KR20180052138A - 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치 - Google Patents

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Abstract

액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치는 액화가스가 수용되는 저장탱크 외벽과, 저장탱크를 지지하는 복수개의 지지구조체를 포함하는 선체 내벽 사이에 형성되는 단열구조체에 파우더 단열재를 충진하는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치에 있어서, 단열구조체에 파우더 단열재를 투입하기 위한 호퍼; 호퍼와 연결되는 파우더 투입관; 및 파우더 투입관을 권취하고 있는 견인부재;를 포함하며, 파우더 투입관은 복수개의 지지구조체에 인접하도록 단열구조체의 저면까지 연장 마련되며 파우더 단열재 투입 충진 중 견인부재에 의해 점진적으로 후퇴하면서 파우더 단열재를 단열구조체에 안정적으로 충진할 수 있다.

Description

액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치{Apparatus for charging Powder Insulation into Carrier Cargo Tank}
본 발명은 액화가스 화물창에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온의 액화가스를 효과적으로 단열시키기 위한 단열구조체로 파우더 단열재를 포함하는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치에 관한 것이다.
액화가스는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체로 만든 것으로서, 수송 및 저장의 편의성을 위해 상온에서 기체인 것을 냉각하여 액체로 상변화한 것이다. 액화가스 중에서 널리 이용되고 중요한 자원으로 여겨지는 것 중 하나로 액화천연가스(LNG, Liquified Natural Gas)가 있다. 액화천연가스는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
최근 액화천연가스가 중요한 에너지 자원으로 이용됨에 따라 액화천연가스를 생산지로부터 각종 수요지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔다. 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상을 통해 수송할 수 있는 액화가스 수송선박이 개발되었다.
액화가스 수송선박에는 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있도록 극저온에 견딜 수 있는 액화가스 화물창이 설치된다. 액화천연가스는 대기압보다 높은 증기압을 가지며, 초저온의 비등 온도를 갖기 때문에 액화가스 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고 열침입을 막을 수 있는 독특한 단열구조체를 필요로 하게 된다.
저장탱크는 단열구조체에 화물의 하중이 직접적으로 가해지는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류된다. 이 중 독립형 저장탱크는 구조가 비교적 단순하고 안정적으로 액화천연가스를 수용할 수 있어 다양한 액화가스 수송선박에 채택되어 이용되고 있다. 독립형 저장탱크는 구조상 선박 등의 부유식 해상구조물의 헐 등에 형성되는 화물창 수용공간에 저장탱크가 설치되고, 저장탱크의 외면과 화물창 수용공간 사이에 단열구조체가 설치된다.
이 때, 화물창의 적재량을 증대시키기 위해 규모가 큰 사양의 저장탱크를 채택할 경우, 저장탱크의 외면과 화물창 수용공간 사이의 공간이 좁아져 단열구조체의 설치가 어려워지는 문제점이 있다. 또한 단열성능이 향상되도록 비교적 두꺼운 두께의 단열구조체를 채택하거나, 단열구조체의 설치를 용이하게 하기 위해 저장탱크의 외면과 화물창 수용공간 사이의 간격을 넓게 형성할 경우, 규모가 작은 사양의 저장탱크를 채택하여야 하므로 화물창의 적재량이 감소하는 문제점이 있다.
특히 종래와 같이 저장탱크의 외면에 단열구조체가 설치되는 경우, 단열구조체가 설치되는 공간 외에, 작업자가 설치작업 또는 유지보수를 수행하기 위한 공간이 추가로 필요하므로 선박 등의 부유식 해상구조물의 공간 활용성 및 화물창의 적재 효율성이 저하되는 문제점이 존재하였다.
이에 화물창에 적재된 액화천연가스와 같은 저온의 액화가스를 효과적으로 단열하여 액화가스를 안정적으로 수용 및 저장함과 동시에, 화물창의 액화가스 적재량을 증대시키기 위한 연구가 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0097519호(2008. 11. 06.)
