KR20170011226A - 액화천연가스 저장탱크 및 액화천연가스 저장탱크의 단열벽 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, 내부 공간에 저장되는 액화천연가스를 밀봉시키기 위해 스테인리스 스틸 소재로 마련되는 밀봉벽, 상기 밀봉벽과 접합되며, 상기 내부 공간을 외부와 단열시키기 위해 마련되는 단열벽을 포함하고, 상기 밀봉벽에는 열적 변형에 대응하기 위한 주름부가 형성되고, 상기 단열벽에는 상기 주름부가 삽입될 수 있도록 상기 주름부와 대응되게 홈이 형성됨으로써, 밀봉벽이 스테인리스 강으로 형성되면서도, 이와 적층되는 단열벽과의 간섭이 발생되지 않게 한다.

Description

액화천연가스 저장탱크 및 액화천연가스 저장탱크의 단열벽{LIQUID NATURAL GAS STORAGE TANK AND INSULATION WALL}

본 발명은 액화천연가스를 저장하는 탱크에 관한 것으로서, 특히 이중 단열벽 구조를 가지는 멤브레인형 저장탱크 및 그를 구성하는 단열벽에 관한 것이다.

천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃ 이하)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들어 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

액화천연가스 운반선에는 천연가스를 냉각하여 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 저장탱크(cargo, 화물창이라고도 함)가 구비된다. 액화천연가스의 끓는점은 대기압에서 약 -162℃ 정도이므로, 액화천연가스의 저장탱크는 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등과 같은 초저온에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있으며, 열응력 및 열수축에 강인하고, 열침입을 막을 수 있는 구조로 설계된다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel), 최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 포함된다.

LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.

이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.

이러한 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 멤브레인형 저장탱크는 GTT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.

종래의 액화천연가스 저장탱크의 한 형태인 TGZ Mark Ⅲ형 저장탱크는 1차 밀봉벽, 1차 단열벽, 2차 밀봉벽 및 2차 단열벽이 적층되는 구조이다. 1차 밀봉벽은 저장탱크에 저장된 액화천연가스와 직접 접하는 부분으로서 1.2㎜ 두께의 스테인리스강 멤브레인(Membrane)으로 이루어지고, 2차 밀봉벽도 스테인리스 강으로 이루어진다.

그리고, 1차 단열벽 및 2차 단열벽은 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등으로 이루어진다. 이때, 1차 단열벽과 2차 단열벽을 서로 고정시키기 위해, 1차 단열벽과 2차 밀봉벽과 2차 단열벽을 접착제로 붙인다.

그런데, 스테인리스 강은 극저온에서 사용할 수 있는 우수한 재질이지만, 열변형이 큰 문제가 있다.

그러므로, 스테인리스 강으로 구성되는 1차 밀봉벽에는 주름을 형성시켜 열변형에 대비하여 제작된다.

그러나, 2차 밀봉벽에 스테인리스 강이 사용되는 경우, 2차 밀봉벽에 주름을 형성시키면, 2차 밀봉벽의 상부에 적층되는 1차 단열벽과 간섭이 발생하거나, 2차 밀봉벽의 하부에 적층되는 2차 단열벽과 간섭이 발생되는 문제가 있다.

1. 한국공개특허공보 제10-2012-0131902호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 2차 밀봉벽이 스테인리스 강으로 형성되면서도, 이와 적층되는 단열벽과의 간섭이 발생되지 않도록 구성된 액화천연가스 저장탱크 및 이를 구성하는 단열벽을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, 내부 공간에 저장되는 액화천연가스를 밀봉시키기 위해 스테인리스 스틸 소재로 마련되는 밀봉벽, 상기 밀봉벽과 접합되며, 상기 내부 공간을 외부와 단열시키기 위해 마련되는 단열벽을 포함하고, 상기 밀봉벽에는 열적 변형에 대응하기 위한 주름부가 형성되고, 상기 단열벽에는 상기 주름부가 삽입될 수 있도록 상기 주름부와 대응되게 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 단열벽은 상기 밀봉벽의 상부와 하부에 이중으로 형성되며, 상기 밀봉벽의 상부에 형성되는 단열벽의 상부에는 내부 공간에 저장되는 액화천연가스를 1차적으로 밀봉시키기 위한 1차 밀봉벽이 형성된 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

그리고, 상기 1차 밀봉벽에는 열적 변형에 대응하기 위한 주름부가 형성된다.

또한, 상기 단열벽에 상기 주름부가 삽입될 수 있도록 형성되는 홈은 모서리를 깎아서 형성시킨 면취부와, 주 곡면을 이루는 곡면부로 형성된다.

