KR20230081225A - 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접작업자의 흄 노출을 최소화하기 위한 환기시스템에 관한 것으로, 상부블록과 하부블록이 결합되어 밀폐 형성된 작업구역 내부로 공기를 공급하는 급기부; 상기 작업구역을 상부공간과 하부공간으로 구획하는 수평칸막이; 및 상기 수평칸막이와 상기 작업구역의 내측벽면 사이에서 공기가 이동하기 위한 경로로서 제공되는 개방부를 포함하고, 상기 급기부를 통해 상기 상부공간과 상기 하부공간에 압력차를 발생시킴으로써, 용접과정에서 발생되는 흄이 상기 개방부를 통해 상기 상부공간으로 이동되어 외부로 배출된다.

Description

액화가스 저장탱크의 제작 시 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템 및 방법{VENTILATION SYSTEM AND METHOD FOR MINIMIZING FUME EXPOSURE OF WELDERS WHEN MANUFACTURING LIQUIFIED GAS STORAGE TANK}

본 발명은 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액화가스 저장탱크의 제작을 위한 블록 용접과정에서 밀폐된 작업구역 내 흄의 확산을 방지하고 용접작업자의 흄 노출을 최소화할 수 있는 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템 및 방법에 관한 것이다.

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.

LNG 등의 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화가스를 하역하기 위한 LNG 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.

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.

최근에는 액화가스를 화물로서 운반하는 액화가스 운반선뿐만 아니라, 컨테이너선이나 탱커선 등 더욱 다양한 선종에 대해 친환경 연료인 LNG를 연료로 하는 LFS(LFS; LNG Fueled Ship)에 대한 수요가 증가하고 있다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

대한민국 공개실용신안공보 제10-2021-0001019호 “용접 흄 집진 장치” 대한민국 등록특허공보 제10-1041830호 “용접 흄 분진 제거 시스템”

액화가스와 직접적으로 접촉하는 액화가스 저장탱크는, 액화가스를 안전하게 보관 및 저장하기 위하여, 극한의 온도변화에 견딜 수 있는 소재, 예를 들면 오스테나이트계 스테인리스강, 9% 니켈강, Al 합금 등으로 제작되어야 한다.

그런데 이러한 소재들은 가격이 고가이며, 가격이 저렴하면서 저온에서 내취성 특성이 우수한 고망간강(High Mn steel)이 저장탱크의 소재로서 주목받고 있다.

고망간강은, 철에 다량의 망간(Mn)을 첨가해 고강도, 내마모성 등의 성능을 특화시킨 혁신적인 소재로서, 액화가스 저장탱크의 제작 시 사용되는 기존의 소재와 유사한 강도 및 극저온 인성을 가지면서도, 매장량이 풍부해 수급 측면에서 안정적이며 가격 경쟁력이 뛰어나다는 장점이 있다.

한편, 액화가스 저장탱크의 제작 시에는, 액화가스 저장탱크를 구성하는 복수개의 블록을 선대 위에 탑재하여 조립하는 블록 건조방식이 널리 사용되고 있다.

이러한 블록 건조방식에서는 각 블록들을 용접 연결하는 선행탑재(Pre-Erection) 공정을 거치게 되는데, 용접과정에서 미세먼지 및 유해가스 등을 포함하는 흄(Fume)이 발생하게 된다.

특히, 고망간강 소재의 저장탱크의 경우, 블록 용접과정에서 상당한 양의 흄이 발생되어 작업장 내 시야를 흐려지게 함으로써 작업능률을 현저히 저하시킬 수 있다.

또한, 고망간강의 용접 시 발생되는 흄 속에는 다량의 망간성분이 포함되어 인체에 매우 유해할 수 있으며, 용접작업자가 흄 흡입으로 인한 피부발진, 기침, 또는 불쾌감 등의 증상을 겪고난 후 용접작업을 기피하는 현상까지 나타나고 있다.

아울러, 작업장 내 대기중 망간성분에 대한 노출기준이 매우 엄격하여 낮은 농도의 기준을 만족시키기 위해서는 작업장 내부로 상당한 양의 공기를 공급하여 내부공기를 희석시키거나 용접작업자의 시간당 용접량을 줄임으로써 흄 발생을 최소화해야 한다.

