KR20170059191A - 액화 가스 저장 용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 액화 가스 저장 용기 및 이를 포함하는 운송 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기는, 액화 가스를 저장하는 코어 용기; 상기 코어 용기를 감싸는 쉘 용기; 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기 사이에 배치되고, 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 이격시키면서 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 고정하는 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들; 및 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기 사이에 배치되고, 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 이격시키면서 상기 코어 용기의 열 변형을 허용하도록 상기 코어 용기를 지지하는 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들을 포함할 수 있다.

Description

액화 가스 저장 용기 및 이를 포함하는 운송 시스템 {Device for storing liquefied natural gas, and transport system using the same}
본 발명은 액화 가스 저장 용기, 및 이를 포함하는 운송 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 코어-쉘 용기 중 어느 하나 이상의 용기의 열 변형을 허용하는 액화 가스 저장 용기 및 이를 포함하는 운송 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas; LNG)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 대기압에서 -162℃ 미만의 극저온 상태로 냉각시켜 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 기체상태보다 수송 효율이 좋아서 장거리 수송에 경제성이 있는 것으로 알려져 있다.
액화 천연 가스를 연료로 사용하는 선박은 기존 석유계 연료를 사용하는 선박에 비하여 연료비를 줄일 수 있고, 질소산화물이나 황산화물 같은 대기오염물질의 배출이 적기 때문에 친환경적인 해양운송수단으로 평가받고 있으며, 전 세계적인 온실가스 감축 바람에 힘입어 최근 그 보급이 빠르게 확산되고 있다.
통상적으로 액화 천연 가스 저장 용기는 극저온 상태를 유지하기 위하여 코어-쉘 구조와 같은 이중 구조로 설계되어 있고, 이러한 이중 구조 사이에 이들을 고정하기 위한 지지구조를 포함하고 있다. 그러나, 액화 천연 가스가 이중 구조의 저장 용기의 내측 용기에 수두압 및 열응력 등을 가하는 경우, 용기의 형상 등에 변형이 생길 수 있고 지지구조에 크랙(crack)이 생기거나 파손되는 문제점이 생길 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 코어-쉘 용기와 같은 이중 용기를 이용하여 액화 가스를 수송하는 선박과 같은 운송 시스템에 제공되어, 코어-쉘 용기를 연결하여 고정하는 부재에 자유 이동도를 부여함으로써, 이중 용기 및 이를 연결하는 부재의 손상을 방지할 수 있고, 액화 가스를 효율적으로 저장하여 소비자에게 공급할 수 있는 액화 가스 저장 용기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 전술한 이점을 갖는 액화 가스 저장 용기를 포함하는 운송 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기는, 액화 가스를 저장하는 코어 용기; 상기 코어 용기를 감싸는 쉘 용기; 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기 사이에 배치되고, 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 이격시키면서 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 고정하는 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들; 및 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기 사이에 배치되고, 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 이격시키면서 상기 코어 용기의 열 변형을 허용하도록 상기 코어 용기를 지지하는 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기는, 상기 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들은, 상기 쉘 용기의 내측부 상에 지지되는 제 1 받침부; 상기 코어 용기의 외측부 상에 지지되고, 상기 코어 용기의 열 변형에 순응하여 변위 가능한 제 2 받침부; 상기 제 1 받침부와 상기 제 2 받침부 사이에 배치되고, 상기 제 2 받침부와 접촉하여 상기 제 2 받침부가 미끄럼 구동되는 표면을 제공하는 이격 부재를 포함할 수 있다.
상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 쉘 용기의 내측부 및 상기 코어 용기의 외측부에서 이격되고, 상기 이격 부재가 안착되는 안장부를 포함하며, 상기 안장부는 상기 안장부의 가장자리에 상기 이격 부재를 고정하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함한다. 상기 이격 부재는 상기 돌출부에 의해 고정될 수 있다.
상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 안장부를 지지하면서 상기 쉘 용기의 내측부 및 상기 코어 용기의 외측부 상에 고정되는 적어도 하나 이상의 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기는 상기 적어도 하나 이상의 지지부는 상기 쉘 용기의 내측부 또는 상기 코어 용기의 외측부를 따라 배치될 수 있다.
또한, 상기 이격 부재는 상기 제 1 받침대에 고정될 수 있고, 복수 개의 중공 또는 그루브를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기의 상기 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들은, 상기 쉘 용기의 내측부 상에 지지되는 제 1 받침부; 상기 코어 용기의 외측부 상에 지지되고, 상기 코어 용기의 열 변형에 순응하여 변위 가능한 제 2 받침부; 상기 제 1 받침부와 상기 제 2 받침부 사이에 배치되고, 상기 제 1 받침부와 접촉하며, 상기 제 1 받침부가 미끄럼 구동되는 표면을 표면을 제공하는 이격 부재를 포함할 수 있다.
