KR20180006113A - 액화천연가스 화물창의 코너 부의 단열시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화물창의 코너 부의 단열시스템에 관한 것으로, 양 방향으로 주름 부가 형성된 코너 지지부재(Steel Corner)를 화물창의 코너 부분에 설치함으로써, 화물창의 코너 부분에서 발생하는 응력을 완화하여 단열성능 향상 및 액화가스 누출을 효과적으로 방지할 수 있으며, 코너 지지부재(Steel Corner)를 1차 코너 지지부재와 2차 코너 지지부재로 구성하여 화물창의 코너 부분의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

액화천연가스 화물창의 코너 부의 단열시스템{INSULATION SYSTEM OF CORNER PART IN LIQUEFIED NATURAL GAS STORAGE TANK}
본 발명은 액화천연가스 화물창의 코너 부의 단열시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 양 방향으로 주름 부가 형성된 코너 지지부재(Steel Corner)를 화물창의 코너 부분에 설치함으로써, 화물창의 코너 부분에서 발생하는 응력을 완화할 수 있는 액화천연가스 화물창의 코너 부의 단열시스템에 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(LNG: Liquefied Natural Gas)를 도입하여 소비자에게 공급하고 있다. 따라서, 국내의 천연가스의 수요증가와 함께 액화천연가스를 저장하기 위한 화물창의 수요 역시 증가하고 있다.
액화천연가스는 천연가스를 대략 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소하므로, 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
액화천연가스 운반선은 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 화물창을 구비한다.
액화천연가스 화물창은 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지에 따라 독립탱크형(Independent Tank Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.
멤브레인형 화물창은 GTT NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립탱크형 화물창은 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 Ⅲ형으로 개칭되어 사용되고 있다.
멤브레인형의 액화천연가스 화물창은 선체 내벽 위에 설치되는 2차 단열층, 2차 단열층 위에 설치되는 2차 방벽, 2차 방벽 위에 설치되는 1차 단열층 및 1차 단열층 위에 설치되는 1차 방벽을 포함한다.
단열층은 외부의 열이 화물창 내부로 침입하지 못하게 하여 액화천연가스가 기화되지 않도록 하기 위한 것이고, 방벽은 액화천연가스가 누출되지 않도록 하기 위한 것으로, 하나의 방벽이 파손되더라도 다른 방벽이 액화천연가스의 누출을 막을 수 있도록 화물창의 단열구조는 이중으로 구성된다.
종래 Mark Ⅲ 타입의 액화천연가스 화물창의 코너 단열구조는 한국 등록특허 제10-0499709호 공보에 개시되어 있다.
도 1은 종래 Mark Ⅲ 타입의 액화천연가스 화물창의 코너 단열구조를 보인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 Mark Ⅲ 타입의 LNG 화물창의 코너 단열구조는, 액화천연가스를 저장하는 선박의 선체 내벽(1)에 형성된 코너 부에 설치되는 2차 단열층(10)과, 2차 단열층(10)의 상부에 설치되는 2차 방벽(트리플렉스)(20), 2차 방벽(20)의 상부에 설치되는 1차 단열층(30), 및 화물창의 비대칭 하중을 받을 수 있도록 1차 단열층(30)의 상부에 설치되는 금속재질인 L자 형태의 코너 지지판(40)으로 구성된다.
코너 지지판(40)의 가장자리 하단부에는 우든 블록(Wooden Block)(50)이 볼트(미도시)에 의해 볼팅 된다. 1차 단열층(30) 및 2차 단열층(10)은 폴리우레탄 폼으로 구성되고, 2차 단열층(10)의 모서리 부분에 글라스 울이 충전(充塡)된다. 2차 단열층(10)은 매스틱(60)에 의해서 선체 내벽(1)과 일정 간격을 유지하도록 구성된다.
그러나 종래 Mark Ⅲ 타입의 LNG 화물창의 코너 단열구조는, 화물창의 가장자리에 위치한 코너 부분의 단열패널 구조로서, 극저온의 열 수축 시, 1차 방벽이 수직 및 수평 방향으로 수축되어 코너 부분의 단열패널에 높은 응력을 발생시켜서 단열성능을 떨어뜨리는 문제가 있다.
