KR20160034509A - 액화가스 화물창 - Google Patents

Abstract

단열패널 구조를 포함하는 액화가스 화물창이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창은 액화가스의 수용공간을 둘러싸는 주방벽을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 어셈블리를 포함하고, 단열패널 어셈블리는 외벽에 설치되는 하부 단열패널과, 하부 단열패널 상에 마련되어 하부 단열패널을 밀봉하고 평면부와 주방벽이 설치되는 방향으로 볼록한 주름부를 포함하는 보조방벽과, 보조방벽 상에 적층되는 상부 단열패널을 포함하고, 상부 단열패널의 저부에는 보조방벽의 주름부를 수용할 수 있는 수용홈이 마련된다.

Description

액화가스 화물창{CARGO FOR LIQUEFIED GAS}

본 발명은 액화가스 화물창에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단열패널 구조를 포함하는 액화가스 화물창에 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 실시예는 보조방벽의 주름부가 상부 단열패널을 향해 돌출되는 액화가스 화물창을 제공하고자 한다.

또한, 상부 단열패널에 보조방벽의 주름부를 수용할 수 있는 수용홈을 형성하면서도 슬로싱 하중에 의한 충격을 지지할 수 있는 액화가스 화물창을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스의 수용공간을 둘러싸는 주방벽을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 어셈블리를 포함하는 액화가스 화물창에 있어서, 상기 단열패널 어셈블리는, 외벽에 설치되는 하부 단열패널; 상기 하부 단열패널 상에 마련되어 상기 하부 단열패널을 밀봉하고, 평면부와 상기 주방벽이 설치되는 방향으로 볼록한 주름부를 포함하는 보조방벽; 상기 보조방벽 상에 적층되는 상부 단열패널을 포함하고, 상기 상부 단열패널의 저부에는 상기 보조방벽의 주름부를 수용할 수 있는 수용홈이 마련되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 보조방벽의 평면부는 상기 상부 단열패널을 지지하고, 상기 상부단열패널의 수용홈은 상기 보조방벽의 주름부로부터 이격되도록 마련되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부단열패널의 수용홈의 내측면 형상은 상기 보조방벽의 주름부 외측면 형상에 대응되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부단열패널의 수용홈 내측면은 상기 보조방벽의 주름부와 접촉하도록 마련되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 하부 단열패널에 설치되어 상기 상부 단열패널을 고정하는 패널 고정유닛을 더 포함하고, 상기 상부 단열패널은, 상부 제1단열패널과, 상기 상부 제1단열패널의 하부에 마련되어 상기 패널 고정유닛과 결합하는 상부 보강패널과, 상기 상부 보강패널의 하부에 마련되고 저부가 상기 보조방벽의 평면부에 안착되며 상기 보조방벽의 주름부를 수용할 수 있는 수용홈이 마련되는 상부 제2단열패널을 포함하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 주름부는 제1방향으로 배열되는 제1주름부와 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 배열되는 제2주름부와 상기 제1주름부 및 제2주름부가 교차하는 교차부를 포함하고, 상기 수용홈은 상기 제1주름부를 수용하는 제1수용홈과, 상기 제2주름부를 수용하는 제2수용홈과, 상기 제1수용홈과 제2수용홈이 교차하여 상기 교차부를 수용하여 교차부 수용홈을 포함하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부 제1단열패널과 상기 상부 보강패널과 상기 상부 제2단열패널은 너비 방향 형상이 동일한 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부 보강패널과 상기 상제 제2단열패널은 상기 패널 고정유닛의 돌출부재가 관통되는 관통홀을 포함하고, 상기 상부 상부 제1단열패널은 상기 돌출부재를 수용하는 관통홀을 포함하며, 상기 상부 제1단열패널의 관통홀의 직경은 상기 보강패널의 관통홀의 직경보다 큰 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 보강패널의 관통홀과 상기 상부 제2단열패널의 관통홀의 직경은 동일한 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부 제1단열패널과 상부 제2단열패널은 동일 재질로 마련되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부 제2단열패널은 상기 수용홈으로 연결되는 관통부를 포함하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 관통부는 상기 보조방벽 주름부의 마루에 대응하도록 수직하게 위치하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 관통부는 상기 상부 제2단열패널을 절개하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 보조방벽의 평면부와 상기 상부 보강패널 사이에 마련되는 스페이서를 더 포함하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 패널 고정유닛은 상기 상부 제2단열패널과 상부 보강패널을 관통하는 돌출부재를 포함하고, 상기 스페이서는 상기 돌출부재를 내부에 수용하도록 마련되는 상기 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 패널 고정유닛은 상기 하부 단열패널 상에 결합되고, 상기 돌출부재가 고정되는 결합부재를 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 결합부재 상에 안착되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부 단열패널의 저면에는 상기 보조방벽과의 마찰을 저감할 수 있는 마찰저감부재가 마련되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

상기 상부 단열패널의 저면에는 상기 보조방벽과의 사이에 전달되는 충격을 흡수할 수 있는 충격흡수부재가 마련되는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창은 보조방벽의 주름부를 상부 단열패널을 향해 돌출되도록 함으로써 보조방벽의 설치 및 유지보수를 용이하게 할 수 있다.

또한, 보조방벽의 주름부가 상부 단열패널을 향해 돌출되면서도 상부 제1단열패널과 수용홈이 형성되는 상부 제2단열패널 사이에 보강패널이 삽입되어 상부 단열패널의 강성을 유지할 수 있다.

또한, 충격흡수부재를 포함함으로써 슬로싱 하중으로부터 단열패널을 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내기 위해 부분 조립한 모습의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 보조방벽의 결합모습을 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 확대도이다.
도 5는 상부 단열패널의 결합모습을 나타내는 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를 나타내는 도 2의 확대도이다.
도 7은 주방벽의 결합모습을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를 나타내는 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 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.

본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창은 초저온의 액화가스(Liquefied gas)를 저장 및/또는 운반하는 데 사용할 수 있다. 액화가스는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체로 만든 것으로, 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)와, 액화석유가스(LPG: Liquefied Petroleum Gas)와, 디메틸에테르(DME: Dimethyl Ether) 등을 포함한다.

액화가스 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 액화가스 화물창 중 멤브레인 타입의 화물창을 일 예로 하여 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내기 위해 부분 조립한 모습의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 액화가스 화물창은 액화가스를 수용할 수 있는 공간을 둘러싸며 액화가스와 직접 접촉하는 주방벽(50)과, 주방벽(50)을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 어셈블리와, 단열패널 어셈블리를 둘러싸며 견고하게 지지하는 외벽(10)을 포함한다.

주방벽(50)은 저장유체가 수용되는 저장공간을 밀봉하기 위한 것으로, 기밀성(또는 수밀성)이 요구된다. 액화가스는 비등점 이하의 초저온으로 유지될 수 있기 때문에 액체 상태로 저장되는 것이 보통이다. 그러나 온도 또는 압력의 변화에 따라 일부 액화가스의 기화가 발생할 수 있으며, 이 경우 화물창 내부의 압력은 크게 증가한다. 이러한 압력의 증가 등으로 주방벽(50)이 침투되는 경우에는 액체 또는 기체 상태의 액화가스가 단열패널 어셈블리에 유입될 수 있다. 유입된 액화가스는 온도가 상승함에 따라 부피가 급격하게 팽창하고, 단열패널 어셈블리를 손상시키게 된다. 화물창의 손상은 수선에 막대한 시간과 비용을 지출케 하므로 방벽의 기밀성은 매우 중요하게 취급된다.

주방벽(50)은 초저온 상태에서도 물리적 및 화학적 상태를 유지할 수 있도록, 인바 합금(INVAR), 스테인리스강(SUS), 또는 알루미늄 합금 등의 금속재료를 이용할 수 있다. 주방벽(50)은 다수의 주방벽(50) 시트(sheet)가 연결되어 형성될 수 있으며, 기밀성을 유지하기 위하여 서로 간에 용접으로 결합될 수 있다.

