KR20150131725A

KR20150131725A - 카고 탱크 시스템

Info

Publication number: KR20150131725A
Application number: KR1020140058857A
Authority: KR
Inventors: 장대준; 폴 구드먼드 하네스 베르간
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-11-25
Also published as: WO2015174615A1; KR101664005B1

Abstract

본 발명은 액체 화물이 저장되는 내부공간을 구비하는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 둘레는 선체 내벽에 지지구조체를 통해 지지하도록 하는 부분과 저장탱크 면들이 만나는 코너부로 형성되는 선박의 카고 탱크 시스템에 있어서, 상기 저장탱크와 선체 내벽을 연결하는 지지연결부는 상기 저장탱크의 열적 수축에 의한 내측 방향으로의 이동을 구속하도록 방향성 및 텐션을 갖도록 설치되고, 상기코너부는 상기 저장탱크의 열적 수축을 반영할 수 있도록 보다 넓은 범위로 확장하여 플렉시블하게 형성되는 카고 탱크 시스템이 제공된다.

Description

카고 탱크 시스템{CARGO TANKS SYSTEM}

본 발명은 카고 탱크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카고 탱크 내부에 탑재되는 저온의 액체 화물에 의한 카고 탱크의 수축을 반영하여 설계된 선박 또는 해상 구조물의 카고 탱크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 해상으로 액체 화물을 운반하기 위하여 여러 가지 형태의 선박들이 제작되고 있다. 예를 들면 LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas), 원유(crude oil) 등의 액체 화물을 옮기기 위하여 각각의 화물 특징에 따라 선체가 제작되고, 이러한 선체에 화물을 저온 또는 고압 등으로 밀폐, 보온하도록 하기 위하여 특수한 형태의 카고 탱크(cargo tanks)가 적용되고 있다.

특히, 액화가스를 운반하는 선박은 저장탱크의 형태에 따라 크게 독립탱크형(independent tank type)과 멤브레인형(membrane type)으로 나뉜다. 여기서, 독립탱크형은 저장탱크가 선체와 일체형으로 형성되지 않고 독립된 저장탱크를 선체의 지지장치가 지지하는 방식으로서, 액화가스의 누출을 막는 방벽의 설치 개수 및 사용 압력, 및 형상에 따라, Type A, B, C로 구분된다. Type A는 1차 방벽과 2차 방벽이 모두 설치된 것으로써 AKER사의 ADBT(Aluminum Double Barrier Tank)가 해당된다. Type B는 1차 방벽을 설치하고 드립 트레이(drip tray)를 설치하여 1차 방벽의 누출을 대비하는 구조로써, 탱크의 형태가 구형인 모스형(moss type)과 각형(prismatic type)인 IHI사의 SPB(Self-supporting, Prismatic-shape IMO type B)가 있다. Type C는 압력용기로써 1차 방벽이 설치된다. 맴브레인형은 선체와 같은 주변 구조물의 강성(strength)에 전적으로 의존하고, 이러한 탱크는 저장탱크가 선체와 일체형으로 형성된다. 멤브레인형은 GTT사의 Mark-III형과 NO 96형으로 분류된다. 한편, 일반적으로 멤브레인형 저장탱크는 압력 용기로 적합하지 않다.

이 중, 독립탱크형은 선박과 별도로 외부에서 제작되어 선박에 설치될 수 있고 구조적 안전성 측면에서 멤브레인형보다 상대적으로 강점을 가지고 있으며, 단열시스템이 상기 탱크 외부로 노출되어 있어 수리 및 관리 등이 용이하다. 그러나, 이러한 독립탱크형은 선체와 직접 결합되어 있지 않기 때문에 선박 운항 시 탱크의 쏠림(미끄럼)에 의해 선체가 파손될 우려가 있다. 따라서, 이와 같은 문제를 방지하기 위해, 종래의 경우 탱크의 상하면과 측면 각각에 지지구조체를 설치하여 상술한 문제를 해결하고 있다.

그러나, 종래의 상술한 지지구조체는 저장탱크의 둘레면에 간격을 두고 복수개의 지지대가 고정 설치되는 구조로 되어 있어 저장탱크의 온도변화에 따른 수축을 반영하지 못함에 따라 확실한 지지상태를 유지하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 예를 들어, 저온의 LNG를 저장탱크 내에 탑재하면, 온도저하에 따라 저장탱크가 수축되고, 그러면 수축된 만큼 지지대와의 간격이 발생하기 때문에, 접촉을 약화시킬 뿐 아니라, 힘 전달을 약화시키는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 최근에 개시된 한국공개특허 제10-2013-0052304호(저온 유체화물 화물창 지지구조체)는 저장탱크와 선체와의 사이에 내부에 유체를 포함하는 탄력성이 있는 튜브를 지지구조체로 사용하여 설치하도록 하는 것에 의해 저장탱크의 수축 및 팽창에 따른 움직임을 상기 튜브를 통해 흡수하도록 함으로써, 상술한 바와 같은 문제를 해결하도록 하고 있다. 그러나, 상기 기술은 저장탱크의 무게 및 튜브의 정밀 제어의 어려움과 튜브의 내구성 확보 등으로 인하여 실제 적용하기 위해서는 상당한 기술적 문제가 해결될 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 출원인은 보다 간단하면서도 효과적으로 저장탱크의 수축을 반영하여 지지할 수 있는 카고 탱크 시스템을 제안하게 되었다.

