KR20230162840A - 이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템 - Google Patents

Abstract

액화가스를 저장하는 저장탱크의 내부에 구축되는 액화가스 단열시스템에 있어서, 선체 내벽에 배치되는 복수의 단열패널들로 구성되는 단열층; 단열층의 상부에 설치되어 액화가스의 2차적인 기밀을 수행하는 2차 방벽; 2차 방벽의 상측에 일정 거리 이격되게 설치되며 액화가스와 직접 접하면서 액화가스의 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽; 및 2차 방벽과 1차 방벽 사이에 배치되어 1차 방벽을 2차 방벽으로부터 이격시키는 이격층을 포함하고, 2차 방벽과 1차 방벽은 각각 액화가스의 극저온에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 다수의 파형 주름을 포함하되, 2차 방벽에 형성되는 2차 주름은 저장탱크의 외측 방향을 향하여 돌출되고, 1차 방벽에 형성되는 1차 주름은 저장탱크의 내측 방향을 향하여 돌출되도록 형성되며, 이격층은 소정의 두께를 가지는 사각 플레이트로 제작되는 복수의 서포팅플라이우드로 구성되되, 복수의 서포팅플라이우드는 수평 방향을 따라 이격됨 없이 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는, 이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템이 개시된다.

Description

이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템 {Liquefied gas insulation system with double metal barrier}

본 발명은 극저온 액화가스의 기밀한 저장을 위하여 액화가스 저장탱크의 내부에 구축되는 액화가스 단열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 폴리우레탄폼 계열의 단열재로 구성되는 단열층 상부에 이중의 금속 방벽이 연속하여 설치되는 액화가스 단열시스템에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')는 천연가스를 대략 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로서, 가스 상태일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

해상에서 LNG를 싣고 운항하여 육상 소요처에 하역하기 위한 LNG 운반선(LNG Carrier, LNGC) 등과 같이 LNG를 수송 혹은 저장하기 위한 구조물에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있도록 특수 설계된 저장탱크(흔히 '화물창'이라고도 함)가 설치된다.

일반적으로 LNG 저장탱크는 극저온의 LNG를 안전하게 저장하기 위하여 금속 멤브레인으로 이루어지는 하나 이상의 방벽과 방벽 주위를 둘러싸고 있는 단열층으로 단열시스템이 구성되며, 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 멤브레인형(membrane type)과 독립형(independent type)으로 구분될 수 있다.

멤브레인형 저장탱크는 선체 구조와 일체형으로 제작되는 탱크로서, 선체 내벽 상에 2차 단열층, 2차 방벽, 1차 단열층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층 배치되는 이중 밀봉 구조(혹은 이중 단열 구조)로 단열시스템이 구성된다. 대표적인 멤브레인형 저장탱크로는 GTT社의 NO 96 타입과 MARK Ⅲ 타입이 있다.

NO 96 타입 저장탱크는 플라이우드(plywood) 박스 내부에 펄라이트(perlite) 분말이나 글라스 울(glass wool) 등의 단열재를 채운 단열박스(insulation box)들로 1차 및 2차 단열층이 구성되며, 각 단열층의 상부에 0.5 내지 0.7㎜ 두께의 인바강(invar steel, 36% 니켈강) 멤브레인이 설치되어 방벽을 형성하는 구조이다.

NO 96 타입 저장탱크는 1차 방벽과 2차 방벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어 1차 방벽의 누설시 2차 방벽만으로도 상당한 기간 동안 화물을 안전하게 지탱할 수 있고, 단열박스로 구성되는 단열층이 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며 용접의 자동화율이 높다는 장점이 있다.

MARK Ⅲ 타입 저장탱크는 폴리우레탄폼(polyurethane foam, PUF)의 상하면에 목재 합판을 접착시킨 단열패널(insulation panel)들로 1차 및 2차 단열층이 구성되며, 1차 단열층의 상부에 대략 1.2mm 두께의 스테인리스강(stainless steel, SUS) 멤브레인이 설치되어 1차 방벽을 형성하고, 2차 단열층의 상부에는 트리플렉스(triplex)라는 복합재가 설치되어 2차 방벽을 형성한다.

MARK Ⅲ 타입 저장탱크는 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 한 단열패널의 단열효과가 뛰어나 BOR(Boil-Off Rate)의 측면에서 유리하지만, 단열패널이 유연한 성질을 가지기 때문에 열변형이나 선체 변형에 취약한 특징을 가진다. 따라서 MARK Ⅲ 타입 저장탱크에는 NO 96 타입에서 사용되는 열수축 계수가 적은 인바강 멤브레인을 적용하기 어려우며, 대신 파형 주름이 형성된 스테인리스강 멤브레인으로 1차 방벽을 형성하여 열수축 변형을 흡수하는 구조를 가진다.

또한, 파형 주름이 형성된 스테인리스강 멤브레인은 돌출 구조를 포함하기에 1, 2차 단열층 사이에 설치하기에 시공상의 어려움이 있으며, 따라서 현재 MARK Ⅲ 타입 저장탱크에서 2차 방벽은 금속 멤브레인 대신 트리플렉스라고 하는 복합재로 구성되고 있다. 그런데 이와 같이 2차 방벽이 트리플렉스 복합재로 구성되는 MARK Ⅲ 타입 저장탱크는 1, 2차 방벽이 모두 금속 방벽으로 구성되는 단열시스템에 대비하여 수밀에 취약하다는 단점이 있다.

상기에서 NO 96 타입 저장탱크와 같이 단열층이 단열박스들로 구성되는 단열시스템을 박스 타입(box type) 단열시스템이라 하고, 이와 구분하여 MARK Ⅲ 타입 저장탱크와 같이 단열층이 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 한 단열패널들로 구성되는 단열시스템을 패널 타입(panel type) 단열시스템이라 부르기도 한다.

한편, 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 제작된 단열패널로 단열층을 구성하여 기본적으로 패널 타입의 구조를 취하면서 1, 2차 단열층 사이에 방벽을 설치하지 않고 전체 단열층 위에 두 개의 방벽을 연속하여 2단 배치하는 KC-1 단열시스템이 개발되어 알려진 바 있다. KC-1 단열시스템의 구체적인 구조는 대한민국 등록특허공보 제10-0644217호(2006.11.10)에 잘 나타나 있다.

그런데, KC-1 단열시스템은 단열층을 구성하는 단열패널 간이 연결되어 있지 않다는 점에서 리스크가 있다. 단열패널이 서로 연결되어 있지 않은 KC-1 단열시스템은 패널 타입의 단열시스템이 가지는 열변형이나 선체 변형에 취약한 단점이 더욱 크게 작용할 수 있다. 또한, KC-1 단열시스템은 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 부재들이 선체 내벽과 연결되는 구조를 가지기 때문에 구조적으로 외부 변형에 매우 취약하며, 선체와의 연결부를 통한 열손실 또한 크게 발생한다는 치명적인 단점이 있다.

본 발명은 단열성능이 우수하다는 패널 타입의 단열시스템의 장점과 수밀에 강인하여 구조적인 측면에서 유리한 이중 금속 방벽 구조의 장점을 모두 취할 수 있는 새로운 형태의 액화가스 단열시스템을 제시하고자 한다.

즉, 본 발명은 폴리우레탄폼 계열의 단열재가 적용되어 BOR 측면에서 유리한 패널 타입의 단열시스템에 이중 금속 방벽 구조의 적용이 가능하도록 함으로써, 단열성능과 구조적 안정성의 측면에서 모두 기존 대비 우위의 성능을 갖출 수 있는 개선된 형태의 액화가스 단열시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 패널 타입의 단열시스템에 이중 금속 방벽을 구현함에 있어서, 열변형 및 선체 변형에 대하여 유연하게 거동이 가능한 단열층 및 단열층과 방벽 간의 연결구조를 제안하고자 하며, 이와 더불어 단열층의 상부에 연속하여 설치되는 1, 2차 방벽 사이에 개재되는 구조물의 설치구조를 간소화하여 시공성을 크게 향상시키고, 인접하는 1, 2차 방벽이 인가되는 하중에 의하여 서로 영향을 받는 것이 최소화되고 구조적으로 안정적인 액화가스 단열시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크의 내부에 구축되는 액화가스 단열시스템에 있어서, 선체 내벽에 배치되는 복수의 단열패널들로 구성되는 단열층; 상기 단열층의 상부에 설치되어 상기 액화가스의 2차적인 기밀을 수행하는 2차 방벽; 상기 2차 방벽의 상측에 일정 거리 이격되게 설치되며 상기 액화가스와 직접 접하면서 상기 액화가스의 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽; 및 상기 2차 방벽과 상기 1차 방벽 사이에 배치되어 상기 1차 방벽을 상기 2차 방벽으로부터 이격시키는 이격층을 포함하고, 상기 2차 방벽과 상기 1차 방벽은 각각 상기 액화가스의 극저온에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 다수의 파형 주름을 포함하되, 상기 2차 방벽에 형성되는 2차 주름은 상기 저장탱크의 외측 방향을 향하여 돌출되고, 상기 1차 방벽에 형성되는 1차 주름은 상기 저장탱크의 내측 방향을 향하여 돌출되도록 형성되며, 상기 이격층은 소정의 두께를 가지는 사각 플레이트로 제작되는 복수의 서포팅플라이우드로 구성되되, 상기 복수의 서포팅플라이우드는 수평 방향을 따라 이격됨 없이 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는, 이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템이 제공될 수 있다.

상기 서포팅플라이우드는 상기 단열층의 상부에 구비되며 상기 2차 방벽을 관통하여 돌출되는 스터드를 포함하는 고정장치에 의해 고정될 수 있다.

모퉁이 부분이 서로 인접하게 배치되는 4개의 상기 서포팅플라이우드가 하나의 상기 고정장치에 의해 동시에 고정될 수 있다.

상기 서포팅플라이우드는 중앙부에 관통부가 형성되는 제1 서포팅플라이우드와 상기 관통부의 공간 내에 삽입되는 제2 서포팅플라이우드를 포함하여 2개의 부재로 제작될 수 있다.