주방벽(50)을 용접하는 방법으로는 관련 기술분야에서 사용되는 다양한 용접방법이 사용될 수 있으며, 겹치기용접 또는 맞대기용접을 포함한다. 또한, 용접 품질을 향상시키면서도 작업편차를 줄여 균일한 품질을 얻기 위하여 레이저용접 또는 플라즈마 용접 등의 방법을 사용하는 자동용접장치를 이용할 수도 있다. 이상의 겹치기용접, 맞대기용접, 레이저용접, 또는 플라즈마 용접 등은 관련 기술분야에서 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.

주방벽(50)은 초저온의 저장유체와 직접 접촉하기 때문에 급격한 수축 및 팽창에 노출되어 있다. 주방벽(50)은 열수축과 열팽창이 반복되면서 피로가 누적되어 파괴되거나 열수축 발생 시 용접 부위가 파손되어 기밀성이 훼손될 수 있다. 이러한 문제 때문에, 주방벽(50)은 낮은 면강성(In-plane stiffness)을 갖기 위해 주름부(51)(corrugation)를 포함한다. 주름부(51)는 열응력에 대응하여 형상이 탄력적으로 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다.

주방벽(50)은 서로 다른 방향으로 배치되는 제1주름부(51-1) 및 제2주름부(51-2)와, 두 주름부(51)가 교차되는 교차부(52)를 포함한다. 주방벽(50)의 면내 방향으로 작용하는 열응력은 두 방향의 주름부(51)에 의해 해소될 수 있다. 즉, 제1주름부(51-1)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제2주름부(51-2)의 신축성에 의해 해소되고, 제2주름부(51-2)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제1주름부(51-1)의 신축성에 의해 해소될 수 있다.

도면에는 수직하게 배치되는 두 방향의 주름부(51)를 도시하였지만, 필요에 따라 세 방향 이상의 주름부를 포함할 수 있다. 일 예로, 세 방향의 주름부는 서로 60도의 각도를 두고 배치될 수 있다.

단열패널 어셈블리는 평면부에 설치되는 단열패널 어셈블리와 코너부에 설치되는 단열패널 어셈블리를 포함한다. 코너부는 서로 다른 각으로 배치되는 평면부를 연결하며, 서로 다른 두 방향의 단열패널이 연결되는 모서리부와, 서로 다른 세 방향의 단열패널이 연결되는 꼭지점부를 포함한다. 이하에서는 평면부에 설치되는 단열패널 어셈블리를 기본으로 하여 설명도록 한다.

단열패널(20, 30)은 일반적으로 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form) 또는 강화 폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF) 등과 같이 단열성능이 우수하면서도 경량인 재료를 이용할 수 있으며, 저장유체를 외부와 단열시켜 초저온 상태로 유지할 수 있다. 단열패널 어셈블리는 단열성능의 향상 및 수선의 용이성 등의 목적으로 상부 단열패널(30)과 하부 단열패널(20)을 포함하는 2중 단열구조로 이루어지는 것이 일반적이다.

외벽(10)으로는 이너 헐(inner hull)이 사용될 수 있으며 저장유체의 하중을 지지한다. 외벽(10)에는 하부 단열패널(20)이 고정될 수 있다.

하부 단열패널(20)은 외벽(10)에 견고하게 고정될 수 있도록 저면에 하부 제1보강패널(21)이 결합될 수 있으며, 스터드 볼트(12) 등을 포함하는 다양한 고정부재에 의해 외벽(10)과 결합할 수 있다. 하부 제1보강패널(21)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 하부 단열패널(20)의 저면에 부착될 수 있다.

단열패널 어셈블리는 상부 단열패널(30)과 하부 단열패널(20) 사이에 개재되는 보조방벽(40)을 포함할 수 있다. 보조방벽(40)은 주방벽(50)이 침투되었을 경우 하부 단열패널(20)을 보호하여 수선에 요구되는 시간과 비용을 크게 절감할 수 있다.

보조방벽(40)은 주방벽(50)과 동일하게 인바 합금(INVAR), 스테인리스강(SUS), 또는 알루미늄 합금 등의 금속재료를 이용하거나, 리지드 트리플렉스(rigid triplex)와 서플 트리플렉스(supple triplex)를 이용할 수 있다.

보조방벽(40)을 하부 단열패널(20)에 결합하는 방법의 차이에 따라 접착식 제작방법과 용접식 제작방법이 사용된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 접착식 제작방법은 하부 단열패널(20) 상에 에폭시 글루 등의 접착제를 사용하여 리지드 트리플렉스를 부착하고, 인접하는 리지드 트리플렉스 사이를 서플 트리플렉스로 연결하여 마감함으로써 밀봉상태를 완성할 수 있다. 이 때 셔플 트리플렉스 역시 접착제에 의해 리지드 트리플렉스 상에 부착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창은 인접하는 보조방벽(40)이 용접에 의해 결합되는 용접식 제작방법이 사용된다. 용접식 제작방법은 보조방벽(40)이 하부 단열패널(20)과 접착되어 결합하는 대신 기계적으로 결합되고, 상부 단열패널(30) 역시 보조방벽(40)과 접착되어 결합하는 대신 하부 단열패널(20)과 기계적으로 결합된다.

이하 본 발명의 제1실시예에 따른 액화가스 화물창 및 그 제작방법에 대하여 설명하도록 한다. 아래의 설명에서는 도 1 내지 도 7을 참고하도록 한다.

우선 도 2를 참고하여 하부 단열패널(20)의 설치 과정에 대하여 설명하도록 한다.

하부 단열패널(20)은 저면에 접착되는 하부 제1보강패널(21)을 매개로 하여 외벽(10)에 결합될 수 있다. 외벽(10)에는 하부 단열패널(20)을 결합하기 위한 스터드 볼트(12)가 용접될 수 있다. 또한, 하부 단열패널(20)과 하부 제1보강패널(21)에는 스터드 볼트(12)가 관통될 수 있도록 관통홀(20a, 21a)이 형성된다. 이 때 하부 제1보강패널(21)에 형성되는 관통홀(21a)의 직경은 하부 단열패널(20)에 형성되는 관통홀(20a)의 직경보다 작게 마련될 수 있다.

스터드 볼트(12)는 하부 단열패널(20)의 코너부에 형성되는 관통홀(20a)에 삽입되어 너트와 결합하고, 너트는 스터드 볼트(12)와 결합함으로써 하부 제1보강패널(21)을 구속한다. 결과적으로 하부 제1보강패널(21)이 부착된 하부 단열패널(20)이 외벽(10)에 결합된다. 이 때, 단열성능을 유지하기 위하여 관통홀(20a)에는 폼 플러그(20b)가 삽입될 수 있다.

또한, 하부 제1보강패널(21)과 외벽(10) 사이에는 접착력을 가지는 매스틱(mastic, 11) 및/또는 단차를 조절하기 위한 레벨패드(13) 등이 개재될 수 있다. 특히 매스틱(11)은 접착력과 탄성을 동시에 가지기 때문에, 외벽(10)과 하부 단열패널(20)을 결합함과 동시에 상호간에 전달되는 충격을 완화할 수 있다.

복수의 하부 단열패널(20)들은 서로 인접하여 배치될 수 있고, 일 예로 격자형으로 배치될 수 있다. 격자형으로 배치된다는 것은 하부 단열패널(20)들이 제1방향으로 인접하여 배치되는 것뿐만 아니라 제2방향으로도 인접하여 배치되는 것을 의미한다.

인접하는 하부 단열패널(20) 사이에는 하부 조인트(23)가 삽입될 수 있다. 하부 조인트(23)는 하부 단열패널(20) 사이의 간극을 충진할 수 있는 단열재일 수 있으며, 글라스 울(glass wool) 등이 사용될 수 있다. 하부 조인트(23)는 하부 단열패널(20)이 설치된 후에 삽입되거나, 하부 단열패널(20)의 측부에 부착된 상태로 설치될 수 있다.

다음으로 도 3과 도 4를 참고하여 하부 단열패널(20) 상에 보조방벽(40)을 설치하는 과정에 대하여 설명하도록 한다. 도 3은 보조방벽의 결합모습을 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 확대도이다.

하부 단열패널(20)의 상부에는 보조방벽(40) 설치를 위해 하부 제2보강패널(22)이 적층될 수 있다. 하부 제2보강패널(22)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 하부 단열패널(20)에 부착될 수 있다.

