KR20220036445A - 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 상기 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법 - Google Patents

액화가스 저장탱크의 단열구조 및 상기 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로서, 상기 탱크 몸체의 외부에서 발포폼을 분사 적층시켜 형성되는 단열부; 상기 탱크 몸체에 상기 단열부를 형성하기 이전에 상기 탱크 몸체와 상기 단열부 사이에 설치되어 액화가스의 누출 경로를 형성하는 유로형성부; 및 상기 유로형성부를 상기 탱크 몸체에 고정하기 위한 고정부를 포함한다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열구조 및 상기 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법{INSULATION STRUCTURE FOR LIQUIFIED GAS STORAGE TANK AND METHOD FOR FORMING THE INSULATION STRUCTURE}
본 발명은 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탱크 외벽에 폴리머 계열의 발포폼(polymeric foam)을 분사 적층시켜 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 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 저장탱크가 지지하지 않고 선체로 전달하게 된다.
반면, 독립형 저장탱크는 선체의 구조와 분리되어 선체에 탑재되는 형태로 제작되며, 저장탱크 외벽에 단열재가 둘러싸인 구조를 갖는다. 독립형 저장탱크는 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 제10-1034472호
종래기술에 따른 독립형 저장탱크는, 알루미늄 합금(aluminum alloy), SUS(Steel Use Stainless) 또는, 9% 니켈 합금(9% Nickel steel) 등 저온에 강한 합금으로 제조된 탱크 외벽에 폴리우레탄 폼(PUF; Polyurethane Foam)과 같은 발포폼을 이용하여 단열층을 형성하며, 선체 하부에 마련된 별도의 서포트 구조물(Support structure) 상에 놓여진다.
종래기술에서 단열층은, 스프레이 건(spray gun) 등의 장치를 이용하여 탱크 외벽에 발포폼을 일정 시간을 두고 복수회 분사 적층시키는 방식이 적용될 수 있으며, 발포폼의 종류 또는 해당 발포폼의 단열 성능에 따라 그 두께가 결정된다.
한편, 이러한 독립형 저장탱크는, 탱크 외벽에 액화가스의 누출이 발생되면 극저온에 취약한 선체에 치명적인 손상을 줄 수 있으므로, 누출된 액화가스가 선체와 접촉하는 것을 차단하고 누출된 액화가스를 안전하게 수집 또는, 회수하기 위한 부분 2차 방벽(partial secondary barrier) 구조를 갖는다.
즉, 액화가스의 누출 발생 시 선체로의 직접적인 영향을 최소화할 수 있도록 저장탱크의 하부에는 드립 트레이(drip tray)를 설치하며, 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 설계한다.
이때, 탱크 외벽과 단열층 사이에는 누출된 액화가스가 중력에 의해 드립 트레이로 흐를 수 있는 누출 경로(Leakage Path)가 마련되어야 하는데, 탱크 외벽에 발포폼을 분사시켜 단열층을 형성하는 경우, 탱크 외벽과 단열층이 완전 접착되어 액화가스의 누출을 대비하기 위한 누출 경로를 형성하는데 어려움이 있다.
본 발명은 저장탱크 내부에 수용된 액화가스의 단열을 위해 탱크 외벽에 발포폼을 분사 적층시켜 단열층을 형성하고, 탱크 외벽과 단열층 사이에서 누출된 액화가스의 이동을 위한 누출 경로를 형성할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서, 상기 탱크 몸체의 외부에서 발포폼을 분사 적층시켜 형성되는 단열부; 상기 탱크 몸체에 상기 단열부를 형성하기 이전에 상기 탱크 몸체와 상기 단열부 사이에 설치되어 액화가스의 누출 경로를 형성하는 유로형성부; 및 상기 유로형성부를 상기 탱크 몸체에 고정하기 위한 고정부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조가 제공될 수 있다.
