KR20220023585A

KR20220023585A - 액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 상기 단열시스템의 형성방법

Info

Publication number: KR20220023585A
Application number: KR1020200105507A
Authority: KR
Inventors: 이종현; 천병희; 지혜련; 장동혁; 박성우
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2022-03-02

Abstract

본 발명은 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로, 상기 탱크 몸체의 외면에 형성되는 폴리우레탄 폼 재질의 단열부; 상기 탱크 몸체와 상기 단열부 사이에서 액화가스의 누설 경로를 형성하는 유로형성부; 및 상기 단열부의 외측에 설치되어 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스를 포획하는 트랩부를 포함한다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 상기 단열시스템의 형성방법{INSULATION SYSTEM OF LIQUEFIED GAS STORAGE TANK AND FORMING METHOD THEREOF}

본 발명은 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스프레이 폼(spray foam)을 이용하여 저장탱크 외벽에 단열시스템을 형성하되, 저장탱크 외벽과 단열시스템 사이에서 누출된 액화가스의 이동을 위한 누설 경로(Leak Path)를 마련할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 상기 단열시스템의 형성방법에 관한 것이다.

최근 선박에 대한 환경오염 규제 기준이 강화됨으로 인해, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 또는, 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 친환경 고효율의 액화가스(Liquified Gas) 연료에 대한 관심이 증가하고 있다.

액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판과 부탄을 주성분으로 하는 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다.

특히, 액화천연가스(이하, ‘LNG’라 함)는 천연가스를 극저온(약 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

액화가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액체 상태로 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.

LNG등의 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)에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 액화가스 저장탱크(흔히, ‘화물창’이라 함)가 마련된다

또한, 생산된 천연가스를 해상에 직접 액화시켜 저장하고, 필요시 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등과 같은 해양구조물에도 LNG 운반선이나 LNG RV에 설치되는 액화가스 저장탱크가 포함된다.

이러한 액화가스 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 멤브레인형(Membrane Type)과 독립형(Independent Type)으로 분류할 수 있다.

멤브레인형 저장탱크는 No 96형과 Mark III형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 국제 해사 기구(IMO; International Maritime Organization)의 규정에 따라서 Type A, Type B, Type C로 나뉘며, 그 중 Type B 독립형 저장탱크는 구형(spherical type)의 MOSS 탱크와 각형(prismatic type)의 SPB 탱크가 있다.

멤브레인형 저장탱크는 선체의 구조에 직접 연결되어 선체와 분리되지 않으며, 선체의 내벽에 1차 방벽(Primary barrier) 및 2차 방벽(Secondary barrier)이 적층된 구조를 가진다. 멤브레인형 탱크는 선체와 직접 연결됨에 따라 내부에 저장된 액화가스의 하중을 탱크가 지지하지 않고 선체로 전달하게 된다.

반면, 독립형 저장탱크는 선체의 구조와 분리되어 선체에 탑재되는 형태로 제작되며, 저장탱크 외벽에 단열재가 둘러싸인 구조를 갖는다. 독립형 탱크는 선체와 분리되어 선체의 내부에 마련되는 서포트 구조물(support structure)에 의해 지지됨에 따라 내부에 저장된 액화가스의 하중이 저장탱크에 적접적으로 작용하게 된다.

독립형 저장탱크는, 멤브레인형 저장탱크와 달리 복잡한 방벽의 구조를 갖지 않으며, 맴브레인형 저장탱크 대비 슬로싱(Sloshing) 등에 대한 구조적 안정성 측면에서도 상대적으로 유리할 뿐만 아니라, 저장탱크 외벽에 단열재가 마련되므로 작업자의 유지보수(maintenance)가 용이해지는 장점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1009815호

독립형 액화가스 저장탱크는, LNG 등 극저온의 액화가스를 저장하기 위한 내부공간을 갖는 탱크 몸체와, 탱크 몸체 내부에 저장된 극저온의 액화가스로의 열침투를 최소화하여 액화가스의 증발, 즉, 증발가스(BOG; Boil-off Gas)를 줄이기 위한 단열시스템으로 구성된다.

종래기술에서 독립형 저장탱크는, 알루미늄 합금(aluminum alloy), SUS(Steel Use Stainless) 또는, 9% 니켈 합금(9% Nickel steel) 등 저온에 강한 합금으로 제조되는 탱크 몸체의 외측 표면에 폴리우레탄 폼(PUF; Polyurethane Foam)과 같은 스프레이 폼(spray foam)을 이용하여 단열시스템을 형성하게 된다.

