KR20160015096A - 액화가스 저장용 압력용기 - Google Patents

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KR20160015096A
KR20160015096A KR1020140097592A KR20140097592A KR20160015096A KR 20160015096 A KR20160015096 A KR 20160015096A KR 1020140097592 A KR1020140097592 A KR 1020140097592A KR 20140097592 A KR20140097592 A KR 20140097592A KR 20160015096 A KR20160015096 A KR 20160015096A
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정성욱
전민성
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

액화가스 저장용 압축용기가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기는 내부에 액화가스가 저장되며, 내부 압력이 대기압보다 높게 유지되는 내부 쉘; 상기 내부 쉘과 이격되도록 상기 내부 쉘의 외측을 감싸는 외부 쉘; 및 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 공간에 제공되는 단열부를 포함하되, 상기 내부 쉘은, 상기 내부 쉘의 일부가 내측으로 볼록하게 형성되어 상기 내부 쉘의 내부에 저장된 액화가스의 움직임을 방해하는 슬로싱 저감부를 포함한다.

Description

액화가스 저장용 압력용기{PRESSURIZED CONTAINER FOR LIQUEFIED GAS}
본 발명은 액화가스를 저장하기 위한 압력용기에 관한 것이다.
액화가스는 기체가 냉각 또는 압축되어 액체가 된 것으로, 기체 상태일 때보다 그 부피가 작아 용기에 저장하여 보관하거나 수송하기에 용이하다. 예를 들어, 대표적인 액화가스인 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연 가스가 -163℃로 냉각되어 액화된 것으로서, 그 부피가 기체일 때의 600분의 1에 불과하다.
기체를 액화하는 방법에는 상온에서 기체를 압축하여 액화하는 방법과 가스를 상온보다 낮은 기화온도 이하로 냉각하면서 가압하여 액화하는 방법이 있다. 후자의 액화 방법을 이용하는 경우, 가스의 기화온도는 용기 내부의 압력에 따라 결정된다. 예를 들어, 용기 내부의 압력을 높이면, 가스의 기화온도를 상승시킬 수 있다. 가스의 기화온도가 상승되면, 결과적으로 용기 내부 온도를 낮추는데 필요한 냉각장치의 운용을 줄일 수 있어 비용이 절감될 수 있다. 또한, 후자의 액화 방법을 이용하는 경우, 용기의 내부에 압력이 가해지기 때문에 용기로부터 액화가스를 배출시키기 용이하여 액화가스를 배출시키기 위한 추가적인 장치를 구성하지 않아도 되는 이점이 있다.
액화 가스는 일정 수준의 압력을 견딜 수 있는 압력용기에 저장될 수 있다. 상기 압력용기는 내부 압력을 효과적으로 견딜 수 있도록 원통형 또는 구형으로 형성되며, 이와 같은 압력용기에는 단일 용기 및 이를 감싸는 단열재로 구성된 단일 구조 용기와 내부 용기, 외부 용기 및 그 사이에 구비되는 단열재로 구성된 이중 구조 용기가 있다.
여기서, 단일 용기 또는 내부 용기의 내부온도는 저장되는 액화가스에 따라 정해지는데, 단일 용기 또는 내부 용기는 상기와 같은 내부 온도에 견딜 수 있는 재질로 이루어진다. 단일 용기 또는 내부 용기의 두께는 용기의 재질, 설계 압력, 용기의 크기 등에 따라 결정된다. 이러한 내부 용기의 설계는 미국기계학회(ASME, American Society of Mechanical Engineers), 국제가스코드(IGC, International Gas Code)와 고압가스안전관리법의 규정에 따르는 것이 일반적이다.
