KR20220067673A - 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조 - Google Patents

액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조 Download PDF

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황범석
오훈택
강중규
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Abstract

본 발명은 단열층을 구성하는 복수의 단열패널; 단열패널의 상측에 설치되어 방벽을 구성하는 복수의 멤브레인; 및 단열패널의 상부에 설치되며 멤브레인이 용접에 의해 고정되는 금속판을 포함하는 제1 멤브레인 고정유닛을 포함하고, 제1 멤브레인 고정유닛은, 소정의 두께를 가지면서 단열패널의 상부에 설치되는 비금속 소재의 연결유닛; 연결유닛의 상부면에 설치되는 금속판; 및 연결유닛의 길이방향을 따라 형성되는 관통홀 내에 슬라이딩 가능하게 삽입 배치되는 링크 파이프를 포함하는, 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조를 제공한다. 본 발명은 단열패널의 상측에 고정되는 멤브레인이 극저온 재료 수축에 대하여 독립적인 거동이 가능함에 따라 단열시스템의 구조적 안정성이 현저히 향상되는 효과가 있다.

Description

액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조 {STRUCTURE OF MEMBRANE FIXING PART IN LIQUEFIED GAS INSULATION SYSTEM}
본 발명은 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단열패널의 상측에 고정되는 멤브레인이 극저온 재료 수축에 대하여 독립적으로 거동이 가능한 구조를 가짐으로써, 단열시스템의 구조성능이 향상될 뿐만 아니라 유연한 배치 설계가 가능하고 단순한 설치공정으로 인하여 생산성의 측면에서도 긍정적인 효과를 가지는, 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조에 관한 것이다.
천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나 또는 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')의 상태로 LNG 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선 등과 같이, LNG를 수송 혹은 저장하기 위한 해상 구조물에는 극저온의 LNG를 상당한 기간 동안 안전하게 저장할 수 있도록 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. 통상 멤브레인형 저장탱크는 선체 내벽 상에 2차 단열층, 2차 방벽, 1차 단열층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조로 이루어지는데, 대표적으로 GTT社의 NO 96 타입과 MARK Ⅲ 타입이 있다.
그 중에서 통상 패널 타입(panel type)의 단열시스템이라고도 불리우는 MARK Ⅲ 타입 저장탱크는, 단열층이 폴리우레탄 폼(PUF)의 상면 또는 하면에 목재 합판을 접착시킨 형태의 단열패널(insulation panel)로 구성되고, 1차 단열층의 상부에는 대략 1.2mm 두께의 스테인리스강(stainless steel, SUS) 멤브레인을 설치하여 1차 방벽을 형성하며, 2차 단열층의 상부에는 트리플렉스(triplex)라는 복합재를 사용하여 2차 방벽을 형성하고 있다.
이러한 MARK Ⅲ 타입 저장탱크의 단열시스템은, 폴리우레탄 폼 단열재를 기반으로 한 단열패널의 단열효과가 뛰어나 NO 96 타입 저장탱크보다 BOR(Boil-Off Rate)의 측면에서 유리하지만, 단열패널이 유연한 성질을 가지기 때문에 열변형이나 선체의 변형에 취약한 특징을 가진다.
따라서 MARK Ⅲ 타입 저장탱크에서는 NO 96 타입와 같이 인바(invar) 소재의 멤브레인을 적용하는 것이 쉽지 않고, 열수축 변형을 흡수할 수 있도록 파형 주름부가 형성된 스테인리스강 멤브레인을 이용하여 1차 방벽을 형성한다.
한편, MARK Ⅲ 타입 저장탱크와 같은 기존의 패널 타입 단열시스템은 금속 소재의 1차 및/또는 2차 방벽을 단열패널의 상부에 고정시키기 위한 장치가 존재하며, 이를 앵커 스트립(anchor strip)이라 한다.
도 1을 참조하면, 기존의 단열시스템에서 앵커 스트립(A)은 단열패널(10)의 상부면에 설치되어 그 상부에 설치되는 방벽(20)과 직접적으로 연결되며, 극저온 재료 수축이 가능하도록 설계되어야 하는 아주 중요한 기계요소이다.
일반적으로 방벽(20)을 구성하는 금속 멤브레인(21, 22)의 용접 작업은, 앵커 스트립(A)의 상단에 첫번째 멤브레인(21)이 점 용접(Spot welding)으로 고정되고, 점 용접된 영역의 상단을 덮으면서 두번째 멤브레인(22)이 겹치기 용접(Overlap welding)되어 마감처리 작업이 진행된다.