이러한 단열시스템은, 스프레이 건(spray gun) 등의 장치를 이용하여 탱크 몸체의 외측 표면에 스프레이 폼을 일정 시간을 두고 복수회 분사 적층시키는 방식이 적용될 수 있으며, 스프레이 폼의 종류 또는 해당 스프레이 폼의 단열 성능에 따라 그 두께가 결정된다.

한편, 이러한 독립형 저장탱크는, 탱크 몸체에서 액화가스의 누출이 발생되면 극저온에 취약한 선체에 영향을 줄 수 있으므로, 누출된 액화가스가 선체와 접촉하는 것을 차단하여 선체를 보호함과 아울러, 누출된 액화가스를 처리할 수 있는 액화가스 누설 처리시스템이 마련되어야 한다.

즉, 탱크 몸체와 단열시스템 사이에 누출된 액화가스가 흐를 수 있는 누설 경로(leakage path)를 형성하고 액화가스의 누출 발생 시 누설 경로를 통해 누출된 액화가스를 회수 및 처리할 수 있어야 하는데, 탱크 몸체와 단열시스템이 완전 접착되어 탱크 몸체의 외면에 누설 경로를 형성하는데 어려움이 있다.

본 발명은 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스프레이 폼(spray foam)을 이용하여 저장탱크 외벽에 단열시스템을 형성하되, 저장탱크 외벽과 단열시스템 사이에서 누출된 액화가스의 이동을 위한 누설 경로(Leak Path)를 마련할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 및 상기 단열시스템의 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열시스템으로서, 상기 탱크 몸체의 외면에 형성되는 폴리우레탄 폼 재질의 단열부; 상기 탱크 몸체와 상기 단열부 사이에서 액화가스의 누설 경로를 형성하는 유로형성부; 및 상기 유로형성부가 설치되지 않은 상기 단열부의 외측에 설치되어 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스를 포획하는 트랩부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템이 제공될 수 있다.

상기 트랩부는 상기 단열부의 외측에 흡습성 단열재를 부착시켜 형성될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 단열부를 관통하여 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 단열부의 외측에 설치되되, 상기 유로형성부가 형성되지 않은 영역에 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면을 둘러 감싸도록 연속되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면 둘레를 따라 불연속적인 스트립 형태로 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 좌우 측면부 각각의 하단에서 경사면을 형성하는 하측 챔퍼부(lower chamfer)를 지나도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체를 지지하기 위한 서포트부재와 상기 탱크 몸체가 맞닿는 영역을 제외한 상기 탱크 몸체의 바닥부 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법으로서, 상기 탱크 몸체의 외면에 누출된 액화가스의 이동을 위한 유로형성부를 설치하는 단계; 스프레이 폼을 이용하여 상기 탱크 몸체의 외면에 단열부를 형성하는 단계; 및 상기 유로형성부가 마련되지 않은 상기 단열부의 외측에 트랩부를 설치하는 단계를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 트랩부를 설치하는 단계에서, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면 둘레를 감싸도록 연속되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부를 설치하는 단계에서, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면 둘레를 따라 불연속적인 스트립 형태로 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 좌우 측면벽부 각각에서 경사면을 형성하는 하측 챔퍼부를 지나도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면에서 상기 탱크 몸체의 높이 방향으로 서로 이격되어 복수개가 설치될 수 있다.

또한, 상기 트랩부를 설치하는 단계에서, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체를 지지하기 위한 서포트부재가 위치되는 영역을 제외한 상기 탱크 몸체의 바닥부 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.

본 발명은 탱크 몸체의 외면에 스프레이 폼을 이용하여 단열부를 형성하되, 탱크 몸체와 단열부 사이에 유로형성부를 설치하여, 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스의 이동을 위한 누설 경로가 마련될 수 있다.

또한, 유로형성부는 탱크 몸체의 용접부에 설치되어 누설 경로로서의 역할뿐만 아니라 탱크 몸체의 열변형 발생 시 탱크 몸체와 단열부의 열팽창계수 차이로 인해 단열부에 가해지는 응력을 완화시키는 효과를 가질 수 있다.

