KR20210107203A - 독립형 화물창의 방벽구조 - Google Patents

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KR20210107203A
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김봉재
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Abstract

독립형 화물창의 방벽구조가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조는 화물창 내부의 극저온 유체와 접촉되는 1차방벽; 상기 1차방벽 외면에 마련되되 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위에 배치되는 패널 타입의 제1단열재; 상기 1차방벽 외면에 마련되되 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위에 배치되는 스프레이폼 타입의 제2단열재; 및 상기 극저온 유체의 누출량을 저장하며, 상기 제1단열재와 선체 내부 바닥면 사이에 배치된 드립트레이;를 포함한다.

Description

독립형 화물창의 방벽구조{BARRIER STRUCTURE OF FREESTANDING TYPE CARGO}
본 발명은 독립형 화물창의 방벽구조에 관한 것이다.
종래의 액화천연가스(LNG)와 같은 극저온 유체를 저장하는 화물창은 선체와 일체형으로 설치되는 멤브레인형 화물창(GTT MARK III or NO 96-2)과 선체와 독립적인 구조로 설치되는 독립형 화물창(SPB or MOSS)으로 구분될 수 있다.
여기서 독립형 화물창의 내부에는 극저온 유체가 저장되며, 패널 타입의 단열재가 방벽구조를 형성하여 보냉 성능을 가진다. 이와 관련하여, 한국공개특허 제2012-0051927호(2012.05.23 공개)는 독립형 화물창에 관한 기술을 공개한 바 있다.
종래의 독립형 화물창의 경우 극저온 유체가 누출될 가능성이 높은 부위가 있고, 극저온 유체가 누출될 가능성이 낮은 부위가 있다. 그러나, 독립형 화물창의 방벽구조에 일괄적으로 패널 타입의 단열재가 설치되어 시공 및 유지보수의 효율성이 떨어질 수 있다.
한국공개특허 제2012-0051927호(2012.05.23 공개)
본 발명의 실시 예는 극저온 유체가 누출될 가능성이 높은 부위에 패널 타입의 단열재가 설치되고, 극저온 유체가 누출될 가능성이 낮은 부위에 스프레이폼 타입의 단열재가 설치되어 효율적인 방벽구조를 형성하는 독립형 화물창의 방벽구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화물창 내부의 극저온 유체와 접촉되는 1차방벽; 상기 1차방벽 외면에 마련되되 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위에 배치되는 패널 타입의 제1단열재; 상기 1차방벽 외면에 마련되되 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위에 배치되는 스프레이폼 타입의 제2단열재; 및 상기 극저온 유체의 누출량을 저장하며, 상기 제1단열재와 선체 내부 바닥면 사이에 배치된 드립트레이;를 포함하는 독립형 화물창의 방벽구조가 제공될 수 있다.
서로 이웃하는 상기 제1단열재 사이의 상기 1차방벽 외면에 결합된 스터드와, 일측이 상기 스터드와 체결되며, 양측에서 상기 제1단열재를 지지하는 연결부재와, 상기 연결부재의 타측 하부에 배치된 제1커버시트와, 상기 제1커버시트 하부에 배치되며, 상기 제1단열재 사이의 공간을 메우는 패드를 더 포함할 수 있다.
평상시 클로즈된 상태를 유지하며, 비상시 상기 극저온 유체가 누출되어 접촉될 경우 오픈 상태로 변경되어 상기 극저온 유체의 누출량이 상기 드립트레이로 흘러가도록 하는 파열방벽을 더 포함할 수 있다.
상기 1차방벽과 상기 제2단열재 사이에 배치된 제2커버시트와, 상기 제2커버시트와 상기 1차방벽 사이에 배치된 제1스페이서와, 상기 1차방벽과 상기 제1단열재 사이에 배치된 제2스페이서를 더 포함하되, 상기 극저온 유체의 누출량이 상기 제1스페이서에 의해 형성된 상기 1차방벽과 상기 제2단열재 사이의 공간과 상기 제2스페이서에 의해 형성된 상기 1차방벽과 상기 제1단열재 사이의 공간을 통해 상기 파열방벽을 거쳐 상기 드립트레이로 흘러가도록 할 수 있다.
상기 화물창은 팔면체 형상이고, 상기 제1단열재는 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위로서 지지구조물에 의해 지지되고 있는 상기 화물창의 바닥부와, 상기 바닥부와 상기 화물창의 좌우측 수직방벽부를 연결하는 좌우측 하부경사방벽부와, 상측에서 상기 화물창을 지지하고 있는 지지구조물과 상기 1차방벽 사이 중 하나 이상에 설치되고, 상기 제2단열재는 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위로서 상기 제1단열재가 설치되지 않은 나머지 상기 화물창의 천장부와, 상기 화물창의 좌우측 수직방벽부와, 상기 천장부와 상기 수직방벽부를 연결하는 상기 화물창의 좌우측 상부경사방벽부 중 하나 이상에 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조는 극저온 유체가 누출될 가능성이 높은 부위에 패널 타입의 단열재가 설치되고, 극저온 유체가 누출될 가능성이 낮은 부위에 스프레이폼 타입의 단열재가 설치되어 효율적인 방벽구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조를 나타낸다.