한국공개특허 제10-2013-0052304호(저온 유체화물 화물창 지지구조체)

본 발명의 실시예들은 선박 또는 해상 구조물의 카고 탱크 시스템에 관한 기술로, 저온 탱크와 주변 지지 구조물 간의 직접적인 작용에 의해 탱크의 열적 변형(수축)을 허용하는 것과 동시에 탱크 벽은 강성을 갖도록 유지되고, 상기 탱크는 정적 및 동적 유체 하중을 견딜 수 있으며, 외부와 단열을 유지할 수 있도록 한 기술을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 하이브리드 개념의 탱크에 관한 것으로, 탱크의 강성은 상대적으로 약하고, 주변의 지지구조(예시적으로, 멤브레인형 탱크)에 직접적인 결합에 의지하도록 하되, 강성(robust)을 가지며 상당한 동적 유체 하중을 견딜 수 있는 것과 동시에 외부와 단열되는(예시적으로, 독립형 탱크) 특징을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 카고 탱크 시스템은 액체 화물이 저장되는 내부공간을 구비하는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 둘레는 선체 내벽에 지지구조체를 통해 지지하도록 하는 부분과 코너부로 형성되는 선박의 카고 탱크 시스템에 있어서, 상기 저장탱크와 선체 내벽을 연결하는 지지연결부는 상기 저장탱크의 열적 수축에 의한 내측 방향으로의 이동을 구속하도록 방향성 및 텐션을 갖도록 설치되고, 상기 코너부는 상기 저장탱크의 열적 수축을 반영할 수 있도록 보다 넓은 범위로 확장하여 플렉시블하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 저장탱크와 상기 선체 내벽을 연결하는 지지연결부는, 상기 저장탱크에 고정연결되는 제1연결부; 상기 제1연결부와 슬라이딩 가능하도록 면접촉하도록 형성되고, 상기 선체 내벽에 고정연결되는 제2연결부; 및 상기 제1연결부와 제2연결부의 내부에 설치되어 상기 제1연결부와 제2연결부를 연결하도록 하며, 방향성 및 텐션을 갖도록 설치되는 텐션부;를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 저장탱크의 하부면과 선체 내벽을 연결하는 지지블록은 방향성을 갖도록 형성되고, 상기 저장탱크의 상부면과 선체 내벽을 연결하는 상부지지대는 무게와 내부 압력을 연결하는 힘을 전달하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 저장탱크의 코너부는 냉각 동안 전체 열적 수축에 대응하여 늘어날 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 상기 측면 및 지지 구조는 상기 선체의 내벽으로 커브가 처음으로 시작되는 부분 근처 탱크에 연결하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 저장탱크와 상기 선체 내벽을 연결하는 지지구조체는 상기 저장탱크 내부에 설치되는 제1보강부재인 수평보강재와 수직거더가 교차하는 연결지점에 설치되고, 상기 제1보강부재 사이에는 복수개의 제2보강부재가 일정 간격으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 보강부재는 코너부에 미치는 영향을 작게 하기 위해 코너부에 평행한 방향으로 보강부재를 설치하지 않도록 하고, 상기 제1보강부재는 코너부에 미치는 영향을 작게 하기 위해 코너부 방향으로 길이가 작아지도록 설치되며, 상기 제2보강부재는 코너부에 미치는 영향을 작게 하기 위해 코너부 방향으로 길이가 작아지거나 두께가 얇아지도록 설치하는 것이 가능하다. 원칙적으로, 저장탱크의 모든 평평한 면은 보강 플레이트로 작용하고, 반면에 코너부는 열적 수축을 수용할 수 있는 플렉시블한 쉘(shell)로 작용한다.

본 발명에 따른 상기 카고 탱크의 외면 상에 또는 내면에 단열층을 설치하는 것이 가능하다. 또한, 상기 카고 탱크의 누설(leak)은 카고 탱크와 선체 사이의 공간 내의 불활성가스(inert gas)의 순환에 의해 또는 가스 탐지기에 의해 감지가 가능한 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 카고 탱크로부터 누설되는 극저온 액체를 저장할 수 있는 수거 시스템(collection system)을 카고 탱크 아래에 설치하는 것이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 또는 해상 구조물의 카고 탱크 시스템은 내부에 탑재되는 저온의 액체 화물 등에 의해 저장탱크의 수축 등이 발생하더라도, 상기 저장탱크와 선체 사이에 설치되는 지지구조체가 상기 저장탱크의 수축을 반영하여 지지하도록 함으로써, 보다 효율적으로 상기 저장탱크를 지지할 수 있도록 한다.

