KR20210001511A - Lng 저장탱크의 단열시스템 - Google Patents

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Abstract

LNG 저장탱크의 단열시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열시스템은, 선체 내벽에 고정되는 다수의 2차 단열패널로 이루어지는 2차 단열벽과, 2차 단열패널의 상부에 고정되는 다수의 1차 단열패널로 이루어지는 1차 단열벽을 포함하는 이중 방벽 구조의 LNG 저장탱크에 있어서, 2차 단열패널의 고정과 1차 단열패널의 고정은 모두 스터드와 고정너트를 체결하는 기계적 체결 방식을 이용하고, 2차 단열패널은 선체 내벽에 매스틱(mastic)에 의해 지지되되, 매스틱은 선체 내벽에 배치되는 크라프트지(kraft paper)와 2차 단열패널 사이에 도포되어, 2차 단열벽이 선체 내벽에 비접착식으로 지지되는 것을 특징으로 한다.

Description

LNG 저장탱크의 단열시스템 {Insulation System of Liquefied Natural Gas Storage Tank}
본 발명은 LNG 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차 단열벽 및 2차 단열벽을 구성하는 1차 단열패널 및 2차 단열패널들을 교차 배치함에 있어서, 선체의 거동 또는 변형이 1차 및 2차 단열벽에 전달되거나 또는 1차 및 2차 단열벽 간에 영향이 전달되는 것을 방지하는 LNG 저장탱크의 단열시스템에 관한 것이다.
천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')의 상태로 LNG 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선 등과 같이 LNG를 수송 혹은 저장하기 위한 구조물에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히 '화물창'이라고도 함)가 설치된다.
LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상적으로 멤브레인형 저장탱크는 GTT의 NO 96형과 MARK Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형 등으로 나눠진다.
멤브레인형 저장탱크 중에서 NO 96형 저장탱크는, 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar, 36% 니켈강) 멤브레인으로 이루어지는 1차 및 2차 밀봉벽과, 플라이우드 박스(plywood box)에 펄라이트(perlite) 분말 등의 단열재를 채운 단열박스(insulation box) 형태로 마련되는 1차 및 2차 단열벽을 포함한다.
NO 96형 저장탱크는 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어, 1차 밀봉벽의 누설시 상당한 기간동안 2차 밀봉벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다.
또한, NO 96형 저장탱크는 단열벽이 목재 상자 내부에 단열재를 채운 형태이므로, MARK Ⅲ형 저장탱크에 비하여 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며, 용접이 간편하여 자동화율이 높다.
MARK Ⅲ형 저장탱크는, 1.2mm 두께의 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 이루어지는 1차 밀봉벽과, 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 밀봉벽, 그리고 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)의 상면 또는 하면에 플라이우드 합판을 접착한 단열패널(insulation panel)로 마련되는 1차 및 2차 단열벽을 포함한다.
MARK Ⅲ형 저장탱크의 1차 밀봉벽은 극저온 상태의 LNG에 의한 열수축을 흡수하기 위해 파형 주름부를 가지며, 이러한 파형 주름부에서 멤브레인의 변형을 흡수하므로 멤브레인 내에는 큰 응력이 생기지 않는다.
그러나 MARK Ⅲ형 저장탱크에서 2차 밀봉벽은, 상하에 배치되는 단열벽과의 간섭때문에 주름 구조의 스테인리스강 멤브레인을 적용하기 어렵고, 또한 폴리우레탄 폼과 플라이우드의 조합으로 단열층을 형성하는 단열패널의 특성상 NO 96형 저장탱크와 같이 열수축 계수가 작은 인바 멤브레인을 적용하기에도 무리가 있기에, 통상적으로 금속 멤브레인 대신 Glass cloth와 Aluminum foil의 복합재로 이루어지는 트리플렉스를 사용하게 되는데, 이러한 구조는 NO 96형 저장탱크보다 안정성이 낮다는 단점이 있다.
또한, MARK Ⅲ형 저장탱크는 파형 주름을 가지는 1차 밀봉벽의 용접 자동화율이 낮아 설치/제작 측면에서 불리함이 있으나, 인바 멤브레인에 비해 스테인리스강 멤브레인 및 트리플렉스의 가격이 싸고 시공이 간편하며, 폴리우레탄 폼의 단열효과가 뛰어나기 때문에 NO 96형 저장탱크와 함께 널리 사용되고 있다.
한편, NO 96형 저장탱크의 단열벽을 구성하는 단열박스는 단단하기 때문에 고정장치를 이용하여 하부 단열박스를 선체에 고정시킨다.
그러나 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 단열패널은 단열박스에 비하여 유연한 구조를 가지므로 고정장치를 이용하여 선체에 고정하는 것이 쉽지 않다. 따라서 종래의 MARK Ⅲ형 저장탱크에서는 하부 단열패널을 매스틱(mastic)이라는 재료를 이용하여 접착 방식으로 선체에 고정시킨다.
또한, 종래의 MARK Ⅲ형 저장탱크의 2차 밀봉벽은 금속 멤브레인이 아닌 트리플렉스를 사용하며, 트리플렉스를 통하여 상부 단열패널과 하부 단열패널을 접착식으로 고정한다.
이와 같은 종래의 MARK Ⅲ형 저장탱크는, 단열패널이 접착식으로 선체와 고정되어 있어 선체 변형에 의한 국부적인 변위가 단열패널에 직접 전달되며, 이에 따라 단열패널에 국부적인 스트레스가 작용하게 된다.
