KR20210111387A - 액화가스 저장탱크의 단열시스템 - Google Patents

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KR20210111387A
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Abstract

본 발명은 선체 내벽으로부터 2차 단열벽과 2차 밀봉벽 그리고 1차 단열벽과 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조의 단열시스템을 갖춘 액화가스 저장탱크에 있어서, 1차 단열벽은 육면체 형태로 제작되는 다수의 1차 단열패널을 포함하고, 2차 단열벽은 육면체 형태로 제작되는 다수의 2차 상부 단열패널로 구성되는 상부층과 육면체 형태로 제작되는 다수의 2차 하부 단열패널로 구성되는 하부층을 포함하여 복수의 층으로 구성되고, 1차 단열패널과 2차 상부 단열패널 및 2차 하부 단열패널은 서로 동일한 단면적을 가지도록 너비(W) 및 길이(L)가 각각 동일하게 제작되되, 2차 하부 단열패널은 1차 단열패널과 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 수직선상으로 일치하도록 정박 배치되는 반면, 2차 상부 단열패널은 수평방향으로 이동 배치되어 1차 단열패널과 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 수직선상으로 일치하지 않도록 엇박 배치되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 제공한다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열시스템 {INSULATION SYSTEM OF LIQUEFIED GAS STORAGE TANK}
본 발명은 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 1차 단열벽과 2차 단열벽으로 이루어지는 이중벽 구조의 액화가스 저장탱크에 있어서, 2차 단열벽을 두께 방향으로 분할하고 분할된 상부층을 수평방향으로 이동 배치시킴으로써, 시공성과 구조적 안정성을 향상시킨 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로서 가스 상태의 천연가스일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG 운반선과 같이 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처로 수송하는 해상 구조물에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히 '화물창'이라고도 함)가 설치된다.
LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형 등으로 나눠지며, 멤브레인형 저장탱크는 GTT의 NO 96형과 MARK Ⅲ형 등으로 나눠진다.
통상적으로 멤브레인형 저장탱크는 선체 내벽 상에 2차 단열벽, 2차 밀봉벽, 1차 단열벽 및 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽(Double Barrier) 구조로 이루어진다.
NO 96형 저장탱크에서 1차 및 2차 밀봉벽은 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(invar, 36% 니켈강) 멤브레인으로 이루어지며, 1차 및 2차 단열벽은 플라이우드 박스(plywood box)에 펄라이트(perlite) 분말이나 글라스 울(glass wool)등의 단열재를 채운 형태의 단열박스(Insulation Box)들로 구성된다.
NO 96형 저장탱크는 단열벽이 목재 상자 내부에 단열재를 채운 형태로 구성되므로, MARK Ⅲ형 저장탱크에 비하여 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며, 용접이 간편하여 자동화율이 높다.
한편, MARK Ⅲ형 저장탱크에서 1차 밀봉벽은 대략 1.2mm 두께의 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 이루어지며, 2차 밀봉벽으로는 트리플렉스(triplex)가 적용된다. 그리고 1차 및 2차 단열벽은 폴리우레탄 폼(PUF)의 상면 또는 하면에 목재 합판을 접착한 형태의 단열패널(Insulation Panel)들로 구성된다.
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.
상기에서 살펴본 바와 같이, 멤브레인형 저장탱크는 단열벽의 구성요소로서 단열박스(Insulation Box) 또는 단열패널(Insulation Panel)을 사용한다.
단열벽의 구성요소로서 단열패널이 사용되는 경우, 1차 단열벽을 구성하는 단열패널을 1차 단열패널로, 2차 단열벽을 구성하는 단열패널을 2차 단열패널로 지칭할 수 있다.
1차 단열패널과 2차 단열패널은 설치 및 제작의 용이성을 위하여 길이와 너비가 같게, 즉 동일한 단면적을 가지도록 제작될 수 있으며, 배치 구조에 따라 '정박 배치' 또는 '엇박 배치'될 수 있다.
도 1은 1차 단열패널과 2차 단열패널이 정박 배치되는 구조를 도시한 것이고, 도 2는 1차 단열패널과 2차 단열패널이 엇박 배치되는 구조를 도시한 것이다.
1차 단열패널과 2차 단열패널의 정박 배치란, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직 방향에서 바라보았을 때 1차 단열패널(10)과 2차 단열패널(20)의 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 서로 일치하도록 배치하는 것을 의미한다. 본 명세서에서 가장자리가 서로 일치한다는 의미는 가장자리 끝단의 위치가 수직선상으로 일치한다는 의미이다.
