KR20160024032A - 화물창 방벽구조 - Google Patents

Abstract

화물창 방벽구조가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 방벽구조는 선체 내벽에 결합되는 하부단열보드와, 하부단열보드 위에 적층 고정되는 2차방벽과, 2차방벽 위에 적층 고정되는 상부단열보드와, 상부단열보드 위에 적층 고정되는 1차방벽을 포함하고, 상부단열보드와 하부단열보드는 각각 단열부재와, 단열부재의 측면 둘레를 감싸도록 배치되는 보호패널을 포함한다.

Description

화물창 방벽구조{CARGO BARRIER STRUCTURE}

본 발명은 화물창 방벽구조에 관한 것이다.

액화가스(Liquefied Gas)는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체로 만든 것으로, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다.

액화가스의 일 예인 액화천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162°C로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말하며, 초저온 상태의 액화천연가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔다. 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 수송선박이 개발되었다.

액화천연가스 수송선박에는 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(Cargo)이 구비되어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.

즉, 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162°C 정도의 비등 온도를 갖기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 단열패널 구조로 설계되어야 한다. 이러한 액화천연가스 수송선박의 화물창은 그 구조에 따라 독립형(self-supporting) 방식과 멤브레인(membrane) 방식으로 구분할 수 있다.

멤브레인 방식의 일 예로, 한국 공개특허공보 10-2012-0013233호 (2012.02.14.)는 액화천연가스 저장 탱크 및 그의 제조방법에 대하여 개시하고 있다.

한국 공개특허공보 10-2012-0013233호(2012.02.14.)

본 발명의 실시 예들은 단열성능이 우수한 화물창 방벽구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내벽에 결합되는 하부단열보드와, 상기 하부단열보드 위에 적층 고정되는 2차방벽과, 상기 2차방벽 위에 적층 고정되는 상부단열보드와, 상기 상부단열보드 위에 적층 고정되는 1차방벽을 포함하고, 상기 상부단열보드와 상기 하부단열보드는 각각 단열부재와, 상기 단열부재의 측면 둘레를 감싸도록 배치되는 보호패널을 포함하는 화물창 방벽구조가 제공될 수 있다.

또한 상기 상부단열보드들 사이 틈새와 상기 하부단열보드들 사이 틈새에 각각 삽입 설치되며 서로 이웃하는 단열보드들 사이를 연결하는 앵커링블록을 포함한다.

또한 상기 앵커링블록은 상기 이웃하는 단열보드들의 상면과 동일 평면상에 배치되는 용접면과, 상기 용접면의 양측에서 하향 절곡되어 상기 이웃하는 단열보드들의 상기 보호패널과 결합되는 체결면을 포함한다.

또한 상기 앵커링블록은 상기 하부단열보드를 연결하는 제1앵커링블록과, 상기 상부단열보드를 연결하는 제2앵커링블록을 포함하고, 상기 2차방벽은 상기 제1앵커링블록의 용접면과 용접 결합되고, 상기 1차방벽은 상기 제2앵커링블록의 용접면과 용접 결합될 수 있다.

또한 상기 제1앵커링블록의 용접면에는 수직방향으로 돌출되어 상기 상부단열보드를 고정하기 위한 앵커링볼트가 마련될 수 있다.

또한 상기 상부단열보드들의 사이 틈새에는 상기 앵커링볼트가 관통하는 지지면을 구비한 고정브래킷이 설치되고, 상기 상부단열보드와 상기 하부단열보드는 상기 고정브래킷을 관통하는 상기 앵커링볼트의 단부에 체결되는 체결부재에 의해 서로 결합될 수 있다.

또한 상기 고정브래킷은 상기 상부단열보드와 리벳 결합되기 위해 지지면의 양측에서 절곡 형성된 결합면을 구비할 수 있다.

또한 상기 하부단열보드의 하면에 결합되는 보강패널을 더 포함하고, 상기 선체 내벽에 결합된 스터드 볼트는 상기 보강패널을 관통하며, 상기 보강패널을 관통하는 상기 스터드 볼트에 삽입되어 상기 보강패널에 지지되는 와셔와, 상기 와셔를 가압 지지하도록 상기 스터드 볼트에 체결되는 너트에 의해 상기 하부단열보드는 상기 선체 내벽에 고정될 수 있다.

또한 상기 단열부재는 폴리우레탄 폼 단열부재이며, 상기 보호패널은 알루미늄 재질일 수 있다.

