KR20220102213A - 탱크 및 그의 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열 차폐 성능이 우수하고 외부 충격에 강인한 탱크의 설계 기술에 관한 것으로, 내조에서 단열 기능을 갖는 다중 열차폐층 및 열차폐용 마감재층; 상기 내조와 거리를 두고 외조를 이루되, 단열 기능을 갖는 탄소강층 및 열차폐용 마감재층;을 포함하여 우수한 열 차폐 기능을 가질 수 있도록 한 탱크 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

Description

탱크 및 그의 제작 방법{TANK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 연료를 저장하는 탱크(tank)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액화천연가스(LNG : Liquified Natural Gas)와 같은 연료를 저장하는 탱크가 열의 차폐 성능이 우수하고 외부 충격에 강인한 특성을 가질 수 있도록 한 탱크 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.
LNG는 메탄(Methane)이 주성분인 천연가스를 액화시킨 것으로서, 가스전의 천연가스 중에 포함된 수분, 유황분, 이산화탄소 및 중질 탄화수소 등의 불순물을 제거시킨 후 극저온에서 액화시킨 무색 투명하고 냄새가 없는 청정한 액체이다.
일반적으로, LNG 차량에 탑재되어 사용되고 있는 LNG 연료탱크는 크게 내조와 외조로 구성된다. 내조에는 ??162℃의 극저온 LNG 연료가 저장되고, 외조는 탱크의 단열을 위해 진공 상태를 유지하고 내조를 보호하는 역할을 한다. 내조와 외조 사이에는 단열재가 충전되어 10 내지 5Torr 정도의 진공압력을 형성한다.
그런데, 종래의 LNG 연료탱크에 적용되는 열차단 방식을 이용하는 경우 최대 ??40℃ 내외의 온도 유지만 가능하여 연료 손실이 많은 문제점이 있다. 그리고, 열이 LNG 연료탱크의 내부로 침투되어 LNG가 증발(boil-off)하고, 이에 의해 중질 탄화수소의 농도가 높아지는 웨더링(weathering) 현상이 발생되며, 이로 인하여 LNG 차량의 엔진이 손상되는 문제점이 발생되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탱크의 외조를 탄소강으로 제작하여 충격에 강하고 생산단가를 줄일 수 있게 하며, 외조를 폴리우레탄(polyurethane)으로 코팅하여 웨더링 현상에 의한 개질화 및 연료손실을 획기적으로 개선할 수 있도록 한 탱크 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에서는 내조; 및 상기 내조의 외면에 형성되는 열차폐부;를 구비한 내조계를 포함하는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 내조는 스테인레스강을 포함하되, 상기 스테인레스강은 Ni 8~11%, Cr 18~20%를 함유한 SUS 304인 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 열차폐부는 접착제에 의해 적층된 코아층, 제1강화섬유층 및 제2강화섬유층 중에서 두 개 이상의 층을 포함하는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 접착제는 에폭시 본드(epoxy bond)인 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 코아층은 폼 코아(Foam core), 허니콤(Honeycomb), 발사(Balsa) 중에서 어느 하나의 구조로 형성되는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 코아층은 PVC(Poly Vinyl Chloride), 카본, 유리 섬유, 바솔트 섬유 중에서 어느 하나를 이용하여 형성된 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 제1강화섬유층은 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및 바솔트(Basalt) 섬유 중에서 어느 하나를 이용하여 형성되고, 제2강화섬유층은 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및 바솔트(Basalt) 섬유 중에서 어느 하나를 이용하여 형성된 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 제1강화섬유층은 유리 섬유를 이용하여 형성되는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 제2강화섬유층은 탄소 섬유를 이용하여 형성되는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 내조계는 상기 열차폐부의 외면에 형성된 마감재부를 더 포함하는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 마감재는 열차폐용 도장층과 폴리우레탄 코팅층(polyurethane coating layer)이 적층된 구조로 형성된 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 열차폐용 도장층은 세라믹(ceramic) 계열의 페인트인 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 내조의 두께는 상기 탱크에 저장되는 물질의 1 리터당 20 내지 30㎛이며, 상기 열차폐부 및 상기 마감재부의 두께는 각각 상기 물질의 1 리터당 25 내지 35 ㎛인 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 내조계의 외면에 적층 구조의 탄소강층; 및 마감재부를 구비한 외조계를 더 포함하는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 탄소강층은 SS400 탄소강인 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 외조계의 두께는 상기 탱크에 저장되는 물질의 1 리터당 20 내지 30㎛이며, 상기 마감재부의 두께는 상기 물질의 1 리터당 0.5 내지 0.7 ㎛인 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 내조계와 외조계의 사이에 형성된 공간부를 포함하는 탱크를 제공하고자 한다.
