KR20200024459A - 액화가스 저장탱크의 단열시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로, 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브를 지지하는 단열박스와, 일반지역에 설치되는 샌드위치 형태의 단열패널 사이에, 공간 단열재를 추가로 배치하되, 단열박스와 단열패널의 열수축량을 고려하여, 공간 단열재의 면내 방향을 단열패널의 두께 방향으로 적절히 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 방지하여 금속 멤브레인의 손상을 효율적으로 방지할 수 있다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열시스템{Insulation System of Liquefied Gas Storage Tank}
본 발명은 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브를 지지하는 단열박스와, 코너 부 이외의 일반지역에 설치되는 단열패널 사이에, 공간 단열재를 추가로 설치하되, 단열박스와 단열패널의 열수축량을 고려하여, 그 공간 단열재의 설치방향을 적절히 배치함으로써, 단열박스와 단열패널 사이의 경계 부에서 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 방지하여 금속 멤브레인의 손상을 효율적으로 방지할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 “LNG"라 함)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 -162℃의 초저온 상태로 냉각하여, 그 부피를 대략 1/600 정도로 감소시킨 무색 투명한 초저온 액체로서, 이로 인해 천연가스의 수송 및 저장에 유리하도록 한다.
LNG가 에너지 자원으로 사용되기 위해서 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송하기 위해서 LNG 운반선이 필요하게 되었다.
LNG 운반선은 천연가스의 생산지인 로딩(loading) 항구에서 기체 상태인 천연가스를 초저온 상태로 액화시켜 저장탱크(cargo tank)에 저장함과 아울러 언로딩(unloading) 항구에 도착한 후에는 초저온의 LNG를 기화시켜서 천연가스로 변환시킨 후, 이를 배관 등을 통해 수요지 내지 수요자에게 공급한다.
이와 같은 LNG 운반선은 저장탱크가 LNG를 초저온으로 유지하기 위해 그 단열구조가 매우 중요하며, 특히 저장탱크의 코너 부는 응력집중이 발생할 수 있기 때문에 단열 성능과 함께 내압 성능을 고려하여야 한다.
종래의 액화천연가스 저장탱크 구조는, 1차 또는/그리고 2차 멤브레인을 연속 부재로 설치하기 위하여 액화가스 저장탱크(또는 액화가스 연료용기)의 내부면 중 폭 방향의 모서리 부분(연결지역), 다시 말해, 코너 부에 인바 튜브(invar tube)가 고정 설치된다. 인바 튜브가 코너 부에 연속적으로 고정됨으로써, 액화가스 저장탱크에서 발생하는 하중을 선체에 전달하도록 한다.
인바 튜브를 지지하기 위하여 인바 튜브 내부와 인접하는 위치에, 플라이우드 또는 복합재료를 주요 구조부재로 하는 박스형의 단열층(단열박스)이 설치된다.
단열박스와 인접하는 위치에는 샌드위치 형태의 단열패널(플라이우드, 단열재, 복합재로 조합된 구성)들이 설치된다.
코너 부에 단열박스가 설치되고, 코너 부 이외 지역(일반지역)에 샌드위치 형태의 단열패널이 배치된다.
그러나 종래 액화가스 저장탱크 단열시스템은, 코너 부에 설치된 단열박스와 일반지역에 설치된 샌드위치 형태의 단열패널의 열수축량이 상이하게 나타나는바, 인바강 구조물인 인바 튜브를 지지하기 위한 단열박스와 단열패널의 구조 건전성 차이, 및 열하중과 액화가스의 유체력 등에 의해서 그 단열박스와 단열패널 간의 경계 부에서, 열수축에 의한 단차가 발생하며, 그로 인해 단열패널 위에 설치된 1차 및 2차 금속 멤브레인에 열응력이 발생하여 1차 및 2차 금속 멤브레인이 손상되는 문제가 있다.
