KR20220099203A

KR20220099203A - 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 상기 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법

Info

Publication number: KR20220099203A
Application number: KR1020210001018A
Authority: KR
Inventors: 장동혁; 천병희; 박성우
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-07-13

Abstract

본 발명은 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로서, 상기 탱크 몸체를 감싸도록 상기 탱크 몸체의 외면에 설치되는 시트부; 상기 시트부를 상기 탱크 몸체의 외면에 고정하기 위한 고정부; 및 상기 시트부 상에 중합체 폼이 분사되어 복수개의 단열층을 형성하는 단열부를 포함하고, 상기 시트부는 액밀이 가능한 복합재 시트를 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 중합체 폼(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 "독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법"

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 중합체 폼(polymeric foam)을 이용하여 단열층을 형성하며, 선체 하부에 마련된 별도의 서포트 구조물(Support structure) 상에 놓여진다.

종래기술에서 단열층은, 스프레이 건(spray gun) 등의 장치를 이용하여 탱크 외벽에 중합체 폼을 일정 시간을 두고 복수회 분사 적층시키는 방식이 적용될 수 있으며, 중합체 폼의 종류 또는 해당 중합체 폼의 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.

여기에서, 탱크 외벽과 단열층 사이에는 누출된 액화가스가 중력에 의해 드립 트레이로 흐를 수 있는 누출 경로(Leakage Path)가 마련되어야 하는데, 탱크 외벽에 중합체 폼을 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 중합체 폼을 분사 적층시켜 단열층을 형성하되, 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 몸체를 감싸도록 상기 탱크 몸체의 외면에 설치되는 시트부; 상기 시트부를 상기 탱크 몸체의 외면에 고정하기 위한 고정부; 및 상기 시트부 상에 중합체 폼이 분사되어 복수개의 단열층을 형성하는 단열부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조가 제공될 수 있다.

상기 시트부는 액밀이 가능한 복합재 시트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 시트부의 적어도 일부는 상기 탱크 몸체의 외면으로부터 이격되어, 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 빈 공간이 형성될 수 있다.

또한, 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 설치되어 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이 간격을 일정하게 유지하는 레벨링 패드를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 시트부는, 상기 탱크 몸체의 외면으로부터 이격되어 상기 탱크 몸체와 평행하게 배치되는 이격부; 및 상기 이격부로부터 상기 탱크 몸체의 외면과 근접하도록 돌출 형성되는 근접부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 근접부는 상기 시트부 상에 서로 이격되어 복수개가 형성되고, 상기 복수개의 근접부 중 적어도 일부에는 상기 고정부가 설치될 수 있다.

또한, 상기 복합재 시트는 저온 취성에 강한 금속 소재를 포함하는 유연한 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 시트부는, 금속 또는 유리섬유 재질로 이루어지며 상기 복합재 시트 상에 설치되는 메쉬망을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정부는, 상기 탱크 몸체의 외면에 수직되게 고정 설치되어 상기 시트부에 관통 삽입되는 스터드부재; 및 상기 스터드부재에 끼워져 상기 시트부 상에 위치되는 와셔부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 와셔부재는 상기 메쉬망에 형성된 다수개의 메쉬 격자 중 하나 이상을 덮도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 고정부는, 일단이 상기 스터드부재의 단부에 결합되어 상기 탱크 몸체의 외측 방향으로 길게 연장 형성되는 연장부재; 및 상기 연장부재의 타단에 체결되는 체결부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 시트부 상에 분사된 중합체 폼의 균열이 진전되는 것을 방지하기 위하여 상기 단열부 내에 설치되는 크랙 방지부; 및 상기 단열부의 수밀성 향상 및 외부 충격으로 인한 손상을 방지하기 위해 상기 단열부 상에 도포되는 보호 코팅층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 크랙 방지부는, 상기 탱크 몸체의 외면으로부터 100mm 이내에 설치되는 제1 크랙방지층: 및 상기 탱크 몸체의 외면으로부터 상기 제1 크랙방지층보다 상대적으로 높은 위치에 설치되는 제2 크랙방지층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이 간격 유지 및 단열 성능 향상을 위하여 상기 빈 공간에 설치되는 플렉시블 단열재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 플렉시블 단열재는 글라스울 및 에어로겔 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서, 상기 탱크 몸체를 감싸도록 상기 탱크 몸체의 외면에 시트부를 설치하는 단계; 및 상기 시트부 상에 중합체 폼을 분사 적층시켜 복수개의 단열층을 형성하는 단열부를 설치하는 단계를 포함하고, 상기 시트부는, 상기 탱크 몸체와 인접한 위치에 설치되며 저온 취성에 강한 금속 소재를 포함하여 액밀이 가능한 복합재 시트; 및 상기 복합재 시트 상에 설치되며 금속 또는 유리섬유로 이루어지는 메쉬망을 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법이 제공될 수 있다.