그런데, 액화가스가 액화천연가스와 같이 극저온 상태에서 액체 상태를 유지하는 물질인 경우, 단일 용기 또는 내부 용기는 극저온에 견딜 수 있는 금속으로 사용되어야 하며, 동시에 내부 압력을 견딜 수 있도록 그 두께가 증가되어야 한다. 금속으로 두꺼운 용기를 제작함에 따라, 액화가스를 저장하기 위한 압력용기의 제작 비용이 크게 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 액화가스를 선박의 연료로서 사용하는 경우 상기와 같은 압력용기를 연료탱크로서 이용할 수 있는데, 이 경우 압력용기의 내부에 채워진 액화가스의 양이 감소되어 부분 필링(partial-filling)이 발생하면 선박의 움직임에 따라 압력용기 내에서 슬로싱(sloshing)이 발생한다는 문제점이 있었다. 압력용기 내에서 액화가스의 슬로싱이 발생하면, 그 충격에 의해 압력용기가 손상될 수 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2012-0020840 호 대한민국 공개특허 제 10-2012-0042187 호
본 발명의 실시예들은 내부 용기의 두께를 감소시킬 수 있고, 이와 동시에 압력용기 내에서 액화가스의 슬로싱을 저감시킬 수 있는 액화가스 저장용 압력용기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 액화가스가 저장되며, 내부 압력이 대기압보다 높게 유지되는 내부 쉘; 상기 내부 쉘과 이격되도록 상기 내부 쉘의 외측을 감싸는 외부 쉘; 및 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 공간에 제공되는 단열부를 포함하되, 상기 내부 쉘은, 상기 내부 쉘의 일부가 내측으로 볼록하게 형성되어 상기 내부 쉘의 내부에 저장된 액화가스의 움직임을 방해하는 하나 이상의 슬로싱 저감부를 포함하는 액화가스 저장용 압력용기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 슬로싱 저감부의 외측에서 상기 외부 쉘로부터 내측으로 돌출된 돌기부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단열부는 상기 내부 쉘을 단열하고 상기 내부 쉘의 내부 압력을 상기 외부 쉘로 전달할 수 있다.
또한, 상기 내부 쉘에는 상기 내부 쉘의 열수축을 흡수하는 주름 형상이 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 내부 쉘은 원통형이고, 상기 슬로싱 저감부는 상기 내부 쉘의 횡방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기부는 그 내부에 공간을 갖는 돌출 구조를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 쉘을 지지하는 서포트를 더 포함하되, 상기 서포트는 상기 슬로싱 저감부와 대응되는 위치에서 상기 외부 쉘의 외측에 제공될 수 있다.
또한, 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이에 복수개가 일정 간격으로 이격되어 설치되며, 상기 단열재의 움직임을 방지하고 상기 내부 쉘의 내부 압력을 상기 외부 쉘에 전달하는 스터드(Stud)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부 쉘의 두께는 상기 외부 쉘의 두께보다 작을 수 있다.
또한, 상기 내부 쉘 및 상기 외부 쉘과 각각 이격되도록 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이에 배치되는 보호 쉘을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호 쉘은 상기 내부 쉘의 하부의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 보호 쉘은 상기 내부 쉘과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들은 압력용기의 내부 용기의 두께를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 액화가스를 저장하는 데 있어 압력용기의 이점을 이용하면서도 용기의 제작 비용을 절감할 수 있고, 압력용기의 전체 중량을 감소시킬 수 있다.
또한, 압력용기 내에서 액화가스의 움직임에 의해 발생하는 슬로싱을 저감시켜 압력용기가 슬로싱에 의해 손상되는 것을 저감시킬 수 있으며, 결과적으로 압력용기의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 A-A'선을 따라 절단한 횡방향 단면도이다.
도 3은 도 1의 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 B-B'선을 따라 절단한 종방향 단면도이다.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 C-C'선을 따라 절단한 횡방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 나타낸 종방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 나타낸 종방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 나타낸 횡방향 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 나타낸 횡방향 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 나타낸 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100)를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100)를 A-A'선을 따라 절단한 횡방향 단면도이고, 도 3은 도 1의 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100)를 B-B'선을 따라 절단한 종방향 단면도이다. 도 4는 도 3의 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100)를 C-C'선을 따라 절단한 종방향 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100)는 슬로싱 저감부(112)가 형성된 내부 쉘(Inner Shell, 110), 단열부(120) 및 외부 쉘(Outer Shell, 130)을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 액화가스 저장용 압력용기(100)는 서포트(140)를 더 포함할 수 있다.