상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 이격 부재가 안착되는 안장부를 각각 포함하며, 상기 안장부는 상기 안장부의 가장자리에 상기 이격 부재를 고정하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있고, 상기 이격 부재는 상기 돌출부에 의해 고정될 수 있다.
또한, 상기 이격 부재는 상기 제 2 받침대에 고정되고, 상기 이격 부재는 복수 개의 중공 또는 그루브를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기의 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들은, 상기 쉘 용기의 내측부 상에 지지되는 제 1 받침부; 상기 코어 용기의 외측부 상에 지지되는 제 2 받침부; 및 상기 제 1 받침부와 상기 제 2 받침부 사이에 배치되는 이격 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 이격 부재가 안착되는 안장부를 각각 포함하며, 상기 안장부는 각각 상기 안장부의 가장자리에 상기 이격 부재를 고정하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이격 부재는 상기 안장부에 의해 상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부에 고정될 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들은 단일 유닛으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 운송 시스템은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 코어-쉘 용기와 같은 이중 용기 사이에 고정 스페이스 지지 부재들과 코어 용기가 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 자유 스페이스 지지 부재들을 배치함으로써, 이중 용기 및 이를 연결하는 부재의 손상을 방지할 수 있고, 액화 가스를 효율적으로 저장하여 소비자에게 공급할 수 있는 액화 가스 저장 용기가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 이점을 갖는 액화 가스 저장 용기를 포함하는 운송 시스템이 제공될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기의 자유 스페이서 지지 부재들의 이동을 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예들에 따른 자유 스페이서 지지 부재들을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예들에 따른 고정 스페이서 지지 부재들을 설명하기 위한 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크를 나타내기 위한 구성도이다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크를 나타내기 위한 구성도이다.
도 7 은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크에 대한 다양한 규격을 도시한 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기를 포함하는 운송 시스템을 도시한 정단면도이다.
도 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기를 포함하는 운송 시스템을 도시한 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.　 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.　 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다.　 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다.　 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예의 액화 가스 저장 용기(100)는 코어 용기(10), 쉘 용기(20), 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들(30), 및 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들(40)를 포함한다.
코어 용기(10)는 내측에 액화 가스가 저장되기 위한 공간을 형성하고, 저온으로 저장되는 액화 가스의 온도을 견딜 수 있는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 코어 용기(10)는 알루미늄, 스테인레스 스틸, 5 내지 9% 의 니켈 강과 같은 저온 특성이 우수한 금속 또는 유리금속 강화 에폭시와 같은 저온용 복합소재로로 이루어지며, 본 실시예에서와 같이 튜브 형태로 이루어지거나, 그 밖의 다면체를 비롯한 여러가지 형상을 가질 수 있다. 또한, 코어 용기(10)의 제조를 위하여 극저온에 의한 열수축에 응력이 발생되는 것을 감소시키기 위하여 열팽창계수가 작은 금속 또는 소재를 선택할 수 있다.
쉘 용기(20)는 코어 용기(10)의 외측을 감싸서 내부 압력을 견디기 위한 강 스틸 소재로 이루어질 수 있다. 그러므로, 코어 용기(10)에 가해지는 내부 압력을 분담함으로써 코어 용기(10)를 구성하는 금속의 사용량을 절감할 수 있도록 하여 코어 용기(10)의 제작 비용을 절감할 수 있다. 쉘 용기(20)는 코어 용기(10)의 내측에서 가해지는 응력(또는 하중)이 전달될 수 있으므로, 일 실시예에서는 코어 용기(10) 내측의 압력을 견딜 수 있는 강도를 가지면서 비용적인 측면에서 강점을 가지는 강 소재로 제조될 수 있다.
코어 용기(10)의 내부는 액화 가스(LNG 가스)의 액화 상태를 유지하기 위하여 극저온을 유지하여야 하므로, 열팽창계수가 작은 금속을 선택하더라도 열수축이 발생할 수 있으며, 열 수축 또는 열 팽창이 의하여 코어 용기가 변형될 수 있다. 그러므로, 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 연결하여 지지 부재들이 열 변형에 의한 변위를 허용하지 않도록 고정되어 있는 경우, 코어 용기(10)의 열 수축 또는 팽창시 지지 부재들에 크랙(crack)이 발생하거나 부서질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기(100)는 코어 용기(10)와 쉘 용기(20) 사이에 배치되며, 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 서로 고정하는 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들(30)뿐만 아니라, 코어 용기(10)의 열 변형을 허용하도록 하는 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들(40)을 포함할 수 있다.
