KR20170053497A - 탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기 - Google Patents
탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170053497A KR20170053497A KR1020150156102A KR20150156102A KR20170053497A KR 20170053497 A KR20170053497 A KR 20170053497A KR 1020150156102 A KR1020150156102 A KR 1020150156102A KR 20150156102 A KR20150156102 A KR 20150156102A KR 20170053497 A KR20170053497 A KR 20170053497A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- inner shell
- liquefied gas
- shell
- outer shell
- carbon fiber
- Prior art date
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 39
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 9
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC=C.C=CC#N NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N methanediol Chemical compound OCO CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- DSROZUMNVRXZNO-UHFFFAOYSA-K tris[(1-naphthalen-1-yl-3-phenylnaphthalen-2-yl)oxy]alumane Chemical compound C=1C=CC=CC=1C=1C=C2C=CC=CC2=C(C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=1O[Al](OC=1C(=C2C=CC=CC2=CC=1C=1C=CC=CC=1)C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)OC(C(=C1C=CC=CC1=C1)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)=C1C1=CC=CC=C1 DSROZUMNVRXZNO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C3/00—Vessels not under pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K15/03006—Gas tanks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
- B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
- B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
- B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
- B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
- B64D37/02—Tanks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/001—Thermal insulation specially adapted for cryogenic vessels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/06—Closures, e.g. cap, breakable member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C3/00—Vessels not under pressure
- F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
- F17C3/08—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by vacuum spaces, e.g. Dewar flask
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0658—Synthetics
- F17C2203/066—Plastics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/01—Mounting arrangements
- F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
- F17C2205/013—Two or more vessels
- F17C2205/0149—Vessel mounted inside another one
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/01—Mounting arrangements
- F17C2205/0153—Details of mounting arrangements
- F17C2205/018—Supporting feet
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/40—Weight reduction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
본 발명은, 액화가스가 내부에 저장되는 내부 쉘; 상기 내부 쉘과의 사이에 공간이 형성되도록 상기 내부 쉘의 외부를 감싸는 외부 쉘; 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘을 지지하여 형상을 유지하도록 상기 내부 쉘과 외부 쉘 사이의 공간에 설치되는 복수개의 지지부; 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 공간에 설치되어 열전달을 차단하는 단열부; 상기 외부 쉘을 관통하여 상기 내부 쉘을 외부와 교통시키는 유출입부; 및 상기 유출입부에 착탈식으로 결합되어 상기 내부 쉘의 액화가스의 유출을 차단하는 차단캡;을 포함하며, 상기 내부 쉘, 외부 쉘 및 지지부는 탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 포함하는 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 극저온 액화가스 저장용기를 제공한다.
본 발명에 따른 극저온 액화가스 저장용기는 저장용기에 탄소섬유 강화 플라스틱을 적용함으로써 강(steel)을 사용하는 종래의 용기에 비하여 중량을 크게 감소시키고 단열효과가 우수하여 경량화가 요구되는 다양한 분야의 액화가스 저장용기로 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 극저온 액화가스 저장용기는 저장용기에 탄소섬유 강화 플라스틱을 적용함으로써 강(steel)을 사용하는 종래의 용기에 비하여 중량을 크게 감소시키고 단열효과가 우수하여 경량화가 요구되는 다양한 분야의 액화가스 저장용기로 활용할 수 있다.
Description
본 발명은 탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기에 관한 것이다.
일반적으로, 액화 천연가스는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체가 된 상태를 의미하는 것으로 액화 천연가스는 상온에서 기체를 압축하여 액체가 되는 가스와 상온이 아닌 임계온도 이하로 냉각 및 가압되어 액화되는 압축가스를 포함하며, 메탄(methane)을 주성분으로 하는 액화된 액화 천연가스는 -160 ℃ 이하의 온도로 냉각되어 부피를 줄인 극저온 액체로서, 이러한 액화 천연가스는 기체 상태일 때보다 부피가 작아 저장 용기에 보관하여 장거리 수송에 용이하다.
