KR20210117449A - 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탱크 몸체의 외부에서 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 액화가스 저장탱크의 단열 성능을 확보하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로, 상기 탱크 몸체의 외부에 스프레이 방식으로 분사되어 형성되는 단열층을 포함하고, 상기 단열층은 밀도가 다른 두개의 단열재를 포함하며, 상기 단열층은, 밀도가 다른 두개의 단열재 중 상대적으로 밀도가 높은 단열재가 분사되어 형성되는 제1 단열부; 및 밀도가 다른 두개의 단열재 중 낮은 밀도를 갖는 단열재가 분사되어 형성되는 제2 단열부를 포함한다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 형성방법{INSULATION STRUCTURE FOR LIQUIFIED GAS TANK AND METHO FOR FORMING THE INSULATION STURUCTURE}

본 발명은 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탱크 외벽에 단열재를 설계된 두께로 스프레이하여 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 형성방법에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG)의 상태로 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG나 LPG 등의 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화가스를 하역하기 위한 액화가스 운반선이나, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, ‘화물창’이라고 함)를 포함한다.

이러한 액화가스 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있으며, 통상적으로, 멤브레인형 저장탱크는 No 96형과 Mark III형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 IMO 규정에 따라서 Type A, Type B, Type C로 나눠진다.

일반적으로 독립형 저장탱크는 알루미늄 합금이나 SUS 또는 9% 니켈 등 저온에 강한 합금으로 제조된 탱크 몸체와, 탱크 몸체의 외부에 결합되어 단열 성능을 확보하기 위한 단열 구조가 적용된다.

종래에는 이러한 단열구조를 형성하기 위하여 탱크 외벽에 복수의 단열패널을 부착하거나 탱크 몸체의 외측 표면에 단열재를 스프레이 방식으로 분사시켜 설계된 소정의 두께를 갖도록 단열층이 형성된다.

그러나, 탱크 외벽에 복수의 단열패널을 부착하는 방식은 각각의 단열패널을 고정하기 위한 패널 고정수단 및 단열패널 사이를 밀봉하기 위한 밀봉수단 등이 필수적으로 요구되며, 이러한 작업이 매우 복잡하여 탱크 외벽에 단열층을 형성하는데 상당한 노력, 시간 및 비용이 소모된다.

한편, 탱크 몸체의 외측 표면에 폴리우레탄 폼과 같은 스프레이 폼 단열재를 분사시켜 단열 구조를 형성하는 경우, LPG 저장탱크와 같이 저온(-40℃) 환경에서는 저장탱크의 외벽과 저장탱크의 외벽에 분사된 우레탄 폼이 완전히 접착된 상태를 유지할 수 있으나, LNG 저장탱크와 같은 극저온(-163℃) 환경에서는 저장탱크의 외벽과 우레탄 폼의 큰 열팽창계수 차이로 인해 저장탱크의 외벽과 우레탄 폼으로 이루어진 단열층 사이에 응력이 발생되어 저장탱크 외벽에 분사된 우레탄 폼이 접착된 상태를 유지하기 어렵다.

또한, 종래기술에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 단열층을 형성하기 위하여 분사방식의 단열재(spray insulation)가 사용되는 경우에는, 저장탱크의 외벽과 단열층 사이가 완전 접착되어 액화가스의 누출을 대비하기 위한 누출 경로(Leak path)를 형성하는데 어려움이 있다.

또한, 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크는 위치에 따라 온도 하중이 다르게 적용되는데, 종래기술에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는 동일한 밀도의 단열재 즉, 단일의 우레탄 폼을 탱크 몸체의 외측 표면에 설계된 소정의 두께만큼 분사 적층시켜 단열층을 형성하므로, 특정 위치에서의 하중 조건을 만족시키는데 어려움이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0097519호

본 발명은 탱크 몸체의 외면에 부분적으로 높은 밀도를 갖는 단열재를 분사시켜 단열층을 형성함으로써, 극저온의 액화가스 저장탱크에서 요구되는 하중 조건을 만족시킬 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 탱크 몸체의 외부에서 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 액화가스 저장탱크의 단열 성능을 확보하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서, 상기 탱크 몸체의 외부에 스프레이 방식으로 분사되어 형성되는 단열층을 포함하고, 상기 단열층은 밀도가 다른 두개의 단열재를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조가 제공될 수 있다.