그러나, 밀폐된 공간에서 제한된 여건(급기 및 배기를 위한 호스와 케이블 등의 유틸리티 설치 수량, 상기 호스를 통과시키기 위한 개구의 수, 작업장 내 진입을 위한 출입구 설치 등)을 만족시키면서 작업을 해야하는 어려운 상황에 놓이게 된다.

본 발명은 액화가스 저장탱크의 제작을 위한 블록 용접과정에서 밀폐된 작업구역 내부를 구획하고, 용접과정에서 발생하는 흄이 용접작업자가 있는 공간으로 확산되는 것을 방지하여 용접작업자의 흄 노출을 최소화할 수 있는 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접과정에서 발생되는 흄을 외부로 배출하여 용접작업자의 흄 노출을 최소화하기 위한 환기시스템으로서, 상부블록과 하부블록이 결합되어 밀폐 형성된 작업구역 내부로 공기를 공급하는 급기부; 상기 작업구역을 상부공간과 하부공간으로 구획하는 수평칸막이; 및 상기 수평칸막이와 상기 작업구역의 내측벽면 사이에서 공기가 이동하기 위한 경로로서 제공되는 개방부를 포함하고, 상기 급기부를 통해 상기 상부공간과 상기 하부공간에 압력차를 발생시킴으로써, 용접과정에서 발생되는 흄이 상기 개방부를 통해 상기 상부공간으로 이동되어 외부로 배출되는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템이 제공될 수 있다.

상기 하부공간에는 상기 급기부에 의해 공기가 공급되어 양압이 형성되고 상기 상부공간에는 음압이 형성될 수 있다.

또한, 상기 수평칸막이는 상기 상부블록과 상기 하부블록 사이에서 상기 작업구역 내측벽면 둘레를 따라 형성된 용접조인트보다 상부에 위치될 수 있다.

또한, 상기 작업구역에는 용접작업자의 출입이나 상기 급기부의 설치를 위한 복수개의 개구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 급기부는, 상기 복수개의 개구 중 상기 하부공간에 형성된 개구 부근에 마련되는 환기팬; 및 상기 개구를 통해 상기 환기팬으로부터 상기 작업구역 내부로 연장되는 급기호스를 포함할 수 있다.

또한, 상기 개방부 면적을 고려하여 상기 상부공간과 상기 하부공간의 압력차가 일정하게 유지되도록 상기 급기부의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접과정에서 발생되는 흄을 외부로 배출하여 용접작업자의 흄 노출을 최소화하기 위한 환기방법으로서, 상부블록과 하부블록이 결합되어 밀폐 형성된 작업구역 내부로 공기를 공급하기 위한 급기부를 설치하는 단계; 상기 작업구역을 상부공간과 하부공간으로 구획하기 위하여 수평칸막이를 설치하는 단계: 및 상기 급기부를 통해 상기 상부공간과 상기 하부공간에 압력차를 발생시키는 단계를 포함하는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기방법이 제공될 수 있다.

상기 압력차를 발생시키는 단계에서, 상기 하부공간에는 상기 급기부에 의해 공기가 공급되어 양압이 형성되고 상기 상부공간에는 음압이 형성될 수 있다.

또한, 상기 수평칸막이를 설치하는 단계에서, 상기 수평칸막이는 평면을 기준으로 가로방향 및 세로방향 양측 가장자리가 상기 작업구역 내측벽면과 이격되게 설치하고, 상기 수평칸막이와 상기 작업구역의 내측벽면 사이에 공기가 이동하기 위한 경로로서 개방부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 압력차를 발생시키는 단계에서, 상기 개방부 면적을 고려하여 상기 상부공간과 상기 하부공간의 압력차가 일정하게 유지되도록 제어부를 통해 상기 급기부의 구동을 제어할 수 있다.

본 발명은 액화가스 저장탱크의 제작을 위한 블록 용접과정에서 밀폐된 작업구역 내부를 상부공간과 하부공간으로 구획하는 수평칸막이를 설치하고, 급기부를 통해 상부공간에 음압을 형성하여 용접과정에서 발생한 흄이 상부공간과 하부공간의 압력차로 인해 개방부를 지나 상부공간으로 이동되게 함으로써, 하부공간으로 흄이 확산되는 것을 방지하고 용접작업자의 흄 노출을 최소화할 수 있다.

또한, 작업구역 내 하부에 형성된 급기부와 상부에 형성된 배기부를 통해 하부에서 상부를 향하도록 하는 공기의 흐름, 또는 기류가 함께 작용하여, 용접과정에서 발생되는 흄을 보다 효율적으로 제거할 수 있으며 종래의 국소배기 방식에서 호스 등을 통과시키기 위해 임시 형성되는 개구의 수량이 절감되는 효과를 가질 수 있다.