또한, 유로형성부가 마련되지 않은 단열부 외측에는 누출된 액화가스를 포획할 수 있는 트랩부를 설치하여, 탱크 몸체에서 유로형성부가 설치되지 않은 영역에 액화가스의 누출이 발생되더라도 유연한 대처가 가능한 효과를 가질 수 있다.

또한, 탱크 몸체의 외부에서 단열부를 관통하여 탱크 몸체와 밀착되도록 트랩부를 설치함으로써, 탱크 몸체에서 누출된 액화가스를 효과적으로 포획할 수 있을 뿐만 아니라, 탱크 몸체와 단열부의 열팽창계수 차이로 인해 단열부에 가해지는 응력을 보다 완화시킬 수 있다.

나아가, 탱크 몸체에 누출된 액화가스 중 일부는 트랩부에서 자연 기화를 통해 선체의 홀드(hold) 내에 잔류됨으로써, 탱크 몸체 하부에 마련된 드립 트레이의 크기를 줄일 수 있고, 선체 내부의 공간 효율성 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크에서 탱크 몸체의 단면 형상을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크에서 누설 경로가 형성되지 않은 영역의 단면 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 액화가스 저장탱크의 바닥부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 일 실시예에 따른 액화가스 누설 처리시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 누설 처리시스템의 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크에서 탱크 몸체의 단면 형상을 예를 들어 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단면 일부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크에서 누설 경로가 형성되지 않은 영역의 단면 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.

또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 액화가스 저장탱크의 바닥부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 일 실시예에 따른 액화가스 누설 처리시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 누설 처리시스템의 변형예를 도시한 도면이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 액화가스는 극저온(대략 -163℃ 정도)의 LNG(Liquified Natural Gas)를 비롯하여, LPG(Liquefied Petroleum Gas)나 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas) 등과 같이 일반적으로 액화시킨 상태로 저장되는 모든 가스 연료를 포함할 수 있으며, 액화가스는 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스까지 포함하는 의미일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 선체의 구조와는 별도로 마련되어 선체에 탑재되는 형태로 제작되는 독립형(Independent Type) 액화가스 저장탱크일 수 있으며, 바람직하게는 SPB(Self-supporting prismatic-shape IMO Type B) 타입의 독립형 액화가스 저장탱크일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물 중 어디라도 적용될 수 있으며, LNG나 LPG 등을 운반하는 액화가스 운반선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트 등에 모두 적용될 수 있다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 내부에 액화가스가 저장되는 탱크 몸체(100)와, 스프레이 폼(spray foam)을 이용하여 탱크 몸체(100)의 외측 표면에 형성되는 단열부(110)를 형성한다.

탱크 몸체(100)는 다수개의 외판(미부호)을 용접시켜 형성되는데, 탱크 몸체(100)를 형성하는 외판은 알루미늄 합금(aluminum alloy), SUS(Steel Use Stainless) 또는, 9% 니켈 합금(9% Nickel steel) 등 저온에 강한 합금 재질로 마련될 수 있으며, 바람직하게는, 가격이 저렴하면서도 저온에서 내취성 특성이 우수하여 극저온에 견딜 수 있는 고망간강(High-Mn steel) 재질로 마련될 수 있다.

탱크 몸체(100)는 다면체 구조로 마련될 수 있으며, 사각형, 오각형 또는 팔각형 등의 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.

본 실시예의 탱크 몸체(100)는, 전후면벽부(미부호), 좌우 측면벽부(101), 천장부(102), 및 바닥부(103)를 포함할 수 있으며, 오각형 이상의 다각형 단면 형상을 갖는 경우, 좌우 측면벽부(101) 각각의 상단 또는 하단에 경사면이 형성될 수 있다.

일 예로서, 탱크 몸체(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 팔각형의 단면 형상을 가질 수 있으며, 전후면벽부(미부호), 좌우 측면벽부(101), 천장부(102) 및 바닥부(103)를 포함하고, 좌우 측면벽부(101) 각각의 상단 및 하단에서 경사면을 형성하는 상측 챔퍼부(upper chamfer)(104)와 하측 챔퍼부(lower chamfer)(105)를 더 포함할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 탱크 몸체(100)의 내면에는 액화가스 저장탱크의 구조적인 강성을 위한 다수의 내부 보강재(100a)가 형성될 수 있다.