국내 등록특허 제10-0499709호 국내 공개특허 제10-2015-0145353호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양 방향으로 주름 부가 형성된 코너 지지부재(Steel Corner)를 화물창의 코너 부분에 설치함으로써, 화물창의 코너 부분에서 발생하는 응력을 완화하여 단열성능 향상 및 액화가스 누출을 효과적으로 방지할 수 있는 화물창의 코너 부의 단열시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 멤브레인형 화물창의 코너 부의 단열 시스템에 있어서, 간격유지 부재에 의해서 선체 내벽과 일정 간격을 유지한 상태로 상기 코너 부에 설치되는 2차 단열층; 상기 2차 단열층의 상면에 설치되고, 주름 부를 갖는 L자 형태의 2차 코너 지지부재; 상기 2차 코너 지지부재의 상면에 설치되는 1차 단열층; 및 상기 1차 단열층의 상면에 설치되고, 주름 부를 갖는 L자 형태의 1차 코너 지지부재를 포함한다.
상기 1차 코너 지지부재는 상기 1차 단열층의 탑 플라이우드에 볼트 체결되며, 상기 2차 코너 지지부재는 상기 2차 단열층의 탑 플라이우드에 볼트 체결될 수 있다.
상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층의 상면에는 주름부 삽입 홈이 형성되고, 상기 1차 코너 지지부재 및 상기 2차 코너 지지부재의 주름 부는 상기 주름부 삽입 홈 안에 삽입된다.
상기 1차 코너 지지부재는 수평 부와 상기 수평 부로부터 수직으로 절곡되는 수직 부로 구성되며, 상기 수평 부와 상기 수직 부가 만나는 부분에 1차 반경 부가 형성되고, 상기 주름 부에 2차 반경 부가 형성될 수 있다.
상기 2차 코너 지지부재는 수평 부와 상기 수평 부로부터 수직으로 절곡되는 수직 부로 구성되며, 상기 수평 부와 상기 수직 부가 만나는 부분에 1차 반경 부가 형성되고, 상기 주름 부에 2차 반경 부가 형성될 수 있다.
그리고 상기 1차 반경 부와 상기 2차 반경 부의 비는 5-10:1일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 양 방향으로 주름 부가 형성된 코너 지지부재(Steel Corner)를 화물창의 코너 부분에 설치함으로써, 화물창의 코너 부분에서 발생하는 응력을 완화하여 단열성능 향상 및 액화가스 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 코너 지지부재(Steel Corner)를 1차 코너 지지부재와 2차 코너 지지부재로 구성하고 그 코너 지지부재들에 주름부를 형성하여 화물창의 코너 부분의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 Mark Ⅲ 타입의 LNG 화물창의 코너 단열구조를 보인 종단면도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템을 보인 절개 사시도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템을 보인 종단면도
도 4는 1차 코너 지지부재를 보인 사시도
도 5는 1차 코너 지지부재를 보인 측면도
도 6은 2차 코너 지지부재를 보인 측면도
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템을 보인 절개 사시도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 화물창의 코너 부의 단열시스템은 주름 부를 갖는 L자 형태의 코너 지지부재를 구비하는 특징이 있다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 코너 부의 단열시스템은 1차 코너 지지 부재와 2차 코너 지지부재 모두에 주름부가 형성되는 것을 보인 것이고, 본 발명의 제2실시 예에 따른 코너 부의 단열시스템은 2차 코너 지지부재에만 주름부가 형성되는 것을 보인 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템을 보인 절개 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템을 보인 종단면도, 도 4는 1차 코너 지지부재를 보인 사시도, 도 5는 1차 코너 지지부재를 보인 측면도, 및 도 6은 2차 코너 지지부재를 보인 측면도이다.
도 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 코너 부의 단열시스템(100)은 간격유지 부재, 예를 들어 매스틱(60)에 의해서 선체 내벽(1)과 일정 간격을 유지한 상태로 코너 부에 설치되는 2차 단열층(110); 2차 단열층(110)의 상면에 설치되고, 주름 부(121)를 갖는 L자 형태의 2차 코너 지지부재(120); 2차 코너 지지부재(120)의 상면에 설치되는 1차 단열층(130); 및 1차 단열층(130)의 상면에 설치되고, 주름 부(141)를 갖는 L자 형태의 1차 코너 지지부재(140)를 포함한다.
