KR20220163260A - 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 1차 단열벽의 개방된 측면과 대응하게 구성된 제 1 패널 블록, 2차 단열벽과 개방된 측면과 대응하게 구성된 제 2 패널 블록, 상기 제 2 패널 블록에 결합되는 제 2 플레이트, 상기 제 2 플레이트와 연결되고, 액화가스 저장탱크 내벽과 용접되는 제 1 플레이트, 및 상기 제 1 플레이트와 연결되고, 상기 제 1 패널 블록의 상면에 위치하는 제 3 플레이트를 포함하고, 상기 제 1 플레이트, 제 2 플레이트 및 제 3 플레이트는 서로 용접 결합됨으로써, 상기 제 1 단열벽 및 제 2 단열벽이 밀폐되는 구조가 구현된다.

Description

액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박{Liquefied gas storage tank and vessel comprising the same}
본 발명은 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
또한, LNG와 같은 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등의 선박 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장탱크(소위 "화물창"으로 지칭됨)가 설치되어 있다.
또한, 액화가스 저장탱크는, 외부로부터의 열 침입에 의해 증발가스(Boil Off Gas; BOG)가 발생될 수 있으며, 단열 설계를 통해 증발 가스의 기화 비율인 자연 기화율(Boil Off Rate; BOR)을 낮추는 것이 액화가스 저장탱크 설계의 핵심 기술이다. 또한, 액화가스 저장탱크는 슬로싱(Sloshing) 등 다양한 하중에 노출되기 때문에 단열패널의 기계적 강도를 확보하는 것도 필수적일 수 있다.
한편, LNG 탱크 단열 방벽 시공이 완료되면, 공정 마지막 단계로서 리크 테스트(Leak Test)를 수행하게 되는데. 이러한 리크 테스트는 단열 공간을 진공으로 만들어 시간 경과에 따른 진공 압력의 상승도 추이를 확인하는 것으로 수행하게 된다. 그리고 작업 통로 부분을 제외한 LNG 탱크의 단열 방벽 구조에 대한 리크 테스트가 종료된 다음, 최종 단계에서 작업 통로를 다시 메우고, 최소한의 작업자와 작업 장치를 이용하여 나머지 단열 방벽 구조를 수행하고, 완료하게 된다.
현재 산업계에서는 시공에 소요되는 자재비의 절감과 용접 공수를 절감할 수 있는 경제적이고도 운용에 편리한 새로운 형태의 S/O(Side opening)마감 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시공에 소요되는 자재비의 절감과 용접 공수를 감소시킬 수 있는 경제적이고도 운용에 편리한 새로운 형태의 S/O(Side opening)마감 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 선박은 1차 단열벽의 개방된 측면과 대응하게 구성된 제 1 패널 블록, 2차 단열벽과 개방된 측면과 대응하게 구성된 제 2 패널 블록, 상기 제 2 패널 블록에 결합되는 제 2 플레이트, 상기 제 2 플레이트와 연결되고, 선체와 용접되는 제 1 플레이트, 및 상기 제 1 플레이트와 연결되고, 상기 제 1 패널 블록의 상면에 위치하는 제 3 플레이트를 포함하고, 상기 제 1 플레이트, 제 2 플레이트 및 제 3 플레이트는 서로 용접 결합됨으로써, 상기 제 1 단열벽 및 제 2 단열벽이 밀폐되는 구조가 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 플레이트와 상기 제 1 패널 블록 사이를 밀폐하는 접합부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 플레이트의 내면이 상기 제 2 플레이트와 용접되고, 외면이 상기 제 3 플레이트와 용접되는 적층 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 3 플레이트와 적층되고 용접 결합되는 제 4 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 플레이트, 제 2 플레이트, 제 3 플레이트 및 제 4 플레이트는 스테인리스 스틸, 알루 미늄, 황동, 아연, 고망 간강, 탄소강강판 및 니켈강판 중 어느 한 개의 소재로 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 패널 블록 및 제 2 패널 블록은 우드 박스(Wood box)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 플레이트는 상기 제 2 패널 블록을 고정하는 볼트부재를 더 포함하고, 상기 볼트부재는 상기 제 2 패널 블록을 관통하는 관통부재, 및 상기 관통부재를 조이는 너트로 구성되고, 상기 제 2 패널 블록의 높이를 조절하기 위한 높이조절부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박은 시공에 소요되는 자재비의 절감과 용접 공수를 감소시킬 수 있는 경제적이고도 운용에 편리한 새로운 형태의 S/O(Side opening)마감 방법을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 1차 방벽을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조를 설명한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 패널 블록을 구체적으로 설명한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징은 첨부된 도면들과 관련된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. 또한, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 LNG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발 가스는 기체 상태의 증발 가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 설명하기 위한 일부 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 1차 방벽을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 선박에 구비되어 극저온(약-160℃ 내지 -170℃) 물질인 LNG와 같은 액화가스를 저장할 수 있다.