그런데, 이러한 기존의 멤브레인 고정 방식은, 멤브레인(21, 22)이 단열패널(10)의 상부면에 설치된 앵커 스트립(A)에 직접적으로 연결되어 단열패널(10)의 거동을 그대로 따라가는 구조이므로, 극저온 재료 수축의 관점에서 멤브레인(21, 22)의 독립적으로 거동하지 못하고, 따라서 극저온에 의한 열수축, 선체 변형 및 슬로싱(sloshing) 하중 등의 각종 정적·동적 하중에 의하여 멤브레인(21, 22) 고정부에 응력이 집중되는 문제가 있다.
또한, 단열패널(10)에는 열수축에 의한 변형을 완화시키기 위한 목적으로 슬릿(slit, 미도시)이 형성될 수 있는데, 기존의 방식에 따르면 슬릿 본연의 기능이 상실되지 않는 설계를 위하여 슬릿이 형성되는 위치에서 앵커 스트립(A)을 단절된 구조로 마련해야 하는 등의 설계상 제약이 존재하게 된다. 즉, 기존의 멤브레인 고정 방식은 설계상의 유연성이 떨어진다는 단점도 있다.
액화가스 단열시스템은 극저온 환경 하에서 각종 재료의 수축이 발생하며 이로 인해 발생하는 응력을 적정 수준으로 완화하며 기밀성을 유지하는 것이 핵심적인 기술이다. 특히, 단열시스템 내에서 각각의 기계요소들이 극저온에 의한 열수축, 선체 변형 또는 슬로싱 하중 등으로 인하여 거동할 때 응력이 집중되지 않도록 완화시킬 수 있는 설계가 필요하다.
이에 본 발명은 상기한 기존 멤브레인 고정 방식에 따른 문제점을 해결하고 액화가스 단열시스템의 구조적 안정성을 확보하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 본 발명은 단열패널의 극저온 재료 수축에 대하여 멤브레인의 독립적인 거동이 가능하도록 멤브레인 고정부의 구조를 개선하는 것에 의해, 구조성능 및 설계상의 측면에서는 물론 생산성의 측면에서도 유리한 효과를 가지는 액화가스 단열시스템을 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 단열층을 구성하는 복수의 단열패널; 상기 단열패널의 상측에 설치되어 방벽을 구성하는 복수의 멤브레인; 및 상기 단열패널의 상부에 설치되며 상기 멤브레인이 용접에 의해 고정되는 금속판을 포함하는 제1 멤브레인 고정유닛을 포함하고, 상기 제1 멤브레인 고정유닛은, 소정의 두께를 가지면서 상기 단열패널의 상부에 설치되는 비금속 소재의 연결유닛; 상기 연결유닛의 상부면에 설치되는 금속판; 및 상기 연결유닛의 길이방향을 따라 형성되는 관통홀 내에 슬라이딩 가능하게 삽입 배치되는 링크 파이프를 포함하는, 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조가 제공될 수 있다.
상기 제1 멤브레인 고정유닛은 상기 단열층의 상부에 종방향 및 횡방향을 따라 복수개가 격자 형태로 배치될 수 있고, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 종방향을 따라 배치되는 상기 제1 멤브레인 고정유닛과 횡방향을 따라 배치되는 상기 제1 멤브레인 고정유닛이 교차하는 지점에 설치되며, 상기 제1 멤브레인 고정유닛에서 상기 연결유닛의 길이방향 양 측면으로 돌출되는 상기 링크 파이프의 단부를 구속하는 제2 멤브레인 고정유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 링크 파이프는 상기 제2 멤브레인 고정유닛에 의해 상하방향으로의 이동이 구속되되 수평방향으로는 슬라이딩이 가능할 수 있다.
상기 제1 멤브레인 고정유닛이 상기 단열패널의 상부에 직접적으로 고정되지 않고, 길이방향으로의 양 단부가 상기 제2 멤브레인 고정유닛에 구속됨으로써 상기 단열패널의 상부에 간접적으로 고정되어, 상기 제1 멤브레인 고정유닛의 상단에 고정되는 상기 멤브레인은 상기 단열패널의 재료 수축에 대하여 독립적으로 거동할 수 있다.
상기 링크 파이프는 금속 소재로 마련되며 중공 또는 중실 구조를 가질 수 있다.
상기 링크 파이프는 상기 연결유닛과는 고정되지 않을 수 있다.
상기 링크파이프와 상기 관통홀 사이에는 일정한 공차가 부여될 수 있다.