도 2는 도 1의 방벽구조에서 패널 타입의 제1단열재와 스프레이폼 타입의 제2단열재 구조 및 극저온 유체와 접촉 시 오픈되는 파열방벽을 통해 흘러 내려온 극저온 유체를 저장하는 드립트레이 구조를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조는 화물창(100) 내부의 극저온 유체와 접촉되는 1차방벽(110)과, 1차방벽(110) 외면에 마련된 패널 타입의 제1단열재(120) 및 스프레이폼 타입의 제2단열재(130)와, 극저온 유체의 누출량을 저장하며, 제1단열재(120)와 선체 내부 바닥면(12) 사이에 배치된 드립트레이(140)를 포함한다. 여기서, 제1단열재(120)는 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위에 배치되며, 제2단열재(130)는 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위에 배치된다. 본 발명의 실시 예에서는 예컨대 팔면체 형상의 독립형 화물창을 예로 들어서 설명한다.
1차방벽(110)은 화물창(100) 내부의 극저온 유체와 직접 접촉되며, 예컨대 스테인리스 스틸(SUS) 등과 같은 금속 소재로 제작될 수 있다. 또, 1차방벽(110)은 알루미늄 합금, 인바(invar), 9% 니켈강 등 저온 취성에 강한 재질로 제작될 수 있다.
제1단열재(120)는 패널 타입(panel type)으로 복수 개 마련될 수 있으며, 예컨대 폴리 우레탄폼 재질(PUF, Polyurethane Form) 등으로 제작되어 극저온 상태의 유체로부터 선체를 보호할 수 있다.
제1단열재(120)는 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위로서 지지구조물(112)에 의해 지지되고 있는 화물창(100)의 바닥부(101)와, 바닥부(101)와 화물창(100)의 좌우측 수직방벽부(102)를 연결하는 좌우측 하부경사방벽부(103)와, 상측에서 화물창(100)을 지지하고 있는 지지구조물(112)과 1차방벽(110) 사이 중 하나 이상에 설치될 수 있다.
제2단열재(130)는 스프레이폼 타입(spray foam type)으로 복수 개 마련될 수 있으며, 제1단열재(120)와 함께 1차방벽(110)의 외면 둘레에 나란히 배치되어 화물창의 방벽구조를 형성한다. 제2단열재(130)는 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위로서 제1단열재(120)가 설치되지 않은 나머지 화물창(100)의 천장부(104)와, 화물창(100)의 좌우측 수직방벽부(102)와, 천장부(104)와 수직방벽부(102)를 연결하는 화물창(100)의 좌우측 상부경사방벽부(105) 중 하나 이상에 제1단열재(120)와 연결되도록 설치될 수 있다.
상술한 제1단열재(120)가 설치된 부분은 통상의 선급 규정에 따라 설계를 진행하고, 제2단열재(130)가 설치된 부분은 극저온 유체의 누출 발생 가능성이 낮도록 적절한 보강을 수행하여 종래의 선급 규정보다 높은 안전률을 확보할 수 있다.
예컨대 화물창(100)의 좌우측 수직방벽부(102)에 종강도 응력을 도와주는 스트링거(stringer)가 마련되어 있고, 해당 스트링거의 연결부위 쪽이 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위인 경우, 해당 부위에 제1단열재(120)가 보강 설치될 수 있다.
제1단열재(120)는 탈부착이 간편하여 방벽 내부 검사를 용이하게 수행할 수 있다. 제1단열재(120)는 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위로서 피로 균열 발생이 우려되는 부위에 설치되어 정기적으로 탈부착될 수 있고, 이를 통해 방벽 내부 검사가 효과적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 제1단열재(120)는 상술한 바와 같이 화물창(100)의 바닥부(101)와, 좌우측 하부경사방벽부(103)와, 상측에서 화물창(100)을 지지하고 있는 지지구조물(112)과 1차방벽(110) 사이 중 하나 이상에 설치될 수 있다.
제2단열재(130)는 탈부착이 제1단열재(120)에 비해 상대적으로 어려워 제2단열재(130)가 설치된 부위는 방벽 내부 검사를 용이하게 수행하기가 쉽지 않다. 따라서 제2단열재(130)는 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위로서 피로 균열 발생이 적은 부위에 설치될 수 있다. 제2단열재(130)는 제1단열재(120)에 비해 자재 및 설치비가 저렴하여 경제적인 장점이 있다.