또한, 상기 탱크는 차량에 사용되는 탱크를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에서는 내조를 형성하는 내조 형성단계; 및 상기 내조의 외면에 다중 구조의 열차폐부를 형성하는 열차폐부 형성단계;로 이루어지는 내조계 형성단계;를 포함하는 탱크의 제작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 열차폐부 형성단계 이후에, 상기 열차폐부의 외면에 마감재부를 형성하는 마감재부 형성단계;를 더 포함하는 탱크의 제작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 마감재부 형성단계는 열차폐용 도장층을 형성하는 단계; 및 상기 열차폐용 도장층의 외면에 폴리우레탄 코팅층(polyurethane coating layer)을 형성하는 단계를 포함하는 탱크의 제작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 마감재부 형성단계 이후에, 외조를 형성하는 단계를 더 포함하는 탱크의 제작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 마감재부 형성단계는 열차폐용 도장층을 형성하는 단계; 및 상기 열차폐용 도장층의 외면에 폴리우레탄 코팅층(polyurethane coating layer)을 형성하는 단계를 포함하는 탱크의 제작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 마감재부 형성단계 이후에, 외조를 형성하는 단계를 더 포함하는 탱크의 제작 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 열차폐부 형성단계는 상기 내조의 상부면에 에폭시 본드를 도포하는 단계; 상기 에폭시 본드의 위에 코아층을 형성하는 단계; 상기 코아층의 상부면에 에폭시 본드를 도포하는 단계; 상기 에폭시 본드의 위에 제1강화섬유층을 형성하는 단계; 상기 제1강화섬유층의 상부면에 에폭시 본드를 도포하는 단계; 및 상기 에폭시 본드의 위에 제2강화섬유층을 형성하는 단계;를 포함하는 탱크의 제작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명인 탱크 및 그의 제작 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 내조계의 4중 차폐 구조에 의하여 외부의 열원으로부터 내조계 측으로 유입되는 열이 효과적으로 차단되고, 내조계에 보관 중인 LNG 연료의 보냉 처리가 완벽하게 수행되는 효과가 있다.
둘째, 탱크의 외조계를 탄소강으로 제작하여 충격에 강인하고, 이로 인하여 잘 파손되지 않는 효과가 있다. 또한, 탱크의 외조계를 탄소강으로 제작하여 생산단가를 줄이고, 외조계를 폴리우레탄(polyurethane)으로 코팅하여 웨더링 현상에 의한 개질화 및 연료손실을 획기적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 내조계에 탄소 섬유를 가미하여 온도에 따른 탱크 벽의 온도차에 의한 충격을 줄일 수 있는 효과가 있다.
넷째, 내조계의 열차폐용 도장층의 열 차폐 페인트로써 세라믹(ceramic) 계열의 페인트를 사용하여 오염물질을 발생하지 않는 효과가 있다. 이로 인하여 열차폐용 도장층의 열 차폐 페인트가 대기환경과 온도에 미치는 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 외조계의 탄소강층에 SS400 탄소강을 사용하여도 문제가 발생하지 않도록 탱크를 복합재 구조로 설계함으로써, 열차폐 성능이 향상되고 사고 발생시 충격에 의한 휨 변형이 최소화되는 효과가 있다.