하부 단열패널(20)의 상부에는 보조방벽 연결부재(24)가 마련될 수 있다. 특히, 하부 제2보강패널(22)이 마련되는 경우 보조방벽 연결부재(24)는 하부 제2보강패널(22)의 상면에 결합할 수 있다. 보조방벽 연결부재(24)는 SUS 등의 금속재질로 마련되어 보조방벽(40)과 용접 결합될 수 있으며, 리벳(24a) 등에 의하여 하부 제2보강패널(22)과 기계적으로 결합할 수 있다. 보조방벽 연결부재(24)는 하부 제2보강패널(22)에 형성되는 홈(22a)에 수용되어 하부 제2보강패널(22)의 상면으로 돌출되지 않을 수 있다.

또한, 보조방벽 연결부재(24)는 스트립(strip) 형상으로 마련될 수 있으며, 서로 다른 방향으로 배열되어 교차부를 형성할 수 있다. 일 예로, 서로 직교하는 두 방향의 스트립 형상으로 마련될 수 있다. 보조방벽 연결부재(24)는 마주보는 하부 단열패널(20)의 모서리에 평행하게 마련될 수 있다. 또한, 보조방벽 연결부재(24)는 하나의 스트립으로 마련되거나 여러 개의 스트립이 연속적으로 연결되도록 마련될 수 있다.

하부 단열패널(20)의 상부에는 상부 단열패널(30)을 고정하는 패널 고정유닛(25)이 마련될 수 있다. 특히, 하부 제2보강패널(22)이 마련되는 경우 패널 고정유닛(25)은 하부 제2보강패널(22)의 상면에 결합할 수 있다. 패널 고정유닛(25)은 리벳(미도시) 등에 의하여 하부 제2보강패널(22)과 기계적으로 결합되는 결합부(25a)와, 결합부(25a)에 연결되어 돌출되며 상부 단열패널(30)과 결합하는 돌출부재(25b)를 포함할 수 있다. 패널 고정유닛(25)은 하부 제2보강패널(22)에 형성되는 홈(22b)에 수용되어 하부 제2보강패널(22)의 상면으로 돌출되지 않을 수 있다.

하부 단열패널(20)은 위에서 바라볼 때 정사각형 형상일 수 있으며, 작업자가 수작업으로 작업할 수 있을 정도의 무게와 크기인 것이 바람직하다. 하부 단열패널(20)이 크고 무거울 경우 기계적인 장비를 이용하여 작업하여야 하는데, 이는 제작공정에서 소요되는 비용과 시간을 증가시키게 된다. 또한, 하부 단열패널(20)의 경우 저면에 매스틱(11)이 부착된 상태로 작업되는 것이 보통이기 때문에 기계적인 장비를 사용하는 경우 효율이 저하될 우려가 있다.

일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 하부 단열패널(20)은 약 1000mm*1000mm 크기의 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)을 사용하면서도 무게는 20kg 안팎일 수 있다. 따라서 2명의 작업자가 진공 그립퍼(vacuum gripper) 등을 이용하여 수작업으로 작업 가능하다.

보조방벽 연결부재(24)는 인접하는 보조방벽 연결부재(24)와 연결(직접 연결되지 않고 가상의 연장선에 의해 연결되는 것을 포함)되어 하나의 닫힌 도형을 형성한다. 도 1에는 8개의 하부 단열패널(20)이 인접하여 배치되고, 하부 단열패널(20)에 마련되는 보조방벽 연결부재(24)에 의해 직사각형 형상의 닫힌 도형이 형성되는 것이 도시된다.

보조방벽(40)을 구성하는 하나의 보조방벽(40) 시트(sheet)는 보조방벽 연결부재(24)에 의해 형성되는 닫힌 도형의 형상에 대응하는 형상일 수 있다. 보조방벽(40) 시트의 4 모서리는 각각 보조방벽 연결부재(24)에 겹쳐지도록 배치되어 고정될 수 있다. 일 예로, 보조방벽(40) 시트는 보조방벽 연결부재(24)에 가용접(tack welding) 방식으로 고정될 수 있다.

이 때, 보조방벽(40) 시트에는 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)가 관통될 수 있는 관통홀(40a)이 형성된다. 보조방벽(40)의 설치가 완료된 후 보조방벽(40)의 기밀성을 확보하기 위해 위의 관통홀(40a)과 패널 고정유닛(25)을 용접으로 마감한다.

하나의 보조방벽(40) 시트가 고정된 후 인접하는 일 측면에 다른 보조방벽(40) 시트가 고정될 수 있다. 이 때 미리 설치된 보조방벽(40) 시트와 인접하는 보조방벽(40) 시트의 4 모서리 중 하나의 모서리는 미리 설치된 보조방벽(40) 시트와 겹쳐지도록 배치되고 다른 3 모서리는 보조방벽 연결부재(24) 상에 배치되어 고정될 수 있다. 일 예로, 보조방벽(40) 시트와 보조방벽(40) 시트의 고정 및 보조방벽(40) 시트와 보조방벽 연결부재(24)의 고정은 가용접(tack welding) 방식을 사용할 수 있다.

위의 설치 과정을 연속적으로 수행하여 하부 단열패널(20) 상에 보조방벽(40) 시트를 모두 고정한다. 그러나 아직은 인접하는 보조방벽(40) 시트 사이에 가용접만 된 상태이기 때문에 기밀성을 유지하기 위하여 본 용접을 하여야 한다.

인접하는 보조방벽(40) 시트의 양 모서리는 겹치기 용접 또는 맞대기 용접에 의해 본 용접됨으로써 기밀성을 확보할 수 있다. 이 때 사용될 수 있는 용접방법은 관련 기술분야에서 사용되는 다양한 용접방법이 사용될 수 있다. 또한, 용접 품질을 향상시키면서도 작업편차를 줄여 균일한 품질을 얻기 위하여 레이저용접 또는 플라즈마 용접 등의 방법을 사용하는 자동용접장치를 이용할 수도 있다. 이상의 겹치기용접, 맞대기용접, 레이저용접, 또는 플라즈마 용접 등은 관련 기술분야에서 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.

한편, 보조방벽 연결부재(24)는 인접하는 보조방벽(40) 시트끼리 용접할 때 용접선(또는 용접심)의 하부에 위치함으로써 용접열에 의해 보조방벽(40) 시트가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 특히 플라즈마 용접이 사용되는 경우 고열에 의해 발생할 수 있는 보조방벽(40) 시트의 변형을 방지할 수 있다. 이 때 보조방벽(40) 시트끼리 겹치기 용접 또는 맞대기 용접하는 과정에서 용접열이 보조방벽 연결부재(24)에까지 전달되어 하부의 보조방벽 연결부재(24)와 그 상부에 위치하는 보조방벽(40) 시트가 서로 용접될 수도 있다.

보조방벽(40)은 저장유체와의 사이에 상부 단열패널(30)이 위치하기 때문에 주방벽(50)처럼 열변형이 크게 발생하지는 않더라도 어느 정도의 열변형은 피할 수 없다. 실제로 보조방벽과 하부 단열패널을 접착하여 결합하는 접착식 제작방법의 경우 보조방벽의 수축 및 팽창에 의해 하부 단열패널과의 접착면에 스트레스가 작용하여 접착 품질이 불량해지는 문제가 보고되곤 한다.

보조방벽(40)은 낮은 면강성(In-plane stiffness)을 갖기 위해 주름부(41)(corrugation)를 포함할 수 있다. 주름부(41)는 열응력에 대응하여 형상이 탄력적으로 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다.

보조방벽(40)은 서로 다른 방향으로 배치되는 제1주름부(41-1) 및 제2주름부(41-2)와, 두 주름부(41)가 교차되는 교차부(42)를 포함한다. 보조방벽(40)의 면내 방향으로 작용하는 열응력은 두 방향의 주름부(41)에 의해 해소될 수 있다. 즉, 제1주름부(41-1)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제2주름부(41-2)의 신축성에 의해 해소되고, 제2주름부(41-2)의 길이 방향으로 작용하는 열응력은 제1주름부(411-)의 신축성에 의해 해소될 수 있다.

