독립형 저장탱크는 알루미늄 합금으로 제조된 탱크 몸체에 폴리우레탄과 같은 비교적 단단한 단열패널을 부착시켜 만들며, 선체의 내부 바닥에 배열되는 탱크 지지체 상에 놓인다.

한국 등록특허공보 제10-189306호

독립형 저장탱크는 선체의 헐 구조와 저장탱크가 서로 독립적으로 구성되어, 선체 바닥에 배열된 지지체 상에 저장탱크가 놓이게 된다.

독립형 저장탱크의 외부에 단열패널을 부착하더라도 헐 구조와 저장탱크 사이에 외부 공기가 유입되면 저장탱크 내부의 액화천연가스로부터 증발가스(BOG)의 발생이 많아지고 증발률(BOR)이 높아지는 문제가 있으므로, 이를 위해 헐 구조와 저장탱크 사이는 밀폐시킬 필요가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 저장탱크 상부와 헐 구조 사이를 밀폐시키고, 저장탱크 상부의 단열성능을 높일 수 있는 저장탱크 상부 구조를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 독립형 저장탱크의 상부 구조에 있어서,

상기 저장탱크의 상부에 마련되는 탱크 돔;

상기 탱크 돔의 상부 표면에 마련되는 단열재; 및

상기 선박의 외부 헐과 상기 단열재에 연결되어 상기 외부 헐과 상기 저장탱크 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시키는 실링 패드부를 포함하는 독립형 저장탱크의 상부 구조가 제공된다.

바람직하게는, 상기 단열재는 고밀도 폴리우레탄 폼일 수 있다.

바람직하게는, 상기 실링 패드부는 신장 가능한(flexible) 형상으로 제작되어, 상기 저장탱크에 저장되는 액화천연가스의 저온으로 인한 상기 저장탱크의 수축을 흡수할 수 있다.

바람직하게는 상기 실링 패드부는, 상기 외부 헐과 상기 탱크 돔 사이의 이격된 공간을 덮도록 마련되는 실링용 패드와, 상기 실링용 패드와 상기 단열재를 연결하는 제1 볼팅 체결부와, 상기 실링용 패드와 상기 외부 헐을 연결하는 제2 볼팅 체결부를 포함하되, 상기 실링용 패드는 상기 제1 및 제2 볼팅 체결부 사이에서 길이 여유분을 가지도록 제작되어 상기 저장탱크의 열수축에 의해 신장 가능하다.

바람직하게는, 상기 실링용 패드는 상기 길이 여유분에 의해 상기 제1 및 제2 볼팅 체결부 사이가 반원 형상의 단면을 가지도록 제작될 수 있다.

바람직하게는, 상기 외부 헐과 상기 저장탱크 사이의 공간에는 단열을 위한 저밀도 폴리우레탄 폼이 마련되고, 상기 공간에는 질소 가스가 채워질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 독립형 저장탱크의 상부 구조의 단열 및 밀폐 방법에 있어서,

상기 저장탱크 상부에 마련되는 탱크 돔의 상부 표면에 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재를 마련하고, 상기 선박의 외부 헐과 상기 단열재 사이에 신장 가능한 실링용 패드를 마련하여 상기 외부 헐과 상기 저장탱크 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시키는 독립형 저장탱크의 상부 구조의 단열 및 밀폐 방법이 제공된다.

본 발명의 독립형 저장탱크의 상부 구조는 저장탱크 상부에 마련되는 탱크 돔의 상부 표면에 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재를 마련하고, 선박의 외부 헐과 단열재 사이에 신장 가능한 실링용 패드를 마련하여 액화천연가스의 극저온에 의한 열 수축을 흡수하면서 외부 헐과 저장탱크 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 저장탱크의 상부 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에서의 A부분을 확대한 상세도이다.

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 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 저장탱크(T)의 상부 구조를 개략적으로 도시하였고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 상세도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 독립형 저장탱크(T)의 상부 구조는, 선박의 독립형 저장탱크(T), 좀더 바람직하게는 독립형 B 타입 탱크의 상부 구조에 있어서, 저장탱크(T)의 상부에 마련되는 탱크 돔(D)과, 탱크 돔(D)의 상부 표면에 마련되는 단열재(100)와, 선박의 외부 헐(H)과 단열재(100)에 연결되어 외부 헐(H)과 저장탱크(T) 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시키는 실링(sealing) 패드부(200)를 포함한다.