여기서, 상기 곡면부는 상기 주름부가 형성하는 곡률과 동일한 곡률로 형성되는 것을 추가적인 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열벽은, 액화천연가스 저장탱크의 내부 공간을 외부와 단열시키기 위해 마련되며, 스테인리스 스틸 소재로 마련되고 열적 변형에 대응하기 위한 주름부가 형성된 밀봉벽과 접합되고, 상기 주름부가 삽입될 수 있도록 상기 주름부와 대응되게 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 주름부와 대응되게 형성되는 홈은 모서리를 깎아서 형성시킨 면취부와, 주 곡면을 이루는 곡면부로 형성된 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

그리고, 상기 곡면부는 상기 주름부가 형성하는 곡률과 동일한 곡률로 형성되는 것을 또한 특징으로 한다.

본 발명의 액화천연가스 저장탱크 및 액화천연가스 저장탱크의 단열벽에 의하면, 극저온에서도 우수한 성능을 갖는 스테인리스 강을 2차 밀봉벽으로 사용하면서도 1차, 2차 단열벽과의 간섭이 발생하지 않는 액화천연가스 저장탱크의 구현이 가능하다.

그리고, 단열벽에 형성시키는 홈을 최적화함으로써, 가공부를 줄일 수 있고, 그에 따라 단열층을 형성시키지 못하고 낭비되는 공간을 최소화하여 보다 효율적이다.

이러한 결과는 액화천연가스 저장탱크 내의 Boil-off rate(증발가스 발생률)를 작게 하는 결과를 가져오게 한다.

또한, 단열벽에 형성되는 홈에 면취부가 형성됨으로써 밀봉벽의 주름과 단열벽이 간섭되는 경우를 미연에 방지할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 2차 밀봉벽을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 2차 밀봉벽의 일 부분을 확대한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 단열벽과 밀봉벽의 관계를 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 의한 액화천연가스 저장탱크를 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 액화천연가스 저장탱크는 1차 밀봉벽(110), 1차 단열벽(120), 2차 밀봉벽(200) 및 2차 단열벽(300)을 포함한다.

1차 밀봉벽(110)은 1차 단열벽(120) 위에 설치되어 액화천연가스와 접하면서 저장탱크에 저장된 액화천연가스(LNG)를 액밀한다.

2차 밀봉벽(200)은 1차 단열벽(120)과 2차 단열벽(300) 사이에 설치되어 1차 밀봉벽(110)이 새는 경우 액화천연가스를 액밀하는 역할을 한다.

1차 밀봉벽(110) 및 2차 밀봉벽(200)에는 온도 변화에 의한 수축 및 신장 시 파손 등을 방지하기 위해서 다수의 주름부가 형성된다. 주름부는 액화천연가스의 선하적에 따른 온도 변화에 의하여 신장되거나 수축되어 1차 밀봉벽(110) 및 2차 밀봉벽(200)에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 방지한다.

1차 밀봉벽(110) 및 2차 밀봉벽(200)은 스테인레스 스틸로 제작될 수 있다.

도 2는 2차 밀봉벽(200)을 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 나타낸 2차 밀봉벽(200)의 일부를 확대 도시한 것이다.

2차 밀봉벽(200)에 형성되는 주름부(210)는 가로와 세로로 격자 형태로 다수 형성된다.

도 3과 같이 본 발명에서의 2차 밀봉벽(200)의 주름부(210)는 제1곡면(211)과 제2곡면(212)을 갖도록 성형된다.

즉, 주 곡면을 이루는 제2곡면(212)만으로 형성되고 모서리가 날카롭게 형성되는 것이 아니라, 주름의 시작점에서 제2곡면(212)과 반대 방향으로의 곡면 방향을 갖는 제1곡면(211)이 형성되도록 하여 열변형 대응을 위한 주름부로서의 기능에 보다 적절하도록 제작된다.

1차 밀봉벽(110)에 형성되는 주름은 액화천연가스 저장탱크의 내측면으로 형성되기 때문에, 다른 구성과의 간섭이 발생되지 않는다.

그러나, 2차 밀봉벽(200)은 상부에 1차 단일벽(120)과 접합되고, 하부에 2차 단열벽(300)과 접합되기 때문에 주름부(210)가 이들 단열벽과 간섭이 발생되게 된다.

그래서, 본 발명에 의한 액화천연가스 저장탱크의 단열벽에는 2차 밀봉벽(200)의 주름부(210)에 대응되는 홈이 형성된다.

도 4는 이를 나타낸 형상이며, 2차 밀봉벽(200)의 주름부(210)가 2차 단열벽(300) 방향으로 형성되어, 2차 단열벽(300)에 홈이 형성된 것을 그 예로 들었다. 이에 국한되지 않고, 2차 밀봉벽(200)의 주름부(210)가 1차 단열벽(120) 방향으로 형성되고, 1차 단열벽(120)에 주름부(210)에 대응되는 홈이 형성될 수도 있다.