상기 제2 멤브레인 고정유닛은, 상기 단열패널의 상부에 구비된 스터드 볼트에 의해 고정되며, 네 모서리 상부면에 상기 링크 파이프의 단부가 안착될 수 있도록 제1 반원홈이 형성되는 하부유닛; 및 상기 하부유닛의 상부를 덮도록 배치되어 상기 하부유닛과 고정되며, 네 모서리 하부면에 상기 제1 반원홈과 대응되는 제2 반원홈이 형성되는 상부유닛을 포함하고, 상기 제1 반원홈과 상기 제2 반원홈이 마주하는 공간 내에 상기 링크 파이프의 단부가 수용되어 상하방향으로 구속될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 단열패널로 구성되는 단열층과 복수의 멤브레인으로 구성되어 상기 단열층의 상측에 설치되는 방벽을 포함하는 액화가스 단열시스템에 있어서, 상기 멤브레인은 상기 단열패널에 직접적으로 고정되지 않고 상기 단열패널의 상부에 배치되는 연결유닛의 상부면에 설치된 금속판에 용접에 의해 고정되며, 상기 연결유닛의 길이방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 관통홀 내에 링크 파이프가 배치되고, 상기 링크 파이프는 단부가 상하방향으로 구속되되 수평방향으로는 슬라이딩이 가능하게 구비되어, 상기 단열패널 또는 상기 멤브레인의 열수축시 상기 연결유닛과 상기 링크 파이프 상호간에 슬라이딩이 유도되어 열응력을 완화시키는 것을 특징으로 하는, 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조가 제공될 수 있다.
상기 연결유닛은 상기 링크 파이프의 단부가 상하방향으로 구속되는 것 외에는 상기 단열패널의 상부에 직접적으로 고정되지 않을 수 있다.
본 발명에 의하면, 단열패널의 상측에 고정되는 멤브레인이 극저온 재료 수축에 대하여 독립적인 거동이 가능하며, 이때 멤브레인 고정유닛의 내부에 설치되는 링크 파이프의 길이방향으로 멤브레인의 극저온 열수축시 자연스럽게 슬라이딩이 유도되어 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
그리고 본 발명에서는 멤브레인이 용접에 의해 고정되는 금속판(앵커 스트립)이 멤브레인 고정유닛 내에 포함되어 단열패널과는 독립적인 기계요소로서 존재하게 되므로, 단열패널의 열수축 거동이 멤브레인에 미치는 영향이 완화되고, 이에 따라 단열시스템의 구조적 안정성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 금속판(앵커 스트립)이 단열패널과 독립적으로 배치됨에 따라 단열시스템의 배치 설계에 있어서도 유연성을 가진 설계를 수행할 수 있고, 보다 단순화된 설치공정으로 인하여 생산성이 향상되는 효과도 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 멤브레인 고정유닛을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 멤브레인 고정유닛을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 멤브레인 고정유닛을 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 멤브레인 고정유닛을 나타낸 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 멤브레인 고정유닛을 구성하는 하부유닛을 나타낸 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 멤브레인 고정유닛을 구성하는 상부유닛을 나타낸 도면으로서, (a)와 (b)는 사시도, (c)는 측면도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 설치 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
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 단열시스템은 액화가스를 수용하는 저장탱크 혹은 저장용기 내부에 액화가스를 단열 및 밀봉시키기 위하여 구축되는 것으로서, 이러한 액화가스로는 가장 대표적인 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 모두 포함할 수 있다.
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 2는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조를 나타낸 측면도이다. 도 3은 본 발명의 제1 멤브레인 고정유닛을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 멤브레인 고정유닛을 나타낸 평면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 멤브레인 고정유닛을 나타낸 정면도이다. 도 6은 본 발명의 제2 멤브레인 고정유닛을 나타낸 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 측면도이다. 도 7은 본 발명의 제2 멤브레인 고정유닛을 구성하는 하부유닛을 나타낸 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 측면도이다. 도 8은 본 발명의 제2 멤브레인 고정유닛을 구성하는 상부유닛을 나타낸 도면으로서, (a)와 (b)는 사시도, (c)는 측면도이다. 참고로 도 8의 (b)는 상부유닛을 뒤집어 놓은 상태를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은, 단열층을 구성하는 단열패널(10)과, 단열패널(10)의 상측에 설치되어 방벽을 구성하는 멤브레인(20), 그리고 멤브레인(20)을 고정하기 위한 구조물로서 단열패널(10)의 상부에 설치되는 멤브레인 고정유닛(100, 200)을 포함할 수 있다.