여섯째, 외조계의 탄소강층에 SS400 탄소강을 사용 함으로써 단열효과가 향상되고, 탱크의 무게가 줄어드는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 탱크의 외관 개략도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 탱크의 내조계에 대한 상세 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 탱크의 외조계에 대한 상세 단면도이다.
도 5는 도 2에서 A 부분에 대한 상세도이다.
도 6은 본 발명에 의한 탱크에서 도장층의 열 차폐 페인트로 사용된 세라믹의 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 탱크가 화물차량에 탑재된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 탱크의 제작 방법 중에서 내조계의 제작 방법에 대한 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 탱크의 제작 방법 중에서 외조계의 제작 방법에 대한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 설명에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되는 것이며, 어떠한 의미를 한정하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 그리고 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, "포함 하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 탱크의 외관 개략도이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 탱크(100)는 ??162℃의 극저온 LNG 연료가 저장되고, 내부의 저온 에너지를 유지하는 내조계(110), 외부의 열원으로부터 내조계(110) 측으로 유입되는 열을 차단함과 아울러 상기 내조계(110)의 저온에너지가 외부로 유출되는 것을 차단하고, 충격 등으로부터 내조계(110)를 보호하는 외조계(120) 및 상기 내조계(110)와 외조계(120)의 사이에 형성된 공간부(130)를 포함한다.
참고로, 내조계라 함은 내조와 내조를 둘러싸는 각 층을 모두 포함하여 지칭하는 용어이고, 외조계라 함은 외조와 외조를 둘러싸는 각 층을 모두 포함하여 지칭하는 용어이다.
탱크(100)는 내조계(110)와 외조계(120)에 의해 이중 구조를 가지며, 내조계(110)와 외조계(120)가 소정의 간격을 두고 형성되는 것에 의해 공간부(130)가 형성된다.
도 3은 본 발명에 의한 탱크의 내조계에 대한 상세 단면도이다.
도 3을 참조하면, 내조계(110)는 적층된 구조의 내조(111), 열차폐부(112) 및 마감재부(113)을 포함한다.
열차폐부(112)는 단열 기능을 갖는 다중의 열차폐층들이 적층된 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 열차폐부(112)는 내조(111)의 외면에 에폭시 본드(epoxy bond)(112A)에 의해 순차적으로 적층된 코아층(Core Layer)(112B), 제1강화섬유층(112C) 및 제2강화섬유층(112D)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코아층(112B), 제1강화섬유층(112C) 및 제2강화섬유층(112D)의 접착제로써 다양한 종류의 접착제들이 사용될 수 있으며, 바람직하게는
에폭시 본드(112A)가 사용되는 것이다. 그리고, 상기 코아층(112B)은 PVC(Poly Vinyl Chloride), 카본, 유리 섬유, 바솔트 섬유 중에서 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1강화섬유층(112C) 및 제2강화섬유층(112D)은 각각 탄소 섬유(Carbon Fiber, 유리 섬유(Glass Fiber), 아라미드 섬유 및 바솔트(Basalt) 섬유 중에서 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1강화섬유층(112C)은 유리섬유를 이용하여 형성되고, 제2강화섬유층(112D)은 탄소섬유를 이용하여 형성되는 것이다.
상기 마감재부(113)는 내조(111)를 감싸는 형태로 형성되며, 차폐 기능을 갖는 하나 이상의 마감재층으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 마감재부(113)는 열차폐용 도장층(113A) 및 폴리우레탄 코팅층(polyurethane coating layer)(113B)이 적층된 형태로 구현될 수 있다.