도 1 을 참조하면, 액화 가스 저장 용기(100)는 크게 코어 용기(10)와 쉘 용기(20) 사이에 적어도 하나 이상의 고정 스페이스 지지 부재들(30)이 설치되는 고정 파트(Fixed Part)와 적어도 하나 이상의 자유 스페이스 지지 부재들(40)이 설치되는 슬라이딩 파트(Sliding Part)로 구분될 수 있다. 이와 같이, 액화 가스 저장 용기(100)는 고정 파트의 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)는 적어도 하나 이상의 고정 스페이스 지지 부재들(30)을 이용하여 고정시키므로, 코어 용기(10)의 열 변형은 슬라이딩 파트에서만 발생할 수 있다.
적어도 하나 이상의 고정 스페이스 지지 부재들(30)은 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 연결하여 지지하도록 코어 용기(10)와 쉘 용기(20) 사이의 공간에 복수개 설치될 수 있다. 일 실시예에서는, 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)의 길이 방향 및 원주 방향 중 어느 하나 이상의 방향에 간격을 두고 설치할 수 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 고정 스페이스 지지 부재들(30)은 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 서로 이격시키면서 이들을 서로 고정할 수 있다. 이와 관련하여, 적어도 하나 이상의 고정 스페이스 지지 부재들(30)은 도 4에서 구체적으로 설명하기로 한다.
적어도 하나 이상의 자유 스페이스 지지 부재들(40)은 코어 용기(10)와 쉘 용기(20) 사이에 배치되고, 이들을 서로 이격시키면서 코어 용기(10)의 열 변형을 허용하도록 코어 용기(10)를 지지할 수 있다. 적어도 하나 이상의 자유 스페이스 지지 부재들(40)도 코어 용기(10)와 쉘 용기(20) 사이의 공간에 복수개 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기(100)는 코어 용기(10) 및 쉘 용기(20) 사이의 공간에 열전달을 감소시키는 단열재로 이루어지는 단열층부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 단열층부는 코어 용기(10) 내의 압력과 동일한 압력이 가해지도록 구조 또는 재질적인 설계가 이루어질 수 있다. 또한, 상기 단열층부와 코어 용기(10)의 내부는 코어 용기(10)의 내측과 외측간의 압력 평행을 위하여 연결유로(미도시)에 의하여 서로 연결될 수도 있다. 이와 같이, 연결유로를 이용하면 코어 용기(10)의 내부와 쉘 용기(20)의 내부의 압력 평형이 가능하며, 쉘 용기(20)가 압력의 상당부분을 지지할 수 있으므로, 코어 용기(10)의 두께를 줄일 수 있다.
이하에서는, 코어 용기(10)가 극저온의 액화 가스를 저장하여 열 변형이 발생하는 경우, 슬라이딩 파트에서 적어도 하나 이상의 자유 스페이스 지지 부재들(40)이 어떻게 열 변형이 순응하여 지지 부재들의 크랙 또는 고장을 방지하는지 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기(100)의 자유 스페이서 지지 부재들(40)의 이동을 나타내는 단면도이다. 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 자유 스페이서 지지 부재(40)는 쉘 용기(20)의 내측부 상에 지지되는 제 1 받침부(41), 코어 용기의 외측부 상에 지지되는 제 2 받침부(42), 및 제 1 받침부(41)와 제 2 받침부(42) 사이에 배치되고, 제 1 받침부(41) 또는 제 2 받침부(42)와 접촉하여 제 1 받침부(41) 또는 제 2 받침부(42)가 미끄럼 구동되는 표면을 제공하는 이격 부재(43)를 포함한다.
제 1 받침부(41)는 쉘 용기(20)의 내측부 상에 지지되어 쉘 용기(20)의 내부를 향하여 고정될 수 있다. 제 1 받침부(41)의 쉘 용기(20)와 맞닿는 부분은 쉘 용기(20)의 내주면에 부합하는 형상을 가질 수 있다. 제 2 받침부(42)는 코어 용기(10)의 외측부 상에 지지되어 쉘 용기(20)의 내부를 향하여 고정될 수 있고, 제 2 받침부(42)의 코어 용기(10)와 맞닿은 부분은 코어 용기(10)의 외주면에 부합하는 형상을 가질 수 있다.