상기 단열층은, 밀도가 다른 두개의 단열재 중 상대적으로 밀도가 높은 단열재가 분사되어 형성되는 제1 단열부; 및 밀도가 다른 두개의 단열재 중 낮은 밀도를 갖는 단열재가 분사되어 형성되는 제2 단열부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체 외면에 부분적으로 형성되고, 상기 제2 단열부는 상기 탱크 몸체 외면에서 상기 제1 단열부가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체의 외면에 단열재가 계단식 또는 지그재그식으로 적층되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체 외면에 부분적으로 형성되고, 상기 제2 단열부는 상기 제1 단열부를 포함하도록 상기 탱크 몸체의 외면 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 단열부는, 상기 탱크 몸체의 외면에서 상기 제1 단열부가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 형성된 상기 제2 단열부의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 단열부는 상기 제1 단열부 상에 형성된 상기 제2 단열부의 두께보다 큰 두께를 갖도를 형성될 수 있다.

또한, 상기 단열층은 상기 제1 단열부과 상기 제2 단열부의 경계면에 형성되는 보강층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단열층을 보호하기 위해 상기 단열층 상에 설치되는 보호층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 탱크 몸체의 외부에서 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 액화가스 저장탱크의 단열 성능을 확보하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서, 상기 탱크 몸체의 외면에 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 단열층을 형성하되, 상기 단열층은 밀도가 다른 두개의 단열재를 포함하고, 밀도가 다른 두개의 단열재 중 상대적으로 밀도가 높은 단열재를 분사시켜 제1 단열부를 형성하는 단계; 및 밀도가 다른 두개의 단열재 중 낮은 밀도를 갖는 단열재를 분사시켜 제2 단열부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체의 외면에 부분적으로 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법이 제공될 수 있다.

본 발명은 밀도가 다른 두개의 단열재를 이용하여 단열층을 형성하되, 상대적으로 밀도가 높은 단열재를 탱크 몸체의 외면에 부분적으로 분사시켜 제1 단열부를 형성함으로써, 단열 성능을 유지함과 동시에 극저온의 액화가스 저장탱크에서 요구되는 하중 조건을 만족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 일부 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 단열층의 구성을 제외하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 슬릿부의 단부에 원형상부가 더 형성된 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 일부 단면를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 A-A’선 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 4를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 일부 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 밀도가 다른 2개 이상의 분사 단열재를 이용하여 탱크 몸체의 외면에 단열층을 형성하는 다양한 변형예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 탱크 몸체의 외부에 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 액화가스 저장탱크의 단열 성능을 확보하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서, 선체의 구조와는 별도로 마련되어 선체에 탑재되는 형태로 제작되는 독립형 액화가스 저장탱크에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 SPB(Self-supporting prismatic-shape IMO Type B) 타입의 독립형 액화가스 저장탱크에 적용될 수 있다.

이때, 탱크 몸체는 알루미늄 합금, SUS, 또는 9% 니켈 등 저온에 강한 합금으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 극저온에 견딜 수 있고 충분한 강성을 확보하기 위한 고망간강(High Mn steel) 재질로 마련될 수 있다.

또한, 이러한 탱크 몸체 내에 LNG를 저장하는 경우, LNG의 온도는 대략 -163℃ 정도로서 대략 -40℃ 정도의 온도를 갖는 LPG에 비해 매우 낮으므로, 이러한 극저온 환경에서의 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 응력을 견딜 수 있도록 단열구조를 형성할 필요가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 일부 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 단열층의 구성을 제외하여 도시한 도면이고, 도 3은 도 2를 사시도로 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 슬릿부의 단부에 원형상부가 더 형성된 것을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는, 탱크 몸체(10)의 외부에 단열재를 스프레이(spray) 방식으로 분사하여 액화가스 저장탱크의 단열 성능을 확보하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)로서, 탱크 몸체(10)의 외면에 복수의 단열블록(110)을 설치하고, 탱크 몸체(10)의 외부에서 복수의 단열블록(110)을 포함하도록 탱크 몸체(10)의 외면에 단열재가 스프레이 방식으로 분사되어 단열층(130)이 형성될 수 있다.