단열층은 본 단열시스템에서 주된 단열 기능, 즉 저장탱크의 외부로부터의 열침입을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 복수의 단열패널(10)이 연달아 배치되는 것에 의해 단열층이 구성될 수 있다.
단열패널(10)은 폴리우레탄 폼 또는 강화 폴리우레탄 폼(R-PUF: Reinforced Polyurethane Foam)으로 이루어지는 단열재를 포함할 수 있으며, 이러한 단열재에 기계적인 강성을 부여하기 위하여 플라이우드(plywood)나 섬유강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)과 같은 복합재료(composite material)가 복합된 형태로 제공될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 단열패널(10)은 폴리우레탄 폼 또는 강화 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 단열재(11)의 상면에 플라이우드 또는 복합재료로 마련되는 상부판(12)이 접착된 형태로 제공될 수 있으며, 상부판(12)의 상부면에는 베이스 플레이트(13) 및 스터드 볼트(14)가 구비될 수 있다.
상부판(12)은 단열재(11)에 기계적인 강성을 부여함과 동시에 베이스 플레이트(13) 및 스터드 볼트(14)의 설치 공간을 제공한다. 스터드 볼트(14)는 베이스 플레이트(13) 상에 고정되어 있으며, 베이스 플레이트(13)는 단열패널(10)의 상부판(12)에 형성된 단차 홈 내에 안착되어 고정될 수 있다.
단열패널(10)의 상부로 돌출되게 설치되는 스터드 볼트(14)는 후술하는 제2 멤브레인 고정유닛(200)을 고정하기 위한 것으로서, 제2 멤브레인 고정유닛(200)이 스터드 볼트(14)에 끼워진 상태에서 스터드 볼트(14)의 상단에 고정너트(15)를 체결하여 기계적인 방식으로 고정이 이루어질 수 있다. 이러한 제2 멤브레인 고정유닛(200)의 설치 구조에 대해서는 뒤에서 보다 자세히 다루도록 한다.
멤브레인(20)은 본 단열시스템에서 방벽을 구성하는 요소로서, 다수의 멤브레인(20)이 서로 용접에 의해 기밀하게 연결되어 저장탱크 내부에 수용되는 액화가스를 밀봉(액밀/기밀)하는 역할을 수행할 수 있다.
멤브레인(20)은 액화가스의 극저온에 의한 응력 변화에 대응할 수 있도록 저온취성이 강한 금속 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스강이나 인바 또는 알루미늄 합금 등과 같은 저온강이 이용될 수 있다.
본 단열시스템은 단열층이 유연한 성질을 가지는 단열패널(10)로 구성되는 특성상 그 상측에 설치되는 멤브레인(20)이 응력 변화에 대응이 용이한 스테인리스강 소재로 마련되는 것이 바람직하나, 후술하는 바와 같이 본 발명에서 멤브레인(20)은 단열패널(10)의 재료 수축에 대하여 독립적인 거동이 가능하므로, 멤브레인(20)으로서 스테인리스강 이외에도 인바 등의 기타 저온강을 적용하는 데에도 큰 제약이 없다는 점에서 설계상의 이점이 있다.
멤브레인(20)이 스테인리스강 소재로 마련되는 경우에는 극저온에 의한 열수축 변형을 흡수할 수 있도록 다수의 파형 주름부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 단열시스템에서, 단열패널(10)의 상측에 설치되는 방벽(20)은 기존의 단열시스템(도 1 참조)에서와 같이 단열패널의 상부면에 설치되는 앵커 스트립에 직접적으로 고정되는 것이 아니라, 멤브레인 고정유닛(100, 200)을 매개로 하여 고정이 이루어질 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 멤브레인(20)의 고정을 위해 단열패널(10)의 상부에 설치되는 멤브레인 고정유닛(100, 200) 및 이에 의한 멤브레인 고정부의 구조에 대하여 상세히 살펴본다.
먼저, 도 3 내지 도 5에 도시된 제1 멤브레인 고정유닛(100)은, 다수의 단열패널(10)들로 구성되는 단열층의 상부에 종방향 및 횡방향을 따라 배치될 수 있는데, 이는 대략 사각판 형태로 제작되는 멤브레인(20) 단위 시트의 네 가장자리가 용접될 수 있도록 단열층 전체에 대하여 격자 형태로 배치시키기 위함이다. 이때, 종방향으로 배치되는 제1 멤브레인 고정유닛(100)과 횡방향을 따라 배치되는 제1 멤브레인 고정유닛(100)은 그 길이가 다를 수 있으나 형태 및 구조는 동일하므로, 이하에서는 통일하여 설명하도록 한다.