또한, 이격 부재(43)는 코어 용기(10) 또는 쉘 용기(20)에 고정된 제 2 받침부(42) 또는 제 1 받침부(41)가 미끄럼 구동되는 표면을 제공할 수 있다. 코어 용기(10)가 액화 가스에 의하여 열수축 또는 열팽창하여 열 변형을 일으키는 경우, 고정 파트에서의 코어 용기(10)는 고정되어 있기 때문에, 슬라이딩 파트에서의 코어 용기(10)가 수축 또는 팽창하여 길이 방향으로의 변위(화살표 방향)를 발생시킬 수 있다.
이 경우, 이격 부재(43)가 제 1 받침부(41) 또는 제 2 받침부(42) 중 어느 한쪽에만 고정되면, 고정된 주면의 반대편 주면과 접촉하는 제 1 받침부(41) 또는 제 2 받침부(42)는 미끄럼 구동이 가능해진다. 따라서, 미끄럼 구동하는 제 1 받침부(41) 또는 제 2 받침부(42)는 코어 용기(10)의 열 변형에 순응하여 변위할 수 있고, 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 지지하는 지지 부재들의 크랙 또는 고장을 방지할 수 있다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자유 스페이서 지지 부재들을 설명하기 위한 구성도이다. 도 3a는 이격 부재(43)가 제 1 받침부(41)에 고정되는 자유 스페이서 지지 부재의 구성도이고, 도 3b는 이격 부재(43)가 제 2 받침부(42)에 고정되는 자유 스페이서 지지 부재를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b 에서도 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 먼저, 도 3a를 참조하면, 자유 스페이서 지지 부재(40)는 쉘 용기(20)의 내측면 상에 고정되는 제 1 받침부(41), 코어 용기(10)의 외측면 상에 고정되는 제 2 받침부(42), 및 코어 용기(10)와 쉘 용기(20) 사이에 배치되어 제 2 받침부(42)의 미끄럼 구동을 가능하게 하는 표면을 제공하는 이격 부재(43)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 받침부(41) 및 제 2 받침부(42)는 코어 용기(10)의 큰 하중을 견디면서 쉘 용기(20)의 내측부 및 코어 용기(10)의 외측부 상에 고정되는 적어도 하나 이상의 지지부들로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 제 1 받침부(41) 및 제 2 받침부(42)는 빗살 모양으로 구성된 적어도 하나 이상의 구조들이 종횡으로 얽혀 있는 지지부들로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 받침부(41) 및 제 2 받침부(42) 중 적어도 어느 하나가 적어도 하나 이상의 구조물이 종횡으로 얽혀 있는 지지부들로 이루어진 경우, 제 1 받침부(41)를 구성하는 상기 지지부들 중 제 1 방향의 지지부는 쉘 용기(20)의 내측부와 접촉하는 면이 쉘 용기(20)의 내측부의 원호에 대응하는 면을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 방향의 지지부는 쉘 용기(20)의 길이 방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있고, 상기 복수 개의 지지부들을 가로질러 십자 모양을 형성할 수 있는 적어도 하나 이상의 제 2 방향의 지지부들이 더 포함될 수 있다. 그러므로, 상기 지지부들은 상기 제 1 방향의 지지부 및 상기 제 2 방향의 지지부들이 서로 고정되면서 코어 용기(10)의 하중을 지탱할 수 있다.
제 2 받침부(42)를 구성하는 상기 지지부들 중 제 1 방향의 지지부는 코어 용기(10)의 외측부와 접촉하는 면이 코어 용기(10)의 외측부의 원호에 대응하는 면을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 방향의 지지부는 코어 용기(10)의 길이 방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있고, 상기 복수 개의 지지부들을 가로질러 십자 모양을 형성할 수 있는 적어도 하나 이상의 제 2 방향의 지지부들이 더 포함될 수 있다. 그러므로, 상기 지지부들은 상기 제 1 방향의 지지부 및 상기 제 2 방향의 지지부들이 서로 고정되면서 코어 용기(10)의 하중을 지탱할 수 있다. 본 발명의 제 1 받침부(41) 및 제 2 받침부(42)는 도 3a를 참조하여 설명한 바와 같이, 십자 모양의 지지부들로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 받침부(41) 및 제 2 받침부(42)는 코어 용기(10)의 외측부 및 쉘 용기(20)의 내측부 상에 지지되어 코어 용기(10)의 하중을 지탱하고, 코어 용기(10) 및 쉘 용기(20)를 이격시킬 수 있는 어느 형상 및 구조라도 가능하다.