상기 시트부를 설치하는 단계에서, 상기 시트부의 적어도 일부를 상기 탱크 몸체의 외면으로부터 이격시켜 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 빈 공간을 형성할 수 있다.

본 발명은, 탱크 몸체와 단열부 사이에 액밀이 가능한 복합재 시트가 설치됨으로써, 누출된 액화가스가 단열부로 침투되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 복합재 시트가 저온 취성에 강한 금속 소재를 포함하여 이루어짐과 아울러, 복합재 시트의 적어도 일부는 탱크 몸체로부터 이격됨으로써, 극저온 환경에서 탱크 몸체와 단열부의 열팽창계수 차이로 인한 응력을 감소시켜 유연하게 대처할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

또한, 복합재 시트 상에 메쉬망이 설치됨으로써, 복합재 시트와 중합체 폼의 접착력을 보강함과 아울러, 고정부가 설치되는 위치에서 시트부에 작용하는 집중 하중을 분산시킬 수 있다.

또한, 시트부의 적어도 일부는 탱크 몸체의 외면으로부터 이격되어, 탱크 몸체와 시트부 사이에 형성된 빈 공간을 통해 누출된 액화가스가 탱크 몸체의 하부에 마련된 드립트레이로 이동할 수 있는 누출 경로를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 단면 일부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 시트부의 변형예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 구성 일부를 제외하여 평면으로 나타낸 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.

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 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 시트부의 변형예를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 구성 일부를 제외하여 평면으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는, 탱크 몸체(1) 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)로서, 시트부(110), 단열부(130), 및 고정부(150)를 포함할 수 있다.

시트부(110)는, 탱크 몸체(10)의 외부에서 중합체 폼을 분사하기 이전에 탱크 몸체(10)를 감싸도록 탱크 몸체(10)의 외면에 설치되는 것으로, 액밀(liquid tight)이 가능한 복합재 시트(111)를 포함할 수 있다.

복합재 시트(111)는, 저온 취성에 강한 금속 소재를 포함하는 유연한 재질로 이루어질 수 있으며, 극저온 환경에서 수축 및 팽창이 가능할 수 있도록 탱크 몸체(10)의 외면에 접착되지 않는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 탱크 몸체(10)의 외부에서 중합체 폼을 분사하기 전 탱크 몸체(10)를 감싸도록 시트부(110)를 설치함으로써, 탱크 몸체(10)의 외면에 단열부(130)가 직접적으로 접촉되지 않아 탱크 몸체(10)와 단열부(130)의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 응력이 완화되는 효과를 가질 수 있다.

또한, 탱크 몸체(10)와 단열부(130) 사이에 액밀이 가능한 복합재 시트(111)가 설치됨으로써, 누출된 액화가스가 단열부(130)로 침투되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예의 시트부(110)는, 복합재 시트(111) 상에 설치되는 메쉬망(113)을 더 포함할 수 있다.

메쉬망(113)은, 금속이나 유리섬유 재질로 이루어질 수 있으며, 복합재 시트(111) 상에 설치되어 복합재 시트(111)의 유연성을 유지하면서 복합재 시트(111)와 중합체 폼의 접착력을 보강하는 역할을 수행할 수 있다.

