KR20160036837A - Lng 저장탱크의 자연기화율 저감 방법 - Google Patents

Lng 저장탱크의 자연기화율 저감 방법 Download PDF

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박성우
김용태
유현수
황범석
강중규
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Abstract

LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법이 개시된다.
상기 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, 1차 단열층 및 2차 단열층을 포함하는 LNG 저장탱크를 제작하는 단계; 상기 2차 단열층에 제 2 진공 호스의 일측 단부를 연결하는 단계; 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계; 및 상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 2차 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계;를 포함하고, 상기 2차 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 2차 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮춘다.

Description

LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법{Boil-off Rate Reduction Method for Liquified Natural Gas Storage Tank}
본 발명은 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 LNG 저장탱크의 단열 성능을 향상시켜 저장탱크 내부에 보관되어 있는 LNG의 자연기화율을 저감시키는 방법에 관한 것이다.
세계적으로 친환경 사업에 대한 관심이 증가하고 있는 가운데 석유, 석탄 등과 같은 기존의 에너지원을 대체할 수 있는 청정연료의 수요가 점차 증가하고 있다. 이러한 상황에서 천연가스는 청정성, 안정성, 편리성을 두루 갖춘 주요 에너지원으로 다양한 분야에서 사용되고 있다. 우리나라는 배관을 통해 천연가스를 직접 공급받는 미국이나 유럽과 달리 천연가스를 초저온으로 액화시킨 액화천연가스(Liquified Natural Gas, 이하, LNG라고 함.)를 도입하여 소비자에게 공급하고 있다. 따라서, 국내의 천연 가스의 수요증가와 함께 LNG를 저장하기 위한 저장탱크의 수요 역시 증가하고 있다.
LNG는 천연가스를 대략 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다. LNG 운반선은, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크를 포함한다.
저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 그 중 멤브레인형 저장탱크는 GTT NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다. GTT NO 96형과 GTT Mark Ⅲ형은 종래 GT형과 TGZ형으로 불리던 것인데, 1995년 Gaz Transport(GT)사와 Technigaz(TGZ)사가 GTT(Gaztransport & Technigaz)사로 명칭이 변경되면서 각각 GT형은 GTT NO 96형으로, TGZ형은 GTT Mark Ⅲ형로 개칭되어 사용되고 있다.
LNG 저장탱크 중 멤브레인 타입의 경우 단열 박스나 단열 판넬에 의해 단열 성능을 확보하게 되는데, 단열 박스나 단열 판넬의 재료로 플라이우드(Plywood)가 많이 사용된다. 플라이우드는 나무 합판으로서, 하중을 견디는 구조재로서의 역할, 외부로부터 열 침입을 막아주는 단열재로서의 역할, 다른 재료를 보관 및 저장할 수 있는 용기의 역할 등을 동시에 만족시킬 수 있는 재료 중 가장 경쟁력 있는 재료로 평가받고 있다.
일반적으로 플라이우드는 10% 내지 15% 정도의 함수율을 가지는데, 함수율이 낮을수록 플라이우드의 열전도율이 낮아지게 된다. 플라이우드의 열전도율이 낮아지면, 단열 박스나 단열 판넬 자체의 열전도율도 낮아지게 되고, 결국 저장탱크의 단열 성능이 높아지게 된다.
종래의 LNG 저장탱크에 사용되던 플라이우드는, 함수율이 10% 내지 15% 정도로서, 플라이우드를 포함하는 단열 박스나 단열 판넬 자체의 열전도율보다 더 높은 열전도율을 가지고 있었다. 따라서, 종래의 LNG 저장탱크에 사용되던 플라이우드는 단열 박스나 단열 판넬의 단열 성능을 저해하는 요인이 되었고, 결국 저장탱크 내부에 저장되어 있는 LNG의 BOR(Boil-off Rate; 자연기화율)를 높이는 요인이 되었다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공 펌프를 작동시켜 LNG 저장탱크 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계를 포함하는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 1차 단열층 및 2차 단열층을 포함하는 LNG 저장탱크를 제작하는 단계; 상기 2차 단열층에 제 2 진공 호스의 일측 단부를 연결하는 단계; 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계; 및 상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 2차 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계;를 포함하고, 상기 2차 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 2차 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮추는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법이 제공된다.
상기 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, 상기 LNG 저장탱크의 1차 단열층에 제 1 진공 호스의 일측 단부를 연결하는 단계; 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부를 상기 진공 펌프에 연결하는 단계; 및 상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 1차 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 1차 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 1차 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮출 수 있으며, 상기 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 실시하는 동안 계속적으로 상기 1차 단열층의 내부 압력은 상기 2차 단열층의 내부 압력보다 크게 유지될 수 있다.
상기 진공 펌프는 다수 개 설치될 수 있고, 각각의 상기 진공 펌프에는 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부 및 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부가 연결될 수 있다.