이하에서 설명하는 액화가스 저장탱크(1)가 구비되는 선박은, 도시하지 않았지만, 화물을 출발지에서 목적지까지 수송하는 상선 외에도 해상의 일정 지점에 부유하여 특정한 작업을 수행하는 해양구조물을 포괄하는 개념임을 알려 둔다. 또한, 본 발명에서 액화가스 저장탱크(1)는, 액화가스를 저장하는 어떠한 형태의 탱크도 포함됨을 밝혀둔다.
액화가스 저장탱크(1)는, 액화가스와 접촉하는 1차 방벽(2), 1차 방벽(2)의 외측에 설치되는 1차 단열벽(3), 1차 단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차 방벽(4), 2차 방벽(4)의 외측에 배치되는 2차 단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 2차 단열벽(5)과 선체(7) 사이에 설치되는 접착 부재인 마스틱(6) 및 고정 부재인 스터드(8) 등에 의해 선체(7)에 지지될 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)는 단열성능 및 저장용량을 최적화하기 위해 1차 단열벽(3)과 2차 단열벽(5)의 두께를 최적화하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 1차 단열벽(3)과 2차 단열벽(5)의 주요 재질로 폴리우레탄 폼을 사용할 경우 1차 단열벽(3)의 두께와 2차 단열벽(5)의 두께를 합친 전체 두께는 250mm 내지 500mm 범위가 되도록 할 수 있다.
상기에서, 액화가스 저장탱크(1)는, 평면 및 코너구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액화가스 저장탱크(1)의 전후 방향의 횡벽, 횡벽 사이의 바닥, 세로벽 및 천장은 평면구조에 해당할 수 있다. 또한, 예를 들어, 액화가스 저장탱크(1)의 횡벽, 바닥, 세로벽, 천장이 만나는 구조는 코너구조에 해당할 수 있다. 여기에서, 코너구조는 둔각 코너구조 또는 직각 코너구조를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 1차 방벽(2)은, 극저온 물질인 액화가스를 수용하는 수용공간을 형성하며, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속 재질은 스테인리스 강재가 될 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다. 1차 방벽(2)은, 2차 방벽(4)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
1차 방벽(2)은, 앵커 스트립(도시하지 않음)에 의해 1차 단열벽(3)의 상부에 고정 결합되어, 액화가스 저장탱크(1)에 저장되는 극저온 물질인 액화가스와 직접 접촉되도록 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 1차 방벽(2)은, 1차 단열벽(3)의 상면에 접촉되는 평면부(21), 온도에 의한 수축 또는 팽창 응력(stress) 완화를 위한 곡면부(22), 평면부(21)와 곡면부(22) 사이의 경계부(23)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 1.0 내지 1.5mm두께의 스테인리스 강재, 바람직하게는 1.0 내지 1.2mm 두께의 스테인리스 강재로 된 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 형성될 수 있다. 즉, 1차 방벽은 주름형상으로 형성될 수 있다.