또한, 1차 단열벽을 구성하는 상부 단열패널과 2차 단열벽을 구성하는 하부 단열패널이 접착식으로 연결되어 있어 과도한 슬로싱(sloshing) 하중 작용시 접착면이 이격되는 현상이 발생하며, 이에 따라 극저온의 LNG의 누출 예방을 위한 2차 밀봉벽이 손상 및 파손되는 현상이 발생할 우려가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LNG 저장탱크의 1차 단열벽 및 2차 단열벽을 구성하는 단열패널들을 서로 어긋나도록 교차 배치함에 있어서, 2차 단열벽과 선체 간의 고정 및 1차 단열벽과 2차 단열벽 간의 고정을 기계적 체결 방식에 의해 이루어지도록 하고, 2차 단열벽을 선체 내벽에 비접착식으로 지지되게 함으로써, 선체의 거동 또는 변형이 1차 및 2차 단열벽에 전달되거나 또는 1차 및 2차 단열벽 간에 영향이 전달되는 것을 방지하는 LNG 저장탱크의 단열시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 선체 내벽 상에 배열되는 다수의 2차 단열패널로 이루어지는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열벽의 상부에 설치되는 2차 밀봉벽과, 상기 2차 밀봉벽 상에 배열되는 다수의 1차 단열패널로 이루어지는 1차 단열벽, 그리고 상기 1차 단열벽의 상부에 설치되는 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조의 LNG 저장탱크에 있어서, 상기 2차 단열패널을 상기 선체 내벽에 고정하는 2차 고정장치를 포함하고, 상기 2차 고정장치는, 상기 선체 내벽에 고정되는 제2 스터드; 상기 제2 스터드가 관통 삽입되며 상기 2차 단열패널의 하부 플레이트에 의해 지지되는 제2 지지부재; 상기 제2 스터드와 체결되어 상기 제2 지지부재를 상기 선체 내벽을 향한 방향으로 가압하는 제2 고정너트; 및 상기 제2 지지부재와 상기 제2 고정너트 사이에 개재되어, 상기 선체 내벽으로부터 상기 2차 단열패널로 전달되는 영향을 감소시키는 제2 스프링와셔를 포함하며, 상기 2차 단열패널은 상기 선체 내벽에 매스틱(mastic)에 의해 지지되되, 상기 매스틱은 상기 선체 내벽에 배치되는 크라프트지(kraft paper)와 상기 2차 단열패널 사이에 도포되어, 상기 2차 단열벽이 상기 선체 내벽에 비접착식으로 지지되는 것을 특징으로 하는, LNG 저장탱크의 단열시스템을 제공한다.
상기 2차 단열패널의 네 모퉁이를 포함하는 가장자리 수직 모서리 부위에 상기 2차 고정장치와의 결합을 위한 2차 고정부가 마련되고, 상기 2차 고정장치에는 서로 인접하게 배치되는 적어도 2 이상의 상기 2차 단열패널이 동시에 고정될 수 있다.
상기 2차 단열패널의 네 모퉁이 부분에 마련되는 상기 2차 고정부는, 단면이 부채꼴 형태인 홈으로 마련되고, 상기 2차 단열패널에서 상기 2차 고정부가 형성되는 부분은, 상기 2차 단열패널을 구성하는 단열재 및 상부 플레이트가 제거되고 하부 플레이트의 일부가 노출된 상태로 마련되며, 상기 2차 단열패널의 하부 플레이트의 노출된 부분에 의해 상기 제2 지지부재가 지지될 수 있다.
상기 제2 지지부재는 상기 제2 스터드가 관통 삽입되는 구멍이 형성되는 원판 형태로 마련될 수 있다.
상기 제2 지지부재는 플랫와셔(flat washer)일 수 있다.
또는 상기 제2 지지부재는 금속재로 제조되는 세팅 플레이트(setting palte)이고, 상기 세팅 플레이트는 일정한 두께를 가지며 외주면이 상기 2차 고정부에 라운드지게 형성되는 내벽에 접하게 배치될 수 있다.
상기 제2 스터드는, 상기 선체 내벽에 용접에 의해 고정되거나 또는 상기 선체 내벽에 설치되는 제2 베이스 소켓에 체결되어 고정될 수 있다.
상기 1차 단열패널을 상기 2차 단열패널의 상부에 고정하는 1차 고정장치를 더 포함하고, 상기 1차 고정장치는, 상기 2차 단열패널의 상부에 설치되는 제1 베이스 소켓; 상기 베이스 소켓에 결합되는 제1 스터드; 상기 제1 스터드에 끼워지며 상기 1차 단열패널의 하부 플레이트에 의해 지지되는 제1 지지부재; 상기 제1 스터드와 체결되어 상기 제1 지지부재를 상기 2차 단열패널을 향한 방향으로 가압하는 제1 고정너트; 및 상기 제1 지지부재와 상기 제1 고정너트 사이에 개재되어, 상기 2차 단열패널로부터 상기 제1 단열패널로 전달되는 영향을 감소시키는 제1 스프링와셔를 포함할 수 있다.
상기 1차 단열패널의 네 모퉁이를 포함하는 가장자리 수직 모서리 부위에 상기 1차 고정장치와의 결합을 위한 1차 고정부가 마련되고, 상기 1차 고정부와 결합되는 상기 1차 고정장치는 상기 2차 단열패널의 가장자리 내측에 배치되어, 상기 1차 단열패널의 가장자리와 상기 2차 단열패널의 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치될 수 있다.
상기 1차 고정장치에는 서로 인접하게 배치되는 적어도 2 이상의 상기 1차 단열패널이 동시에 고정될 수 있다.
상기 1차 밀봉벽 및 상기 2차 밀봉벽은 금속 소재의 멤브레인으로 마련되고, 상기 2차 밀봉벽은 상기 제1 스터드에 용접에 의해 연결되며, 상기 1차 단열패널 및 상기 2차 단열패널과는 접착되지 않을 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양은, 선체 내벽에 고정되는 다수의 2차 단열패널로 이루어지는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열패널의 상부에 고정되는 다수의 1차 단열패널로 이루어지는 1차 단열벽을 포함하는 이중 방벽 구조의 LNG 저장탱크에 있어서, 상기 2차 단열패널의 고정과 상기 1차 단열패널의 고정은 모두 스터드와 고정너트를 체결하는 기계적 체결 방식을 이용하고, 상기 2차 단열패널은 상기 선체 내벽에 매스틱(mastic)에 의해 지지되되, 상기 매스틱은 상기 선체 내벽에 배치되는 크라프트지(kraft paper)와 상기 2차 단열패널 사이에 도포되어, 상기 2차 단열벽이 상기 선체 내벽에 비접착식으로 지지되는 것을 특징으로 하는, LNG 저장탱크의 단열시스템을 제공한다.