내부 쉘(110)은 그 내부에 액화가스가 저장될 수 있는 용기이며, 그 내부 압력이 대기압보다 높게 유지될 수 있다. 내부 쉘(110)은 원통형으로 이루어 지거나, 구형으로 이루어 질 수 있다. 또한, 내부 쉘(110)은 그 내부에 액화가스가 저장될 수 있도록 상온보다 낮은 저온 상태로 유지되는 경우에도 강도 또는 취성이 약화되지 않는 금속으로 이루어 질 수 있다. 금속의 종류는 내부에 저장되는 액화가스의 온도에 따라 결정될 수 있으며, 예를 들면, 천연액화가스(LNG, Liquefied natural gas)는 -163℃ 에서 저장되므로 스테인레스강(Stainless Steel), 알루미늄(Al) 등이 내부 쉘(110)의 재료로서 이용 될 수 있다.
내부 쉘(110)은 일정 간격으로 이격된 주름 형상(corrugation, 119)을 가질 수 있다. 주름 형상(119)는 내부 쉘(110)의 내측방향으로 돌출될 수 있을 뿐만 아니라, 도시된 바와 달리, 내부 쉘(110)의 외측방향으로 돌출될 수도 있다.
내부 쉘(110)에 형성된 주름 형상(119)은, 내부 쉘(110)에 발행하는 열수축 또는 열팽창을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 내부 쉘(110)에 저장된 액화가스를 액체상태로 유지하기 위하여 내부 쉘(110)의 내부 온도는 상기 액화가스의 기화온도보다 낮게 유지될 수 있다. 이 경우, 낮아진 온도에 의해 내부 쉘(110)에 발생한 열수축은 내부 쉘(110)의 주름 형상(119)에 의해 흡수될 수 있다. 또한, 액화가스가 저장되지 않을 때에는, 주름 형상(119)은 내부 쉘(110)의 온도가 외기의 온도와 비슷하게 높아짐에 따라 내부 쉘(110)에 발생한 열팽창을 흡수할 수 있다. 이에 따라, 주름 형상(119)은 내부 쉘(110)이 열수축 및 열팽창에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서, 내부 쉘(110)에는 그 내부에 저장된 액화가스의 유동을 방해하는 슬로싱 저감부(112)가 형성될 수 있다. 슬로싱 저감부(112)에 대해서는 후술하도록 한다.
단열부(120)는 내부 쉘(110)의 외측에 제공된다. 즉, 단열부(120)는 내부 쉘(110)과 후술되는 외부 쉘(130) 사이의 공간에 제공되어, 내부 쉘(110)과 외기 사이의 열전달을 축소시키는 한편 내부 쉘(110)의 내부 압력을 외부 쉘(130)로 전달할 수 있다.
단열부(120)는 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam)으로 형성될 수 있다. 폴리우레탄 폼은 단열부(120)의 내부에 휘발성 용제와 혼합하여 발포될 수 있다. 또한, 폴리우레탄 폼은 내부 쉘(110)과 외부 쉘(130) 사이의 공간과 대응되는 형상으로 미리 제작되어 공간에 삽입될 수 있다.
또한, 폴리우레탄 폼은 내부 압력에 의한 변형에 따라 파손이 일어나지 않도록 2개 이상의 여러 개의 폴리우레탄 폼을 조합하여 설치하고 개개의 폴리우레탄 폼 사이는 띄워져 있을 수 있다. 또한, 단열부(120)의 단열재는 퍼라이트(Perlite)와 같은 분말 형태로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 도면에 도시되지 않았지만, 단열 효율 높이기 위하여 판넬 형태의 단열재로 내부 쉘(110)의 외측면을 감쌀 수도 있으며, 단열부(120)를 진공 상태로 만들어 단열 효과를 증대시킬 수도 있다.
외부 쉘(130)은 내부 쉘(110)과의 사이에 공간이 형성되도록 내부 쉘(110)의 외측을 감쌀 수 있다. 외부 쉘(130)은 단열부(120)를 통해 전달된 내부 쉘(110)의 내부 압력을 지지하는 역할을 수행한다. 또한, 외부 쉘(130)은 내부 쉘(110)의 내부 압력을 고르게 지지하도록 내부 쉘(110)의 형상과 대응될 수 있다.