상기 내조(111)의 재료는 스테인레스강(Stainless Steel)일 수 있다. 상기 내조(111)의 재료로 사용된 스테인레스강의 예로써, SUS 304가 사용될 수 있다. SUS 304는 Ni 8~11%, Cr 18~20%를 함유한 강이다. 8~11% Ni 강은 DNT(Double-normalized and tempered) 또는 QT(Quenched and tempered)와 같은 열처리를 통해 결정립을 미세화시킴으로써 페라이트계의 약점인 연성-취성 파괴천이를 ??200℃ 이하로 저하시킨 소재이다.
SUS 304는 대표적인 오스테나이트계 스테인리스강으로 18-8강으로 불리며, 내약품성, 내열성이 뛰어난 것으로 알려져 있다. SUS 304는 오스테나이트 결정립이 최적화된 면심입방격자로서 연성-취성천이 온도가 존재하지 않아 ??200℃ 이하의 온도에서도 높은 인성을 유지할 수 있고, 용접성 및 성형성이 우수하며, 9% Ni 강에 비하여 1.5배의 열팽창계수를 가지고 있다. SUS 304는 일반 금속들 중에서 열전도도가 가장 낮은 것으로 알려져 있다. 내조(111)에 상기와 같은 스테인레스강을 사용함으로써, 단열 성능을 향상시키고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
참고로, 금속의 열전도도는 은>동>알루미늄>텅스텐>황동>니켈>철>백금>청동>탄소강>주철>납>스테인레스 순이다. 그리고, SUS30x 계열의 열전도도는 14~45W/m.k 이고, 온도 전도도는 0.016m2/h 이다. 내조계(110)의 경우 ??162~170℃에서 수축과 팽창이 일어나는데, 그 정도가 미세할지라도 지속적으로 일어나는 경우 크랙(crack)을 유발할 수 있다. 그런데, 내조계(110)에 SUS30x 계열의 스테인레스 강을 사용함으로써, 크랙 유발을 최소화할 수 있다.
상기 코아층(112B)의 구조는 다양한 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 코아층(112B)은 폼 코아(Foam core), 허니콤(Honeycomb), 발사(Balsa) 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다. 또한, 상기 코아층(112B)은 PVC(Poly Vinyl Chloride), 카본, 유리 섬유, 바솔트 섬유 중에서 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1강화섬유층(112C)과 제2강화섬유층(112D)은 다양한 것들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1강화섬유층(112C)은 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및 바솔트(Basalt) 섬유가 사용될 수 있고, 제2강화섬유층(112D)은 탄소섬유, 아라미드(aramid)가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 제1강화섬유층(112C)은 유리섬유를 이용하여 형성되고, 제2강화섬유층(112D)은 탄소섬유를 이용하여 형성되는 것이다.
이와 같이, 내조계(110)가 내조(111), 코아층(112B), 제1강화섬유층(112C) 및 제2강화섬유층(112D)에 의한 4중의 단열구조를 갖게 하고, 탄소섬유를 포함 함으로써, 열 차폐력과 온도차에 따른 결로 현상이 방지되고, 종래의 엘엔지 연료탱크에 비하여 단열효과가 30% 이상 향상된 것을 실험을 통해 확인하였다. 참고로, 공간부(130)를 진공처리하는 경우에도 서포트(support) 부재(131)를 통한 열전달, 제반 부품들에 의한 기밀도 저하로 인하여 에어 리키지(Air leakage)가 유발되어 진공도가 저하되고, 내조계(110)와 외조계(120)의 사이에 결로가 발생되어 탱크(100)의 보냉성이 급격하게 저하될 수 있다. 그러나, 내조계(110)가 상기와 같은 4중의 단열구조와 탄소섬유를 갖게 함으로써 상기와 같이 보냉성이 급격하게 저하되는 것을 방지할 수 있다.