이와 같은 정박 배치는 시공이 용이하다는 장점이 있으나, 단열패널을 고정시키는 고정장치(securing device)가 파손될 시 1차 단열패널과 2차 단열패널이 한 번에 내려앉을 수 있기 때문에 구조적인 안정성이 떨어진다는 문제가 있다.
1차 단열패널과 2차 단열패널의 엇박 배치란, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 방향에서 바라보았을 때 1차 단열패널(10)과 2차 단열패널(20)의 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 서로 일치하지 않도록 어긋나게 배치하는 것을 의미한다.
통상적으로 엇박 배치는 1차 단열패널(10)을 2차 단열패널(20)에 대하여 너비방향으로 1/2W(W: 패널의 너비)만큼 그리고 길이방향으로 1/2L(L: 패널의 길이)만큼 이동 배치시킨 것이며, 이에 따라 1차 단열패널(10)의 꼭짓점 부분이 2차 단열패널(20)의 상부 중앙에 놓이게 된다.
이와 같은 엇박 배치는 정박 배치에 비하여 구조적인 측면에서 안정적이도록 고안된 설계이다. 하지만 엇박 배치는 실제 시공시 어려움이 있고, 저장탱크 내에서 특수한 구조물(예를 들어, 리퀴드 돔, 가스 돔, 펌프타워 베이스 서포트 등)이 존재하는 스페셜 에어리어(special area) 구역에서는 배치가 더욱 어려워지기 때문에, 엇박 배치가 정박 배치에 비해 더 좋다고만은 할 수 없다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 1차 단열패널과 2차 단열패널의 정박 배치를 기본으로 하면서도 고정장치의 파손시에도 1차 단열패널과 2차 단열패널이 한 번에 내려앉는 것을 방지할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 제공하는 것이며, 이를 통하여 액화가스 저장탱크의 시공성과 구조적 안정성을 동시에 확보하는 것을 궁극적인 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 선체 내벽으로부터 2차 단열벽과 2차 밀봉벽 그리고 1차 단열벽과 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조의 단열시스템을 갖춘 액화가스 저장탱크에 있어서, 상기 1차 단열벽은 육면체 형태로 제작되는 다수의 1차 단열패널을 포함하고, 상기 2차 단열벽은 육면체 형태로 제작되는 다수의 2차 상부 단열패널로 구성되는 상부층과 육면체 형태로 제작되는 다수의 2차 하부 단열패널로 구성되는 하부층을 포함하여 복수의 층으로 구성되고, 상기 1차 단열패널과 상기 2차 상부 단열패널 및 상기 2차 하부 단열패널은 서로 동일한 단면적을 가지도록 너비(W) 및 길이(L)가 각각 동일하게 제작되되, 상기 2차 하부 단열패널은 상기 1차 단열패널과 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 수직선상으로 일치하도록 정박 배치되는 반면, 상기 2차 상부 단열패널은 수평방향으로 이동 배치되어, 상기 1차 단열패널과 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 수직선상으로 일치하지 않도록 엇박 배치되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크의 단열시스템이 제공될 수 있다.
상기 2차 상부 단열패널은, 패널의 너비방향에 대하여 거리 d1만큼 이동배치되고, 패널의 길이방향에 대하여 거리 d2만큼 이동배치될 수 있다.
상기 2차 하부 단열패널과 상기 2차 상부 단열패널은 상기 선체 내벽에 설치되는 스터드에 의해 고정되되, 상기 스터드에 의한 고정점은 상기 2차 단열패널에 대한 상기 2차 상부 단열패널의 이동거리 내에 형성될 수 있다.
상기 스터드에 의한 고정점은, 상기 2차 상부 단열패널의 너비방향에 대한 이동거리(d1)와 길이방향에 대한 이동거리(d2) 내에 각각 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상기 2차 상부 단열패널의 너비방향에 대한 이동거리(d1)는 상기 스터드에 의한 고정점을 형성하기 위한 최소한의 거리로부터 상기 너비(W)의 1/2 이하의 범위로 설정되고, 상기 2차 상부 단열패널의 너비방향에 대한 이동거리(d2)는 상기 스터드에 의한 고정점을 형성하기 위한 최소한의 거리로부터 상기 길이(L)의 1/2 이하의 범위로 설정될 수 있다.