보다 단순하면서도 안정적으로 저온의 액체화물을 탑재할 수 있도록 설계된 카고 탱크 시스템을 제공하도록 한다. 또한, 저장탱크는 종래 독립형 탱크에 비해 보다 가볍게(light) 하는 것이 가능하다.

또한, 저장탱크는 외부에 열적 단열층을 가지는 것이 가능하며, 내부의 동적 유체 힘에 대하여 매우 큰 강성을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 카고 탱크 시스템의 개념을 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예들에 따른 지지연결부의 다양한 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크와 선체 내벽을 연결하는 상부지지대를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 카고 탱크 시스템의 코너부를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템의 측면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크 내부의 보강부재를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 카고 탱크 시스템에 있어서, 코너부에 형성되는 보강부재를 도시한다.

본 발명의 실시예에 따른 선박, 해상 구조물 또는 육상 구조물의 카고 탱크 시스템과 관련하여, 도면을 참고하여 이하에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 한편 본 발명의 실시예에 따른 카고 탱크 시스템은 그 내부에 액체 화물을 저장하도록 하는 저장탱크와, 상기 저장탱크를 선체 내벽에 지지하도록 설치되는 지지연결부를 포함하는 개념으로 이하에서 설명하도록 한다.

본 발명의 출원인은 LNG와 같은 극저온의 액체 화물이 탑재되는 저장탱크의 경우, 주변 구조물의 온도와 비교할 때 저장탱크의 열적 수축이 더 많이 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 저장탱크 둘레를 선체, 플랫폼 또는 선체 내벽과 같은 주변 구조물과 지지구조체를 사용하여 지지하도록 하는 경우, 상기 저장탱크는 상기 극저온의 액체 화물에 의해 수축이 발생하는 반면, 상기 주변 구조물은 대기 상태의 온도로 유지되어 수축이 발생하지 않아, 상기 저장탱크와 주변 구조물 사이에는 상기 저장탱크의 수축으로 인한 길이변화만큼 간극의 변화를 가져오게 되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 출원인은 저장탱크를 상술한 바와 같은 지지구조체를 사용하여 상기 주변 구조물과의 연결에 의해 효과적으로 지지하도록 하기 위해서는 상술한 바와 같은 저장탱크의 수축에 따른 변화를 반영할 필요가 있음을 인식하고, 이를 해결할 수 있는 방안을 모색하게 되었다. 또한, 보다 단순한 지지구조체를 사용하여 주변구조물에 대해 저장탱크를 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 것과 동시에, 상기 저장탱크 내부에 탑재되는 저온의 액체 화물에 의한 열적 수축을 충분히 반영하는 저장탱크를 포함한 카고 탱크 시스템의 설계를 행할 수 있도록 한다.

우선적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 카고 탱크 시스템의 구성을 살펴보기에 앞서, 상기 극저온의 액체 화물이 저장탱크에 탑재되는 경우, 상기 저장탱크에서 발생하는 수축 현상을 살펴볼 필요가 있다. 도 1에는 저장탱크 전체 주변을 따라 선체 내벽에 지지구조체에 의해 지지되고 있는 저장탱크가 도시되어 있다. 상기 저장탱크(100)의 하부면은 선체 내벽(200)과 지지블록(300)에 의해 지지되고, 측면은 지지연결부(500)에 의해 지지되고 있으며, 상부면은 상부지지대(600)에 의해 지지되도록 형성되어 있다. 따라서, 상기 도면에서 실선(110)으로 표시되어 있는 부분은 열적 수축이 발생하기 이전에 저장탱크(100)의 형상을 도시한다. 점선(120)으로 이루어진 저장탱크(100)의 형상은 만일, 저장탱크(100)가 상기 선체 내벽(200)과 어떠한 지지구조체에 의해서도 지지되지 않는 경우, 그 내부에 탑재되는 저온의 액체 화물에 의해 발생하는 열적 수축으로 인하여 변화되는 저장탱크(100)의 형상을 도시한다. 여기서, 상기 저장탱크(100)의 열적 수축에 의한 형상의 변화량은 상기 저장탱크(100) 내부의 중앙에 위치한 중심점(1)을 기준으로 이론적인, 비례적인 방식으로 계산하여 나타낼 수 있다. 두꺼운 실선(130)으로 표시된 저장탱크(100)의 형상은 상기 저장탱크(100)가 선체 내벽(200)에 의해 상기 지지블록(300), 지지연결부(500) 및 상부지지대(600)에 의해 상기 저장탱크(100)의 벽이 내부방향으로 움직이는 것을 구속하는 경우, 상기 저장탱크(100)에서 발생하는 열적 수축에 의해 변화된 형상을 도시한다.