본 발명의 실시 예의 화물창 단열구조는 폴리우레탄 폼 단열부재를 사용하여 우수한 단열성능을 가짐과 동시에 보호패널을 사용함에 따른 충격에 의한 단열보드의 손상을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 단열보드에 가해지는 충격에 따른 변형상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단열보드와 보호패널의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 5는 도 1의 B부분의 확대도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

또한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원서 에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 제한 및 한정하려는 의도는 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원서 에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분과 "연결" 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 화물창은 초저온의 액화가스(liquefied gas), 예컨대 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)와, 액화석유가스(LPG: Liquefied Petroleum Gas)와, 디메틸에테르(DME: Dimethyl Ether) 등을 저장하는데 이용된다. 이러한 화물창은 LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel) 운반선, LPG 운반선, 또는 에틸렌(Ethylene) 운반선 등 액화가스 화물을 운송하는 운반선과, FSRU(Floating Storage Regasification Unit), FPSO(Floating Production Storage Offloading), 또는 BMPP(Barge Mounted Power Plant) 등 액화가스 화물을 저장 또는 생산하거나 혹은 기화설비를 갖춘 해상 부유설비에 적용된다. 또한 액화가스 화물창은 해상에 설치되는 설비뿐만 아니라 육지에 설치되어 액화가스를 저장 또는 생산하기 위한 설비에 사용되는 것을 포함한다.

이하에서는 액화가스를 운반하는 운반선에 설치된 화물창을 구성하는 방벽구조에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 화물창의 방벽구조는 선체 내벽(inner hull,10)으로부터 순차적으로 적층되어 고정되는 하부단열보드(100), 2차방벽(200), 상부단열보드(300) 및 1차방벽(400)을 포함한다.

1차방벽(400)은 화물창에 저장되는 액화가스와 직접 접촉하는 부분으로서, 인바 합금(INVAR), 스테인리스강(SUS), 또는 알루미늄 합금 등의 금속재질로 이루어진 다수의 방벽시트가 연결되어 형성될 수 있다. 또한 1차방벽(400)은 열 수축 및 팽창이 용이하도록 융기된 복수의 주름부(410)를 구비하고, 복수의 주름부(410)는 열응력에 의한 탄성 변형률을 고려하여 그 크기 및 개수는 적절하게 설계 변경될 수 있다.

상부단열보드(300)는 1차방벽(400)에 가해지는 슬로싱(sloshing) 등과 같은 유체 충격력을 흡수하며, 화물창 내부 온도가 선체 내벽(10)으로 전달되지 않도록 하는 방열 역할을 수행한다. 이러한 상부단열보드(300)는 단열성능이 우수한 저밀도 폴리우레탄폼(Polyurethane Form, PUF)으로 제작된 박스 형태의 단열부재(310)와, 단열부재(310)의 측면 둘레를 감싸도록 배치되는 알루미늄 재질의 보호패널(320)을 포함한다. 저밀도 폴리우레탄 폼(PUF)으로 제작된 단열부재(310)는 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)으로 제작된 단열부재에 비하여 상대적으로 높은 단열성능을 가지나, 화물창 내부의 액화가스의 슬로싱(sloshing) 충격(P)이 가해지는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 볼록한 항아리 형태로 압축변형이 발생되어 파괴될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 단열부재(310)의 측면 둘레에 강성이 상대적으로 크고 열팽창 계수가 큰 알루미늄 재질의 보호패널(320)을 부착시킴에 의해 우수한 단열성능을 유지하면서 압축변형에 따른 단열부재(310)의 파손을 방지한다.

2차방벽(200)은 상부단열보드(300)와 하부단열보드(100) 사이에 개재되어 완충작용을 수행함과 동시에 1차방벽(400)이 손상된 경우 화물창 내부에 저장된 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지한다. 이러한 2차방벽(200)은 인바 합금(INVAR), 스테인리스강(SUS), 또는 알루미늄 합금 등의 금속재질로 이루어진 다수의 방벽시트가 연결되어 형성될 수 있다. 또한 2차방벽(200)은 하방향으로 곡면 형상을 가진 주름부(210)를 형성하여 수축 팽창함으로써 극저온 유체에 의한 열응력에 효과적으로 대응할 수 있다.