내부 보강재(100a)는, 탱크 몸체(100)의 내면에서 선수 및 선미 방향으로 일정간격 이격되도록 설치되는 수평 거더(Horizontal girder)와 선수 및 선미 방향으로 길게 설치되고 좌우현 방향으로 이격되어 설치되는 종통부재(론지) 등을 포함할 수 있다.

이때, 내부 보강재(100a)는 탱크 몸체(100)와 동일한 재질로 마련되어 탱크 몸체(100)의 내면에 용접 설치될 수 있다.

단열부(110)는, 탱크 몸체(10)의 외면에 복수의 단열패널을 연속하여 부착 설치하거나, 탱크 몸체(10)의 외면에 스프레이 폼을 직접 분사 적층시켜 형성될 수 있다.

본 실시예의 단열부(110)는, 탱크 몸체(100) 내부로의 열침투를 최소화하는 단열 기능과 함께 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스 또는 액화가스가 증발한 극저온의 기체로 인한 선체의 열변형이나 파손 등을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 본 실시예의 단열부(110)는, 탱크 몸체(100)의 크기와 타입에 따라 두께를 달리할 수 있으며, 단열부(110)를 형성하는 스프레이 폼의 밀도 등을 고려하여 충분한 단열 성능이 확보될 수 있는 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

도 2를 참조하면, 단열부(110)는 하나의 층으로 이루어져 있는 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 단열부(110)는 하나 이상의 층으로 이루어질 수도 있다.

탱크 몸체(100)의 외부에 단열패널을 부착하거나, 탱크 몸체(100)의 외면에 스프레이 폼을 직접 분사 적층시켜 단열부(110)를 형성하는 방법은 공지된 사항으로서, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템(100)은, 도면에 도시되진 않았으나, 단열부(110)의 수밀성 향상 및 단열부(110)의 손상을 방지하기 위하여 단열부(110) 상에 도포되는 보호층(protection layer)을 더 포함할 수 있다.

한편, 탱크 몸체(100)에서 액화가스의 누출이 발생되면 극저온에 취약한 선체에 영향을 줄 수 있으므로, 탱크 몸체(100)와 단열부(110) 사이에는 액화가스의 누출을 대비하여 누출된 액화가스가 이동할 수 있는 누설 경로를 형성하여, 누출된 액화가스를 안전하게 회수 및 처리할 수 있어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(100)와 단열부(110) 사이에 설치되는 유로형성부(120)를 더 포함할 수 있다.

유로형성부(120)는 탱크 몸체(100)의 외면에 설치되어 액화가스의 누출 발생 시 액화가스가 이동할 수 있는 누설 경로를 형성할 수 있다.

본 실시예의 유로형성부(120)는 탱크 몸체(100)의 외면에 글라스 울(glass-wool)과 같은 흡습성 단열재를 설치하여 마련될 수 있으며, 탱크 몸체(100)의 외면에 복수의 단열패널을 부착하여 단열부(110)를 형성하는 경우, 단열패널 자체에 홈을 가공하여 마련될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 유로형성부(120)는, 단면이 사각형 형태를 갖는 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 삼각형, 반원형, 또는 반타원형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

유로형성부(120)는 액화가스가 누출될 가능성이 높은 부위에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

일반적으로, 탱크 몸체(100)를 형성하는 다수개의 외판이 외판이 용접되는 외판 용접부와, 내부 보강재(100a)가 용접 설치되는 보강재 용접부 이면에는 탱크 몸체(100)의 열변형 시 응력이 집중되어, 액화가스의 누출이 발생되기 쉬울 뿐만 아니라, 탱크 몸체(100)와 단열부(110)의 큰 열팽창계수 차이로 인해 단열부(110)에 균열(crack)이 발생되거나 단열부(110)가 파손될 우려가 크다.