상기 제1 서포팅플라이우드는, 단면이 직사각형 형태인 사각판으로 제작되는 제1 지지판; 상기 제1 지지판의 중앙부를 사각형의 형태로 관통하는 관통부; 및 상기 관통부를 제외한 상기 제1 지지판의 상부면에 설치되어 상기 1차 방벽이 용접에 의해 고정되는 제1 일차 앵커스트립을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제2 서포팅플라이우드는, 상기 관통부의 형상에 대응하여 사각판으로 제작되며 상기 제1 지지판과 동일한 두께를 가지는 제2 지지판; 및 상기 제2 지지판의 상부면에 설치되어 상기 1차 방벽이 용접에 의해 고정되는 제2 일차 앵커스트립을 포함할 수 있다.

상기 제1 일차 앵커스트립은 상기 제1 지지판의 길이 방향 중심선 및 폭 방향 중심선을 따라 설치되고, 상기 제2 일차 앵커스트립은 상기 제1 일차 앵커스트립과의 연속성을 유지할 수 있도록 상기 제2 지지판의 중앙을 교차하는 십(十)자 형태로 설치될 수 있다.

상기 제1 일차 앵커스트립과 상기 제2 일차 앵커스트립은 각각 상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판의 상부면에 형성되는 홈에 안착되어 고정될 수 있다.

상기 제1 서포팅플라이우드에는 상기 제1 일차 앵커스트립 중에서 적어도 상기 제1 지지판의 길이 방향으로 설치되는 상기 제1 일차 앵커스트립을 단절시키기 위한 제1 슬릿이 형성될 수 있다.

상기 제1 슬릿은 상기 제1 일차 앵커스트립이 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 연장되며 상기 제1 지지판을 관통하도록 형성될 수 있다.

상기 제1 서포팅플라이우드에는 상기 제1 지지판의 가장자리 둘레를 따라 일정한 간격으로 제2 슬릿이 더 형성될 수 있다.

상기 제2 슬릿은 상기 제1 지지판의 모서리와 수직한 방향으로 상기 제1 지지판의 내측을 향하여 형성되며, 상기 제1 슬릿의 연장 방향과 상기 제2 슬릿의 연장 방향이 어긋나게 형성될 수 있다.

상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿의 끝단부에는 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위하여 원 또는 타원 형태의 홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 기본적으로 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 하는 단열패널로 단열층이 구성되는 패널 타입의 단열시스템으로서, 박스 타입의 단열시스템과 대비하여 우수한 단열성능을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 단열층의 상부에 연속하여 설치되는 이중 금속 방벽에 의해 이중의 기밀이 구현됨에 따라 종래 MARK Ⅲ 저장탱크가 수밀에 취약하다는 단점이 보완될 수 있고, 따라서 우수한 단열성능을 가질 뿐만 아니라 단열시스템의 높은 신뢰성도 확보될 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 연달아 배열되는 복수개의 단열패널들 사이가 브릿지패널로 연결되는 구조로서 열변형이나 선체 변형에 대하여 단열층이 유연하게 거동할 수 있고, 단열층의 상부에 설치되는 이중 방벽 및 방벽 간 지지부재가 선체와 연결되지 않는 구조를 가지므로 외부로부터의 열침입도 최소화될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 1차 방벽에 형성되는 주름은 저장탱크의 내측을 향하도록 돌출되고 2차 방벽에 형성되는 주름은 저장탱크의 외측 즉 선체를 향하도록 돌출되는 것을 특징으로 하고 있는데, 이러한 본 발명의 구조에 따르면 아래와 같은 효과가 있다.

먼저, 1차 방벽과 2차 방벽 사이에 주름에 의한 간섭이 발생하지 않기 때문에 해당 공간에 배치되는 방벽 간 구조물의 구조나 형상을 단순화시킬 수 있고, 방벽 간 구조물의 설치구조가 대폭 간소화됨에 따라 액화가스 저장탱크의 시공성이 크게 향상되고 총 건조 기간이 단축되는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 1차 방벽과 2차 방벽 사이의 공간에 주름과의 간섭이 발생하지 않으므로, 방벽 간 구조물로서 설치되는 서포팅플라이우드의 단위 면적을 크게 가져갈 수 있게 되어 물량 및 시수 절감의 효과가 있고, 서포팅플라이우드가 2차 방벽의 형상 및 구성에 아무런 영향을 주지 않으면서 1차 방벽을 효과적으로 지지할 수 있게 되므로 단열시스템의 구조적 안정성이 크게 향상되며, 방벽 간 구조물에 의하여 방벽의 주름 및 주름교차부의 파손 가능성도 감소될 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 1차 방벽과 2차 방벽 사이의 공간에 주름과의 간섭이 발생하지 않기 때문에 1, 2차 방벽 사이의 공간에 서포팅플라이우드를 빈틈없이 배치하는 것이 가능하고, 따라서 해당 공간을 통한 대류에 의한 열손실이 효과적으로 차단되어 전술한 단열성능 향상의 효과가 더욱 극대화될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 인접하여 설치되는 1, 2차 방벽의 주름이 모두 저장탱크의 내측을 향하도록 형성되는 단열시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템을 사시도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층을 구성하는 단열패널을 사시도로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 단열패널의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 복수의 단열패널 사이에 브릿지패널이 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층의 상부에 2차 방벽이 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 서포팅플라이우드를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 서포팅플라이우드의 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층 및 2차 방벽의 상부에 서포팅플라이우드가 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 서포팅플라이우드의 설치구조를 평면도로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 제1 서포팅플라이우드의 고정구조를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 제2 서포팅플라이우드의 고정구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층, 2차 방벽 및 서포팅플라이우드의 상부에 1차 방벽이 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 서포팅플라이우드의 구조에 의해 1차 방벽의 주름 변형이 흡수되는 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 1, 2차 방벽에 형성되는 주름 내에 인슐레이션이 충진되는 구조를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 2차 방벽의 주름에 인슐레이션이 삽입되는 것을 나타낸 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적 및 효과를 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조해야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와는 다소 상이할 수 있으며, 도면에 도시된 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장되거나 축소될 수 있고 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 어떤 구성요소를 '포함'한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'된다고 하는 것은 직접적인 연결은 물론 간접적인 연결을 포함하는 것이며, 두 구성요소 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 액화가스 저장탱크는, 대표적인 액화가스인 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 저장하는 저장탱크를 모두 포함할 수 있다.

본 명세서에서 액화가스 저장탱크에 대해 '1차' 및 '2차'라는 용어를 사용하는 것은, 저장탱크 내부에 저장된 액화가스를 기준으로 액화가스를 1차적으로 밀봉 또는 단열하는 것인지 2차적으로 밀봉 또는 단열하는 것인지에 대한 기준으로 구사된 것이다.

또한, 관례상 액화가스 저장탱크에 적용된 용어 '상부', '상측' 또는 '위'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 내측을 향하는 방향을 가리키는 것이고, 마찬가지로 용어 '하부', '하측' 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. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의하여 본 발명이 한정되지는 않는다.

도 1은 인접하여 설치되는 1, 2차 방벽의 주름이 모두 저장탱크의 내측을 향하도록 형성되는 단열시스템을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템의 단면을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템을 사시도로 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층을 구성하는 단열패널을 사시도로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 단열패널의 측면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 복수의 단열패널 사이에 브릿지패널이 설치되는 것을 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층의 상부에 2차 방벽이 설치되는 것을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 서포팅플라이우드를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 서포팅플라이우드의 평면도이다. 도 10은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층 및 2차 방벽의 상부에 서포팅플라이우드가 설치되는 것을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 서포팅플라이우드의 설치구조를 평면도로 나타낸 도면이다. 도 12는 본 발명에 따른 제1 서포팅플라이우드의 고정구조를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명에 따른 제2 서포팅플라이우드의 고정구조를 나타낸 도면이다. 도 14는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 단열층, 2차 방벽 및 서포팅플라이우드의 상부에 1차 방벽이 설치되는 것을 나타낸 도면이다. 도 15는 본 발명에 따른 서포팅플라이우드의 구조에 의해 1차 방벽의 주름 변형이 흡수되는 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 16은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 단열시스템에서 1, 2차 방벽에 형성되는 주름 내에 인슐레이션이 충진되는 구조를 나타낸 도면이고, 도 17은 본 발명에 따른 2차 방벽의 주름에 인슐레이션이 삽입되는 것을 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 폴리우레탄폼 계열의 단열재를 기반으로 하는 단열층의 상부에 이중의 금속 방벽이 설치되는 구조의 액화가스 단열시스템을 제공하고자 한다. 이때 이중의 금속 방벽은 액화가스와 직접 접하면서 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽(primary membrane)과 1차 방벽의 누설시 2차적인 기밀을 수행하는 2차 방벽(secondary membarne)으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 비교적 유연한 성질의 단열패널을 이용함에 따라 1차 방벽과 2차 방벽의 소재로서 모두 스테인리스강 또는 이와 유사한 성질을 가지는 저온강을 적용하고자 하며, 1차 방벽과 2차 방벽 각각에는 주름(corrugation)을 형성하여 극저온 액화가스에 의한 열수축을 흡수할 수 있는 구조를 구현하고자 한다.

이때, 단순하게는 1차 방벽과 2차 방벽에 형성되는 주름의 방향을 모두 상방 즉 저장탱크의 내측을 향한 방향으로 형성하는 방법을 생각해볼 수 있겠으며, 이러한 구조를 도 1에서 확인할 수 있다.

도 1을 참조하면, 단열층(10)의 상부에 2차 방벽(20)과 1차 방벽(30)이 순차적으로 배치되며, 2차 방벽(20)과 1차 방벽(30) 사이에는 두 방벽(20, 30) 사이를 지지하고 일정 간격으로 이격시키기 위한 스페이서(40)가 설치된다. 2차 방벽(20)과 1차 방벽(30)은 스테인리스강 소재의 멤브레인으로 마련될 수 있으며, 각각 극저온에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 형성되는 다수의 파형 주름(21, 31)을 포함할 수 있다.