상기 2차 단열패널을 상기 선체 내벽에 고정하는 2차 고정장치는, 상기 선체 내벽의 거동이나 변형이 상기 2차 단열패널로 전달되는 것을 흡수하는 제2 스프링와셔를 포함하고, 상기 1차 단열패널을 상기 2차 단열패널의 상부에 고정하는 1차 고정장치는, 상기 2차 단열패널의 거동이나 변형이 상기 1차 단열패널로 전달되는 것을 흡수하는 제1 스프링와셔를 포함하여, 상기 선체 내벽으로부터 전달되는 부하의 경감이 이중으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열시스템은, 1차 단열벽 및 2차 단열벽을 구성하는 단열패널들을 서로 어긋나도록 교차 배치시킴으로써, 단열패널 간의 갭을 통한 대류 작용이 감소되어 단열 성능이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 1차 단열패널과 2차 단열패널이 서로 교차 배치됨에 따라 인접하는 단열층 사이에서 발생하는 단차 문제에 유연하게 대처할 수 있으며, 단열벽의 지지구조의 안정성이 향상됨에 따라 밀봉벽으로서 금속 소재의 멤브레인을 사용하는 것이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 2차 단열벽과 선체 간의 고정 및 1차 단열벽과 2차 단열벽 간의 고정을 기계적 체결 방식에 의해 이루어지도록 하고, 2차 단열벽을 선체 내벽에 비접착식으로 지지되게 함으로써, 선체의 거동 또는 변형이 1차 및 2차 단열벽에 전달되거나 또는 1차 및 2차 단열벽 간에 영향이 전달되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열시스템의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 2차 단열패널을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 1차 단열패널을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 LNG 저장탱크에서 1차 및 2차 단열패널의 길이 및 너비가 1:1 비율로 마련되는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 LNG 저장탱크에서 1차 및 2차 단열패널의 길이 및 너비가 1:2 비율로 마련되는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열벽 고정구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명에서 '1차' 및 '2차'라는 용어의 사용은, 저장탱크에 저장된 LNG를 기준으로 LNG를 1차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지, 2차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지에 대한 구분 기준으로 구사된 것이다.
또한, 관례상 탱크의 요소에 적용된 용어 '상부' 또는 '위'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 내측을 향하는 방향을 가리키는 것이고, 마찬가지로, 용어 '하부' 또는 '아래'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 외측을 향하는 방향을 가리키는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열시스템의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 2차 단열패널을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 1차 단열패널을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 LNG 저장탱크는, 선체(H)의 내벽 상에 배열되는 다수의 2차 단열패널(110)로 이루어지는 2차 단열벽(100)과, 2차 단열벽(100) 상에 설치되는 2차 밀봉벽(200)과, 2차 밀봉벽(200) 상에 배열되는 다수의 1차 단열패널(310)로 이루어지는 1차 단열벽(300)과, 1차 단열벽(300) 상에 설치되는 1차 밀봉벽(400)이 순차적으로 적층되는 이중 방벽(Double Barrier) 구조로 마련된다.
1차 단열패널(310)은 육면체 또는 그 이상의 다면체 형태의 단위패널로 제작되어, 2차 밀봉벽(200) 상에 다수의 1차 단열패널(310)이 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 1차 단열벽(300)을 형성할 수 있다.
2차 단열패널(110)도 마찬가지로 육면체 또는 그 이상의 다면체 형태의 단위패널로 제작되어, 선체(H)의 내벽에 다수의 2차 단열패널(110)이 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 2차 단열벽(100)을 형성할 수 있다.
1차 및 2차 단열패널(310, 110)은, 폴리우레탄 폼(PUF) 또는 강화 폴리우레탄 폼(R-PUF: Reinforced Polyurethane Foam)과 같은 단열재의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드(plywood) 또는 섬유강화 플라스틱(GRP: Glass Reinforced Plastic)과 같은 복합재(composite materials)로 이루어지는 플레이트가 부착된 샌드위치 패널(sandwich panel)로 마련될 수 있다. 단열패널(310, 110)의 상하부 플레이트는 패널에 기계적인 강성을 부여하는 역할을 한다.
2차 단열벽(100)은 선체(H) 내벽에 마련되는 2차 고정장치(600, 도 6 참조)에 의해 고정될 수 있고, 1차 단열벽(300)은 2차 단열벽(100)과의 사이에 2차 밀봉벽(200)이 개재된 상태에서 2차 단열패널(110)의 상부에 마련되는 1차 고정장치(500)에 의해 2차 밀봉벽(200)의 상부에 밀착되게 고정될 수 있다.
1차 및 2차 밀봉벽(400, 200)은 금속 멤브레인으로 이루어질 수 있다.
1차 및 2차 밀봉벽(400, 200)은 인바(Invar), 스테인리스강(SUS), 알루미늄(Aluminum) 합금 등, 저온 취성에 강한 다양한 금속 재질 중 어느 하나를 선택적으로 채용하여 이루어질 수 있으며, 평판 혹은 주름형 금속 멤브레인을 모두 포함할 수 있다.
본 발명에서는 바람직한 실시예로서, 1차 밀봉벽(400)이 스테인리스강 재질의 주름 멤브레인(corrugation membarne)으로 이루어지고, 2차 밀봉벽(200)은 인바 재질의 평판 멤브레인(flat membrane)으로 이루어지는 LNG 저장탱크를 제공한다.
1차 밀봉벽(400)은 LNG와 직접 접촉하여 밀봉하는 것으로서, 극저온에 의한 수축을 흡수하기 위해 저장탱크의 내측 방향으로 형성된 다수의 파형 주름을 포함하는 스테인리스강 멤브레인으로 마련될 수 있다.
1차 밀봉벽(400)은 1차 단열패널(310)의 단위패널과 대응되는 사이즈를 가지는 다수의 단위 멤브레인으로 이루어질 수 있으며, 다수의 단위 멤브레인이 1차 단열패널(310)의 상부에 마련되는 앵커 스트립(anchor strip, 316)에 빈틈 없이 용접됨으로써 1차 단열벽(300)의 상부에 설치될 수 있다.
2차 밀봉벽(200)은 플랫 인바 멤브레인으로 이루어질 수 있다. 구체적으로는 인바 스트레이크(invar strake)로 호칭되는 금속 플레이트가 2차 단열패널(110)의 상부에 설치되는 텅(tongue) 부재에 연속적으로 용접되는 것에 의해 2차 단열벽(100)의 상부에 설치될 수 있다.
2차 밀봉벽(200)에는 2차 단열패널(110)의 상부에 마련되는 1차 고정장치(500)에 포함되는 스터드가 관통되도록 관통홀이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 LNG 저장탱크는, 2차 단열패널(110)과 그 상부에 배치되는 1차 단열패널(310)이 서로 교차 배치되는 구조를 갖는다.