상기 스터드에는 상기 2차 하부 단열패널의 일측부와 상기 2차 상부 단열패널의 타측부가 함께 고정되어, 상기 2차 하부 단열패널과 상기 2차 상부 단열패널이 서로 엇갈리게 고정될 수 있다.
상기 2차 하부 단열패널의 너비방향으로의 일측부 및 길이방향으로의 일측부에는 상기 스터드가 관통되기 위한 제1 관통홀이 형성되고, 상기 2차 상부 단열패널의 너비방향으로의 타측부 및 길이방향으로의 타측부에는 상기 스터드가 삽입되기 위한 제2 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 2차 하부 단열패널의 상면과 상기 2차 상부 단열패널의 하면이 접하는 면은 접착제에 의해 접착될 수 있다.
상기 2차 밀봉벽은 트리플렉스(triplex)로 이루어지고, 상기 2차 상부 단열패널과 상기 2차 밀봉벽 그리고 상기 2차 밀봉벽과 상기 1차 단열패널 간에는 접착 방식으로 고정이 이루어질 수 있다.
상기 1차 밀봉벽은 주름을 포함하는 금속 멤브레인으로 이루어지고, 상기 1차 밀봉벽은 상기 1차 단열패널의 상부에 구비되는 금속판에 용접에 의해 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 1차 단열패널과 2차 단열패널의 정박 배치를 기본으로 하면서도 고정장치의 파손시에도 1차 단열패널과 2차 단열패널이 한 번에 내려앉는 것을 방지하는 것이 가능하며, 이를 통하여 액화가스 저장탱크의 시공성과 구조적 안정성을 동시에 확보하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 2차 단열벽을 두께 방향으로 분할하고 분할된 상부층을 수평방향으로 이동 배치시킴으로써, 복수의 층으로 나뉘어진 단열층에서 각각 발생하는 갭이 수직선상으로 이어지지 않아 대류 현상이 효과적으로 저감되고, 이에 따라 액화가스 저장탱크의 단열성능이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 단열패널의 정박 배치 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 단열패널의 엇박 배치 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열패널의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서 (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c) 및 (d)는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열패널의 배치구조가 복수개의 단열패널에 적용된 것을 나타낸 것으로서 (a)는 사시도, (b)는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열패널의 배치구조가 적용된 액화가스 저장탱크의 단열시스템의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 2차 단열패널의 고정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열패널의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서 (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c) 및 (d)는 측면도이다.
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.
본 명세서에서 액화가스 저장탱크는, 가장 대표적인 액화가스인 LNG를 비롯하여 LPG(Liquefied petroleum gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같이 저온으로 액화시켜 저장/수송될 수 있는 다양한 종류의 액화가스를 저장하는 저장탱크를 모두 포함한다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열패널의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서 (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c)및 (d)는 측면도이다. 여기서 도 3의 (c)는 도 3의 (a)를 A 방향에서 바라본 측면도이고, 도 3의 (d)는 도 3의 (a)를 B 방향에서 바라본 측면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열패널의 배치구조가 복수개의 단열패널에 적용된 것을 나타낸 것으로서 (a)는 사시도, (b)는 측면도이다. 여기서 도 4의 (b)는 도 4의 (a)를 A 방향에서 바라본 측면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열패널의 배치구조가 적용된 액화가스 저장탱크의 단열시스템의 측단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에서 2차 단열패널의 고정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
우선 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 선체(H) 내벽으로부터 2차 단열벽(200)과 2차 밀봉벽(400) 그리고 1차 단열벽(100)과 1차 밀봉벽(300)이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조의 단열시스템을 갖출 수 있다.
2차 단열벽(200)은 다수의 2차 단열패널(210, 220)들로 구성될 수 있다. 구체적으로는 대략 육면체 형태로 제작되는 다수의 2차 단열패널(210, 220)이 선체(H) 내벽 상에 종방향 및 횡방향으로 배열됨에 따라 2차 단열벽(200)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 2차 단열벽(200)은, 다수의 2차 상부 단열패널(210)로 이루어지는 상부층과 다수의 2차 하부 단열패널(220)로 이루어지는 하부층으로 구분되어 복수의 층으로 구성될 수 있는데, 이에 대해서는 뒤에서 더 자세히 다루도록 한다.