외부 쉘(130)은 대기압을 초과하는 압력을 견디도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 중에서 상온 상태에서 강도와 취성이 뛰어난 강(Steel) 또는 유리섬유나 탄소섬유로 보강된 복합재료로 이루어 질 수 있다. 이에 따라, 내부 쉘(110)의 내부 압력을 결과적으로 외부 쉘(130)이 지지할 수 있다. 내부 쉘(110)이 직접적으로 내부 압력을 견뎌야 하는 것이 아니므로 내부 쉘(110)의 두께를 줄일 수 있으며, 따라서 제작 비용을 절감할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 내부 쉘(110)에는 슬로싱 저감부(112)가 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 슬로싱 저감부(112)는 내부 쉘(110)의 일부가 내측으로 볼록하게 형성되어 내부 쉘(110)에 저장된 액화가스의 움직임을 방해하는 부재일 수 있다. 슬로싱 저감부(112)는 내부 쉘(110)의 횡단면의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬로싱 저감부(112)는 환형으로 이루어 질 수 있다. 내부 쉘(110)이 원통형으로 이루어진 경우, 슬로싱 저감부(112)는 내부 쉘(110)의 횡방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 슬로싱 저감부(112)는 내부 쉘(110)이 일정 높이 이상 볼록하게 형성된 것일 수 있으며, 슬로싱 저감부(112)에도 주름 형상(119)이 형성될 수 있다.
내부 쉘(110)에 내측으로 돌출된 슬로싱 저감부(112)가 형성되면, 내부 쉘(110)에 저장된 액화가스의 유동이 슬로싱 저감부(112)에 의해 저감될 수 있다. 특히, 내부 쉘(110)이 원통형으로 이루어진 경우 내부 쉘(110)의 종방향을 따라 큰 유동이 발생할 수 있는데, 슬로싱 저감부(112)를 횡방향으로 형성함으로써 종방향 유동을 효과적으로 방해할 수 있다. 슬로싱 저감부(112)는 내부 쉘(110) 내부에서 액화가스의 유동을 방해하여 슬로싱을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 슬로싱이 감소됨에 따라, 액화가스 저장용 압력용기(100)의 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 슬로싱 저감부(112)의 측면은 각각 경사면으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 슬로싱 저감부(112)의 단면이 사다리꼴을 이룰 수 있다. 슬로싱 저감부(112)의 측면이 비스듬히 형성됨에 따라, 슬로싱 저감부(112) 자체에 발생하는 슬로싱의 충격을 줄여 슬로싱에 의해 슬로싱 저감부(112)가 손상되거나 그 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 슬로싱 저감부(112)의 외측에는 외부 쉘(130)로부터 내측으로 돌출된 돌기부(131)가 제공될 수 있다. 돌기부(131)는 외부 쉘(130)의 횡단면의 둘레를 따라 연장되어 환형으로 형성될 수 있으며, 내부 쉘(110)의 슬로싱 저감부(112)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 내부 쉘(110) 및 외부 쉘(130)이 원통형인 경우, 돌기부(131) 또한 외부 쉘(130)의 횡방향을 따라 형성될 수 있다. 돌기부(131)와 슬로싱 저감부(112) 사이에는 공간이 형성될 수 있으며, 상기 공간에는 단열재가 제공될 수 있다.
외부 쉘(130)의 돌기부(131)가 형성됨에 따라 슬로싱 저감부(112)가 형성된 부분에서도 외부 쉘(130)과 내부 쉘(110) 사이의 공간의 크기가 다른 부분과 유사하게 유지될 수 있다. 그에 따라, 슬로싱 저감부(112)가 형성된 부분에서도 돌기부(131)를 통해 외부 쉘(130)이 내부 압력을 지지할 수 있고, 슬로싱 저감부(112)가 형성된 부분에서도 내부 쉘(110)의 두께를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 액화가스 저장용 압력용기(100)는 외부 쉘(130)을 지지하는 서포트(140)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서포트(140)는 돌기부(131)와 대응되는 위치에 설치될 수 있다. 즉, 외부 쉘(130)에서 내측에 돌기부(131)가 형성된 위치에서, 그 외측에는 서포트(140)가 설치될 수 있다. 서포트(140)의 바로 내측에 돌기부(131)가 형성됨에 따라, 돌기부(131)가 서포트(140)에 대한 이면 보강구조의 역할을 할 수 있고, 결과적으로 외부 쉘(130)이 서포트(140)에 의해 더 효과적으로 지지될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100a)에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 다만, 본 실시예는 상술된 실시예와 비교하여 외부 쉘(130)에 돌기부(131)의 변형된 실시예로서 돌출 구조(132)가 형성된다는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 상술된 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 5에는 본 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100a)의 종방향 단면도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 돌기부(131)는 그 내부에 공간을 갖는 돌출 구조(132)를 포함할 수 있다. 즉, 돌기부(131)의 병형된 실시예로서 돌출 구조(132)가 제공될 수 있으며, 따라서 돌출 구조(132)는 슬로싱 저감부(112)의 외측에 외부 쉘(130)의 내측면으로부터 돌출되게 형성될 수 있다. 돌출 구조(132)는 외부 쉘(130)의 횡단면의 둘레를 따라 연장되어 환형으로 형성될 수 있다. 내부 쉘(110) 및 외부 쉘(130)이 원통형으로 이루어진 경우, 돌출 구조(132)는 외부 쉘(130)의 횡방향을 따라 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 돌출 구조(132)의 내부에는 빈 공간(S)이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간(S)에는 액화가스 저장용 압력용기(100a)의 운용에 필요한 시스템 장비(미도시)들이 설치될 수 있어, 공간 활용성이 향상될 수 있다.