상기 유로형성부는, 상기 탱크 몸체의 외면에서 제1 방향 및 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 길게 연장 형성되는 직선부; 및 상기 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 상기 직선부가 서로 교차되는 교차부를 포함하고, 상기 고정부는, 상기 직선부 및 상기 교차부 중 적어도 하나를 상기 탱크 몸체에 고정하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 상기 직선부를 고정하기 위한 일자 고정부; 및 상기 교차부를 고정하는 십자 고정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 일자 고정부는, 상기 직선부와 대응되는 단면 형상을 갖고, 상기 직선부의 외측에 결합되는 일자 수용홈; 및 상기 일자 수용홈의 양단에서 상기 탱크 몸체의 수평방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 플랜지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 십자 고정부는, 그 평면이 상기 교차부와 대응되는 십자 형상을 갖도록 돌출 형성되어, 상기 교차부의 외측에 결합되는 십자 수용홈; 및 상기 십자 수용홈의 사이에서 상기 탱크 몸체의 수평방향으로 연장 형성되는 네개의 플랜지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 일자 수용홈 또는 상기 십자 수용홈은 상기 탱크 몸체에 용접된 내부 보강재의 좌우측 용접부 간 거리보다 큰 폭을 가질 수 있다.
또한, 상기 용접부로부터 상기 일자 수용홈 또는 상기 십자 수용홈의 양단까지의 거리는 상기 용접부 용접 각장의 50% 내지 100% 이내일 수 있다.
또한, 상기 고정부는 그 평면에서 볼때 사각형 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 고정부의 일측 가장자리에서 타측 가장자리까지의 거리는 1m 이하일 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 볼트체결, 본딩, 또는 용접 중에서 선택되는 어느 하나의 방식으로서 상기 탱크 몸체의 외면에 설치될 수 있다.
또한, 상기 단열부는, 상기 탱크 몸체의 외면에 발포폼이 분사 적층되어 형성되는 1차 단열층; 및 상기 1차 단열층 상에 발포폼이 분사 적층되어 형성되고, 상기 1차 단열층보다 밀도가 낮은 2차 단열층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 단열부는, 상기 1차 단열층과 상기 2차 단열층 사이에 설치되는 그물망(mesh) 형태의 보강층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부의 상면 중앙부에 설치되어 상기 보강층을 고정하는 직선바를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보강층을 고정하기 위하여 상기 직선바에 체결되는 너트부재; 및 상기 고정부와 상기 너트부재 사이에 위치되는 적어도 하나의 와셔부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 직선바는, 중공의 파이프 형태로 마련되어 일단이 상기 유로형성부를 관통하고, 타단은 상기 단열부의 외측으로 연장 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서, 상기 탱크 몸체의 외면에서 제1 방향 및 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 유로형성부를 설치하는 단계; 상기 유로형성부를 상기 탱크 몸체에 고정하기 위한 고정부를 설치하는 단계; 및 상기 유로형성부와 상기 고정부를 포함하도록 상기 탱크 몸체의 외부에서 발포폼을 분사 적층시켜 단열부를 형성하는 단계를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법이 제공될 수 있다.
본 발명은 탱크 몸체의 외면에 발포폼을 분사 적층시켜 단열부를 형성하기 이전에 탱크 몸체에 유로형성부를 설치하여 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스의 이동을 위한 누출 경로로서 활용될 수 있으며, 액화가스의 누출로 인한 단열부의 손상 및 그로 인한 단열 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 고정부를 통해 탱크 몸체와 유로형성부의 결합력을 높임으로써, 탱크 몸체로부터 유로형성부가 분리되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
나아가, 고정부의 상면 중앙부에 설치되는 직선바는 일단이 유로형성부를 관통하고 타단이 단열부의 외측으로 연장 형성됨으로써, 발포폼의 균열을 방지하기 위해 설치되는 보강층을 고정하는 역할뿐만 아니라, 누출된 액화가스를 선체 외부로 배출하는 통로 역할을 할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 단면 일부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 일부 구성을 제외하여 사시도로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 유로형성부의 단면을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열구조에서 유로형성부를 고정하기 위한 고정부를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 고정부의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 고정부의 평면을 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 고정부의 측면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열구조에서 고정부의 변형예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 고정부의 평면을 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 고정부의 단면을 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 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 발명은 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로, 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.