일 실시예에서, 제 1 받침부(41) 및 제 2 받침부(42)는 이격 부재(43)와 접촉할 수 있는 표면인 안장부(44a, 44b)를 더 포함할 수 있다. 안장부(44a, 44b)는 이격 부재(43)와 접촉하여 결국에는 자유 스페이서 지지 부재(40)가 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 이격하여 지지할 수 있도록 한다. 제 1 받침부(41)의 안장부(44a)는 쉘 용기(20)의 내측면을 향하는 방향으로 배치될 수 있으며, 제 2 받침부(42)의 안장부(44b)는 코어 용기(10)의 외측면을 향하는 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 안장부(44a, 44b)는 액화 가스의 극저온에 견디기 위한 저온강과 같은 금속으로 제조될 수 있고, 안장부(44a, 44b)에 의하여 외부로 열이 전달되는 것을 방지하기 위하여 안장부(44a, 44b) 내에 유리섬유를 삽입할 수도 있다.
일 실시예에서, 안장부(44a, 44b)는 이격 부재(43)를 고정하기 위한 적어도 하나 이상의 돌출부들(45a, 44b)을 수 있다. 적어도 하나 이상의 돌출부들(44a, 44b)는 이격 부재(43)와 체결되어 이를 고정하는 나사형일 수 있고, 이들의 자기적인 특성을 이용하기 위한 자석형일 수도 있다. 바람직하게는, 도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같이, 적어도 하나 이상의 돌출부들(45a, 45b)은 안장부(44a, 44b)의 가장자리에 이격 부재(43)를 물리적으로 고정하기 위하여 돌출된 턱을 형성할 수 있다. 그러므로, 이격 부재(43)는 적어도 하나 이상의 돌출부들(44a, 44b)에 의하여 제 1 받침부(41) 또는 제 2 받침부(42) 중 적어도 하나 이상에 고정될 수 있다.
본 발명의 제 1 받침부(41) 및 제 2 받침부(42)는 안장부(44a, 44b)에 돌출부(45a, 45b)를 일부 또는 전부 포함함으로써, 이격 부재(43)를 고정하거나 이격 부재(43)의 이동을 허용할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 받침부(41)는 안장부(44a)의 모든 가장자리에 돌출부(45a)를 포함할 수 있다. 이 경우, 이격 부재(43)는 제 1 받침부(41)에 고정될 것이다. 제 2 받침부(42)는 안장부(44b)의 가장자리 중 일부에만 돌출부(45b)를 포함함으로써, 제 1 받침부(41)에 고정된 이격 부재(43)는 제 2 받침부(42)와 접촉하면서 제 2 받침부(42)에게 미끄럼 구동을 허용하는 표면을 제공할 수 있다.
제 2 받침부(42)에 설치되는 돌출부(45a)는 코어 용기(10)의 이동 방향과 평행인 방향에서는 제거되어 코어 용기(10)의 열 변형에 순응하여 변위함과 동시에 접촉하는 이격 부재(43)에 대해 미끄럼 구동할 수 있다. 그러므로, 코어 용기(10)의 열 변형이 발생하더라도 이에 순응하여 이동가능하므로, 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 이격시키면서 고정하는 적어도 하나 이상의 고정 또는 자유 스페이서 지지 부재들(30, 40)의 손상을 방지할 수 있다.
도 3b는 이격 부재(43)가 제 1 받침부(41)에 대하여 자유롭게 이동가능한 구조의 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들(40)의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 3b를 참조하면, 제 2 받침부(42)의 안장부(44b)는 모든 가장자리에 돌출부(45b)를 포함할 수 있고, 제 1 받침부(41)의 안장부(44a)의 가장자리 중 일부에만 돌출부(45a)를 포함할 수 있다. 이 경우, 이격 부재(43)는 제 2 받침부(42)에 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 받침부(41)의 안장부(44a)는 코어 용기(10)의 이동 방향과 평행인 방향에서 안장부(44a)가 제거될 수 있다. 그러므로, 제 2 받침부(42)에 고정되는 이격 부재(43)는 제 1 받침부(41)와 접촉하면서 코어 용기(100)의 열 변형에 의한 변위에 따라 제 1 받침부(41)에 대하여 미끄럼 구동할 수 있고, 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 이격시키면서 고정하는 적어도 하나 이상의 고정 또는 자유 스페이서 지지 부재들(30, 40)의 크랙 또는 손상을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 스페이서 지지 부재들을 설명하기 위한 구성도이다. 도 4 에서도 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
고정 스페이서 지지 부재(30)도 자유 스페이서 지지 부재(40)와 같이 제 1 받침부(31), 제 2 받침부(32), 이격 부재(33)를 포함할 수 있다. 고정 스페이서 지지 부재(30)는 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 이격시키면서 고정시키기 위하여, 제 1 받침부(31) 및 제 2 받침부(32)가 모두 이격 부재(33)를 고정시킬 수 있도록 안장부(34a, 34b)의 모든 가장자리에 돌출부(35a, 35b)를 포함할 수 있다. 그러나, 고정 스페이서 지지 부재(30)는 코어 용기(10)와 쉘 용기(20)를 이격시키면서 고정시킬 수 있다면 어떠한 구조여도 무방하다. 예를 들어, 고정 스페이서 지지 부재(30)는 도 4에서 도시한 바와 달리 단일 유닛으로 구성될 수도 있다.