돌출 구조(132)는 내부 쉘(110)에 형성된 슬로싱 저감부(112)의 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 일 예로, 슬로싱 저감부(112)가 그 단면이 사다리꼴 형상이 되도록 그 측면이 각각 경사면으로 이루어진 경우, 돌출 구조(132)의 측면도 각각 경사면으로 이루어질 수 있다. 이 때, 슬로싱 저감부(112)의 측면의 각도와 돌출 구조(132)의 측면의 각도는 서로 동일할 수 있다.
이와는 달리, 돌출 구조(132)는 슬로싱 저감부(112)의 형상과 다르게 형성될 수도 있다. 예를 들어, 슬로싱 저감부(112)는 그 단면이 사다리꼴 형상이 되도록 그 측면이 각각 경사면으로 이루어진 경우에도, 돌출 구조의 측면은 곡선을 가지도록 형성될 수도 있다. 또한, 돌출 구조는 그 단면이 내부에 빈 공간이 형성된 삼각형 또는 사각형이 되는 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 돌출 구조(132)는 외부 쉘(130)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 돌출 구조(132)는 금속 중에서 상온 상태에서 강도와 취성이 뛰어난 강(Steel) 또는 유리섬유나 탄소섬유로 보강된 복합재료로 이루어 질 수 있다.
상기와 같이 외부 쉘(130)과 동일하게 강도와 취성이 뛰어난 물질로 이루어진 돌출 구조(132)가 슬로싱 저감부(112)와 대응되는 형상으로 형성됨에 따라, 슬로싱 저감부(112)가 형성된 부분에서 내부 압력을 더 효과적으로 지지할 수 있다. 결과적으로, 슬로싱 저감부(112)가 형성된 부분에서도 내부 쉘(110)의 두께를 효과적으로 줄일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100b)에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 다만, 본 실시예는 상술된 실시예와 비교하여 슬로싱 저감부(112, 112') 및 돌출 구조(132, 132')가 각각 복수개 형성된다는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 상술된 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 6에는 본 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100b)의 종방향 단면도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 내부 쉘(110)에는 복수의 슬로싱 저감부(112, 112')가 형성될 수 있고, 외부 쉘(130)의 내측면에는 상기 슬로싱 저감부(112, 112')와 대응되는 위치에 복수의 돌출 구조(132, 132')가 형성될 수 있다. 일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이 내부 쉘(110)에는 두 개의 슬로싱 저감부(112, 112')가 형성될 수 있으며, 외부 쉘(130)의 내측면에는 각 슬로싱 저감부(112, 112')에 대응되는 위치에 돌출 구조(132, 132')가 형성되어 총 두 개의 돌출 구조(132, 132')가 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 돌출 구조 대신에, 외부 쉘(130)의 내측면에 도 3에 도시된 형상의 돌기부(131)가 복수개 제공될 수도 있다.
본 실시예에서는 각각 복수개의 슬로싱 저감부(112, 112')와 돌출 구조(132, 132')가 제공됨에 따라, 내부 쉘(110)에 저장된 액화가스의 유동을 더 효과적으로 저감시킬 수 있고, 결과적으로 액화가스의 슬로싱을 더욱 줄일 수 있다.