본 발명에서 제1 멤브레인 고정유닛(100)은 극저온에서 사용이 가능한 금속 소재와 비금속 소재의 조합으로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 멤브레인 고정유닛(100)은, 플라이우드 또는 복합재료(예컨대, 섬유강화 플라스틱) 등의 비금속 소재로 구성되는 연결유닛(110)과, 연결유닛(110)의 상부면에 설치되며 이후 멤브레인(20)이 용접에 의해 고정되는 금속판(130)을 포함할 수 있다. 금속판(130)으로는 스테인리스강(SUS) 또는 인바(INVAR, 36% Ni-Fe alloy) 등 극저온에서 사용이 가능한 저온강이 이용될 수 있다.
연결유닛(110)의 상부면에는 금속판(130)이 안착될 수 있도록 단차면(111)이 가공될 수 있으며, 금속판(130)은 연결유닛(110)의 단차면(111)에 안착된 상태에서 스크류(screw)나 리벳(rivet)과 같은 체결부재에 의해 고정될 수 있다.
연결유닛(110)은 소정의 폭과 길이 및 높이(두께)를 가지는 블럭 형태로 마련될 수 있으며, 2 이상의 부재로 나뉘어 제작되는 것도 가능하다. 또한, 연결유닛(110)의 양측 가장자리 하단부에는 시공의 편의성 또는 주변 구조물과의 배치를 고려하여 단차 가공이 이루어질 수 있다.
연결유닛(110)에는 길이방향을 따라 적어도 적어도 하나 이상의 관통홀(112)이 형성될 수 있으며, 이러한 관통홀(112)을 통하여 링크 파이프(120)가 삽입 배치될 수 있다.
링크 파이프(120)는 후술하는 제2 멤브레인 고정유닛(200)에의 고정을 위해 마련되는 구성으로서, 금속판(130)과 마찬가지로 스테인리스강 또는 인바 등 극저온에서 사용이 가능한 저온강이 이용될 수 있다.
링크 파이프(120)는 중공(中空) 혹은 중실(中實) 구조를 가질 수 있으며, 연결유닛(110)의 길이보다 길게 제작되어 양단부가 관통홀(112)의 외측으로 돌출되게 배치될 수 있다. 후술하겠지만, 링크 파이프(120)의 돌출된 단부는 제2 멤브레인 고정유닛(200) 측에 고정된다.
링크 파이프(120)는 연결유닛(110)에 형성되는 관통홀(112) 내부에서 슬라이딩이 가능하도록 연결유닛(110)과는 별도로 고정되지 않는다. 또한, 금속 소재인 링크 파이프(120)와 비금속 소재인 연결유닛(110) 간에 슬라이딩이 용이하게 유도될 수 있도록, 연결유닛(110)에 형성되는 관통홀(112)과 링크 파이프(120) 사이에는 일정 수준의 공차가 부여될 수 있다.
한편, 연결유닛(110)에 형성되는 관통홀(112)은, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 연결유닛(110)의 내측 하단부에 형성되거나, 또는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 연결유닛(110)에 형성되는 단차면(111) 상에 접하여 상측부가 개방된 형태로 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 6 내지 도 8에 도시된 제2 멤브레인 고정유닛(200)은, 단열패널(10) 상에서 종방향으로 배치되는 제1 멤브레인 고정유닛(100)과 횡방향으로 배치되는 제1 멤브레인 고정유닛(100)이 교차하는 지점에 설치되어, 각 방향으로 배치되는 제1 멤브레인 고정유닛(100)을 연결하는 역할을 한다.
도 6을 참조하면, 제2 멤브레인 고정유닛(200)은, 단열패널(10)의 상부에 구비되는 스터드 볼트(14)에 의해 고정되는 하부유닛(210)과, 하부유닛(210)의 상부에 설치되어 해당 부위를 마감하고 멤브레인(20)의 고정(용접) 부위를 제공하는 상부유닛(220)으로 구성될 수 있다.
하부유닛(210)은 플라이우드 또는 복합재료(예컨대, 섬유강화 플라스틱)와 같은 비금속 소재로 구성될 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 소정의 폭과 길이 및 높이(두께)를 가지는 블럭 형태로 마련될 수 있다. 종방향 및 횡방향으로 연결되는 제1 멤브레인 고정유닛(100)의 폭이 동일한 경우 하부유닛(210)은 정사각형의 단면을 가질 것이다. 하부유닛(210)의 네 꼭짓점 하단부에는 시공의 편의성 또는 주변 구조물과의 배치를 고려하여 단차 가공이 이루어질 수 있다.