상기한 액화 천연가스는 저장 용기에 저장되어 수송되는 것이 일반적이며, 이에 따라, 액화가스를 저장하는 용기는 내부 압력을 견디기 위하여 구조적으로 원통형 또는 구형으로 형성될 수 있고, 극저온의 액화가스를 저장하는 내부 용기, 내부 용기와 외부와의 열전달을 차단하는 단열재 및 단열재의 외부의 충격을 방지하는 외부 용기를 포함하는 이중의 용기 구조로 제작된다.
상기한 구조의 저장용기에서 내부 용기는 저장되는 액화가스에 따라 정해지는 내부 온도에 견딜 수 있는 재질로 이루어진다. 또한, 내부 용기의 두께는 내부 용기의 재질, 설계 압력, 용기의 크기 등에 따라 결정되며, 이에 따라 수송기기의 무게가 좌우된다.
한편, 최근 에너지 효율 및 환경에 미치는 영향 등에 관심이 증가함에 따라 자동차, 선박, 우주선 등의 수송기기의 관련 제품의 경량화를 통해 연료 소모량을 줄이고 이산화탄소 배출을 감소시킬 수 있는 방법에 관한 관심이 증가하고 있다.
일례로, 종래에 수송기기의 연료탱크를 비롯하여 대부분의 극저온 액화가스(LNG, 액화산소, 액화수소, 액체헬륨 등)의 저장용기는 스테인리스강(stainless steel) 또는 알루미늄(aluminium) 소재로 이루어져 중량이 무거워 수송기기의 경량화가 어려우며, 저장용기의 단열성능이 떨어진다는 단점이 있다.
따라서, 상기한 단점을 보완할 수 있는 소재를 활용한 저장용기에 관한 연구가 필요하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가벼우면서도 단열성능이 우수한 소재인 탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 극저온 액화가스 저장용기에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 액화가스가 내부에 저장되는 내부 쉘; 상기 내부 쉘과의 사이에 공간이 형성되도록 상기 내부 쉘의 외부를 감싸는 외부 쉘; 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘을 지지하여 형상을 유지하도록 상기 내부 쉘과 외부 쉘 사이의 공간에 설치되는 복수개의 지지부; 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 공간에 설치되어 열전달을 차단하는 단열부; 상기 외부 쉘을 관통하여 상기 내부 쉘을 외부와 교통시키는 유출입부; 및 상기 유출입부에 착탈식으로 결합되어 상기 내부 쉘의 액화가스의 유출을 차단하는 차단캡;을 포함하며, 상기 내부 쉘, 외부 쉘 및 지지부는 탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 포함하는 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 극저온 액화가스 저장용기를 제공한다.
또한, 상기 내부 쉘은 -150 ℃ 이하의 온도를 견디는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 측면에서 상하방향으로 일정 간격으로 설치되는 판(plate)상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 측면 둘레를 따라 일정 간격으로 설치되는 봉(rod)상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열부는 진공 분위기로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열부는 단열부재가 내부에 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부 쉘의 탄소섬유 강화 플라스틱은 저장 용기를 기준으로 탄소섬유를 종방향, 사선방향 또는 횡방향으로 반복 적층하여 형성시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부 쉘은 상기 내부 쉘과 동일한 형태의 탄소섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차단캡은 복수 개의 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 배관이 연결되어 액화가스를 충전 및 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 액화가스 저장용기를 연료탱크로 포함하는 수송기기를 제공한다.