여기에서, 탱크 몸체는 알루미늄 합금(aluminum alloy), SUS(Steel Use Stainless) 또는, 9% 니켈 합금(9% Nickel steel) 등 저온에 강한 합금으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는, 가격이 저렴하면서도 저온에서 내취성 특성이 우수하여 극저온에 견딜 수 있는 고망간강(High-Mn steel) 재질로 마련될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 단면 일부를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 일부 구성을 제외하여 사시도로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 유로형성부의 단면을 확대하여 나타낸 도면이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열구조에서 유로형성부를 고정하기 위한 고정부를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 5 내지 도 7은 도 4에 도시된 고정부의 단면, 평면, 및 측면을 각각 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명은 탱크 몸체(10) 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서, 탱크 몸체(10)의 외면에 설치되어 액화가스의 누출 경로(leakage path)를 형성하는 유로형성부(100)와, 유로형성부(110)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 고정부(200)와, 탱크 몸체(10)의 외부에서 발포폼을 분사 적층시켜 형성되는 단열부(300)를 포함할 수 있다.
유로형성부(100)는, 후술하는 단열부(300)를 형성하기 이전에 탱크 몸체(10)의 외면에 교차 설치되어 누출된 액화가스의 이동을 위한 누출 경로를 형성할 수 있다.
유로형성부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면에서 제1 방향 및 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 길게 연장 형성되는 직선부(110)와, 제1 방향 및 제2 방향의 직선부(110)가 서로 교차되는 교차부(130)로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 직선부(110)는 탱크 몸체(10)의 제1 방향 및 제2 방향으로 복수개가 서로 이격되어 설치될 수 있으며, 그로 인해, 탱크 몸체(10)의 외면에서 복수개의 교차부(130)가 형성될 수 있으며, 누출된 액화가스의 원활한 이동이 가능할 수 있다.
또한, 유로형성부(100)는 탱크 몸체(10)의 외측 방향으로 돌출되는 돌출부(101)와, 돌출부(101)의 양단에서 탱크 몸체(10)의 외면에 평행한 방향으로 연장 형성되어 탱크 몸체(10)와 맞닿는 한 쌍의 날개부(133)를 포함할 수 있다.
돌출부(101)는 그 단면 형상이 반원, 삼각형, 사각형 등의 다양한 단면 형태를 가질 수 있으며, 돌출부(101)의 양단에서 탱크 몸체(10)의 외면에 맞닿게 형성되는 한 쌍의 날개부(133)를 통해 탱크 몸체(10)에 임시 고정될 수 있다.
이때, 유로형성부(100)는 우드, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 폴리우레탄 폼, 또는 복합재 등과 같은 강성을 갖는 소재로 이루어질 수 있으며, 탱크 몸체(10)와 돌출부(101)의 사이에서 빈 공간(void space)을 통한 누출 경로를 형성할 수 있다.
이와 유사하게, 유로형성부(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 돌출부(101)와 한 쌍의 날개부(133)가 반(反)투습성 소재로 이루어질 수도 있으며, 탱크 몸체(10)와 돌출부(101)의 사이에서 다수의 기공을 갖는 투습성 단열재(105)를 더 포함할 수도 있다.
본 실시예에서, 반투습성 소재는 글래스 클로스(glass-coth), 알루미늄 호일(Aluminum hoil), 또는 크래프트지(kraft paper) 중 어느 하나를 의미할 수 있으며, 투습성 단열재(105)는 글래스울(glass wool)과 멜라민 폼(melamine foam) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 탱크 몸체(10)의 내면에는 액화가스 저장탱크의 구조적인 강성을 위한 다수의 내부 보강재(11)가 용접 설치될 수 있는데, 내부보강재(11)의 용접부(W)는 탱크 몸체(10)의 내부에 저장된 극저온의 액화가스로 인한 열수축 또는 열팽창으로 인한 응력이 집중될 수 있으며, 그러한 응력으로 인한 액화가스의 누출이 발생될 가능성이 높다.