상기 제 1 진공 호스 및 상기 제 2 진공 호스는 각각 상기 진공 펌프의 개수만큼 설치되어 하나의 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부 및 하나의 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 하나의 상기 진공 펌프와 연결될 수 있다.
상기 제 1 진공 호스의 일측 단부는 상기 1차 단열층과 연결될 수 있고, 상기 제 2 진공 호스의 일측 단부는 상기 2차 단열층과 연결될 수 있으며, 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부는 상기 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 진공 펌프와 연결될 수 있고, 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 상기 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 진공 펌프와 연결될 수 있다.
상기 제 1 진공 호스의 타측 단부는 제 1 진공 펌프에 연결될 수 있고, 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 제 2 진공 펌프에 연결될 수 있다.
상기 제 1 진공 펌프 및 상기 제 2 진공 펌프는 다수 개 설치될 수 있고, 각각의 제 1 진공 펌프에는 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부가 연결될 수 있으며, 각각의 제 2 진공 펌프에는 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부가 연결될 수 있다.
상기 제 1 진공 호스는 상기 제 1 진공 펌프의 개수만큼 설치되어 각각의 상기 제 1 진공 펌프에는 하나의 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부가 연결될 수 있고, 상기 제 2 진공 호스는 상기 제 2 진공 펌프의 개수만큼 설치되어 각각의 상기 제 2 진공 펌프에는 하나의 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부가 연결될 수 있다.
상기 제 1 진공 호스의 일측 단부는 상기 1차 단열층과 연결될 수 있고, 상기 제 2 진공 호스의 일측 단부는 상기 2차 단열층과 연결될 수 있으며, 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부는 상기 제 1 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 제 1 진공 펌프와 연결될 수 있고, 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 상기 제 2 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 제 2 진공 펌프와 연결될 수 있다.
상기 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, 상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층 내부의 기압이 일정하게 유지되는 시간을 조절하여 플라이우드의 함수율을 조절할 수 있다.
상기 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, 상기 1차 단열층에 포함되는 플라이우드의 온도가 영하로 떨어지면 상기 1차 단열층에 상온 이상의 온도를 가지는 기체를 공급하고 상기 2차 단열층에 포함되는 플라이우드의 온도가 영하로 떨어지면 상기 2차 단열층에 상온 이상의 온도를 가지는 기체를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기체는, 아르곤, 헬륨 및 질소 중 어느 하나일 수 있다.
상기 플라이우드의 함수율을 낮추는 작업 이후에도 상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층 중 하나 이상은 진공 상태로 유지될 수 있다.
상기 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, 상기 플라이우드의 함수율을 낮추는 작업 이후에 상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층 중 하나 이상에 기체를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기체는, 아르곤, 헬륨 및 질소 중 어느 하나일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 단열층을 포함하는 LNG 저장탱크를 제작하는 단계; 상기 단열층에 진공 호스의 일측 단부를 연결하는 단계; 상기 진공 호스의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계; 및 상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계;를 포함하고, 상기 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮추는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, LNG 저장탱크의 단열층과 일측 단부가 연결되는 진공 호스; 및 상기 진공 호스의 타측 단부가 연결되는 진공 펌프;를 포함하고, 상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮추는, 진공 장치가 제공된다.
상기 진공 장치는, 상기 단열층 내부의 기압을 측정하는 진공계를 더 포함할 수 있다.
상기 진공 장치는, 상기 진공 호스 상에 설치되어 불순물을 걸러내는 진공 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법에 의하면, LNG 저장탱크에 사용되는 플라이우드의 함수율을 낮출 수 있어, 플라이우드를 포함하는 단열 박스 및 단열 판넬의 열전도율을 높일 수 있고, LNG 저장탱크의 단열 성능을 높여 저장탱크 내부에 저장되어 있는 LNG의 BOR을 낮출 수 있다.
LNG 저장탱크는 액체 상태의 LNG를 운반하여야 하고, LNG의 기화점이 매우 낮으므로(약 -162℃) 쉽게 기화된다. 따라서, 운반 도중 LNG가 최대한 기화되지 않도록 하는 것은 LNG 저장탱크 설계의 가장 중요한 과제 중 하나이다. 따라서, LNG 저장탱크 내부의 LNG의 BOR를 낮출 수 있다는 것은 LNG 운반을 효율적이고 경제적으로 할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 발명의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법에 의하면, LNG 저장탱크에 사용되는 단열재로서 플라이우드보다 함수율이 높은 다른 재료를 사용하는 것이 아니라, 구조재, 단열재 등으로서의 역할을 동시에 만족시킬 수 있는 재료 중 가장 경쟁력 있는 재료인 플라이우드를 그대로 사용하면서도 플라이우드의 함수율을 낮추는 방법을 택함으로써, 플라이우드의 장점을 그대로 채용하면서도 LNG 저장탱크의 열전도율을 낮출 수 있다.