1차 방벽(2)은, 주름형상이 제1곡률반경(R1)과 제2곡률반경(R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예의 1차 방벽(2)은 평면부(21)와 곡면부(22) 사이의 경계부(23)에서 제1곡률반경(R1)을 이루고, 곡면부(22)가 제2곡률반경(R2)을 이루는 2가지 종류의 곡률반경(R1, R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1곡률반경(R1)은 제2곡률반경(R2)에 비해 작게 형성될 수 있다. 곡률반경(R1, R2)을 갖는 1차 방벽(2)은, 상부가 완만한 곡선을 이루므로 용접 검사에 용이하고, 또한 옆에서 타격하는 유체가 바로 흘러가게 되므로 슬로싱에도 유연하게 대응할 수 있다.
또한, 본 실시예의 1차 방벽(2)은, 라지 코러게이션(Large corrugation)과 스몰 코러게이션(Small corrugation) 구분 없이 전 지역에서 수평 및 수직의 주름 크기가 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 1차 방벽(2) 전체에서 수평 및 수직의 주름 크기가 동일하므로, 1차 방벽 제작이 용이할 수 있다.
도 1을 참조하면, 1차 단열벽(3)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 1차 방벽(2)과 2차 방벽(4) 사이에 설치될 수 있다.
1차 단열벽(3)은, 1차 방벽(2)의 외측으로 1차 플라이우드(31)와 1차 단열재(32)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 1차 플라이우드(31)의 두께와 1차 단열재(32)의 두께를 합친 두께에 해당할 수 있다. 1차 단열벽(3)은 160mm 내지 250mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차 플라이우드(31)는, 1차 방벽(2)과 1차 단열재(32) 사이에 설치될 수 있다.
1차 플라이우드(31)는, 6.5mm 내지 15mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차 단열재(32)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
1차 단열재(32)는, 1차 플라이우드(31)와 2차 방벽(4) 사이에 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있으며, 170mm 내지 240mm의 두께 범위에 해당할 수 있다.
도 1을 참조하면, 1차 단열벽(3)의 일부, 2차 방벽(4) 및 2차 단열벽(5)이 적층되어 단위 요소를 이룰 수 있다. 여기에서, 단위 요소를 이루는 1차 단열벽(3)의 일부는 고정단열벽(3b)으로 정의할 수 있으며, 폭은 단위 요소에 포함된 2차 단열벽(5)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 또한, 고정단열벽(3b), 2차 방벽(4) 및 2차 단열벽(5)은 기 고정된 상태로, 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 각각이 분리되어 액화가스 저장탱크(1) 내에 배치될 수도 있을 것이다. 이로 인해 1차 단열벽(3)의 양측으로 2차 방벽(4)의 일부가 노출될 수 있다. 단위 요소들은 이웃하여 배치될 수 있으며, 이때 이웃하는 1차 단열벽(3) 사이의 공간 부분, 즉 2차 방벽(4)이 노출되는 공간 부분에는 연결 단열벽(3a)이 설치될 수 있다.
2차 방벽(4)은 메인방벽(41)과 보조방벽(42)으로 구분될 수 있으며, 메인방벽(41)은 단위 요소에서 2차 단열벽(5)의 상부에 설치되고, 보조방벽(42)은 노출되는 메인방벽(41)과 연결 단열벽(3a) 사이에 설치된다. 이때, 보조방벽(42)은 서로 인접한 단위 요소들에 마련된 메인방벽(41)을 상호 연결하도록 마련된다. 즉, 이웃하여 배치되는 단위 요소들은 메인방벽(41)에 적층되는 보조방벽(42) 및 연결 단열벽(3a)에 의하여 마감될 수 있다.
연결 단열벽(3a)이 마련되는 부분의 적층 구조는 도 2에 의해 설명된다. 연결 단열벽(3a)은 단위 요소를 이루는 1차 단열벽(3)에서 설명한 것과 동일 또는 유사한 연결 플라이우드(31a)와 연결 단열재(32a)가 적층된 형태로 마련될 수 있으며, 본 명세서에서 1차 단열벽(3)이 연결 단열벽(3a) 및 고정단열벽(3b)을 포괄할 수 있음을 알려 둔다.