고정 스페이서 지지 부재(30)는 이격 부재(33)에 복수 개의 중공을 형성하여 안장부(34a, 34b)와의 접촉면적을 감소시킴으로써, 단열성을 향상시킬 수 있다. 일 실시예에서는, 안장부(34a, 34b)와 접촉하는 이격 부재(33)의 면상 또는 접촉하는 안장부(34a, 34b)에 그루브를 형성함으로써 단열성을 향상시킬 수도 있다. 상기 중공 또는 그루브는 자유 스페이서 지지 부재(30)에도 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자유 스페이서 지지 부재들을 설명하기 위한 구성도이다. 도 5는 이격 부재(43)가 제 1 받침부(41)에 고정되는 자유 스페이서 지지 부재의 구성을 나타낸다.
도 5에서도 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 먼저, 도 5를 참조하면, 자유 스페이서 지지 부재(40)는 쉘 용기(20)의 내측면 상에 고정되는 제 1 받침부(41), 코어 용기(10)의 외측면 상에 고정되는 제 2 받침부(42a), 및 코어 용기(10)와 쉘 용기(20) 사이에 배치되어 제 2 받침부(42)의 미끄럼 구동을 가능하게 하는 표면을 제공하는 이격 부재(43)를 포함한다.
제 1 받침부(41) 및 이격 부재(43)는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 전술한 실시예의 대응되는 구성요소와 그 구성 및 효과가 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 받침부(42a)는 이격 부재(43)의 두 개의 높이면에 수직 방향으로 배치되며, 윗 면은 코어 용기(10)의 외측면 상에 고정될 수 있다. 이격 부재(43)는 제 2 받침부(42a)가 배치되지 아니한 두 개의 높이면을 가지므로, 제 1 받침부(41)에 고정된 채로 제 2 받침부(42a)의 미끄럼 구동을 가능하게 하는 표면을 제공할 수 있다.
또한, 제 1 받침부(41)가 돌출부(45g)를 포함하지 아니하고, 제 2 받침부(42a)가 이격 부재(43) 및 코어 용기(10)의 외주면에 고정될 수도 있다. 이 경우, 이격 부재(43)는 제 2 받침부(42a)에 고정되어 제 1 받침부(41)의 미끄럼 구동을 가능하게 하는 표면을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 제 2 받침부(42a)는 이격 부재(43)의 일부 높이면이 아닌 모든 높이면에 배치되어 이격 부재(43) 및 코어 용기(10)의 외주면에 고정될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크(200)를 나타내기 위한 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크(200)는 본체(210)의 내측에 액화 가스가 각각 저장되기 위한 적어도 하나 이상의 액화 가스 저장 용기(100)가 설치될 수 있다. 적어도 하나 이상의 액화 가스 저장 용기(100)는 선하역라인(230)과 연결되어 선하역라인(230)의 작동에 의해 액화 가스 저장 용기(100)를 선하역하여 이용할 수 있도록 한다.
본체(210)는 내측에 적어도 하나 이상의 액화 가스 저장 용기(100)가 배열되도록 설치되고, 적어도 하나 이상의 액화 가스 저장 용기(100)가 서로 간격을 유지하면서 배열 상태를 유지하도록 이들 사이에 설치되는 스페이서(211)를 포함할 수 있다. 또한, 본체(210)는 온도의 출입을 차단하기 위한 단열층을 가지거나, 단열을 위한 이중 구조로 이루어질 수 있으며, 본 실시예에서처럼 육면체 구조로 이루어지거나, 그 밖의 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 본체(210)는 지면으로부터 이격됨으로써 지면의 열 전달을 차단하면서 지면에 안정적인 자세로 설치되기 위하여, 저면에 적어도 하나 이상의 지지대(212)를 더 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크(200)에 대한 다양한 규격을 도시한 사시도이다. 도 7a 및 도 7b에 나타난 바와 같이, 본체(210)는 다양한 규격을 가질수 있다. 그러므로, 액화 가스 저장 용기(100)의 수용 개수와 크기를 규격화할 수 있고, 이에 한하지 않고, 다양한 개수의 액화 가스 저장 용기(100)를 수용할 수 있으며, 다양한 규격으로 제조될 수 있다.