그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, 2차 방벽(20)에 형성되는 2차 주름(21)과 1차 방벽(30)에 형성되는 1차 주름(31)이 모두 윗방향(저장탱크의 내측 방향)을 향하도록 형성되는 경우에는 2차 방벽(20)과 1차 방벽(30) 사이의 공간에 2차 주름(21)에 의한 간섭이 발생하게 되며, 이러한 2차 주름(21)과의 간섭을 회피하기 위해서는 스페이서(40)를 다수개로 분할하여 2차 주름(21) 사이의 공간에 배치해야 한다.

즉, 1차 방벽(30)과 2차 방벽(20) 사이를 지지하고 이격시키기 위해 방벽 간 구조물로서 설치되는 스페이서(40)를 다수로 형성되는 2차 주름(21)의 사이 공간에 대응되도록 맞추어 제작해야 하므로, 설계상의 제약이 발생할 뿐만 아니라 자재 물량 및 설치 공수를 증가시켜 시공성을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다.

또한, 서로 이웃하는 스페이서(40) 사이의 공간은 2차 방벽(20)에 형성되는 2차 주름(21)이 배치되어야 하는 공간으로서 빈 공간으로 남겨두거나 또는 2차 주름(21)을 배치하고 남은 공간에 글라스울과 같은 단열재를 삽입하는 방법을 생각해볼 수 있는데, 추가 단열재를 시공한다고 하더라도 해당 공간을 통해 대류에 의한 열손실이 발생하는 것을 완벽히 방지하기는 어렵다.

상기의 문제점을 해결할 수 있도록, 본 발명은 2차 방벽에 형성되는 주름을 하방(저장탱크의 외측 방향)을 향하도록 형성하고 1차 방벽에 형성되는 주름을 상방(저장탱크의 내측 방향)을 향하도록 형성하여 1, 2차 방벽 사이 공간에 주름 간섭이 발생하지 않는 개선된 구조의 액화가스 단열시스템을 제안하고자 한다. 이하에서 도 2 내지 도 17을 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은, 선체(H) 내벽에 설치되는 단열층(100)과, 단열층(100)의 상측에 연속하여 설치되는 2차 방벽(200) 및 1차 방벽(300)을 포함하여 구성될 수 있다. 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300) 사이에는 두 방벽(200, 300)을 이격시키고 지지하기 위한 방벽 간 구조물로서 서포팅플라이우드(400)가 설치될 수 있다.

뒤에서 보다 자세히 설명하겠지만, 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300)은 각각 스테인리스강 멤브레인으로 구성될 수 있으며, 극저온 액화가스에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 형성되는 다수의 파형 주름(200c, 300c)을 포함할 수 있다. 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)은 하방 즉 저장탱크의 외측을 향한 방향으로 돌출되고, 1차 방벽(300)에 형성되는 1차 주름(300c)은 상방 즉 저장탱크의 내측을 향한 방향으로 돌출될 수 있다.

단열층(100)은 본 단열시스템에서 주된 단열 기능, 즉 저장탱크의 외부로부터 열침입을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 폴리우레탄폼 또는 강화 폴리우레탄폼(reinforced polyurethane foams, R-PUF)과 같은 단열재를 기반으로 하여 제작된 복수의 단열패널(110) 및 브릿지패널(120)들로 구성될 수 있다.

단열층(100)을 구성하는 단열패널(110) 및 브릿지패널(120)은 폴리우레탄폼 또는 강화 폴리우레탄폼 단열재를 포함하며, 유연한 성질을 가지는 단열재에 기계적인 강성을 부여하기 위하여 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)과 같은 재료가 복합된 형태로 제공될 수 있다.

보다 구체적으로, 단열층(100)은, 하부단열보드(111)와 상부단열보드(112)를 포함하여 대략 '凸'자 형태의 모듈로 제작되는 단열패널(110)과, 서로 이웃하는 단열패널(110) 사이에 배치되는 브릿지패널(120)을 포함할 수 있다.

단열패널(110)의 구체적인 구조는 도 4 및 도 5에서 확인할 수 있다. 도 4 및 5를 참조하면, 단열패널(110)은 직육면체 형태를 가지는 하부단열보드(111)의 상부에 그보다 단면적이 작은 상부단열보드(112)가 적층된 형태로 마련될 수 있다.

상부단열보드(112)는 하부단열보드(111)의 상면에 접착에 의해 고정될 수 있다. 이때 상부단열보드(112)는 하부단열보드(111)와 중심이 일치하도록 배치될 수 있으며, 따라서 하부단열보드(111)의 상면 가장자리 일부 영역은 노출된 상태가 된다. 하부단열보드(111)의 가장자리에 노출된 영역은 후술하는 브릿지패널(120)에 의해 덮여진다. 상부단열보드(112)의 각 모서리로부터 대응되는 방향으로의 하부단열보드(111)의 각 모서리까지의 길이는 동일하게 형성될 수 있다.

하부단열보드(111)는 폴리우레탄폼 또는 강화폴리우레탄폼 단열재를 직육면체 형태로 가공하여 제작되는 하부단열재(111i)의 하면에 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱으로 마련되는 하부판(111b)이 부착된 형태로 제공될 수 있다. 하부판(111b)은 유연한 성질을 가지는 하부단열재(111i)에 기계적인 강성을 부여하는 역할을 한다.

상부단열보드(112)는 폴리우레탄폼 또는 강화폴리우레탄폼 단열재를 대략 직육면체 형태로 가공하여 제작되는 상부단열재(112i)의 상면에 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱으로 마련되는 상부판(112t)이 부착된 형태로 제공될 수 있다. 여기서 상부단열보드(112)의 형태를 '대략' 직육면체라고 표현하는 것은, 상부단열보드(112)의 상부에는 후술하는 2차 주름(200c)의 수용을 위한 수용홈(112g)이 형성되는 관계로 정확한 육면체로 볼 수는 없기 때문이다.

상부단열보드(112)의 가공 형태에 대하여 구체적으로 살펴보면, 상부단열보드(112)의 상부에는 2차 주름(200c)이 수용될 공간을 제공하기 위하여 수용홈(112g)이 형성된다. 수용홈(112g)은 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c) 구조에 대응하여 상부단열보드(112)의 길이 방향 및 폭 방향 따른 각각의 방향마다 복수개가 일정한 간격으로 나란하게 형성될 수 있다. 따라서 상부단열보드(112)의 상부면에 복수의 수용홈(112g)이 격자 형태로 형성된다. 도면에는 수용홈(112g)이 'V'자 형태로 가공되는 것이 나타나 있으나, 2차 주름(200c)의 형상에 대응되도록 수용홈(112g)을 'U'자 형태로 가공하는 것도 가능할 것이다.

또한, 수용홈(112g)은 상부단열보드(112)의 상부 가장자리 둘레를 따라 모따기(chamfer) 형태로 형성되는 것을 포함할 수 있다. 상부단열보드(112)의 상부 가장자리에 모따기 형태로 형성되는 수용홈(112g)은 후술하는 브릿지패널(120)의 상부 가장자리 둘레를 따라 모따기 형태로 형성되는 수용홈과 대향되게 위치하여, 둘 사이의 공간에 'V'자 혹은 'U'자 형태의 주름 수용 공간이 형성될 수 있다.

수용홈(112g)의 형성에 의해서 상부단열보드(112)에서 최상단에 위치하는 상부판(112t)은 복수개의 세그먼트로 분할될 수 있다. 후술하겠지만, 상부판(112t) 위에 2차 방벽(200)의 평평한 부분이 놓이고 그 사이에 형성되는 수용홈(112g)에 하방으로 돌출된 2차 주름(200c)이 수용된다.

또한, 상부단열보드(112)에는 수용홈(112g)의 중심으로부터 수직 방향 아래로 연장되는 슬릿(slit, 112s)이 형성될 수 있다. 슬릿(112s)은 단열층(100)에 발생하는 하중, 특히 열하중으로 인해 발생하는 응력 집중 현상을 완화하기 위해 구비되는 것으로서, 상부단열보드(112)의 길이 방향 및 폭 방향을 따라 각각 복수개가 형성될 수 있다. 길이 방향을 따라 형성되는 슬릿(112s)과 폭 방향을 따라 형성되는 슬릿(112s)은 서로 직교한다.

도면 상에는 슬릿(112s)의 깊이가 수용홈(112g)의 하단으로부터 하부단열보드(111)에 닿을때까지 즉 상부단열보드(112)의 전체 높이에 걸쳐 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 슬릿(112s)의 깊이는 수용홈(112g)의 하단으로부터 상부단열보드(112) 전체 높이의 1/4 수준 혹은 1/4 내지 1/2 수준으로 형성될 수 있다.

상기에서 설명되는 수용홈(112g)과 슬릿(112s)의 가공은 상부단열보드(112)와 하부단열보드(111)를 상호 접착시킨 이후 단열패널(110)을 제작하는 가장 마무리하는 단계에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 일체의 상부단열재(112i)와 일체의 상부판(112t)을 상호 접착시켜 직육면체 형태로 만들어진 상부단열보드(112)를 하부단열보드(111)의 상부면에 접착 고정시킨 이후에 상부단열재(112i)와 상부판(112t)를 함께 절개하여 수용홈(112g) 및 슬릿(112s)의 가공이 이루어질 수 있다.

슬릿(112s)의 가공에 의해 상부단열보드(112)는 열수축 거동을 별개로 하는 다수의 파트(part)로 구획될 수 있으며, 각 파트에 대한 열수축 거동이 별개로 이루어짐으로써 액화가스 단열시스템의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에서 단열패널(110)은 모든 구성이 접착에 의해 결합될 수 있다. 하부단열보드(111)를 구성하는 하부단열재(111i)와 하부판(111b)이 접착에 의해 상호 결합되고, 상부단열보드(112)를 구성하는 상부단열재(112i)와 상부판(112t)이 접착에 의해 상호 결합되며, 상부단열보드(112)의 하면이 하부단열보드(111)의 상부면에 접착에 의해 고정된다.