따라서, 유로형성부(100)는 탱크 몸체(10)에서 내부 보강재(11)가 용접된 부위의 이면에 설치될 수 있으며, 탱크 몸체(10)의 외면에 나란한 직선상에서 내부 보강재(11)의 좌우측 용접부(W) 간 거리보다 큰 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
본 실시예의 유로형성부(100)는, 돌출부(101)가 내부 보강재(11)의 좌우측 용접부(W) 간 거리보다 큰 폭을 갖도록 형성하되, 돌출부(101)의 양단은 탱크 몸체(10)의 외면과 나란한 직선상에서 용접부(W)로부터 일정 간격 이내에 위치될 수 있으며, 용접부(W)로부터 돌출부(101)의 양단까지의 거리(S)는 용접부(W)의 용접 각장의 50% 내지 100% 이내인 것이 바람직할 수 있다.
고정부(200)는, 유로형성부(100)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 것으로, 탱크 몸체(10)와 유로형성부(100)의 결합력을 높임으로써, 탱크 몸체(10)로부터 유로형성부(100)가 분리되는 것을 미연에 방지하는 역할을 할 수 있다.
본 실시예에서, 고정부(200)는 직선부(110) 및 교차부(130) 중 어느 하나를 탱크 몸체(10)에 고정하도록 마련될 수 있다.
고정부(200)는, 유로형성부(100)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 것으로, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 직선부(110)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 일자 고정부(210)를 포함할 수 있다.
일자 고정부(210)는 직선부(110)와 대응되는 단면 형상을 갖고, 직선부(110)의 외측에 결합되는 일자 수용홈(211)과, 수용홈(211)의 양단에서 탱크 몸체(10)의 외면에 평행하게 연장 형성되어 탱크 몸체(10)와 맞닿는 한 쌍의 플랜지부(213)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 일자 고정부(210)는, 그 평면에서 볼 때 대략 사각형 형상을 가질 수 있으며, 제1 방향 및 제2 방향으로 복수개 설치될 수 있다.
여기에서, 일자 고정부(210)의 일측 가장자리에서 타측 가장자리까지의 거리(L1)는 1m 이하인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 일자 고정부(210)는 볼트체결(bolting), 본딩(bonding) 또는, 용접(welding) 중에서 선택되는 어느 하나의 방식으로서 탱크 몸체(10)의 외면에 설치될 수 있다.
일 예로서, 일자 고정부(210)는, 한 쌍의 플랜지부(213)에 탱크 몸체(10)에 용접 고정된 스터드볼트가 관통 삽입되는 삽입홀을 형성하고, 일자 수용홈(211)이 직선부(110)의 외측에 결합된 상태에서 스터드볼트에 너트 체결을 통한 탱크 몸체(10)에 고정 설치될 수 있다.
한편, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열구조에서 고정부(200)의 변형예를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 변형예의 고정부(200)는, 유로형성부(100)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 것으로, 교차부(130)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 십자 고정부(230)를 포함할 수 있다.
십자 고정부(230)는, 그 평면이 교차부(130)와 대응되는 십자 형상을 갖도록 돌출 형성되어 교차부(130)의 외측에 결합되는 십자 수용홈(231)과, 십자 수용홈(231)의 사이에서 탱크 몸체(10)의 외면에 평행하게 연장 형성되어 탱크 몸체(10)와 맞닿는 네개의 플랜지부(233)를 포함할 수 있다.
십자 고정부(230)는, 전술한 일자 고정부(210)와 유사하게, 그 평면이 대략 사각형 형상을 가질 수 있으며, 십자 고정부(210)의 일측 가장자리에서 타측 가장자리까지의 거리(L2)는 1m 이하인 것이 바람직할 수 있다.
