KR20170007945A - 단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크 및 단열부의 배치 방법 - Google Patents

단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크 및 단열부의 배치 방법 Download PDF

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Abstract

단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크 및 단열부의 배치 방법이 개시된다.
액화가스 저장 탱크에 저장된 액화가스의 질량에 의한 하중, 및 슬로싱(Sloshing) 현상에 따라 발생하는 충격에 따라 액화가스 저장 탱크용 단열부에 배치되는 단열 패널의 밀도를 달리 함으로써, 액화가스에 의해 발생하는 충격에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크 및 단열부의 배치 방법이 개시된다.

Description

단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크 및 단열부의 배치 방법{Liquefied storage tank including heat insulation part and method of arrangement for heat insulation part}
본 발명은 단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크 및 단열부의 배치 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액화가스 저장 탱크의 생산 비용을 절감할 수 있는 단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크 및 단열부의 배치 방법에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)를 비롯한 액화가스는 상압에서 극저온에서 액화되기 때문에 이러한 액화가스를 운송하기 위해서는 액화가스를 저장하는 별도의 저장 탱크가 필요하다.
이러한 액화가스 저장 탱크는 액화가스가 외부와의 열교환으로 인하여 증발하는 것을 방지하기 위해 단열부를 포함한다.
액화가스 저장 탱크는 외부와의 단열을 위한 단열부가 액화가스에 의한 하중을 직접 받는지에 따라 독립형 저장 탱크와, 멤브레인형(Membrane Type) 저장 탱크로 구분된다. 즉, 독립형 저장 탱크는 단열부가 액화가스에 의한 하중을 직접 받지 않는 저장 탱크인 반면, 멤브레인 저장 탱크는 단열부가 액화가스에 의한 하중을 직접 받는 형태의 저장 탱크이다.
한편, 멤브레인형 저장 탱크는 NO96형과 MarkIII형 등으로 나누어진다.
종래의 멤브레인형 저장 탱크는 액화가스와 외부와의 단열이라는 본래의 목적만을 달성하기 위해 저장 탱크 전체에 동일한 성질(즉, 밀도)의 단열부를 설치하였다.
액화가스를 저장하는 탱크는 슬로싱(Sloshing) 현상에 의해 지속적인 충격을 받게 된다. 슬로싱 현상이란 유체와 유체를 담고 있는 탱크 사이에서 발생하는 상대적 운동을 말하는 것으로서, 유체를 운송하는 과정에서 탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 현상은 탱크에 충격을 가하여 탱크 등의 파손을 초래할 수 있다. 즉, 액화가스를 저장하는 탱크가 받는 충격은 (a) 액화가스 자체의 무게에 의한 하중과 (b) 액화가스의 슬로싱 현상에 의한 슬로싱 하중으로 구분할 수 있다.
한편, 액화가스에 의한 하중을 직접 받는 멤브레인형 저장 탱크의 특징상 저장 탱크 내에도 슬로싱 하중에 의한 충격을 많이 받는 부분과 그렇지 않은 부분으로 나누어져 있다. 따라서, 이러한 점을 고려하지 않고 저장 탱크 전체에 동일한 성질의 단열부를 설치하는 경우 (1) 액화가스에 의한 슬로싱 등에 의한 충격이 많은 부분은 액화가스에 의한 충격에 상대적으로 취약하고, (2) 액화가스에 의한 하중이 적은 부분은 과도한 단열부를 소모한다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 액화가스에 의한 하중을 고려하여 멤브레인형 저장 탱크에 설치되는 단열부, 구체적으로는 단열 패널의 배치를 최적화하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 단열부가 구비되는 액화가스 저장 탱크; 를 포함하며, 상기 단열부는, 복수의 영역으로 나뉘어 각 영역에 서로 다른 밀도를 갖는 단열 패널이 구비되며, 상기 복수의 영역은 액화가스의 하중, 및 액화가스에 의한 슬로싱(Sloshing) 현상에 의해 상기 액화가스 저장 탱크에 가해지는 충격에 따라 나뉘는 액화가스 저장 탱크용 단열부의 배치 구조가 제공된다.
상기 영역은 상기 저장 탱크의 바닥면에 형성되는 제1 밀도 영역; 및 상기 저장 탱크의 측면, 및 상면에 형성되는 제2 밀도 영역; 을 포함할 수 있다.
상기 제2 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제1 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 클 수 있다.
상기 영역은 상기 저장 탱크의 바닥면에 형성되는 제3 밀도 영역; 상기 저장 탱크의 측면, 정면, 및 후면에 형성되는 제4 밀도 영역; 및 상기 저장 탱크의 상면에 형성되는 제5 밀도 영역; 을 포함할 수 있다.
상기 제5 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제4 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 크고, 상기 제3 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제4 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 작을 수 있다.
상기 저장 탱크의 상면 중 중앙부에 형성되어 상기 제5 밀도 영역에 의해 둘러싸여 있는 제6 밀도 영역; 을 더 포함할 수 있다.
상기 제6 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제5 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 작을 수 있다.