다만, 상부단열보드(112)의 상부 중앙에 설치되는 제1 고정장치(113)의 경우는 예외이다. 제1 고정장치(113)는 상부단열보드(112)의 상부에 다수개의 세그먼트로 존재하는 상부판(112t) 중 가장 중앙에 위치하는 상부판(112t)의 중심부에 기계적인 방식으로 체결 및 고정될 수 있다. 제1 고정장치(113)는 후술하는 서포팅플라이우드(400)를 고정시키기 위한 구성으로 뒤에서 보다 자세히 설명한다.

단열패널(110)은 하부단열보드(111)와 상부단열보드(112)을 포함하는 일체의 유닛으로 모듈화되어 제작될 수 있으며, 모듈로 제작되는 복수개의 단열패널(110)들이 선체(H) 내벽 상에 연달아 배열됨으로써 단열층(100)을 형성할 수 있다.

도 6을 참조하면, 복수개의 단열패널(110)은 하부단열보드(111)가 저장탱크의 횡방향 및 종방향을 따라 서로 인접하도록 오와 열을 맞춰 배열될 수 있다. 이때 설치공차를 고려하여 서로 이웃하는 하부단열보드(111) 사이에 소정의 갭(gap)을 두고 배치할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 상부단열보드(112)는 평단면적이 하부단열보드(111)보다 작게 형성되므로, 서로 이웃하는 상부단열보드(112) 사이에 빈 공간이 발생하게 되는데, 본 발명은 해당 공간에 브릿지패널(120)을 배치하여 서로 이웃하는 단열패널(110)을 연결하는 구조를 적용한다.

본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 1차 방벽(300)과 2차 방벽(200)이 모두 단열층(100)의 상측에 위치하게 되는 구조로서, 즉 단열층(100)이 방벽(200, 300)에 의해 분리되지 않는 구조이다. 이러한 구조에서 단열층(100)을 단일층으로 형성하면 선체 변형에 기인한 수직 방향 하중에 의하여 구조적으로 취약점이 발생할 수 있다. 또한, 앞에서 설명한 바와 같이 서로 이웃하는 하부단열보드(111) 사이에는 설치공차를 고려하여 소정의 갭이 발생하는데, 단열시스템 내에 발생하는 갭은 대류가 발생하는 공간으로서 열손실이 발생할 수 있는 공간이다.

상기와 같은 취약점을 보완하기 위하여, 본 발명은 단열패널(110)을 하부단열보드(111)와 상부단열보드(112)를 포함하여 이중층으로 구성하고, 하부 단열층을 구성하는 하부단열보드(111)와 상부 단열층을 구성하는 상부단열보드(112) 및 브릿지패널(120)의 수직 방향 가장자리를 서로 어긋나게 배치함으로써, 단열층(100)의 안정적인 거동이 가능하고 패널 간의 경계부를 통한 열손실도 효과적으로 차단할 수 있는 구조를 구현한다.

계속 도 6을 참조하면, 브릿지패널(120)은 서로 이웃하는 단열패널(110)의 상부단열보드(112) 사이에 배치되며, 따라서 서로 이웃하는 하부단열보드(111)의 경계부를 덮으면서 배치될 수 있다.

브릿지패널(120)은 그 형태가 상부단열보드(112)와 유사하게 구성될 수 있다. 브릿지패널(120)은 폴리우레탄폼 또는 강화폴리우레탄폼 단열재(부재번호 미부여)의 상면에 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱으로 마련되는 상부판(부재번호 미부여)이 부착된 형태로 제공될 수 있다. 또한, 브릿지패널(120)에도 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)을 수용하기 위한 수용홈(부재번호 미부여)과 응력 집중 완화를 위한 슬릿(부재번호 미부여)이 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 브릿지패널(120)은, 길이 방향으로 서로 이웃하는 상부단열보드(112) 사이에 횡방향으로 배치되는 횡방향 브릿지패널(120A)과, 폭 방향으로 서로 이웃하는 상부단열보드(112) 사이에 종방향으로 배치되는 종방향 브릿지패널(120B), 그리고 서로 이웃하는 횡방향 브릿지패널(120A)의 사이이자 서로 이웃하는 종방향 브릿지패널(120B) 사이에 배치되는 교차부 브릿지패널(120C)을 포함하여 세 가지 형태로 제공될 수 있다.

횡방향 브릿지패널(120A)은 상부단열보드(112) 상에서 폭 방향으로 형성되는 슬릿(112s)의 간격 내에 위치하는 부분과 동일한 형태를 가질 수 있고, 종방향 브릿지패널(120B)은 상부단열보드(112) 상에서 길이 방향으로 형성되는 슬릿(112s)의 간격 내에 위치하는 부분과 동일한 형태를 가질 수 있다. 그리고 교차부 브릿지패널(120C)은 길이 방향으로 형성되는 슬릿(112s)의 간격 내인 동시에 폭 방향으로 형성되는 슬릿(112s)의 간격 내에 위치하는 부분과 동일한 형태를 가질 수 있다.

이에 따르면, 횡방향 브릿지패널(120A)과 종방향 브릿지패널(120B)의 폭은 상부단열보드(112)에 형성되는 슬릿(112s)의 간격과 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 횡방향 브릿지패널(120A)의 길이와 종방향 브릿지패널(120B)의 길이는 각각 상부단열보드(112)의 폭 및 길이와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 교차부 브릿지패널(120C)의 폭과 길이는 모두 슬릿(112s)의 간격과 동일하게 형성될 수 있다.

다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 횡방향 브릿지패널(120A)과 종방향 브릿지패널(120B)의 크기를 더 작게 하거나 크게 할 수 있음은 물론이고, 횡방향 브릿지패널(120A)과 종방향 브릿지패널(120B) 중 어느 하나를 교차부 브릿지패널(120C)과 통합하여 구성할 수도 있다. 또한, 세 가지 형태의 브릿지패널(120A, 120B, 120C)을 모두 같은 사이즈로 통일하여 상부단열보드(112) 사이의 공간에 적절하게 배치함으로써 자재 물량 절감의 효과를 극대화할 수도 있을 것이다.

참고로, 도면 상에는 상부단열보드(112)와 브릿지패널(120)을 구분하기 위하여 상부단열보드(112)와 브릿지패널(120) 사이에 형성되는 갭을 상부단열보드(112) 내에 형성된 슬릿(112s)의 폭보다 크게 도시하였으나, 상부단열보드(112)와 브릿지패널(120) 사이에 형성되는 갭과 상부단열보드(112) 내에 형성된 슬릿(112s)의 폭은 동일한 수준으로 형성됨이 바람직하다.

브릿지패널(120)은 2차 방벽(200)을 고정시키기 위한 이차 앵커스트립(121)을 더 포함할 수 있다. 이차 앵커스트립(121)은 소정의 폭을 가지는 띠 형태의 금속판으로서, 브릿지패널(120)의 상부판에 리벳(rivet), 스크류(screw) 또는 스테이플(staple) 등에 의해 기계적으로 체결될 수 있다. 또한, 이차 앵커스트립(121)은 브릿지패널(120)의 상부판 상부면에 형성되는 홈에 안착되어 고정될 수 있고, 이차 앵커스트립(121)의 상면은 브릿지패널(120)의 상부판의 상면과 동일평면을 이룰 수 있다.

횡방향 브릿지패널(120A)과 종방향 브릿지패널(120B) 상에 설치되는 이차 앵커스트립(121)은 각 패널(120A, 120B)의 길이 방향을 따른 중심선을 따라 설치될 수 있다. 교차부 브릿지패널(120C) 상에 설치되는 이차 앵커스트립(121)은 인접하는 횡방향 브릿지패널(120A)과 종방향 브릿지패널(120B) 상에 구비되는 앵커스트립(121)과의 연속성을 유지할 수 있도록 십(十)자 형상으로 구비될 수 있다.

한편, 브릿지패널(120)의 상부에도 2차 주름(200c)의 수용을 위한 수용홈이 형섬됨에 따라 브릿지패널(120)의 상부판은 서로 연결되지 않은 복수의 세그먼트로 나뉘어지게 되며, 따라서 상부판에 설치되는 이차 앵커스트립(121)이 연결되지 않고 일정 간격으로 단절되는 구조를 가진다. 이와 같이 이차 앵커스트립(121)을 단절시키는 것은 2차 방벽(200)의 열수축을 보다 효과적으로 잡아줌으로써 단열시스템의 구조적 안정성을 높이는 효과를 도모하기 위한 본 발명의 의도된 구조이다.

브릿지패널(120) 중 교차부 브릿지패널(120C)의 상부 중앙에는 후술하는 서포팅플라이우드(400)를 고정시키기 위한 제2 고정장치(122)가 설치될 수 있다. 제2 고정장치(122)는 교차부 브릿지패널(120C) 상에 구비되는 십(十)자 형상의 앵커스트립(121)의 중심부에 용접에 의해 고정될 수 있다. 제2 고정장치(122)의 자세한 내용에 대해서도 뒤에서 제1 고정장치(113)와 함께 설명한다.

본 발명은 단열층(100)의 상측에 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300)을 연속하여 설치함으로써 이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템을 구현한다. 즉, 본 발명은 종래의 단열시스템에서 상하 단열층 사이에 방벽을 설치하는 공정을 삭제하고, 전체적으로 두꺼운 단열층(100)을 형성한 후 그 위에 이중의 방벽(200, 300)을 설치하는 것이다.

1차 및 2차 방벽(300, 200)은 저장탱크 내부에 수용되는 액화가스를 밀봉(액밀/기밀)하는 역할을 수행한다. 1차 방벽(300)은 저장탱크 내부에 수용되는 극저온 액화가스와 직접 접촉하여 1차적인 밀봉 기능을 수행하고, 2차 방벽(200)은 1차 방벽(300)의 누설시 2차적인 밀봉 기능을 수행하는 것으로서 1차 방벽(300)의 누설이 발생하더라도 상당한 기간동안 액화가스의 액밀 및 지탱이 가능하도록 설계되어야 한다.