도면에는 수직하게 배치되는 두 방향의 주름부(41)를 도시하였지만, 필요에 따라 세 방향 이상의 주름부를 포함할 수 있다. 일 예로, 세 방향의 주름부는 서로 60도의 각도를 두고 배치될 수 있다.

보조방벽(40)에 마련되는 주름부(41)는 상부 단열패널(30)이 설치되는 방향으로 볼록하게 돌출될 수 있으며, 인접하는 두 하부 단열패널(20)의 경계에 위치할 수 있다. 또한, 주름부(40)의 위치는 하부 단열패널(20)의 경계에 위치하는 것으로 한정되지 않는다. 따라서 하부 단열패널(20)을 가로질러 위치할 수 있다.

한편, 도면에는 주방벽(50)의 주름부(51) 사이의 간격(피치, pitch)과 보조방벽(40)의 주름부(41) 사이의 간격이 일정한 것을 도시하였다. 그러나 보조방벽(40)의 주름부(41) 사이의 간격은 주방벽(50)의 주름부(51) 사이의 간격보다 넓게 마련되는 것이 보통이다. 이는 초저온의 액화가스와 직접 접촉하는 주방벽(50)에 보다 큰 열응력이 작용하기 때문에 열응력을 해소하기 위한 주름부(51)가 보다 짧은 거리를 두고 마련되어야 하기 때문이다. 이와 비교하여 보조방벽(40)은 상부 단열패널(30)에 의해 단열되기 때문에 주방벽(50)과 비교하여 보다 작은 열응력을 받게 된다. 따라서 보조방벽(40)의 주름부(41) 사이의 간격은 넓게 마련될 수 있는 여지가 있다. 그러나 방벽의 주름부 사이의 간격은 방벽의 소재 및 두께에 따라 달라질 수 있다.

보조방벽(40) 시트는 다수의 하부 단열패널(20)에 걸쳐질 수 있도록 마련될 수 있다. 하부 단열패널(20)에 걸쳐진다는 의미는 완전히 뒤덮는 경우와 일부만 덮는 경우를 포함한다. 도 3에는 하나의 보조방벽(40) 시트가 8개의 하부 단열패널(20) 상에 걸치도록 마련되는 것이 도시된다.

한편, 보조방벽(40) 시트의 모서리는 하부 단열패널(20)의 중심으로부터 벗어나도록 안착된다. 보조방벽(40) 시트의 모서리는 보조방벽 연결부재(24) 및/ 또는 인접하는 보조방벽(40) 시트의 모서리와 용접되어야 하기 때문에 하부 단열패널(20)의 중앙부에 위치하는 패널 고정유닛(25)과 겹쳐지지 않도록 하기 위함이다. 보조방벽(40) 시트와 패널 고정유닛(25)의 간섭은 보조방벽(40) 시트에 돌출부재(25b)가 관통되는 관통홀(40a)을 형성함으로써 방지할 수 있음은 앞에서 설명하였다.

보조방벽(40) 시트의 한 변의 길이(L)는 보조방벽(40) 시트가 덮는 하부 단열패널(20)의 개수(n)에서 하나를 뺀 개수(n-1)에 하부 단열패널(20)의 한 변의 길이(D)를 곱한 만큼보다 약간 크거나 작을 수 있다. 보조방벽(40) 시트의 정확한 변의 길이(L)는 인접하는 하부 단열패널(20) 사이에 이격된 거리와, 보조방벽(40) 시트가 겹치기 용접 될 때 겹쳐지는 간격에 의해 결정될 수 있다. 도면에서 하부 단열패널(20)의 한 변의 길이를 a라고 할 때, 보조방벽(40)의 긴 변의 길이는 3a 보다 약간 크고, 작은 변의 길이는 a 보다 약간 클 것이다.

이상에서 살펴본 특징 중, 패널 고정유닛(25)이 하부 단열패널(20)의 중심에 위치한다는 점, 보조방벽 연결부재(24)가 하부 단열패널(20)의 모서리에 평행하게 위치하되 패널 고정유닛(25)으로부터 이격되도록 중심에서 벗어나 위치한다는 점, 보조방벽(40)이 복수의 하부 단열패널(20)이 연결되어 형성되는 보조방벽 연결부재(24)의 닫힌 도형에 대응하는 형상으로 마련된다는 점, 및 보조방벽(40)에는 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)가 관통될 수 있는 관통홀(40a)이 마련된다는 점은 제작을 용이하게 하고 제작 시간을 단축시킬 수 있는 특징이다.

위와 같은 특징들로 인해 하부 제1보강패널(21) 및 하부 제2보강패널(22)이 적층되고 보조방벽 연결부재(24) 및 패널 고정유닛(25)이 설치된 복수의 하부 단열패널(20)을 외벽(10)에 설치하고, 복수의 보조방벽(40) 시트를 보조방벽 연결부재(24)에 고정하고, 보조방벽(40) 시트끼리 용접하는 방법에 의해 설치할 수 있어 제작공정이 매우 쉽고 단순해 진다. 이 때, 보조방벽(40) 시트는 서로 동일한 형상으로 마련되는 시트들을 사용할 수 있다는 점에서도 제작의 편의성이 증대될 수 있다.

보조방벽(40) 시트와 보조방벽(40) 시트의 본 용접은 자동용접장치를 이용할 수 있다. 특히 보조방벽(40)의 주름부의 용접 역시 자동용접장치를 이용할 수 있다. 이 때, 얇은 두께의 보조방벽(40) 시트와 보조방벽(40) 시트를 용접하기 위해 작업자가 수작업으로 용접을 진행하거나 자동용접장치를 이용하기 위해서는 두 보조방벽(40) 시트를 밀착시키는 핏업(Fit-Up) 작업이 필요하다. 특히 자동용접장치를 이용하는 경우 핏업 작업이 중요하다.

핏업 작업은 하부 단열패널(20) 상에 고정 설치되는 핏업지그(Fit-Up Zig, 미도시)에 의해 수행될 수 있다. 핏업지그는 패널 고정유닛(25)에 돌출되는 돌출부재(25b)에 결합하거나 흡착식에 의해 보조방벽(40) 시트 상에 고정될 수 있다.

작업자는 핏업지그를 이용하여 위에 덮이는 보조방벽(40) 시트를 누르거나 아래에 깔린 보조방벽(40) 시트를 들어올리는 동작에 의해 두 보조방벽(40) 시트를 밀착 시킬 수 있다. 이 때, 아래에 깔린 보조방벽(40) 시트를 들어올리기 위해서는 흡착 방식과 접착 방식 등이 이용될 수 있다.

보통 보조방벽(40) 시트를 핏업한 후에 가용접을 수행하여 두 보조방벽(40) 시트를 서로 고정한다. 서로 고정된 보조방벽(40) 시트는 자동용접장치에 의하여 용접되기 용이하다. 특히 곡선부를 포함하는 주름부의 경우 자동용접장치에 의한 용접품질을 향상시키기 위해서는 정교한 핏업 작업이 요구된다.

자동용접장치는 하부 단열패널(20)에 고정되도록 설치되는 레일을 따라 이동하면서 용접을 수행한다. 따라서 자동용접장치를 이용하기 위해서는 용접선 주위에 레일을 고정 설치하는 작업이 필요하다.

본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창을 제조하는 방법에서는 하부 단열패널(20)과 상부 단열패널(30)을 고정하기 위한 패널 고정유닛(25)을 이용하여 레일을 고정 설치할 수 있다. 앞서 패널 고정유닛(25)에 상부 단열패널(30)을 고정하기 위하여 돌출되는 돌출부재(25b)가 설치될 수 있음을 설명한 바 있다. 자동용접장치의 레일은 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)에 결합되어 고정될 수 있으며, 패널 고정유닛(25)에 별도로 마련되는 다른 형상의 결합부재(미도시)에 결합될 수도 있다.

도 4를 참고하면, 하부 단열패널(20)의 중앙부에 패널 고정유닛(25)이 마련되고, 패널 고정유닛(25)의 측부에 보조방벽 연결부재(24)가 마련될 수 있다. 한편, 도면과 달리 보조방벽 연결부재(24)와 패널 고정유닛(25)이 이격되지 않고 접촉하여도 무방하다.