본 실시예의 유로형성부(120)는, 이러한 외판 용접부와 보강재 용접부 이면에 설치되어 누출된 액화가스의 이동을 위한 누설 경로로서 활용될 수 있으며, 탱크 몸체(100)의 열변형 발생 시 탱크 몸체(100)와 같은 거동을 하여 탱크 몸체(100)와 단열부(110)의 열팽창계수 차이로 인한 단열부(110)의 손상을 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 도 3에 도시된 바와 같이, 단열부(110)의 외측에 설치되어 액화가스를 포획하는 트랩부(130)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 트랩부(130)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 유로형성부(120)가 마련되지 않은 단열부(110)의 외측에 글라스 울과 같은 흡습성 단열재를 부착시켜 형성될 수 있으며, 또는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 흡습성 단열재를 단열부(110)의 외측에 부착시키되, 단열부(110)를 관통하여 탱크 몸체(100)의 외면과 밀착되도록 설치될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 트랩부(130)가 단열부(110)를 관통하여 탱크 몸체(100)의 외면과 밀착되도록 설치되는 경우, 탱크 몸체(100)와 단열부(110)의 열팽창계수 차이로 인해 단열부(110)에 가해지는 응력을 완화하는 측면에서 유리할 수 있으나, 흡습성 단열재의 특성상 단열부(110)의 단열 성능이 저하될 우려가 있으므로, 단열부(110)를 관통하는 부위에서 트랩부(130)의 폭은 단열부(110)의 외측에 부착되는 트랩부(130)의 폭보다 작게 하여, 트랩부(150)의 설치로 인한 단열부(110)의 단열 성능 저하를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.

트랩부(130)는 단열부(110)가 형성된 탱크 몸체(100)의 외부에서, 누출된 액화가스를 포획할 수 있으며, 누출된 액화가스는 자연 기화를 통해 선체의 홀드(hold) 영역 내에 잔류될 수 있다.

본 실시예의 트랩부(130)는, 탱크 몸체(100)의 측면 둘레 방향을 따라 설치되며, 탱크 몸체(100)의 높이 방향으로 서로 이격되어 복수개가 설치될 수 있다.

본 실시예에서, 탱크 몸체(100)에 액화가스의 누출이 발생되게 되면 누출된 액화가스는 중력에 의해 하부 방향으로 이동하게 되므로, 본 실시예의 트랩부(130)는 누출된 액화가스가 이동하여 모여들 수 있는 탱크 몸체(100)의 하측 모서리 부분에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

즉, 본 실시예의 트랩부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(100)의 측면 둘레를 따라 설치되되, 탱크 몸체(100)의 좌우 측면벽부(101) 각각에서 경사면을 형성하는 하측 챔퍼부(lower chamfer)(105)를 지나도록 설치될 수 있다.

이때, 트랩부(130)는 단열부(110)가 형성된 탱크 몸체(100)의 측면 둘레를 감싸도록 연속되어 설치될 수 있으며, 탱크 몸체(100)를 선체에 구속하기 위한 키(key structure)(미도시) 등의 구조물이 설치된 구역에서는 불연속적인 스트립(strip) 형태로 설치될 수도 있다.

또한, 트랩부(130)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(100)의 바닥부(103)에 형성될 수도 있는데, 탱크 몸체(100)를 지지하기 위한 서포트부재(미도시)가 위치되는 영역(106)을 제외한 탱크 몸체(100) 바닥부(103)의 전체 영역에 걸쳐 형성될 수도 있다.

본 실시예에서, 탱크 몸체(100)에서 누출된 액화가스 중 일부는 트랩부(130)에서 포획되어 자연 기화를 통한 선체의 홀드 내에 잔류될 수 있으며, 이로 인해 후술하는 드립 트레이(140)의 크기를 줄일 수 있어 선체 내부 공간 효율성 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다.

이하, 상기 구성을 갖는 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 형성하기 위한 방법에 대해 간략히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법은, 탱크 몸체(100)의 외면에 누출된 액화가스의 이동을 위한 유로형성부(120)를 설치하는 단계와, 스프레이 폼을 이용하여 탱크 몸체(100)의 외면에 단열열부(110)를 형성하는 단계와, 유로형성부(120)가 마련되지 않은 단열부(110)의 외측에 트랩부(130)를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예의 트랩부(130)는 단열부(110)의 외측에 글라스 울과 같은 흡습성 단열재를 부착시켜 형성될 수 있다.

단열부(110)의 외측에 트랩부(130)를 설치하는 단계에서, 트랩부(130)는 탱크 몸체(100)의 측면 둘레를 감싸도록 연속되어 설치될 수도 있고, 탱크 몸체(100)의 측면 둘레를 따라 불연속적인 스트립 형태로 설치될 수도 있다.

여기에서 트랩부(130)는 탱크 몸체(100)의 좌우 측면벽부(101) 각각에서 경사면을 형성하는 하측 챔퍼부(105)를 지나도록 설치될 수 있다.