2차 밀봉벽(400)은 액화가스 저장탱크의 내측에 수용되는 액화가스를 2차적으로 액밀하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 알루미늄 포일(foil)과 유리섬유의 조합으로 이루어진 트리플렉스(triplex)가 이용될 수 있다.
1차 단열벽(100)은 다수의 1차 단열패널(110)들로 구성될 수 있다. 구체적으로는 대략 육면체 형태로 제작되는 다수의 1차 단열패널(110)이 2차 밀봉벽(400) 상에 종방향 및 횡방향으로 배열됨에 따라 1차 단열벽(100)을 형성할 수 있다.
1차 밀봉벽(300)은 저장탱크의 내측에 수용되는 액화가스를 1차적으로 액밀하는 것으로서, 액화가스와 직접 접촉하게 되기에 저온 취성이 강한 금속 소재의 멤브레인으로 이루어질 수 있다. 구체적으로는 스테인리스강(SUS)이나 알루미늄(aluminum) 합금 또는 고망간강(high manganese steel) 등이 금속 멤브레인의 소재로서 적용될 수 있다.
또한, 1차 밀봉벽(300)은 액화가스의 극저온에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 다수의 주름을 포함하는 주름 멤브레인(corrugation membrane)으로 이루어질 수 있다. 구체적으로 1차 밀봉벽(300)은 저장탱크의 내측 방향을 향하여 융기되는 다수의 주름을 포함할 수 있으며, 다수의 주름이 극저온에 의한 열수축을 흡수함으로써 멤브레인에 응력이 집중되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는 1차 단열벽(100)과 2차 단열벽(200)을 구성하는 단열패널(110, 210, 220)의 배치구조에 그 특징이 있으며, 이하에서는 이에 대하여 구체적으로 기술한다.
전술한 바와 같이 본 실시예에서 2차 단열벽(200)은 상부층과 하부층으로 구분되어 복수의 층으로 구성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 2차 단열벽(200)은 상부층을 구성하는 2차 상부 단열패널(210)과 하부층을 구성하는 2차 하부 단열패널(220)을 포함할 수 있다.
이때, 도 3을 참조하면, 1차 단열벽을 구성하는 1차 단열패널(110)과 2차 상부 단열패널(210) 및 2차 하부 단열패널(220)은 육면체 형태의 단위패널로 제작될 수 있다.
본 실시예에서 1차 단열패널(110)과 2차 상부 단열패널(210) 및 2차 하부 단열패널(220)은 너비(W)와 길이(L)가 서로 동일하게 제작될 수 있다. 즉, 1차 단열패널(110)과 2차 상부 단열패널(210) 및 2차 하부 단열패널(220)은 동일한 단면적을 가질 수 있다. 다만, 단열패널(110, 210, 220)들의 높이는 필요에 따라 각각 가변적으로 설정될 수 있다.
본 실시예에서 단열패널(110, 210, 220)이 육면체 형태로 제작됨에 따라 각각의 단열패널(110, 210, 220)은 너비(W)와 길이(L)를 갖게 되는데, 도 3 내지 도 6을 참조하여 기술되는 본 발명의 일 실시예에서는 단열패널(110, 210, 220)의 너비(W)와 길이(L)의 비율이 1:1로 설정되어 정사각형 형태의 단면을 가지는 것을 기준으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서 2차 하부 단열패널(220)은 1차 단열패널(110)과 가장자리가 서로 일치하도록 배치되고, 2차 상부 단열패널(210)은 수평방향으로 소정의 거리(d1, d2)만큼 이동 배치되어 1차 단열패널(110)과는 가장자리가 서로 일치하지 않도록 어긋나게 배치된다.
즉, 본 실시예에서 1차 단열패널(110)과 2차 하부 단열패널(220)은 너비방향 및 길이방향 가장자리가 수직선상으로 일치하는 반면, 1차 단열패널(110)과 2차 상부 단열패널(210)은 너비방향 및 길이방향 가장자리가 수직선상으로 일치하지 않게 배치된다.
이와 같이, 본 실시에서 1차 단열패널(110)과 2차 하부 단열패널(220) 간에는 전술한 '정박 배치' 개념이 적용되는 것이고, 1차 단열패널(110)과 2차 상부 단열패널(210) 간에는 전술한 '엇박 배치' 개념이 적용되는 것이라 할 수 있다.