다음으로 자동용접장치를 이용하여 보조방벽(40) 시트를 용접하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

앞에서 보조방벽(40) 시트가 보조방벽 연결부재(24)에 가용접되고, 인접하는 보조방벽(40) 시트끼리 가용접되어 고정되는 것에 대하여 설명한 바 있다. 이제 두 보조방벽(40) 시트가 겹쳐지거나 맞닿는 선(용접선)을 따라 본 용접을 수행하면 보조방벽의 설치가 완료된다. 자동용접장치가 용접선을 따라 이동할 수 있도록 용접선 근처에 레일을 설치할 수 있다. 이 때 레일과 용접선이 평행하게 마련되는 경우 용접품질을 향상시키고 작업시간을 단축시킬 수 있다.

레일은 한 방향으로 배열되는 복수의 패널 고정유닛(25)에 고정되어 용접선에 평행하게 설치될 수 있다. 이 때, 패널 고정유닛(25)과 보조방벽 연결부재(24)가 인접하여 설치됨으로써 레일에 설치되는 자동용접장치가 용접선을 따라 용접 수행하는 작업을 용이하게 할 수 있다. 자동용접이 완료된 후 레일은 패널 고정유닛(25)으로부터 해체된다.

보조방벽(40) 시트에 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)가 관통되도록 관통홀(40a)이 형성되는 것은 앞서 살펴보았다. 보조방벽(40)의 기밀성을 확보하기 위해서는 보조방벽(40) 시트에 형성된 홀의 가장자리와 패널 고정유닛(25)을 용접하여야 하며, 관통홀(40a)의 형상을 따라 원호 용접이 실시될 수 있다.

보조방벽(40)의 용접이 완료되면 기밀성이 확보되는지 여부를 검사하는 과정을 거치게 된다. 검사과정으로는 보조방벽(40)과 하부 단열패널(20) 사이에 검사 가스를 주입하고 검사가스가 외부로 누출되는지 여부를 확인하는 방법이 사용될 수 있다. 검사 결과 외부에서 검사 가스가 검출된다면 그 부분의 용접 상태가 불량인 것으로 판단하여 재용접을 실시한다. 한편, 검사 결과 기밀성이 확보되는 것으로 판단된다면 상부 단열패널(30)을 설치하는 다음 과정으로 진행된다.

다음으로 도 5와 도 6을 참고하여 상부 단열패널(30)이 설치되는 과정을 설명하도록 한다. 도 5는 상부 단열패널의 결합모습을 나타내는 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 상부 단열패널을 나타내는 도 2의 확대도이다.

복수의 상부 단열패널(30)들은 서로 인접하여 배치될 수 있고, 일 예로 격자형으로 배치될 수 있다. 격자형으로 배치된다는 것은 상부 단열패널(30)들이 제1방향으로 인접하여 배치되는 것뿐만 아니라 제2방향으로도 인접하여 배치되는 것을 의미한다.

인접하는 상부 단열패널(12) 사이에는 상부 조인트(33)가 삽입될 수 있다. 상부 조인트(33)는 상부 단열패널(30) 사이의 간극을 충진할 수 있는 단열재일 수 있으며, 글라스 울(glass wool) 등이 사용될 수 있다. 상부 조인트(33)는 상부 단열패널(30)이 설치된 후에 삽입되거나, 상부 단열패널(30)의 측부에 부착된 상태로 설치될 수 있다.

하부 단열패널(20) 사이의 간격을 무시한다면(일반적으로 매우 좁음) 상부 단열패널(30)은 하부 단열패널(20)의 약 정수배 크기 형상으로 마련될 수 있다. 이 경우, 상부 단열패널(30)의 모서리는 하부 단열패널(20) 사이의 경계와 일치하게 된다. 따라서 상부 단열패널(30)을 하부 단열패널(20)의 설치 과정과 비슷하게 설치할 수 있어 제작의 편의성이 증대된다.

만일, 상부 단열패널(30)의 모서리가 하부 단열패널(20)의 경계와 일치하지 않고 하부 단열패널(20)과 엇갈리게 배치하는 경우, 상부 단열패널(30)을 하부 단열패널(20)과 고정한 후, 상부 단열패널(30) 사이의 간극에 연결패널(미도시)을 삽입해야 하며, 이 때 연결패널은 접착에 의해 고정된다는 점에서 제작에 불편함이 발생하게 되기 때문이다.

상부 단열패널(30)은 하부 단열패널(20)에 견고하게 고정될 수 있도록 저면에 상부 제1보강패널(31)이 결합될 수 있다. 상부 제1보강패널(31)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 상부 단열패널(30)의 저면에 부착될 수 있다.

상부 단열패널(30)과 상부 제1보강패널(31)에는 돌출부재(25b)가 관통될 수 있도록 관통홀(30a, 31a)이 형성된다. 이 때 상부 제1보강패널(31)에 형성되는 관통홀(31a)의 직경은 상부 단열패널(30)에 형성되는 관통홀(30a)의 직경보다 작게 마련될 수 있다.

또한, 상부 제1보강패널(31)에 형성되는 관통홀(31a)의 직경은 돌출부재(25b)의 직경에 대응하는 크기일 수 있다. 상부 제1보강패널(31)이 돌출부재(25b)와 상대적으로 이동하는 것을 방지하기 위함이다.

돌출부재(25b)는 상부 단열패널(30)에 중앙부에 한 쌍으로 형성되는 관통홀(30a)에 삽입되어 너트와 결합하고, 너트는 돌출부재(25b)와 결합함으로써 상부 제1보강패널(31)을 구속한다. 결과적으로 상부 제1보강패널(31)이 부착된 상부 단열패널(30)이 하부 단열패널(20)에 결합된다. 이 때, 단열성능을 유지하기 위하여 관통홀(30a)에는 폼 플러그(30b)가 삽입될 수 있다.

상부 단열패널(30)은 두 개의 하부 단열패널(20)이 인접하여 배치되는 면적과 대응하는 크기 및 형상으로 마련될 수 있다. 일 예로, 도면과 같이 위에서 바라볼 때 정사각형(1 X 1)인 하부 단열패널(20)이 마련되는 경우 상부 단열패널(30)은 위에서 바라볼 때 한 변의 길이가 다른 한 변의 길이의 두 배인 직사각형(1 X 2)으로 마련될 수 있다. 구체적인 단열패널(20, 30)의 형상과 길이의 비는 경우에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

상부 단열패널(30)은 하나의 하부 단열패널(20)과 하부 단열패널(20)의 중앙에 위치하는 하나의 패널 고정유닛(25)에 의하여 결합될 수 있다. 이 경우 하나의 상부 단열패널(30)에는 두 개의 패널 고정유닛(25)이 결합될 수 있다. 상부 단열패널(30)에 고정점이 두 개가 마련됨으로써 상부 단열패널의 회전이 방지된다.

만일, 도면에 도시된 바와 달리 상부 단열패널(30)의 형상 및 크기가 하부 단열패널(20)의 그것과 동일하게 마련되는 등으로 대응한다면, 중앙부에 위치하는 패널 고정유닛(25) 한 개에 의하여 상부 단열패널(30)과 하부 단열패널(20)이 서로 고정되게 된다. 다만, 이 경우 상부 단열패널(30)은 하부 단열패널(20) 상에서 회전하는 것이 허용된다.

상부 단열패널(30)의 회전이 허용되면 제작 공정상에서 불편이 야기될 수 있다. 특히 측면이나 천정에 상부 단열패널(30)을 설치하는 경우 의도치 않게 상부 단열패널(30)이 회전하게 되어 이들을 정렬하는 데 노력과 시간이 소요될 수 있다. 또한, 상부 단열패널(30)의 회전이 허용됨으로써 인접하는 상부 단열패널(30) 사이에 응력이 발생할 수 있으며, 이로 인해 화물창의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 상부 단열패널(30)에 고정되는 주방벽(20)에 응력이 집중되어 용접부위 등에 파손을 야기할 수 있다.

이상에서는 상부 단열패널(30)의 회전을 방지하기 위하여 하나의 상부 단열패널(30)에 두 개 이상의 하부 단열패널(20)이 결합하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 이와 달리 하나의 상부 단열패널(30)과 하나의 하부 단열패널(20)이 결합하되, 패널 고정유닛(25)이 복수로 마련되는 경우를 포함할 수 있다.