일 예로서, 십자 고정부(230)는, 네개의 플랜지부(233) 각각에 탱크 몸체(10)에 용접 고정된 스터드볼트가 관통 삽입되는 삽입홀을 형성하고, 십자 수용홈(231)이 교차부(130)의 외측에 결합된 상태에서 스터드볼트에 너트 체결을 통한 탱크 몸체(10)에 고정 설치될 수 있다.
또한, 본 변형예의 십자 고정부(230)는, 상술한 볼트체결 방식뿐만 아니라, 본딩 방식 또는 용접 방식 등의 다양한 방식을 선택 적용하여 탱크 몸체(10)의 외면에 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조를 설명함에 있어서, 고정부(200)는 일자 고정부(210) 또는 십자 고정부(230) 중 어느 하나만을 포함하는 것으로 기재하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 고정부(200)는 직선부(110)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 일자 고정부(210)와, 교차부(130)를 고정하기 위한 십자 고정부(230)를 모두 포함할 수도 있다.
단열부(300)는, 탱크 몸체(10)의 외부에서 탱크 몸체(10) 내부에 수용되는 극저온의 액화가스를 단열하기 위한 것으로, 는 스프레이 건(spray gun) 등의 장치를 이용하여 탱크 몸체(10)의 외부에서 폴리우레탄 폼(PUF; Polyurethane Foam)과 같은 발포폼을 복수회 분사 적층시켜 형성될 수 있다.
본 실시예의 단열부(300)는, 탱크 몸체(10)의 크기와 타입에 따라 두께를 달리할 수 있으며, 발포폼의 종류 또는 밀도를 고려하여 충분한 단열 성능이 확보될 수 있는 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 단열부(300)는, 탱크 몸체(10)의 외부에서 하나의 층을 이루도록 형성될 수도 있으며, 서로 다른 밀도를 갖는 두개 이상의 발포폼이 적층되어 복수개의 층으로 형성될 수도 있다.
본 실시예의 단열부(300)는, 탱크 몸체(10)의 외면에서 발포폼이 분사 적층되어 형성되는 1차 단열층(310)과, 1차 단열층(310) 상에 발포폼이 분사 적층되어 1차 단열층(310)보다 낮은 밀도를 갖도록 형성되는 2차 단열층(330)을 포함할 수 있다.
여기에서, 1차 단열층(310)과 2차 단열층(330)은 동일한 두께를 가질 수 있으나, 1차 단열층(310) 및 2차 단열층(330)을 형성하는 발포폼의 경우, 밀도가 높을수록 더 높은 응력을 감당할 수 있으나, 단열 성능은 오히려 저하되게 되므로, 단열 성능 측면에서 상대적으로 높은 밀도를 갖는 1차 단열층(310)의 두께는 밀도가 상대적으로 낮은 2차 단열층(330)의 두께보다 상대적으로 얇게 하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 1차 단열층(310)은 탱크 몸체(10)에 설치된 유로형성부(100) 및 고정부(200)를 덮도록 마련될 수 있다.
즉, 1차 단열층(310)은, 상대적으로 높은 밀도를 갖는 발포폼을 분사 적층시켜 상술한 유로형성부(100) 및 고정부(200)의 높이보다 큰 두께를 갖도록 형성되되, 2차 단열층(330)의 두께보다는 얇은 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 본 실시예의 단열부(300)는, 서로 다른 밀도를 갖는 두개 이상의 발포폼이 분사 적층되어 1차 단열층(310) 및 2차 단열층(330)을 형성하되, 금속 소재의 탱크 몸체(10)와 단열부(300)의 열팽창계수 차이로 인한 단열부(300)의 균열(crack)을 방지하기 위하여 1차 단열부(310)와 2차 단열부(330)의 사이에 설치되는 그물망(mesh) 형태의 보강층(350)을 더 포함할 수 있다.