본 발명의 실시 예는 적재된 액화가스를 효과적으로 단열할 수 있도록 마련된 단열구조체에 파우더 단열재의 충진을 신속하고 원활하게 수행할 수 있는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스가 수용되는 저장탱크 외벽과, 저장탱크를 지지하는 복수개의 지지구조체를 포함하는 선체 내벽 사이에 형성되는 단열구조체에 파우더 단열재를 충진하는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치에 있어서, 단열구조체에 파우더 단열재를 투입하기 위한 호퍼; 호퍼와 연결되는 파우더 투입관; 및 파우더 투입관을 권취하고 있는 견인부재를 포함하며, 파우더 투입관은 복수개의 지지구조체에 인접하도록 단열구조체의 저면까지 연장 마련되며 파우더 단열재 투입 충진 중 견인부재에 의해 점진적으로 후퇴하는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 파우더 투입관은 출구에 후퇴 시점을 감지하기 위한 압력센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파우더 투입관은 두 개가 1 조로 이루어져 상기 저장탱크의 중심을 기준으로 상호 대향하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 지지구조체는 화물창 수용공간의 저면에 격자 형태로 배치 마련되고, 상기 파우더 투입관은 복수 조가 상기 복수개의 지지구조체 사이사이에 횡방향 또는 종방향 중 어느 한 방향으로 나란하게 배치 마련될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 마련되는 액화가스 화물창은 파우더 단열재를 포함하는 단열구조체가 단순 구조를 가지기 때문에 선체에 신속하고 용이한 설치가 가능하며, 또한 내부에 충진되는 파우더 단열재가 단열을 안정적으로 수행하면서 액화가스 적재량을 증대시킬 수 있기 때문에 운용의 효율성이 향상되는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치는 단열구조체 내부의 하부 단열 공간까지 파우더 투입관을 시공하고, 파우더 단열재를 투입 충진하면서 파우더 투입관을 점진적으로 후퇴시킴으로써 복수개의 지지구조체로 인해 내부 구조가 복잡한 단열구조체에서도 안정적으로 적정량의 파우더 단열재를 충진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파우더 단열재가 충진된 액화가스 화물창을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 파우더 단열재가 충진된 액화가스 화물창의 저장탱크에 설치되는 마운팅장치를 나타내는 액화가스 화물창의 하측부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 파우더 단열재가 충진된 액화가스 화물창의 마운팅장치에 복수개의 방벽이 설치되는 상태를 나타내는 액화가스 화물창의 하측부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화가스 화물창의 파우더 단열재를 충진하기 위한 장치를 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화가스 화물창의 파우더 단열재를 충진하기 위한 장치를 설명하기 위한 액화가스 화물창의 배면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 발명의 일 실시 예에 따른 액화가스 화물창의 파우더 단열재를 충진하기 위한 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화가스 화물창(100)을 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화가스 화물창(100)은 액화가스를 수용하는 저장탱크(110), 화물창 수용공간(2)에 마련되는 복수개의 지지구조체(120), 화물창 수용공간(2)의 내측과 저장탱크(110)의 외측 사이에 마련되어 액화가스를 단열시키는 단열구조체(130), 저장탱크(110)의 외면과 단열구조체(130)를 형성하는 복수개의 방벽(131)들 내면 사이에 불활성가스를 공급 및 순환시키는 제1가스공급부(150)를 포함하여 마련될 수 있다.
이하 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서 액화천연가스를 적용하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄가스, 액화탄화수소가스 등 다양한 저온의 액화가스가 화물창에 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.
부유식 해상구조물은 액화천연가스 운반선, FPSO(Floating Production Storage and offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등 저온의 액화천연가스를 수용 및 저장할 필요가 있는 다양한 해상구조물로 이루어질 수 있다.
부유식 해상구조물의 선체(1)는 외판(1a)과 내판(1b)으로 이루어지는 이중 헐(Hull) 구조로 마련될 수 있으며, 선체(1)의 내측에는 후술하는 저장탱크(110), 지지구조체(120) 및 단열구조체(130) 등이 설치 및 배치되는 화물창 수용공간(2)이 마련될 수 있다. 화물창 수용공간(2)에는 후술할 파우더 단열재(135)의 충진 상태 등을 작업자가 육안으로 점검할 수 있도록 투명한 재질의 점검창(미도시)이 일측에 마련될 수 있다.