도 1은 액화가스 저장탱크의 제작을 위한 복수개의 블록 조립순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템을 개략적인 사시도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 환기원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템에서 수평칸막이와 작업구역 내측벽면 사이에 형성된 개방부를 개략적인 평면으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템에서 상부블록과 하부블록의 용접 연결 시 작업구역 내 흄 농도분포에 대한 시뮬레이션 결과를 예시로서 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.

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.

도 1은 액화가스 저장탱크의 제작을 위한 복수개의 블록 조립순서를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템을 개략적인 사시도로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 환기원리를 설명하기 위한 도면이다.

또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템에서 수평칸막이와 작업구역 내측벽면 사이에 형성된 개방부를 개략적인 평면으로 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템에서 상부블록과 하부블록의 용접 연결 시 작업구역 내 흄 농도분포에 대한 시뮬레이션 결과를 예시로서 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같이, 액화가스 저장탱크의 제작하기 위해서는, 액화가스 저장탱크를 구성하는 복수개의 블록을 용접 연결하는 선행탑재(Pre-Erection) 공정을 거치게 되는데, 이러한 복수개의 블록은 액화가스 저장탱크가 구비되는 선박의 종류 등에 따라 다양한 형태와 크기를 가질 수 있다.

예컨데, 대형 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크(T)의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 6개의 상부블록(11, 21)과 8개의 하부블록(13, 23)을 각각 제작한 다음(도 1의 (a) 참조), 4개의 상부블록(11)과 4개의 하부블록(13)을 조립하여 좌현(PORT)측 선체(10)를 형성하고, 나머지 2개의 상부블록(21)과 4개의 하부블록(23)을 조립하여 우현(STBD)측 선체(20)를 형성하게 된다(1차 PE공정, 도 1의 (b) 참조).

그리고, 좌현측 선체(10) 및 우현측 선체(20)를 용접하여 일체화시킴으로써(2차 PE공정), 액화가스 저장탱크(T)의 조립이 완료되게 되며(도 1의 (c) 참조), 각 블록의 조립과정에서 도장 및 보온재 작업이 함께 이루어지게 된다.

이러한 선행탑재 공정은, 상부블록(11, 21)과 하부블록(13, 23) 사이에서 액화가스 저장탱크(T)의 수평방향으로 길게 형성되는 용접조인트(Weld joint)(W)의 용접이 이루어지게 되며, 상부블록(11, 21)과 하부블록(13, 23)의 결합으로 인해 작업구역 내부가 밀폐되어 용접과정에서 발생하는 흄으로 인해 용접작업자의 건강 및 작업능률에 영향을 미칠 우려가 있다.

본 발명은 액화가스 저장탱크의 제작을 위한 블록 용접과정에서 밀폐된 작업구역 내부를 상부공간과 하부공간으로 구획한 다음 용접과정에서 발생하는 흄이 상부공간으로 이동되게 함으로써, 용접작업자가 있는 하부공간으로 흄이 확산되는 것을 방지하여 용접작업자의 흄 노출을 최소화하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(T)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부블록(11)과 하부블록(13)이 결합되어 형성된 좌현측 선체(10) 내부에 밀폐된 작업구역(100)을 가지며, 작업구역(100) 내부에는 용접과정에서 발생되는 흄을 외부로 배출하기 위한 환기시스템이 구비될 수 있다.

여기에서, 상부블록(11)과 하부블록(13) 각각은 선체의 길이방향(종방향) 및 폭방향(횡방향)으로 복수개의 단위블록(미도시)이 용접 연결되어 이루어지는 것은 당연할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템은, 상부블록(11)과 하부블록(13)이 결합되어 밀폐 형성된 작업구역(100) 내부로 공기를 공급하기 위한 급기부(110)와, 작업구역(100) 내부 공기를 외부로 배출하기 위한 배기부(130)와, 급기부(110)와 배기부(130)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 작업구역(100)에는 용접작업자의 출입이나 급기부(110), 또는 배기부(130)의 설치를 위한 복수개의 개구(100a, 100b)가 형성될 수 있다.