상하부 단열패널, 즉 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110) 간의 교차 배치는, 1차 단열벽(300) 측에 형성되는 갭(gap)과 2차 단열벽(100) 측에 형성되는 갭이 서로 이어지지 않도록 함으로써 단열층 내부의 대류 작용을 감소시키고 저장탱크의 단열 성능을 향상시키기 위함이다.
또한, 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110) 간의 교차 배치를 통하여 단열벽의 지지 구조의 안정성을 향상시키고, 이에 따라 밀봉벽(400, 200)으로서 금속 소재의 멤브레인을 사용하는 것이 가능해진다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 계속 참조하여, 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)의 교차 배치를 위한 1차 및 2차 단열패널(310, 110)의 구조를 더욱 자세히 살펴보도록 한다.
1차 및 2차 단열패널(310, 110)은 길이(length)가 너비(width)의 정수배인 육면체 형태의 단위패널로 제작될 수 있다. 이하에서는 단열패널(310, 110)의 너비와 길이가 1:3 비율로, 더욱 바람직하게는 대략 1m×3m 사이즈로 마련되는 것을 본 발명의 바람직한 실시예로 하여 설명한다.
먼저 도 2를 참조하면, 2차 단열패널(110)은 폴리우레탄 폼 또는 강화 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 2차 단열재(111)의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드 또는 복합재료로 이루어지는 플레이트(112, 113)가 접착된 샌드위치 패널로 마련될 수 있다.
2차 단열패널(110)의 네 모퉁이를 포함한 가장자리 수직 모서리 부위에는 선체(H) 내벽에 마련되는 2차 고정장치(600, 도 6 참조)와의 결합을 위한 2차 고정부(S2)가 마련된다. 도면에는 2차 고정부(S2)가 1m 간격으로 배치되어 하나의 2차 단열패널(110)에 8개의 2차 고정부(S2)가 마련되는 것이 도시되어 있지만, 2차 단열패널(110)의 네 모퉁이 부분에만 2차 고정부(S2)가 마련될 수도 있다. 즉, 2차 단열패널(110)의 네 모퉁이 부분에는 반드시 2차 고정부(S2)가 마련되고, 이를 제외한 나머지 2차 고정부(S2)는 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
2차 단열패널(110)의 모퉁이 부분에 마련되는 2차 고정부(S2)는 단면이 부채꼴 형태인 홈으로, 네 모퉁이를 제외한 나머지 부분에 마련되는 2차 고정부(S2)는 단면이 반원 형태인 홈으로 마련될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 2차 고정장치(600, 도 6 참조)의 구성들을 수용하기에 용이한 구조라면 어떠한 형상으로 마련되더라도 무방하다.
2차 단열패널(110)에서 2차 고정부(S2)가 형성되는 부분은, 상부 플레이트(112) 및 2차 단열재(111)가 제거되고 하부 플레이트(113)의 일부가 노출된 상태로 마련된다.
2차 단열패널(110)과 선체(H)와의 고정은, 2차 고정장치(600, 도 6 참조)에 마련되는 스터드가 2차 고정부(S2)에 삽입된 상태에서 고정너트 등을 체결하여 2차 고정부(S2)의 하부 플레이트(113)를 가압하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
2차 단열패널(110)의 상부에는 1차 단열패널(310)과의 결합을 위한 1차 고정장치(500)가 설치된다. 이때 1차 고정장치(500)는 2차 단열패널(110)의 상부에서 가장자리 내측에 배치될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이 2차 단열패널(110)의 정중앙에 1개의 1차 고정장치(500)가 배치되고, 정중앙에 배치되는 1차 고정장치(500)로부터 전방 및 후방으로 패널의 길이방향을 따라 동일한 거리만큼 이격되는 위치에 나머지 1차 고정장치(500)가 각각 배치될 수 있다.
2차 단열패널(110)의 정중앙에 배치되는 1차 고정장치(500)로부터 전방 및 후방으로 이격되게 배치되는 1차 고정장치(500)까지의 거리(d)는, 2차 단열패널(110)의 길이방향 가장자리로부터 인접하는 1차 고정장치(500)까지의 거리(1/2d)의 두 배가 되도록 배치될 수 있다.
1차 고정장치(500)는 2차 단열패널(110) 상에서 폭방향으로의 중심선(C) 상에 배치될 수 있다. 따라서 2차 단열패널(110)은 폭방향으로의 중심에 배치되는 1차 고정장치(500)는 양측으로부터 동일한 정도의 열응력을 받게 되므로, 패널에 작용하는 응력에 의해 1차 고정장치(500)가 폭방향으로 변위되는 것이 최소화된다.
또한, 2차 단열패널(110) 상에는 각각의 1차 고정장치(500)를 기준으로 전방 및 후방에 동일한 거리만큼 이격된 위치에 슬릿(slit, 114)이 형성될 수 있다. 한 쌍의 슬릿(114) 사이에 배치되는 1차 고정장치(500)는 양측으로부터 동일한 정도의 응력을 받게 되므로, 패널에 작용하는 응력에 의해 1차 고정장치(500)가 길이방향으로 변위되는 것이 최소화된다. 2차 단열패널(110) 상에 형성되는 슬릿(114) 간의 간격은 일정하게 형성될 수 있다.
다음으로 도 3을 참조하면, 1차 단열패널(310)은 폴리우레탄 폼 또는 강화 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 1차 단열재(311)의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드 또는 복합재료로 이루어진 플레이트(312, 313)가 접착된 샌드위치 패널로 마련될 수 있다.
1차 단열패널(310)의 네 모퉁이를 포함한 가장자리 수직 모서리 부위에는 2차 단열패널(110)과의 결합을 위한 1차 고정부(S1)가 마련된다. 1차 고정부(S1)는 1차 단열패널(310)의 둘레를 따라 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 도면에는 1차 고정부(S1)가 1m 간격으로 배치되어 하나의 1차 단열패널(310) 상에 8개의 1차 고정부(S1)가 마련되는 것이 도시되어 있다.
1차 고정부(S1)는 단면이 반원 또는 부채꼴인 형태인 홈으로 마련될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 1차 고정장치(500, 도 6 참조)의 구성들을 수용하기에 용이한 구조라면 어떠한 형상으로 마련되더라도 무방하다.
1차 단열패널(310)에서 1차 고정부(S1)가 형성되는 부분은, 상부 플레이트(312) 및 2차 단열재(311)가 제거되고 하부 플레이트(313)의 일부가 노출된 상태로 마련된다.