한편, 도 1에 도시된 저장탱크(100)의 경우, 그 내부에 탑재되는 저온의 액체화물에 의한 저장탱크(100)의 열적 수축 변화를 살펴보기 위해, 상기 저장탱크(100)의 내부 중앙에 위치한 중심점(1)을 기준점으로 설정하도록 하였는 바, 상기 저장탱크(100)의 중심점(1)은 이론적으로 상기 저장탱크(100)의 열적 수축 움직임이 최소화되는 점이다. 즉, 상기 저장탱크(100)의 열적 수축의 방향은 상기 중심점(1)을 향하도록 이루어진다는 점에서, 상기 저장탱크(100)의 내부 중앙을 중심점(1)으로 행하는 경우, 상기 저장탱크(100)의 열적 수축에 의한 변화량이 최소가 되는 것을 알 수 있다. 한편, 상기 중심점(1)을 기준으로 상기 저장탱크(100)의 측벽(150)의 중심이 되는 점이 1점쇄선으로 표시되어 있는 바, 상기 1점쇄선으로 표시되어 있는 측벽(150)의 중심부분에 발생하는 열적 수축은 상기 중심점(1)을 향하도록 행해지므로, 내부 방향으로 열적 수축이 일어남을 알 수 있다. 따라서, 상기 측벽(150)의 중심부분에 지지연결부(500)를 설치하여 상기 선체 내벽(200)에 고정지지하도록 하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 저장탱크(100)의 측벽(150)이 내부 방향으로 수축하는 것을 구속할 수 있으며, 충분히 고정될 수 있는 바, 이는 상기 저장탱크(100)의 벽의 평면에서 측면 변위는 0이 되기 때문이다. 나아가, 측벽(150)의 중심포인트를 통하는 수평 및 수직 라인 상의 모든 포인트는 각각의 대칭 평면을 따라 움직이는 것을 알 수 있다. 그리하여, 모든 포인트에서 지지부는 상기 포인트가 대칭 평면 내에서 자유롭게 움직일 수 있으며, 그러나 상기 평면 밖으로 움직이는 것을 구속할 수 있다. 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 변형가능한 코너부를 갖는 특별한 디자인에 의해, 상기 대칭 라인 포인트 뿐만 아니라, 측벽(150)의 평면 부분 상에서의 다른 포인트는 내부 방향으로 움직이는 것을 구속하는 것이 가능하며, 반면에 측벽 지지부는 열적 수축에 의한 측벽 평면 내에서 움직임을 허용할 수 있다. 포인트에서와 같이, 지지 포인트는 대칭 평면 상에 놓여 있지 않는다는 것을 고려할 때, 고정된 레퍼런스 포인트(500)로부터 백터의 투사하는 방향으로 허용된다는 것을 의미한다.

따라서, 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 저장탱크(100)의 둘레를 따라 지지연결부(500), 지지블록(300) 및 상부지지대(600)에 의해 선체 내벽(200)에 지지하도록 설치하는 경우, 상기 열적 수축에 의해 상기 저장탱크(100)의 하부면, 측벽 및 상부면이 내부 방향으로 수축하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 열적 수축에 의한 변화는 상기 저장탱크(100)의 코너부(700)에서만 발생함을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 열적 수축이 발생하기 이전의 코너부(700)인 제1코너부(710)가 열적 수축이 발생한 후 제2코너부(720)로 변화(transition)하게 된다. 상기 제2코너부(720)는 열적 수축이 발생하기 이전의 제1코너부(710)에 비해 보다 늘어나 있는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 도면에 도시된 내용을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 저장탱크(100)의 측벽(150)을 지지연결부(500)를 통해 선체 내벽(200)에 충분히 고정지지하도록 하는 것이 가능하다면, 상기 측벽(150) 자체의 무게에 기인하여 하방향으로 하중을 가하는 것을 막을 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 상기 측벽(150)의 중심을 기준으로 상하 방향으로 지지연결부(500)를 대칭이 되도록 설치하여 상기 저장탱크(100)의 측벽(150)의 열적 수축에 의한 움직임을 충분히 구속할 수 있다면, 상기 측벽(150)이 상기 코너부(700)에 어떠한 부가적인 하중을 가하는 것을 막을 수 있다. 따라서, 이 경우, 상기 코너부(700)는 상기 저장탱크(100)의 측벽(150)에 의한 하중의 영향을 받는 것 없이 단지 상기 저장탱크(100) 내부에 탑재되는 저온의 액체 화물에 의한 열적 수축이 발생하게 된다. 또한, 상기 설명에서는 상기 저장탱크(100)의 측벽(150)이 내부방향으로 움직이는 것을 구속하기 위해 선체 내벽(200)에 대해 지지연결부(500)를 연결하여 상기 측벽(150)의 내부 방향의 움직임을 구속하도록 하고 있으나, 이와 같이 내부 방향의 움직임의 구속만으로 실제 상기 측벽(150)에 발생하는 기하학적 비틀림을 막는 것은 어렵다.