국내 공개특허 제10-2011-0055780호
본 발명은 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브를 지지하는 단열박스와, 일반지역에 설치되는 샌드위치 형태의 단열패널 사이에, 공간 단열재를 추가로 배치하되, 단열박스와 단열패널의 열수축량을 고려하여, 그 공간 단열재의 면내 방향을 단열패널의 두께 방향으로 적절히 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 방지하여 금속 멤브레인의 손상을 효율적으로 방지할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 가장 큰 강성을 가진 박스형 단열층인 단열박스와, 가장 작은 강성을 가진 샌드위치 판넬 단열층인 단열패널에 있어, 2차 단열층과 1차 단열층을 교차 배치하되, 교차 배치 시 2차 단열층에 배치되는 단열층의 강성이 1차 단열층에 배치되는 단열층의 강성보다 같거나 크게 배치되도록 구성함으로써, 단열층 경계 부의 단차를 더욱 효율적으로 최소화할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 제공함에 있다.
일반적으로 박스형 단열층(단열박스) 구조에 있어서, 재료로 사용되는 플라이우드나 복합재료는 주로 방향성이 있는 재료를 사용하는 바, 상대적으로 강성이 큰 방향을 박스형 단열층의 수직 부재로 사용하기 때문에, 열하중에 의한 박스형 단열층의 수축은 플라이우드나 복합재료의 면내 방향(두께 방향에 수직인 방향)의 열수축이 대부분이다.
그리고, 샌드위치 판넬 단열층(단열패널)에 있어서, 강도와 단열성능을 고려하여 심재인 섬유강화 폴리우레탄 폼의 두께 방향을 샌드위치 판넬 단열층의 두께 방향으로 사용하기 때문에, 샌드위치 판넬 단열층의 수축은 섬유강화 폴리우레탄 폼의 면내 방향의 열수축이 대부분이다.
본 발명에서는, 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브를 지지하는 박스형 단열층(단열박스)과, 일반지역에 설치되는 샌드위치 판넬 단열층(섬유강화 폴리우레탄폼과 플라이우드 또는 플라이우드 및 복합재료로 구성됨: 단열패널)의 연결구역(transition area)에 있어서, 그 박스형 단열층과 샌드위치 판넬 단열층 사이에, 공간 단열재를 추가로 배치하되, 박스형 단열층인 단열박스와 샌드위치 판넬 단열층인 단열패널의 열수축량을 고려하여, 상기 공간 단열재의 면내 방향을 상기 단열패널의 두께 방향으로 적절히 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 방지하여 금속 멤브레인의 손상을 효율적으로 방지할 수 있다.
또, 본 발명에서는, 연결구역에 배치되는 단열층에 있어서, 박스형 단열층인 단열박스(가장 큰 강성을 가짐)와, 샌드위치 판넬 단열층인 단열패널(가장 작은 강성을 가짐)을 교차 배치하되, 교차 배치 시 2차 단열층에 배치되는 단열층의 강성이 1차 단열층에 배치되는 단열층의 강성보다 같거나 크게 배치되도록 구성함으로써, 단열층 경계부의 단차를 더욱 효율적으로 최소화할 수 있다.
또, 본 발명에서는, 액화가스 저장탱크 일부 모서리 부분은 액화가스의 유체력, 특히 충격력(슬로싱)에 의해 큰 하중에 저항성이 요구되는 경우가 있는데, 이런 경우는 일반지역에 설치되는 샌드위치 판넬을 모서리 면에 밀접한 부분에 우선 배치하여 저항성을 증가시키고, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 효율적으로 방지할 수 있다.
공간 단열재를 배치함에 있어서, 선체의 폭 방향 면의 모서리 부분뿐만 아니라 길이 방향면의 모서리에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 일반적으로 단열시스템의 1차 또는/그리고 2차 금속 멤브레인을 평판 멤브레인으로 연속 부재로 설치하기 위해서는, 액화 가스 운반선의 내부 선각 또는 액화 가스 연료 용기의 내부면 중 폭방향 면의 모서리 부분에 인바강으로 제작되는 구조물(인바 튜브)를 설치하여 액화 가스 운반선의 내부 선각 또는 액화 가스 연료 용기의 내부면에 고정하는데, 이때 인바 튜브를 지지하기 위해서 인바튜브 내부 혹은 가장 인접한 위치에 플라이우드 또는 복합재료를 주요 구조 부재로 이용한 박스형태의 단열층을 설치하고, 이후부터 순차적으로 플라이우드, 단열재, 복합재 등으로 조합된 샌드위치 형태의 단열층이 구성된다.