액화 가스 저장 용기(100)는 선하역라인(230)과 연결되어 본체(210)의 외측까지 연장 설치될 수 있고, 액화 가스 저장 용기(100)의 액화 가스의 선역 또는 하역을 개폐시키기 위한 선하역밸브(미도시)가 더 설치될 수 있다. 그러므로, 본체(210)가 냉각된 액화 가스를 필요로 하는 장소에 설치되면, 선하역라인(230)이 상기 장소의 재기화 시스템이나 공급 라인 등에 연결되어 액화 천연 가스와 같은 액화 가스의 공급이 즉시 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크(200)는 각각의 액화 가스 저장 용기(100)로부터 자연적으로 발생되는 증발가스의 배출을 위하여, 액화 가스 저장 용기(100)의 일부 또는 전부와 연결되어 본체(210)의 외부까지 연장 설치되는 증발 가스 라인(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 증발 가스 라인은 액화 가스 저장 용기(100)내에서 발생되는 증발가스(BOG)의 배출을 조절하는 증발 가스 밸브를 더 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 가스 저장 용기를 포함하는 운송 시스템을 도시한 정단면도 및 측단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 시스템(300)은 액화 가스가 저장된 액화 가스 저장 용기(100, 391)를 운반하기 위한 것이다. 운송 시스템(300)은 액화 가스 운반선과 같은 해상 운송 장치, 및 액화 가스 운반차와 같은 육상 운송 장치, 및 항공 운송 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 운송 시스템(300)이 해상 운송 장치인 경우, 선체(310)에 마련되는 선창(320)의 상부에 폭방향과 길이방향으로 복수 개가 설치됨으로써 선창(320)의 상부를 복수 개의 개구(321)로 구획하는 제 1 및 제 2 상부 지지대(330,340)를 포함하고, 개구(321)마다 삽입되는 액화 가스 저장 용기(100, 391)를 제 1 및 제 2 상부 지지대(330,340)에 의해 지지되도록 한다.
또한, 액화 가스 저장 용기(100, 391)는 상압의 액화 천연 가스를 포함할 수 있고, 일정 압력으로 가압된 액화 천연 가스, 예를 들어, 13 내지 25 bar의 압력과 영하 120 내지 영하 95℃ 의 온도를 가지는 가압 액화 천연 가스가 저장될 수 있다. 이러한 액화 가스를 저장하기 위하여 액화 가스 저장 용기(100, 391)는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 코어-쉘 구조와 같은 이중 구조로 구성될 수 있고, 단열부재 등이 더 설치될 수 있으며, 튜브 형태 또는 실린더 형태로 이루어질 수 있고, 그 밖의 다양한 형태를 가질 수 있다.
선창(320)은 선체(310)에 상부가 개방되도록 마련될 수 있으며, 이 경우 선체(310)는 컨테이너선의 선체가 활용될 수 있다. 따라서, 액화 가스 저장 용기 운반선(300)의 제작에 소요되는 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
하부지지대(350)는 선창(320)의 하부에 설치되며, 개구(321)로 삽입된 액화 가스 저장 용기(391)의 하부를 지지할 수 있다. 선창(320)의 바닥면에 상방을 향해 복수 개가 설치되며, 이들의 간격 유지를 위한 보강부재(351)이 더 설치될 수 있다. 따라서, 종래의 화물선에 적은 변경만으로도 액화 가스 저장 용기(391)의 운반이 가능하도록 개조할 수 있으며, 액화 가스 저장 용기(391)와 함께 컨테이너박스(392)를 운송하도록 데크(311) 상에 컨테이너적재부(370)를 더 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 1 내지 도 9 을 참조하여 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료 공급 장치는 연료를 처리하고, 처리된 연료에 기반하여 엔진들을 구동시키는 장치 및 시스템에 포함될 수 있다. 따라서, 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료 공급 장치는 선박 및 구조물에 포함될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 연료를 처리하고, 처리된 연료에 기반하여 구동되는 어떠한 장치들 및 운송 시스템들에도 포함될 수 있다.