따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같이, 상기 저장탱크(100)를 선체 내벽(200)과 지지블록(300), 지지연결부(500) 및 상부지지대(600)를 사용하여 고정지지하도록 하는 경우, 상기 저장탱크(100) 내부에 탑재되는 저온의 액체 화물에 의해 상기 저장탱크(100)에 열적 수축이 발생하더라도, 보다 단순히 개선된 지지구조체를 사용하는 것과 동시에 구조상의 단순한 변화를 가져오는 것에 의해 매우 안정적으로 상기 저장탱크(100)를 유지하는 것이 가능한 카고 탱크 시스템을 발명하게 되었다.

상술한 바와 같은 기술적 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 출원인은 내부에 탑재되는 저온의 액체 화물에 의해 열적 수축이 발생하는 경우, 상기 저장탱크(100)에 허용할 수 없는 스트레스가 발생하는 것을 방지하도록 하는 한편, 기하학적 비틀림은 어느 정도 허용하도록 형성되는 카고 탱크 시스템을 제안하게 되었다. 이를 위해, 본 발명의 출원인은 i) 저장탱크(100)와 선체 내벽(200)을 연결하는 지지연결부(500)가 평면 내에서 힘 전달을 위한 어느 정도 방향성 및 텐션을 포함하는 힘을 갖도록 형성하도록 하였으며, 또한, ii) 상기 열적 수축에 의한 변화가 직접적으로 발생하는 코너부(700)의 범위를 늘리는 것에 의해, 상기 제1코너부(710)에서 제2코너부(720)로 변화가 매우 부드럽게 발생할 수 있도록 하였다. 또한, iii) 상기 저장탱크(100) 내부에 설치되는 보강재의 배치변화를 통해 상기 제1코너부(710)에서 제2코너부(720)로의 변화가 열적 수축을 충분히 수용할 수 있도록 코너부(700)를 플렉시블하게 형성하도록 하였다. 따라서, 상술한 바와 같은 내용을 통해 본 발명에 따른 상기 기술적 목적을 달성하도록 하고 있는 바, 이하에서는 상기 내용과 관련하여, 관련도면을 참조하여 이를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템은 상기 저장탱크(100)와 선체 내벽(200)을 연결하도록 형성되는 지지연결부(500)를 단순한 구성을 통해 방향성 및 텐션/압축 전달을 갖도록 형성하였는 바, 이에 대한 실시예가 도 2a 내지 도 2c에 도시되어 있다. 상기 도면 중 도 2a를 참조하여 본 발명에 따른 지지연결부(500)의 구성을 구체적으로 살펴보면, 상기 지지연결부(500)는 저장탱크(100)의 측벽(150)에 고정연결되는 제1연결부(510)와 선체내벽(200)에 고정연결되는 제2연결부(520)가 슬라이딩면(530)을 통해 정해진 한쪽 방향으로 이동가능하도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1연결부(510)와 제2연결부(520)는 그 내부에 형성되는 텐션부(540)에 의해 서로 연결되어 있는 바, 상기 텐션부(540)는 탄성력을 갖는 부재로 제작되며, 상기 텐션부(540)의 양 단부(541,542)는 전체 연결몸체보다 크게 형성하도록 하는 것에 의해, 상기 제1연결부(510)와 제2연결부(520)에 안정적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 지지연결부(500)는 내부에 탄성부재로 형성되는 텐션부(540)를 설치하도록 하는 것에 의해, 상기 저장탱크(100)의 측벽(150)의 내적 방향으로의 수축 및 기하학적 비틀림을 어느 정도 보상하도록 하는 것이 가능하다. 한편, 본 발명의 상기 실시예에 따른 지지연결부(500)는 제1연결부(510)와 제2연결부(520)를 우드(wood)로 제작하고 있으나, 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 재질을 사용하여 이를 제작하는 것이 가능하다.