단열블록(110)은, 탱크 몸체(10)의 외면에서 제1 방향을 기준으로 서로 이격되어 복수개 설치되되, 탱크 몸체(10)를 감싸도록 길게 연장 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예의 단열블록(110)은 탱크 몸체(10) 외면에서 제1 방향뿐만 아니라 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 동일하게 적용되어 복수의 단열블록(110)이 서로 교차되도록 형성될 수 있다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 제1 방향 및 제2 방향은 탱크 몸체(10)의 전후, 좌우 측면 및 상하면 각각을 평면으로 간주할 때, 그 평면의 가로 방향 및 세로 방향을 의미할 수 있다.

다시 말해, 단열블록(110)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면에서 제1 방향으로 서로 이격되고 제2 방향으로 길게 연장 형성되는 복수의 제1 부분 단열블록(110a)과, 복수의 제1 부분 단열블록(110a)과 교차되도록 탱크 몸체(10)의 외면에서 제1 방향으로 길게 연장 형성되고 제2 방향으로 서로 이격되게 형성되는 복수의 제2 부분 단열블록(110b)을 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 단열블록(110)은 그 단면이 직사각형 형상인 것으로 도시되어 있으나, 탱크 몸체의 외면에 접촉되는 부위에 후술하는 슬릿부(111)가 형성될 수만 있다면 단열블록의 단면 형상은 특별히 한정되지 않으며 다각형이나 반원형 또는 타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.

단열블록(110)은, 그 단면의 높이가 큰 경우에는 단열재를 적층 분사시켜 단열층(130)을 형성하는 과정에서 단열블록(110)의 측면과 탱크 몸체(10) 외면의 경계부에 단열재의 침투가 어려울 수 있으며, 반대로 단열블록(110)의 단면의 높이가 너무 작은 경우에는 그 내측에 슬릿부(111)의 형성이 어려워 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 응력에 유연하게 대처하고자 하는 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있다.

따라서, 단열블록(110)은 슬릿부(111)의 형성이 가능하면서도 탱크 몸체(10) 외면과의 경계부에 단열재의 침투가 용이하도록 그 단면의 높이를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.

본 실시예의 단열블록(110)은 그 단면이 높이 100mm 이상 폭 100mm 정도일 수 있으며, 단열블록(110)의 단면이 직사각형이 아닌 경우에는 그 형상에 따라 다양한 폭을 가질 수 있다.

또한, 본 실시예의 단열블록(110)은 탱크 몸체(10)의 상면에 적용되는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시에 불과하며, 탱크 몸체(10)의 상면과 저면 및 측면을 포함하여 탱크 몸체(10)의 외측 표면 전체에 걸쳐 적용될 수 있다.

한편. 본 실시예의 단열블록(110)의 바닥부, 즉, 단열블록(110)이 탱크 몸체(10)의 외면과 접촉되는 부위에는 슬릿부(111)가 형성될 수 있다.

슬릿부(111)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 단열블록(110)의 높이 방향으로는 길고 단열블록(110)의 폭 방향으로는 좁은 직사각형 모양을 가질 수 있다.

본 실시예에서, 슬릿부(111)의 크기는 단열블록(110) 내에 시공이 가능하도록 높이는 10~40mm 정도이며, 폭은 4mm 정도로 마련되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 본 실시예의 단열블록(110)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬릿부(111)의 단부에서 그 단면이 원형 형상을 갖는 원형상부(113)를 더 포함하여, 구조물의 균열(crack) 진행을 막아 피로 수명을 높이기 위한 스탑 홀(Stop-hole)과 유사한 형태를 가질 수 있다.