하부유닛(210)의 중심부에는 단열패널(10)의 상부에 구비된 스터드 볼트(14)가 관통 삽입될 수 있도록 두께방향으로 체결홀(211)이 형성될 수 있다.
하부유닛(210)의 네 모서리 상부면에는 전술한 제1 멤브레인 고정유닛(100)에서 돌출하여 배치되는 링크 파이프(120)의 단부가 안착될 수 있도록 반원홈(212)이 형성될 수 있다. 반원홈(212)은 제1 멤브레인 고정유닛(100) 각각마다 적어도 하나 이상 마련되는 링크 파이프(120)에 대응하여 하부유닛(210)의 각 모서리마다 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 하부유닛(210)의 가장자리 끝단으로부터 내측을 향한 반원홈(212)의 깊이는 링크 파이프(120)가 슬라이딩하는 거리를 고려하여 설정될 수 있다.
이와 같이 하부유닛(210)은 제1 멤브레인 고정유닛(100)의 링크 파이프(120)가 안착되는 공간을 제공하는 것으로서, 하부유닛(210)의 두께는 제1 멤브레인 고정유닛(100)에서 링크 파이프(120)가 배치되는 위치, 즉 연결유닛(110)에 형성되는 관통홀(112)의 위치를 고려하여 설정될 수 있다.
한편, 상부유닛(220)은 플라이우드 또는 복합재료(예컨대, 섬유강화 플라스틱)와 같은 비금속 소재로 구성될 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 소정의 폭과 길이 및 높이(두께)를 가지는 블럭 형태로 마련될 수 있다. 상부유닛(220)은 하부유닛(210)과 대응되는 단면적을 가지면서 하부유닛(210)을 덮도록 배치된다.
상부유닛(220)의 하단 중앙부에는 하부유닛(210)을 관통하여 돌출되는 스터드 볼트(14)와 그에 체결되는 와셔(16) 및 고정너트(15)와의 간섭을 방지하기 위하여 수용홈(221)이 형성될 수 있다.
상부유닛(220)의 네 모서리 하부면에는 전술한 제1 멤브레인 고정유닛(100)에서 돌출하여 배치되는 링크 파이프(120)의 단부를 수용할 수 있도록 반원홈(222)이 형성될 수 있다. 상부유닛(220)에 형성되는 반원홈(222)은 하부유닛(210)에 형성되는 반원홈(212)과 대응하는 위치에 형성되어, 두 반원홈(212, 222)이 마주하는 공간 내에 링크 파이프(120)의 단부가 수용될 수 있다.
하부유닛(210)에서 설명한 바와 동일하게, 반원홈(222)은 상부유닛(220)의 각 모서리마다 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 상부유닛(220)의 가장자리 끝단으로부터 내측을 향하여 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.
이와 같이 상부유닛(220)은 하부유닛(210)의 상부를 덮어 해당 부위를 마감하고, 링크 파이프(120)의 단부를 구속하는 것에 의해 전술한 제1 멤브레인 고정유닛(100)을 고정시키는 기능을 수행한다. 즉, 본 발명의 멤브레인 고정유닛(100, 200) 중에서 단열패널(10)의 상부에 직접적으로 고정되는 것은 제2 멤브레인 고정유닛(200)이고, 제1 멤브레인 고정유닛(100)은 돌출되는 구조물(120: 링크 파이프)이 제2 멤브레인 고정유닛(200) 측에 구속됨으로써 단열패널(10)의 상부에 간접적으로 고정되는 것이라 할 수 있다.
상부유닛(220)은 하부유닛(210)의 상부에 스테이플(staple) 등의 부재를 이용하여 기계적인 방식으로 고정될 수 있다.
한편, 상부유닛(220)은 하부유닛(210)과의 두께의 합이 제1 멤브레인 고정유닛(100)의 두께와 동일하도록 그 두께가 설정될 수 있다. 즉, 본 발명에서 상부유닛(220)의 상면은 인접하는 제1 멤브레인 고정유닛(100)의 상면과 동일평면을 이룬다.