본 실시예의 메쉬망(113)은, 그물망 형태로 직조되거나 금속 또는 유리섬유로 이루어진 시트 상에 펀칭 등의 방식을 통해 다수개의 메쉬 격자(113a)를 형성할 수 있다.

본 실시예의 메쉬 격자(113a)는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 복합재 시트(111) 상에서 사각형의 평면 형상을 가질 수도 있으며, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 원형의 평면 형상을 가질 수도 있다.

본 실시예에서, 복합재 시트(111) 상에 메쉬망(113)을 설치하기 위하여 별도의 접착제가 사용될 수 있으나, 후술하는 단열부(130) 형성과정에서 시트부(110) 상에 분사되는 중합체 폼에 의해 복합재 시트(111)와 메쉬망(113)이 상호 접착되어 시트부(110) 설치 작업이 간편해질 수 있다.

또한, 본 실시예의 복합재 시트(111) 및 메쉬망(113)은 유연성을 가짐으로써, 탱크 몸체(10)의 코너부나 탱크 몸체(10)를 지지하는 서포트 주위 영역에도 용이하게 적용 가능할 수 있다.

한편, 탱크 몸체(10)와 단열부(130) 사이에는 누출된 액화가스의 이동을 위한 누출경로가 형성되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 설치되는 레벨링 패드(leveling pad)(115)를 더 포함할 수 있다.

레벨링 패드(115)는, 일정 두께를 갖고 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 부분적으로 설치되어, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에는 빈 공간(S)이 형성될 수 있다.

본 실시예에의 레벨링 패드(115)는, 탱크 몸체(10)에 고정 설치되는 스터드부재(151)의 주위를 둘러싸도록 설치됨으로써, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이 간격이 일정하게 유지될 수 있다.

여기에서, 레벨링 패드(115)의 중앙에는 스터드부재(151)가 관통되기 위한 관통홀(미부호)이 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)에서 시트부(110)의 변형예를 도시한 도면으로서, 복합재 시트(111)는 탱크 몸체(10)의 외면과 평행하도록 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 이격되는 이격부(111a)와, 이격부(111a)로부터 탱크 몸체(10)의 외면과 근접하도록 돌출 형성되는 근접부(111b)를 포함할 수 있다.

즉, 시트부(110)의 일부가 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 이격되어, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 부분적으로 설치되는 레벨링 패드(115) 없이, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 빈 공간(S)이 형성될 수도 있다.

여기에서, 근접부(111b)는 서로 이격되어 복수개가 형성될 수 있으며, 복수개의 근접부(111b) 중 적어도 일부에는 고정부(150)가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 시트부(110)의 적어도 일부가 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 이격되어, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 형성된 빈 공간(S)을 통해 누출된 액화가스가 탱크 몸체(10)의 하부에 마련된 드립트레이(미도시)로 이동할 수 있는 누출 경로를 제공할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 시트부(110)는 고정부(150)에 의해 탱크 몸체(10)의 외면에 설치되는데, 고정부(150)가 설치되는 위치에서 복합재 시트(111)는 탱크 몸체(10)와 단열부(130)의 열팽창계수 차이로 인해 집중 하중이 작용될 수 있다.

본 실시예의 시트부(100)는, 복합재 시트(110) 상에 메쉬망(113)이 설치됨으로써, 고정부(150)가 설치되는 위치에서 복합재 시트(111)에 작용하는 집중 하중을 분산시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 단열구조(100)는, 도면에 도시되진 않았으나, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이 간격 유지 및 단열 성능 향상을 위하여 빈 공간(S)에 설치되는 플렉시블 단열재를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 플렉시블 단열재는 투습성(permeability)을 갖는 글라스울(glass wool) 및 에어로겔(aero gel) 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.

단열부(130)는, 탱크 몸체(10)의 외부에서 폴리우레탄 폼(PUF)과 같은 중합체 폼이 복수회 분사 적층되어 형성되는 것으로, 탱크 몸체(10)의 외면에 적층 분사되는 중합체 폼의 종류 또는 밀도를 고려하여 충분한 단열 성능이 확보될 수 있는 두께를 가질 수 있다.