뿐만 아니라, 기존의 공법대로 LNG 저장탱크를 건조한 상태에서 플라이우드를 진공 건조시키므로, 간편하고 빠르게 플라이우드의 함수율을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 사용되는 LNG 저장탱크 및 진공 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 사용되는 LNG 저장탱크 및 진공 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 온도 및 압력의 변화에 따른 물의 상태도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열층 내부의 기압 변화를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, LNG 운반을 위해 설계된 모든 해양 구조물에 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 사용되는 LNG 저장탱크 및 진공 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 1을 참조하면, LNG 저장탱크(100)는, LNG가 보관되는 내부 공간(110); 내부 공간(110)의 외부를 둘러싸도록 설치되는 1차 단열층(120); 1차 단열층(120)의 외부를 둘러싸도록 설치되는 2차 단열층(121);을 포함한다.
일반적으로 LNG 저장탱크(100)는, 선체 위에 2차 단열층(121)이 설치되고, 2차 단열층 위에 2차 밀봉벽이 설치되며, 2차 밀봉벽 위에 1차 단열층(120)이 설치되고, 1차 단열층 위에 1차 밀봉벽이 설치된다.
1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽은 LNG가 저장탱크(100) 외부로 유출되지 않도록 막아주는 역할을 하며, 1차 단열층(120) 및 2차 단열층(121)은, 내부 공간(110)을 외부와 단열시켜, 내부 공간(110)에 보관되는 LNG가 기화되지 않도록 내부 공간(110)의 온도를 유지하는 역할을 한다.
본 실시예의 진공 장치(200)는, 1차 단열층(120) 내부의 기압을 측정하는 제 1 진공계(210); 2차 단열층(121) 내부의 기압을 측정하는 제 2 진공계(211); 1차 단열층(120)과 일측 단부가 연결되는 제 1 진공 호스(220); 2차 단열층(121)과 일측 단부가 연결되는 제 2 진공 호스(221); 제 1 진공 호스(220) 상에 설치되는 제 1 진공 필터(230); 제 2 진공 호스(221) 상에 설치되는 제 2 진공 필터(231); 및 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부 및 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부가 연결되는 진공 펌프(240);를 포함한다.
제 1 진공계(210)는, LNG 저장탱크(100)의 1차 단열층(120)과 연결되어 1차 단열층(120) 내부의 기압을 측정하고, 제 2 진공계(211)는, LNG 저장탱크(100)의 2차 단열층(121)과 연결되어 2차 단열층(121) 내부의 기압을 측정한다.
진공계(210, 211)를 통하여 LNG 저장탱크(100)의 단열층(120, 121) 내부의 기압을 실시간으로 확인할 수 있는데, 1차 단열층(120) 외부를 둘러싸면서 2차 단열층(121)이 형성되므로, 1차 단열층(120)의 압력이 2차 단열층(121)의 압력보다 더 작아지면 저장탱크(100)가 파손될 위험이 있다. 따라서, 본 발명을 실시함에 있어서 1차 단열층(120)의 압력을 2차 단열층(121)의 압력보다 높게 유지하는 것은 매우 중요하고, 진공계(210, 211)를 이용하여 1차 단열층(120)의 압력이 2차 단열층(121)의 압력보다 높게 유지되는지 계속적으로 확인할 수 있다.
또한, 진공 건조란, 수분이 증발할 수 있는 증기압까지 기압을 낮추어 재료의 수분을 증발시키는 건조법을 의미하는데, 진공계(210, 211)를 통해 단열층(120, 121)의 압력을 확인하여 증발이 잘 되고 있는지 여부를 체크하고 언제까지 건조시킬 것인지 여부를 판단할 수 있다.
도 3은 온도 및 압력의 변화에 따른 물의 상태도이다.
도 3을 참조하면, (X)융해 곡선, (Y)증기압 곡선 및 (Z)승화 곡선이 만나는 점인 (T)삼중점의 온도보다 높은 온도에서 압력을 증기압보다 낮추면 (A)액체 상태의 물이 (B)기체 상태의 수증기로 변함을 알 수 있다. 진공 건조는 같은 온도에서 압력을 낮추면 기화하는 물의 성질을 이용한 것이다.
본 실시예에서는 효율적인 진공 건조를 위하여 증기압보다 낮은 압력을 유지하되 최대한 증기압에 가까운 압력이 되도록 단열층(120, 121) 내부의 압력을 조절한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열층 내부의 기압 변화를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 단열층(120, 121) 내부의 기압은, (C)본 실시예에 따른 진공 건조 방법을 실시하기 전에는 대기압과 대략 같다. 그러다가 (D)본 실시예의 진공 건조 방법을 실시하면 단열층(120, 121) 내부의 기압은 점점 줄어든다.