탱크 돔(D)은 저장탱크(T)의 천장 부분에 마련되는 저장탱크(T) 구조의 일부로써, 저장탱크(T)에 저장되는 액화천연가스의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)용 배관(P)이 지나가게 된다. 독립형 저장탱크(T)에서 탱크 돔(D) 부분은 선체의 외부 헐(hull, H)보다 높게 돌출될 수 있고, 돌출된 탱크 돔(D) 부분과 외부 헐(H) 사이에는 외부 열이 저장탱크(T)로 전달되지 않도록 단열 및 밀폐할 필요가 있다.

이를 위해 본 실시예는 탱크 돔(D)의 상부 표면에 단열재(100)를 마련하여 돌출된 탱크 돔(D)을 단열시키고, 단열재(100)와 외부 헐(H) 사이를 실링 패드부(200)로 밀폐하여 외기에 의한 열 전달을 차단할 수 있도록 하였다.

바람직하게는, 단열재(100)는 고밀도 폴리우레탄 폼일 수 있다. 탱크 돔(D)은 선체의 외부 헐(H)의 데크보다 돌출되며 로딩 및 언로딩용 배관(P)을 비롯한 다양한 장비들이 배치될 수 있으므로, 고강도인 고밀도 폴리우레탄 폼을 단열재(100)로 이용함으로써 외부 하중으로 인한 단열재(100) 손상 위험을 낮출 수 있다.

고밀도 폴리우레탄 폼은 복합소재 플라스틱으로 표면코팅 처리하여 단열재(100)로 이용될 수 있다.

한편, 실링 패드부(200)는 신장 가능한(flexible) 형상으로 제작되어, 저장탱크(T)에 저장되는 액화천연가스의 저온으로 인한 저장탱크(T)의 수축을 흡수할 수 있는데, 바람직하게는 실링 패드부(200)는, 외부 헐(H)과 탱크 돔(D) 사이의 이격된 공간을 덮도록 마련되는 실링용 패드(210)와, 실링용 패드(210)와 단열재(100)를 연결하는 제1 볼팅 체결부(220)와, 실링용 패드(210)와 외부 헐(H)을 연결하는 제2 볼팅 체결부(230)를 포함한다.

제1 및 제2 볼팅 체결부(220, 230)는 각각 볼트와 너트를 포함하여, 실링용 패드(210)를 관통하여 각각 단열재(100) 및 외부 헐(H)의 데크에 볼팅 체결로 고정될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실링용 패드(210)는 제1 및 제2 볼팅 체결부(220, 230) 사이에서 길이 여유분을 가지도록 제작되어 저장탱크(T)의 열수축에 의해 신장 가능하며, 실링용 패드(210)는 이러한 길이 여유분에 의해 제1 및 제2 볼팅 체결부(220, 230) 사이가 반원 형상의 단면을 가지도록 제작될 수 있다.

실링용 패드(210)는 신축성과 밀폐성을 위해 탄성이 있는 고무 재질로 이루어질 수 있다.

이와 같은 실링용 패드(210)는 액화천연가스가 저장탱크(T)에 저장되어 극저온인 액화천연가스의 냉열로 열수축이 발생하더라도, 신장을 통해 열수축에 의한 변위를 흡수하면서 외부 헐(H)과 저장탱크(T) 사이 공간의 가스 밀폐성을 유지시킬 수 있다.

바람직하게는, 외부 헐(H)과 저장탱크(T) 사이의 공간에는 단열을 위한 저밀도 폴리우레탄 폼의 단열패널(300)이 마련되고, 외부 헐(H)과 저장탱크(T) 사이의 공간에는 질소 가스가 채워질 수 있다.

외부 헐(H)과 저장탱크(T) 사이의 공간은 외부로 노출되지 않아 외부 하중 등에 의한 손상의 염려가 낮으므로 비교적 저렴한 저밀도 폴리우레탄 폼으로 단열시킬 수 있다. 저밀도 폴리우레탄 폼도 복합소재 플라스틱으로 표면 코팅처리되어 단열패널(300)로 이용할 수 있다.