복수의 슬로싱 저감부(112, 112')와 복수의 돌출 구조(132, 132')가 제공되는 경우, 서포트(140) 또한 복수의 돌출 구조(132, 132') 각각에 대응되는 위치에 제공될 수 있다.
내부 쉘(110) 및 외부 쉘(130)이 원통형으로 이루어진 경우, 각각의 슬로싱 저감부(112, 112')는 내부 쉘(110)의 횡방향을 따라 형성되고, 돌출 구조(132, 132') 또한 그에 대응되게 외부 쉘(130)의 횡방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 복수의 슬로싱 저감부(112, 112')는 내부 쉘(110)의 종방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치될 수 있으며, 복수의 돌출 구조(132, 132')는 외부 쉘(130)의 종방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 이 경우, 내부 쉘(110)의 종방향에 대해 복수의 슬로싱 저감부(112, 112')가 형성되므로, 내부 쉘(110)에 저장된 액화가스의 종방향 유동을 더 효과적으로 방해하여 슬로싱의 발생을 더욱 줄일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100c)에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 다만, 본 실시예는 상술된 실시예와 비교하여 스터드(138)를 더 포함한다는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 상술된 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100c)를 나타낸 도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100c)에 적용되는 단열부(120)는 폴리우레탄 폼으로 형성된 단열재 및 내부 쉘(110)과 외부 쉘(130) 사이에 설치되며 폴리우레탄 폼이 내부 쉘(110)과 외부 쉘(130) 사이에서 움직이는 것을 방지하는 스터드(Stud, 138)를 더 포함할 수 있다.
스터드(138)는 도시된 바와 같이 외부 쉘(130) 내측과 결합될 수 있다. 스터드(138)는 스틸 또는 강성을 가지는 수지로 이루어 질 수 있다. 스터드(138)의 재질이 금속일 경우 외부 쉘(130) 내측과 용접 결합될 수 있고, 스터드(138)의 재질이 수지일 경우 외부 쉘(130) 내측에 접착제를 이용하여 접합시킬 수 있다.
또한, 스터드(138)는 복수개일 수 있고, 내부 쉘(110)을 중심으로 서로 대칭적으로 설치될 수 있다. 스터드(138)는 서로 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 경질의 폴리우레탄 폼으로 형성되는 단열부(120) 사이에 스터드(138)가 설치됨으로써, 폴리우레탄 폼이 단열부(120) 내부에서 움직이는 것을 방지할 수 있다. 또한, 액화가스 저장용 압력용기(100c)가 선박, 트럭 등 수송장치에 의해 운송되거나 크레인 등에 의해 이송될 때 흔들리는 경우 액화가스를 저장한 내부 쉘(110)이 특정방향으로 움직이게 되어 단열부(120)의 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
단열재는 폴리우레탄 폼에 한정되지 않고, 일정한 강성을 가지며 열전달을 차단할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 스터드(138)는 단열재가 폴리우레탄 폼이 아닌 분말 형태의 퍼라이트인 경우 퍼라이트가 어느 특정 공간으로 몰리는 것을 방지하고 단열부(120)에서 고르게 분포하게 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100d)에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 다만, 본 실시예는 상술된 실시예와 비교하여 보호 쉘(150)을 더 포함한다는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 상술된 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100d)를 나타낸 도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100d)는 내부 쉘(110)과 외부 쉘(130) 사이에 배치되며, 액화가스를 저장 가능한 보호 쉘(150)을 더 포함할 수 있다.
보호 쉘(150)은 전술한 내부 쉘(110)의 재질과 동일한 재질로 이루어지거나, 또는 상온보다 낮은 극저온 상태에서도 강도 및 취성이 강한 금속 또는 복합재료 재질로 이루어질 수 있다. 보호 쉘(150)은 내부 쉘(110)과 외부 쉘(130) 사이에 삽입되며, 내부 쉘(110)과 보호 쉘(150)사이와 보호 쉘(150)과 외부 쉘(130) 사이에는 각각 전술한 단열재가 제공될 수 있다.