상기 저장 탱크의 측면, 정면, 및 후면에 형성되며 상기 제4 밀도 영역의 하부에 구비되는 제7 밀도 영역; 을 더 포함할 수 있다.
상기 제7 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제4 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 클 수 있다.
상기 제4 밀도 영역은 상기 제5 밀도 영역 방향으로 상방으로 돌출될 수 있다.
상기 액화가스 저장 탱크는 멤브레인 타입(Membrane-Type)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스 저장 탱크에 구비되는 단열부에 있어서, 상기 단열부는 액화가스의 질량에 의한 하중을 받는 제1 영역; 액화가스의 슬로싱(Sloshing) 현상에 따른 충격을 받는 제2 영역; 및 기타 영역인 제3 영역; 으로 나뉘며, 상기 제2 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제1 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 크고, 상기 제3 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제1 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 큰 액화가스 저장 탱크용 단열부의 배치 방법이 제공된다.
상기 단열부는 R-PUF(Reinforced Poly-Uratane Foam)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 멤브레인형 저장 탱크에서 액화가스에 의한 슬로싱 현상이 많은 부분과 그렇지 않은 부분의 단열부를 구성하는 단열 패널의 밀도를 달리 하여 액화가스에 의한 충격에 대한 내구성이 강해지는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명에 따르면 액화가스에 의한 하중 내지 충격의 영향을 적게 받는 부분은 상대적으로 저밀도의 단열 패널로 구성된 단열부를 적용함으로써 단열 패널에 사용되는 재료 사용의 최적화를 도모할 수 있다는 효과도 발생한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 액화가스 저장 탱크의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부를 전개하여 도시한 전개도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명될 것이나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 액화가스 저장 탱크의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되는 액화가스 저장 탱크(1)는 멤브레인 타입(Membrane-Type)일 수 있다. 하기에 설명될 도 2 내지 도 4는 액화가스 저장 탱크를 전개한 도면으로서 도 2 내지 도 4에 표시된 각기 다른 해칭(Hatching)은 각기 다른 영역을 의미하는 것으로서, 보다 상세하게는 다른 밀도를 같는 단열패널이 적용된 각각의 단열부의 영역을 의미하는 것이다.
또한, 도 1 내지 도 4에서는 액화가스 저장 탱크(1)의 내부를 설명하기 위해 액화가스 저장 탱크(1)의 정면부를 생략한 채 도시하였으나 도 2 내지 도 4에 도시된 액화가스 저장 탱크의 단열부에서 정면부와 후면부는 서로 동일한 구성의 영역을 갖는다.
한편, 하기에서 설명될 단열패널은 R-PUF(Reinforced Poly-Uratane Foam)로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부는 바닥면, 상면, 좌측면과 우측면으로 구성된 측면, 정면, 및 후면을 포함한다. 또한, 액화가스 저장 탱크의 단열부는 측면과 바닥면 사이의 하부 챔퍼면, 및 측면과 상면 사이의 상부 챔퍼면을 더 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부는 단열부에 적용되는 단열 패널의 밀도에 따라 제1 밀도 영역, 및 제2 밀도 영역으로 나뉜다. 액화가스 저장 탱크의 단열부의 바닥면은 제1 밀도 영역으로 구성되고, 상하부 챔퍼면을 비롯한 나머지 면들은 제2 밀도 영역으로 구성된다. 이때, 제2 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 제1 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도보다 클 수 있다. 제1 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 대략 130kg/m3일 수 있고, 제2 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 대략 210kg/m3일 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부는 액화가스를 연료로 사용하는 해상 부유물에 적용될 수 있다. 즉, 액화가스를 연료로 사용하는 해상 부유물에 구비된 액화가스 저장 탱크는 해상 부유물의 운항에 따라 액화가스 저장 탱크 내부에 저장되어 있는 액화가스의 양이 점차 감소한다. 따라서, 해상 부유물의 운항에 따라 슬로싱 현상에 의한 충격을 받는 부분 또한 가변적이게 된다. 즉, 운항 초기에 액화가스 저장 탱크에 저장된 액화가스가 비교적 많은 경우 슬로싱 하중에 의한 충격을 받는 부분은 액화가스 저장 탱크 측면, 정면, 및 후면의 상부 영역, 상부 챔퍼면, 및 상면인 반면 해상 부유물의 운항에 따라 액화가스 저장 탱크에 저장된 액화가스의 양이 감소한 경우 슬로싱에 의한 충격을 받는 부분은 액화가스 저장 탱크 측면, 정면, 및 후면의 하부 영역, 하부 챔퍼면이 된다.