진공 장치(200)로 계속적으로 기압을 낮추더라도 (E)단열층(120, 121) 내부의 기압이 거의 일정하게 유지되는 구간이 있는데, 이는 단열층(120, 121) 내부의 기압이 물을 기화시킬 수 있을 만큼 낮아져, 플라이우드에 포함되어 있던 수분이 증발하여 수증기가 되었기 때문이다. 즉, 진공 장치(200)로 단열층(120, 121) 내부의 기압을 낮추는 만큼 수증기가 단열층(120, 121) 내부의 기압을 높이므로 단열층(120, 121) 내부의 기압이 거의 일정하게 유지되는 것이다. 그러다가 플라이우드에 포함되어 있던 수분이 거의 모두 증발하면 더 이상 수증기가 단열층(120, 121) 내부의 기압을 높일 수가 없으므로 (F)단열층(120, 121) 내부의 기압은 다시 줄어든다.
따라서, 계속적으로 진공 건조 방법을 실시하더라도 (E)단열층(120, 121) 내부의 기압이 거의 일정하게 유지된다면, 플라이우드의 수분이 증발하고 있음을 확인할 수 있다. 또한, (E)단열층(120, 121) 내부의 기압이 거의 일정하게 유지되는 동안 플라이우드의 수분이 증발하는 것이므로, (E)단열층(120, 121) 내부의 기압이 거의 일정하게 유지되는 시간을 조절하여 플라이우드의 함수율을 조절할 수 있다.
진공계(210, 211)를 통해 단열층(120, 121) 내부의 기압을 체크하여, 플라이우드의 수분이 증발하고 있는지 여부를 확인하고, 수분 증발 시간을 조절하여 플라이우드의 함수율을 조절할 수 있는 것이다.
일반적으로 수분이 증발하고 있을 때에는 온도가 일정하게 유지되나, 본 발명에서는 단열이 잘 되어있는 LNG 저장탱크(100) 내부에서 플라이우드의 수분을 증발시키므로, 플라이우드의 수분이 증발하는데 필요한 기화열이 외부에서 충분히 공급되지 않을 수 있다. 기화열이 충분히 공급되지 않으면 플라이우드의 수분을 증발시키는 과정에서 플라이우드의 온도가 떨어지게 되나, 보통은 플라이우드를 증발시키는 과정을 계속하면, 플라이우드의 수분이 줄어들어 필요로 하는 기화열이 적어지거나, 외부와의 온도차이가 커져 열 공급량이 늘어나게 되어, 플라이우드의 온도는 다시 올라가게 된다.
그런데, 플라이우드의 수분을 증발시키는 과정에서 낮아졌던 플라이우드의 온도가 올라가지 못하고 계속 떨어지는 경우가 생길 수 있는데, 플라이우드의 온도가 영하 이하로 떨어지게 되면, 플라이우드 내부의 수분은 얼음이 된다. 플라이우드 내부의 얼음을 수증기로 바로 승화시키면 진공 건조 작업 시간이 크게 증가하므로, 플라이우드의 온도가 영하로 떨어지면 따뜻한 기체를 공급하여 온도를 올린다.
기체를 공급하면 진공 상태가 깨지므로 다시 단열층(120, 121) 내부를 진공으로 만드는 과정을 다시 거쳐야 하나, 플라이우드 내부의 수분이 얼음이 되는 경우보다는 작업 시간을 줄일 수 있다.
플라이우드의 온도가 영하로 떨어질 때 공급하는 따듯한 공기는, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N₂) 등의 비활성 가스인 것이 바람직한데, 단열층 외부 공기를 공급하는 경우에는 외부 공기에 포함되어 있는 수분을 플라이우드가 흡수할 수 있고, 비활성 가스는 다른 물질과의 반응성이 낮으므로 안전하기 때문이다. 일반적으로는 가격이 저렴한 질소가 많이 쓰인다.
진공 호스(220, 221)는, 진공 펌프(240)와 LNG 저장탱크(100)의 단열층(120, 121)을 연결하여, 단열층(120, 121) 내부의 공기가 진공 호스(220, 221)를 통하여 진공 펌프(240)로 빠져나갈 수 있도록 한다. 제 1 진공 호스(220)의 일측 단부는 1차 단열층(120)과 연결되고, 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부는 진공 펌프(240)와 연결된다. 또한, 제 2 진공 호스(221)의 일측 단부는 2차 단열층(121)과 연결되고, 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부는 진공 펌프(240)와 연결된다.