이때, 원형상부(113)는 슬릿부(110)의 단부에서 슬릿부(110)의 폭보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직할 수 있으며, 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 응력이 발생하는 경우 슬릿부(110)의 단부에 응력이 집중되어 단열블록(110)의 내부에 균열이 발생 또는 진전되는 것을 완화하는 효과를 가질 수 있다.

또한, 슬릿부(111)는 단열블록(110)의 높이방향으로 길게 형성되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 모양을 가질 수도 있고, 또는, 단열블록(110)의 높이 방향으로 길게 형성되되, 단열블록(110)의 높이 방향을 기준으로 경사지도록 형성될 수도 있다.

탱크 몸체(10)의 외면에 슬릿부(111)가 형성된 복수의 단열블록(110)을 부착시킨 후, 탱크 몸체(10)의 외부에 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 단열층(130)을 형성한다.

본 실시예에서, 복수의 단열블록(110)은 탱크 몸체(10)의 외면에 부분적으로 본딩되어 탱크 몸체(10)의 외면에 대한 위치 고정만 시킨 후, 복수의 단열블록(110)을 포함하도록 탱크 몸체(10)의 외면에 단열재를 스프레이 방식으로 분사시켜 단열층(130)에 단열블록(110)과 탱크 몸체(10)의 외면이 접착될 수 있다.

단열층(130)은 탱크 몸체(10)의 외부에서 단열재를 복수회 적층 분사시켜 설계된 만큼의 소정 두께를 가질 수 있다. 본 실시예의 단열층(130)은 단열블록(110)과 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam) 소재로 마련될 수 있다.

본 실시예의 단열층(130)은 단열재가 스프레이 방식으로 복수회 적층 분사되어 형성되는데, 이러한 단열재는 일정시간 동안 부풀어 오르게 되면서 빈 공간을 채우게 된다.

따라서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 단열블록(110)의 측면과 탱크 몸체(10) 외면의 경계부가 직각인 경우에도 그 영역에 단열재가 침투되어 단열층(130)이 형성될 수 있다.

또한, 단열블록(110)의 단면 형상을 직사각형이 아닌 사다리꼴 혹은 반원 형태로 제작하여, 단열블록(110)과 탱크 몸체(10) 외면의 경계부의 각도를 완화시킴으로써 그 영역에 단열재가 보다 용이하게 침투되도록 할 수도 있다.

단열층(130)은, 탱크 몸체(10)의 크기와 타입에 따라 두께를 달리할 수 있으나 액화가스 저장탱크에서 요구되는 단열성능을 만족하도록 단열층이 형성되는 것은 공지된 사항으로서, 적층 분사되는 단열재의 밀도를 고려하여 충분한 단열성능이 확보될 수 있는 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 탱크 몸체(10)의 외면에 슬릿부(111)가 형성된 복수의 단열블록(110)을 부착시킨 후, 탱크 몸체(10)의 외부에 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 단열층(130)을 형성시킴으로써, 극저온 환경에서 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 응력을 유연하게 대처할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.

또한, 복수의 단열블록(110)을 탱크 몸체(10)의 외면에서 제1 방향 및 제2 방향으로 연장 형성시킴으로써, 슬릿부(111)를 통한 유체의 이동이 가능하여 액화가스의 누출을 대비하기 위한 누출 경로(Leak path)로서 활용될 수 있다.

또한, 슬릿부(111)의 단부에서 그 단면이 원형 형상을 갖는 원형상부(113)를 포함하여, 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 응력이 발생되는 경우 슬릿부(110)의 단부에 응력이 집중되어 단열블록(110)의 내부에 균열이 발생 또는 진전되는 것을 완화하는 효과를 가질 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 일부 단면를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 4의 A-A’선 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7은 도 4를 사시도로 나타낸 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(200)는, 탱크 몸체(10)의 외면에 부착되어 액화가스 누출액의 이동을 위한 유로 형성수단(210)과, 유로 형성수단(210)을 포함하도록 탱크 몸체(10)의 외면에 단열재가 스프레이 방식으로 분사되어 형성되는 단열층(230)을 포함할 수 있다.