이때, 2차 상부 단열패널(210)이 패널의 너비방향에 대하여 이동되는 거리(d1)는 후술하는 고정장치(스터드 및 플러그 등)에 의한 고정점을 확보하기 위한 최소한의 거리로부터 1/2W 이하의 범위를 가질 수 있다.
또한, 2차 상부 단열패널(210)이 패널의 길이방향에 대하여 이동되는 거리(d2)는 마찬가지로 후술하는 고정장치에 의한 고정점을 확보하기 위한 최소한의 거리로부터 1/2L 이하의 범위를 가질 수 있다.
여기서 2차 상부 단열패널(210)의 너비방향에 대한 이동거리(d1)와 길이방향에 대한 이동거리(d2)는 같거나 혹은 다를 수 있다. 즉, 도면 상에는 2차 상부 단열패널(210)이 너비방향과 길이방향에 대하여 각각 동일한 비율만큼 이동 배치된 것이 도시되어 있지만, 그 이동거리(d1, d2)가 항상 같아야 하는 것만은 아니다.
본 실시예는 1차 단열패널(110)과 2차 단열패널(210, 220) 간의 배치에 있어서, 정박 배치의 시공성을 가지면서 엇박 배치의 구조적 안정성을 가진 설계가 가능하도록 하는 것을 목적으로 하므로, 상기의 이동거리(d1, d2)는 최대한 크지 않게 형성되는 것이 좋다.
구체적으로, 2차 상부 단열패널(210)의 너비방향에 대한 이동거리(d1)는 1/4W 이하로 설정되고, 2차 상부 단열패널(210)의 길이방향에 대한 이동거리(d2)는 1/4L 이하로 설정될 수 있으며, 바람직하게는 상기의 이동거리(d1, d2)는 각각의 위치에서 후술하는 고정장치에 의한 고정점을 확보하기 위한 최소한의 거리가 되는 것이 가장 좋다.
도 4에는 복수개의 단열패널(110, 210, 220)이 연달아 배치되는 구조가 도시되어 있어, 이를 참조하면 본 발명의 개념이 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.
통상적으로 액화가스 저장탱크의 단열벽 시공시에는 설치공차를 고려하여 수평방향으로 서로 이웃하는 단열패널 간에 최소 4mm 이상의 갭(gap)을 두며, 단열패널 간의 갭을 통해 발생하는 대류 현상을 저감시키기 위하여 갭 내에 글라스 울(glass wool)과 같은 단열재를 배치한다. 그러나 글라스 울은 다공성 소재로서 내부에서 일어나는 대류를 완전히 차단할 수는 없다는 문제가 있었다.
하지만 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 2차 상부 단열패널(210) 간에 발생하는 갭과 2차 하부 단열패널(220) 간에 발생하는 갭이 수직방향으로 서로 엇갈리게 형성됨에 따라 상기와 같은 대류 현상을 효과적으로 저감시키는 효과가 있다. 특히, 1차 단열패널(110) 간에 발생하는 갭까지 고려하였을 때에는 3개의 층에서 발생하는 갭이 중간에서 끊어지는 계단 형태가 되기에 종래에 비하여 대류 저감 효과가 매우 뛰어나다.
다시 도 5를 참조하면, 본 실시예에서 2차 단열패널(210, 220)은 선체(H) 내벽에 설치되는 스터드(s)에 의해 고정될 수 있으며, 이때 2차 하부 단열패널(220)과 선체(H) 내벽 사이에는 레벨링(leveling)을 맞추면서 하중을 지지할 수 있는 물질(m)로서 매스틱(mastic)이나 레진(resin) 등이 시공될 수 있다.
2차 하부 단열패널(220)의 일측에는 스터드(s)가 관통될 수 있도록 제1 관통홀(h1)이 형성될 수 있다. 그리고 2차 하부 단열패널(220)의 상부에 배치되는 2차 상부 단열패널(210)의 타측에 스터드(s)가 삽입될 수 있도록 제2 관통홀(h2)이 형성될 수 있다.