1차 및 2차 방벽(300, 200)은 저장탱크 내부에 수용되는 액화가스의 극저온에 의한 응력 변화에 대응할 수 있도록 저온취성이 강한 금속 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스강이나 인바강 또는 알루미늄 합금 등과 같은 저온강이 이용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 단열층(100)이 유연한 성질을 가지는 패널 타입 단열시스템의 구조를 취하는 특성상 1차 및 2차 방벽(300, 200)이 응력 변화에 대응이 용이한 스테인리스강 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 스테인리스강 멤브레인으로 이루어지는 1차 및 2차 방벽(300, 200)은 각각 극저온에 의한 열수축에 대응이 가능하도록 다수의 파형 주름(300c, 200c)을 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 2차 방벽(200)은 서로 기밀하게 연결되는 다수의 멤브레인 시트로 마련될 수 있다. 2차 방벽(200)을 구성하는 단위 멤브레인 시트는 소정의 길이와 폭을 가지는 대략 직사각형의 금속 시트로 마련되며, 서로 이웃하는 멤브레인 시트의 가장자리가 겹치기 용접되어 해당 레벨에서의 기밀을 형성할 수 있다.

2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)은 하방 즉 저장탱크의 외측을 향해 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)은 멤브레인 시트의 길이 및 폭 방향을 따라 다수개가 나란하게 형성될 수 있으며, 길이 방향으로 연장되는 종방향 주름과 폭 방향으로 연장되는 횡방향 주름이 교차하는 부위에는 주름 교차부가 형성될 수 있다. 또한, 이웃하는 멤브레인 시트 간의 용접시 각 멤브레인 시트 상에 형성된 주름이 상호 연결되어 저장탱크 내부에는 횡방향 및 종방향을 따라 연장되는 다수의 주름이 격자 형태를 이룰 수 있다.

2차 방벽(200)은 단열층(100)의 상부에 설치되는 이차 앵커스트립(121)에 의해 고정될 수 있다. 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템에서는 단열층(100)을 구성하는 구성요소 중 브릿지패널(120)의 상부면에만 이차 앵커스트립(121)이 설치됨은 전술한 바 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 단열층(100)의 상부에 격자 형태로 배치되는 이차 앵커스트립(121) 상에 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 가장자리가 용접에 의해 고정될 수 있다. 이때 서로 이웃하는 멤브레인 시트는 가장자리가 서로 겹치기 용접된다.

상기와 같은 본 발명의 구조에 따르면, 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 크기가 단열패널(110)의 하부단열보드(111)와 동일 또는 유사한 수준으로 제작될 수 있고, 설치 위치도 하부단열보드(111)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

한편, 단열층(100)의 상부에는 후술하는 서포팅플라이우드(400)의 고정을 위한 고정장치들(113, 122)이 존재하며, 고정장치들(113, 122)은 2차 방벽(200)을 관통하여 위로 돌출되는 스터드(stud)를 포함하고 있다. 이러한 돌출 구조를 허용하기 위해 본 발명에서 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 중앙에는 단열패널(110)의 상부 중심에 설치되는 제1 고정장치(113)의 스터드가 관통되기 위한 관통홀이 형성될 수 있다. 또한, 교차부 브릿지패널(120C)의 상부 중심에 설치되는 제2 고정장치(122)의 스터드의 돌출을 허용하기 위하여 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 네 모퉁이 부분은 사선으로 절단된 형태를 가질 수 있다.

제1 고정장치(113)는 상부단열보드(112)의 상부에 삽입 고정되며 스터드의 하단부가 체결되는 금속 체결부(예컨대, 베이스소켓)를 포함할 수 있으며, 2차 방벽(200)의 중앙에 형성되는 관통홀이 상기한 금속 체결부 상에 기밀하게 용접될 수 있다. 금속 체결부의 상면은 상부단열보드(112)의 상부면, 보다 구체적으로는 상부판(112t)의 상면과 동일평면을 이룰 수 있다.

또한, 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 모퉁이에 형성되는 사선부는 교차부 브릿지패널(120C)의 상부면에 십(十)자 형상으로 설치되는 이차 앵커스트립(121) 상에 기밀하게 용접될 수 있으며, 사선부 일부가 이웃하는 멤브레인 시트와 겹치기 용접되어 2차 방벽(200) 레벨에서의 기밀이 유지될 수 있다.

한편, 단열층(100)의 상부에 연속하여 설치되는 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300)은 각각 액화가스의 극저온에 의한 영향을 받아 신축이 발생할 수 있으므로 두 방벽(200, 300)이 서로 접촉하지 않도록 이격된 구조로 마련되어야 하고, 서로 간의 영향을 받는 것을 최대한 방지할 수 있도록 단열시스템을 구성할 필요가 있다.

이를 위해 본 발명은 1, 2차 방벽(300, 200)을 소정의 간격으로 이격시키고 상호 간에 영향을 받는 것을 최소화하기 위한 목적으로 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300) 사이에 서포팅플라이우드(400)를 설치한다. 서포팅플라이우드(400)의 구체적인 구조는 도 8 및 도 9에서 확인할 수 있다.

서포팅플라이우드(400)는 플라이우드를 소정의 두께를 가지는 판 또는 플레이트(plate) 형태로 제작한 것으로서, 그 두께만큼 1차 방벽(300)을 2차 방벽(200)의 상측으로 이격시킴으로써 두 방벽(200, 300)이 서로 영향을 받는 것을 최소화하고 구조적 안정을 꾀하는 역할을 한다. 다만, 본 발명에서 서포팅플라이우드(400)의 소재가 플라이우드에만 국한되는 것은 아니다. 극저온 상태에서 사용이 가능하고 하중을 견디는 구조재로서의 역할을 할 수 있는 것(예컨대, 섬유강화 플라스틱과 같은 복합재료)이라면 대체 적용도 가능하다.

서포팅플라이우드(400)는, 큰 틀을 이루는 제1 서포팅플라이우드(410)와, 제1 서포팅플라이우드(410)의 중앙부에 형성되는 관통부(413)에 삽입되는 제2 서포팅플라이우드(420)를 포함하여 2개의 부재로 제작될 수 있다.

제1 서포팅플라이우드(410)는, 직사각형의 단면을 가지면서 소정의 두께를 가지는 제1 지지판(411)과, 제1 지지판(411)의 상부면에 설치되며 1차 방벽(300)이 용접에 의해 고정되는 제1 일차 앵커스트립(412)을 포함할 수 있다. 제1 지지판(411)의 중앙부에는 사각 형상의 관통부(413)가 형성된다.

제1 지지판(411)은 바람직하게는 플라이우드 소재로 제작되는 판이며, 관통부(413)는 제2 서포팅플라이우드(420)가 설치될 공간을 제공하기 위해 제1 지지판(411)을 두께 방향으로 관통하여 형성되는 구멍이다.

제1 일차 앵커스트립(412)은 소정의 폭을 가지는 띠 형태의 금속판으로서, 제1 지지판(411)의 길이 방향 중심선 및 폭 방향 중심선을 따라 설치될 수 있다. 제1 일차 앵커스트립(412)은 제1 지지판(411)의 상부면에 형성되는 홈에 안착되어 리벳, 스크류, 스테이플 등에 의해 기계적으로 체결·고정될 수 있으며, 제1 일차 앵커스트립(412)의 상면은 제1 지지판(411)의 상면과 동일평면을 이룰 수 있다.

제2 서포팅플라이우드(420)는, 사각형의 단면을 가지면서 제1 서포팅플라이우드(410)와 동일한 두께를 가지는 제2 지지판(421)과, 제2 지지판(421)의 상부면에 설치되어 1차 방벽(300)이 용접에 의해 고정되는 제2 일차 앵커스트립(422)을 포함할 수 있다.

제2 지지판(421)도 제1 지지판(411)과 마찬가지로 플라이드 소재의 판으로 마련될 수 있다. 제2 지지판(421)은 제1 서포팅플라이우드(410)의 중앙부에 형성되는 관통부(413)의 형상에 대응하여 사각형(보다 바람직하게는 정사각형)의 단면을 가질 수 있으며, 관통부(413)의 공간 내에 삽입 설치될 수 있다.

제2 일차 앵커스트립(422)은 소정의 폭을 가지는 띠 형태의 금속판으로서, 제1 지지판(411) 상에 구비되는 제1 일차 앵커스트립(412)과 연속성을 유지할 수 있도록 제2 지지판(421)상에 십(十)자 형상으로 구비될 수 있다. 제2 일차 앵커스트립(422)은 제2 지지판(421)의 상부면에 형성되는 홈에 안착되어 리벳, 스크류, 스테이플 등에 의해 기계적으로 체결·고정될 수 있으며, 제2 일차 앵커스트립(422)의 상면은 제2 지지판(421)의 상면과 동일평면을 이룰 수 있다.

상기한 본 발명의 구조에 따르면, 제1 및 제2 서포팅플라이우드(410, 420)를 포함하는 서포팅플라이우드(400)를 기준으로 보았을 때에는 일차 앵커스트립(412, 422)이 중앙을 교차하는 십(十)자 형태로 구비되고, 복수의 서포팅플라이우드(400)로 구성되는 이격층을 전체로 보았을 때에는 저장탱크의 횡방향 및 종방향을 따라 연장되는 다수의 일차 앵커스트립(412, 422)이 격자 형태를 이룰 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 2차 방벽(20)에 형성되는 2차 주름(21)과 1차 방벽(30)에 형성되는 1차 주름(31)이 모두 윗방향(저장탱크의 내측 방향)을 향하도록 형성되는 경우, 2차 주름(21)과의 간섭을 회피하기 위해 두 방벽(20, 30)을 이격시키는 스페이서(40)가 다수개로 분할됨에 따라 자재 물량 및 설치 공수가 증가하는 문제점이 있음을 전술한 바 있다.

뿐만 아니라, 도 1에 도시된 구조에서는 2차 주름(21)과 1차 주름(31) 간의 중첩을 방지하기 위하여 두 방벽(20, 30)이 슬로싱에 의한 영향을 받지 않은 만큼 이격되어야 하는데, 해당 이격 거리만큼 스페이서(40)의 두께가 증가하게 되고 이는 결국 비용 증가의 문제로 이어진다. 특히, 멤브레인형 단열시스템은 극저온 환경에 적용되는 특성상 일반적인 재료가 아니라 극저온에서 취성파괴가 되지 않는 특정 재료를 사용해야 하므로 그만큼 경제적인 손실이 커질 수 밖에 없다.