저장탱크(110)는 내부에 액화천연가스를 수용 및 저장하도록 마련되며, 복수개의 지지구조체(120)에 의해 지지되어 화물창 수용공간(2)에 배치될 수 있다. 저장탱크(110)는 내부에 적재된 액화천연가스의 하중이 단열구조체(130)가 아닌 저장탱크(110)의 내면에 직접 작용하는 독립형(Independent type) 탱크로 이루어질 수 있으며, 알루미늄강, 스테인리스강 및 35% 니켈 강 등의 극저온용 특수강의 재질로 제작될 수 있다. 저장탱크(110)의 상측에는 저장탱크(110)로 액화천연가스를 공급하거나 저장탱크(110)로부터 액화천연가스를 하역시키는 각종 배관(미도시)이 설치되는 리퀴드 돔(111)(Liquid dome)이 마련될 수 있으며, 저장탱크(110)의 외측에는 복수개의 방벽(131)이 후술할 마운팅장치에 의해 소정 간격 이격되어 저장탱크(110)를 둘러싸도록 설치될 수 있다.
지지구조체(120)는 화물창 수용공간(2) 내에서 저장탱크(110)를 안정적으로 고정 및 지지하도록 화물창 수용공간(2)의 저면에 일정 간격을 두고 복수개가 분산 배치되어 마련될 수 있다.
지지구조체(120)는 화물창 수용공간(2)의 저면에 설치되는 서포트스툴(121) 및 서포트스툴(121)의 상측부와 저장탱크(110)의 저면 사이에 배치되는 서포트블록(122)을 각각 포함하여 마련될 수 있다.
서포트스툴(121)은 화물창 수용공간(2)의 저면에 고정 설치되어 화물창 수용공간(2) 상에서 저장탱크(110)를 고정 및 지지할 수 있으며, 서포트블록(122)은 서포트스툴(121)의 상면과 저장탱크(110)의 저면 사이에 개재되어 서포트스툴(121)과 함께 저장탱크(110)를 지지하되, 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스의 냉열이 화물창 수용공간(2)으로 전달되는 것을 방지하도록 마련된다. 이를 위해 서포트블록(122)은 저장탱크(110) 및 이에 수용된 액화천연가스의 하중을 안정적으로 견디면서도 액화천연가스의 냉열이 화물창 수용공간(2) 측으로 전달되지 않도록 열전도율이 낮은 플라이우드(Plywood) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
지지구조체(120)의 서포트블록(122)은 확대 도시한 바와 같이 마운트브래킷(134)의 브래킷홀(134b)을 관통하여 저장탱크(110)의 저면을 지지할 수 있다. 여기서, 도 1에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 지지구조체(120)가 단면 상 3개 조로 설치된 것으로 도시되어 있으나 그 수 및 배치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 저장탱크(110)의 규모에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
단열구조체(130)는 화물창 수용공간(2)과 저장탱크(110)의 외측 사이에 마련되어 저장탱크(110)의 수용된 액화천연가스를 단열시키도록 마련된다.
단열구조체(130)는 저장탱크(110)의 외면을 감싸도록 마련되는 복수개의 방벽(131)과, 복수개의 방벽(131)을 저장탱크(110)의 외면으로부터 소정 거리 이격시켜 지지하는 복수개의 마운팅장치(132~134)와, 복수개의 방벽(131) 외면과 화물창 수용공간(2)의 내측면 사이에 충진되는 파우더 단열재(135)를 포함하여 마련될 수 있다.
복수개의 방벽(131)은 저장탱크(110)의 외면을 감싸도록 저장탱크(110)의 상측부, 측면부 및 하측부에 복수개가 격자 형태로 연결 설치될 수 있다. 방벽(131)은 저장탱크(110)와 마찬가지로 알루미늄강, 스테인리스강 및 35% 니켈 강 등의 극저온 특수강의 재질로 제작될 수 있다.