본 발명에서의 예로 드는 2차 단열벽(300)에 형성되는 홈은 그 홈의 크기를 최소화하여 단열 성능을 최대화하면서 2차 밀봉벽(200)과 간섭이 최대한 발생되지 않도록 형성된다.

이를 위해서, 2차 단열벽(300)의 홈에는 면취부(311, 面取, chamfer)와 곡면부(312)가 형성된다.

면취부(311)는 2차 단열벽(300)에서 홈이 시작되는 지점에 해당하여, 이 지점이 경사지게 깎아지게 형성된 것이고, 곡면부(312)는 면취부(311)로부터 연장되어 2차 밀봉벽(200) 주름부(210)의 제2곡면(212)에 대응되는 곡률을 가지면서 제2곡면(212)의 외곽보다 2~3mm 가량 큰 반경을 가지도록 형성된다.

이와 같이 면취부(311)가 2차 밀봉벽(200) 주름부(210)의 제1곡면(211)과 대응되도록 형성됨으로써, 곡면부(312)가 2차 밀봉벽(200) 주름부(210)의 제2곡면(212)보다 최소한으로 큰 반경을 가질 수 있게 됨으로써, 공간 낭비를 최소화하고 단열 성능을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 홈의 시작 지점이 급격히 꺾어지지 않고, 면취부(311)가 형성되어 완만한 경사로 형성됨으로써, 만일의 경우에 발생할 수 있는 2차 밀봉벽(200)과 홈 모서리가 접촉되어 발생되는 불량을 방지시킬 수 있다.

한편, 1차 단열벽(120)은 1차 밀봉벽(110) 아래에 위치하면서 액화천연가스를 단열시키고, 2차 단열벽(300)은 액화천연가스 저장 탱크의 내부 벽에 설치되어 액화천연가스를 단열시킨다. 즉, 2차 단열벽(300)이 액화천연가스 저장 탱크의 내부 벽에 설치되고, 2차 단열벽(300)의 상부에 2차 밀봉벽(200)이 위치한다.

1차 단열벽(120) 및 2차 단열벽(300)은 상부판, 하부판 및 상부판과 하부판 사이에 형성되는 단열재로 이루어진다. 상부판과 하부판은 플라이우드(Plywood) 재질로 이루어지고, 단열재는 폴리우레탄 폼(Polyurethane Form)으로 형성될 수 있다.

본 발명의 2차 단열벽(300)에 형성되는 홈은 상부판과 일부의 단열재를 제거한 형태일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크 및 액화천연가스 저장탱크의 단열벽은, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시 예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

110 : 1차 밀봉벽
120 : 1차 단열벽
200 : 2차 밀봉벽
210 : 주름부
211 : 제1곡면 212 : 제2곡면
300 : 2차 단열벽
311 : 면취부 312 : 곡면부

Claims (8)

1. 내부 공간에 저장되는 액화천연가스를 밀봉시키기 위해 스테인리스 스틸 소재로 마련되는 밀봉벽;
   상기 밀봉벽과 접합되며, 상기 내부 공간을 외부와 단열시키기 위해 마련되는 단열벽을 포함하고,
   상기 밀봉벽에는 열적 변형에 대응하기 위한 주름부가 형성되고,
   상기 단열벽에는 상기 주름부가 삽입될 수 있도록 상기 주름부와 대응되게 홈이 형성된 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열벽은 상기 밀봉벽의 상부와 하부에 이중으로 형성되며,
   상기 밀봉벽의 상부에 형성되는 단열벽의 상부에는 내부 공간에 저장되는 액화천연가스를 1차적으로 밀봉시키기 위한 1차 밀봉벽이 형성된 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 1차 밀봉벽에는 열적 변형에 대응하기 위한 주름부가 형성된 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 단열벽에 상기 주름부가 삽입될 수 있도록 형성되는 홈은 모서리를 깎아서 형성시킨 면취부와, 주 곡면을 이루는 곡면부로 형성된 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 곡면부는 상기 주름부가 형성하는 곡률과 동일한 곡률로 형성되는 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크.
6. 액화천연가스 저장탱크의 내부 공간을 외부와 단열시키기 위해 마련되며,
   스테인리스 스틸 소재로 마련되고 열적 변형에 대응하기 위한 주름부가 형성된 밀봉벽과 접합되고,
   상기 주름부가 삽입될 수 있도록 상기 주름부와 대응되게 홈이 형성된 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크의 단열벽.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 주름부와 대응되게 형성되는 홈은 모서리를 깎아서 형성시킨 면취부와, 주 곡면을 이루는 곡면부로 형성된 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크의 단열벽.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 곡면부는 상기 주름부가 형성하는 곡률과 동일한 곡률로 형성되는 것을 특징으로 하는,
   액화천연가스 저장탱크의 단열벽.

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