2차 코너 지지부재(120) 사이의 틈새는 앵글 피스(미도시)가 용접되어 차단된다. 1차 코너 지지부재(140) 사이의 틈새에도 앵글 피스(143)가 용접되어 차단된다.
2차 코너 지지부재(120) 및 1차 코너 지지부재(140)는 각각 우든 블록(wooden block)(50)에 볼트(미도시) 체결된다. 2차 코너 지지부재(120) 및 1차 코너 지지부재(140)는 SUS 304L와 같은 금속재질로 제조될 수 있다.
1차 단열층(130) 및 2차 단열층(110)의 상면에는 주름부 삽입 홈(H)이 형성되고, 1차 코너 지지부재(140) 및 2차 코너 지지부재(120)의 각 주름 부(141)(121)가 주름부 삽입 홈(H) 안에 삽입된다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 1차 단열층(130)의 상부에는 2겹의 탑 플라이우드(131)가 형성되고, 그 탑 플라이우드(131)에 주름부 삽입 홈(H)이 형성될 수 있다. 그리고 2차 단열층(110)의 상부에도 2겹의 탑 플라이우드(111)가 형성되고, 그 탑 플라이우드(111)에 주름부 삽입 홈(H)이 형성될 수 있다.
1차 코너 지지부재(140)는 수평 부(140a)와 수평 부(140a)로부터 수직으로 절곡되는 수직 부(140b)로 구성되며, 수평 부(140a)와 수직 부(140b)가 만나는 부분에 1차 반경 부(R1)가 형성되고, 주름 부(141)에 2차 반경 부(R2)가 형성될 수 있다.
2차 코너 지지부재(120)는 수평 부(120a)와 수평 부(120a)로부터 수직으로 절곡되는 수직 부(120b)로 구성되며, 수평 부(120a)와 수직 부(120b)가 만나는 부분에 1차 반경 부(R1)가 형성되고, 상기 주름 부(121)에 2차 반경 부(R2)가 형성될 수 있다.
1차 코너 지지부재(140)와 2차 코너 지지부재(120)는 모두 L자 형태로 동일하지만, 1차 코너 지지부재(140)는 상대적으로 두께가 두껍고 길이가 짧은 반면에 2차 코너 지지부재(120)는 상대적으로 두께가 얇고 길이가 길다.
1차 반경 부(R1)와 상기 2차 반경 부(R2)의 비는 5-10:1일 수 있다.
도면에 도시하지는 않았으나, 2차 방벽의 끝단은 2차 코너 지지부재(120) 및 앵글 피스(미도시)에 용접되며, 1차 방벽의 끝단은 1차 코너 지지부재(140) 및 앵글 피스(143)에 용접된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시 예에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템에서는, 간격유지 부재, 예를 들어 매스틱(60)에 의해서 선체 내벽(1)과 일정 간격을 유지하고 레벨링한 상태로 2차 단열층(110)이 화물창의 코너 부에 설치된다.
2차 코너 지지부재(120)는 2차 단열층(110)의 상부에 설치되고, 주름 부(121)를 갖는 L자 형태로 형성된다. 1차 단열층(130)의 상부에는 주름 부(141)를 갖는 L자 형태의 1차 코너 지지부재(140)가 설치된다.
주지하는 바와 같이, 멤브레인형 액화천연가스 운반선의 화물창은 -163도의 액화천연가스를 해상에서 이송하기 때문에 극저온 열 하중 및 정, 동적 하중에 노출되며 액화천연가스를 안전하게 이송하기 위해 고도의 기술이 요구된다.
멤브레인형 액화천연가스 화물창 코너 부분에 위치한 코너 부 단열시스템은 극저온 열 수축 시, 1차 방벽이 수직 및 수평방향으로 수축되어 코너 부 단열 패널에 높은 응력을 발생시키므로, 코너 부분의 설계는 화물창 성능에 아주 중요한 요소로 작용한다. 따라서 본 발명에서는 코너 부 단열패널의 구조를 개선하기 위한 새로운 방안으로서 1차 코너 지지부재(140) 및 2차 코너 지지부재(120)에 주름부(141)(121)가 형성되는 기술을 특징으로 한다.