또한, 복수개의 방벽(131)은 서로 인접하는 단위 방벽(131) 간에 가장자리가 중첩되도록 겹쳐져서 용접되는 겹침 용접에 의해 접합 및 밀봉되는 한편, 후술하는 마운트부재(132) 및 마운트브래킷(134)과도 용접이나 볼팅의 방식에 의해 밀봉되도록 마련될 수 있다. 이렇게 연결된 복수개의 방벽(131)은 저장탱크(110)의 파손이나 파열 등에 의해 액화천연가스의 누출이 발생하더라도 누출액을 방벽 내측에 가두면서 내측 표면을 따라 하측으로 흘러내리도록 유도할 수 있다. 즉, 복수개의 방벽 구조는 별도의 드립 트레이(Drip tray) 등의 설비가 없더라도 누출액을 방벽(131)의 내측에서 소정 위치로 모아 흘러내리도록 유도할 수 있으므로 누출 방지 구조가 단순화될 수 있으며, 저장탱크(110)의 훼손 등에 의해 누출액이 발생하더라도 누출액의 냉열이 선체(1)에 직접 작용하는 것을 방지할 수 있다.
또, 복수개의 방벽(131) 내면과 저장탱크(110)의 외면 사이의 공간에는 후술하는 제1가스공급부(150)에 의해 질소 등의 불활성가스가 공급 및 순환되기 때문에, 저장탱크(110)의 훼손 등에 의해 누출액이 발생하더라도 불활성가스에 의해 폭발, 화재 등의 안전사고 발생을 최소화 할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
복수개의 방벽(131)은 저장탱크(110)의 상측부 및 측면부 외면을 감싸도록 마련되는 제1방벽부(131a)와 저장탱크(110)의 하측부 외면을 감싸도록 마련되는 제2방벽부(131b)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서 설명하는 제1방벽부(131a) 및 제2방벽부(131b)는 서로 다른 재질 또는 서로 다른 기능을 수행하는 구성이 아닌, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 설치되는 위치에 따라 구분한 개념이다.
마운팅장치는 복수개의 방벽(131)을 저장탱크(110)의 외면으로부터 소정 거리 이격시켜 지지하도록 저장탱크(110)의 외면과 복수개의 방벽(131) 내면 사이에 복수개가 일정 간격을 두고 분산 배치될 수 있다.
도 2는 액화가스 화물창의 저장탱크(110)에 마련되는 마운팅장치로 마운트부재(132), 마운트홀더(133), 및 마운트브래킷(134)과, 마운트홀더(133)에 마운트부재(132)가 고정된 상태를 나타내는 하측부 사시도이며, 도 3은 마운팅장치에 복수개의 방벽(131)이 설치된 상태를 나타내는 하측부 사시도이다.
도면들을 참조하면, 마운팅장치는 저장탱크(110)의 상측부 외면 및 측면부 외면과 제1방벽부(131a)의 내면 사이에 개재되는 마운트부재(132)와, 저장탱크(110)의 측면부 외면에 설치되어 마운트부재(132)를 상기 저장탱크(110)에 결속시키는 마운트홀더(133)와, 저장탱크(110)의 하측부 외면에 설치되어 제2방벽부(131b)가 결합되는 마운트브래킷(134) 및 마운트브래킷(134)과 제2방벽부(131b) 사이에 개재되는 실링부재(136)를 포함하여 마련될 수 있다.
마운트부재(132)는 제1방벽부(131a)가 접합되는 결합부(132a)와 마운트홀더(133)에 안착 설치되는 고정부(132b)를 포함할 수 있으며, 결합부(132a)와 제1방벽부(131a)는 서로 용접에 의해 접합 및 밀봉될 수 있다. 마운트부재(132)는 저장탱크(110)와 동일한 재질 또는 유사한 열 팽창율을 갖는 재질로 제작될 수 있으며, 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스의 냉열이 방벽(131) 측으로 잘 전달되도록 열전도율이 높은 재질로 이루어 질 수 있다. 이로써, 저장탱크(110)와 저장탱크(110)의 외면을 감싸는 복수개의 방벽(131)이 서로 같은 열 수축 거동 및 열 팽창 거동을 하여, 복수개의 방벽(131)에 가해지는 열응력을 최소화할 수 있다. 하나의 마운트부재(132) 결합부(132a)에는 주위 네 개 조의 방벽(131)이 용접에 의해 접합 밀봉될 수 있다.