진공 필터는, 진공 호스(220, 221)를 따라 공기와 함께 빨려오는 미세한 불순물을 걸러내는 역할을 한다. 특히, 입자형 단열재가 사용된 경우, 단열재 입자가 진공 호스(220, 221)로 들어올 수 있는데, 진공 필터로 단열재 입자와 같은 불순물을 걸러내 불순물에 의해 진공 호스(220, 221)가 막히거나 진공 펌프(240)가 고장나지 않도록 한다. 제 1 진공 필터(230)는 제 1 진공 호스(220) 상에 설치되고, 제 2 진공 필터(231)는 제 2 진공 호스(221) 상에 설치된다.
진공 펌프(240)는, 진공 펌프(240)와 타측 단부가 연결된 진공 호스(220, 221)를 통해 단열층(120, 121) 내부의 공기를 빼내어 단열층(120, 121) 내부의 압력을 낮추기 위하여 설치된다. 본 실시예의 진공 펌프(240)는 하나의 진공 펌프(240)에 1차 단열층(120)과 연결되는 제 1 진공 호스(220)와 2차 단열층(121)과 연결되는 제 2 진공 호스(221)가 모두 연결된다.
따라서, 본 실시예의 진공 펌프(240)가 작동되면 1차 단열층(120) 내부의 공기와 2차 단열층(121) 내부의 공기가 동시에 빠져나오므로, 1차 단열층(120) 내부 압력을 2차 단열층(121) 내부 압력보다 크게 유지시키기 위하여, 제 2 진공 호스(221)를 먼저 진공 펌프(240)에 연결시켜 2차 단열층(121) 내부의 기압을 낮춘 후, 제 1 진공 호스(220)를 진공 펌프(240)에 추가로 연결시켜 1차 단열층(120)과 2차 단열층(121)의 기압을 동시에 낮추는 방식으로 진공 건조 방법을 실시하는 것이 바람직하다.
1차 단열층(120) 내부 압력을 2차 단열층(121) 내부 압력보다 크게 유지시키기 위하여 2차 단열층(121)에만 진공 건조 방법을 실시하고, 1차 단열층(120)에는 진공 건조 방법을 실시하지 않는 방안도 고려해볼 수 있다.
진공 펌프(240)는 여러 개가 설치될 수도 있는데, 본 실시예의 진공 펌프(240)는 여러 개가 설치된 경우에도 각각의 진공 펌프(240)에 제 1 진공 호스(220) 및 제 2 진공 호스(221)가 모두 연결된다.
또한, 진공 펌프(240)가 여러 개 설치되는 경우, 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부 및 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부는 진공 펌프(240)의 수만큼 분기하여 다수개의 진공 펌프(240)와 각각 연결될 수도 있고, 제 1 진공 호스(220) 및 제 2 진공 호스(221)는 진공 펌프(240)의 수만큼 설치되어 하나의 제 1 진공 호스(220) 및 하나의 제 2 진공 호스(221)가 하나의 진공 펌프(240)와 연결되는 방식으로 설치될 수도 있다.
LNG 저장탱크(100)의 단열성능을 높이기 위하여 LNG 저장탱크(100)의 단열층(120, 121)을 진공 상태를 유지할 수도 있다. 열은 기체의 대류에 의해서도 전달될 수 있으므로, 단열층(120, 121)을 진공 상태로 만들어 외부의 열이 단열층(120, 121) 내부 기체의 대류에 의해 저장탱크(100) 내부의 LNG로 전달되지 않도록 하는 것이다.
또한, 단열층(120, 121)을 진공 상태로 유지하지 않는 경우에도, 단열층(120, 121) 내부에 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N₂) 등의 비활성 가스를 공급하는 것이 바람직한데, 단열층 외부 공기를 공급하는 경우에는 외부 공기에 포함되어 있는 수분을 플라이우드가 흡수할 수 있고, 비활성 가스는 다른 물질과의 반응성이 낮으므로 안전하기 때문이다. 일반적으로는 가격이 저렴한 질소가 많이 쓰인다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 사용되는 LNG 저장탱크 및 진공 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
본 실시예의 LNG 저장탱크(100)는, 제 1 실시예의 LNG 저장탱크(100)와 마찬가지로, LNG가 보관되는 내부 공간(110); 내부 공간(110)의 외부를 둘러싸도록 설치되는 1차 단열층(120); 1차 단열층(120)의 외부를 둘러싸도록 설치되는 2차 단열층(121);을 포함한다.
또한, 본 실시예의 진공 장치(200)는, 제 1 실시예의 진공 장치(200)와 마찬가지로, 1차 단열층(120) 내부의 기압을 측정하는 제 1 진공계(210); 2차 단열층(121) 내부의 기압을 측정하는 제 2 진공계(211); 1차 단열층(120)과 일측 단부가 연결되는 제 1 진공 호스(220); 2차 단열층(121)과 일측 단부가 연결되는 제 2 진공 호스(221); 제 1 진공 호스(220) 상에 설치되는 제 1 진공 필터(230); 제 2 진공 호스(221) 상에 설치되는 제 2 진공 필터(231); 및 진공 펌프(241, 242);를 포함한다.