이에 반해, 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)을 하방으로 형성하는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300) 사이의 공간에 2차 주름(200c)에 의한 간섭이 발생하지 않는다. 따라서 본 발명은 2차 주름(200c)의 간격을 고려할 필요없이 서포팅플라이우드(400)의 단위 면적을 크게 가져갈 수 있고, 서포팅플라이우드(400)의 두께도 설계자가 유연하게 설계 변경할 수 있다는 큰 장점을 가지며, 설치 공수 감소에 따른 생산성 향상과 비용 절감이라는 경제적인 효과를 기대할 수 있다.

서포팅플라이우드(400)는 최소한 방벽(200, 300)의 주름(200c, 300c) 간격보다 크게 제작될 수 있다. 보다 바람직하게는, 서포팅플라이우드(400)는 단열패널(110)의 하부단열보드(111)와 동일 또는 유사한 수준의 크기로 제작될 수 있으며, 설치 위치도 하부단열보드(111)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 서포팅플라이우드(400)의 설치 구조에 대해서는 뒤에서 보다 자세히 살펴보도록 한다.

다만, 서포팅플라이우드(400)의 크기를 막연히 크게만 가져가면 구조적인 문제가 발생할 수 있으므로, 본 발명은 서포팅플라이우드(400) 상에 슬릿(414)을 가공하여 이에 대응하고자 한다.

전술한 이차 앵커스트립(121)의 구조를 설명함에 있어서도 언급하였듯이, 방벽이 용접에 의해 고정되는 앵커스트립(anchor strip)은 방벽의 열수축시 주름이 펴지면서 열수축량을 잘 잡아줄 수 있도록 단절된 구조로 마련됨이 바람직하다.

이를 위해 본 발명은 제1 서포팅플라이우드(410) 상에 제1 일차 앵커스트립(412)을 단절시키도록 슬릿(414)을 가공할 수 있다. 여기서 슬릿(414)은 제1 일차 앵커스트립(412)과 직교하는 방향으로 연장되며 제1 지지판(411)을 관통하는 얇은 구멍으로 볼 수 있다. 1차 방벽(300)의 열수축 거동에 의해 제1 지지판(411)이 파손되는 것을 방지하기 위하여 슬릿(414)은 제1 지지판(411)을 완전히 관통하는 것이 바람직하다.

한편, 제1 지지판(411)의 중앙부에 형성되는 관통부(413)가 제1 일차 앵커스트립(412) 그리고 제1 일차 앵커스트립(412)과 제2 일차 앵커스트립(422) 간을 단절시키는 역할을 할 수 있으므로, 제1 지지판(411)의 폭방향을 따라 설치되는 제1 일차 앵커스트립(412)과 제2 지지판(412) 상에 설치되는 제2 일차 앵커스트립(422) 상에는 별도의 슬릿을 가공하지 않을 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 구조적 설계를 고려하여 폭 방향을 따라 설치되는 제1 일차 앵커스트립(412) 상에도 슬릿을 추가 가공할 수 있음은 물론이다.

슬릿(414)은 일정한 간격으로 형성될 수 있고, 슬릿(414)의 가공에 의해 서포팅플라이우드(400)는 슬릿(414)을 기준으로 독립적으로 거동할 수 있는 수많은 구역들로 구분될 수 있다. 또한, 관통부(413)의 형성에 의해 제2 서포팅플라이우드(420)가 제1 서포팅플라이우드(410)와는 독립적으로 거동할 수 있다.

잠시 도 15를 참조하면, 1차 방벽(300)의 열수축시 서포팅플라이우드(400)에서 슬릿(414) 및 관통부(413)에 의해 구획되는 각 구역들이 독립적으로 거동함으로써 1차 방벽(300)의 열수축을 보다 효과적으로 잡아줄 수 있으며, 따라서 단열시스템의 구조적 안정성이 향상되는 효과가 도모될 수 있다. 이는 단절된 구조를 가지는 이차 앵커스트립(121) 상에 용접 고정되는 2차 방벽(200)에서도 동일한 효과로 나타난다.

한편, 제1 지지판(411)의 가장자리 둘레를 따라 추가적인 슬릿(414)이 더 가공될 수 있다. 제1 지지판(411)의 내측과 가장자리에 형성되는 슬릿(414)에 의해 서포팅플라이우드(400)는 1, 2차 방벽(300, 200) 사이에서 열수축에 유연한 대응이 가능하게 된다.

제1 지지판(411)의 가장자리에 형성되는 슬릿(414)은 제1 일차 앵커스트립(412)을 단절시키기 위해 제1 지지판(411)의 내측에 형성되는 슬릿(414)과는 연장 방향이 서로 어긋나게 형성되도록 위치가 결정될 수 있다.

또한, 슬릿(414)의 끝단부에는 열수축 거동에 의해 크랙(crack)이 발생하거나 진전되는 것을 방지하기 위한 목적으로 홀(414h)이 형성될 수 있다. 홀(414h)은 슬릿(414)의 폭보다 큰 직경을 가지는 원 또는 타원 형태를 가질 수 있으며, 슬릿(414)과 마찬가지로 제1 지지판(411)을 완전히 관통하도록 형성될 수 있다. 제1 일차 앵커스트립(412)을 단절시키는 슬릿(414)의 경우에는 양측 끝단부에 그리고 제1 지지판(411)의 가장자리에 형성되는 슬릿(414)의 경우에는 제1 지지판(411)의 내측을 향한 끝단부에 각각 홀(414h)이 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 서포팅플라이우드(400)를 최대한 단열패널(110)의 사이즈만큼 가져가는 동시에 그 위에 설치되는 1차 방벽(300)의 열수축 거동에도 유연한 대응이 가능하도록 하는 서포팅플라이우드(400)의 최적화된 구조 및 배치를 제공함에 특징이 있다.

다음으로 도 10 및 도 11을 참조하여 서포팅플라이우드(400)의 설치 및 고정 구조에 대해 살펴보고자 한다.

도 10 및 11을 참조하면, 제1 서포팅플라이우드(410)는 네 모퉁이가 각각 교차부 브릿지패널(120C) 상에 구비되는 제2 고정장치(122)에 의해 고정되고, 제2 서포팅플라이우드(420)의 경우에는 단열패널(110) 상에 구비되는 제1 고정장치(113)에 의해 고정됨으로써, 2차 방벽(200)의 상부에 서포팅플라이우드(400)의 설치가 이루어질 수 있다.

즉, 서포팅플라이우드(400)는 제1 서포팅플라이우드(410)의 네 모퉁이 부분과 제2 서포팅플라이우드(420)의 중앙부를 포함하여 5개의 포인트에서 고정이 이루어질 수 있는데, 이하 도 12 및 도 13을 참조하여 각 포인트에서의 고정구조를 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저 도 12를 참조하면, 제1 서포팅플라이우드(410)는 모퉁이 부분이 교차부 브릿지패널(120C; 도 12에서는 도시 생략) 상에 구비되는 제2 고정장치(122)에 의해 고정될 수 있다. 도면 상에는 서로 이웃하는 다른 제1 서포팅플라이우드(410)가 2개 도시된 것이며, 제2 고정장치(122)를 구성하는 스터드에 고정플레이트(p) 및 고정너트(n)가 체결되어 제1 서포팅플라이우드(410)의 모퉁이 부분을 잡아주는 형태로 고정이 이루어질 수 있다.

고정플레이트(p)는 제1 서포팅플라이우드(410)와 마찬가지로 플라이우드로 제작될 수 있으며, 제1 서포팅플라이우드(410)의 모퉁이 부분을 가압 지지할 수 있도록 단차진 형태를 가질 수 있다. 또한, 1차 방벽(300)의 설치시 편평도를 유지해주기 위해서는 고정플레이트(p)와 제1 서포팅플라이우드(410)의 상면이 동일평면을 이루는 것이 바람직하므로, 제1 서포팅플라이우드(410)의 모퉁이 부분에도 고정플레이트(p)가 안착될 수 있도록 단차 가공이 이루어질 수 있다.

다음으로 도 13을 참조하면, 제2 서포팅플라이우드(420)는 중앙부가 단열패널(110; 도 13에서는 도시 생략) 상에 구비되는 제1 고정장치(113)에 의해 고정될 수 있다. 이를 위해 제2 서포팅플라이우드(420)의 중심 위치에 제1 고정장치(113)의 스터드가 삽입될 수 있도록 상하로 관통되는 체결홀(420h)이 형성될 수 있다.

도면에는 단일의 제1 서포팅플라이우드(410)가 도시되어 있다. 제1 서포팅플라이우드(410)가 먼저 설치되고 나면 제1 서포팅플라이우드(410)의 중앙에 관통부(413)에 의한 빈 공간이 발생하고 해당 공간 내에 제1 고정장치(113)가 위치한다. 이때 제1 고정장치(113)의 스터드가 체결홀(420h)에 끼워지면서 제2 서포팅플라이우드(420)가 관통부(413) 내에 삽입되고, 스터드의 상단에 고정너트(n)를 체결시킴으로써 제2 서포팅플라이우드(420)의 고정이 이루어질 수 있다.

여기서는 제2 서포팅플라이우드(420)가 제1 서포팅플라이우드(410)를 직접 잡아주는 형태로 고정이 이루어지게 되며, 이를 위해 제1 서포팅플라이우드(410)의 관통부(413)에 단차 가공이 이루어지고 이에 대응하여 제2 서포팅플라이우드(420)의 하면에도 단차 가공이 이루어질 수 있다.

한편, 제1 서포팅플라이우드(410)의 경우에는 제1 일차 앵커스트립(412)이 고정에 영향을 미치지 않지만, 제2 서포팅플라이우드(420)의 경우 고정너트(n)가 체결된 이후 그 상부에 제2 일차 앵커스트립(422)이 덮여져야 하기 때문에, 제2 일차 앵커스트립(422)은 제2 서포팅플라이우드(420)를 제1 고정장치(113)에 고정시킨 이후 현장에서 조립이 이루어질 수 있을 것이다.