본 발명에서는 인바튜브를 지지하기 위한 단열층과 일반 구역에 설치되는 단열층의 구조 건전성의 차이 및, 열하중, 액화 가스의 유체력 등에 의해 단열층의 경계 부에 발생할 수 있는 단차를 최소화하고, 이로 인해 1차 또는/그리고 2차 멤브레인의 손상을 방지하기 위해 구조 강성을 순차적으로 배치하되, 박스형태의 단열층과 샌드위치 판넬형태의 단열층 사이 경계 부에 두 형태의 단열층의 열하중에 의한 두께 수축의 단차를 저감하기 위하여 평균의 열수축량을 가지는 단열층(보강 단열재)을 배치하여 경계 부의 열수축량에 의한 단차를 최소화하는 기술을 제공한다.
이하, 본 발명의 액화가스 저장탱크의 단열시스템 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브를 지지하는 단열박스; 상기 단열박스와 일정 간격을 두고 상기 코너 부 이외의 지역에 설치되는 단열패널; 및 상기 단열박스와 상기 단열패널 간의 경계 부에서 발생하는 단차를 해소하기 위하여 상기 단열박스와 상기 단열패널 사이에 설치되는 공간 단열재를 포함하며,
상기 공간 단열재의 면내 방향을 상기 단열패널의 두께 방향과 동일한 방향으로 하여, 상기 공간 단열재가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 공간 단열재는, 상기 단열박스의 열수축량과 상기 단열패널의 열수축 량의 중간에 해당하는 열수축량을 구비한다.
상기 단열박스는 플라이우드 박스 안에 섬유강화 폴리우레탄의 단열재, 펄라이트, 글라스울 등이 충진될 수 있으며,
상기 단열패널은 상하 플라이우드 사이에 섬유강화 폴리우레탄의 단열재가 형성되는 샌드위치 형태일 수 있다.
또, 본 발명은 선체 내벽에 설치되는 2차 단열층과, 상기 2차 단열층 위에 설치되는 1차 단열층을 구비하되,
상기 단열박스는 상기 2차 단열층에 설치되는 2차 단열박스와, 상기 1차 단열층에 설치되는 1차 단열박스로 구성되고,
상기 단열패널은 상기 2차 단열층에 설치되는 2차 단열패널과, 상기 1차 단열층에 설치되는 1차 단열패널로 구성되며,
상기 공간 단열재는 상기 2차 단열층에 설치되는 2차 공간 단열재와, 상기 1차 단열층에 설치되는 1차 공간 단열재로 구성되고,
상기 2차 단열층에 위치하는 상기 2차 공간 단열재와, 상기 1차 단열층에 위치하는 상기 1차 공간 단열재는 서로 교차 배치될 수 있다.
또, 상기 단열박스와 상기 단열패널을 교차 배치하되, 교차 배치 시 상기 2차 단열층에 배치되는 단열층의 강성이 상기 1차 단열층에 배치되는 단열층의 강성보다 같거나 크게 배치될 수 있다.
상기 단열패널 사이에 보강 단열재가 더 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 보강 단열재는 밀도 200㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)이며,
상기 단열패널은 밀도 130㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)일 수 있다.
상기 단열패널의 두께 방향은 수직 방향이고, 면내 방향은 수평 방향이며, 상기 공간 단열재의 두께 방향은 수평 방향이고, 면내 방향은 수직 방향이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 액화가스 저장탱크의 코너 부에 설치된 단열박스와 일반지역에 설치된 샌드위치 형태의 단열패널은 열수축량이 상이하게 나타나는바, 단열패널의 구조 건전성의 차이 및 열하중과 액화가스의 유체력 등에 의해서, 단열박스와 단열패널 간의 경계부에 열수축에 의한 단차가 발생한다.