단열재가 폴리우레탄 폼으로 형성된 경우, 상기 폴리우레탄 폼은 내부 쉘(110)과 보호 쉘(150) 사이의 공간과 대응되는 형상으로 이루어진 제 1 폴리우레탄 폼 및 보호 쉘(150)과 외부 쉘(130) 사이의 공간과 대응되는 형상으로 이루어진 제 2 폴리우레탄 폼을 포함할 수 있다.
내부 쉘(110)의 외측에 보호 쉘(150)이 제공됨에 따라, 계측 오류 등으로 인하여 내부 압력에 의해 내부 쉘(110)이 파손되는 경우 보호 쉘(150)이 액화가스를 차단할 수 있다. 이에 따라, 저온 상태에서 취성이 약한 외부 쉘(130)에 극저온의 액화가스가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100e)에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다. 다만, 본 실시예는 상술된 실시예와 비교하여 보호 쉘(152)이 압력용기(100e)의 하부에만 배치된다는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 상술된 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기(100e)를 나타낸 도이다.
도 9를 참조하면, 보호 쉘(152)은 내부 쉘(110)의 하부와 외부 쉘(130)의 하부의 사이에 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 보호 쉘(152)은 도 9에 도시된 바와 같이 내부 쉘(110) 및 외부 쉘(130)이 수평방향으로 배치되는 경우뿐만 아니라, 수직방향으로 배치되는 경우에도 내부 쉘(110)의 하부와 외부 쉘(130)의 하부 사이에 배치될 수 있다.
내부 쉘(110)의 파손에 의하여 단열공간 사이로 흘러 나온 액화가스가 아래방향으로 흘러내리는 특성을 가지므로, 보호 쉘은 내부 쉘(110)의 외측 전부를 감싸지 않고도 액화가스가 외부 쉘(130)에 접촉하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 보호 쉘(152)의 재료비를 절감할 뿐만 아니라 전체 중량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장용 압력용기의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
110: 내부 쉘 112, 112': 슬로싱 저감부
120: 단열부 130: 외부 쉘
131: 돌기부 132, 132': 돌출 구조
140: 서포트 150, 152: 보호 쉘

Claims (12)

  1. 내부에 액화가스가 저장되며, 내부 압력이 대기압보다 높게 유지되는 내부 쉘;
    상기 내부 쉘과 이격되도록 상기 내부 쉘의 외측을 감싸는 외부 쉘; 및
    상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 공간에 제공되는 단열부를 포함하되,
    상기 내부 쉘은,
    상기 내부 쉘의 일부가 내측으로 볼록하게 형성되어 상기 내부 쉘의 내부에 저장된 액화가스의 움직임을 방해하는 하나 이상의 슬로싱 저감부를 포함하는 액화가스 저장용 압력용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬로싱 저감부의 외측에서 상기 외부 쉘로부터 내측으로 돌출된 돌기부를 더 포함하는 액화가스 저장용 압력용기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열부는 상기 내부 쉘을 단열하고 상기 내부 쉘의 내부 압력을 상기 외부 쉘로 전달하는 액화가스 저장용 압력용기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 쉘에는 상기 내부 쉘의 열수축을 흡수하는 주름 형상이 일정 간격으로 이격되어 배치되는 액화가스 저장용 압력용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 쉘은 원통형이고,
    상기 슬로싱 저감부는 상기 내부 쉘의 횡방향을 따라 형성된 액화가스 저장용 압력용기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌기부는 그 내부에 공간을 갖는 돌출 구조를 더 포함하는 액화가스 저장용 압력용기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 쉘을 지지하는 서포트를 더 포함하되,
    상기 서포트는 상기 슬로싱 저감부와 대응되는 위치에서 상기 외부 쉘의 외측에 제공되는 액화가스 저장용 압력용기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이에 복수개가 일정 간격으로 이격되어 설치되며, 상기 단열재의 움직임을 방지하는 스터드(Stud)를 더 포함하는 액화가스 저장용 압력용기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 쉘의 두께는 상기 외부 쉘의 두께보다 작은 액화가스 저장용 압력용기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 쉘 및 상기 외부 쉘과 각각 이격되도록 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이에 배치되는 보호 쉘을 더 포함하는 액화가스 저장용 압력용기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보호 쉘은 상기 내부 쉘의 하부의 외측에 배치되는 액화가스 저장용 압력용기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 보호 쉘은 상기 내부 쉘과 동일한 재질로 이루어지는 액화가스 저장 용기.
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