상부유닛(220)의 상부면에는 멤브레인(20)이 용접에 의해 고정되는 금속판(230)이 설치될 수 있다. 제2 멤브레인 고정유닛(200)에서의 금속판(230)은 사방으로 배치되는 제1 멤브레인 고정유닛(100)의 금속판(130)과 연속성을 가질 수 있도록 십(十)자 형태로 마련될 수 있으며, 상부유닛(220)의 상부면에는 십(十)자 형태의 금속판(230)이 안착될 수 있도록 대응되는 형상의 단차면이 가공될 수 있다.
이하에서는 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 단열시스템이 설치되는 동작을 순차적인 과정에 따라 살펴본다.
도 9를 참조하면, 단열패널(10)의 상부에 제2 멤브레인 고정유닛(200) 중 하부유닛(210)의 설치가 먼저 이루어질 수 있다. 이때 단열패널(10)의 상부에 구비된 스터드 볼트(14)가 하부유닛(210)의 중심부에 형성된 체결홀(211)에 관통 삽입되도록 배치한 후, 스터드 볼트(14)에 와셔(16) 및 고정너트(15)를 순차적으로 체결시킴으로써 하부유닛(210)의 고정이 이루어질 수 있다.
본 발명에서 하부유닛(210)은 하부유닛(210)은 단열패널(10)의 상부 중앙에 배치될 수 있으며, 이를 위하여 스터드 볼트(14)는 단열패널(10)의 상부면 정중앙에 구비될 수 있다.
하부유닛(210)의 설치가 완료되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 단열패널(10)의 상부에 종방향 및 횡방향으로 제1 멤브레인 고정유닛(100)을 배치할 수 있다. 이때, 제1 멤브레인 고정유닛(100)에서 링크 파이프(120)의 돌출된 단부가 하부유닛(210)의 반원홈(212)에 안착된다.
다음으로 도 11을 참조하면, 하부유닛(210)의 상부를 덮도록 상부유닛(220)을 배치하여 해당 부위를 마감할 수 있다. 상부유닛(220)은 하부유닛(210)의 상부에 고정될 수 있으며, 상부유닛(220)의 설치에 의해 하부유닛(210)의 반원홈(212)에 안착된 링크 파이프(120)의 단부는 수직방향 이동이 구속되고, 이에 의하여 제1 멤브레인 고정유닛(100)의 고정이 이루어질 수 있다.
마지막으로 도 12를 참조하면, 제1 멤브레인 고정유닛(100) 및 제2 멤브레인 고정유닛(200)의 상부면에 구비되는 금속판(130, 230)에 단위 시트로 마련되는 멤브레인(20)의 가장자리 부위가 용접되어 고정될 수 있다. 도면에 도시되지 않은 이웃하는 멤브레인은 가장자리가 이전에 설치된 멤브레인(20)의 가장자리 상측에 중첩되게 배치되어 겹치기 용접 방식으로 연결되어 밀봉을 형성할 수 있다.
한편, 본 명세서에 첨부된 도면들에는 제1 멤브레인 고정유닛(100)의 하단부 및 제2 멤브레인 고정유닛(200)에서 하부유닛(210)의 하단부에 단차 가공을 하고, 이러한 단차부가 단열패널(10)의 상부면에 가공된 십(十)자 형태의 홈 내에 배치되는 것을 실시예로 도시하고 있으나, 이는 단열층의 상부에 멤브레인 고정유닛(100, 200)을 일정한 간격으로 배열 가능하도록 일종의 가이드 역할을 하는 구조로서, 시공상의 편의를 위해 제공되는 것이고 본 발명의 기술적 사상을 제한하는 것은 아니다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은, 단열패널의 상측에 고정되는 멤브레인이 극저온 재료 수축에 대하여 독립적인 거동이 가능하며, 이때 멤브레인 고정유닛의 내부에 설치되는 링크 파이프의 길이방향으로 멤브레인의 극저온 열수축시 자연스럽게 슬라이딩이 유도되어 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
그리고 본 발명에서는 멤브레인이 용접에 의해 고정되는 금속판(앵커 스트립)이 멤브레인 고정유닛 내에 포함되어 단열패널과는 독립적인 기계요소로서 존재하게 되므로, 단열패널의 열수축 거동이 멤브레인에 미치는 영향이 완화되고, 이에 따라 단열시스템의 구조적 안정성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 금속판(앵커 스트립)이 단열패널과 독립적으로 배치됨에 따라 단열시스템의 배치 설계에 있어서도 유연성을 가진 설계를 수행할 수 있고, 보다 단순화된 설치공정으로 인하여 생산성이 향상되는 효과도 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.