본 실시예의 단열부(130)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 멀어지는 방향으로 제1 단열층(131), 제2 단열층(133), 및 제3 단열층(133)이 순차적으로 설치되어, 세개의 층으로 이루어질 수 있다.

본 실시예의 제1 내지 제3 단열층(131, 133, 135)은, 동일한 밀도를 갖는 중합체 폼이 분사 적층되어 형성될 수도 있으며, 제1 내지 제3 단열층(131, 133, 135) 중 적어도 하나는 동일한 소재로 이루어지되 나머지와 다른 밀도를 갖도록 형성될 수도 있다.

또한, 제1 내지 제3 단열층(131, 133, 135)이 서로 밀도가 상이하게 마련되는 경우, 밀도가 높을수록 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

고정부(150)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면에 수직되게 고정 설치되어 시트부(110)에 관통 삽입되는 스터드부재(151)와, 스터드부재(151)에 끼워져 시트부(110) 상에 위치되는 와셔부재(153)를 포함할 수 있다.

스터드부재(151)는 탱크 몸체(10)의 외면에 시트부(110)를 설치하기 전 탱크 몸체(10)의 외면에 용접방식 등을 통해 고정되는 것으로, 본 실시예의 시트부(110) 상에는 스터드부재(151)의 직경에 대응되거나 또는 그 이상의 크기를 갖는 홀(미부호)이 미리 형성되어 있을 수 있다.

스터드부재(151)의 외주면 적어도 일부에는 나사산(미도시)이 형성될 수 있으며, 말단이 상기 시트부(110) 상에 돌출될 수 있도록 스터드부재(151)의 길이는 시트부(110)의 두께보다 길게 형성되는 바람직할 수 있다.

또한, 본 실시예의 복합재 시트(111)가, 도 2에 도시된 바와 같이, 이격부(111a)와 근접부(111b)를 포함하는 경우, 스터드부재(151)는 근접부(111b)에 수직 관통될 수 있다.

와셔부재(153)는 시트부(110)에 스터드부재(151)가 관통 삽입된 후 시트부(110) 상에 돌출되는 스터드부재(151)에 끼워져 시트부(110) 상에 위치되도록 구성될 수 있다.

여기에서, 와셔부재(153)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 메쉬망(113)에 형성된 다수개의 메쉬 격자(113a) 중 하나 이상을 덮도록 설치될 수 있다.

즉, 본 실시예의 와셔부재(153)는 메쉬망(113)에 형성된 메쉬 격자(113a)의 폭(또는, 직경)보다 큰 외경을 갖는 것이 바람직할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 탱크 몸체(10)의 외면에 단열부(130)를 형성하기 이전에 시트부(110)를 설치하게 되는데, 극저온의 환경에서 단열부(130)가 시트부(110)로부터 분리될 수 있으므로 단열부(130)를 탱크 몸체(10)에 고정할 필요가 있다.

본 실시예의 고정부(150)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 일단이 스터드부재(151)의 단부에 결합되어 탱크 몸체(10)의 외측 방향으로 길게 연장 형성되는 연장부재(155)와, 연장부재(155)의 타단에 체결되는 체결부재(157)를 더 포함할 수 있다.

연장부재(155)의 일단은, 직경이 확장되어 내부에 스터드부재(151)의 나사산에 대응되는 나사홈(미도시)이 형성되어 있을 수 있으며, 스터드부재(151)의 말단에 나사 결합됨으로써, 시트부(110) 상의 와셔부재(153)를 가압하여 시트부(110)를 고정시킬 수 있다.

체결부재(157)는, 단열부(130)를 시트부(110)에 고정하기 위한 것으로, 연장부재(155)의 타단 외주면에 나사 결합되는 너트로 구성될 수 있다.

본 실시예의 고정부(150)는, 도면에 도시되진 않았으나, 스터드부재(151)가 탱크 몸체(10)의 외측방향으로 길게 연장 형성되고, 와셔부재(153)의 상부 및 스터드부재(151)의 말단의 위치 각각에 체결부재(157)를 나사 결합시켜 연장부재(155)의 구성이 제외될 수도 있다.