도 2는 도 1의 A-A'면의 단면 구조를 나타내며, 연결 단열벽(3a)은, 연결 플라이우드(31a)와 연결 단열재(32a)가 적층된 구조를 가질 수 있다. 연결 단열벽(3a)의 두께는 연결 플라이우드(31a)의 두께와 연결 단열재(32a)의 두께를 합친 두께에 해당할 수 있다.
연결 플라이우드(31a)는, 6.5mm 내지 15mm의 두께로 형성될 수 있다.
연결 단열재(32a)는, 연결 플라이우드(31a)와 2차 방벽(4)의 보조방벽(42) 사이에 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있으며, 160mm 내지 240mm의 두께 범위에 해당할 수 있다.
상기한 바와 같이, 1차 단열벽(3)의 1차 단열재(32)와 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)는 두께가 동일할 수 있다. 다만, 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)의 경우 하부에 2차 방벽(4)의 메인방벽(41)에 더하여 보조방벽(42)이 더 적층되므로, 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)는 1차 단열벽(3)의 1차 단열재(32)의 두께보다 보조방벽(42)의 두께만큼 작은 두께일 수 있다.
상기한 연결 단열벽(3a)은, 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차 단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 보조방벽(42)과 함께 밀봉하면서 외부로부터의 열 침입을 차단하는 역할을 수행하도록 설치된다.
그런데 연결 단열벽(3a)은, 단위 요소를 이루는 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치되는 구조이기 때문에, 연결 단열벽(3a) 하부의 2차 방벽(4)을 극저온으로부터 보호하는데 취약할 수 밖에 없다. 이에 따라 메인방벽(41)과 보조방벽(42)이 겹쳐지는 연결 단열벽(3a) 하부의 2차 방벽(4)에서 문제가 발생될 가능성이 높다. 이에 이하에서는 연결 단열벽(3a)을 중심으로 설명한다.
2차 방벽(4)은, 단열벽(3a)을 포괄하는 1차 단열벽(3)과 2차 단열벽(5) 사이에 설치될 수 있으며, 1차 방벽(2)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
고정단열벽(3b) 하단의 2차 방벽(4)은 단일 방벽으로서 메인방벽(41)을 포함하고, 연결 단열벽(3a) 하단의 2차 방벽(4)은, 단위 요소를 서로 연결하는 메인방벽(41)과, 단위 요소를 이루는 2차 단열벽(5) 상에 마련되는 보조방벽(42)을 포함할 수 있다.
메인방벽(41)은, 단위 요소를 이루는 2차 단열벽(5) 상에 마련되며 0.6mm 내지 1.0mm의 두께로 형성될 수 있고, 서로 인접한 메인방벽(41)은 보조방벽(42)이 적층되면서 기밀을 이룰 수 있다.
보조방벽(42)은, 단위 요소들을 서로 연결하는 구성으로서 0.6mm 내지 1.0mm의 두께로 형성될 수 있고 메인방벽(41) 상에 적층될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 2차 단열벽(5)은, 고정단열벽(3b) 및 연결 단열벽(3a)과 함께 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 2차 단열벽(5)은 2차 방벽(4)과 선체(7) 사이에 설치될 수 있으며, 2차 단열재(51), 2차 플라이우드(52)를 포함하여 구성될 수 있다.
2차 단열벽(5)은, 2차 방벽(4)의 외측으로 2차 단열재(51)와 2차 플라이우드(52)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 2차 단열재(51)의 두께와 2차 플라이우드(52)의 두께를 합친 전체 두께가 160mm 내지 240mm로 형성될 수 있다.
2차 단열재(51)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
2차 단열재(51)는, 2차 방벽(4)과 2차 플라이우드(52) 사이에서 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있으며, 150mm 내지 230mm의 두께로 형성될 수 있다.