상기와 같은 방식으로 설치되는 서포팅플라이우드(400)가 복수개 연달아 배치되어 1, 2차 방벽(300, 200)을 상호 이격시키는 이격층을 형성한다. 이때 1, 2차 방벽(300, 200) 사이의 공간에는 주름에 의한 어떠한 간섭도 발생하지 않으므로 서포팅플라이우드(400)를 빈틈없이 촘촘히 배치하는 것이 가능하며, 따라서 대류에 의한 열손실을 방지하는 측면에서 매우 효과적인 구조를 구현할 수 있다.

복수의 서포팅플라이우드(400)들에 의해 구성되는 이격층의 상부에는 1차 방벽(300)이 설치된다. 1차 방벽(300)은 서포팅플라이우드(400)의 두께에 해당하는 높이만큼 2차 방벽(200)의 상측으로 이격되게 배치될 수 있다.

1차 방벽(300)은 주름의 방향이 저장탱크의 내측을 향하여 돌출된다는 점 그리고 고정장치의 관통을 위한 관통홀이 존재하지 않는다는 점을 제외하면 전술한 2차 방벽(200)과 구조가 유사하다.

보다 구체적으로, 도 14를 참조하면, 1차 방벽(300)은 서로 기밀하게 연결되는 다수의 멤브레인 시트로 마련될 수 있다. 1차 방벽(300)을 구성하는 단위 멤브레인 시트는 소정의 길이와 폭을 가지는 대략 직사각형의 금속 시트로 마련되며, 서로 이웃하는 멤브레인 시트의 가장자리가 겹치기 용접되어 해당 레벨에서의 기밀을 형성할 수 있다.

1차 방벽(300)에 형성되는 1차 주름(300c)은 상방 즉 저장탱크의 내측을 향해 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 1차 방벽(300)에 형성되는 1차 주름(300c)은 멤브레인 시트의 길이 및 폭 방향을 따라 다수개가 나란하게 형성될 수 있으며, 길이 방향으로 연장되는 종방향 주름과 폭 방향으로 연장되는 횡방향 주름이 교차하는 부위에는 주름 교차부가 형성될 수 있다. 또한, 이웃하는 멤브레인 시트 간의 용접시 각 멤브레인 시트 상에 형성된 주름이 상호 연결되어 저장탱크 내부에는 횡방향 및 종방향을 따라 연장되는 다수의 주름이 격자 형태를 이룰 수 있다.

1차 방벽(300)은 서포팅플라이우드(400)의 상부에 설치되는 일차 앵커스트립(412, 422)에 의해 고정될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이 복수의 서포팅플라이우드(400)들로 구성되는 이격층의 상부에 격자 형태로 배치되는 일차 앵커스트립(412, 422) 상에 1차 방벽(300)을 구성하는 멤브레인 시트의 가장자리가 용접에 의해 고정될 수 있다. 이때 서로 이웃하는 멤브레인 시트는 가장자리가 서로 겹치기 용접된다.

서포팅플라이우드(400)의 상부에는 별도의 돌출 구조물이 존재하지 않으므로 1차 방벽(300)을 구성하는 멤브레인 시트에는 관통홀이 존재하지 않는다. 다만, 구조적으로 네 장의 멤브레인 시트가 동시에 겹쳐지는 것을 회피하기 위하여 1차 방벽(300)을 구성하는 멤브레인 시트의 네 모퉁이에도 사선 가공이 이루어질 수 있다. 1차 방벽(300)을 구성하는 멤브레인 시트의 모퉁이에 형성되는 사선부는 제2 서포팅플라이우드(420)의 상부면에 십(十)자 형상으로 설치되는 제2 일차 앵커스트립(422) 상에 기밀하게 용접될 수 있으며, 사선부 일부가 이웃하는 멤브레인 시트와 겹치기 용접되어 1차 방벽(300) 레벨에서의 기밀이 유지될 수 있다.

한편, 1차 방벽(300)을 구성하는 멤브레인 시트의 모퉁이가 위치하게 되는 제2 서포팅플라이우드(420)는 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 중앙을 관통하는 제1 고정장치(113)에 의해 고정된다. 따라서 수직 방향에서 바라보았을 때, 1차 방벽(300)을 구성하는 멤브레인 시트의 모퉁이가 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 중앙에 위치하게 되며, 즉 1, 2차 방벽(300, 200)을 구성하는 멤브레인 시트가 서로 어긋나게 배치됨을 알 수 있다.

또한, 다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 단열시스템에서 1차 방벽(300)에 형성되는 1차 주름(300c)과 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)은 피치(pitch) 간격이 서로 다르게 설계될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 1차 방벽(30)에 형성되는 주름(31)과 2차 방벽(30)에 형성되는 주름(21)이 모두 윗방향으로 형성되는 경우에는 두 주름(21, 31)을 서로 겹치도록 배치하면 되지만, 본 발명에서 바람직한 실시예로 제시하고 있는 바와 같이 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)을 아래 방향으로 구성하는 경우에는 단열층(100)을 구성하는 패널 부분에 가공이 필요하게 된다. 이 경우 대략 50mm 이상의 가공이 발생하게 되며 이는 곧 단열성능의 감소를 의미한다. 또한, 2차 주름(200c)이 아래 방향으로 구성되는 경우 자동용접을 위해서는 타원 형태가 아닌 원만한 곡선 형태가 되어야 하므로 가공해야 하는 범위가 더 넓어질 수 있다. 자동용접은 주름 파형에 탄젠트(tangent) 한 방향으로 용접이 이루어지게 되는데, 굴곡이 큰 경우에는 급격한 경사로 인하여 자동용접이 용접라인을 따라가기 쉽지 않아 불량율이 높다. 따라서 주름이 원만한 곡선 형태를 가지는 것이 자동용접의 측면에서 유리한 것이다.

이에 본 발명은 2차 주름(200c)의 수용을 위한 가공 범위를 최소화하고 자동용접이 가능한 원만한 'corrugation profile' 조건을 만족시키고자 하며, 구체적으로는 2차 주름(200c) 간의 간격을 줄여서 주름의 profile 크기를 감소시키도록 구성한다. 여기서 'profile'은 주름 파형의 형상과 크기를 의미하며. 주름의 높이(height)가 작아질수록 그리고 곡선이 완만할수록 자동용접에 유리하다. 즉, 주름의 피치 간격이 작아질수록 열수축량이 작아지게 되고 이를 흡수하기 위한 주름 파형의 크기를 작게 구성할 수 있으므로, 본 발명은 2차 주름(200c)의 피치 간격을 상대적으로 작게 구성함으로써 주름의 profile 크기를 감소시키고, 이를 통해 자동용접에 유리한 구조를 구현하는 것이다.

그 결과 도 2에 도시된 바와 같이 2차 방벽(200)에 형성되는 2차 주름(200c)과 1차 방벽(300)에 형성되는 1차 주름(300c)이 수직 방향으로 서로 어긋나게 배치된다. 이때, 1차 주름(300c)과 2차 주름(200c) 간의 어긋남이 무작위로 형성되는 것은 아니며, 단열층(100)을 구성하는 단열패널(110)의 단위 길이당 개수를 고려하여 주름 간격을 결정할 수 있다. 여기서 '단위'란 단열패널(110) 1개를 기준으로 한다는 의미이고 길이의 단위를 뜻하는 것은 아니다. 따라서 단열패널(110)의 폭 방향을 따른 단위 길이는 단열패널(110) 1개의 너비값을 의미하는 것이고, 단열패널(110)의 길이 방향을 따른 단위 길이는 단열패널 1개의 길이값를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 단열패널(110)의 폭 방향을 기준으로 설명하면, 단열패널(110)의 폭 방향을 따른 단위 길이(너비값)가 0.8 내지 1.3m로 형성된다고 하였을 때, 1차 주름(300c)은 단위 길이당 3개가 구비되는 것이 열수축 흡수 및 자동용접의 측면에서 최적이다. 또한, 이는 생산적인 측면을 고려한 것이다.

반면, 2차 주름(200c)의 경우 단위 길이당 3개 이하로 마련되면 주름 파형의 profile이 커져서 자동용접이 어려워질 뿐만 아니라 패널의 가공 범위가 넓어져 열손실 측면에서도 좋지 못하다. 또한, 2차 주름(200c)을 단위 길이당 6개 이상으로 마련하면 간격이 너무 좁아져 멤브레인 시트의 제작에 어려움이 발생한다. 이러한 점들을 고려하여 본 발명은 단열패널(110)의 폭 방향을 따른 단위 길이당 2차 주름(200c)의 개수를 4 내지 5개로 선정하였고, 패널 가공 최소화와 설치 제작 측면을 모두 고려하였을 때 가장 최적화된 개수는 4개이다.

보다 구체적인 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 1차 주름(300c)은 단열패널(110)의 전체 폭을 3등분하는 지점마다 형성될 수 있다. 그 결과 1차 주름(300c)은 서로 이웃하는 하부단열보드(111)의 경계부를 포함하는 복수의 위치에 형성될 수 있다.

2차 주름(200c)의 경우에는 상부단열보드(112)의 폭을 3등분하는 지점마다 형성될 수 있다. 그 결과 2차 주름(200c)은 상부단열보드(112)와 브릿지패널(120)의 경계부를 포함하는 복수의 위치에 형성될 수 있으며, 1차 주름(300c)과는 수직 방향에 대해서 서로 어긋나게 배치된다.

상기의 내용은 단열패널(110)의 길이 방향에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명에서 단열패널(110)은 길이가 폭의 정수배로 제작될 수 있는데, 이 경우 단열패널(110)의 길이 방향을 따른 단위 길이당 주름(200c, 300c)의 개수는 폭 방향을 따른 단위 길이당 주름(200c, 300c)의 개수의 정수배로 형성될 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 단열패널(110)이 대략 1×3m 패널로 마련된다고 할 때 단열패널(110)의 폭 방향을 따른 단위 길이당 1차 주름(300c)의 개수는 3개, 2차 주름(200c)의 개수는 4 내지 5개(가장 바람직하게는 4개)로 마련될 수 있고, 단열패널(110)의 길이 방향을 따른 단위 길이당 1차 주름(300c)의 개수는 9개, 2차 주름(200c)의 개수는 12 내지 15개(가장 바람직하게는 12개)로 마련될 수 있을 것이다.