도 2b와 도 2c는 본 발명의 지지연결부(500)의 다른 실시예를 도시하고 있는 바, 보다 상세하게는 상기 지지연결부(500) 내에 설치되는 텐션부(550,560)의 형상이 다양한 형상을 갖도록 설치된 예를 도시하고 있다. 보다 구체적으로, 도 2b에 도시된 지지연결부(500)는 텐션부(550)가 원통형상으로 형성되되, 상기 텐션부(550)의 양 단부에는 고정판(551,552)이 형성되어 있어, 상기 텐션부(550)를 보다 안정적으로 제1연결부(510)와 제2연결부(520)에 안정적으로 설치할 수 있도록 형성되어 있다. 내부 원통형 링크를 구비하는 지지부는 탱크 벽의 평면의 어느 방향으로의 슬라이딩을 방지할 수 있다. 대체적으로, 텐션부(550)는 다면블록의 길이 방향으로 슬라이딩이 가능한 다면블록으로 형성될 수 있다. 도 2c에 도시된 지지연결부(500)는 텐션부(560)가 원뿔(conical) 또는 쐐기(wedge)형상으로 형성되어 있어, 상기 텐션부(550)를 보다 안정적으로 제1연결부(510)와 제2연결부(520)에 안정적으로 설치할 수 있도록 형성되어 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 상기 텐션부(540,550,560)를 지지연결부(500) 내에 안정적으로 고정할 수 있는 형상이라면 어떤 다른 형상을 고려하는 것도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지지연결부(500)는 상술한 바와 같은 구성을 갖도록 형성되는 것에 의해, 방향성 및 텐션을 갖도록 설계될 수 있으며, 따라서, 이와 같은 지지연결부(500)는 상기 저장탱크(500)의 측벽(150)의 열적 수축에 따른 움직임을 충분히 보상하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템에 있어서, 저장탱크(100)의 하부면과 선체 내벽(200)을 지지연결하고 있는 지지블록(300)은 상기 서술된 방향성 및 텐션을 갖는 지지연결부(500)를 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 상기 지지블록(300)은 상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 탱크 자체의 무게 및 내부 유체의 압력에 의해 상하 방향의 움직임은 발생하지 않는다는 점에서, 텐션능력을 필요로 하지 않는다. 따라서, 텐션 능력을 구비하지 않고 열적 수축의 방향으로 슬라이딩이 가능한 부재를 사용하여 제작하는 것이 가능하다. 또한, 상기 저장탱크(100)의 상부면과 선체 내벽(200)을 지지연결하고 있는 상부지지대(600)의 실시예가 도 3에 도시되어 있는 바, 도면을 참조하면, 상기 상부지지대(600)는 어느 정도 텐션을 갖는 부재로 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 상부지지대(600)를 힌지부(640)에 의해 고정된 타입으로 형성하고 있는 바, 보다 상세하게는 저장탱크(100)의 상부면에 제1고정부(610)를 형성하고, 대응되는 선체 내벽(200)에 제2고정부(620)를 형성하며, 상기 제1고정부(610)와 제2고정부(620) 사이에 연결부재(630)를 힌지부(640)를 사용하여 서로 연결하도록 형성하여 제작하는 것이 가능하다. 상부지지대(600)의 상술한 바와 같은 타입은 탱크의 천정 뿐만 아니라 벽의 부분에 적절하다.