상기 운송 시스템은 LNG 운반선 및 LPG 운반선을 포함하는 액화 가스 운반선, 상선, 함정, 어선, 화물선 및 특수 작업선과 같은 선박을 포함할 수 있고, 육상, 해상, 및 항공 운송기관에 포함될 수 있으며, 열병합발전소와 같은 LNG 가스를 연료로 사용하는 육상, 해상, 및 항공 구조물에도 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 코어 용기 20: 쉘 용기
30: 고정 스페이서 지지 부재 40: 자유 스페이서 지지 부재
31. 41: 제 1 받침부 32, 42: 제 2 받침부
33, 43: 이격 부재 34a, 34b, 44a, 44b: 안장부
35a, 35b, 45a, 45b, 45c, 45d: 돌출부
200: 액화 가스 저장 탱크 210: 본체
211: 스페이서 212: 지지대
230: 선하역라인 300: 운송 시스템
310: 선체 320: 선창
321: 개구 330: 제 1 상부 지지대
340: 제 2 상부 지지대 350: 하부지지대
351: 보강부재 370: 컨테이너적재부
391: 액화 가스 저장 용기 392: 컨테이너박스

Claims (21)

  1. 액화 가스를 저장하는 코어 용기;
    상기 코어 용기를 감싸는 쉘 용기;
    상기 코어 용기와 상기 쉘 용기 사이에 배치되고, 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 이격시키면서 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 고정하는 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들; 및
    상기 코어 용기와 상기 쉘 용기 사이에 배치되고, 상기 코어 용기와 상기 쉘 용기를 서로 이격시키면서 상기 코어 용기의 열 변형을 허용하도록 상기 코어 용기를 지지하는 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들을 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들은,
    상기 쉘 용기의 내측부 상에 지지되는 제 1 받침부;
    상기 코어 용기의 외측부 상에 지지되고, 상기 코어 용기의 열 변형에 순응하여 변위 가능한 제 2 받침부; 및
    상기 제 1 받침부와 상기 제 2 받침부 사이에 배치되고, 상기 제 2 받침부와 접촉하여 상기 제 2 받침부가 미끄럼 구동되는 표면을 제공하는 이격 부재를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 이격 부재가 안착되는 안장부를 각각 포함하며,
    상기 안장부는 상기 안장부의 가장자리에 상기 이격 부재를 고정하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 액화 가스 저장 용기
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 상기 돌출부에 의해 고정되는 액화 가스 저장 용기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 안장부를 지지하면서 상기 쉘 용기의 내측부 및 상기 코어 용기의 외측부 상에 고정되는 적어도 하나 이상의 지지부를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 지지부는 상기 쉘 용기의 내측부 또는 상기 코어 용기의 외측부를 따라 배치되는 액화 가스 저장 용기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 상기 제 1 받침대에 고정되는 액화 가스 저장 용기.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 복수 개의 중공 또는 그루브를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 자유 스페이서 지지 부재들은,
    상기 쉘 용기의 내측부 상에 지지되는 제 1 받침부;
    상기 코어 용기의 외측부 상에 지지되고, 상기 코어 용기의 열 변형에 순응하여 변위 가능한 제 2 받침부; 및
    상기 제 1 받침부와 상기 제 2 받침부 사이에 배치되고, 상기 제 1 받침부와 접촉하며, 상기 제 1 받침부가 미끄럼 구동되는 표면을 표면을 제공하는 이격 부재를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 이격 부재가 안착되는 안장부를 각각 포함하며,
    상기 안장부는 상기 안장부의 가장자리에 상기 이격 부재를 고정하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 상기 돌출부에 의해 고정되는 액화 가스 저장 용기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 안장부를 지지하면서 상기 쉘 용기의 내측부 및 상기 코어 용기의 외측부 상에 고정되는 적어도 하나 이상의 지지부를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 지지부는 상기 쉘 용기의 내측부 또는 상기 코어 용기의 외측부를 따라 배치되는 액화 가스 저장 용기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 상기 제 2 받침대에 고정되는 액화 가스 저장 용기.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 복수 개의 중공 또는 그루브를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들은,
    상기 쉘 용기의 내측부 상에 지지되는 제 1 받침부;
    상기 코어 용기의 외측부 상에 지지되는 제 2 받침부; 및
    상기 제 1 받침부와 상기 제 2 받침부 사이에 배치되는 이격 부재를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부는 상기 이격 부재가 안착되는 안장부를 각각 포함하며,
    상기 안장부는 각각 상기 안장부의 가장자리에 상기 이격 부재를 고정하는 적어도 하나 이상의 돌출부를 포함하는 액화 가스 저장 용기
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 상기 안장부에 의해 상기 제 1 받침부 및 상기 제 2 받침부에 고정되는 액화 가스 저장 용기.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 이격 부재는 복수 개의 중공 또는 그루브를 포함하는 액화 가스 저장 용기.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 고정 스페이서 지지 부재들은 단일 유닛으로 구성되는 액화 가스 저장 용기.
  21. 제 1 항 내지 제 20항 중 어느 한 항의 액화 가스 저장 용기를 포함하는 운송 시스템.
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