1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)의 고정은, 1차 고정장치(500)에 마련되는 스터드가 1차 고정부(S1)에 삽입된 상태에서 고정너트 등을 체결하여 1차 고정부(S1)의 하부 플레이트(313)를 가압하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
2차 고정장치(600)와 2차 고정부(S2) 간의 결합에 의해 2차 단열패널(110)이 선체(H) 내벽에 고정되는 구조, 그리고 1차 고정장치(500)와 1차 고정부(S1) 간의 결합에 의해 1차 단열패널(310)이 2차 단열패널(110)의 상부에 고정되는 구조에 대해서는 뒤에서 도 6을 참조하여 더 자세히 설명하도록 한다.
다시 도 1을 참조하면, 1차 단열패널(310)은 모퉁이 부위가 2차 단열패널(110)의 중심부에 놓이도록 2차 단열패널(110)과 어긋나게 배치될 수 있으며, 이에 따라 하나의 1차 단열패널(310)은 하부에 배치되는 네 개의 2차 단열패널(110)의 상면에 걸쳐지도록 배치된다.
본 발명에서는 2차 단열패널(110)의 상부에 3개의 1차 고정장치(500)가 마련되고, 1차 단열패널(310)의 수직 모서리 부위에 8개의 1차 고정부(S1)가 마련되는 것을 바람직한 실시예로 제시하고 있다.
본 실시예에 따르면, 2차 단열패널(110)의 중앙에 배치되는 1차 고정장치(500)에는 네 개의 1차 단열패널(310)에 형성된 1차 고정부(S1)가 동시에 고정되고, 2차 단열패널(110)에서 중앙으로 이격되게 배치되는 1차 고정장치(500)에는 두 개의 1차 단열패널(310)에 형성된 1차 고정부(S1)가 동시에 고정된다.
이와 같이 서로 인접하게 배치되는 2 이상의 1차 단열패널(310)은 그 사이에 배치되는 1차 고정장치(500)를 공유할 수 있으며, 본 실시예에서는 하나의 2차 단열패널(110)에 3개의 1차 고정장치(500)를 마련하는 것만으로도, 1차 단열패널(310)의 지지점을 8 포인트나 확보할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에서 서로 이웃하는 1차 고정장치(500) 사이의 거리(d)는 2차 단열패널(110)의 길이의 1/3이 되므로, 2차 단열패널(110)의 폭방향 너비와 동일한 길이(1m)로 마련됨을 알 수 있다(설치 공차가 있을 수 있음).
이에 따라 저장탱크의 횡방향 및 종방향을 따라 배열되는 2차 단열패널(110)에 의해 이루어지는 2차 단열벽(100)의 상부에는, 다수의 1차 고정장치(500)가 단위간격(d)을 1m로 하여 격자상으로 배치된다. 즉, 2차 단열벽(100)의 상부에 다수의 1차 고정장치(500)가 동일한 단위간격(d)을 가지도록 바둑판 식으로 배치되는 것으로 이해할 수 있다.
이때 2차 단열패널(110)이 1:3 비율로 한정되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이 2차 단열패널(110)은 길이가 너비의 정수배인 육면체 형태의 단위패널로 마련될 수 있으며, 예컨대, 2차 단열패널(110)이 1:1 비율의 패널로 마련되는 경우에는 2차 단열패널(110)의 상부에 1개의 1차 고정장치(500)를 마련하는 것에 의해, 2차 단열패널(110)이 1:2 비율의 패널로 마련되는 경우에는 2차 단열패널(110)의 상부에 2개의 1차 고정장치(500)를 마련하는 것에 의해, 2차 단열벽(100) 상에 배치되는 1차 고정장치(500)가 일정한 단위간격(d)을 가지도록 격자 배치될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 2차 단열패널(110)의 상부에 배치되는 1차 단열패널(310)로서 1:3 비율인 패널을 바람직한 예로 설명하고 있지만, 너비가 2차 단열패널(110)과 동일하고 길이는 너비의 정수배를 갖는 것이라면 어떠한 사이즈라도 자유롭게 적용이 가능하다. 즉, 1차 단열패널(310)의 길이가 2차 단열패널(110)의 길이와 반드시 동일해야 하는 것은 아니다.
이와 같은 본 발명은 저장탱크 내부 구역의 복잡도에 따라 다양한 사이즈의 단열패널(310, 110)을 활용하여 배치하는 것이 가능하고, 이에 따라 LNG 저장탱크의 설치 작업이 매우 유연하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
도 4에는 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)이 모두 1:1 비율로 마련되는 실시예가, 도 5에는 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)이 모두 1:2 비율로 마련되는 실시예가 각각 도시되어 있다.
도 4에 도시된 실시예에서는 하나의 2차 단열패널(110)에 1개의 1차 고정장치(500)를 마련하는 것으로 1차 단열패널(310)의 지지점이 4 포인트 확보되고, 도 5에 도시된 실시예에서는 하나의 2차 단열패널(110)에 2개의 1차 고정장치(500)를 마련하는 것으로 1차 단열패널(310)의 지지점이 6 포인트 확보된다.
따라서 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열시스템은, 적은 수의 1차 고정장치(500)로도 1차 단열패널(310)의 지지점을 최대한으로 확보하는 것이 가능하여 단열벽 지지구조의 안정성이 향상되는 효과가 있다고 할 수 있다.
또한, 본 발명은 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)이 교차 배치됨에 따라, 1차 단열패널(310) 간에 형성되는 갭과 2차 단열패널 간에 형성되는 갭이 일직선으로 이어지지 않으므로, 단열층 내부의 대류 작용을 감소시켜 단열성능이 향상되는 효과가 있다.
미설명부호 115는 2차 밀봉벽(200)을 구성하는 인바 스트레이크가 용접되는 텅(tongue)이 삽입되는 삽입홈이고, 미설명부호 315는 삽입홈(115)에 삽입되는 텅의 돌출부와 이에 용접되는 2차 밀봉벽(200)의 절곡부를 수용하는 수용홈이다.
또한, 미설명부호 314는 열수축에 의한 응력이 집중되는 것을 분산시키기 위해 1차 단열패널(310)의 상부에 일정한 간격을 가지면서 횡방향 및 종방향으로 형성되는 슬릿이다.
이하에서는 본 발명에서 2차 단열벽(100)과 선체(H) 간의 고정, 그리고 1차 단열벽(300)과 2차 단열벽(100) 간의 고정이 이루어지는 구조를 살펴본다.