본 발명에 따른 극저온 액화가스 저장용기는 저장용기에 탄소섬유 강화 플라스틱을 적용함으로써 강(steel)을 사용하는 종래의 용기에 비하여 중량을 크게 감소시키고 단열효과가 우수하여 경량화가 요구되는 다양한 분야의 액화가스 저장용기로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 저장용기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장용기의 (a) 판(plate)상의 지지부 및 (b) 봉(bar)상의 지지부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장용기 및 차단캡의 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 극저온 액화가스 저장용기의 내부 쉘의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장용기의 (a) 판(plate)상의 지지부 및 (b) 봉(bar)상의 지지부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장용기 및 차단캡의 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 극저온 액화가스 저장용기의 내부 쉘의 구조를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유 강화 플라스틱을 적용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기(10)를 나타낸 개념도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 액화가스 저장용기(10)는, 액화가스가 내부에 저장되는 내부 쉘(100); 상기 내부 쉘(100)과의 사이에 공간이 형성되도록 상기 내부 쉘(100)의 외부를 감싸는 외부 쉘(200); 상기 내부 쉘(100)과 상기 외부 쉘(200)을 지지하여 형상을 유지하도록 상기 내부 쉘(100)과 외부 쉘(200) 사이의 공간에 설치되는 복수개의 지지부(300); 상기 내부 쉘(100)과 상기 외부 쉘(200) 사이의 공간에 설치되어 열전달을 차단하는 단열부(400); 상기 외부 쉘(200)을 관통하여 상기 내부 쉘(100)을 외부와 교통시키는 유출입부(500); 및 상기 유출입부(500)에 착탈식으로 결합되어 상기 유출입부(500)에 의한 내부 쉘(100)의 교통을 차단하는 차단캡(600);을 포함하는 이중벽 구조를 가지며, 상기한 내부 쉘(100), 외부 쉘(200) 및 지지부(300)는 탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 포함하는 소재로 이루어져 LNG, 액화산소, 액화수소, 액체헬륨 등의 극저온 액화가스(cryogenic liquefied gas)를 용이하게 저장할 수 있다.
상기 액화가스 저장용기(10)에서, 내부 쉘(100)은 내측에 액화가스가 저장되기 위한 공간을 형성하고, 튜브 형태로 이루어지거나, 그 밖의 다면체를 비롯한 다양한 형상을 가질 수 있으며, 상기 내부 쉘(100)은 -150 ℃ 이하의 온도를 견딜 수 있으며, 특히, -150 내지 -200 ℃의 온도의 LNG, 액화산소, 액화수소, 액체헬륨 등을 효과적으로 저장할 수 있다.
상기 외부 쉘(200)은 내부 쉘(100)과의 사이에 공간을 형성하도록 내부 쉘(100)의 외측을 감싸며, 내부 쉘(100)에 가해지는 내부 압력을 분담하며, 내부 쉘(100)의 내부 압력을 고르게 지지하는 역할을 할 수 있으며, 이를 위해 내부 쉘(100)의 형상과 대응되는 형상으로 구성될 수 있고, 내부에 단열부(400)를 형성시킬 수 있다.
지지부(300)는 내부 쉘(100)과 외부 쉘(200)을 지지하도록 내부 쉘(100)과 외부 쉘(200) 사이의 공간에 설치됨으로써 내부 쉘(100)과 외부 쉘(200)을 구조적으로 보강하게 되고, 액화천연가스의 저온에 견디기 위한 단단한 소재로 제작될 수 있다.
상기 지지부(300)는 다양한 형상으로 내부 쉘(100) 및 외부 쉘(200) 사이의 공간에 형성시킬 수 있다. 일례로, 상기 지지부(300)는 판(plate)상의 형태로 상기 내부 쉘(100)과 상기 외부 쉘(200) 사이의 측면에서 상하방향으로 일정 간격으로 설치되도록 구성할 수 있다(도 2(a)). 또한, 판상의 형태로 지지부가 설치될 시, 내부 쉘(100)의 하면에 하부 지지부(310)를 추가적으로 고정설치하여 내부 쉘(100)의 하부를 구조적으로 지지하도록 구성할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 지지부(300)는 봉(rod)상의 형태로 상기 내부 쉘(100)과 상기 외부 쉘(200) 사이의 측면 둘레를 따라 일정 간격으로 지지부(300)가 설치되도록 구성하여 내부 쉘(100)에 내부 압력을 분산하여 외부 쉘(200)이 지지하도록 구성할 수 있다(도 2(b)).
또한, 단열부(400)는 내부 쉘(100)과 외부 쉘(200) 사이의 공간에 설치되고, 내부 쉘(100)의 열이 외부로 전달되는 것을 감소시킬 수 있도록 진공 분위기가 유지되도록 구성할 수 있다. 또한, 열전달 효율이 낮은 유리섬유(glass fiber), 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 또는 퍼라이트(perlite)등의 단열부재를 배치하여 단열효과를 더욱 높이도록 구성할 수 있으며, 상기 단열부재는 입자(grain) 형태의 단열부재를 사용하도록 구성하여 상기 지지부(300)의 구조를 용이하게 통과하여 상기 단열부(400)에 충진이 용이하도록 구성할 수 있다.