본 실시예에서, 트랩부(130)는 탱크 몸체(100)의 측면에서 탱크 몸체(100)의 높이 방향으로 서로 이격되어 복수개가 설치될 수 있다.

한편, 트랩부(130)를 설치하는 단계에서, 트랩부(130)는 탱크 몸체(100)를 지지하기 위한 서포트부재가 위치되는 영역(106)을 제외한 탱크 몸체(100)의 바닥부 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 탱크 몸체의 외면에 스프레이 폼을 이용하여 단열부를 형성하되, 탱크 몸체와 단열부 사이에 유로형성부를 설치하여, 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스의 이동을 위한 누설 경로가 마련될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리시스템에 대해 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 누설 처리시스템은, 탱크 몸체(100)와 단열부(110) 사이에 누출된 액화가스가 이동할 수 있는 유로형성부(120)를 형성하고 탱크 몸체(100)의 하부에서 이를 저장할 수 있는 부분 2차 방벽 구조를 가질 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 유로형성부(120)는 탱크 몸체(100)의 외면에 교차 형성되고, 누출된 액화가스는 중력에 의해 탱크 몸체(100) 하부의 액화가스 배출라인(DL)을 지나 탱크 몸체(100)의 하부에 별도로 설치된 드립 트레이(drip tray)(140)에 저장될 수 있다.

또한, 누출된 액화가스 중 일부는 기화되어 탱크 몸체 상부의 벤트라인(VL)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

한편, 본 실시예의 유로형성부(120)는 탱크 몸체(100)의 외면에서 다수의 교차부(junction)를 갖게 되는데, 이러한 교차부에 누출된 액화가스가 잔류하게 되어 누출된 액화가스의 드립 트레이(140)로의 저장 또는 외부로의 배출이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.

특히, 누출된 액화가스는 시간이 지남에 따라 기화되어 증발하게 되는데, 잔류하는 액화가스 양에 따라 유로형성부(120)에는 액화가스의 체적 증가로 인한 과도한 압력이 발생될 수 있다.

본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리시스템은, 도 7에 도시된 바와 같이, 액화가스 배출라인(DL) 및 벤트라인(VL)과 연결되는 연결라인(CL)과, 연결라인(CL)을 통해 누출된 액화가스를 흡입하는 이덕터(eductor)(150)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리시스템은, 탱크 몸체(100)에서 누출된 액화가스를 이덕터(160)를 통해 흡입함으로써, 유로형성부(120)에 잔류하는 액화가스의 기화로 인해 탱크 몸체(100)와 단열부(110) 사이에서 과압이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서, 이덕터(150)는 연료가스 공급시스템(FGSS; Fuel-gas supply system)에서 액화가스를 연료로 공급하는 연료공급라인(FL) 상에 설치될 수 있다.

구체적으로, 이덕터(150)는 탱크 몸체(100) 내부에 저장된 액화가스를 외부로 배출시키기 위한 피드펌프(feed pump)(160)와 액화가스를 기화시키기 위해 연료공급라인(FL) 상에 마련되는 기화기(vaporizer)(170)의 사이에 마련될 수 있으며, 피드 펌프(160)는 탱크 몸체(100)의 내부에 마련되어 이덕터(150)를 가동하기 위한 가동원 역할을 할 수 있다.

본 실시예에서, 이덕터(150)를 통해 흡입된 액화가스는 기화기(170)에서 기화된 후 발전기(generator)(미도시)로 공급되어 전력을 생산할 수 있으며, 흡입된 액화가스의 양이 많아 남게되는 잉여 증발가스는 별도의 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit)(미도시)로 보내 연소시킬 수도 있다.

본 실시예의 이덕터(150)는, 피드펌프(160)로부터 공급되는 액화가스를 작동유체로 하여 가동될 수 있으며, 누출된 액화가스가 증발되어 생성되는 극저온의 기체와 액체상태의 액화가스를 선택적으로 또는 동시에 흡입하도록 작동될 수 있다.