본 실시예의 유로 형성수단(210)은 벨크로 테이프(Velcro tape) 형태로 마련되어, 탱크 몸체(10)의 외면과 단열층(230) 사이에서 액화가스 누출액이 이동하는 누출 경로(Leak Path)를 형성할 수 있다.

구체적으로, 유로 형성수단(210)은 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면에 고정 설치되는 제1 시트부(211)와, 제1 시트부(211)의 일면과 대향되도록 제1 시트부(211)에 결합되는 제2 시트부(213)를 포함할 수 있다.

제1 시트부(211)의 일면과 제2 시트부(213)의 일면 중 어느 하나에는 복수의 갈고리부(hook)(211a)가 형성되고, 나머지 다른 하나에는 복수의 갈고리부(211a)에 걸림 지지되도록 복수의 걸림고리부(loop)(213a)가 형성될 수 있다.

즉, 제1 시트부(211)는 탱크 몸체(10)의 외면에 고정 설치되고 제2 시트부(213)는 단열층(230)에 고정되되, 제1 시트부(211)와 제2 시트부(213)가 벨크로 테이프(Velcro tape) 형태를 가짐으로써, 제1 시트부(211)와 제2 시트부(213) 사이에 유체가 이동할 수 있는 공간이 유지될 수 있다.

이로 인해, 제1 시트부(211)와 제2 시트부(213) 사이에는 액화가스 누출액이 이동하는 누출 경로(Leak Path)(LP)가 형성될 수 있다.

본 실시예의 유로 형성수단(210)은 별도의 배관부재(미도시)를 통해 액화가스 저장탱크의 일측에 구비된 드립 트레이(Drip tray)(미도시)와 연결되어 액화가스 누출액이 수용되도록 안내하는 역할을 할 수 있다.

나아가, 본 실시예의 유로 형성수단(210)은 제2 시트부(213)가 제1 시트부(211)에 대해 일정 움직임이 가능하여 탱크 몸체(10)로부터 온도 하중이 전달되더라도, 다시 말해, 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 응력에 유연하게 대처가 가능할 수 있다.

한편, 본 실시예의 유로 형성수단(210)은 탱크 몸체(10)의 외면에 복수개가 이격되어 설치될 수 있으며, 제1 실시예의 단열블록(110)과 유사하게, 탱크 몸체(10)의 외면에서 제1 방향 및 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 길게 형성될 수 있다.

탱크 몸체(10)의 외면에 유로 형성수단(210)이 고정 설치된 상태에서, 유로 형성수단(210)을 포함하도록 탱크 몸체(10)의 외면에 단열재가 스프레이 방식으로 분사되어 단열층(230)이 형성될 수 있으며, 단열재는 폴리우레탄 폼 소재(Polyurethane foam)를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(200)는, 탱크 몸체(10)의 외면과 단열층(230) 사이에 설치되는 유로 형성수단(210)을 포함하여, 액화가스 누출액이 이동하는 누출 경로(Leak Path) 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 시트부(213)는 제1 시트부(211)에 대해 일정 움직임이 가능하여 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 응력에 유연하게 대처가 가능할 수 있다.

이하, 도 8 내지 도 9을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조를 설명한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 일부 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 밀도가 다른 2개 이상의 분사 단열재를 이용하여 탱크 몸체의 외면에 단열층을 형성하는 다양한 변형예를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(300)는, 제1 실시예 및 제2 실시예와 유사하게, 탱크 몸체(10)의 외면에 단열재가 스프레이 방식으로 분사되어 단열층(310)이 형성될 수 있다.

본 실시예의 단열층(310)은 밀도가 다른 두개의 단열재를 포함할 수 있으며, 단열재로서는 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam)이 사용될 수 있다.