급기부(110)는, 작업구역(100)의 하부에 형성된 개구(100a) 부근에 마련되는 환기팬(111)과, 환기팬(111)으로부터 개구(100a)를 통해 작업구역(100) 내부로 연장 형성되는 급기호스(113)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 환기팬(111)과 급기호스(113)는 복수개가 마련될 수 있으며, 각 급기호스(113)는 일단부가 환기팬(111)과 연결되고 타단부는 작업구역(100) 내부로 삽입되어 용접조인트(W)를 향하도록 설치될 수 있다.

본 실시예의 급기호스(113)는, 후렉시블(Flexible) 소재로 이루어지거나 자바라 형태의 호스로 마련될 수 있으며, 작업구역(100) 내부에서 용이하게 위치나 방향 등이 조정될 수 있다.

배기부(130)는, 작업구역(100)의 상부에 형성된 개구(100b)에 설치되는 배기팬(131)을 포함할 수 있다.

배기팬(131)은, 외부와 연통하는 배기덕트(미도시)를 통해 작업구역(100) 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.

즉, 본 실시예의 환기시스템은, 밀폐된 작업구역(100) 하부에서 급기를 위한 환기팬(110)을 설치하고, 상부에는 내부공기를 외부로 배출하기 위한 배기팬(130)이 설치될 수 있다.

본 실시예에서, 환기팬(111) 및 배기팬(131)은 적어도 하나 이상 구비되는 것이 바람직할 수 있으며, 제어부를 통해 작업구역(100)의 내부로 공급되는 공기의 양이 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템은, 액화가스 저장탱크(T)의 제작과정에서 밀폐된 작업구역(100) 내부에 복수개의 환기팬(101)을 설치하여, 용접과정에서 발생하는 흄이 순환되는 공기흐름을 따라 확산(또는, 희석)될 수 있다.

여기에서, 저농도의 흄일 때에는 공기의 공급량을 증가시키면 농도가 낮아지게 되므로 문제가 되지 않으나, 고농도의 흄이 발생되거나 고망간강과 같이 저농도를 유지해야되는 경우에는 적합하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템은, 액화가스 저장탱크(T)의 제작과정에서 작업구역(100) 내부를 상부공간(101)과 하부공간(103)으로 구획하는 수평칸막이(150)를 더 포함할 수 있다.

수평칸막이(150)는, 대략 사각형의 평면형상을 가질 수 있으며, 가로방향(횡방향) 및 세로방향(종방향) 양측 가장자리가 밀폐된 작업구역(100)의 내측벽면과 이격되게 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 수평칸막이(150)는 상부블록(11)과 하부블록(13) 사이에 형성된 용접조인트(W)보다 상부에 위치되는 것이 바람직할 수 있다.

본 실시예에서, 수평칸막이(150)와 작업구역(100) 내측벽면 사이에는 소정면적의 개방부(170)가 형성될 수 있다.

개방부(170)는, 수평칸막이(150)와 작업구역(100)의 내측벽면 사이에서 공기가 이동하기 위한 경로로서 제공될 수 있다.

본 실시예의 환기시스템은, 수평칸막이(150)를 통해 작업구역(100) 내부를 상부공간(101)과 하부공간(103)으로 구획하며, 급기부(110)를 통해 상부공간(101)과 하부공간(103)에 압력차를 발생시킬 수 있다.

급기부(110)을 이용하여 작업구역(100)의 하부공간(103)으로 공기를 공급하게 되면, 하부공간(103)에는 양압(+)이 형성되고 상부공간(101b)에는 음압(-)이 형성될 수 있다.

즉, 수평칸막이(150)를 기준으로 상부공간(101)과 하부공간(103)에는 압력차가 발생되고, 작업구역(100) 내 공기는 하부공간(103)에서 개방부(170)를 통해 상부공간(101)으로 이동되게 된다.

따라서, 액화가스 저장탱크(T)의 수평방향, 다시 말해, 작업구역(100) 내측벽면 둘레를 따라 형성된 용접조인트(W)의 용접과정에서 발생되는 흄은, 음압이 형성된 상부공간(101)으로 빨려들어가게 되며, 상부공간(101) 내부에서는 확산 또는 순환될 수 있으나, 양압이 형성된 하부공간(103)으로는 재확산되지 않을 수 있다.