다만, 본 실시예의 진공 펌프(241, 242)는, 제 1 실시예의 진공 펌프(240)와는 달리, 제 1 진공 호스(220)와 연결되어 1차 단열층(120)의 공기를 빼내는 제 1 진공 펌프(241); 및 제 2 진공 호스(221)와 연결되어 2차 단열층(121)의 공기를 빼내는 제 2 진공 펌프(242);의 두 종류가 설치된다.
따라서, 본 실시예의 진공 펌프(241, 242)는 1차 단열층(120)의 공기와 2차 단열층(121)의 공기를 별도로 빼낼 수 있으므로, 제 1 실시예에서처럼 제 1 진공 호스(220)를 제 2 진공 호스(221)보다 먼저 제 1 진공 펌프(241)에 연결시킬 필요는 없다. 단, 1차 단열층(120) 내부 압력을 2차 단열층(121) 내부 압력보다 크게 유지시켜야 하므로, 제 2 진공 펌프(242)를 먼저 단독으로 작동시킨 후에 제 1 진공 펌프(241)와 제 2 진공 펌프(242)를 함께 작동시키는 것이 바람직하다.
본 실시예의 진공 펌프(241, 242)도 제 1 실시예의 진공 펌프(240)와 마찬가지로, 여러 개 설치될 수 있는데, 진공 펌프(241, 242)가 여러 개가 설치된 경우에도 각각의 제 1 진공 펌프(241)에는 일측 단부가 1차 단열층(120)과 연결된 제 1 진공 호스(220)가 연결되고, 각각의 제 2 진공 펌프(242)에는 일측 단부가 2차 단열층(121)과 연결된 제 2 진공 호스(221)가 연결된다.
또한, 본 실시예의 진공 펌프(241, 242)가 여러 개 설치되는 경우에도, 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로, 하나의 제 1 진공 호스(220)가 분기하여 다수개의 제 1 진공 펌프(241)와 연결되고 하나의 제 2 진공 호스(221)가 분기하여 다수개의 제 2 진공 펌프(242)와 연결될 수도 있고, 제 1 진공 호스(220)는 제 1 진공 펌프(241)의 수만큼 설치되고 제 2 진공 호스(221)는 제 2 진공 펌프(242)의 수만큼 설치되어 하나의 제 1 진공 호스(220)가 하나의 제 1 진공 펌프(241)와 연결되고 하나의 제 2 진공 호스(221)는 하나의 제 2 진공 펌프(242)와 연결되는 방식으로 설치될 수도 있다.
본 실시예의 제 1 진공계(210)는, 제 1 실시예의 제 1 진공계(210)와 마찬가지로, LNG 저장탱크(100)의 1차 단열층(120)과 연결되어 1차 단열층(120) 내부의 기압을 측정하고, 본 실시예의 제 2 진공계(211)는, 제 2 실시예의 제 2 진공계(211)와 마찬가지로, LNG 저장탱크(100)의 2차 단열층(121)과 연결되어 2차 단열층(121) 내부의 기압을 측정한다.
본 실시예의 진공 호스(220, 221)는, 제 1 실시예의 진공 호스(220, 221)와 마찬가지로, 진공 펌프(241, 242)와 LNG 저장탱크(100)의 단열층(120, 121)을 연결하여, 단열층(120, 121) 내부의 공기가 진공 호스(220, 221)를 통하여 진공 펌프(241, 242)로 빠져나갈 수 있도록 한다.
단, 본 실시예의 제 1 진공 호스(220)의 일측 단부는 1차 단열층(120)과 연결되고, 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부는 제 1 진공 펌프(241)와 연결된다. 또한, 제 2 진공 호스(221)의 일측 단부는 2차 단열층(121)과 연결되고, 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부는 제 2 진공 펌프(242)와 연결된다.
본 실시예의 진공 필터는, 제 1 실시예의 진공 필터와 마찬가지로, 진공 호스(220, 221)를 따라 공기와 함께 빨려오는 미세한 불순물을 걸러내는 역할을 하며, 제 1 진공 필터(230)는 제 1 진공 호스(220) 상에 설치되고, 제 2 진공 필터(231)는 제 2 진공 호스(221) 상에 설치된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, LNG 저장탱크(100)를 제작하는 단계(S10); 2차 단열층(121)에 제 2 진공 호스(221)의 일측 단부를 연결하는 단계(S20); 1차 단열층(120)에 제 1 진공 호스(220)의 일측 단부를 연결하는 단계(S30); 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S40); 진공 펌프를 작동시켜 2차 단열층(121)의 내부 압력을 낮추는 단계(S50); 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S60); 및 진공 펌프를 작동시켜 1차 단열층(120)의 내부 압력을 낮추는 단계(S70);를 포함한다.