상부 단열패널(30)의 상부에는 주방벽(50) 설치를 위해 상부 제2보강패널(32)이 적층될 수 있다. 상부 제2보강패널(32)은 플라이우드(plywood) 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 상부 단열패널(30)에 부착될 수 있다.

상부 단열패널(12)의 상부에는 주방벽 연결부재(34)가 마련될 수 있다. 특히, 상부 제2보강패널(32)이 마련되는 경우 주방벽 연결부재(34)는 상부 제2보강패널(32)의 상면에 결합할 수 있다. 주방벽 연결부재(34)는 SUS 등의 금속재질로 마련되어 주방벽(50)과 용접 결합될 수 있으며, 리벳(34a) 등에 의하여 상부 제2보강패널(32)과 기계적으로 결합할 수 있다. 주방벽 연결부재(34)는 상부 제2보강패널(32)에 형성되는 홈(32a)에 수용되어 상부 제2보강패널(32)의 상면으로 돌출되지 않을 수 있다.

또한, 주방벽 연결부재(34)는 스트립(strip) 형상으로 마련될 수 있으며, 서로 다른 방향으로 배열되어 교차부를 형성할 수 있다. 일 예로, 서로 직교하는 두 방향의 스트립 형상으로 마련될 수 있다. 주방벽 연결부재(34)는 마주보는 상부 단열패널(30)의 모서리에 평행하게 마련될 수 있다. 또한, 주방벽 연결부재(34)는 하나의 스트립으로 마련되거나 여러 개의 스트립이 연속적으로 연결되도록 마련될 수 있다.

상부 단열패널(30)의 상부에는 주방벽(50)을 설치하기 위한 방벽 설치부재(35)가 마련될 수 있다. 특히, 주방벽 연결부재(34)가 마련되는 경우 방벽 설치부재(35)는 주방벽 연결부재(34)의 상부에 마련될 수 있다.

앞에서 자동용접장치를 이용하여 보조방벽(40) 시트를 용접하기 위해서는 레일이 설치되어야 하고, 패널 고정유닛(25)에 레일이 설치됨을 설명하였다. 이와 유사하게 자동용접장치를 이용하여 주방벽(50) 시트를 용접하기 위해서는 레일을 설치할 수 있는 방벽 설치부재(35)가 필요하다.

방벽 설치부재(35, 도 5 참고)는 서로 직교하는 두 방향의 주방벽 연결부재(34)가 만나는 교차부에 마련되는 스터드 볼트일 수 있다. 방벽 설치부재(35)는 주방벽 연결부재(34) 상에 용접 결합될 수 있다. 방벽 설치부재(35)가 마련되는 두 방향의 주방벽 연결부재(34)가 만나는 교차부는 주위에 4장의 주방벽(50) 시트가 만나는 4 시트 교차부일 수 있다. 주방벽(50) 시트의 코너부에 모따기되는 경우 방벽 설치부재(35)의 주위에 4장의 주방벽(50) 시트가 용접 설치되면서도 방벽 설치부재(35)와 간섭되지 않을 수 있다. 이 때, 주방벽(50) 시트의 코너부는 주방벽 연결부재(34)에 용접 결합됨으로써 기밀성을 유지하여야 한다.

방벽 설치부재(35)는 주방벽(50)을 설치하기 위한 것으로, 주방벽(50)의 설치가 완료되면 제거될 수 있다. 작업자가 이동하는 때에 장애물로 취급될 수 있기 때문이다.

다음으로 도 7을 참고하여 주방벽(50)이 설치되는 과정을 설명하도록 한다. 도 7은 주방벽의 결합모습을 나타내는 사시도이다.

주방벽 연결부재(34)는 인접하는 주방벽 연결부재(34)와 연결(직접 연결되지 않고 가상의 연장선에 의해 연결되는 것을 포함)되어 하나의 닫힌 도형을 형성한다. 도 1에는 4개의 상부 단열패널(30)이 인접하여 배치되고, 상부 단열패널(30)에 마련되는 주방벽 연결부재(34)에 의해 직사각형 형상의 닫힌 도형이 형성되는 것이 도시된다.

주방벽(50)을 구성하는 하나의 주방벽(50) 시트(sheet)는 주방벽 연결부재(34)에 의해 형성되는 닫힌 도형의 형상에 대응하는 형상일 수 있으며, 주방벽(50) 시트의 4 모서리는 각각 주방벽 연결부재(34)에 겹쳐지도록 배치되어 고정될 수 있다. 일 예로, 주방벽(50) 시트는 주방벽 연결부재(34)에 가용접(tack welding) 방식으로 고정될 수 있다.

하나의 주방벽(50) 시트가 고정된 후 인접하는 일 측면에 다른 주방벽(50) 시트가 고정될 수 있다. 이 때 미리 설치된 주방벽(50) 시트와 인접하는 주방벽(50) 시트의 4 모서리 중 하나의 모서리는 미리 설치된 주방벽(50) 시트와 겹쳐지도록 배치되고 다른 3 모서리는 주방벽 연결부재(34) 상에 배치되어 고정될 수 있다. 일 예로, 주방벽(50) 시트와 주방벽(50) 시트의 고정 및 주방벽(50) 시트와 주방벽 연결부재(34)의 고정은 가용접(tack welding) 방식을 사용할 수 있다.

위의 설치 과정을 연속적으로 수행하여 상부 단열패널(30) 상에 주방벽(50) 시트를 모두 고정한다. 그러나 아직은 인접하는 주방벽(50) 시트 사이에 가용접만 된 상태이기 때문에 기밀성을 유지하기 위하여 본 용접을 하여야 한다.

인접하는 주방벽(50) 시트의 양 모서리는 겹치기 용접 또는 맞대기 용접에 의해 본 용접됨으로써 기밀성을 확보할 수 있다. 이 때 사용될 수 있는 용접방법으로 보조방벽의 용접에 사용되는 방법이 사용될 수 있으며, 자동용접장치를 사용할 수 있음은 물론이다.

한편, 주방벽 연결부재(34)는 인접하는 주방벽(50) 시트끼리 용접할 때 용접선(또는 용접심)의 하부에 위치함으로써 용접열에 의해 주방벽(50) 시트가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 특히 플라즈마 용접이 사용되는 경우 고열에 의해 발생할 수 있는 주방벽(50) 시트의 변형을 방지할 수 있다. 이 때 주방벽(50) 시트끼리 겹치기 용접 또는 맞대기 용접하는 과정에서 용접열이 주방벽 연결부재(34)에까지 전달되어 하부의 주방벽 연결부재(34)와 그 상부에 위치하는 주방벽(50) 시트가 서로 용접될 수도 있다.

주방벽(50) 시트와 주방벽(50) 시트의 본 용접은 자동용접장치를 이용할 수 있다. 특히 주방벽(50)의 주름부의 용접 역시 자동용접장치를 이용할 수 있다. 이 때, 얇은 두께의 주방벽(50) 시트와 주방벽(50) 시트를 용접하기 위해 작업자가 수작업으로 용접을 진행하거나 자동용접장치를 이용하기 위해서는 두 주방벽(50) 시트를 밀착시키는 핏업(Fit-Up) 작업이 필요하다. 특히 자동용접장치를 이용하는 경우 핏업 작업이 중요하다.

핏업 작업은 보조방벽(40)을 설치하는 과정과 동일한 방법이 사용될 수 있으므로, 자세한 설명을 생략하도록 한다. 핏업지그(미도시)는 주방벽 연결부재(34)에 설치되는 방벽 설치부재(35)에 결합하거나 흡착식에 의해 주방벽(50) 시트 상에 고정될 수 있다.

자동용접장치는 상부 단열패널(30)에 고정되도록 설치되는 레일을 따라 이동하면서 용접을 수행한다. 따라서 자동용접장치를 이용하기 위해서는 용접선 주위에 레일을 고정 설치하는 작업이 필요하다.

본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창을 제조하는 방법에서는 주방벽 연결부재(34)에 설치되는 방벽 설치부재(35)(일 예로, 스터드 볼트)를 이용하여 레일을 고정 설치할 수 있다.