본 발명의 실시 예에서 제2단열재(130)는 상술한 바와 같이 상측에서 화물창(100)을 지지하고 있는 지지구조물(112)과 근접한 화물창(100)의 천장부(104)와, 화물창(100)의 좌우측 수직방벽부(102)와, 화물창(100)의 좌우측 상부경사방벽부(105) 중 하나 이상에 제1단열재(120)와 연결되도록 설치될 수 있다.
구체적으로, 용접작업이 수행되지 않은 부위나 구조적인 불연속성이 없는 부위는 피로 균열 발생 가능성이 낮아 극저온 유체의 누출 발생 가능성이 적다. 이를 위해 수행되는 피로균열진전해석은 화물창이 배치된 선박의 운영기간(보통 25년)동안 경험하는 하중을 모두 고려하여, 화물창 구조의 각 부위에 대해 피로수명이 얼마인지, 균열이 어느 정도 발생하는지를 확인하는 해석이다. 피로균열진전해석에서 고려되는 하중은 선박의 동요 (움직임)에 의한 가속도, 극저온 유체가 채워져 있을 때의 수두압, 선박의 굽힘 모멘트 (bending moment), 전단력 (shear force), 비틀림 하중 (twisting force) 등이 있다.
피로균열진전해석을 기초로, 피로균열진전 안전율이 충분한 부위는 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위로 판단하여, 상술한 제2단열재(130)를 설치하여 전체적인 경제성을 높일 수 있다.
또한 필요에 의해 국부적인 보강을 하여 피로균열진전 안전율을 높게 유지하여 제2단열재(130)를 설치할 수도 있다.
다만, 제2단열재(130)의 시공이 어려운 부위나, 검사를 정기적으로 수행하여야 할 필요가 있는 부위, 보강에 한계가 있어 높은 안전율을 확보하기 어려운 부위는 제1단열재(120)를 설치할 수 있다.
드립트레이(140)는 극저온 유체의 누출량을 저장하며, 제1단열재(120)와 선체 내부 바닥면(12) 사이에 배치된다. 드립트레이(140)는 부분 2차방벽의 역할을 수행하며, 열전달이 이루어지지 않도록 단열재료로 제작될 수 있다.
도 2는 도 1의 방벽구조에서 패널 타입의 제1단열재와 스프레이폼 타입의 제2단열재 구조 및 극저온 유체와 접촉 시 오픈되는 파열방벽을 통해 흘러 내려온 극저온 유체를 저장하는 드립트레이 구조를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조는 서로 이웃하는 제1단열재(120) 사이의 1차방벽(110) 외면에 결합된 스터드(150)와, 일측이 스터드(150)와 체결되며, 양측에서 제1단열재(120)를 지지하는 연결부재(160)와, 연결부재(160)의 타측 하부에 배치된 제1커버시트(171)와, 제1커버시트(171) 하부에 배치되며, 제1단열재(120) 사이의 공간을 메우는 패드(180)를 포함할 수 있다.
스터드(150)는 예컨대 1차방벽(110) 외면에 용접에 의해 돌출되게 결합될 수 있다.
연결부재(160)는 예컨대 수직부(161)와 수평부(162)를 가진 ‘┻’자 형태로 마련될 수 있다. 여기서, 수직부(161)의 일측은 스터드(150)와 체결되며, 수평부(162)의 양측은 제1단열재(120)를 지지할 수 있다.
제1커버시트(171)는 연결부재(160)의 타측 하부(수평부(162)의 하단)에 배치되며, 예컨대 알루미늄(Aluminum), 스테인리스 스틸, 고망간강, NI 9% 강 등으로 제조될 수 있다.
패드(180)는 제1커버시트(171) 하부에 배치되어 제1단열재(120) 사이의 공간을 메운다.
또, 본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조는 평상시 클로즈된 상태를 유지하며, 비상시 극저온 유체가 누출되어 접촉될 경우 오픈 상태로 변경되어 극저온 유체의 누출량이 드립트레이(140)로 흘러가도록 하는 파열방벽(190)을 포함할 수 있다.
파열방벽(190)은 서로 이웃하는 제1단열재(120) 사이에 마련될 수 있으며, 파열방벽(190)에는 도시하지는 않았으나 온도를 감지하는 온도센서와, 온도센서에 의해 감지된 온도에 따라 개폐되는 밸브가 마련될 수 있다. 이에 따라 극저온 유체가 누출되어 온도센서에 의해 감지되면 밸브가 개방되어 드립트레이(140)로 극저온 유체의 누출량이 흘러갈 수 있다.