탱크 몸체(10)에서 액화가스의 누출이 발생되면, 단열부(300)는 탱크 몸체(10)에서 누출된 액화가스 또는 증기화된 극저온의 가스로 인한 압력의 영향을 받게 되며, 탱크 몸체(10)와 단열부(130) 사이의 압력이 증가하게 되면 단열부(300)를 구성하는 발포폼이 수축 또는 이완하며 단열부(300) 균열(crack)이 발생될 수 있다.
본 실시예의 보강층(350)은, 탱크 몸체(10)와 단열부(300) 사이에서 액화가스 누출로 인한 압력 상승 시 발포폼의 균열(crack) 또는 분리 현상을 방지할 수 있는 보강재(crack arrester) 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는, 보강층(350)을 고정하기 위한 직선바(400)를 더 포함할 수 있다.
직선바(400)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정부(200)의 상면 중앙부에 고정되며, 보강층(350)은 직선바(400)의 외주면에 끼워져 고정 설치될 수 있다.
여기에서, 직선바(400)에 체결되는 너트부재(410)와, 고정부(200)와 너트부재(410) 사이에 위치되는 적어도 하나의 와셔부재(430)를 더 포함할 수 있으며, 직선바(400) 외주면의 적어도 일부에는 너트부재(410)를 체결하기 위한 나사산이 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 직선바(400)는, 중공의 파이프 형태로 마련될 수 있으며, 일단이 유로형성부(100)를 관통하여 탱크 몸체(10)의 외면에 인접하게 위치되고, 타단은 단열부(300)의 외측으로 연장 형성될 수 있다.
본 실시예의 직선바(400)는, 중공의 파이프 형태로 마련되어 일단이 유로형성부를 관통하고 타단이 단열부의 외측으로 연장 형성됨으로써, 발포폼의 균열을 방지하기 위해 설치되는 보강층을 고정하는 역할뿐만 아니라, 누출된 액화가스를 선체 외부로 배출하는 통로 역할을 할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는, 단열부(300)의 수밀성 향상 및 손상을 방지하기 위하여 단열부(300) 상에 도포되는 보호 코팅층(protection coating layer)(500)을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법에 대해 간략히 설명한다.
먼저, 탱크 몸체(10)의 외면에서 제1 방향 및 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 누출경로를 형성하는 유로형성부(100)를 설치하는 단계와, 유로형성부(100)를 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 고정부(200)를 설치하는 단계와, 유로형성부(100)와 고정부(200)를 포함하도록 탱크 몸체(10)의 외부에서 발포폼을 분사 적층시켜 단열부(300)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 유로형성부(100)는, 제1 방향 및 제2 방향으로 연장 형성되는 직선부(110)와, 제1 방향 및 제2 방향의 직선부(110)가 서로 교차되는 교차부(130)를 포함할 수 있으며, 고정부(200)는 직선부(110) 및 교차부(130) 중 적어도 하나를 탱크 몸체(10)에 고정하도록 마련될 수 있다.