마운트홀더(133)는 몸체부(133a)와, 마운트부재(132)의 고정부(132b)가 진입하여 안착하는 수용부(133b) 및 마운트부재(132)의 결합부(132a)가 외측으로 노출되는 개구부(133c)를 포함하여 마련될 수 있다. 몸체부(133a)는 저장탱크(110)의 외면에 용접 등에 의해 고정 설치될 수 있으며, 마운트부재(132)가 안착 및 수용되는 수용부(133b)는 저장탱크(110)가 놓여지는 방향을 기준으로 상측이 개방되고 하측이 밀폐되는 U자 형상으로 형성되어 마운트부재(132)가 상측에서 하측으로 진입하여 설치 및 안착될 수 있다. 개구부(133c)는 마운트부재(132)가 마운트홀더(133)에 결속된 상태에서도 결합부(132a)가 저장탱크(110)의 외측방향으로 노출되어 제1방벽부(131a)와 접촉할 수 있도록 개방된 형상으로 형성될 수 있다.
마운트브래킷(134)은 저장탱크(110)의 하측부 외면에 용접 등에 의해 고정 설치되어 제2방벽부(131b)가 결합 및 지지될 수 있다. 마운트브래킷(134)은 제2방벽부(131b)가 결속되고 실링부재(136)가 개재되는 결속부(134a)와, 결속부(134a)의 내측에 지지구조체(120)가 관통 가능하게 형성되는 브래킷홀(134b) 및 결속부(134a)를 저장탱크(110)의 상에서 지지하는 복수개의 지지리브(134c)를 포함하여 마련될 수 있다.
결속부(134a)와 제2방벽부(131b) 사이에는 실링부재(136)가 개재되며(도 1의 확대도 참조), 볼트와 너트를 결합시키는 볼팅(Bolting) 방식에 의해 상호 결속 및 밀봉될 수 있다. 이를 위해, 결속부(134a)에는 볼트가 결합하는 홀이 복수개 형성될 수 있으며, 실링부재(136)는 결속부(134a)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되되, 내측에는 브래킷홀(134b)의 형상에 대응되는 형상의 관통구를 구비할 수 있다. 브래킷홀(134b)은 지지구조체(120)의 서포트블록(122)이 마운트브래킷(134)을 관통하여 저장탱크(110)의 하면과 접할 수 있도록 결속부(134a)의 내측에 형성될 수 있으며, 지지리브(134c)는 결속부(134a)와 저장탱크(110)의 사이에 용접 등에 의해 고정 설치되어 결속부(134a)의 지지력을 보강해줄 수 있다. 실링부재(136)는 결속부(134a)와 제2방벽부(131b) 사이에 개재되어 밀봉시키도록 마련되어(도 1의 확대 참조), 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스의 냉열이 마운트브래킷(134)을 따라 방벽(131) 측으로 잘 전달되도록 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 복수개의 방벽(131)은 마운트부재(132), 마운트홀더(133), 마운트브래킷(134) 및 실링부재(136)에 의해 저장탱크(110)로부터 소정 거리 이격된 상태로 저장탱크(110)의 외측을 감싸 밀봉할 수 있으므로 저장탱크(110)의 열변형, 파손 등의 작용이 방벽(131a,131b)에 직접적으로 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 액화가스 화물창(100)의 구조 안정성을 도모할 수 있다.
파우더 단열재(135)는 복수개의 방벽(131) 외면과 화물창 수용공간(2)의 내측면 사이에 충진되어 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스를 단열시킬 수 있다. 파우더 단열재(135)는 독립된 분말 형태로 구성되며, 상부 투입구를 통해 복수개의 방벽(131) 외면과 화물창 수용공간(2)의 내측면 사이의 공간을 채우면서 충진될 수 있다. 분말 파우더를 이용한 단열재 충진 방법은 별도의 단열층을 저장탱크(110) 상에 설치하는 것이 아니므로 단열구조체를 포함하는 액화가스 화물창의 제작 및 설치가 용이하고 신속하게 수행할 수 있다. 파우더 단열재(135)는 단열성이 우수한 글래스 버블(Glass bubble) 및 펄라이트(Perlite) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 파우더 단열재(135)의 투입 충진 시 저장탱크(110)의 하측부 외면을 감싸고 있는 제2방벽부(131b)와 화물창 수용공간의 내측면 하부 사이에 마련되는 하부 단열 공간은 화물창 수용공간의 상부에 마련되는 파우더 투입구로부터 멀리 떨어져 있을 뿐만 아니라 저장탱크(110)를 지지하는 복수개의 지지구조체(120)가 복잡하게 마련되어 있기 때문에 파우더 단열재의 충진이 용이하지 않다. 본 실시 예는 이러한 지지구조체(120) 주위의 불완전한 충진을 방지하기 위해 파우더 충진장치(140)를 선체(1)에 마련할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치를 설명하기 위한 도면으로, 도 1과 나란한 방향이지만 다른 위치(리퀴드 돔(111)이 없는 위치)에서 선체(1)를 횡방향으로 절개한 단면도이며, 도 5 및 도 6은 액화가스 화물창의 저장탱크 아래에 위치하는 하부 단열 공간의 배면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면들을 참조하면, 본 실시 예에 따른 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치(140)는 단열구조체(130)에 파우더 단열재(135)를 충진하기 위해 저장탱크(110)의 상부에 마련되는 호퍼(141)와, 호퍼(141)와 연결 마련되는 파우더 투입관(143)와, 파우더 투입관(143)을 권취하고 있는 견인부재(147)를 포함할 수 있다.