상기 유출입부(500)는 내부 쉘(100)에서 액화가스의 공급 및 배출을 위하여 외부 쉘(200) 및 내부 쉘(100)을 관통한 형태로 형성될 수 있다.
차단캡(600)은 유출입부(500)에 착탈식으로 결합되어 상기 내부 쉘(100)의 액화가스의 유출을 차단하는 역할을 하며, 고무링 등의 차단부재(미도시)가 구비되어 내부 쉘(100)을 단단히 밀봉시키는 역할을 한다. 또한, 상기 차단캡(600)은 복수 개의 홀(610)이 형성된 것일 수 있으며, 상기 복수 개의 홀(610)을 통해 배관이 관통 연결되어 액화가스를 충전 및 배출하도록 구성할 수 있다.
한편, 상기한 내부 쉘(100), 외부 쉘(200) 및 지지부(300)는 탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 포함하는 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.
탄소섬유 강화 플라스틱은 강도 및 탄성이 각각 철의 10배 및 3배 높으며, 동일 부피의 철과 비교할 때, 중량이 20% 정도로 매우 가벼운 초경량성 소재일 뿐만 아니라, 극저온에서도 열전도도와 종방향 열팽창계수가 낮고 열치수 안정성을 나타내어 액화가스 저장용기(10) 제조를 위해 효과적으로 활용될 수 있다.
상기한 탄소섬유 강화 플라스틱은 액화가스 저장용기(10)에 사용하기 위해 탄소섬유를 반복적층하여 형성시킨 탄소섬유 강화 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하며, 액화가스 저장용기(10)에 얼마나 큰 내압력이 작용하는지에 따라 탄소섬유의 적층 횟수를 조절하도록 구성하여 액화가스 저장용기(10)의 강도 및 탄성을 향상시키도록 구성할 수 있으며, 상기한 탄소섬유 강화 플라스틱은 플라스틱 매트릭스(plastic matrix)에 탄소섬유를 강화제(reinforced material)로 공급하여 탄소섬유 강화 플라스틱을 제조할 수 있다.
상기 메트릭스는 극저온의 온도에서도 외부 충격을 분산시키거나 연성을 부여할 수 있는 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 양말단에 카르록실기를 갖는 부타디엔아크릴로니트릴 에폭시(corboxyl-terminated butadiene-acrylonitrile epoxy, CTBN), 양말단에 아민기를 갖는 부타디엔아크릴로니트릴 에폭시(amine-terminated butadiene-acrylonitrile epoxy, ATBN), 양말단에 히드록실기를 갖는 부타디엔아크릴로니트릴 에폭시(hydroxyl-terminated butadiene-acrylonitrile epoxy, HTBA), 실리콘 변성 에폭시, 우레탄 변성 에폭시, 아크릴 고무 변성 에폭시, 나일론, 방향족 폴리에스테르, 또는 불소계 고분자를 대표적인 예로 들 수 있다.
아울러, 상기 메트릭스는 상기 탄소섬유 강화 플라스틱의 저온 수축을 감소시키고, 강도 및 인성을 향상시킬 수 있도록 몬모릴로나이트(montmorillonite), 나노 알루미나(Nano Al2O3), 나노 탄산칼슘(Nano CaCO3) 등의 무기 충전제를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 내부 쉘(100)을 탄성 및 강도가 더욱 높은 탄소섬유 강화 플라스틱을 사용하도록 구성하여 큰 내압력에도 우수한 안정성을 보이는 액화가스 저장용기(10)를 제공한다.
이를 위해, 상기 내부 쉘(100)의 탄소섬유 강화 플라스틱은 저장 용기를 기준으로 탄소섬유를 종방향, 사선방향 또는 횡방향으로 반복 적층하여 형성시킨 것을 사용할 수 있다(도 4 참조).
상기와 같이 종방향, 사선방향 및 횡방향으로 탄소 섬유를 각각 반복 적층하고, 플라스틱 매트릭스를 공급하여 형성시킨 탄소섬유 강화 플라스틱은 탄소 섬유의 밀도를 높게 하고, 사선방향 또는 횡방향과 함께 평행하게 종방향으로 보강되어 강도 및 탄성이 현저히 향상되어 큰 내압력을 나타내는 극저온의 액화가스 저장시에도 안정한 특성을 나타낼 수 있다.