이때, 단열패널 위에 설치된 1차 및 2차 금속 멤브레인에, 열응력이 발생하여 1차 및 2차 금속 멤브레인에 손상이 발생하는 문제가 발생하는데, 본 발명에서는 단열박스와 단열패널 사이에, 공간 단열재를 마련하되, 공간 단열재의 면내 방향을 단열패널의 두께 방향으로 하여 적절히 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 최소화 내지는 방지하여 금속 멤브레인의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 단열시스템의 1차 또는/그리고 2차 멤브레인을 평판 멤브레인으로 연속 부재로 설치하기 위해서, 액화 가스 운반선의 내부 선각 또는 액화 가스 연료 용기의 내부면 중 폭방향 면의 모서리 부분에 인바강으로 제작되는 구조물(인바 튜브)을 설치하여 액화 가스 운반선의 내부 선각 또는 액화 가스 연료 용기의 내부면에 고정하는데, 이때 인바 튜브를 지지하기 위해서 인바 튜브 내부 혹은 가장 인접한 위치에 플라이우드 또는 복합재료를 주요 구조 부재로 이용한 박스형태의 단열층을 설치한다.
이후부터 순차적으로 플라이우드, 단열재, 복합재 등으로 조합된 샌드위치 형태의 단열층이 구성됨에 있어 인바 튜브를 지지하기 위한 단열층과 일반 구역에 설치되는 단열층의 구조 건전성의 차이, 및 열하중, 액화 가스의 유체력 등에 의해 단열층의 경계 부에 발생할 수 있는 단차를 최소화하고, 이로 인해 1차 또는/그리고 2차 멤브레인의 손상을 방지하기 위해 구조 강성을 순차적으로 배치하여 그 단차를 최소화한다. 즉, 박스형태의 단열층과 샌드위치 판넬형태의 단열층 사이 경계 부에 두 형태의 단열층의 열하중에 의한 두께 수축의 단차를 저감하기 위하여 평균의 열수축량을 가지는 단열층을 배치하여 경계 부의 열수축량에 의한 단차를 최소화할 수 있다.
또한, 해당 구역은 선체의 제작 공차에 따라 유동적인 공간에 맞추어, 치수 맞춤용으로 공간 단열재를 동시에 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도
도 2는 도 1에서, 단열박스와 단열패널 사이에 공간 단열재가 설치된 단면도
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도
도 4는 도 3에서, 단열박스와 단열패널 사이에 공간 단열재와 보강 단열재가 설치된 단면도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도이고, 도 2는 도 1에서, 단열박스와 단열패널 사이에 공간 단열재가 설치된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브(인바강 구조물)(2) 인근에 설치되는 단열박스(10); 단열박스(10)와 일정 간격을 두고 코너 부 이외의 지역(일반지역)에 설치되는 단열패널(20); 및 단열패널(20) 위에 위치하며, 인바 튜브(2)에 연결되는 금속 멤브레인(30)을 포함한다.
단열박스(10)는 플라이우드 박스형 단열층으로 구성되고, 단열패널(20)은 밀도 130㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)로 구성할 수 있다.
금속 멤브레인(30)은 평판 혹은 주름형 금속 멤브레인을 모두 포함한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은 선체 내벽(1)에 설치되는 2차 단열층과, 그 2차 단열층 위에 설치되는 1차 단열층을 구비한다. 본 발명은 2차 단열층과 1차 단열층으로 구성된 2단 단열층에 국한되지 않는다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서는, 2차 단열층과 1차 단열층이 교차 배치될 수 있다.
단열박스(10)는 2차 단열층에 설치되는 2차 단열박스(12)와, 1차 단열층에 설치되는 1차 단열박스(11)로 구성될 수 있다.
2차 및 1차 단열박스(12,11)는 플라이우드 박스 안에 섬유강화 폴리우레탄의 단열재가 충진되는 박스형태일 수 있다.