즉, 본 실시예의 단열층(310)은 밀도가 다른 두개의 단열재 중 상대적으로 밀도가 높은 단열재가 분사되어 형성되는 제1 단열부(311)와, 상대적으로 낮은 밀도를 갖는 단열재가 분사되어 형성되는 제2 단열부(313)를 포함할 수 있다.

액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크는 위치에 따라 하중이 다르게 적용되는데, 종래기술에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는 동일한 밀도의 단열재 즉, 단일의 폴리우레탄 폼을 탱크 몸체의 외측 표면에 설계된 소정의 두께만큼 분사 적층시켜 단열층을 형성하므로, 특정 위치에서의 하중 조건을 만족시키는데 어려움이 있다.

다시 말해, 액화가스 저장탱크는 내부에 저장된 액화가스를 저온 상태로 유지할 수 있는 단열 성능뿐만 아니라, 온도 하중을 포함한 여러 하중에 대한 구조적인 안정성이 확보되어야 한다.

액화가스 저장탱크의 단열구조에서, 단열재의 밀도가 높을수록 더 높은 응력을 감당할 수 있게 되는데, 저장탱크 외벽 전체에 상대적으로 높은 밀도를 갖는 단열재를 적층 분사시켜 단열층을 형성하게 되는 경우, 단열 성능은 오히려 저하될 수 있다.

이와 달리, 상대적으로 낮은 밀도의 단열재를 적층 분사시켜 단열층을 형성하는 경우, 저장탱크의 코너부나 액체 화물을 싣고 운항 시 저장탱크의 슬로싱(sloshing) 하중이 작용되는 부분 등에는 높은 응력이 발생되고, 저장탱크 외벽과 단열층의 열팽창계수 차이로 인해 응력이 과도하게 발생되어 단열층이 파손될 수 있다.

본 실시예의 단열층(310)은, 탱크 몸체(10)의 구조적으로 취약한 코너부와, 액체 화물 운송 시 슬로싱 하중이 작용되는 부분 등 보강이 필요한 부분을 고려하여, 탱크 몸체(10)의 외면에 부분적으로 제1 단열부(311)가 형성되고, 제1 단열부(311)를 제외한 나머지 영역에는 제2 단열부(313)가 형성됨으로써, 액화가스 저장탱크에 작용하는 응력에 대한 허용 강도, 즉 액화가스 저장탱크에 요구되는 하중 조건을 만족시킴과 아울러, 종래의 탱크 외벽에 전체적으로 밀도가 높은 단열재를 분사시켜 단열층을 형성하는 방법에 비해 단열 성능이 개선될 수 있다.

본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(300)는, 단열층(310) 상에 설치되어 단열층(310)을 보호하기 위한 보호층(330)을 더 포함할 수 있다.

제1 단열부(311)는 상대적으로 높은 밀도를 갖는 단열재를 분사 적층시켜 형성되는데, 도 9의 (a)와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면에서 그 단면이 계단식 또는 지그재그식으로 적층되어 형성될 수도 있다.

제1 단열부(311)가 다단의 계단식 또는 지그재그식으로 적층되어 형성됨으로써, 열전달로 인한 단열층(310)이 열수축하게 되더라도, 제1 단열부(311)와 제2 단열부(313)의 일부는 서로 면접촉이 유지될 수 있다.

한편, 본 실시예의 단열재로서 사용되는 폴리우레탄 폼은 밀도가 높을수록 기계적인 특성이 향상되어 구조적 안정성이 확보될 수 있으나, 단열 성능은 오히려 감소될 수 있다.