한편, 탱크 몸체(10)에서 액화가스의 누출이 발생되면, 탱크 몸체(10)와 단열부(130) 사이의 압력 증가로 인해 단열부(130)를 구성하는 중합체 폼이 수축 또는 이완되어 단열부(130)에 균열(crack)이 발생될 수 있으며, 단열부(130)의 단열 성능 저하를 초래할 수 있다.

특히, 탱크 몸체(10)의 외면과 가까울수록 탱크 몸체(10)의 내부에 수용된 액화가스에 의한 온도 하중이 크게 작용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 복수개의 단열층(131, 133, 135) 사이에 설치되는 크랙 방지부(170)를 더 포함할 수 있다.

크랙 방지부(170)는, 금속이나 유리섬유, 또는 복합재 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 패턴을 갖는 그물망 형태 또는 격자구조를 갖는 플레이트나 시트 형태로 마련될 수 있다.

본 실시예의 크랙 방지부(170)는, 복수개의 단열층(131, 133, 135) 사이 중 적어도 하나에 설치되어, 액화가스의 누출로 인한 압력 상승 시 단열부(130)의 균열이 발생되거나 진전되는 것을 방지하는 보강재(Crack arrester) 역할을 할 수 있다.

예를 들면, 크랙 방지부(170)는, 시트부(110) 상에 중합체 폼이 분사 적층되어 형성되는 제1 단열층(131)과 제2 단열층(133) 사이에 설치되는 제1 크랙방지층(171)을 포함할 수 있다.

여기에서, 단열부(130)가 대략 300mm 정도의 높이(또는, 두께)를 갖는 경우, 제1 크랙방지층(171)은 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 100mm 이내에 설치되는 것이 바람직할 수 있다.

본 실시예의 크랙 방지부(170)는, 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 제1 크랙방지층(171)보다 상대적으로 높은 위치에 설치되는 제2 크랙방지층(173)을 더 포함할 수 있다.

제2 크랙방지층(173)은, 제1 크랙방지층(171)과 이격되어, 제2 단열층(133)과 제2 단열층(133) 상에 형성되는 제3 단열층(135) 사이에 위치될 수 있다.

여기에서, 제2 크랙방지층(173)에 의해 나눠지는 제2 단열층(133) 및 제3 단열층(135) 중 적어도 하나는 제1 단열층(131)보다 큰 두께를 가질 수 있다.

본 실시예의 단열구조(100)는, 탱크 몸체(10)의 외부에 중합체 폼을 분사 적층시켜 두개 이상의 층을 갖는 단열부(130)를 형성하되, 탱크 몸체(10)로부터 높이 100mm 이내에 제1 크랙방지층(171)을 설치함으로써, 상대적으로 온도 하중이 크게 작용하는 1차 단열층(131)에 균열이 발생 또는 진전되는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 제1 크랙방지층(171)보다 상대적으로 높은 위치에 제2 크랙방지층(173)을 추가 설치하여 단열부(130)의 균열을 보다 확실히 저감시킬 수 있다.

본 실시예의 단열구조(100)는, 단열부(130)의 수밀성 향상 및 외부 충격으로 인한 단열부(130)의 손상을 방지하기 위하여 단열부(130) 상에 도포되는 보호 코팅층(190)을 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법에 대해 간략히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단구조 형성방법은, 탱크 몸체(10)를 감싸도록 탱크 몸체(10)의 외면에 시트부(110)를 설치하는 단계와, 시트부(110) 상에 중합체 폼을 분사 적층시켜 복수개의 단열층을 갖는 단열부(130)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

시트부(110)를 설치하는 단계에서, 시트부(110)의 적어도 일부를 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 이격시켜 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 빈 공간(S)을 형성할 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.

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.