2차 플라이우드(52)는, 2차 단열재(51)와 선체(7) 사이에 설치될 수 있다. 예를 들어, 또한, 2차 단열재(51)는 2차 플라이우드(52)와 접하여 설치될 수 있다. 2차 플라이우드(52)는, 6.5mm 내지 25mm의 두께로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 1차 단열벽(3)이 2차 단열벽(5)의 66% 내지 166%의 두께를 가지고, 1차 단열벽(3)에 포괄되는 연결 단열벽(3a)이 2차 단열벽(5)의 67% 내지 167%의 두께를 가지도록 하여, 연결 단열벽(3a)이 2차 단열벽(5)와 동일 또는 유사한 두께가 되도록 구성할 수 있다.
이러한 구성과 연관되도록 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)가 2차 단열재(51)의 90% 내지 110%의 두께를 가지도록 하여, 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)가 2차 단열재(51)와 동일 또는 유사한 두께가 되도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 연결 단열벽(3a)을 포괄하면 단위 요소를 이루는 고정단열벽(3b) 부분에 대해서는 상세히 언급하지 않지만, 2차 단열벽(5)과의 관계에서 고정단열벽(3b) 역시 연결 단열벽(3a)과 동일 또는 유사함을 밝혀둔다.
즉 본 실시예에서는, 연결 단열벽(3a)과 2차 단열벽(5)의 두께 또는 1차 단열벽(3)의 연결 단열재(32a)와 2차 단열재(51)의 두께가 동일 또는 유사하도록 구성하였다.
이러한 두께 비율로 연결 단열벽(3a)과 2차 단열벽(5) 또는 연결 단열벽(3a)의 연결 단열재(32a)와 2차 단열재(51)를 형성했을 때, 2차 방벽(4)의 저온에서의 응력 상한 값은 연결 단열벽(3a) 하부에서 50MPa 이하에 해당할 수 있다. 또한, 구체적으로는 2차 방벽(4)의 저온에서의 응력 값은 연결 단열벽(3a) 하부에서 40MPa 내지 50MPa 일 수 있다. 이러한 수치는 유동해석의 결과에 따라 얻어진 것이다.
2차 단열벽(5), 2차 방벽(4), 1차 단열벽(3), 1차 방벽(2) 등이 적층된 구조는 단열 구조로 지칭될 수 있으며, 이러한 단열 구조는 선체(7) 내벽에 고정 설치된다. 이때 단열 구조는 물리적 연결 및 화학적 연결을 통해 선체(7)에 고정된다.
단열 구조의 물리적 연결에 대해 먼저 설명하면, 선체(7) 내벽에는 복수 개의 스터드(8)가 격자 형태로 배치된다. 스터드(8)는 볼트 형태로서, 선체(7) 내벽에 용접 등으로 수직하게 고정된다.
선체(7) 내벽에 고정된 스터드(8)에는 레벨링 부재(9)가 설치되며, 레벨링 부재(9)는 우드 등의 재질로 이루어지며 원판 또는 사각판 등의 형태를 갖는다. 레벨링 부재(9)는 단열 구조가 안착되도록 사용되는 구성으로서, 레벨링 부재(9)의 높이에 따라 단열 구조와 선체(7) 내벽 사이의 간극이 결정된다. 즉 선체(7) 내벽에 대해 단열 구조가 안착되어야 하는 높이가 산출되면, 해당 높이에 대응되는 레벨링 부재(9)가 스터드(8)에 설치될 수 있다.
단열 구조의 2차 단열벽(5)에는 스터드(8)에 대응되도록 구멍(부호 도시하지 않음)이 형성되며, 2차 단열벽(5)을 선체(7) 내벽에 안착시키면, 2차 단열벽(5)의 구멍을 통해 스터드(8) 상단이 2차 단열벽(5) 내부로 인입된다. 특히 스터드(8)는 2차 단열벽(5)에 마련되는 2차 플라이우드(52)를 관통한다.
이후 2차 플라이우드(52)를 관통한 스터드(8)의 상단에는, 2차 단열재(51)의 구멍을 통해 인입되는 고정 너트(10)가 체결된다. 따라서 고정 너트(10)와 스터드(8)의 결합에 의해 2차 플라이우드(52)가 선체(7) 내벽에 견고히 고정됨으로써, 단열 구조가 물리적으로 선체(7)에 설치될 수 있다.