도 6은 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열벽 고정구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 LNG 저장탱크는 1차 단열패널(310)이 2차 단열패널(110)의 상부에 마련되는 1차 고정장치(500)에 의해 고정되고, 2차 단열패널(110)은 선체(H) 내벽에 마련되는 2차 고정장치(600)에 의해 고정되는 구조를 갖는다.
즉, 본 발명에서 2차 단열벽(100)과 선체(H) 간의 고정, 그리고 1차 단열벽(300)과 2차 단열벽(100) 간의 고정이 기계적 체결 방식으로 이루어짐을 알 수 있다.
먼저 2차 단열패널(110)을 선체(H) 내벽에 고정시키는 구조를 살펴보면, 1차 단열패널(310)의 고정구조와 유사하게, 서로 인접하게 배치되는 2 이상의 2차 단열패널(110)은 그 사이에 배치되는 2차 고정장치(600)를 공유하도록 설치될 수 있다.
구체적으로는, 2차 단열패널(110)의 모퉁이 부분에 마련되는 2차 고정부(S2)와 결합되는 2차 고정장치(600)는, 이웃하는 네 개의 2차 단열패널(110)을 동시에 고정시키는 역할을 할 수 있다.
2차 고정장치(600)는, 선체(H) 내벽에 마련되는 제2 스터드(610)와, 제2 스터드(610)가 관통 삽입되며 2차 단열패널(110)의 하부 플레이트(113)의 노출된 상면에 의해 지지되는 제2 지지부재(620)와, 제2 스터드(610)의 상단부에 체결되어 제2 지지부재(620)를 가압하는 제2 고정너트(630), 그리고 제2 지지부재(620)와 제2 고정너트(630) 사이에 개재되는 제2 스프링와셔(spring washer, 640)를 포함한다.
제2 스터드(610)는 선체(H) 내벽에 용접에 의해 고정되거나, 선체(H) 내벽에 설치되는 제2 베이스 소켓(base socket, 미도시)에 체결되어 고정될 수 있다.
제2 지지부재(620)는 제2 스터드(610)가 관통 삽입되는 구멍이 형성되는 원판 형태로 마련될 수 있으며, 제2 스터드(610)에 끼워져 2차 단열패널(110)에 마련되는 2차 고정부(S2)의 하부 플레이트의 상면에 지지된다. 여기서 2차 고정부(S2)의 하부 플레이트는, 2차 단열패널(110)의 하부 플레이트(113) 중에서 2차 고정부(S2)의 형성에 의해 노출되는 부분을 의미한다.
이때 제2 지지부재(620)는 서로 인접하게 배치되는 2차 단열패널(110)의 하부 플레이트를 동시에 가압함으로써, 1개의 2차 고정장치(600)에 서로 인접하는 2 이상의 2차 단열패널(110)이 동시에 고정될 수 있다.
본 실시예에서 제2 지지부재(620)는 플랫와셔(flat washer) 또는 세팅 플레이트(setting plate)로 마련될 수 있다. 세팅 플레이트(620)는 강도가 높은 금속재로 제조되어 플랫와셔보다 2차 단열패널(110)의 모퉁이 하중을 지지하는 데 있어 더 유리할 수 있다. 세팅 플레이트(620)는 일정한 두께를 가지며 외주면이 2차 고정부(S2)에 라운드지게 형성되는 내벽에 접하도록 배치될 수 있다.
제2 고정너트(630)는 제2 스터드(610)와 볼트/너트 체결방식으로 결합되어, 제2 지지부재(620)와의 사이에 제2 스프링와셔(640)가 개재된 상태에서 제2 지지부재(620)를 가압함으로써, 2차 단열패널(110)이 선체(H) 내벽에 견고하게 고정될 수 있다.
제2 스프링와셔(640)는 선체(H)로부터 2차 단열패널(110)로 전달되는 영향을 감소시켜 2차 단열패널(110)에 작용하는 부하를 경감시키는 역할을 한다.
2차 고정장치(600)와 2차 고정부(S2) 간의 결합이 이루어진 후 2차 고정부(S2)에 남는 빈 공간에는, 해당 공간의 상부의 멤브레인의 건전성을 유지하고 동시에 단열 기능을 수행할 수 있는 단열부재(미도시)가 충진될 수 있다. 단열부재는 강화 폴리우레탄 폼으로 마련되거나 또는 플라이우드와 폴리우레탄 폼이 조합된 복합체로 마련될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열시스템에서, 2차 단열패널(110)은 선체(H) 내벽에 매스틱(mastic)에 의해 지지될 수 있는데, 이때 종래의 MARK Ⅲ형 저장탱크와 같이 하부 단열패널과 선체가 매스틱에 의해 직접 결합되는 것이 아니라, 도면에 도시된 바와 같이 선체(H) 내벽에 크라프트지(kraft paper)를 깔고 크라프트지와 2차 단열패널(110) 사이에 매스틱을 도포하여 접착시키는 방식을 적용한다. 즉, 본 발명에서 2차 단열패널(110)은 크라프트지에 의해 선체(H) 내벽과 분리되어 선체의 거동이나 변형으로 인한 직접적인 영향을 회피할 수 있다.
다음으로 1차 단열패널(310)을 2차 단열패널(110)에 고정시키는 구조를 살펴보면, 인접하는 1차 단열패널(310)은 그 사이에 배치되는 1차 고정장치(500)를 서로 공유하도록 설치될 수 있음은 전술한 바 있다.
1차 고정장치(500)는, 2차 단열패널(110)의 상부에 설치되는 제1 베이스 소켓(510)과, 제1 베이스 소켓(510)에 나사 결합되며 상단부가 2차 단열패널(110)의 상부로 돌출되는 제1 스터드(520)와, 제1 스터드(520)가 관통 삽입되며 1차 단열패널(310)의 하부 플레이트(313)의 노출된 상면에 의해 지지되는 제1 지지부재(530), 제1 스터드(520)의 상단부에 체결되어 제1 지지부재(530)를 가압하는 제1 고정너트(540), 그리고 제1 지지부재(530)와 제1 고정너트(540) 사이에 개재되는 제1 스프링와셔(550)를 포함한다.
제1 베이스 소켓(510)은, 몸체를 이루는 소켓 바디(511)와, 소켓 바디(511)의 하측 둘레에 돌출되게 마련되어 2차 단열재(111)의 상부에 형성된 홈과 2차 단열패널(110)의 상부 플레이트(112) 사이에 형성되는 공간에 삽입되는 소켓 플랜지(512)를 포함한다.