호퍼(141)는 파우더 단열재가 저장되어 있는 파우더탱크(미도시)와 충진펌프(142)를 통해 입구가 연결되며, 출구에는 배출밸브(144)가 마련될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만 호퍼(141)의 내부에는 파우더 단열재 외의 이물질을 걸러내기 위한 이물방지필터가 마련될 수 있으며, 나아가 내부에 교반날개(141a)를 설치하여 파우더 단열재가 교반 및 충분한 유동성을 가지며 일정량씩 단열 공간으로 투입될 수 있도록 할 수 있다.
파우더 투입관(143)은 호스 형태로 마련되며 일단은 호퍼(141)의 배출밸브(144)와 연결되고, 타단은 단열구조체(130)의 하부 단열 공간까지 연장된다. 상술한 바와 같이, 단열구조체(130)의 내부 단열 공간 중 하측부에 위치하는 하부 단열 공간은 복수개의 지지구조체(120)가 복잡하게 마련되어 있기 때문에 파우더 단열재의 충진이 용이하지 않으므로, 파우더 투입관(143)의 출구를 지지구조체(120)에 최대한 인접한 위치까지 연장함으로써 충진 효율을 크게 높일 수 있다.
또, 파우더 투입관(143)은 안정적이며 신속하게 파우더 단열재를 투입하기 위해 저장탱크(110)의 중심에 마련되는 가상선(C)을 기준으로 두 개가 1 조로 마련될 수 있으며, 또한 도 5에 도시된 바와 같이 1 조를 이루는 파우더 투입관(143a, 143b) 복수개가 복수의 지지구조체(120) 사이사이에 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 예컨대, 복수의 지지구조체(120)는 장방형의 저장탱크(110)를 균일한 하중으로 지지하기 위해 화물창 수용공간의 저면에 복수개가 격자 형태로 이격 배치되어 있으므로, 복수 조의 파우더 투입관(143)은 선체의 횡방향(선체의 폭방향) 및/또는 종방향(선체의 선두/선미 방향) 중 적어도 어느 한 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 복수 조의 파우더 투입관(143)은 각각 같은 측면 상에 위치하는 분기관(145) 및 견인부재(147)를 통해 연결되어 일괄적으로 파우더 단열재를 투입하거나 권취될 수 있다.
또한, 파우더 투입관(143)의 출구 측에는 압력센서(146)가 마련될 수 있다. 압력센서(146)는 오일 주유기에 마련되어 있는 압력센서와와 같이 주변의 압력 변화를 감지하고, 그 변화를 통해 투입 중인 파우더 단열재가 현재 위치에서 어느 정도 채워졌음을 감지할 수 있다.
견인부재(147)는 복수 조의 파우더 투입관(143)을 길이방향으로 후퇴시키기 위한 것으로 렌치 등을 채용할 수 있다. 상술한 바와 같이 파우더 투입관(143)이 좌우 한 쌍으로 마련되는 경우 견인부재(147)도 한 쌍으로 마련될 수 있다. 견인부재(147)는 제어부(148)에 의해 동작이 제어될 수 있으며, 주기적으로 후퇴 동작을 하기 위해 스텝 모터와 아이들롤러 등을 포함할 수 있다.