외부 헐(H)과 저장탱크(T) 사이의 공간에는 질소 가스를 채워넣어 퍼징(purging)함으로써 열전달을 막고 가스 누출에 의한 화재나 폭발 위험을 낮출 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 독립형 저장탱크(T)의 상부 구조의 단열 및 밀폐 방법에 있어서,

상기 저장탱크(T) 상부에 마련되는 탱크 돔(D)의 상부 표면에 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재(100)를 마련하고, 상기 선박의 외부 헐(H)과 상기 단열재(100) 사이에 신장 가능한 실링용 패드(210)를 마련하여 상기 외부 헐(H)과 상기 저장탱크(T) 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시키는 독립형 저장탱크(T)의 상부 구조의 단열 및 밀폐 방법이 제공된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예의 독립형 저장탱크(T)의 상부 구조는, 저장탱크(T) 상부에 마련되는 탱크 돔(D)의 상부 표면에 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재(100)를 마련하고, 선박의 외부 헐(H)과 단열재(100) 사이에 신장 가능한 실링용 패드(210)를 마련하여 액화천연가스의 극저온에 의한 열 수축을 흡수하면서 외부 헐(H)과 저장탱크(T) 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시킨다.

탱크 돔(D) 상부 표면을 단열시키고, 외부 헐(H)과의 공간을 질소 가스로 퍼징하면서 실링용 패드(210)로 밀폐시킴으로써 저장탱크(T)에서의 BOG(Boil Off Gas) 발생을 줄여 BOR(Boil Off Rate) 및 저장탱크(T)의 내압 상승을 낮출 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.

T: 저장탱크
D: 탱크 돔
P: 배관
H: 외부 헐
100: 단열재
200: 실링 패드부
210: 실링용 패드
220: 제1 볼팅 체결부
230: 제2 볼팅 체결부
300: 단열패널

Claims (7)

1. 선박의 독립형 저장탱크의 상부 구조에 있어서,
   상기 저장탱크의 상부에 마련되는 탱크 돔;
   상기 탱크 돔(dome)의 상부 표면에 마련되는 단열재; 및
   상기 선박의 외부 헐(hull)과 상기 단열재에 연결되어 상기 외부 헐과 상기 저장탱크 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시키는 실링 패드부를 포함하는 독립형 저장탱크의 상부 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 단열재는 고밀도 폴리우레탄 폼인 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 상부 구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 실링 패드부는 신장 가능한(flexible) 형상으로 제작되어, 상기 저장탱크에 저장되는 액화천연가스의 저온으로 인한 상기 저장탱크의 수축을 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 상부 구조.
4. 제 3항에 있어서, 상기 실링 패드부는
   상기 외부 헐과 상기 탱크 돔 사이의 이격된 공간을 덮도록 마련되는 실링용 패드;
   상기 실링용 패드와 상기 단열재를 연결하는 제1 볼팅 체결부; 및
   상기 실링용 패드와 상기 외부 헐을 연결하는 제2 볼팅 체결부를 포함하되,
   상기 실링용 패드는 상기 제1 및 제2 볼팅 체결부 사이에서 길이 여유분을 가지도록 제작되어 상기 저장탱크의 열수축에 의해 신장 가능한 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 상부 구조.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 실링용 패드는 상기 길이 여유분에 의해 상기 제1 및 제2 볼팅 체결부 사이가 반원 형상의 단면을 가지도록 제작되는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 상부 구조.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 외부 헐과 상기 저장탱크 사이의 공간에는 단열을 위한 저밀도 폴리우레탄 폼이 마련되고, 상기 공간에는 질소 가스가 채워지는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 상부 구조.
7. 선박의 독립형 저장탱크의 상부 구조의 단열 및 밀폐 방법에 있어서,
   상기 저장탱크 상부에 마련되는 탱크 돔의 상부 표면에 고밀도 폴리우레탄 폼 단열재를 마련하고, 상기 선박의 외부 헐과 상기 단열재 사이에 신장 가능한 실링용 패드를 마련하여 상기 외부 헐과 상기 저장탱크 사이의 공간을 가스 밀폐(gas tight)시키는 독립형 저장탱크의 상부 구조의 단열 및 밀폐 방법.
   

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