다음으로 자동용접장치를 이용하여 주방벽(50) 시트를 용접하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

앞에서 주방벽(50) 시트가 주방벽 연결부재(34)에 가용접되고, 인접하는 주방벽(50) 시트끼리 가용접되어 고정되는 것에 대하여 설명한 바 있다. 이제 두 주방벽(50) 시트가 겹쳐지거나 맞닿는 선(용접선)을 따라 본 용접을 수행하면 주방벽의 설치가 완료된다. 자동용접장치가 용접선을 따라 이동할 수 있도록 용접선 근처에 레일을 설치할 수 있다. 이 때 레일과 용접선이 평행하게 마련되는 경우 용접품질을 향상시키고 작업시간을 단축시킬 수 있다.

레일은 한 방향으로 배열되는 복수의 방벽 설치부재(35)에 고정되어 용접선에 평행하게 설치됨으로써 레일에 설치되는 자동용접장치가 용접선을 따라 용접 수행하는 작업을 용이하게 할 수 있다. 자동용접이 완료된 후 레일은 방벽 설치부재(35)로부터 해체된다.

주방벽(50)의 용접이 완료되면 기밀성이 확보되는지 여부를 검사하는 과정을 거치게 된다. 검사과정으로는 주방벽(50)과 상부 단열패널(30) 사이에 검사 가스를 주입하고 검사가스가 외부로 누출되는지 여부를 확인하는 방법이 사용될 수 있다. 검사 결과 외부에서 검사 가스가 검출된다면 그 부분의 용접 상태가 불량인 것으로 판단하여 재용접을 실시한다.

다음으로 도 6 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 상부 단열패널 구조체에 대하여 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를, 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를, 도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 상부 단열패널 구조체를 나타내는 나타내는 도 2의 확대도이다.

앞에서 보조방벽(40)의 주름부(41)가 상부 단열패널(30)이 설치되는 방향을 향해 돌출되는 것을 설명하였다. 따라서 상부 단열패널(30)과 보조방벽(40)의 주름부(41)의 간섭을 회피하기 위해서는 상부 단열패널(30)의 저부에 주름부(41)를 수용할 수 있는 홈을 형성하는 등의 별도의 가공이 필요하다.

상부 단열패널(30)에 홈을 가공할 때에는 상부 단열패널(30)에 가해지는 슬로싱 하중을 고려하여야 한다.

슬로싱(Sloshing)이란, 선박이나 부유식 구조물이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 화물창 내에 수용된 액체 상태의 물질이 유동하는 현상을 말한다. 화물창 내부의 일부 영역에만 액체가 차 있을 경우, 액체의 유동에 의한 슬로싱에 의해 화물창 벽면과 천장은 심한 충격을 받게 되며 이를 슬로싱 충격(Sloshing impact)이라 한다. 슬로싱 현상은 선박 운항 중 선박의 동적 움직임에 의해 필연적으로 발생하는 것으로, 화물창은 슬로싱에 의한 하중을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 설계되어야 한다.

그러나 일체로 형성되는 상부 단열패널(30)의 저면에 홈이 형성되는 경우 슬로싱 충격으로 인하여 상부로부터 전달되는 응력이 홈에 집중될 수 있으며, 결국 피로가 계속적으로 누적되는 홈에 크랙이 발생하여 상부 단열패널(30)의 파손을 야기할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상부 단열패널 구조체는 상부 제1단열패널(30)과 상부 제2단열패널(60)을 포함할 수 있다. 상부 제1단열패널(30)은 상대적으로 큰 두께를 가지며 단열을 목적으로 한다. 상부 제1단열패널(30)은 상부 단열패널(30)과 동일한 도면부호를 사용하였으며 위에서 설명한 상부 단열패널(30)에 대한 설명으로 대체할 수 있다.

상부 제1단열패널(30)과 상부 제2단열패널(60) 사이에는 상부 제1보강패널(31)이 개재될 수 있다. 상부 제1보강패널(31)은 상부 제1단열패널(30)을 하부 단열패널(20)에 고정하는 역할을 하는 동시에 상부 제1단열패널(30)과 상부 제2단열패널(60)을 물리적으로 분리하고 상부 제1단열패널(30)을 지나 전달되는 슬로싱 충격이 상부 제2단열패널(60)에 전달되는 것을 막는 방파제의 역할을 할 수 있다.

상부 제2단열패널(60)은 수용홈(61)을 포함하여 보조방벽(40)의 주름부(41)를 수용할 수 있는 공간을 형성하면서도 수용홈(61)의 높이만큼 손실될 수 있는 단열성능을 확보할 수 있다. 상부 제2단열패널(60)은 상부 제1단열패널(30)과 유사하게 단열패드로 마련될 수 있다. 즉, 폴리우레탄폼 또는 강화 폴리우레탄폼 등이 사용될 수 있다. 이 때, 상부 제2단열패널(60)에 수용홈(61)이 형성되는 것을 고려할 때 강화 폴리우레탄폼을 사용하여 강성을 확보 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창은 상부 단열패널 구조체를 상부 제1단열패널(30)과 상부 제2단열패널(60)로 분리하고, 그 사이에 상부 제1보강패널(31)을 개재함으로써 보조방벽(40)의 주름부(41)를 수용할 수 있으면서도 상부 제1단열패널(30)의 강성을 확보할 수 있어 슬로싱 하중에 의한 파손을 극복할 수 있다.

또한, 상부 제2단열패널(60)이 수용홈(61)의 가공으로 인해 파손되는 경우에도 크랙이 전도되는 길이가 크지 않기 때문에 액화가스 화물창 전체의 강성에 큰 영향을 미치지 않는다. 그리고 수선을 요하는 경우에도 상대적으로 저렴한 비용으로 수선을 할 수 있는 장점이 있다.

도 6에 도시된 상부 제2단열패널(60)의 수용홈(61)은 보조방벽(40)의 주름부(41)로부터 이격되도록 마련된다. 즉, 상부 제2단열패널(60)과 주름부(41) 사이에 완충공간이 형성된다. 이격되는 공간이 마련됨으로써 상부 제2단열패널(60)의 형상이 변하는 경우에도 보조방벽(40) 주름부(41)와 접촉하지 않기 때문에 주름부(41)의 형상이 변경되는 것을 방지할 수 있다.

상부 제2단열패널(60)에는 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)가 관통하는 관통홀(62)이 형성된다. 이 때, 상부 제2단열패널(60)에 형성되는 관통홀(62)의 직경과 상부 제1보강패널(31)에 형성되는 관통홀(31a)의 직경은 서로 동일할 수 있다.

상부 제1보강패널(31)에 작용하는 응력은 관통홀(31a)에 집중된다. 이 때, 상부 제2단열패널(60)에 형성되는 관통홀(62)의 직경이 더 작아서 상부 제1보강패널(31)의 관통홀(31a) 내경에 상부 제2단열패널(60)이 노출되는 경우 상부 제1보강패널(31)의 관통홀(31a) 엣지에 작용하는 응력에 의해 상부 제2단열패널(60)의 파손이 발생할 수 있다. 한편, 상부 제2단열패널(60)에 형성되는 관통홀(62)의 직경이 더 큰 경우에는 상부 제1보강패널(31)의 관통홀(31a) 엣지에 작용하는 응력에 의해 상부 제2단열패널(60)의 관통홀(62) 엣지가 눌리게 되어 역시 파손이 발생할 수 있다.

이와 달리, 본 발명의 실시예는 두 관통홀(31a, 62)의 직경을 동일하게 함으로써 관통홀(31a) 엣지부분에 작용하는 응력에 의한 파손을 최소화할 수 있다.

앞에서 보조방벽(40)이 열수축 또는 열팽창을 할 수 있음을 설명하였다. 따라서 상부 제2단열패널(60)과 보조방벽(40) 사이의 마찰력을 줄이기 위하여 보조방벽(40)의 평면부와 접촉하는 부분에 마찰저감부재(미도시)가 마련될 수 있다. 마찰저감부재는 상부 제2단열패널(60)의 저면에 부착되는 필름일 수 있다.

상부 제2단열패널(60)의 저면에는 보조방벽(40)으로 전달되는 충격을 흡수할 수 있는 충격흡수부재(미도시)가 마련될 수 있다. 특히, 충격흡수부재는 상부 제2단열패널(60)로부터 보조방벽(40)으로 전달되는 슬로싱 충격을 흡수할 수 있다.

