KR20240018001A - 이중단열구조를 가진 저장탱크 - Google Patents

이중단열구조를 가진 저장탱크 Download PDF

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박태윤
전상익
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

이중단열구조를 가진 저장탱크가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 이중단열구조를 가진 저장탱크는 액화가스가 저장되는 내조; 내조의 외부를 둘러싸며 내조로부터 이격되게 마련된 외조; 및 내조와 외조 사이에 마련된 지지부;를 포함하되, 지지부는 돔과 가까운 외조 일측의 제1새들 쪽에 마련된 제1지지부와, 외조 타측의 제2새들 쪽에 마련된 제2지지부를 포함하고, 각각의 제1지지부와 제2지지부는, 내조의 하부 쪽 외면에 설정 간격으로 복수 개 배치된 고정튜브와, 내조와 외조 사이에 결합되며, 상부가 고정튜브에 삽입된 지지필러를 포함한다.

Description

이중단열구조를 가진 저장탱크{STORAGE TANK HAVING DOUBLE INSULATION STRUCTURE}
본 발명은 이중단열구조를 가진 저장탱크에 관한 것이다.
극저온 및 고압을 견딜 수 있도록 내조와 외조의 이중단열구조를 가진 종래의 저장탱크는 내조에 액화가스를 저장하고, 내조와 외조 사이에는 진공단열이 이루어질 수 있다. 내조는 일반적으로 극저온용 SUS 강재로 마련될 수 있고, 외조는 일반 탄소강 또는 저온용 탄소강으로 마련될 수 있다.
예컨대 저장탱크는 내조에 액화수소, 액화헬륨 등의 극저온 액체화물을 저장할 수 있고, 이중단열구조로 인해 외부로부터의 열유입을 최소화시킬 수 있다. 만약 내조에 수용된 액화가스에 열유입이 이루어질 경우 다량의 증발가스가 발생하여 내조 내부의 압력을 높일 수 있다.
한편, 종래에는 내조 양측의 외면 하부 둘레에 설정된 간격으로 복수 개의 내측 베슬 새들(Inner Vessel Saddle)이 마련되어 내조를 지지하고, 외조 양측의 외면 하부 둘레에 외측 쉘 새들(Outer Shell Saddle)이 마련되어 외조를 지지한다.
이러한 새들 지지구조물은 내조 및 내조에 저장된 극저온 액체화물의 무게를 지지할 수 있는 강성과 외조에서 내조로 열이 전달되는 것을 최소화할 수 있는 단열성능을 가져야 하므로, 예컨대 유리섬유강화플라스틱(GFRP)으로 제작될 수 있다.
그러나 종래의 새들 지지구조물은 내조 및 외조와 재질이 다르기 때문에 용접과 같은 강한 결착이 어렵고, 이종재료간 접착제를 적용할 수 있으나 큰 하중을 지탱하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예는 열응력에 대응하면서 내조와 외조 사이에 효과적으로 설치된 지지구조물을 마련한 이중단열구조를 가진 저장탱크를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스가 저장되는 내조; 상기 내조의 외부를 둘러싸며 상기 내조로부터 이격되게 마련된 외조; 및 상기 내조와 외조 사이에 마련된 지지부;를 포함하되, 상기 지지부는 돔과 가까운 상기 외조 일측의 제1새들 쪽에 마련된 제1지지부와, 상기 외조 타측의 제2새들 쪽에 마련된 제2지지부를 포함하고, 각각의 상기 제1지지부와 제2지지부는, 상기 내조의 하부 쪽 외면에 설정 간격으로 복수 개 배치된 고정튜브와, 상기 내조와 외조 사이에 결합되며, 상부가 상기 고정튜브에 삽입된 지지필러를 포함하는 이중단열구조를 가진 저장탱크가 제공될 수 있다.
상기 제1지지부는, 상기 내조의 최하단 외면에 마련된 고정튜브와 대면하도록 맞은 편 외조의 내면에 마련된 하단지지튜브를 더 포함하되, 상기 최하단의 내조와 외조 사이에 마련된 지지필러는, 상부가 상기 최하단에 마련된 고정튜브에 삽입되고, 하부가 상기 하단지지튜브에 삽입되어 열수축 시 상기 내조의 움직임을 제한할 수 있다.