탱크 몸체(100)와 단열부(110) 사이에 과도한 압력이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 액화가스 배출라인(DL) 또는 벤트라인에 컴프레서(compressor)와 같은 강제이송수단을 설치하고, 유로형성부(120) 내에 잔류하는 액화가스를 강제 이송시키거나 질소(N2)와 같은 불활성가스를 공급하여 액화가스를 퍼징(purging)하는 방법을 고려해볼 수 있으나, 이러한 과정에서도 유로형성부(120) 내 압력 증가로 인한 탱크 몸체(100) 또는 단열부(110)의 손상이 발생될 우려가 있다.

구체적으로, 유로형성부(120) 내에 잔류하는 액화가스를 퍼징(purging) 또는 강제 이송시키게 되면 유로형성부(120)의 압력이 일시적으로 높아질 수 있어 탱크 몸체(100) 또는 단열부(110)의 손상이 발생될 우려가 여전히 남게된다.

또한, 강제이송수단의 출구(outlet) 압력이 유로형성부(120)의 압력보다 높아야 하는데, 이러한 압력에 견딜 수 있는 고강도의 배관이 설치되거나, 높은 압력을 제공하기 위한 별도의 장치를 마련하는 등 강제이송수단의 출구 압력 증가로 인한 자재비가 증가할 수 있다.

이에 반해, 본 실시예의 이덕터(150)를 통한 흡입 방식은, 이덕터(150)와 유로형성부(120)의 압력에 상관없이 누출된 액화가스를 이동시킬 수 있으며, 누출된 액화가스는 기화기(170)를 통해 기화되어 연료로서 사용될 수 있는 효과를 가질 수 있다.

한편, 종래기술에서 부분 2차 방벽 구조를 적용하기 위해서는, 선박 건조 기준(IGC code; International code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk)에 따라 15일 동안 누출되는 양을 추정하여 드립 트레이의 크기를 설계하는데, 이러한 드립 트레이의 상당한 크기로 인해 선체 내부 공간을 많이 차지하게 된다.

본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리시스템은, 누출된 액화가스 중 적어도 일부를 연료로서 사용함으로써, 드립 트레이(140)의 크기를 줄일 수 있고, 이에 따라 선체 내부 공간 효율성 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다.

본 실시예에서, 발전기는 증발가스를 연료로 사용하는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)일 수 있으며, 연결라인(CL) 상에는 후술하는 이덕터(150)로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 스트레이너(strainer)(미도시)가 더 구비될 수 있다.

본 실시예에 따른 액화가스 누설 처리시스템은 유로형성부(120) 내 압력을 측정하거나 액화가스의 누출을 탐지할 수 있는 별도의 누출탐지수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리시스템은, 도 7에 도시된 바와 같이, 연료공급라인(FL) 상에서 분기되어 이덕터(150)를 우회(bypass)하도록 설치되는 바이패스라인(BL)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서는, 액화가스의 누출이 탐지되지 않는 상태에서는 액화가스가 바이패스라인(BL)을 통해 연료가스 공급시스템에 공급되어 이덕터(150)를 가동시키지 않을 수 있으며, 액화가스의 누출이 탐지되는 경우와 같이 필요시에만 이덕터(150)를 가동시켜 평상 시(normal operating mode)에 발전기로의 연료 공급을 방해하지 않을 수 있다.

이하, 상기 구성을 갖는 액화가스 누설 처리시스템을 이용한 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리방법에 대해 간략히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리방법은, 스프레이 폼을 이용하여 탱크 몸체(100) 외부에 단열부(110)를 형성하는 액화가스 저장탱크에서 탱크 몸체(100)와 단열부(110) 사이에 누출된 액화가스를 처리하기 위한 액화가스 누설 처리방법으로서, 탱크 몸체(100)와 단열부(110) 사이에 설치되는 유로형성부(120)에 잔류하는 액화가스를 연료공급라인(FL) 상에 설치된 이덕터(150)를 이용하여 흡입하는 단계와, 연료공급라인(FL) 상에 마련된 기화기(170)를 통해 흡입된 액화가스를 기화시키는 단계와, 기화된 액화가스를 발전기로 공급시켜 전력을 생산하는 단계를 포함할 수 있다.