아울러, 상기 외부 쉘(200)의 탄소섬유 강화 플라스틱 또한, 상기 내부 쉘(100)과 같은 형태의 탄소섬유 강화 플라스틱을 사용하도록 구성하여 내부 쉘(100)의 팽창에도 안정한 특성을 나타내도록 구성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 극저온 액화가스 저장용기(10)는, 저장용기에 탄소섬유 강화 플라스틱을 적용함으로써 강(steel)을 사용하는 종래의 용기에 비하여 중량을 크게 감소시키고 단열효과가 우수하여 경량화가 요구되는 다양한 분야의 액화가스 저장용기(10)로 활용할 수 있다.
특히, 상기에 기재된 액화가스 저장용기(10)는 연료탱크로 활용할 수 있어 경량화가 요구되는 다양한 수송기기의 제조에 활용될 수 있다.
100 : 내부 쉘
200 : 외부 쉘
300 : 지지부 400 : 단열부
500 : 유출입부 600 : 차단캡
300 : 지지부 400 : 단열부
500 : 유출입부 600 : 차단캡
Claims (10)
- 액화가스가 내부에 저장되는 내부 쉘;
상기 내부 쉘과의 사이에 공간이 형성되도록 상기 내부 쉘의 외부를 감싸는 외부 쉘;
상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘을 지지하여 형상을 유지하도록 상기 내부 쉘과 외부 쉘 사이의 공간에 설치되는 복수개의 지지부; 및
상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 공간에 설치되어 열전달을 차단하는 단열부;
상기 외부 쉘을 관통하여 상기 내부 쉘을 외부와 교통시키는 유출입부; 및
상기 유출입부에 착탈식으로 결합되어 상기 내부 쉘의 액화가스의 유출을 차단하는 차단캡;을 포함하며,
상기 내부 쉘, 외부 쉘 및 지지부는 탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 포함하는 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 극저온 액화가스 저장용기. - 제1항에 있어서,
상기 내부 쉘은 -150 ℃ 이하의 온도를 견디는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제1항에 있어서,
상기 지지부는 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 측면에서 상하방향으로 일정 간격으로 설치되는 판(plate)상인 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제1항에 있어서,
상기 지지부는 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 측면 둘레를 따라 일정 간격으로 설치되는 봉(rod)상인 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제1항에 있어서,
상기 단열부는 진공 분위기로 형성된 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제1항에 있어서,
상기 단열부는 단열부재가 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제1항에 있어서,
상기 내부 쉘 및 외부 쉘의 탄소섬유 강화 플라스틱은 저장 용기를 기준으로 탄소섬유를 종방향, 사선방향 또는 횡방향으로 반복 적층하여 형성시킨 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제7항에 있어서,
상기 외부 쉘은 상기 내부 쉘과 동일한 형태의 탄소섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제1항에 있어서,
상기 차단캡은 복수 개의 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 배관 및 밸브가 연결되어 액화가스를 충전 및 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장용기. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 액화가스 저장용기를 연료탱크로 포함하는 수송기기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150156102A KR20170053497A (ko) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150156102A KR20170053497A (ko) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170053497A true KR20170053497A (ko) | 2017-05-16 |
Family
ID=59035269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150156102A KR20170053497A (ko) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | 탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170053497A (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107878953A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-04-06 | 石家庄利鼎电子材料有限公司 | 一种防腐容器及其制造方法 |
| KR102213380B1 (ko) * | 2020-11-17 | 2021-02-09 | 주식회사 삼인이엔지 | 뇌자도 측정장치용 액체헬륨저장용기 및 그 제조방법 |
| US20210229822A1 (en) * | 2019-06-21 | 2021-07-29 | Alakai Technologies Corporation | Lightweight high power density fault-tolerant fuel cell system and apparatus for clean fuel electric aircraft |
| CN114636098A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 覆土双壳低温液态烃储罐用加强结构 |