하부단열보드(100)는 1차방벽(400)에 가해지는 슬로싱(sloshing) 등과 같은 유체 충격력을 흡수하며, 화물창 내부 온도가 선체 내벽(10)으로 전달되지 않도록 하는 방열 역할을 수행한다. 이러한 하부단열보드(100)는 상부단열보드(300)와 함께 2중 단열구조를 이루도록 단열성능이 우수한 저밀도 폴리우레탄폼(Polyurethane Form, PUF)으로 제작된 박스 형태의 단열부재(110)와, 단열부재(110)의 측면 둘레를 감싸도록 배치되는 알루미늄 재질의 보호패널(120)을 포함한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 상부단열보드와 하부단열보드의 결합구조에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하부단열보드(100)는 선체 내벽(10) 상부에 격자 형태로 배열될 수 있고, 선체 내벽(10)에 설치된 스터드 볼트(20)와 에폭시 매스틱(epoxy mastic)과 같은 접착제(21)에 의해 선체 내벽(10)에 고정될 수 있다. 이를 위해 하부단열보드(100)의 하면에는 스터드 볼트(20)와의 결합을 위한 플라이우드(plywood)로 형성된 보강패널(190)이 접착제, 볼트 및 리벳과 같은 체결부재에 의해 서로 견고히 결합될 수 있다. 스터드 볼트(20)는 선체 내벽(10)에 수직 고정되며, 보강패널(190)을 관통하여 단열부재(110)에 상하방향으로 관통 형성된 내부홀(111)에 삽입된다. 스터드 볼트(20)는 하단이 선체 내벽(10)에 용접 결합될 수 있다. 스터드 볼트(20)에 체결되는 와셔(23)는 보강패널(190)의 상면에 지지되고, 와셔(23) 상부에 너트(25)가 체결되어 하방으로 가압할 수 있다. 스터드 볼트(20)에 의한 하부단열보드(100)의 설치가 완료된 후에는 내부홀(111)은 폼 재질의 플러그부재(115)가 삽입되어 밀폐될 수 있다.

한편 다수의 행과 열을 이루도록 격자 형태로 배열되는 하부단열보드(100)와 하부단열보드(100) 상부에 배치되는 상부단열보드(300)는 각각 앵커링블록(500a,500b)에 의해 서로 연결될 수 있다. 앵커링블록(500a,500b)은 서로 이웃하는 하부단열보드(100)들을 연결하는 제1앵커링블록(500a)과 서로 이웃하는 상부단열보드(300)들을 서로 연결하는 제2앵커링블록(500b)을 포함한다. 이러한 상부단열보드(300)와 하부단열보드(100)를 연결하는 앵커링블록(500a,500b)은 동일한 구성을 가지므로 이하에서는 도 5를 참조하여 하부단열보드(100)들을 연결하는 제1앵커링블록(500a)을 기준으로 설명한다.

제1앵커링블록(500a)은 서로 이웃하게 배열되는 하부단열보드(100)들 사이에 형성되는 틈새(150)에 삽입되는 스테인리스 스틸과 같은 금속판재로 마련될 수 있다. 이러한 제1앵커링블록(500a)은 서로 이웃하는 하부단열보드(100)들의 상면과 동일 평면상에 배치되는 용접면(510)과, 용접면(510)의 양측에서 하향 절곡되어 서로 이웃하는 하부단열보드(100)들의 보호패널(120)과 결합되는 체결면(520)을 구비할 수 있다. 체결면(520)에는 리벳과 같은 체결부재(R1)가 체결됨에 의해 서로 이웃하는 하부단열보드(100)들은 제1앵커링블록(500a)에 의해 서로 결합된다. 제1앵커링블록(500a)의 용접면(510)은 하부단열보드(100)의 상면에 적층되는 2차방벽(200)이 용접 결합되는 부분(W)을 형성한다. 이와 마찬가지로 상부단열보드(300) 위에 적층되는 1차방벽(400)은 제2앵커링블록(500b)의 용접면(510)에 용접 결합될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 하부단열보드(100)와 상부단열보드(300)는 각각 2차방벽(200)과 1차방벽(400)을 용접 결합하기 위하여 하부단열보드(100)와 상부단열보드(300) 위에 결합되는 별도의 플라이우드 패널이 필요치 않아 우수한 단열성능을 가질 수 있게 된다.