본 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 실시하는 동안 계속적으로 1차 단열층(120)의 내부 압력이 2차 단열층(121)의 내부 압력보다 높게 유지될 수 있도록, 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S40)를 거친 후에 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S60)를 실시하는 것이 바람직하다.
즉, 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하고(S40) 진공 펌프를 작동시켜 2차 단열층(121)의 내부 압력을 어느 정도 낮춘 후(S50) 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하여(S60) 진공 펌프를 작동시켜 1차 단열층(120) 및 2차 단열층(121)의 내부 압력을 동시에 낮추거나(S70), 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결(S40)하고 진공 펌프를 작동시켜 2차 단열층(121) 내부를 진공 상태로 만든 후(S50) 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하여(S60) 진공 펌프를 작동시켜 1차 단열층(121) 내부를 진공 상태로 만들어야 한다(S70).
또한, 1차 단열층(120)에 제 1 진공 호스(220)의 일측 단부를 연결하는 단계(S30); 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S60); 및 진공 펌프를 작동시켜 1차 단열층(120)의 내부 압력을 낮추는 단계(S70);를 생략하여, 1차 단열층(120)에는 진공 건조 방법을 실시하지 않고, 2차 단열층(121)에만 진공 건조 방법을 실시할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법은, 제 1 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법과 마찬가지로, LNG 저장탱크(100)를 제작하는 단계(S11); 2차 단열층(121)에 제 2 진공 호스(221)의 일측 단부를 연결하는 단계(S21); 1차 단열층(120)에 제 1 진공 호스(220)의 일측 단부를 연결하는 단계(S31); 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S41); 진공 펌프를 작동시켜 2차 단열층(121)의 내부 압력을 낮추는 단계(S51); 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S61); 및 진공 펌프를 작동시켜 1차 단열층(120)의 내부 압력을 낮추는 단계(S71);를 포함한다.
단, 본 실시예에서는, 제 1 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 실시할 때와는 달리, 제 1 진공 호스(220)와 연결되어 1차 단열층(120)의 공기를 빼내는 제 1 진공 펌프(241); 및 제 2 진공 호스(221)와 연결되어 2차 단열층(121)의 공기를 빼내는 제 2 진공 펌프(242);의 두 종류의 진공 펌프를 사용하므로, 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부는 제 2 진공 펌프(242)에 연결되고(S41), 2차 단열층(121)의 내부 압력을 낮추기 위해 제 2 진공 펌프(242)를 작동시키며(S51), 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부는 제 1 진공 펌프(241)에 연결되고(S61), 1차 단열층(120)의 내부 압력을 낮추기 위해 제 1 진공 펌프(241)를 작동시킨다(S71).
또한, 본 실시예에서는, 제 1 진공 호스(220)는 제 1 진공 펌프(241)에, 제 2 진공 호스(221)는 제 2 진공 펌프(242)에 각각 연결되므로, 제 1 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 실시할 때와는 달리, 제 2 진공 호스(221)의 타측 단부를 제 2 진공 펌프(242)에 연결하는 단계(S41)를 거친 후에 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계(S61)를 실시하여야 하는 것은 아니다.
그러나, 제 1 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 실시할 때와 마찬가지로, 본 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 실시하는 동안 계속적으로 1차 단열층(120)의 내부 압력이 2차 단열층(121)의 내부 압력보다 높게 유지될 수 있도록, 제 2 진공 펌프(242)를 작동시켜 2차 단열층(121) 내부 압력을 어느 정도 낮춘 후(S51) 제 1 진공 펌프(241)와 제 2 진공 펌프(242)를 함께 작동시켜 1차 단열층(120)과 2차 단열층(121)의 내부 압력을 동시에 낮추거나(S71), 제 2 진공 펌프(242)를 작동시켜 2차 단열층(121) 내부를 진공 상태로 만든 후(S51) 제 1 진공 펌프(241)를 작동시켜 1차 단열층(120) 내부를 진공 상태로 만들어야 한다(S71).
또한, 본 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법도, 제 1 실시예의 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법과 마찬가지로, 1차 단열층(120)에 제 1 진공 호스(220)의 일측 단부를 연결하는 단계(S31); 제 1 진공 호스(220)의 타측 단부를 제 1 진공 펌프(241)에 연결하는 단계(S61); 및 제 1 진공 펌프(241)를 작동시켜 1차 단열층(120)의 내부 압력을 낮추는 단계(S71);를 생략하여, 1차 단열층(120)에는 진공 건조 방법을 실시하지 않고, 2차 단열층(121)에만 진공 건조 방법을 실시할 수도 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.