이덕터(150)를 이용하여 액화가스를 흡입하는 단계에서, 이덕터(150)는 탱크 몸체(100) 내부에 저장된 액화가스를 외부로 배출시키기 위한 피드펌프(160)와 액화가스를 기화시키는 기화기(170)의 사이에 마련될 수 있으며, 피드펌프(160)로부터 공급되는 액화가스를 작동유체로 하여 가동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리방법은, 이덕터(150)를 이용하여 액화가스를 흡입하는 단계 이전에 유로형성부(120) 내 액화가스의 누출을 탐지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 기화된 액화가스를 발전기로 공급시켜 전력을 생산하는 단계에서, 발전기에 공급되고 남은 잉여 증발가스는 별도의 가스연소장치(GCU)로 보내 연소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 액화가스 누설 처리시스템은, 탱크 몸체의 외면에 스프레이 폼을 이용하여 단열부를 형성하되, 탱크 몸체와 단열부 사이에 유로형성부를 설치하여, 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스의 이동을 위한 누설 경로가 마련될 수 있으며, 이를 통해 누출된 액화가스를 안전하게 회수 및 처리할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

또한, 누출된 액화가스를 이덕터를 통해 흡입함으로써, 유로형성부에 잔류하는 액화가스의 기화로 인해 탱크 몸체와 단열부 사이에서 과압이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이덕터는 액화가스를 연료로 공급하는 연료가스 공급시스템과 연결되어, 이덕터를 통해 흡입된 액화가스는 연료가스 공급시스템에서 발전기를 가동하기 위한 연료로서 사용될 수 있는 효과를 가질 수 있다.

나아가, 누출된 액화가스 중 적어도 일부를 연료로서 사용함으로써, 드립 트레이(140)의 크기를 줄일 수 있고, 이에 따라 선체 내부 공간 효율성 측면에서 유리한 효과를 가질 수 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.

100: 탱크 몸체
101: 좌우 측면벽부
102: 천장부
103: 바닥부
104: 상측 챔퍼부(upper chamfer)
105: 하측 챔퍼부(lower chamfer)
110: 단열부
120: 유로형성부
130: 트랩부
140: 드립 트레이(drip tray)

Claims

탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열시스템으로서,
상기 탱크 몸체의 외면에 형성되는 폴리우레탄 폼 재질의 단열부;
상기 탱크 몸체와 상기 단열부 사이에서 액화가스의 누설 경로를 형성하는 유로형성부; 및
상기 유로형성부가 설치되지 않은 상기 단열부의 외측에 설치되어 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스를 포획하는 트랩부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제 1항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 단열부의 외측에 흡습성 단열재를 부착시켜 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제 2항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 단열부를 관통하여 설치되는 액화가가스 저장탱크의 단열시스템.
제 1항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 단열부의 외측에 설치되되, 상기 유로형성부가 형성되지 않은 영역에 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제 1항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면을 둘러 감싸도록 연속되어 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제 1항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면 둘레를 따라 불연속적인 스트립 형태로 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제 5 항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 좌우 측면부 각각의 하단에서 경사면을 형성하는 하측 챔퍼부(lower chamfer)를 지나도록 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
제 1항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체를 지지하기 위한 서포트부재와 상기 탱크 몸체가 맞닿는 영역을 제외한 상기 탱크 몸체의 바닥부 전체 영역에 걸쳐 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법으로서,
상기 탱크 몸체의 외면에 누출된 액화가스의 이동을 위한 유로형성부를 설치하는 단계;
스프레이 폼을 이용하여 상기 탱크 몸체의 외면에 단열부를 형성하는 단계; 및
상기 유로형성부가 마련되지 않은 상기 단열부의 외측에 트랩부를 설치하는 단계를 포함하고,
상기 트랩부는 상기 단열부의 외측에 흡습성 단열재를 부착시켜 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법.
제 9항에 있어서,
상기 트랩부를 설치하는 단계에서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면 둘레를 감싸도록 연속되어 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법.
제 9항에 있어서,
상기 트랩부를 설치하는 단계에서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면 둘레를 따라 불연속적인 스트립 형태로 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법.
제 10항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 좌우 측면벽부 각각에서 경사면을 형성하는 하측 챔퍼부를 지나도록 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법.
제 12항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 탱크 몸체의 측면에서 상기 탱크 몸체의 높이 방향으로 서로 이격되어 복수개가 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법.
제 9항에 있어서,
상기 트랩부를 설치하는 단계에서, 상기 트랩부는 상기 탱크 몸체를 지지하기 위한 서포트부재가 위치되는 영역을 제외한 상기 탱크 몸체의 바닥부 전체 영역에 걸쳐 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 형성방법.