또, 단열패널(20)은 2차 단열층에 설치되는 2차 단열패널(22)과, 1차 단열층에 설치되는 1차 단열패널(21)로 구성될 수 있다.
2차 및 1차 단열패널(22,21)은 상하 플라이우드 사이에 섬유강화 폴리우레탄의 단열재가 형성되는 샌드위치 형태일 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 2차 및 1차 단열박스(12,11)가 교차 배치되고, 2차 단열패널(22)과 1차 단열패널(21)이 교차 배치됨으로써, 단열박스(10)와 단열패널(20) 간의 경계 부에서 발생하는 단차에 의한 금속 멤브레인(30)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 교차 배치 시, 2차 단열층에 배치되는 단열층의 강성이 1차 단열층에 배치되는 단열층의 강성보다 같거나 크게 배치되도록 구성함으로써, 단차를 더욱 효율적으로 최소화할 수 있다.
그리고 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서, 금속 멤브레인(30:31,32)에 단차가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 공간 단열재(140:141,142)를 구비한다.
즉, 2차 단열박스(12)와 2차 단열패널(22) 사이에, 2차 공간 단열재(142)를 마련한다. 그리고 1차 단열박스(11)와 1차 단열패널(21) 사이에, 1차 공간 단열재(141)를 마련한다.
공간 단열재(140)는 밀도 200㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)일 수 있다.
단열패널(20)은 밀도 130㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)로 할 수 있다.
참고로, 단열층 재료 및 방향성에 대한 열수축 계수는 다음과 같다.
Figure pat00001
본 실시 예에서, 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)는, 2차 및 1차 단열박스(12,11)의 열수축량과, 2차 및 1차 단열패널(22,21)의 열수축량의 중간에 해당하는 열수축량을 구비한다.
본 실시 예에서, 액화가스 저장탱크 내의 액화화물에 대하여, 2차 및 1차 단열패널(22,21)은 두께 방향으로 적층된다.
2차 및 1차 공간 단열재(142,141) 배치에 있어서, 2차 및 1차 단열패널(22,21)의 두께 방향과 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)의 면내 방향을 동일방향으로 하여, 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)가 배치되도록 구성될 수 있다. 여기서, 단열층에 있어서 상대적으로 수축량이 많은 방향을 면내 방향으로 하고, 수축량이 적은 방향을 두께 방향이라 정의한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서는, 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브(2)를 지지하는 2차 및 1차 단열박스(12,11)와, 일반지역에 설치되는 샌드위치 형태의 2차 및 1차 단열패널(22,21) 사이에 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)를 추가로 배치하되, 박스형 단열층인 2차 및 1차 단열박스(12,11)와 샌드위치 판넬 단열층인 2차 및 1차 단열패널(22,21)의 열수축량을 고려하여, 2차 및 1차 단열패널(22,21)의 두께 방향을 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)의 면내 방향으로 하거나 혹은 2차 및 1차 단열패널(22,21)의 면내 방향을 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)의 두께 방향으로 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 효율적으로 방지할 수 있다.
본 실시 예에서는 구역별로 강성 차이가 있는 단열시스템을 배치할 경우, 교차 배치를 통해 각 단열층의 경계에서 발생할 수 있는 단차를 최소화 할 수 있다.
또한, 단열시스템에 요구되는 강도에 따라 강도가 높은 섬유 강화 폴리우레탄 폼을 이용하여 부분적인 보강을 할 수 있으며, 상기와 같은 동일 배치의 개념을 적용하여 단열층 경계에서 발생할 수 있는 단차를 최소화 할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 도시한 종단면도이고, 도 4는 도 3에서, 단열박스와 단열패널 사이에 공간 단열재와 보강 단열재가 설치된 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 액화가스 저장탱크 내의 액화화물에 대하여, 단열패널(20) 그리고 보강 단열재(40)는 두께 방향으로 교차 적층될 수 있다.
단열패널(20)은 2차 및 1차 단열패널(22,21) 그리고 보강 단열재(40)는 2차 및 1차 보강 단열재(42,41)를 구비할 수 있다.