마감재부(113)의 열차폐용 도장층(113A)은 열 차폐 페인트로써 세라믹(ceramic) 계열의 페인트가 사용될 수 있다. 도 6은 열차폐용 도장층(113A)에 적용된 세라믹 계열의 페인트를 현미경으로 관찰한 사진이다. 도 6에서와 같이 구조화된 세라믹 구는 탄소 에너지 구조를 구축하여 높은 열 저항력을 제공한다. 그 결과 모든 열전당 메카니즘을 차단하는 미로 형태의 다층적 열 반사 탄성 도막이 형성되어 열 전달을 차단하게 된다. 이와 같이 열차폐용 도장층(113A)의 열 차폐 페인트로써 세라믹 계열의 페인트를 사용함으로써, 대기환경과 온도에 미치는 영향을 종래의 제품에 비하여 20% 이상 줄일 수 있다.
마감재부(113)의 폴리우레탄 코팅층(113B)은 열차폐 기능을 수행하는 열차폐용 마감재층으로, 발포성 물질이 아니라 얇게 코팅되는 물질이다. 이와 같은 폴리우레탄 코팅층(113B)을 통하여, 외부 환경에 대하여 강인하고, 충격에 대하여 우수한 흡수성을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 탱크의 외조계에 대한 상세 단면도이다.
도 4를 참조하면, 외조계(120)는 적층 구조의 탄소강층(121) 및 마감재부(122)를 포함한다. 상기 마감재부(122)는 적층 구조의 열차폐용 도장층(122A) 및 폴리우레탄 코팅층(122B)을 포함한다.
외조계(120)의 외조에 해당되는 탄소강층(121)은 구조용 강재로서 여러 종류의 탄소강이 사용될 수 있다. 예를 들어, 탄소강층(121)에 SS400 탄소강이 사용될 수 있다. SS400 탄소강은 내열성을 갖는 강재로서 이의 열전도도는 46W/m.k이고, 온도 전도도는 0.053 m2/h 이다.
탄소강층(121)에 SS400 탄소강을 사용하여도 문제가 발생하지 않도록, 탱크(100)를 상기와 같은 복합재 구조로 설계함으로써, 열차폐 성능이 향상되고 사고 발생시 충격에 의한 휨 변형이 최소화된다.
열차폐용 도장층(122A)은 열을 차폐하는 기능과 온도차에 따른 결로현상을 방지하는 역할을 한다. 열차폐용 도장층(122A)의 충진재료로써 세라믹이 사용될 수 있다.
폴리우레탄 코팅층(122B)은 열차폐 기능을 수행하는 표면처리재료로써 환경의 영향을 적게 받고 외부 충격에 대한 흡수성도 우수한 것으로 알려져 있다.
공간부(130)는 외조계(120)가 내조계(110)와 간격을 두고 형성되는 것에 의해 형성된다. 공간부(130)는 진공 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 공간부(130)는 10~5Torr의 진공압력으로 유지될 수 있다. 공간부(130)의 진공도가 높을수록 진공 중에서의 열전달 속도가 늦어지며 열전도를 적게할 수 있다. 하지만, 펄라이트 진공 단열법에서, 어느 진공도 이하에서는 일정치의 열전도도를 갖게 된다. 이 조건의 진공도를 경제적으로 유효한 진공도(예: 10~5Torr)라고 칭하며, 이 때의 펄라이트 진공단열의 열전도도는 2.4ㅧ10-3 kcal/m2h℃로 되어 펄라이트 진공단열은 상압 펄라이트 침입 열량에 비하여 1/10로 감소되는 것을 실험을 통해 확인하였다. 이렇게 탱크(100)가 진공 2중 튜브 형태를 갖게 함으로써, 복사열이 보다 확실하게 차단되어 단열 성능이 향상되는 효과가 있다.
참고로, 본 발명에 따른 공간부(130)를 상기와 같이 내조계(110)와 외조계(120)의 사이에 형성하여 상기와 같이 진공처리하지 않고, 내조계(110)와 외조계(120)를 밀착시켜 결합하는 방식으로 제작될 수도 있다.