제1 베이스 소켓(510)은 저면부가 2차 단열재(111)의 상부에 형성되는 홈에 안착되어 본딩(bonding)에 의해 고정될 수 있다.
소켓 바디(511)의 상면은 2차 단열패널(110)의 상부 플레이트(112)의 상면과 동일평면을 이룰 수 있으며, 소켓 플랜지(512)의 상면은 2차 단열재(111)의 상면과 동일평면을 이룰 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 제1 베이스 소켓(510)은 소켓 바디(511)와 소켓 플랜지(512)에 의해 단면이 단차진 형태로 마련될 수 있다.
소켓 플랜지(512)는 2차 단열재(111)에 형성되는 홈과 2차 단열패널(110)의 상부 플레이트(112) 사이에 형성되는 공간에 삽입되어, 상면부가 상부 플레이트(112)의 단부를 지지한다.
제1 스터드(520)는 날개부(521)를 포함하는 칼라 스터드(collar stud)일 수 있다. 날개부(521)의 끝단에는 2차 밀봉벽(200)이 용접에 의해 연결되는데, 이때 날개부(521)의 끝단을 소켓 바디(511)의 상면 내에 위치시켜, 날개부(521)와 2차 밀봉벽(200)의 용접이 소켓 바디(511)의 상면 상에서 이루어지도록 함으로써, 용접시 2차 단열패널(110)의 상부 플레이트(112)에 번 데미지(burn damage)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1 지지부재(530)는 제1 스터드(520)가 관통 삽입되는 구멍이 형성되는 원판 형태로 마련될 수 있으며, 제1 스터드(520)에 끼워져 1차 단열패널(310)에 마련되는 1차 고정부(S1)의 하부 플레이트의 상면에 지지된다. 여기서 1차 고정부(S1)의 하부 플레이트는, 1차 단열패널(310)의 하부 플레이트(313) 중에서 1차 고정부(S1)의 형성에 의해 노출되는 부분을 의미한다.
이때 제1 지지부재(530)는 서로 인접하게 배치되는 1차 단열패널(310)의 하부 플레이트를 동시에 가압함으로써, 1개의 1차 고정장치(500)에 서로 인접하는 2 이상의 1차 단열패널(310)이 동시에 고정될 수 있다.
본 실시예에서 제1 지지부재(530)는 제2 지지부재(620)와 유사하게 플랫와셔 또는 세팅 플레이트로 마련될 수 있다. 세팅 플레이트(530)는 일정한 두께를 가지며 외주면이 1차 고정부(S1)에 라운드지게 형성되는 내벽에 접하도록 배치될 수 있다.
제1 고정너트(540)는 제1 스터드(520)와 볼트/너트 체결방식으로 결합되어, 제1 지지부재(530)와의 사이에 제1 스프링와셔(550)가 개재된 상태에서 제1 지지부재(530)를 가압함으로써, 1차 단열패널(310)이 2차 단열패널(110)의 상부에 견고하게 고정될 수 있다.
제1 스프링와셔(550)는 2차 단열패널(110)로부터 1차 단열패널(310)로 전달되는 영향을 감소시켜 1차 단열패널(310)에 작용하는 부하를 경감시키는 역할을 한다. 즉, 본 발명은 전술한 제2 스프링와셔(640)와 제1 스프링와셔(550)에 의해 부하의 경감이 이중으로 이루어지는 구조이다.
1차 고정장치(500)와 1차 고정부(S1) 간의 결합이 이루어진 후 1차 고정부(S1)에 남는 빈 공간에는, 해당 공간의 상부의 멤브레인의 건전성을 유지하고 동시에 단열 기능을 수행할 수 있는 단열부재(미도시)가 충진될 수 있다. 단열부재는 강화 폴리우레탄 폼으로 마련되거나 또는 플라이우드와 폴리우레탄 폼이 조합된 복합체로 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 LNG 저장탱크의 단열시스템은, 2차 단열패널(110)이 크라프트지에 의해 선체(H) 내벽과 분리되어 선체의 거동이나 변형으로 인한 직접적인 영향을 회피하고, 2차 고정장치(600)에 마련되는 제2 스프링와셔(640) 및 제1 고정장치(500)에 마련되는 제1 스프링와셔(550)에 의해 부하의 경감이 이중으로 이루어짐으로써, 선체(H)의 거동 또는 변형이 단열벽(300, 100)에 전달되는 것을 효과적으로 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래의 MARK Ⅲ형 저장탱크와는 달리, 2차 밀봉벽(200)을 금속 멤브레인으로 마련하는 것이 가능하고, 1차 단열벽(300)과 2차 단열벽(100) 간의 고정이 접착식이 아닌 기계적 체결 방식에 의해 이루어짐으로써, 단열벽(300, 100) 간에 영향이 전달되는 것도 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 2차 단열벽
110 : 2차 단열패널 111 : 2차 단열재
112 : 상부 플레이트 113 : 하부 플레이트
200 : 2차 밀봉벽
300 : 1차 단열벽
310 : 1차 단열패널 311 : 1차 단열재
312 : 상부 플레이트 313 : 하부 플레이트
400 : 1차 밀봉벽
500 : 1차 고정장치
510 : 제1 베이스 소켓 520 : 제1 스터드
530 : 제1 지지부재 540 : 제1 고정너트
550 : 제1 스프링와셔
600 : 2차 고정장치
610 : 제2 스터드 620 : 제2 지지부재
630 : 제2 고정너트 640 : 제2 스프링와셔

Claims (13)

  1. 선체 내벽 상에 배열되는 다수의 2차 단열패널로 이루어지는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열벽의 상부에 설치되는 2차 밀봉벽과, 상기 2차 밀봉벽 상에 배열되는 다수의 1차 단열패널로 이루어지는 1차 단열벽, 그리고 상기 1차 단열벽의 상부에 설치되는 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조의 LNG 저장탱크에 있어서,
    상기 2차 단열패널을 상기 선체 내벽에 고정하는 2차 고정장치를 포함하고,
    상기 2차 고정장치는,
    상기 선체 내벽에 고정되는 제2 스터드;
    상기 제2 스터드가 관통 삽입되며 상기 2차 단열패널의 하부 플레이트에 의해 지지되는 제2 지지부재;
    상기 제2 스터드와 체결되어 상기 제2 지지부재를 상기 선체 내벽을 향한 방향으로 가압하는 제2 고정너트; 및
    상기 제2 지지부재와 상기 제2 고정너트 사이에 개재되어, 상기 선체 내벽으로부터 상기 2차 단열패널로 전달되는 영향을 감소시키는 제2 스프링와셔를 포함하며,
    상기 2차 단열패널은 상기 선체 내벽에 매스틱(mastic)에 의해 지지되되, 상기 매스틱은 상기 선체 내벽에 배치되는 크라프트지(kraft paper)와 상기 2차 단열패널 사이에 도포되어, 상기 2차 단열벽이 상기 선체 내벽에 비접착식으로 지지되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 단열패널의 네 모퉁이를 포함하는 가장자리 수직 모서리 부위에 상기 2차 고정장치와의 결합을 위한 2차 고정부가 마련되고,