본 실시예의 환기시스템은, 상부공간(101)과 하부공간(103)의 압력차로 인해, 용접과정에서 발생되는 흄이 개방부(170)를 통해 상부공간(101)으로 이동되어 외부로 배출될 수 있으며, 용접작업자가 있는 하부공간(103)으로 흄이 확산되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템은, 액화가스 저장탱크(T)의 밀폐된 작업구역(100) 내부에 수평칸막이(150)의 설치 시, 용접지점, 즉, 작업구역(100)의 내측벽면에 용접조인트(W)로부터 수평칸막이(150)까지의 거리와, 수평칸막이(150)와 작업구역(100)의 내측벽면 사이에 형성된 개방부(170)에서의 압력차를 고려하여야 한다.

용접지점과 수평칸막이(150)와의 거리가 너무 멀거나 개방부(170)에서의 압력차가 고르지 않게되면 용접과정에서 발생되는 흄이 용접작업자가 있는 하부공간(103)으로 이동되어 확산될 우려가 있으며, 밀폐된 작업구역(100) 내부로 공급되는 공기량이 일정치 않게되면 개방부(170)에서의 압력차 변동으로 인해 흄의 일부가 하부공간(103)으로 재확산될 수도 있다.

본 실시예에서, 개방부(170) 면적과, 공기유동량 및 압력차와의 관계는 하기의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

Q : 공기유동량(m3/h)

α : 유량계수(0.6~0.7)

A : 개방부 면적(m2)

ρ : 공기밀도(kg/m3)

ΔP : 압력차(Pa)

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템은, 작업구역(100) 상하방향(높이방향)을 기준으로 용접조인트(W) 상부에 위치하되, 작업구역(100)의 내측벽면과 이격되도록 수평칸막이(150)를 설치할 때, 개방부(170) 면적(A) 대비 개방부(170)를 통과하는 공기유동량(Q)에 의해 형성되는 압력차(ΔP)가 일정값 이상을 유지하도록 제어될 수 있다

다시 말해, 본 실시예의 환기시스템은, 개방부(170) 면적(A)을 고려하여 상부공간(101)과 하부공간(103)의 압력차(ΔP)가 일정하게 유지될 수 있도록 제어부를 통해 급기부(110)의 구동을 제어할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 수평칸막이(150)는, 사각형의 평면형상을 가질 수 있으며, 수평칸막이(150)와 작업구역(100)의 내측벽면과의 사이에 형성된 개방부(170)의 면적(A)은 하기의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템에서 작업구역 내 흄 농도분포에 대한 시뮬레이션 결과를 예시로서 나타낸 도면으로서, 도 5의 (a)는 액화가스 저장탱크의 높이방향으로 흄 농도분포를 나타낸 도면이고, 도 5의 (b)는 수평칸막이에 의해 구획된 작업구역의 상부공간과 하부공간에서의 흄 농도분포를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 수평칸막이(150)에 의해 구획된 상부공간(101)에서의 흄 농도는 0.9 mg/m3을 초과하였으나 하부공간(103)에서의 흄 농도는 0 내지 0.1 mg/m3으로 매우 낮은 것을 확인할 수 있다.

종래기술에 따른 액화가스 저장탱크의 제작 시 밀폐공간 내 환기방법으로는, 용접 토치 부근에서 흄을 흡입하여 외부로 배출하는 국소배기 방식과, 선박의 블록 내부에 환기팬을 설치하여 내부공기를 환기하는 방식 등이 있다.

종래의 국소배기 방식은, 용접 토치의 단부 또는 용접 토치의 근처에서 호스 등의 흄 흡입장치를 마련하여 국소적으로 흄을 흡입하는 것으로, 흄 흡입장치 부근에만 환기효과가 발생되어 용접부의 위치 또는 다양한 용접자세 등에 따라 흄의 집진효율이 상이할 수 있으며, 용접작업자가 용접부위를 따라 계속 이동하는 과정에서 흄의 흡입이 온전히 이루어지지 않을 수 있다.

그리고, 환기팬을 설치하여 내부공기를 환기하는 방식은, 밀폐공간 하부에 단순히 환기팬을 설치하여 내부공기를 순환 내지 희석하는 것으로, 고망간강 소재의 블록 용접과 같이 상당한 양의 흄이 발생되거나 흄 속에 고농도의 유해가스를 포함하는 경우 흄의 확산 또는 누적으로 인해 용접작업자의 건강과 작업환경에 영향을 미칠 우려가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템은, 액화가스 저장탱크(T)의 제작을 위한 블록 용접과정에서 밀폐된 작업구역(100) 내부를 상부공간(101)과 하부공간(103)으로 구획하는 수평칸막이(150)를 설치하고, 급기부(110)를 통해 상부공간(101)에 음압을 형성하여 용접과정에서 발생한 흄이 상부공간(101)과 하부공간(103)의 압력차로 인해 개방부(170)를 지나 상부공간(101)으로 이동되게 함으로써, 하부공간(103)으로 흄이 확산되는 것을 방지하고 용접작업자의 흄 노출을 최소화할 수 있다.