상기 내조계(110)와 외조계(120)를 이루는 각 구성의 두께는 탱크(100)에 저장되는 물질(예: LNG)의 저장용량에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 내조(111)의 두께는 LNG 1 리터당 20 내지 30㎛이며, 탄소강층(121)의 두께는 LNG 1 리터당 20 내지 30㎛이며, 열차폐부(112) 및 마감재부(113)의 두께는 LNG 1 리터당 25 내지 35 ㎛이며, 마감재부(122)의 두께는 LNG 1리터 당 0.5 내지 0.7 ㎛이다. 예를 들어, 400리터의 LNG를 저장하는 탱크(100)의 경우, 내조계(110)의 두께는 20 내지 25㎜이고, 외조계(120)의 두께는 8 내지 10㎜이다. 보다 구체적으로, 내조계(110)의 내조(111)의 두께는 8 내지 10㎜, 코아층(112B)의 두께는 2 내지 3㎜, 제1강화섬유층(112C)의 두께는 0.5 내지 2㎜, 제2강화섬유층(112D)의 두께는 0.5 내지 2㎜, 에폭시본드(112A)의 두께는 0.5 내지 2㎜가 될 수 있다. 그리고, 마감재부(113)의 두께는 200 내지 300㎛가 될 수 있다. 또한, 외조계(120)의 외조인 탄소강층(121)의 두께는 8 내지 10㎜, 마감재부(122)의 두께는 200 내지 300 ㎛가 될 수 있다.
도 5는 도 2에서 A 부분에 대한 상세도이다. 도 5를 참조하면, 내조계(110)와 외조계(120)가 견고한 구조를 갖도록 하기 위하여 공간부(130)에 소정 간격으로 서포트(support) 부재(131)들을 설치할 수 있다.
도 7은 화물차량에 탑재된 탱크(100)가 화물차량에 탑재된 모습을 나타낸 것이다. 탱크(100)가 상기 설명에서와 같은 구조를 가지므로, 외부의 충격에 강인하고, 열차폐 기능이 우수하며, 중량이 가벼운 특징들을 갖는다.
한편, 도 8은 본 발명에 따른 탱크의 제작 방법 중에서 내조계의 제작 방법에 대한 순서도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 내조계의 제작 방법은
내조를 형성하는 내조 형성단계(S81), 상기 내조의 외면(예: 상부면)에 다중 구조의 열차폐부를 형성하는 열차폐부 형성단계(S82) 및 상기 열차폐부의 외면에 마감재부를 형성하는 마감재부 형성단계(S83)을 포함한다.
내조 형성단계(S81)에서는 내조(111)를 형성한다. 상기 내조(111)의 재료로써 스테인레스강이 사용될 수 있다. 상기 스테인레스강의 종류는 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들어, 스테인레스강으로써 SUS 304가 사용될 수 있다. SUS 304는 대표적인 오스테나이트계 스테인리스강으로 18-8강으로 불리며, 내약품성, 내열성이 뛰어난 것으로 알려져 있다. SUS 304는 면심입방격자로서 연성-취성천이 온도가 존재하지 않아 ??200℃ 이하의 온도에서도 높은 인성을 유지할 수 있고, 용접성 및 성형성이 우수하며, 9% Ni 강에 비하여 1.5배의 열팽창계수를 가지고 있다. SUS 304는 일반 금속들 중에서 열전도도가 가장 낮은 것으로 알려져 있다.