따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템은 상기 지지연결부(500)의 구성을 방향성 및 텐션을 갖도록 형성하고, 지지블록(300)은 방향성을 가지며, 상부지지대(600)는 텐션을 갖도록 형성하는 것에 의해, 상기 저장탱크(100)에서 발생하는 열적 수축에 의한 움직임을 어느 정도 보상하는 것을 가능하도록 한다. 특히, 상기 지지연결부(500)가 방향성 및 텐션을 갖도록 형성되는 것에 의해, 상기 열적 수축에 의해 발생하는 내적으로 측벽(150)이 이동하는 것을 구속하는 것을 가능하도록 하는 것과 동시에, 측벽(150)에서 발생하는 열적 수축 및 탱크 코너부(700)에서의 기하학적 비틀림을 어느 정도 보상하는 것을 가능하도록 한다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템은 저장탱크(100)에서 열적 수축이 발생하는 경우, 지지블록(300), 지지연결부(500) 및 상부지지대(600) 등의 지지구조체에 의해 고정되지 않는 부분인, 코너부(700)에서의 열적 수축에 의한 변화를 보다 부드럽게 형성하도록 한 기술을 특징으로 한다. 이를 위해, 본 발명은 상기 코너부(700)를 보다 확대하여 보다 넓은 커브를 갖도록 형성한 것을 그 특징으로 하는 바, 이를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크(100)의 코너부(700)에서 열적 수축이 발생하는 경우 변화를 도시하고 있는 바, 제1코너부(710)는 열적 수축이 발생하기 전의 코너부를 도시하고, 제2코너부(720)는 열적 수축이 발생한 후 변화된 코너부를 도시한다. 상기 도면을 참조하면, 열적 수축이 발생하는 경우, 제1코너부(710) 보다 탱크 중심 방향으로 더 확대된 범위부터 내부 방향의 움직임이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 일반적인 금속으로 제작된 대형 LNG 운반선용 저장탱크(100)의 경우, 상기변화량(721,722)은 약 5cm에 이르는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템은 상기 코너부(700)의 범위를 열적 수축이 발생한 후 변화된 제2코너부(720)로 확장하도록 하는 것에 의해, 보다 안정적인 코너부(700)의 변화를 가져오도록 한다. 보다 상세하게는, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크(1)의 중심점보다는 오히려 다른 기준점(1')을 선택하는 것이 가능하다. 예시적으로, 낮은 코너부(700)가 수직 축 벽 내에 천이를 갖는 높이에 기준점(1')을 선택하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 모든 지지부는 상기 기준점(1')의 낮은 위치에 대응하는 슬라이드 방향을 갖는 것이 필요하다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크(100)의 단면을 도시하고 있는 바, 상기 단면에는 저장탱크(100) 내부에 설치되는 수평보강재(160)와 수직거더(170)가 도시되어 있으며, 상기 수평보강재(160)와 수직거더(170)가 교차하는 부분은 연결지점(400)으로 표시된다. 수평보강재(160)와 수직거더(170)는 다른 크기와 기하학적 구조를 가질 수 있다. 추가하여, 도 5에 도시되지 않은 보강재 사이에 추가적인 보강재가 설치될 수 있다. 본 발명의 상기 실시예에 따라 설치되는 지지연결부(500), 지지블록(300) 및 상부지지대(600)는 상기 연결지점(400)을 통해 선체 내벽(200)과 연결되도록 형성된다. 한편, 상기 연결지점(400)을 형성하는 상기 수평보강재(160)와 수직거더(170)는 제1보강부재(410)로 칭하도록 한다. 한편, 도 6에는 저장탱크(100) 내부의 보강재 구조를 보다 구체적으로 도시하였는 바, 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 연결지점(400)을 형성하는 제1보강부재(410) 사이에는 수평방향과 수직방향으로 추가적인 보강부재가 설치되어 있는 바, 이를 제2보강부재(420)로 칭하도록 한다. 상기 제2보강부재(420)는 상기 제1보강부재(410) 사이에 일정한 간격을 두고 설치되며, 필요에 따라 크기 및 형상을 다양하게 형성하는 것이 가능하다. 일반적으로, 상기 제2보강부재(420)는 제1보강부재(410) 보다 두께 및 길이를 작게 형성하여 설치하는 것이 가능하다.

한편, 상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템은 저장탱크(100)의 코너부(700)의 범위를 보다 확대하도록 하는 것과 동시에, 상기 저장탱크(100)의 열적 수축을 보다 적절히 수용하기 위해 상기 코너부(700)를 플렉시블하게 형성하도록 한 기술을 특징으로 한다. 따라서, 이러한 기술적 목표를 실현하도록 하기 위해, 본 발명의 출원인은 상기 저장탱크(100) 내부에 설치되는 제1보강부재(410)와 제2보강부재(420)의 형상 및 배치 등을 조정하도록 하는 것에 의해 상술한 바와 같은 기술적 목표를 달성하도록 한다. 보다 상세하게는, 코너부(700)는 수평 지지 구조를 가지고 있지 않으므로, 저장탱크(100)의 이 부분은 쉘(shell) 자체 내에 맴브레인 힘의 형태로 주로 코너 상에 내적 유체 압력을 전달하도록 하는 만곡된 쉘(curved shell)로 될 수 있다. 상기 코너부(700)는 상당히 플렉시블하게 움직이도록 제작할 필요가 있다. 그러나, 상기 인접한 저장탱크(100) 벽의 상기 제1보강부재(410)와 제2보강부재(420)의 강성에 의한 영향으로 인하여, 상기 코너부(700)는 플렉시블하게 움직이는데 상당한 문제가 발생하게 되며, 경우에 따라서는 허용할 수 없는 스트레스가 발생할 수 있다는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 기술적 문제를 해결하기 위해, 아래와 같은 방안을 제안하고 있다.

도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크(100)의 코너부(700) 주변의 단면이 도시되어 있는 바, 본 발명에 따른 카고 탱크 시스템은 상기 코너부(700)에 미치는 보강부재(400)의 영향을 최소화하도록 하기 위해 상기 저장탱크(100) 내부의 보강부재(400)의 개선을 행하도록 하였다. 우선적으로, 상기 코너부(700)에 평행하게 배치되는 보강부재(400)를 제거하도록 하였으며, 또한, 상기 제1보강부재(410)의 경우, 상기 코너부(700) 방향으로 그 높이가 작아지도록(taper-off) 배치를 행하도록 하였다. 추가적으로, 상기 제2보강부재(420)의 경우도 상기 코너부(400) 방향으로 진행할수록 거의 높이가 0에 가깝도록 테이퍼지도록 형성하였으며, 두께 등도 상당히 얇게 형성하도록 하는 것에 의해, 상기 코너부(700)에 보강부재(400)가 미치는 영향을 최소화하도록 하였다. 따라서, 상술한 바와 같이, 상기 저장탱크(100)의 코너부(700) 주변에 배치되는 보강부재(400)의 영향을 최소화하도록 상기 제1보강부재(410)와 제2보강부재(420)의 크기 및 배치 등을 개선하도록 하는 것에 의해 상기 코너부(700)를 최대한 플렉시블하게 형성하도록 하는 것에 의해, 상술한 바와 같은 기술적 문제를 해결하도록 하였다. 코너부(700)에서 발생하는 실제 스트레스(stress)의 디자인은 비선형(non-linear) 수치 시뮬레이션의 방식으로 확립되어야 하고, 적절한 디자인 코드에 의해 정의되는 허용가능한 스트레스 수준에 비교되어야 한다. 상기 저장탱크 벽과 인접한 코너부를 위해 서술한 상술한 바와 같은 원칙은 저장탱크 하부구조와 저장탱크 천정에도 적용하는 것이 가능하다.