따라서, 탱크 몸체(10)의 구조적으로 취약한 코너부와, 액체 화물 운송 시 슬로싱 하중이 작용되는 부분 등 보강이 필요한 부분에 상대적으로 밀도가 높은 단열재만 사용하여 단열층(313)을 형성하는 경우 단열 성능의 저하를 초래할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(300)는, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 밀도가 다른 두개의 단열재 중 상대적으로 밀도가 높은 단열재를 탱크 몸체(10)의 외면에 부분적으로 분사시켜 제1 단열부(311)가 형성되되, 상대적으로 낮은 밀도를 갖는 단열재를 제1 단열부(311)를 포함하도록 탱크 몸체(10)의 외면 전체에 걸쳐 분사시켜 제2 단열부(313)가 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 본 실시예의 단열층(310)은, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 단열부(311)와 제2 단열부(313)의 경계면에 보강층(315)을 삽입함으로써, 제1 단열부(311)와 제2 단열부(313) 간에 파손이 전달되는 것을 방지 할 수 있다.

본 실시예의 보강층(315)은 제1 단열부(311)와 제2 단열부(313) 간에 파손이 전달되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 탱크 몸체(10) 외면에 부분적으로 단열재를 적층 분사시켜 단열층을 형성할 때 단열재가 위치를 벗어나지 않도록 하는 역할을 할 수도 있다.

이때, 보강층(315)은 플라이우드(plywood) 또는 강화-폴리우레탄 폼(R-PUF) 재질로 마련되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(300)는, 탱크 몸체(10)의 외면에 밀도가 다른 두개의 단열재를 이용하여 단열층(310)을 형성함으로써, 단열 성능을 유지함과 동시에 액화가스 저장탱크에 요구되는 하중 조건을 만족시킬 수 있다.

본 실시예에서, 단열층은 밀도가 다른 두개의 단열재를 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 밀도가 다른 두개 이상의 단열재를 이용하여 단열층을 형성할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 탱크 몸체
110: 단열블록
111: 슬릿(slit)부
113: 원형상부
130, 230, 310: 단열층
210: 유로 형성수단
211: 제1 시트부
213: 제2 시트부
311: 제1 단열부
313: 제2 단열부
315: 보강층
330: 보호층(Protection layer)

Claims (9)

1. 탱크 몸체의 외부에서 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 액화가스 저장탱크의 단열 성능을 확보하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서,
   상기 탱크 몸체의 외부에 스프레이 방식으로 분사되어 형성되는 단열층을 포함하고,
   상기 단열층은 밀도가 다른 두개의 단열재를 포함하며,
   상기 단열층은,
   밀도가 다른 두개의 단열재 중 상대적으로 밀도가 높은 단열재가 분사되어 형성되는 제1 단열부; 및
   밀도가 다른 두개의 단열재 중 낮은 밀도를 갖는 단열재가 분사되어 형성되는 제2 단열부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체 외면에 부분적으로 형성되고,
   상기 제2 단열부는 상기 탱크 몸체 외면에서 상기 제1 단열부가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체의 외면에 단열재가 계단식 또는 지그재그식으로 적층되어 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체 외면에 부분적으로 형성되고,
   상기 제2 단열부는 상기 제1 단열부를 포함하도록 상기 탱크 몸체의 외면 전체에 걸쳐 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1 단열부는,
   상기 탱크 몸체의 외면에서 상기 제1 단열부가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 형성된 상기 제2 단열부의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1 단열부는 상기 제1 단열부 상에 형성된 상기 제2 단열부의 두께보다 큰 두께를 갖도를 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 단열층은 상기 제1 단열부과 상기 제2 단열부의 경계면에 형성되는 보강층을 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 단열층을 보호하기 위해 상기 단열층 상에 설치되는 보호층을 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
9. 탱크 몸체의 외부에서 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 액화가스 저장탱크의 단열 성능을 확보하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서,
   상기 탱크 몸체의 외면에 단열재를 스프레이 방식으로 분사하여 단열층을 형성하되, 상기 단열층은 밀도가 다른 두개의 단열재를 포함하고,
   밀도가 다른 두개의 단열재 중 상대적으로 밀도가 높은 단열재를 분사시켜 제1 단열부를 형성하는 단계; 및
   밀도가 다른 두개의 단열재 중 낮은 밀도를 갖는 단열재를 분사시켜 제2 단열부를 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 제1 단열부는 상기 탱크 몸체의 외면에 부분적으로 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법.

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