그러면, 상기와 같이 마련되는 파우더 단열재 충진 장치를 이용하여 액화가스 화물창의 단열구조체 내부를 충진하는 방법을 설명한다. 도 7은 이 충진 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도면을 참조하면, 파우더 단열재(135)를 단열구조체(135) 내부에 투입하기 전에 먼저 화물창 수용공간(2)의 내측면에 파우더 투입관(143)을 시공한다(S100). 파우더 투입관(143)의 일측 입구는 호퍼(141)와 연결되어 파우더 단열재를 공급하며, 타측 출구는 단열구조체(130)의 하측부에 마련되는 하부 단열 공간에 위치하는 지지구조체(120)까지 연장 마련된다. 두 개가 1 조로 마련되는 파우더 투입관(143)은 복수개의 지지구조체(120)가 격자 형태로 배치된 하부 중심라인(C)에 대해 상호 마주보도록 대칭 배치되며, 복수 조의 파우더 투입관(143)은 같은 라인 상에 일렬로 배치되어 제어부148)에 의해 동시 조절될 수 있다. 파우더 투입관(143)의 정렬 및 배치 상태는 선체(1)의 헐을 통해 육안으로 확인 및 조정할 수 있다.
이어서, 단열구조체(130)의 내부에 파우더 단열재(135)를 투입하여 충진을 시작한다(S200). 파우더 단열재(135)는 화물창 수용공간(2)의 상부에 마련되는 호퍼(141)로부터 투입되며, 복수개의 방벽(131) 외면과 화물창 수용공간(2)의 내측면 사이의 단열 공간을 하부로부터 상부로 점진적으로 채우면서 충진된다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 단열구조체(130)의 하부 단열 공간에 파우더 단열재(135)가 어느 정도 채워지면 파우더 투입관(143)의 출구에 마련되는 압력센서(146)는 압력 변화를 감지한다(S300). 감지된 측정 압력이 미리 설정된 표준 충진 압력 대비 높아지면 파우더 투입관(143)의 현 출구 근처에서는 파우더 단열재(135)가 충분히 충진된 것으로 인식하고, 표준 충진 압력 대비 측정 압력이 낮다면 파우더 투입관(143)의 현 출구 근처에서는 파우더 단열재(135)가 아직 덜 채워진 것으로 인식하여 지속적으로 파우더 단열재를 투입한다(S400).
압력센서(146)에 의해 파우더 투입관(143)의 후퇴 시점이 정해지면, 제어부(148)는 견인부재(147)를 이용하여 파우더 투입관(143)을 일정량 토출 방향으로부터 반대 방향으로 일정 거리 후퇴시킨다(S500). 파우더 투입관(143)의 후퇴(이동) 거리는 미도시된 센서를 이용하여 감지하고 출력 신호는 제어부(148)에 저장될 수 있다. 이동 거리 대신에 후퇴하는 이동 회수를 카운터하고 그 출력값에 1회당 설정 거리를 연산하여 제어부(148)에 저장할 수도 있다(S600).
이동 거리 및 이동 회수가 설정값에 도달하면(S700), 파우더 단열재(135)의 투입을 정지한다(S800). 파우더 투입관(143)의 이동은 단열구조체(130)의 하부 단열 공간은 물론 측면부의 측면 단열 공간과 상측부의 상부 단열 공간까지 포함할 수 있으며, 상부 단열 공간까지 파우더 단열재(135)의 투입이 완료되면 파우더 투입관(143)을 단열구조체(130)로부터 인출하고 충진을 종료한다.
한편, 제1가스공급부(150)는 도 1에 도시한 바와 같이 저장탱크(110)의 외면과 복수개의 방벽(131)의 내면 사이에 불활성가스를 공급 및 순환시키도록 마련된다. 제1가스공급부(150)는 에어펌프(미도시) 등에 의해 공급관(151)을 통해 불활성가스를 복수개의 방벽(131) 내측으로 공급할 수 있으며, 배출관(152)을 통해 복수개의 방벽(131)을 거친 불활성가스를 배출시켜 불활성가스를 순환시킬 수 있다.