또한, 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
100: 단열구조
110: 시트부
111: 복합재 시트
113: 메쉬망
115: 레벨링 패드
130: 단열부
131: 제1 단열층
133: 제2 단열층
135: 제3 단열층
150: 고정부
151: 스터드부재
153: 와셔부재
155: 연장부재
157: 체결부재
170: 크랙 방지부
171: 제1 크랙방지층
173: 제2 크랙방지층
190: 보호 코팅층
S: 빈공간

Claims

탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서,
상기 탱크 몸체를 감싸도록 상기 탱크 몸체의 외면에 설치되는 시트부;
상기 시트부를 상기 탱크 몸체의 외면에 고정하기 위한 고정부; 및
상기 시트부 상에 중합체 폼이 분사되어 복수개의 단열층을 형성하는 단열부를 포함하고,
상기 시트부는 액밀이 가능한 복합재 시트를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 1항에 있어서,
상기 시트부의 적어도 일부는 상기 탱크 몸체의 외면으로부터 이격되어, 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 빈 공간이 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 2항에 있어서,
상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 설치되어 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이 간격을 일정하게 유지하는 레벨링 패드를 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 2항에 있어서,
상기 시트부는,
상기 탱크 몸체의 외면으로부터 이격되어 상기 탱크 몸체와 평행하게 배치되는 이격부; 및
상기 이격부로부터 상기 탱크 몸체의 외면과 근접하도록 돌출 형성되는 근접부를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 4항에 있어서,
상기 근접부는 상기 시트부 상에 서로 이격되어 복수개가 형성되고,
상기 복수개의 근접부 중 적어도 일부에는 상기 고정부가 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 1항에 있어서,
상기 복합재 시트는 저온 취성에 강한 금속 소재를 포함하는 유연한 재질로 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 1항에 있어서,
상기 시트부는,
금속 또는 유리섬유 재질로 이루어지며 상기 복합재 시트 상에 설치되는 메쉬망을 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 7항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 탱크 몸체의 외면에 수직되게 고정 설치되어 상기 시트부에 관통 삽입되는 스터드부재; 및
상기 스터드부재에 끼워져 상기 시트부 상에 위치되는 와셔부재를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 8항에 있어서,
상기 와셔부재는 상기 메쉬망에 형성된 다수개의 메쉬 격자 중 하나 이상을 덮도록 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 8항에 있어서,
상기 고정부는,
일단이 상기 스터드부재의 단부에 결합되어 상기 탱크 몸체의 외측 방향으로 길게 연장 형성되는 연장부재; 및
상기 연장부재의 타단에 체결되는 체결부재를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 시트부 상에 분사된 중합체 폼의 균열이 진전되는 것을 방지하기 위하여 상기 단열부 내에 설치되는 크랙 방지부; 및
상기 단열부의 수밀성 향상 및 외부 충격으로 인한 손상을 방지하기 위해 상기 단열부 상에 도포되는 보호 코팅층을 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 11항에 있어서,
상기 크랙 방지부는,
상기 탱크 몸체의 외면으로부터 100mm 이내에 설치되는 제1 크랙방지층: 및
상기 탱크 몸체의 외면으로부터 상기 제1 크랙방지층보다 상대적으로 높은 위치에 설치되는 제2 크랙방지층을 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 2항에 있어서,
상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이 간격 유지 및 단열 성능 향상을 위하여 상기 빈 공간에 설치되는 플렉시블 단열재를 더 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
제 13항에 있어서,
상기 플렉시블 단열재는 글라스울 및 에어로겔 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서,
상기 탱크 몸체를 감싸도록 상기 탱크 몸체의 외면에 시트부를 설치하는 단계; 및
상기 시트부 상에 중합체 폼을 분사 적층시켜 복수개의 단열층을 형성하는 단열부를 설치하는 단계를 포함하고,
상기 시트부는,
상기 탱크 몸체와 인접한 위치에 설치되며 저온 취성에 강한 금속 소재를 포함하여 액밀이 가능한 복합재 시트; 및
상기 복합재 시트 상에 설치되며 금속 또는 유리섬유로 이루어지는 메쉬망을 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법.
제 15항에 있어서,
상기 시트부를 설치하는 단계에서,
상기 시트부의 적어도 일부를 상기 탱크 몸체의 외면으로부터 이격시켜 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 빈 공간을 형성하는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법.