또한, 작업구역(100) 내 하부에 형성된 급기부(110)와 상부에 형성된 배기부(130)를 통해 하부에서 상부를 향하도록 하는 공기의 흐름(또는, 기류)이 함께 작용하여, 용접과정에서 발생되는 흄을 보다 효율적으로 제거할 수 있으며, 종래의 국소배기 방식에서 호스 등을 통과시키기 위해 임시 형성되는 개구(Temporary hole)의 수량이 절감되는 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.

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: 좌현(Port)측 선체
11, 21: 상부블록
20: 우현(STBD)측 선체
13, 23: 하부블록
100: 작업구역
110: 급기부
111: 환기팬
113: 급기호스
130: 배기부
131: 배기팬
150: 수평칸막이
170: 개방부
T: 액화가스 저장탱크

Claims (9)

1. 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접과정에서 발생되는 흄을 외부로 배출하여 용접작업자의 흄 노출을 최소화하기 위한 환기시스템으로서,
   상부블록과 하부블록이 결합되어 밀폐 형성된 작업구역 내부로 공기를 공급하는 급기부;
   상기 작업구역을 상부공간과 하부공간으로 구획하는 수평칸막이; 및
   상기 수평칸막이와 상기 작업구역의 내측벽면 사이에서 공기가 이동하기 위한 경로로서 제공되는 개방부를 포함하고,
   상기 급기부를 통해 상기 상부공간과 상기 하부공간에 압력차를 발생시킴으로써, 용접과정에서 발생되는 흄이 상기 개방부를 통해 상기 상부공간으로 이동되어 외부로 배출되는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하부공간에는 상기 급기부에 의해 공기가 공급되어 양압이 형성되고 상기 상부공간에는 음압이 형성되는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수평칸막이는 상기 상부블록과 상기 하부블록 사이에서 상기 작업구역 내측벽면 둘레를 따라 형성된 용접조인트보다 상부에 위치되는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 작업구역에는 용접작업자의 출입이나 상기 급기부의 설치를 위한 복수개의 개구가 형성되는 용접작업자의 흄 노출을 위한 환기시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 급기부는,
   상기 복수개의 개구 중 상기 하부공간에 형성된 개구 부근에 마련되는 환기팬; 및
   상기 개구를 통해 상기 환기팬으로부터 상기 작업구역 내부로 연장되는 급기호스를 포함하는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 개방부 면적을 고려하여 상기 상부공간과 상기 하부공간의 압력차가 일정하게 유지되도록 상기 급기부의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기시스템.
7. 액화가스 저장탱크의 제작 시 용접과정에서 발생되는 흄을 외부로 배출하여 용접작업자의 흄 노출을 최소화하기 위한 환기방법으로서,
   상부블록과 하부블록이 결합되어 밀폐 형성된 작업구역 내부로 공기를 공급하기 위한 급기부를 설치하는 단계;
   상기 작업구역을 상부공간과 하부공간으로 구획하기 위하여 수평칸막이를 설치하는 단계: 및
   상기 급기부를 통해 상기 상부공간과 상기 하부공간에 압력차를 발생시키는 단계를 포함하고,
   상기 압력차를 발생시키는 단계에서,
   상기 하부공간에는 상기 급기부에 의해 공기가 공급되어 양압이 형성되고 상기 상부공간에는 음압이 형성되는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 수평칸막이를 설치하는 단계에서,
   상기 수평칸막이는 평면을 기준으로 가로방향 및 세로방향 양측 가장자리가 상기 작업구역 내측벽면과 이격되게 설치하고,
   상기 수평칸막이와 상기 작업구역의 내측벽면 사이에 공기가 이동하기 위한 경로로서 개방부를 형성하는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 압력차를 발생시키는 단계에서,
   상기 개방부 면적을 고려하여 상기 상부공간과 상기 하부공간의 압력차가 일정하게 유지되도록 제어부를 통해 상기 급기부의 구동을 제어하는 용접작업자의 흄 노출 최소화를 위한 환기방법.

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