    상기 2차 고정장치에는 서로 인접하게 배치되는 적어도 2 이상의 상기 2차 단열패널이 동시에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 단열패널의 네 모퉁이 부분에 마련되는 상기 2차 고정부는, 단면이 부채꼴 형태인 홈으로 마련되고,
    상기 2차 단열패널에서 상기 2차 고정부가 형성되는 부분은, 상기 2차 단열패널을 구성하는 단열재 및 상부 플레이트가 제거되고 하부 플레이트의 일부가 노출된 상태로 마련되며,
    상기 2차 단열패널의 하부 플레이트의 노출된 부분에 의해 상기 제2 지지부재가 지지되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 지지부재는 상기 제2 스터드가 관통 삽입되는 구멍이 형성되는 원판 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 지지부재는 플랫와셔(flat washer)인 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 지지부재는 금속재로 제조되는 세팅 플레이트(setting palte)이고,
    상기 세팅 플레이트는 일정한 두께를 가지며 외주면이 상기 2차 고정부에 라운드지게 형성되는 내벽에 접하게 배치되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 스터드는, 상기 선체 내벽에 용접에 의해 고정되거나 또는 상기 선체 내벽에 설치되는 제2 베이스 소켓에 체결되어 고정되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 1차 단열패널을 상기 2차 단열패널의 상부에 고정하는 1차 고정장치를 더 포함하고,
    상기 1차 고정장치는,
    상기 2차 단열패널의 상부에 설치되는 제1 베이스 소켓;
    상기 베이스 소켓에 결합되는 제1 스터드;
    상기 제1 스터드가 관통 삽입되며 상기 1차 단열패널의 하부 플레이트에 의해 지지되는 제1 지지부재;
    상기 제1 스터드와 체결되어 상기 제1 지지부재를 상기 2차 단열패널을 향한 방향으로 가압하는 제1 고정너트; 및
    상기 제1 지지부재와 상기 제1 고정너트 사이에 개재되어, 상기 2차 단열패널로부터 상기 제1 단열패널로 전달되는 영향을 감소시키는 제1 스프링와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 1차 단열패널의 네 모퉁이를 포함하는 가장자리 수직 모서리 부위에 상기 1차 고정장치와의 결합을 위한 1차 고정부가 마련되고,
    상기 1차 고정부와 결합되는 상기 1차 고정장치는 상기 2차 단열패널의 가장자리 내측에 배치되어, 상기 1차 단열패널의 가장자리와 상기 2차 단열패널의 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 1차 고정장치에는 서로 인접하게 배치되는 적어도 2 이상의 상기 1차 단열패널이 동시에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 1차 밀봉벽 및 상기 2차 밀봉벽은 금속 소재의 멤브레인으로 마련되고,
    상기 2차 밀봉벽은 상기 제1 스터드에 용접에 의해 연결되며, 상기 1차 단열패널 및 상기 2차 단열패널과는 접착되지 않는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  12. 선체 내벽에 고정되는 다수의 2차 단열패널로 이루어지는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열패널의 상부에 고정되는 다수의 1차 단열패널로 이루어지는 1차 단열벽을 포함하는 이중 방벽 구조의 LNG 저장탱크에 있어서,
    상기 2차 단열패널의 고정과 상기 1차 단열패널의 고정은 모두 스터드와 고정너트를 체결하는 기계적 체결 방식을 이용하고,
    상기 2차 단열패널은 상기 선체 내벽에 매스틱(mastic)에 의해 지지되되, 상기 매스틱은 상기 선체 내벽에 배치되는 크라프트지(kraft paper)와 상기 2차 단열패널 사이에 도포되어, 상기 2차 단열벽이 상기 선체 내벽에 비접착식으로 지지되는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 2차 단열패널을 상기 선체 내벽에 고정하는 2차 고정장치는, 상기 선체 내벽의 거동이나 변형이 상기 2차 단열패널로 전달되는 것을 흡수하는 제2 스프링와셔를 포함하고,
    상기 1차 단열패널을 상기 2차 단열패널의 상부에 고정하는 1차 고정장치는, 상기 2차 단열패널의 거동이나 변형이 상기 1차 단열패널로 전달되는 것을 흡수하는 제1 스프링와셔를 포함하여,
    상기 선체 내벽으로부터 전달되는 부하의 경감이 이중으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    LNG 저장탱크의 단열시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117662969A (zh) * 2024-01-31 2024-03-08 中太(苏州)氢能源科技有限公司 一种保护系统及其安装方法和储罐

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100325441B1 (ko) * 1998-07-24 2002-02-25 쟝 삐에르 예비조립식 패널을 포함하는 불투과성 단열 탱크
KR20160024014A (ko) * 2014-08-22 2016-03-04 삼성중공업 주식회사 화물창 방벽구조
KR20180065265A (ko) * 2016-12-07 2018-06-18 대우조선해양 주식회사 멤브레인용 화물창의 단열박스 체결 구조 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100325441B1 (ko) * 1998-07-24 2002-02-25 쟝 삐에르 예비조립식 패널을 포함하는 불투과성 단열 탱크
KR20160024014A (ko) * 2014-08-22 2016-03-04 삼성중공업 주식회사 화물창 방벽구조
KR20180065265A (ko) * 2016-12-07 2018-06-18 대우조선해양 주식회사 멤브레인용 화물창의 단열박스 체결 구조 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117662969A (zh) * 2024-01-31 2024-03-08 中太(苏州)氢能源科技有限公司 一种保护系统及其安装方法和储罐
CN117662969B (zh) * 2024-01-31 2024-04-02 中太(苏州)氢能源科技有限公司 一种保护系统及其安装方法和储罐

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