100 : LNG 저장탱크 110 : 내부 공간
120, 121 : 단열층 200 : 진공 장치
210, 211 : 진공계 220, 221 : 진공 호스
230, 231 : 진공 필터 240, 241, 242 : 진공 펌프

Claims (19)

1차 단열층 및 2차 단열층을 포함하는 LNG 저장탱크를 제작하는 단계;
상기 2차 단열층에 제 2 진공 호스의 일측 단부를 연결하는 단계;
상기 제 2 진공 호스의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계; 및
상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 2차 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계;를 포함하고,
상기 2차 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 2차 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮추는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 LNG 저장탱크의 1차 단열층에 제 1 진공 호스의 일측 단부를 연결하는 단계;
상기 제 1 진공 호스의 타측 단부를 상기 진공 펌프에 연결하는 단계; 및
상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 1차 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계;를 더 포함하고,
상기 1차 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 1차 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮추며,
상기 LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법을 실시하는 동안 계속적으로 상기 1차 단열층의 내부 압력은 상기 2차 단열층의 내부 압력보다 크게 유지되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 진공 펌프는 다수 개 설치되고,
각각의 상기 진공 펌프에는 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부 및 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부가 연결되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 제 1 진공 호스 및 상기 제 2 진공 호스는 각각 상기 진공 펌프의 개수만큼 설치되어 하나의 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부 및 하나의 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 하나의 상기 진공 펌프와 연결되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 제 1 진공 호스의 일측 단부는 상기 1차 단열층과 연결되고,
상기 제 2 진공 호스의 일측 단부는 상기 2차 단열층과 연결되며,
상기 제 1 진공 호스의 타측 단부는 상기 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 진공 펌프와 연결되고,
상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 상기 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 진공 펌프와 연결되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 제 1 진공 호스의 타측 단부는 제 1 진공 펌프에 연결되고,
상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 제 2 진공 펌프에 연결되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제 1 진공 펌프 및 상기 제 2 진공 펌프는 다수 개 설치되고,
각각의 제 1 진공 펌프에는 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부가 연결되며,
각각의 제 2 진공 펌프에는 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부가 연결되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제 1 진공 호스는 상기 제 1 진공 펌프의 개수만큼 설치되어 각각의 상기 제 1 진공 펌프에는 하나의 상기 제 1 진공 호스의 타측 단부가 연결되고,
상기 제 2 진공 호스는 상기 제 2 진공 펌프의 개수만큼 설치되어 각각의 상기 제 2 진공 펌프에는 하나의 상기 제 2 진공 호스의 타측 단부가 연결되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제 1 진공 호스의 일측 단부는 상기 1차 단열층과 연결되고,
상기 제 2 진공 호스의 일측 단부는 상기 2차 단열층과 연결되며,
상기 제 1 진공 호스의 타측 단부는 상기 제 1 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 제 1 진공 펌프와 연결되고,
상기 제 2 진공 호스의 타측 단부는 상기 제 2 진공 펌프의 개수만큼 분기되어 분기된 각각의 상기 타측 단부는 각각의 상기 제 2 진공 펌프와 연결되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 2 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층 내부의 기압이 일정하게 유지되는 시간을 조절하여 플라이우드의 함수율을 조절하는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 2 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 단열층에 포함되는 플라이우드의 온도가 영하로 떨어지면 상기 1차 단열층에 상온 이상의 온도를 가지는 기체를 공급하고 상기 2차 단열층에 포함되는 플라이우드의 온도가 영하로 떨어지면 상기 2차 단열층에 상온 이상의 온도를 가지는 기체를 공급하는 단계를 더 포함하는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 기체는,
아르곤, 헬륨 및 질소 중 어느 하나인, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 2 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라이우드의 함수율을 낮추는 작업 이후에도 상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층 중 하나 이상은 진공 상태로 유지되는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 2 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라이우드의 함수율을 낮추는 작업 이후에 상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층 중 하나 이상에 기체를 공급하는 단계를 더 포함하는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 기체는,
아르곤, 헬륨 및 질소 중 어느 하나인, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
단열층을 포함하는 LNG 저장탱크를 제작하는 단계;
상기 단열층에 진공 호스의 일측 단부를 연결하는 단계;
상기 진공 호스의 타측 단부를 진공 펌프에 연결하는 단계; 및
상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 단열층의 내부 압력을 낮추는 단계;를 포함하고,
상기 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮추는, LNG 저장탱크의 자연기화율 저감 방법.
LNG 저장탱크의 단열층과 일측 단부가 연결되는 진공 호스; 및
상기 진공 호스의 타측 단부가 연결되는 진공 펌프;를 포함하고,
상기 진공 펌프를 작동시켜 상기 단열층 내부를 진공 상태로 만들어 상기 단열층에 포함되는 플라이우드의 함수율을 낮추는, 진공 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 단열층 내부의 기압을 측정하는 진공계를 더 포함하는, 진공 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 진공 호스 상에 설치되어 불순물을 걸러내는 진공 필터를 더 포함하는, 진공 장치.
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