10: 단열패널
11: 단열재
12: 상부판
13: 베이스 플레이트
14: 스터드 볼트
15: 고정너트
20: 멤브레인
100: 제1 멤브레인 고정유닛
110: 연결유닛
111: 단차면
112: 관통홀
120: 링크 파이프
130: 금속판
200: 제2 멤브레인 고정유닛
210: 하부유닛
211: 체결홀
212: 반원홈
220: 상부유닛
221: 수용홈
222: 반원홈
230: 금속판

Claims (10)

  1. 단열층을 구성하는 복수의 단열패널;
    상기 단열패널의 상측에 설치되어 방벽을 구성하는 복수의 멤브레인; 및
    상기 단열패널의 상부에 설치되며 상기 멤브레인이 용접에 의해 고정되는 금속판을 포함하는 제1 멤브레인 고정유닛을 포함하고,
    상기 제1 멤브레인 고정유닛은,
    소정의 두께를 가지면서 상기 단열패널의 상부에 설치되는 비금속 소재의 연결유닛;
    상기 연결유닛의 상부면에 설치되는 금속판; 및
    상기 연결유닛의 길이방향을 따라 형성되는 관통홀 내에 슬라이딩 가능하게 삽입 배치되는 링크 파이프를 포함하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 멤브레인 고정유닛은 상기 단열층의 상부에 종방향 및 횡방향을 따라 복수개가 격자 형태로 배치되고,
    종방향을 따라 배치되는 상기 제1 멤브레인 고정유닛과 횡방향을 따라 배치되는 상기 제1 멤브레인 고정유닛이 교차하는 지점에 설치되며, 상기 제1 멤브레인 고정유닛에서 상기 연결유닛의 길이방향 양 측면으로 돌출되는 상기 링크 파이프의 단부를 구속하는 제2 멤브레인 고정유닛을 더 포함하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 링크 파이프는 상기 제2 멤브레인 고정유닛에 의해 상하방향으로의 이동이 구속되되 수평방향으로는 슬라이딩이 가능한 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 멤브레인 고정유닛이 상기 단열패널의 상부에 직접적으로 고정되지 않고, 길이방향으로의 양 단부가 상기 제2 멤브레인 고정유닛에 구속됨으로써 상기 단열패널의 상부에 간접적으로 고정되어,
    상기 제1 멤브레인 고정유닛의 상단에 고정되는 상기 멤브레인은 상기 단열패널의 재료 수축에 대하여 독립적으로 거동이 가능한 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 링크 파이프는 금속 소재로 마련되며 중공 또는 중실 구조를 가지는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  6. 청구항 6에 있어서,
    상기 링크 파이프는 상기 연결유닛과는 고정되지 않는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  7. 청구항 7에 있어서,
    상기 링크파이프와 상기 관통홀 사이에는 일정한 공차가 부여되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 멤브레인 고정유닛은,
    상기 단열패널의 상부에 구비된 스터드 볼트에 의해 고정되며, 네 모서리 상부면에 상기 링크 파이프의 단부가 안착될 수 있도록 제1 반원홈이 형성되는 하부유닛; 및
    상기 하부유닛의 상부를 덮도록 배치되어 상기 하부유닛과 고정되며, 네 모서리 하부면에 상기 제1 반원홈과 대응되는 제2 반원홈이 형성되는 상부유닛을 포함하고,
    상기 제1 반원홈과 상기 제2 반원홈이 마주하는 공간 내에 상기 링크 파이프의 단부가 수용되어 상하방향으로 구속되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  9. 복수의 단열패널로 구성되는 단열층과 복수의 멤브레인으로 구성되어 상기 단열층의 상측에 설치되는 방벽을 포함하는 액화가스 단열시스템에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 단열패널에 직접적으로 고정되지 않고 상기 단열패널의 상부에 배치되는 연결유닛의 상부면에 설치된 금속판에 용접에 의해 고정되며,
    상기 연결유닛의 길이방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 관통홀 내에 링크 파이프가 배치되고, 상기 링크 파이프는 단부가 상하방향으로 구속되되 수평방향으로는 슬라이딩이 가능하게 구비되어, 상기 단열패널 또는 상기 멤브레인의 열수축시 상기 연결유닛과 상기 링크 파이프 상호간에 슬라이딩이 유도되어 열응력을 완화시키는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 연결유닛은 상기 링크 파이프의 단부가 상하방향으로 구속되는 것 외에는 상기 단열패널의 상부에 직접적으로 고정되지 않는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 단열시스템의 멤브레인 고정부 구조.
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