이상과 같이 1차 주름(300c)과 2차 주름(200c)을 서로 어긋나게 배치하는 본 발명의 구조에 따르면, 2차 주름(200c)의 profile을 감소시킴으로써 단열층(100)을 구성하는 패널의 가공 범위를 최소화하고 2차 방벽(200)의 자동용접이 용이해지는 효과가 있다. 또한, 1차 및 2차 주름(300c, 200c)의 간격을 서로 동일하게 구성하는 경우보다 제작 성능 측면에서 우수하고, 2차 방벽(200)의 성능을 설계자가 유연하게 변경할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 단열층(100)을 구성하는 패널들의 가공에 의해 단열시스템의 BOR 성능이 낮아지는 것에 대한 해소를 위하여, 도 16 및 17에 도시된 바와 같이 방벽(200, 300)에 형성되는 주름(200c, 300c) 내에 단열재로서 기능하는 주름인슐레이션(500)이 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이 하방으로 형성되는 2차 주름(200c)의 배치를 위해 패널을 가공하는 경우 그만큼 단열성능이 감소할 수 있기에 주름 profile 부분에 주름인슐레이션(500)을 배치하여 감소된 단열성능을 보상하는 것이다.

주름인슐레이션(500)은 글라스울(glass wool)을 이용하여 주름(200c, 300c)의 빈 공간을 충진하는 형태로 채워지거나 또는 폴리우레탄폼과 같은 고체 형태의 폼 단열재를 단순하는 형태로도 배치가 가능하다.

2차 주름(200c) 내에 배치되는 주름인슐레이션(500)은 단열층(100)의 패널 가공에 따라 손실된 단열성능을 어느정도 회복시키는 기능을 하며, 필수적으로 발생할 수 있는 주름 profile 부분의 빈 공간을 활용하여 단열시스템의 BOR 성능을 향상시키는 역할을 할 수 있다.

또한, 1차 주름(300c) 내에 배치되는 주름인슐레이션(500)의 경우에는 단열시스템의 BOR 성능을 향상시키는 기능을 할 뿐만 아니라, 1차 방벽(300)의 좌굴강도(buckling strength) 향상에도 직간접적으로 도움을 주게 된다. 이러한 좌굴강도 측면까지 고려하였을 때에는 1차 방벽(300c) 내에 배치되는 주름인슐레이션(500)으로서 폴리우레탄폼과 같이 다소 강도가 있는 것이 보다 좋을 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 시공 방법을 순차적인 과정에 따라 살펴보도록 한다.

(1) 먼저, 선체(H) 내벽면에 단열층(100)을 설치하는 작업이 수행된다. 이때 단열층(100)의 설치는 단열패널(110)의 설치 이후 그 사이 공간에 브릿지패널(120)을 설치하는 순서로 진행될 수 있다.

(2) 단열층(100)의 설치가 완료되면 단열층(100)의 상부에 2차 방벽(200)을 설치하는 작업이 수행된다. 구체적으로, 2차 방벽(200)을 구성하는 다수의 멤브레인 시트가 단열층(100)의 상부면에 설치되는 이차 앵커스트립(121), 보다 구체적으로는 브릿지패널(120) 상에 설치되는 이차 앵커스트립(121) 상에서 겹치기 용접되어 밀봉 구조를 형성할 수 있다.

(3) 2차 방벽(200)의 설치 이후에는 2차 방벽(200)의 상부에 서포팅플라이우드(400)를 설치하는 작업이 수행된다. 본 발명에서 서포팅플라이우드(400)는 중앙에 관통부(413)가 형성되는 제1 서포팅플라이우드(410)와 상기 관통부(413)에 삽입되는 제2 서포팅플라이우드(420)를 포함하여 두 가지 부재로 구성될 수 있으며, 제1 서포팅플라이우드(410)의 모퉁이 부분과 제2 서포팅플라이우드(420)는 중앙부가 각각 2차 방벽(200)을 관통하여 상방으로 돌출되는 제2 고정장치(122) 및 제1 고정장치(113)의 스터드에 체결되어 고정될 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 1차 방벽(300)과 2차 방벽(200) 사이에 주름 간섭 구조가 발생하지 않기 때문에 서포팅플라이우드(400)의 단위 면적을 크게 가져가면서 빈틈없이 배치할 수 있게 된다. 이는 구조적으로 안정적이면서 대류에 의한 열손실도 효과적으로 차단할 수 있는 효과와 직결된다. 또한, 주름 간섭 구조의 부재로 인하여 서포팅플라이우드(400)의 형상 및 설치구조를 대폭 간소화할 수 있으며, 궁극적으로는 액화가스 저장탱크의 시공성을 크게 향상시키고 총 건조 기간을 단축하는 효과가 도모될 수 있다.

(4) 마지막으로 1차 방벽(300) 설치 작업이 수행된다. 구체적으로는 1차 방벽(300)을 구성하는 다수의 멤브레인 시트가 서포팅플라이우드(400)의 상부면에 설치되는 일차 앵커스트립(412, 422) 상에서 겹치기 용접되어 밀봉 구조를 형성하며, 최종적으로 이중 금속 방벽 구조의 단열시스템이 구현될 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100: 단열층
110: 단열패널
111: 하부단열보드
111i: 하부단열재
111b: 하부판
112: 상부단열보드
112i: 상부단열재
112t: 상부판
112g: 수용홈
112s: 슬릿
113: 제1 고정장치
120: 브릿지패널
120A: 횡방향 브릿지패널
120B: 종방향 브릿지패널
120C: 교차부 브릿지패널
121: 이차 앵커스트립
122: 제2 고정장치
200: 2차 방벽
200c: 2차 주름
300: 1차 방벽
300c: 1차 주름
400: 서포팅플라이우드
410: 제1 서포팅플라이우드
411: 제1 지지판
412: 제1 일차 앵커스트립
413: 관통부
414: 슬릿
414h: 홀
420: 제2 서포팅플라이우드
420h: 체결홀
421: 제2 지지판
422: 제2 일차 앵커스트립
500: 주름인슐레이션

Claims (12)

1. 액화가스를 저장하는 저장탱크의 내부에 구축되는 액화가스 단열시스템에 있어서,
   선체 내벽에 배치되는 복수의 단열패널들로 구성되는 단열층;
   상기 단열층의 상부에 설치되어 상기 액화가스의 2차적인 기밀을 수행하는 2차 방벽;
   상기 2차 방벽의 상측에 일정 거리 이격되게 설치되며 상기 액화가스와 직접 접하면서 상기 액화가스의 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽; 및
   상기 2차 방벽과 상기 1차 방벽 사이에 배치되어 상기 1차 방벽을 상기 2차 방벽으로부터 이격시키는 이격층을 포함하고,
   상기 2차 방벽과 상기 1차 방벽은 각각 상기 액화가스의 극저온에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 다수의 파형 주름을 포함하되, 상기 2차 방벽에 형성되는 2차 주름은 상기 저장탱크의 외측 방향을 향하여 돌출되고, 상기 1차 방벽에 형성되는 1차 주름은 상기 저장탱크의 내측 방향을 향하여 돌출되도록 형성되며,
   상기 이격층은 소정의 두께를 가지는 사각 플레이트로 제작되는 복수의 서포팅플라이우드로 구성되되, 상기 복수의 서포팅플라이우드는 수평 방향을 따라 이격됨 없이 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 서포팅플라이우드는 상기 단열층의 상부에 구비되며 상기 2차 방벽을 관통하여 돌출되는 스터드를 포함하는 고정장치에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   모퉁이 부분이 서로 인접하게 배치되는 4개의 상기 서포팅플라이우드가 하나의 상기 고정장치에 의해 동시에 고정되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 서포팅플라이우드는 중앙부에 관통부가 형성되는 제1 서포팅플라이우드와 상기 관통부의 공간 내에 삽입되는 제2 서포팅플라이우드를 포함하여 2개의 부재로 제작되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 서포팅플라이우드는,
   단면이 직사각형 형태인 사각판으로 제작되는 제1 지지판;
   상기 제1 지지판의 중앙부를 사각형의 형태로 관통하는 관통부; 및
   상기 관통부를 제외한 상기 제1 지지판의 상부면에 설치되어 상기 1차 방벽이 용접에 의해 고정되는 제1 일차 앵커스트립을 포함하고,
   상기 제2 서포팅플라이우드는,
   상기 관통부의 형상에 대응하여 사각판으로 제작되며 상기 제1 지지판과 동일한 두께를 가지는 제2 지지판; 및
   상기 제2 지지판의 상부면에 설치되어 상기 1차 방벽이 용접에 의해 고정되는 제2 일차 앵커스트립을 포함하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1 일차 앵커스트립은 상기 제1 지지판의 길이 방향 중심선 및 폭 방향 중심선을 따라 설치되고,
   상기 제2 일차 앵커스트립은 상기 제1 일차 앵커스트립과의 연속성을 유지할 수 있도록 상기 제2 지지판의 중앙을 교차하는 십(十)자 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 일차 앵커스트립과 상기 제2 일차 앵커스트립은 각각 상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판의 상부면에 형성되는 홈에 안착되어 고정되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제1 서포팅플라이우드에는 상기 제1 일차 앵커스트립 중에서 적어도 상기 제1 지지판의 길이 방향으로 설치되는 상기 제1 일차 앵커스트립을 단절시키기 위한 제1 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제1 슬릿은 상기 제1 일차 앵커스트립이 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 연장되며 상기 제1 지지판을 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 서포팅플라이우드에는 상기 제1 지지판의 가장자리 둘레를 따라 일정한 간격으로 제2 슬릿이 더 형성되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 슬릿은 상기 제1 지지판의 모서리와 수직한 방향으로 상기 제1 지지판의 내측을 향하여 형성되며,
    상기 제1 슬릿의 연장 방향과 상기 제2 슬릿의 연장 방향이 어긋나게 형성되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿의 끝단부에는 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위하여 원 또는 타원 형태의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽을 가지는 액화가스 단열시스템.

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