그리고 2차 및 1차 단열패널(22,21)의 두께 방향과 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)의 면내 방향을 동일방향으로 하여, 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)가 배치되도록 구성하되, 2차 및 1차 공간 단열재(142,141)와 인접하는 2차 및 1차 보강 단열재(42,41)는 밀도 210㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)로 할 수 있다.
2차 및 1차 단열패널(22,21)은 밀도 130㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)로 구성할 수 있다.
따라서, 열수축량에 있어 단열박스(10:12,11)와 단열패널(20:22,21) 사이의 경계 부에 시공되는 보강 단열재(40:42,41)는 단열박스와 박열박스의 평균 수준임을 고려하여, 플라이우드의 두께 방향(도면상 수직방향)을 단열층의 두께 방향(도면상 수직방향)으로 적층하여 배치, 예를 들어 섬유강화 폴리우레탄 폼의 두께 방향의 수직인 방향을 공간 단열재(142,141)의 두께 방향으로 배치함으로써, 별도 재료를 사용하지 않고도, 단차를 최소화할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서는, 2차 단열층과 1차 단열층이 교차 배치됨은 물론 더 나아가, 인바 튜브(2)를 지지하는 단열박스(10)와, 일반지역에 설치되는 샌드위치 형태의 단열패널(20) 사이에, 단열시스템에서 요구되는 강도에 따라 강도가 높은 보강 단열재(40), 예를 들어 섬유강화 폴리우레탄 폼(중간 정도의 열변형을 가짐 이용하여 부분적인 보강을 할 수 있으며, 그 보강 단열재(40)를 통해서 구조적으로 강성이 순차적으로 배치되어 급격한 열변형 차이가 발생하지 않고, 완만한 열변형이 생겨서 단열층 경계에서 발생할 수 있는 단차를 최소화하여 금속 멤브레인(30:31,32)의 손상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 박스형 단열층인 단열박스(10:12,11)와 샌드위치 판넬 단열층인 단열패널(20: 22,21)의 열수축량을 고려하여, 즉 단열패널(20:22,21)의 두께 방향(도면상 수직방향)을 공간 단열재(140:142,141)의 면내 방향(도면상 수직방향)으로 배치하여 혹은 단열패널(20:22,21)의 면내 방향(수평방향)을 공간 단열재(140:142,141)의 두께 방향(수평방향)으로 적층 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 효율적으로 방지할 수 있다.
본 실시 예에서는 구역별로 강성 차이가 있는 단열시스템을 배치할 경우, 교차 배치를 통해 각 단열층의 경계에서 발생할 수 있는 단차를 최소화 할 수 있다.
또한, 단열시스템에 요구되는 강도에 따라 강도가 높은 섬유 강화 폴리우레탄 폼을 이용하여 부분적인 보강을 할 수 있으며, 상기와 같은 동일 배치의 개념을 적용하여 단열층 경계에서 발생할 수 있는 단차를 최소화 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 액화가스 저장탱크의 코너 부에 설치된 단열박스와 일반지역에 설치된 샌드위치 형태의 단열패널은 열수축량이 상이하게 나타나는바, 인바강 구조물인 인바 튜브를 지지하기 위한 단열박스와 단열패널의 구조 건전성의 차이, 및 열하중과 액화가스의 유체력 등에 의해서 단열층 간의 경계 부에 열수축에 의한 단차가 발생한다.
이때, 단열패널 위에 설치된 1차 및 2차 금속 멤브레인에, 열응력이 발생하여 1차 및 2차 금속 멤브레인에 손상이 발생하는 문제점이 발생하는 데, 본 발명에서는 단열박스와 단열패널 사이에, 공간 단열재를 마련하되, 단열패널의 두께 방향을 공간 단열재의 면내 방향으로 하거나 혹은 단열패널의 면내 방향을 공간 단열재의 두께 방향으로 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 최소화하여 금속 멤브레인의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 단열박스와 단열패널 사이에, 공간 단열재와 보강용 단열재를 마련하되, 박스형 단열층인 단열박스와 샌드위치 판넬 단열층인 단열패널의 열수축량을 고려하여, 공간 단열재의 면내 방향을 단열패널의 두께 방향으로 배치함으로써, 별도 재료를 사용하거나 구성을 크게 변경하지 않으면서도, 열수축 차이에 의해 발생할 수 있는 단차를 최소화 내지는 방지하여 금속 멤브레인의 손상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 해당 구역은 선체의 제작 공차에 따라 유동적인 공간에 맞추어, 치수 맞춤용으로 공간 단열재를 동시에 사용할 수 있는 효과가 있다.