스터드(s)는 2차 하부 단열패널(220)을 관통하여 상단부가 2차 상부 단열패널(210)의 제2 관통홀(h2) 내에 위치할 수 있으며, 이때 스터드(s)의 상부에 플랫와셔(flat washer)를 끼운 상태에서 고정너트를 체결하는 방식으로 고정이 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 플랫와셔 및 고정너트 등의 장치를 수용하기 위하여 제2 관통홀(h2)은 단순히 스터드(s)의 관통을 위한 제1 관통홀(h1)보다 지름이 크게 형성될 수 있다. 또한, 고정이 이루어진 이후의 제2 관통홀(h2)의 남는 공간에는 마감을 위해 플러그(plug)(p)가 삽입될 수 있다. 플러그(p)로는 폴리우레탄 폼(PUF)와 같은 폼 단열재가 이용될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 2차 하부 단열패널(220)에 대한 2차 상부 단열패널(210)의 이동거리(d1, d2) 내에 스터드(s)에 의한 고정점이 형성된다. 즉, 2차 하부 단열패널(220)을 고정시키는 스터드(s)는 서로 이웃하는 2차 상부 단열패널(210) 중에서 더 적은 면적을 차지하면서 2차 하부 단열패널(220)의 상부에 적층되는 2차 상부 단열패널(210)을 함께 고정시키게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 스터드(s)에 의한 고정점은 2차 하부 단열패널(210)의 너비방향에 대한 일측과 길이방향에 대한 일측에 각각 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 즉, 2차 하부 단열패널(220)은 적어도 2개의 스터드(s)에 의해 너비방향 및 길이방향을 따른 일측부가 각각 고정될 수 있으며, 이때 상부에 배치되는 2차 상부 단열패널(210)의 타측부가 함께 고정될 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 의하면, 도 3의 (a)에 도시된 구조물을 하나의 단위 유닛으로 보았을 때, 2차 하부 단열패널(220)의 일측부와 2차 상부 단열패널(210)의 타측부가 서로 엇갈려서 고정되기 때문에 구조적으로 안정적인 고정이 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 전술한 바와 같이 2차 상부 단열패널(210)이 너비방향으로 이동되는 거리(d1)와 길이방향으로 이동되는 거리(d2)를 각각 다르게 설정할 수 있고, 상기 이동거리(d1, d2)를 필요에 따라 자유롭게 설정하는 것이 가능하므로, 저장탱크 내 구역에 따라 단열패널(110, 210, 220)의 유연한 배치가 가능하며, 이에 따라 스페셜 에어리어 구역에서도 단열벽(100, 200)의 시공이 용이하게 이루어질 수 있다.
2차 하부 단열패널(220)과 2차 상부 단열패널(210)이 접하는 면은 접착제에 의해 접착될 수 있다.
단열벽(100, 200)과 밀봉벽(300, 400) 간의 고정 구조에 대하여 부연하여 설명하면, 2차 단열벽(200)과 2차 밀봉벽(400) 그리고 1차 단열벽(100) 간에는 접착 방식으로 고정이 이루어질 수 있다. 그리고 1차 밀봉벽(400)은 1차 단열패널(110)의 상부에 구비되는 앵커 스트립(anchor stip)과 같은 금속판에 용접에 의해 고정될 수 있다.
1차 단열패널(110)은 상부에 앵커 스트립과 같은 금속판을 구비하기 위하여 폴리우레탄 폼(PUF) 단열재의 상면에 플라이우드 합판이 부착되는 형태로 마련될 수 있다. 또한, 2차 하부 단열패널(220)은 레벨링 목적과 형태를 유지하기 위한 목적으로 폴리우레탄 폼(PUF) 단열재의 하면에 플라이우드 합판이 부착되는 형태로 마련될 수 있다. 2차 상부 단열패널(210)의 경우에는 상하면이 접착 방식으로 고정되므로 폴리우레탄 폼(PUF) 단열재로만 구성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 기계적 강성을 부여하기 위한 목적 또는 견고한 고정을 위한 목적으로 단열패널(110, 210, 220)을 구성하는 폴리우레탄 폼(PUF) 단열재의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드 합판을 추가적으로 부착시킬 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열패널의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서 (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c) 및 (d)는 측면도이다. 여기서 도 7의 (c)는 도 7의 (a)를 A 방향에서 바라본 측면도이고, 도 7의 (d)는 도 7의 (a)를 B 방향에서 바라본 측면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 단열패널의 배치 구조는, 단열패널(110, 210, 220)의 너비(W)와 길이(L)가 다르게 형성된다는 점을 제외하고는 전술한 본 발명의 일 실시예와 동일한 개념이 적용되므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 실시예에서는 단열패널(110, 210, 230)의 길이(L)가 너비(W)의 정수배(L=nW, n은 정수)일 수 있다. 이 경우, 2차 상부 단열패널(210)의 너비방향 이동거리(d1)는 고정장치(스터드 및 플러그 등)에 의한 고정점을 확보하기 위한 최소한의 거리로부터 1/2W 이하(더욱 바람직하게는 1/4W 이하)로 설정되는 것은 전술한 일 실시예에서와 동일하지만, 2차 상부 단열패널(210)의 길이방향 이동거리(d2)는 고정장치에 의한 고정점을 확보하기 위한 최소한의 거리로부터 1/2nL 이하(더욱 바람직하게는 1/4nL 이하)로 설정될 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 1차 단열벽