단열 구조의 화학적 연결에 대해 설명하면, 선체(7) 내벽에 안착되는 2차 단열벽(5)의 외면에는 마스틱 등의 접착 부재(6)가 도포될 수 있다. 이때 접착 부재(6)는 2차 플라이우드(52)의 외면에 도포되며, 스터드(8)가 관통되는 2차 플라이우드(52)의 구멍과 어긋나게 적용된다.
접착 부재(6)가 도포된 2차 단열벽(5)을 선체(7) 내벽에 설치하면, 접착 부재(6)가 경화됨에 따라 2차 단열벽(5)을 포함한 단열 구조가 선체(7) 내벽에 화학적으로 고정될 수 있다.
이때 접착 부재(6)의 도포량은 레벨링 부재(9)의 높이에 따라 달라질 수 있다. 레벨링 부재(9)의 높이가 2차 플라이우드(52)와 선체(7) 내벽 간의 간극을 결정하게 되므로, 높이가 높은 레벨링 부재(9)가 설치된 부분에 고정될 2차 단열벽(5)은 접착 부재(6)의 도포량이 많게 결정되고, 반대로 높이가 낮은 레벨링 부재(9)가 설치된 부분에 고정될 2차 단열벽(5)은 접착 부재(6)의 도포량이 적게 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체의 액화가스 저장탱크가 다양한 방법으로 마감될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열 구조를 설명한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 패널 블록을 구체적으로 설명한 도면이다. 또한, 이하 설명되는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면 2차 단열벽(5), 2차 방벽 및 1차 단열벽(3)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어지고, 적층 구조는 앞선 실시예와 동일한 구조로 이루어진다.
도 4 내지 도 5를 참조한 본 발명의 실시예에서는 패널 블록을 포함한 단열구조와 플레이트를 통해 마감되는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 1차 단열벽(3)은 1차 플라이 우드 및 1차 단열재가 순차적으로 적층된 구조로 이루어지고, 1차 단열벽(3)의 개방된 측면과 대응하도록 구성된 제 1 패널 블록(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 패널 블록(300)은 우드 박스(Wood Box)로 구비되고 내부 공간은 빈 공간으로 형성되며, 후술할 플레이트와 접착되어 마감되는 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 제 1 패널 블록(300)은 내부공간이 빈 공간으로 형성된 우드 박스로 제작됨으로써, 제작 비용이 절감되고 중량이 감소된 액화가스 저장 탱크가 구현되어 작업성이 상승하는 효과를 가져올 수 있다.
본 발명의 2차 단열벽(5)은 2차 단열재와 2차 플라이우드가 적층되는 구조로 이루어지고, 2차 단열벽(5)의 개방된 측면과 대응하도록 구성된 제 2 패널 블록(500)을 포함하여 구성될 수 있다. 제 2 패널 블록(500)은 제 1 패널 블록(300)과 마찬가지로 내부는 빈 공간으로 형성되고 외면에만 우드 박스로 마련됨으로써, 제작비용의 절감 및 중량이 감소되어 작업성이 개선될 수 있는 효과를 가져올 수 있게 된다. 또한, 제 2 패널 블록(500)은 플레이트와 접착되어 마감되는 구조로 이루어질 수 있다.