| KR20230048264A (ko) * | 2021-08-24 | 2023-04-11 | 주식회사 안머터리얼즈 | 수소 저장 물질이 삽입된 수소 저장 용기 |
| WO2024085743A1 (ko) * | 2022-10-21 | 2024-04-25 | 주식회사 안머터리얼즈 | 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기 |
-
2015
- 2015-11-06 KR KR1020150156102A patent/KR20170053497A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107878953A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-04-06 | 石家庄利鼎电子材料有限公司 | 一种防腐容器及其制造方法 |
| CN107878953B (zh) * | 2017-12-06 | 2024-02-06 | 石家庄利鼎电子材料有限公司 | 一种防腐容器及其制造方法 |
| US20210229822A1 (en) * | 2019-06-21 | 2021-07-29 | Alakai Technologies Corporation | Lightweight high power density fault-tolerant fuel cell system and apparatus for clean fuel electric aircraft |
| US11919651B2 (en) | 2019-06-21 | 2024-03-05 | Alakai Technologies Corporation | Method of operating a lightweight high power density fault-tolerant fuel cell system for clean fuel electric aircraft |
| US11926427B2 (en) * | 2019-06-21 | 2024-03-12 | Alakai Technologies Corporation | Lightweight high power density fault-tolerant fuel cell system and apparatus for clean fuel electric aircraft |
| KR102213380B1 (ko) * | 2020-11-17 | 2021-02-09 | 주식회사 삼인이엔지 | 뇌자도 측정장치용 액체헬륨저장용기 및 그 제조방법 |
| CN114636098A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 覆土双壳低温液态烃储罐用加强结构 |
| KR20230048264A (ko) * | 2021-08-24 | 2023-04-11 | 주식회사 안머터리얼즈 | 수소 저장 물질이 삽입된 수소 저장 용기 |
| WO2024085743A1 (ko) * | 2022-10-21 | 2024-04-25 | 주식회사 안머터리얼즈 | 기체저장물질이 삽입된 기체저장용기 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20170053497A (ko) | 탄소섬유 강화 플라스틱을 활용한 이중벽 구조의 극저온 액화가스 저장용기 | |
| CN105683643B (zh) | 燃料罐 | |
| TW460669B (en) | Improved systems and methods for producing and storing pressurized liquefied natural gas | |
| ES2210395T3 (es) | Sistema basado en una embarcacion para el transporte de gas natural comprimido. | |
| US20110302933A1 (en) | Storage and supply system of liquefied and condensed hydrogen | |
| AU769643B2 (en) | Liquefied gas storage barge with concrete floating structure | |
| CN103930355B (zh) | 水合物颗粒的储存、运输、解离溶剂其利用该容器的水合物颗粒的储存、运输、解离方法 | |
| CN107636380B (zh) | 用于冷却液化气体的方法 | |
| KR102172695B1 (ko) | 극저온 액체가스 저장탱크 | |
| KR20130133299A (ko) | 보일오프 가스 처리장치 및 액화가스 탱크 | |
| KR101812621B1 (ko) | 액화가스 탱크 및 이를 구비하는 수상구조물 | |
| KR20160144441A (ko) | 운반선 | |
| KR20130113134A (ko) | 액화천연가스 화물창 | |
| Kim et al. | Operation scenario-based design methodology for large-scale storage systems of liquid hydrogen import terminal | |
| KR101868198B1 (ko) | 액화 가스용 기화기 | |
| CN104662354A (zh) | 储罐 | |
| KR20160061096A (ko) | 액체저장탱크 | |
| CN207599332U (zh) | 一种用于贮存低温液体的球罐装置 | |
| KR20140004166U (ko) | 독립형 저장탱크의 누출액 수집 장치 | |
| KR20140033894A (ko) | 독립형 저장탱크의 누출액 수집 장치 | |
| ES2606578T3 (es) | Depósito a presión para la recepción y el almacenamiento de fluidos criógenos | |
| CN207421773U (zh) | 一种单层壳体低温压力容器的泡沫绝热和安装结构 | |
| Yin et al. | Review on the key technologies and future development of insulation structure for liquid hydrogen storage tanks | |
| CN205101854U (zh) | 低温液体集装箱 | |
| CN114923114A (zh) | 一种多层低温液氢储罐 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| E801 | Decision on dismissal of amendment |