열차폐부 형성단계(S82)에서는 상기 내조(111)의 외면에 다중 구조의 열차폐부(112)를 형성한다. 상기 열차폐부(112)는 단열 기능을 갖는 다중의 열차폐층들이 적층된 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 열차폐부(112)는 상기 내조(111)의 상부면에 에폭시 본드(epoxy bond)(112A)에 의해 순차적으로 적층된 코아층(Core Layer)(112B), 제1강화섬유층(112C) 및 제2강화섬유층(112D)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 코아층(112B), 제1강화섬유층(112C) 및 제2강화섬유층(112D)의 접착제로써 다양한 종류의 접착제들이 사용될 수 있으며, 바람직하게는
에폭시 본드(112A)가 사용되는 것이다. 그리고, 상기 제1강화섬유층(112C) 및 제2강화섬유층(112D)은 각각 탄소 섬유(Carbon Fiber, 유리 섬유(Glass Fiber), 아라미드 섬유 및 바솔트(Basalt) 섬유 중에서 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1강화섬유층(112C)은 유리섬유를 이용하여 형성되고, 제2강화섬유층(112D)은 탄소섬유를 이용하여 형성되는 것이다.
마감재부 형성단계(S83)에서는 상기 열차폐부(112)의 외면에 마감재부(113)가 형성된다. 상기 마감재부(113)는 차폐 기능을 갖는 하나 이상의 마감재층으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 마감재부(113)는 열차폐용 도장층(113A) 및 폴리우레탄 코팅층(polyurethane coating layer)(113B)이 적층된 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 열차폐용 도장층(113A)은 열차폐용 마감재층으로, 여러 종류의 열차폐 페인트들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 열차폐용 도장층(113A)의 열 차폐 페인트로써 세라믹(ceramic) 계열의 페인트가 사용될 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 탱크의 제작 방법 중에서 외조계의 제작 방법에 대한 순서도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 외조계의 제작 방법은 탄소강층을 형성하는 탄소강층 형성단계(S91) 및 상기 탄소강층의 외면에 열차폐용 마감재부를 형성하는 마감재부 형성단계(S92)를 포함한다.
탄소강층 형성단계(S91)에서는 탄소강층을 형성한다. 상기 탄소강층(121)은 구조용 강재로서 여러 종류의 탄소강이 사용될 수 있다. 예를 들어, 탄소강층(121)에 SS400 탄소강이 사용될 수 있다. SS400 탄소강은 내열성을 갖는 강재로서 이의 열전도도는 46W/m.k이고, 온도 전도도는 0.053 m2/h 이다.
마감재부 형성단계(S92)에서는 상기 탄소강층(121)의 외면에 마감재부(122)를 형성한다. 상기 마감재부(122)는 적층 구조의 열차폐용 도장층(122A) 및 폴리우레탄 코팅층(122B)을 포함한다. 열차폐용 도장층(122A)은 열을 차폐하는 기능과 온도차에 따른 결로현상을 방지하는 역할을 한다. 열차폐용 도장층(122A)의 충진 재료로써 세라믹이 사용될 수 있다. 폴리우레탄 코팅층(122B)은 열차폐 기능을 수행하는 표면처리 재료로써 환경의 영향을 적게 받고 외부 충격에 대한 흡수성도 우수한 것으로 알려져 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 탱크 110 : 내조계
111 : 내조 112 : 열차폐부
112A : 에폭시 본드 112B : 코아층
112C : 제1강화섬유층 112D : 제2강화섬유층
113,122 : 마감재부 113A,122A : 열차폐용 도장층
113B,122B : 폴리우레탄 코팅층 120 : 외조계
130 : 공간부 131 : 서포트 부재

Claims (3)

  1. 외조를 이루는 탄소강층; 및
    상기 탄소강층의 외면에 적층 구조로 형성된 열차폐용 도장층과 폴리우레탄 코팅층;을 구비한 외조계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크.
  2. 탄소강층을 형성하는 탄소강층 형성단계; 및
    상기 탄소강층의 외면에 열차폐용 마감재부를 형성하는 마감재부 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크의 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마감재부 형성단계는
    상기 탄소강층의 외면에 열차폐용 도장층을 형성하는 단계; 및
    상기 열차폐용 도장층의 외면에 폴리우레탄 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크의 제작 방법.
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