또, 본 발명의 실시 예에 따른 독립형 화물창의 방벽구조는 1차방벽(110)과 제2단열재(130) 사이에 배치된 제2커버시트(172)와, 제2커버시트(172)와 1차방벽(110) 사이에 배치된 제1스페이서(115)와, 1차방벽(110)과 제1단열재(120) 사이에 배치된 제2스페이서(116)를 포함할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 실시 예는 국제해사기구(IMO)에서 발간되는 IGC 코드(극저온 유체를 이송하는 선박 및 화물창에 대한 규정)를 준수하여, 극저온 유체의 누출량이 제1스페이서(115)에 의해 형성된 1차방벽(110)과 제2단열재(130) 사이의 공간(S1)과 제2스페이서(116)에 의해 형성된 1차방벽(110)과 제1단열재(120) 사이의 공간(S2)을 통해 파열방벽(190)을 거쳐 부분적인 2차방벽의 역할을 수행하는 드립트레이(140)로 흘러가도록 할 수 있다.
이와 같이, 극저온 유체가 누출될 가능성이 높은 부위에 패널 타입의 제1단열재가 설치되고, 극저온 유체가 누출될 가능성이 낮은 부위에 스프레이폼 타입의 제2단열재가 설치되어 검사의 효율성을 높이고, 시공 및 경제적인 비용 등에 있어서 효과적인 화물창 방벽구조를 형성할 수 있다.
또, 극저온 유체가 누출될 경우에도 용이하게 누출량을 저장하여 화물창 방벽구조의 안전성을 높일 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
110: 1차방벽 115: 제1스페이서
116: 제2스페이서 120: 제1단열재
130: 제2단열재 140: 드립트레이
150: 스터드 160: 연결부재
171: 제1커버시트 172: 제2커버시트
180: 패드 190: 파열방벽

Claims (5)

  1. 화물창 내부의 극저온 유체와 접촉되는 1차방벽;
    상기 1차방벽 외면에 마련되되 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위에 배치되는 패널 타입의 제1단열재;
    상기 1차방벽 외면에 마련되되 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위에 배치되는 스프레이폼 타입의 제2단열재; 및
    상기 극저온 유체의 누출량을 저장하며, 상기 제1단열재와 선체 내부 바닥면 사이에 배치된 드립트레이;를 포함하는 독립형 화물창의 방벽구조.
  2. 제1항에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 제1단열재 사이의 상기 1차방벽 외면에 결합된 스터드와,
    일측이 상기 스터드와 체결되며, 양측에서 상기 제1단열재를 지지하는 연결부재와,
    상기 연결부재의 타측 하부에 배치된 제1커버시트와,
    상기 제1커버시트 하부에 배치되며, 상기 제1단열재 사이의 공간을 메우는 패드를 더 포함하는 독립형 화물창의 방벽구조.
  3. 제1항에 있어서,
    평상시 클로즈된 상태를 유지하며, 비상시 상기 극저온 유체가 누출되어 접촉될 경우 오픈 상태로 변경되어 상기 극저온 유체의 누출량이 상기 드립트레이로 흘러가도록 하는 파열방벽을 더 포함하는 독립형 화물창의 방벽구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 1차방벽과 상기 제2단열재 사이에 배치된 제2커버시트와,
    상기 제2커버시트와 상기 1차방벽 사이에 배치된 제1스페이서와,
    상기 1차방벽과 상기 제1단열재 사이에 배치된 제2스페이서를 더 포함하되,
    상기 극저온 유체의 누출량이 상기 제1스페이서에 의해 형성된 상기 1차방벽과 상기 제2단열재 사이의 공간과 상기 제2스페이서에 의해 형성된 상기 1차방벽과 상기 제1단열재 사이의 공간을 통해 상기 파열방벽을 거쳐 상기 드립트레이로 흘러가도록 하는 독립형 화물창의 방벽구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화물창은 팔면체 형상이고,
    상기 제1단열재는 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 높은 부위로서 지지구조물에 의해 지지되고 있는 상기 화물창의 바닥부와, 상기 바닥부와 상기 화물창의 좌우측 수직방벽부를 연결하는 좌우측 하부경사방벽부와, 상측에서 상기 화물창을 지지하고 있는 지지구조물과 상기 1차방벽 사이 중 하나 이상에 설치되고,
    상기 제2단열재는 상기 극저온 유체의 누출 가능성이 낮은 부위로서 상기 제1단열재가 설치되지 않은 나머지 상기 화물창의 천장부와, 상기 화물창의 좌우측 수직방벽부와, 상기 천장부와 상기 수직방벽부를 연결하는 상기 화물창의 좌우측 상부경사방벽부 중 하나 이상에 설치되는 독립형 화물창의 방벽구조.
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