한편, 액화가스 저장 탱크가 액화가스에 의한 충격을 받는 요인은 크게 (a) 액화가스 자체의 무게에 의해 액화가스 저장 탱크의 바닥면이 받는 하중과, (b) 액화가스에 의해 발생하는 슬로싱 현상에 의해 액화가스 저장 탱크의 상면, 측면, 정면, 후면, 또는 상하부 챔퍼면이 받는 슬로싱 하중으로 구분할 수 있는데 일반적으로 (a)에 비해 (b)에 의한 충격이 더 크다. 따라서, 제1 밀도 영역에 적용되는 단열 패널은 상대적으로 저밀도인 반면 제2 밀도 영역에 적용되는 단열 패널은 상대적으로 고밀도일 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부는 밀도 영역의 구분이 도 2의 제1 실시예와 상이하다. 즉, 바닥면과 하부 챔퍼면은 제3 밀도 영역, 측면, 정면, 및 후면의 하부 영역은 제4 밀도 영역, 측면, 정면, 및 후면의 상부 영역, 상면의 가운데 영역, 및 상부 챔퍼면은 제5 밀도 영역, 상면의 가운데 영역은 제6 영역으로 구성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 제4 밀도 영역 중 정면, 및 후면 중앙 영역은 제5 밀도 영역을 향해 상방으로 돌출될 수 있으며, 제6 영역은 상면의 가운데에 사각형의 형상으로 구성될 수 있다.
제5 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 제4 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도보다 클 수 있고, 제4 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 제3 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 클 수 있다. 또한, 제5 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 제6 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 클 수 있다. 예를 들어, 제3 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 대략 100kg/m3일 수 있고, 제4 밀도 영역 및 제6 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 대략 130kg/m3일 수 있고, 제5 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 대략 210kg/m3일 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부는 LNG 운반선과 같이 액화가스를 저장하는 저장탱크가 구비된 해상 부유물에 적용될 수 있다.
즉, 액화가스를 저장하거나 저장한 상태로 운반하는 해상 부유물에 구비된 액화가스 저장 탱크의 경우 본 발명의 제1 실시예와 달리 액화가스 저장 탱크에 저장된 액화가스의 양이 가득 차 있거나 텅 비어 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예와 달리 바닥면, 및 하부 챔퍼면 이외의 면에 모두 비교적 고밀도의 단열패널을 설치할 필요가 없다. 따라서, 슬로싱에 의한 충격을 많이 받는 측면, 정면, 및 후면의 상부 영역, 상면, 및 상부 챔퍼면에 적용되는 단열 패널은 상대적으로 고밀도일 수 있고, 슬로싱에 의한 충격을 비교적 적게 받는 측면, 정면, 및 후면의 하부 영역에 적용되는 단열 패널은 상대적으로 중밀도일 수 있으며, 슬로싱에 의한 충격은 거의 없이 액화가스 자체의 하중에 의한 충격을 주로 받는 바닥면, 및 하부 챔퍼면에 적용되는 단열 패널은 상대적으로 저밀도일 수 있다.
한편, 상면 중에서도 상면의 가장자리 영역은 슬로싱에 의한 충격을 많이 받는 반면 상면의 가운데 영역은 슬로싱에 의한 충격을 상대적으로 덜 받는다. 따라서, 상면의 가장자리 영역은 비교적 고밀도의 단열 패널이 적용되는 반면 상면의 가운데 영역은 비교적 저밀도의 단열 패널이 적용될 수 있다.
또한, 단열 패널은 통상 사각형의 형상으로 액화가스 저장 탱크에 부착되는데 이 경우 제4 밀도 영역 중 정면, 및 후면의 중앙 영역이 사각의 각진 형태로 제5 밀도 영역을 향해 돌출되도록 함으로써, 사각형 이외의 형상을 갖는 별도의 단열 패널을 구비할 필요가 없이 본 발명의 효과를 달성할 수 있다. 상면의 가운데 영역을 사각형의 형상으로 하는 경우에도 별도의 단열 패널을 구비할 필요가 없이 본 발명의 효과를 달성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 4에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부는 도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부와 기본적으로 동일하다. 따라서, 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따르면 액화가스 저장 탱크의 단열부 중 측면, 정면, 및 후면 중 제4 밀도 영역의 하부 영역에 제7 밀도 영역이 형성된다. 제7 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 제4 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도보다 클 수 있다. 예를 들어, 제7 밀도 영역에 적용되는 단열 패널의 밀도는 대략 210kg/m3일 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장 탱크의 단열부는 본 발명의 제2 실시예와 같이 LNG 운반선과 같이 액화가스를 저장하는 저장탱크가 구비된 해상 부유물에 적용될 수 있다. 다만, 액화가스를 저장하는 저장탱크에 저장되는 액화가스의 용량의 범위가 본 발명의 제2 실시예와 다른 경우에 적용될 수 있다.
즉, 액화가스를 저장하는 저장탱크에 저장된 액화가스의 양이 비교적 작은 경우 운송 도중에 발생하는 슬로싱 현상에 의해 액화가스 저장 탱크의 단열부의 측면, 정면, 및 후면의 하부 영역이 받는 충격이 클 수 있다. 따라서, 측면, 정면, 및 후면 중 제4 밀도 영역의 하부 영역에 비교적 고밀도의 단열 패널이 적용되는 제7 밀도 영역을 추가로 구비하여 단열부의 내구성을 향상시킬 수 있다.
1 - 액화가스 저장 탱크
10 - 제1 밀도 영역
12 - 제2 밀도 영역
20 - 제3 밀도 영역
22 - 제4 밀도 영역
24 - 제5 밀도 영역
26 - 제6 밀도 영역
28 - 제7 밀도 영역