본 발명은 탱크 몸체의 외면에 발포폼을 분사 적층시켜 단열부를 형성하기 이전에 탱크 몸체에 유로형성부를 설치하여 액화가스의 누출 발생 시 누출된 액화가스의 이동을 위한 누출 경로로서 활용될 수 있으며, 액화가스의 누출로 인한 단열부의 손상 및 그로 인한 단열 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 고정부를 통해 탱크 몸체와 유로형성부의 결합력을 높임으로써, 탱크 몸체로부터 유로형성부가 분리되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
나아가, 고정부의 상면 중앙부에 설치되는 직선바는 일단이 유로형성부를 관통하고 타단이 단열부의 외측으로 연장 형성됨으로써, 발포폼의 균열을 방지하기 위해 설치되는 보강층을 고정하는 역할뿐만 아니라, 누출된 액화가스를 선체 외부로 배출하는 통로 역할을 할 수 있는 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: 유로형성부
110: 직선부
130: 교차부
200: 고정부
210: 일자 고정부
230: 십자 고정부
300: 단열부
310: 1차 단열층(primary insulation layer)
330: 2차 단열층(secondary insulation layer)
350: 보강층(crack arrester)
400: 직선바
410: 너트부재
430: 와셔부재
500: 보호 코팅층(protection coating layer)
10: 탱크 몸체
11: 내부 보강재

Claims (16)

  1. 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서,
    상기 탱크 몸체의 외부에서 발포폼을 분사 적층시켜 형성되는 단열부;
    상기 탱크 몸체에 상기 단열부를 형성하기 이전에 상기 탱크 몸체와 상기 단열부 사이에 설치되어 액화가스의 누출 경로를 형성하는 유로형성부; 및
    상기 유로형성부를 상기 탱크 몸체에 고정하기 위한 고정부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유로형성부는,
    상기 탱크 몸체의 외면에서 제1 방향 및 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 길게 연장 형성되는 직선부; 및
    상기 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 상기 직선부가 서로 교차되는 교차부를 포함하고,
    상기 고정부는,
    상기 직선부 및 상기 교차부 중 적어도 하나를 상기 탱크 몸체에 고정하도록 마련되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 직선부를 고정하기 위한 일자 고정부; 및
    상기 교차부를 고정하는 십자 고정부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 일자 고정부는,
    상기 직선부와 대응되는 단면 형상을 갖고, 상기 직선부의 외측에 결합되는 일자 수용홈; 및
    상기 일자 수용홈의 양단에서 상기 탱크 몸체의 수평방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 플랜지부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 십자 고정부는,
    그 평면이 상기 교차부와 대응되는 십자 형상을 갖도록 돌출 형성되어, 상기 교차부의 외측에 결합되는 십자 수용홈; 및
    상기 십자 수용홈의 사이에서 상기 탱크 몸체의 수평방향으로 연장 형성되는 네개의 플랜지부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 일자 수용홈 또는 상기 십자 수용홈은 상기 탱크 몸체에 용접된 내부 보강재의 좌우측 용접부 간 거리보다 큰 폭을 갖는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 용접부로부터 상기 일자 수용홈 또는 상기 십자 수용홈의 양단까지의 거리는 상기 용접부 용접 각장의 50% 내지 100% 이내인 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 고정부는 그 평면에서 볼때 사각형 형상을 갖는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 고정부의 일측 가장자리에서 타측 가장자리까지의 거리는 1m 이하인 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 고정부는, 볼트체결, 본딩, 또는 용접 중에서 선택되는 어느 하나의 방식으로서 상기 탱크 몸체의 외면에 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 단열부는,
    상기 탱크 몸체의 외면에 발포폼이 분사 적층되어 형성되는 1차 단열층; 및
    상기 1차 단열층 상에 발포폼이 분사 적층되어 형성되고, 상기 1차 단열층보다 밀도가 낮은 2차 단열층을 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 단열부는,
    상기 1차 단열층과 상기 2차 단열층 사이에 설치되는 그물망(mesh) 형태의 보강층을 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 고정부의 상면 중앙부에 설치되어 상기 보강층을 고정하는 직선바를 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 직선바에 체결되는 너트부재; 및
    상기 고정부와 상기 너트부재 사이에 위치되는 적어도 하나의 와셔부재를 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 직선바는,
    중공의 파이프 형태로 마련되어 일단이 상기 유로형성부를 관통하고, 타단은 상기 단열부의 외측으로 연장 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  16. 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서,
    상기 탱크 몸체의 외면에서 제1 방향 및 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 유로형성부를 설치하는 단계;
    상기 유로형성부를 상기 탱크 몸체에 고정하기 위한 고정부를 설치하는 단계; 및
    상기 유로형성부와 고정부를 포함하도록 상기 탱크 몸체의 외부에서 발포폼을 분사 적층시켜 단열부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 유로형성부는,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 길게 연장 형성되는 직선부; 및
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 직선부가 서로 교차되는 교차부를 포함하고,
    상기 고정부는,
    상기 직선부 및 상기 교차부 중 적어도 하나를 상기 탱크 몸체에 고정하도록 마련되는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법.
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