불활성가스는 질소, 아르곤 등을 포함하여 마련될 수 있으며, 제1가스공급부(150)에 의해 불활성가스가 복수개의 방벽(131) 내측 공간으로 공급 및 순환됨으로써, 저장탱크(110)의 파손 등에 의해 저장탱크(110) 내부에 적재된 액화가스가 복수개의 방벽(131) 내측 공간으로 누출되더라도 화재, 폭발 등의 안전사고의 위험을 최소화할 수 있다. 또, 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)의 외면과 복수개의 방벽(131)의 내면 사이에는 압력센서가 마련되고, 이 압력센서는 복수개의 방벽(131) 내측 공간의 압력변화를 측정하여, 압력강하 또는 압력상승 등의 압력변화를 감지함으로써 복수개의 방벽(131) 또는 저장탱크(110)의 균열여부를 감지할 수 있다.
제1가스공급부(150)는 저장탱크(110)로부터 액화가스의 누출을 감지하는 제1가스감지기(155)와, 복수개의 방벽(131)으로부터 액화가스의 누출을 감지하는 제2가스감지기(156)를 포함하여 마련될 수 있다.
제1가스감지기(155)는 저장탱크(110)로부터 액화가스의 누출을 감지하도록 저장탱크(110)의 외면과 복수개의 방벽(131) 내면 사이의 공간에 마련될 수 있으며, 제2가스감지기(156)는 복수개의 방벽(131)으로부터 액화가스의 누출을 감지하도록 화물창 수용공간(2)의 내측면과 복수개의 방벽(131) 외면 사이의 공간에 마련될 수 있다. 제1가스감지기(155) 및 제2가스감지기(156)는 액화천연가스의 주성분인 메탄(Methane)을 감지하는 메탄감지기 등으로 이루어질 수 있다.
상기에서는 제1가스공급부(150)가 저장탱크(110)의 외면과 복수개의 방벽(131)의 내면 사이에 마련되는 것으로 예시하였으나, 복수개의 방벽(131) 외면과 화물창 수용공간(2)의 내측면 사이에 추가로 제2가스공급부가 마련될 수 있다. 또한, 단열구조체(130)는 상기에서 화물창 수용공간(2)과 저장탱크(110)의 외측 사이에 마련되는 것으로 예시하였으나, 제1가스공급부(150)가 마련되는 저장탱크(110)의 외면과 복수개의 방벽(131)의 내면 사이에도 추가로 마련될 수 있다.
이상, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 액화가스 화물창
110: 저장탱크 120: 지지구조체
121: 서포트스툴 122: 서포트블록
130: 단열구조체 131: 방벽
131a: 제1방벽부 131b: 제2방벽부
132: 마운트부재 133: 마운트홀더
134: 마운트브래킷 135: 파우더 단열재
140: 파우더충진유닛 141: 호퍼
143: 파우더 투입관 147: 견인부재
150: 제1가스공급부 155: 제1가스감지기
156: 제2가스감지기

Claims (4)

  1. 액화가스가 수용되는 저장탱크 외벽과, 상기 저장탱크를 지지하는 복수개의 지지구조체를 포함하는 선체 내벽 사이에 형성되는 단열구조체에 파우더 단열재를 충진하는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치에 있어서,
    상기 단열구조체에 파우더 단열재를 투입하기 위한 호퍼;
    상기 호퍼와 연결되는 파우더 투입관; 및
    상기 파우더 투입관을 권취하고 있는 견인부재를 포함하며,
    상기 파우더 투입관은 상기 복수개의 지지구조체에 인접하도록 단열구조체의 저면까지 연장 마련되며 파우더 단열재 투입 충진 중 상기 견인부재에 의해 점진적으로 후퇴하는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파우더 투입관은 출구에 후퇴 시점을 감지하기 위한 압력센서를 포함하는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 파우더 투입관은 두 개가 1 조로 이루어져 상기 저장탱크의 중심을 기준으로 상호 대향하도록 배치되는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 복수개의 지지구조체는 단열구조체의 저면에 격자 형태로 배치 마련되고,
    상기 파우더 투입관은 복수 조가 상기 복수개의 지지구조체 사이사이에 횡방향 또는 종방향 중 어느 한 방향으로 나란하게 배치 마련되는 액화가스 화물창의 파우더 단열재 충진 장치.
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