한편, 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 설명에 있어 1차 단열층과 2차 단열층은 각각 액화가스에 인접하는 단열층과 선체 내벽에 인접하는 단열층을 구분하고 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것에 불과하고, 그에 국한되는 것은 아니다.
또한, 상부와 하부라는 표현도 설명의 편의를 위해서 임의로 설정한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며 저장탱크(화물창)의 위치 및 저장탱크를 보는 방향에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
또한, 1차 및 2 차라는 표현도 설명의 편의를 위해서 임의로 설정한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며 상호 교환될 수 있다.
1: 선체 내벽
2: 인바 튜브
10: 단열박스
11: 1차 단열박스
12: 2차 단열박스
20: 단열패널
21: 1차 단열패널
22: 2차 단열패널
40: 보강 단열재
41: 1차 보강 단열재
42: 2차 보강 단열재
140: 공간 단열재
141: 1차 공간 단열재
142: 2차 공간 단열재

Claims (7)

  1. 액화가스 저장탱크의 코너 부의 인바 튜브를 지지하는 단열박스;
    상기 단열박스와 일정 간격을 두고 상기 코너 부 이외의 지역에 설치되는 단열패널; 및
    상기 단열박스와 상기 단열패널 간의 경계 부에서 발생하는 단차를 해소하기 위하여 상기 단열박스와 상기 단열패널 사이에 설치되는 공간 단열재를 포함하며,
    상기 공간 단열재의 면내 방향을 상기 단열패널의 두께 방향과 동일한 방향으로 하여, 상기 공간 단열재가 배치되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공간 단열재는, 상기 단열박스의 열수축량과 상기 단열패널의 열수축 량의 중간에 해당하는 열수축량을 구비하는 것을 특징으로 하는 액화가스 단열시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    선체 내벽에 설치되는 2차 단열층과, 상기 2차 단열층 위에 설치되는 1차 단열층을 구비하되,
    상기 단열박스는 상기 2차 단열층에 설치되는 2차 단열박스와, 상기 1차 단열층에 설치되는 1차 단열박스로 구성되고,
    상기 단열패널은 상기 2차 단열층에 설치되는 2차 단열패널과, 상기 1차 단열층에 설치되는 1차 단열패널로 구성되며,
    상기 공간 단열재는 상기 2차 단열층에 설치되는 2차 공간 단열재와, 상기 1차 단열층에 설치되는 1차 공간 단열재로 구성되고,
    상기 2차 단열층에 위치하는 상기 2차 공간 단열재와, 상기 1차 단열층에 위치하는 상기 1차 공간 단열재는 교차 배치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 단열시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 단열박스와 상기 단열패널을 교차 배치하되,
    교차 배치 시 상기 2차 단열층에 배치되는 단열층의 강성이 상기 1차 단열층에 배치되는 단열층의 강성보다 같거나 크게 배치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 단열시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열패널 사이에 보강 단열재가 마련되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 단열시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강 단열재는 밀도 200㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)이며,
    상기 단열패널은 밀도 130㎏/㎥ 이상 급 R-PUF(reinforced poly urethane foam) 샌드위치 패널(sandwich panel)인 것을 특징으로 하는 액화가스 단열시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열패널의 두께 방향은 수직 방향이고, 면내 방향은 수평 방향이며,
    상기 공간 단열재의 두께 방향은 수평 방향이고, 면내 방향은 수직 방향인 것을 특징으로 하는 액화가스 단열시스템.
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