한편. 본 발명의 패널 블록을 마감하기 위해 복수 개의 플레이트가 구비되는데, 본 발명의 제 1 플레이트(110), 제 2 플레이트(120), 제 3 플레이트(130) 및 제 4 플레이트(140)는 스테인리스 스틸, 알루 미늄, 황동, 아연, 고망 간강, 탄소강강판 및 니켈강판 중 어느 한 개의 소재로 마련될 수 있으나, 스레인리스 스틸을 채택하는 것이 바람직하다. 그러나 실시하기에 따라서 액화가스 저장탱크를 효과적으로 밀폐하기 위한 소재라면 어떠한 소재를 채택하여도 무방하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 플레이트(110)는 'ㄴ' 자 단면 구조를 이루고, 상단부가 제2 플레이트(120) 및 제 3 플레이트(130) 와 용접 결합되며. 하단부는 선체(7)와 용접 결합되는 구조로 이루어질 수 있다. 본 발명의 제 1 플레이트(110)는 선체(7), 제 2 플레이트(120) 및 제 3 플레이트(130)와 끊어지는 곳 없이 연속적으로 용접되며, 빈틈없이 결합될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 플레이트(120)는 'ㄱ' 자 단면 구조를 이루고 상단부에는 접합부재(34)와 결합되며 볼트부재(520)를 통해 제 2 패널 블록(500)과 고정되며, 하단부는 열보호 부재(510)를 이용하여 제 2 패널 블록(500)과 고정되는 구조로 이루어질 있다. 또한, 제 1 플레이트(110)의 일면은 제 2 플레이트(120)의 일면과 연속적으로 용접되어 적층되는 구조가 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 접합부재(34)는 제 1 패널 블록(300)과 제 2 플레이트(120) 사이에 위치하여, 제 1 패널 블록(110) 및 제 2 플레이트(120)를 연결시키는 역할을 수행하며, 접착 시트 등으로 구비될 수 있다. 또한, 본 발명의 접합부재(34)를 통해 제 1 패널 블록(300) 및 제 2 플레이트(120)가 안정적으로 결합될 수 있다. 이때 접합부재(34)는 본딩을 이용할 수 있지만, 그 외 다양한 방법의 결합을 이용할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제 2 플레이트(120)에는 제 2 패널 블록(500)과 고정되는 볼트부재(520)가 결합될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 플레이트(120)에 연결된 볼트부재(520)는 제 2 패널 블록(500)을 관통하는 관통부재 및 관통부재를 조이는 너트로 구성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 볼트부재(520)는 스터드 볼트 형태로서, 제 2 패널 블록(500)에 용접 등으로 수직하게 고정될 수 있다. 관통부재는 제 2 패널 블록(500)을 관통하며, 관통부재는 제 2 패널 블록(500)에 인입되는 너트가 체결될 수 있다. 따라서, 관통부재와 너트의 결합에 의해 제 2 플레이트(120)가 제 2 패널 블록(500)에 상단에 견고히 고정될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 제 2 패널 블록(500)에는 제 2 패널 블록(500)의 높이를 조절하기 위한 높이조절부재(530)가 더 포함될 수 있다. 본 발명의 높이조절부재(530)는 접착제(531, 533) 및 높이조절블록(532)으로 구성되며, 선체(7)와 제 2 패널 블록(500)의 수평을 맞추고, 제 2 패널 블록(500)이 안정적으로 안착되기 위해 마련될 수 있다. 또한, 본 발명의 높이조절부재(530)는 복수개의 접착제(531, 533) 사이에 높이조절블록(532)이 위치하며, 하나의 접착제(533)는 선체(7)와 접착될 수 있고, 또 다른 하나의 접착제(531)는 제 2 패널 블록(500)과 접착되는 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 3 플레이트(130)는 'ㄱ'자 단면 구조를 이루고, 상단부에는 제 1 패널 블록(300)과 접착되고 후술할 제 4 플레이트(140)와 적층되며, 하단부에는 제 1 플레이트(110)와 용접 결합되는 구조로 이루어져 있다.
구체적으로, 본 발명의 제 3 플레이트(130)는 제 1 패널 블록(300)의 일면과 부착되며, 제 1 플레이트(110)의 외면과 연속적으로 용접 결합되어, 빈틈없이 용접 결합 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 액화가스 저장탱크(1)는 제 4 플레이트(140)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 제 4 플레이트(140)는 제 1 플레이트(110), 제 2 플레이트(120) 및 제 3 플레이트(130)와 동일한 소재로 구비되며, 일단은 제 3 플레이트(130)와 용접 결합되고, 타단에는 1차 방벽(2)과 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본원 발명의 제 1 패널 블록(300) 및 제 2 패널 블록(500)은 내부 공간이 빈 공간으로 형성된 우드 박스로 제작됨으로써 제작 비용이 절감되고, 종래 대비 액화가스 저장탱크의 중량이 감소되어 작업자의 생산성이 향상되는 효과를 가져올 수 있게 된다.