도 8에 도시된 상부 제2단열패널(60-1)의 수용홈(61-1)은 보조방벽(40)의 주름부(41)와 밀착하도록 마련된다. 따라서 보조방벽(40)은 상부 제2단열패널(60-1)의 보강부재로서 역할을 할 수 있다. 보조방벽(40)의 주름부(41)가 상부 제2단열패널(60-1)의 수용홈(61-1)의 내측면을 지지함으로써 수용홈(61-1)의 내측면에 발생할 수 있는 크랙을 방지할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상부 제2단열패널(60-2)은 수용홈(61-2)으로 연결되는 관통부(63)를 포함할 수 있다. 관통부(63)는 응력이 직접 보조방벽(40)의 주름부(41)로 전달되도록 하여 상부 제2단열패널(60-2)의 내부에 축적될 수 있는 응력을 해소할 수 있다.

이 때, 관통부(63)는 보조방벽(40) 주름부(41)의 마루에 대응하도록 수직하게 위치할 수 있다. 상부 제2단열패널(60-2)의 두께는 수용홈(61-2)의 골에서 가장 적으며, 따라서 상부 제2단열패널(60-2)에 크랙이 발생하는 경우 이 부분에서 파손될 가능성이 가장 크다. 본 발명의 실시예에 따른 상부 제2단열패널(60-2)은 크랙이 예상되는 곳에 미리 관통부(63)를 형성함으로써 응력이 집중되는 것을 해소할 수 있다.

관통부(63)는 상부 제2단열패널(60-2)을 절개하는 절개부일 수 있다. 상부 제2단열패널(60-2)이 절개되는 경우 관통부(63)와 인접하는 관통부(63) 사이에 축적될 수 있는 응력까지도 해소할 수 있다. 다만, 절개부가 많아지는 경우 상부 제2단열패널(60-2)을 제작하고 설치하는 데 소요되는 시간이 증가할 수 있으므로, 절개부의 위치 및 개수는 응력의 집중도와 제조 편의성을 고려하여 선택할 수 있다.

도 10에 도시된 본 발명의 제4실시예에 따른 액화가스 화물창은 보조방벽(40)과 상부 제1보강패널(31) 사이에 마련되는 스페이서(64)를 더 포함할 수 있다. 스페이서(64)는 상부 제2단열패널(60)에 비해 강성이 높은 재질로 마련되어 상부 제1보강패널(31)과 보조방벽(40)의 평면부 사이의 거리를 유지할 수 있다. 따라서 상부 제2단열패널(60)에 가해지는 응력을 저감할 수 있다.

스페이서(64)는 패널 고정유닛(25)의 돌출부재(25b)를 내부에 수용하도록 마련될 수 있으며, 일 예로 원통형으로 마련될 수 있다. 앞에서 상부 제1보강패널(31)의 관통홀(31a) 엣지부에 응력이 집중되는 것을 설명하였다. 스페이서(64)는 상부 제1보강패널(31)의 관통홀(31a) 주위를 지지함으로써 엣지부에 전달되는 응력을 해소할 수 있다.

또한, 스페이서(64)는 패널 고정유닛(25)의 결합부재(25a)에 안착되어 지지될 수 있다. 스페이서(64)는 강성을 지니고 있기 때문에 응력을 저감시키기 보다는 응력을 전달하게 된다. 이 때, 스페이서(64) 하부에 결합부재(25a)가 마련됨으로써 스페이서(64)를 통해 전달되는 응력이 결합부재(25a)의 너비만큼 넓은 면적으로 분산될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 외벽, 11: 매스틱,
12: 스터드 볼트, 13: 레벨패드
20: 하부 단열패널, 20a: 관통홀,
20b: 폼 플러그, 21: 하부 제1보강패널,
21a: 관통홀, 22: 하부 제2보강패널,
22a, 22b: 홈, 23: 하부 조인트,
24: 보조방벽 연결부재, 24a: 리벳,
25: 패널 고정유닛, 25a: 결합부,
25b: 돌출부재, 30: 상부 제1단열패널,
30b: 폼 플러그, 31: 상부 제1보강패널,
32: 상부 제2보강패널, 33: 상부 조인트,
34: 주방벽 연결부재, 35: 방벽 설치부재,
40: 보조방벽, 40a: 홀,
41: 주름부, 42: 교차부,
50: 주방벽, 51: 주름부,
52: 교차부, 60: 상부 제2단열패널,
61: 수용홈, 62: 관통홀,
63: 관통부, 64: 스페이서.

Claims (11)

1. 액화가스의 수용공간을 둘러싸는 주방벽을 둘러싸며 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 어셈블리를 포함하는 액화가스 화물창에 있어서,
   상기 단열패널 어셈블리는,
   외벽에 설치되는 하부 단열패널;
   상기 하부 단열패널 상에 마련되어 상기 하부 단열패널을 밀봉하고, 평면부와 상기 주방벽이 설치되는 방향으로 볼록한 주름부를 포함하는 보조방벽; 및
   상기 보조방벽 상에 적층되는 상부 단열패널을 포함하고,
   상기 상부 단열패널의 저부에는 상기 보조방벽의 주름부를 수용할 수 있는 수용홈이 마련되는 액화가스 화물창.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조방벽의 평면부는 상기 상부 단열패널을 지지하고,
   상기 보조방벽의 주름부와 상기 상부 단열패널 사이에 완충공간이 형성되도록 상기 상부단열패널의 수용홈은 상기 보조방벽의 주름부로부터 이격되는 액화가스 화물창.
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부단열패널의 수용홈의 내측면 형상은 상기 보조방벽의 주름부 외측면 형상에 대응되고,
   상기 상부단열패널의 수용홈 내측면은 상기 보조방벽의 주름부와 접촉하도록 마련되는 액화가스 화물창.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하부 단열패널에 설치되어 상기 상부 단열패널을 고정하는 패널 고정유닛을 더 포함하고,
   상기 상부 단열패널은, 상부 제1단열패널과, 상기 상부 제1단열패널의 하부에 마련되어 상기 패널 고정유닛과 결합하는 상부 보강패널과, 상기 상부 보강패널의 하부에 마련되고 저부가 상기 보조방벽의 평면부에 안착되며 상기 보조방벽의 주름부를 수용할 수 있는 수용홈이 마련되는 상부 제2단열패널을 포함하는 액화가스 화물창.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주름부는 제1방향으로 배열되는 제1주름부와 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 배열되는 제2주름부와 상기 제1주름부 및 제2주름부가 교차하는 교차부를 포함하고,
   상기 수용홈은 상기 제1주름부를 수용하는 제1수용홈과, 상기 제2주름부를 수용하는 제2수용홈과, 상기 제1수용홈과 제2수용홈이 교차하여 상기 교차부를 수용하여 교차부 수용홈을 포함하는 액화가스 화물창.
6. 제4항에 있어서,
   상기 상부 제1단열패널과 상기 상부 보강패널과 상기 상부 제2단열패널은 너비 방향 형상이 동일한 액화가스 화물창.
7. 제4항에 있어서,
   상기 상부 보강패널과 상기 상제 제2단열패널은 상기 패널 고정유닛의 돌출부재가 관통되는 관통홀을 포함하고, 상기 상부 상부 제1단열패널은 상기 돌출부재를 수용하는 관통홀을 포함하며,
   상기 상부 제1단열패널의 관통홀의 직경은 상기 보강패널의 관통홀의 직경보다 큰 액화가스 화물창.
8. 제7항에 있어서,
   상기 보강패널의 관통홀과 상기 상부 제2단열패널의 관통홀의 직경은 동일한 액화가스 화물창.
9. 제4항에 있어서,
   상기 상부 제2단열패널은 상기 수용홈으로 연결되는 관통부를 포함하는 액화가스 화물창.
10. 제9항에 있어서,
    상기 관통부는 상기 보조방벽 주름부의 마루에 대응하도록 수직하게 위치하는 액화가스 화물창.
11. 제9항에 있어서,
    상기 관통부는 상기 상부 제2단열패널을 절개하는 액화가스 화물창.

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