1차 및 2차 코너 지지부재(120)(140)는 각각 양끝 단부에 물결 형태의 주름 부(121)(141)을 형성하여, 액화천연가스의 극저온 열·수축에 의해 발생하는 응력을 효율적으로 낮춰줄 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 화물창의 코너 부의 단열시스템을 보인 절개 사시 도로서, 본 발명의 제2실시 예에 따른 코너 부의 단열시스템은 2차 코너 지지부재(120)에만 주름부(121)가 형성되고, 1차 코너 지지부재(140)에는 주름부를 형성하지 않을 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 양 방향으로 주름 부가 형성된 코너 지지부재(Steel Corner)를 화물창의 코너 부에 설치함으로써, 화물창의 코너 부분에서 발생하는 응력을 완화하여 단열성능 향상 및 액화가스 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 코너 지지부재(Steel Corner)를 1차 코너 지지부재와 2차 코너 지지부재로 구성하고 그 코너 지지부재들에 주름부를 형성하여 화물창의 코너 부분의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 설명에서는 코너 지지부재의 양측에 1개의 주름부가 형성된 것만을 설명하였으나, 설계 조건에 따라 주름부의 갯수를 추가할 수 있으며, 형상도 원형이 아닌 쇄기형이나 그 이외 다른 형상으로도 변경 가능하다.
또한, 본 발명의 설명에서는 코너 지지부재를 우든 블록에 볼팅하는 방식을 설명하고 있으나, 그 외 다른 체결방식으로 변경 가능하다.
1: 선체 내벽
50: 우든 블록
60: 매스틱
110: 2차 단열층
111: 탑 플라이우드
120: 2차 코너 지지부재
121: 주름 부
130: 1차 단열층
131: 탑 플라이우드
140: 1차 코너 지지부재
140a: 수평 부
140b: 수직 부
141: 주름 부
143: 앵글 피스
H: 주름부 삽입 홈
R1: 1차 반경 부
R2: 2차 반경 부

Claims (7)

  1. 멤브레인형 화물창의 코너 부의 단열 시스템에 있어서,
    간격유지 부재에 의해서 선체 내벽과 일정 간격을 유지한 상태로 상기 코너 부에 설치되는 2차 단열층;
    상기 2차 단열층의 상면에 설치되고, 주름 부를 갖는 L자 형태의 2차 코너 지지부재;
    상기 2차 코너 지지부재의 상면에 설치되는 1차 단열층; 및
    상기 1차 단열층의 상면에 설치되고, 주름 부를 갖는 L자 형태의 1차 코너 지지부재를 포함하는 멤브레인형 화물창의 단열 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 코너 지지부재 및 상기 2차 코너 지지부재는 우든 블록에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 화물창의 단열 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 단열층 및 상기 2차 단열층의 탑 플라이 우드에는 주름부 삽입 홈이 형성되고, 상기 1차 코너 지지부재 및 상기 2차 코너 지지부재의 주름 부는 상기 주름부 삽입 홈 안에 삽입되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 화물창의 단열 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 코너 지지부재는 수평 부와 상기 수평 부로부터 수직으로 절곡되는 수직 부로 구성되며, 상기 수평 부와 상기 수직 부가 만나는 부분에 1차 반경 부가 형성되고, 상기 주름 부에 2차 반경 부가 형성되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 화물창의 단열 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 2차 코너 지지부재는 수평 부와 상기 수평 부로부터 수직으로 절곡되는 수직 부로 구성되며, 상기 수평 부와 상기 수직 부가 만나는 부분에 1차 반경 부가 형성되고, 상기 주름 부에 2차 반경 부가 형성되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 화물창의 단열 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 반경 부와 상기 2차 반경 부의 비는 5-10:1인 것을 특징으로 하는 멤브레인형 화물창의 단열 시스템.
  7. 멤브레인형 화물창의 코너 부의 단열 시스템에 있어서,
    간격유지 부재에 의해서 선체 내벽과 일정 간격을 유지한 상태로 상기 코너 부에 설치되는 2차 단열층;
    상기 2차 단열층의 상면에 설치되고, 주름 부를 갖는 L자 형태의 2차 코너 지지부재;
    상기 2차 코너 지지부재의 상면에 설치되는 1차 단열층; 및
    상기 1차 단열층의 상면에 설치되고, L자 형태의 1차 코너 지지부재를 포함하는 멤브레인형 화물창의 단열 시스템.
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