Claims (13)

  1. 단열부가 구비되는 액화가스 저장 탱크; 를 포함하며,
    상기 단열부는,
    복수의 영역으로 나뉘어 각 영역에 서로 다른 밀도를 갖는 단열 패널이 구비되며,
    상기 복수의 영역은 액화가스의 하중, 및 액화가스에 의한 슬로싱(Sloshing) 현상에 의해 상기 액화가스 저장 탱크에 가해지는 충격에 따라 나뉘는,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 영역은,
    상기 저장 탱크의 바닥면에 형성되는 제1 밀도 영역; 및
    상기 저장 탱크의 측면, 및 상면에 형성되는 제2 밀도 영역; 을 포함하는,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제1 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 큰,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 영역은,
    상기 저장 탱크의 바닥면에 형성되는 제3 밀도 영역;
    상기 저장 탱크의 측면, 정면, 및 후면에 형성되는 제4 밀도 영역; 및
    상기 저장 탱크의 상면에 형성되는 제5 밀도 영역; 을 포함하는,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제5 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제4 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 크고,
    상기 제3 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제4 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 작은,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 저장 탱크의 상면 중 중앙부에 형성되어 상기 제5 밀도 영역에 의해 둘러싸여 있는 제6 밀도 영역; 을 더 포함하는,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제6 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제5 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 작은,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 저장 탱크의 측면, 정면, 및 후면에 형성되며 상기 제4 밀도 영역의 하부에 구비되는 제7 밀도 영역; 을 더 포함하는,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제7 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제4 밀도 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 큰,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 제4 밀도 영역은 상기 제5 밀도 영역 방향으로 상방으로 돌출되어 있는,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 액화가스 저장 탱크는 멤브레인 타입(Membrane-Type)인,
    단열부가 구비된 액화가스 저장 탱크.
  12. 액화가스 저장 탱크에 구비되는 단열부의 배치 방법에 있어서,
    액화가스의 질량에 의한 하중을 받는 제1 영역;
    액화가스의 슬로싱(Sloshing) 현상에 따른 충격을 받는 제2 영역; 및
    기타 영역인 제3 영역; 으로 나뉘며,
    상기 제2 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제1 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 크고,
    상기 제3 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도는 상기 제1 영역에 구비되는 단열 패널의 밀도보다 큰,
    액화가스 저장 탱크용 단열부의 배치 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 단열부는,
    R-PUF(Reinforced Poly-Uratane Foam)를 포함하는,
    액화가스 저장 탱크용 단열부의 배치 방법.
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