한편 하부단열보드(100)와 상부단열보드(300)를 서로 결합하기 위하여 제1앵커링블록(500a)의 용접면(510)에는 수직방향으로 돌출 형성된 앵커링볼트(700)가 결합될 수 있다. 앵커링볼트(700)는 하단이 제1앵커링블록(500a)의 용접면(510)에 용접 결합되거나, 용접면(510)에 별도의 나사홀을 가공하여 나사 체결방식에 의하여 용접면(510)에 결합될 수 있다. 앵커링볼트(700)의 단부는 2차방벽(200)에 형성된 볼트관통홀(215)을 관통하여 상부단열보드(300)들 사이에 형성되는 틈새(350)에 삽입되고, 틈새(350) 하측에 설치된 고정브래킷(600)에 지지되는 체결부재(710,720)와 결합될 수 있다. 고정브래킷(600)은 스테인리스 스틸과 같은 금속판재로 마련될 수 있고, 체결부재(710,720)가 지지되는 지지면(610)과, 지지면(610)의 양측에서 절곡 형성되어 서로 이웃하는 상부단열보드(300)들의 보호패널(320)과 리벳과 같은 체결부재(R2)에 의해 결합되는 결합면(620)을 구비할 수 있다. 또한 지지면(610)에는 앵커링볼트(700)가 관통되는 관통홀(630)이 마련된다. 이를 통해 2차방벽(200) 위에 상부단열보드(300)가 적층된 경우 제1앵커링블록(500a)에 설치된 앵커링볼트(700)의 단부는 2차방벽(200)과 고정브래킷(600)의 지지면(610)을 관통하여 틈새(350)에 돌출되고, 지지면(610)에서 돌출된 앵커링볼트(700)의 단부에 와셔(710)를 삽입한 후 너트(720)를 체결함에 의해 상부단열보드(300)와 하부단열보드(100)는 견고히 고정될 수 있다.

한편 상부단열보드(300)들과 하부단열보드(100)들 사이 틈새(150,350)에는 단열보드의 단열성능을 위해 글라스 울(glass wool)과 같은 플랫조인트(800)가 삽입될 수 있다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 선체, 20: 스터드 볼트,
100: 하부단열보드, 200: 2차방벽,
300: 상부단열보드, 400: 1차방벽,
110,310: 폴리우레탄 폼 단열부재, 120,320: 보호패널,
190: 보강패널, 52: 전방 스러스트 베어링,
500a,500b: 앵커링블록, 510: 용접면,
520: 체결면, 600: 고정브래킷,
700: 앵커링볼트, 710: 와셔,
720: 너트.

Claims (9)

1. 선체 내벽에 결합되는 하부단열보드;
   상기 하부단열보드 위에 적층 고정되는 2차방벽;
   상기 2차방벽 위에 적층 고정되는 상부단열보드;
   상기 상부단열보드 위에 적층 고정되는 1차방벽;을 포함하고,
   상기 상부단열보드와 상기 하부단열보드는 각각 단열부재와, 상기 단열부재의 측면 둘레를 감싸도록 배치되는 보호패널을 포함하는 화물창 방벽구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상부단열보드들 사이 틈새와 상기 하부단열보드들 사이 틈새에 각각 삽입 설치되며 서로 이웃하는 단열보드들 사이를 연결하는 앵커링블록을 포함하는 화물창 방벽구조.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 앵커링블록은 상기 이웃하는 단열보드들의 상면과 동일 평면상에 배치되는 용접면과, 상기 용접면의 양측에서 하향 절곡되어 상기 이웃하는 단열보드들의 상기 보호패널과 결합되는 체결면을 포함하는 화물창 방벽구조.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 앵커링블록은 상기 하부단열보드를 연결하는 제1앵커링블록과, 상기 상부단열보드를 연결하는 제2앵커링블록을 포함하고,
   상기 2차방벽은 상기 제1앵커링블록의 용접면과 용접 결합되고,
   상기 1차방벽은 상기 제2앵커링블록의 용접면과 용접 결합되는 화물창 방벽구조.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1앵커링블록의 용접면에는 수직방향으로 돌출되어 상기 상부단열보드를 고정하기 위한 앵커링볼트가 마련되는 화물창 방벽구조.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 상부단열보드들의 사이 틈새에는 상기 앵커링볼트가 관통하는 지지면을 구비한 고정브래킷이 설치되고,
   상기 상부단열보드와 상기 하부단열보드는 상기 고정브래킷을 관통하는 상기 앵커링볼트의 단부에 체결되는 체결부재에 의해 서로 결합되는 화물창 방벽구조.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 고정브래킷은 상기 상부단열보드와 리벳 결합되기 위해 지지면의 양측에서 절곡 형성된 결합면을 구비하는 화물창 방벽구조.
8. 제 2항에 있어서,
   상기 하부단열보드의 하면에 결합되는 보강패널을 더 포함하고,
   상기 선체 내벽에 결합된 스터드 볼트는 상기 보강패널을 관통하며, 상기 보강패널을 관통하는 상기 스터드 볼트에 삽입되어 상기 보강패널에 지지되는 와셔와, 상기 와셔를 가압 지지하도록 상기 스터드 볼트에 체결되는 너트에 의해 상기 하부단열보드는 상기 선체 내벽에 고정되는 화물창 방벽구조.
9. 제 2항에 있어서,
   상기 단열부재는 폴리우레탄 폼 단열부재이며,
   상기 보호패널은 알루미늄 재질인 화물창 방벽구조.
   

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