따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크 시스템은 저장탱크(100)와 선체 내벽(200)을 연결하는 지지연결부(500)의 구성을 개량하는 것과 동시에, 상기 코너부(700)의 범위를 확대하는 것 및 상기 코너부(700)를 보다 플렉시블하게 제작하도록 하는 것에 의해, 보다 단순한 구성으로, 보다 효율적으로 상기 저장탱크(100) 내에 저장되는 저온의 액체 화물에 의한 열적 수축의 문제를 해결하도록 하였다는 점에 본 발명의 기술적 특징이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 저장탱크 150 : 측벽
200 : 선체 내벽 300 : 지지블럭
400 : 연결지점 410 : 제1보강부재
420 : 제2보강부재 500 : 지지연결부
600 : 상부지지대 700 : 코너부

Claims

극저온 하에서 액체 화물이 저장되는 내부공간을 구비하는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 둘레는 선체 내벽에 지지구조체를 통해 지지하도록 하는 부분과 저장탱크의 면들이 만나는 코너부로 형성되는 카고 탱크 시스템에 있어서,
상기 저장탱크와 선체 내벽을 연결하는 지지연결부는 상기 저장탱크의 열적 수축에 의한 내측 방향으로의 이동을 구속하도록 방향성 및 텐션을 갖도록 설치되고,
상기코너부는 상기 저장탱크의 열적 수축을 반영할 수 있도록 보다 넓은 범위로 확장하여 플렉시블하게 형성되는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 저장탱크와 상기 선체 내벽을 연결하는 지지연결부는,
상기 저장탱크에 고정연결되는 제1연결부;
상기 제1연결부와 슬라이딩가능하도록 면접촉하도록 형성되고, 상기 선체 내벽에 고정연결되는 제2연결부; 및
상기 제1연결부와 제2연결부의 내부에 설치되어 상기 제1연결부와 제2연결부를 연결하도록 하며, 방향성 및 텐션을 갖도록 설치되는 텐션부;를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 저장탱크의 하부면과 선체 내벽을 연결하는 지지블록은 방향성을 갖도록 형성되고, 상기 저장탱크의 상부면과 선체 내벽을 연결하는 상부지지대는 텐션을 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 저장탱크의 코너부는 열적 수축이 발생한 후, 커브가 처음으로 시작되는 부분으로 그 범위가 확장되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제4항에 있어서,
상기 저장탱크에서 열적 수축이 발생한 후, 커브가 처음으로 시작되는 부분과 상기 선체 내벽 사이에 지지구조체를 연결하도록 한 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 저장탱크와 상기 선체 내벽을 연결하는 지지구조체는 상기 저장탱크 내부에 설치되는 제1보강부재인 수평보강재와 수직거더가 교차하는 연결지점에 설치되고,
상기 제1보강부재 사이에는 복수개의 제2보강부재가 일정 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 보강부재는 코너부에 미치는 영향을 작게 하기 위해 상기 코너부에 평행한 방향으로 보강부재를 설치하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제1보강부재는 코너부에 미치는 영향을 작게 하기 위해 코너부 방향으로 길이가 작아지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제2보강부재는 코너부에 미치는 영향을 작게 하기 위해 코너부 방향으로 길이가 작아지거나 두께가 얇아지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카고 탱크의 외면 상에 단열층이 설치되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카고 탱크의 내면에 단열층이 설치되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카고 탱크의 누설(leak)은 카고 탱크와 선체 사이의 공간 내의 불활성가스(inert gas)의 순환에 의해 감지되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카고 탱크의 누설(leak)은 카고 탱크와 선체 사이의 공간 내에 설치되는 가스 탐지기에 의해 감지되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카고 탱크로부터 누설되는 극저온 액체를 저장할 수 있는 수거 시스템(collection system)이 카고 탱크 아래에 설치되는 것을 특징으로 하는 카고 탱크 시스템.