또한, 본원 발명의 제 1 플레이트(110), 제 2 플레이트(120), 제 3 플레이트(130) 및 제 4 플레이트(140)의 용접 구조는 끊어지는 곳 없이 빈틈없이 연속적으로 용접됨으로써 용접 공수가 감소되어, 작업자의 작업성이 상승할 수 있게 된다. 또한, 견고하게 용접된 단열 패널이 완성되어, 시리즈 호선 적용 시 재활용이 가능한 단열 패널이 구현될 수 있고 경제성도 확보한 선박을 실현시킬 수 있게 된다.
본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예들 중 적어도 둘 이상의 조합 또는 적어도 하나 이상의 상기 실시예와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 액화가스 저장탱크 110: 제 1 플레이트
120: 제 2 플레이트 130: 제 3 플레이트
140: 제 4 플레이트 2: 1차 방벽
21: 평면부 22: 곡면부
23: 경계부 3: 1차 단열벽
3b: 고정단열벽 31: 1차 플라이우드
32: 1차 단열재 3a: 연결 단열벽
31a: 연결 플라이우드 32a: 연결 단열재
33: 앵커스트립 34: 접합부재
300: 제 1 패널 블록 4: 2차 방벽
41: 메인방벽 42: 보조방벽
5: 2차 단열벽 51: 2차 단열재
52: 2차 플라이우드 500: 제 2 패널 블록
510: 열보호 부재 520: 볼트부재
530: 높이조절부재 531: 접착제
532: 높이조절블록 533: 접착제
6: 접착 부재 7: 선체
8: 스터드 9: 레벨링 부재
10: 고정 너트

Claims (7)

1차 단열벽의 개방된 측면과 대응하게 구성된 제 1 패널 블록,
2차 단열벽과 개방된 측면과 대응하게 구성된 제 2 패널 블록,
상기 제 2 패널 블록에 결합되는 제 2 플레이트,
상기 제 2 플레이트와 연결되고, 선체와 용접되는 제 1 플레이트, 및
상기 제 1 플레이트와 연결되고, 상기 제 1 패널 블록의 상면에 위치하는 제 3 플레이트를 포함하고,
상기 제 1 플레이트, 제 2 플레이트 및 제 3 플레이트는 서로 용접 결합됨으로써, 상기 제 1 단열벽 및 제 2 단열벽이 밀폐되는 구조가 구현되는, 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 플레이트와 상기 제 1 패널 블록 사이를 밀폐하는 접합부재를 포함하는, 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플레이트의 내면이 상기 제 2 플레이트와 용접되고, 외면이 상기 제 3 플레이트와 용접되는 적층 구조로 이루어지는, 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 플레이트와 적층되고 용접 결합되는 제 4 플레이트를 더 포함하는, 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 플레이트, 제 2 플레이트, 제 3 플레이트 및 제 4 플레이트는 스테인리스 스틸, 알루 미늄, 황동, 아연, 고망 간강, 탄소강강판 및 니켈강판 중 어느 한 개의 소재로 마련되는, 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 패널 블록 및 제 2 패널 블록은 우드 박스(Wood box)로 이루어지는, 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 플레이트는 상기 제 2 패널 블록을 고정하는 볼트부재를 더 포함하고,
상기 볼트부재는 상기 제 2 패널 블록을 관통하는 관통부재, 및
상기 관통부재를 조이는 너트로 구성되고,
상기 제 2 패널 블록의 높이를 조절하기 위한 높이조절부재를 더 포함하는, 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박.
KR1020220058501A 2021-06-02 2022-05-12 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 KR102640523B1 (ko)

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