110 : 1차 단열패널
200 : 2차 단열벽
210 : 2차 상부 단열패널
220 : 2차 하부 단열패널
300 : 1차 밀봉벽
400 : 2차 밀봉벽
s : 스터드
h1 : 제1 관통홀
h2 : 제2 관통홀
p : 플러그

Claims (10)

  1. 선체 내벽으로부터 2차 단열벽과 2차 밀봉벽 그리고 1차 단열벽과 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조의 단열시스템을 갖춘 액화가스 저장탱크에 있어서,
    상기 1차 단열벽은 육면체 형태로 제작되는 다수의 1차 단열패널을 포함하고,
    상기 2차 단열벽은 육면체 형태로 제작되는 다수의 2차 상부 단열패널로 구성되는 상부층과 육면체 형태로 제작되는 다수의 2차 하부 단열패널로 구성되는 하부층을 포함하여 복수의 층으로 구성되고,
    상기 1차 단열패널과 상기 2차 상부 단열패널 및 상기 2차 하부 단열패널은 서로 동일한 단면적을 가지도록 너비(W) 및 길이(L)가 각각 동일하게 제작되되,
    상기 2차 하부 단열패널은 상기 1차 단열패널과 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 수직선상으로 일치하도록 정박 배치되는 반면,
    상기 2차 상부 단열패널은 수평방향으로 이동 배치되어, 상기 1차 단열패널과 너비방향 및 길이방향으로의 가장자리가 수직선상으로 일치하지 않도록 엇박 배치되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 상부 단열패널은, 패널의 너비방향에 대하여 거리 d1만큼 이동배치되고, 패널의 길이방향에 대하여 거리 d2만큼 이동배치되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 하부 단열패널과 상기 2차 상부 단열패널은 상기 선체 내벽에 설치되는 스터드에 의해 고정되되,
    상기 스터드에 의한 고정점은 상기 2차 단열패널에 대한 상기 2차 상부 단열패널의 이동거리 내에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스터드에 의한 고정점은, 상기 2차 상부 단열패널의 너비방향에 대한 이동거리(d1)와 길이방향에 대한 이동거리(d2) 내에 각각 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 2차 상부 단열패널의 너비방향에 대한 이동거리(d1)는 상기 스터드에 의한 고정점을 형성하기 위한 최소한의 거리로부터 상기 너비(W)의 1/2 이하의 범위로 설정되고,
    상기 2차 상부 단열패널의 너비방향에 대한 이동거리(d2)는 상기 스터드에 의한 고정점을 형성하기 위한 최소한의 거리로부터 상기 길이(L)의 1/2 이하의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스터드에는 상기 2차 하부 단열패널의 일측부와 상기 2차 상부 단열패널의 타측부가 함께 고정되어, 상기 2차 하부 단열패널과 상기 2차 상부 단열패널이 서로 엇갈리게 고정되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 2차 하부 단열패널의 너비방향으로의 일측부 및 길이방향으로의 일측부에는 상기 스터드가 관통되기 위한 제1 관통홀이 형성되고,
    상기 2차 상부 단열패널의 너비방향으로의 타측부 및 길이방향으로의 타측부에는 상기 스터드가 삽입되기 위한 제2 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 2차 하부 단열패널의 상면과 상기 2차 상부 단열패널의 하면이 접하는 면은 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 2차 밀봉벽은 트리플렉스(triplex)로 이루어지고,
    상기 2차 상부 단열패널과 상기 2차 밀봉벽 그리고 상기 2차 밀봉벽과 상기 1차 단열패널 간에는 접착 방식으로 고정이 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 1차 밀봉벽은 주름을 포함하는 금속 멤브레인으로 이루어지고,
    상기 1차 밀봉벽은 상기 1차 단열패널의 상부에 구비되는 금속판에 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
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