상기 제1지지부는, 열수축 시 상기 내조가 상기 외조의 내면을 따라 원주방향으로 움직일 수 있도록, 상기 외조 내면에 가이드플레이트를 마련하되, 상기 가이드플레이트는, 상기 하단지지튜브에 삽입되는 지지필러를 중심으로 상기 내조와 외조 사이에 배치된 복수의 지지필러 하부의 전후 양쪽에 설정된 길이로 마련될 수 있다.
상기 제2지지부는, 상기 내조의 최하단 외면에 마련된 고정튜브에 상기 지지필러의 상부가 삽입되고, 열수축 시 상기 지지필러가 상기 외조의 내면을 따라 원주방향으로 움직이는 것을 제한하기 위해 상기 고정튜브와 대응되는 맞은 편 상기 외조의 내면에 상기 지지필러의 좌우 양쪽에 배치되는 제동플레이트를 마련할 수 있다.
상기 내조가 위로 부상하는 것을 방지하기 위해 상기 내조의 좌우 측 외면에 마련된 부상방지서포트와, 상기 내조의 외면에 마련되며, 상기 부상방지서포트의 하단부를 지지하는 하측지지부와, 상기 부상방지서포트의 상단부를 커버하는 형태로 상기 외조의 내면에 마련된 상측지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 하측지지부에 마련되며, 상기 부상방지서포트의 하부가 삽입되어 고정되는 튜브지지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이중단열구조를 가진 저장탱크는 열응력에 대응하면서 내조와 외조 사이에 효과적으로 설치된 지지구조물을 마련할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저장탱크를 나타낸다.
도 2은 도 1에 도시된 저장탱크의 이중단열구조를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 이중단열구조에서 돔과 가까운 외조 일측의 제1새들 쪽에 마련된 제1지지부를 확대하여 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 제1지지부에서 고정튜브에 삽입된 지지필러를 나타낸 것이다.
도 5는 도 3에 도시된 제1지지부에서 지지필러 하부의 전후 양쪽에 길이방향으로 마련된 가이드플레이트를 도시한 것이다.
도 6은 도 2에 도시된 이중단열구조에서 외조 타측의 제2새들 쪽에 마련된 제2지지부를 확대하여 도시한 것이다.
도 7은 도 2에 도시된 부상방지서포트를 나타내는 A 부분을 확대하여 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저장탱크를 나타내고, 도 2은 도 1에 도시된 저장탱크의 이중단열구조를 나타낸다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이중단열구조를 가진 저장탱크(100)는 액화가스가 저장되는 내조(110)와, 내조(110)의 외부를 둘러싸며 내조(110)로부터 이격되게 마련된 외조(120)와, 내조(110)와 외조(120) 사이에 마련된 지지부(130)를 포함한다.
여기서, 저장탱크(100)는 예컨대 타입 C 탱크를 포함할 수 있으며, 액화수소, 액화헬륨, 액화천연가스(LNG) 등의 극저온 액체화물을 저장하는 내조(110)와, 내조(110)의 외부를 이격된 거리에서 둘러싸는 외조(120)를 포함한다.
내조(110)는 극저온 강으로 제작될 수 있고, 외면에 멀티 레이어 인슐레이션(MLI, Multi-Layer Insulation)(미도시)이 시공되어 열복사를 최소화할 수 있다.
내조(110) 외면의 하부 둘레에는 지지부(130)가 마련되어 내조(110)를 지지한다.
외조(120)는 내조(110)의 외부를 둘러싸며 내조(110)로부터 이격되게 마련된다.
외조(120)의 일측과 타측의 하부 둘레에는 각각 제1 및 제2새들(101,102) (Outer Shell Saddle)이 마련되어, 외조(120)를 지지한다.
내조(110)와 외조(120)는 길이 방향으로 긴 원통 형상으로 제작될 수 있으며, 원형의 단면을 가질 수 있다.
내조(110)와 외조(120) 사이의 단열공간(S)에는 예컨대 파우더(Powder)와 같은 단열재(미도시)가 채워질 수 있다.
파우더는 분말 형태의 단열재이며, 내조(110)와 외조(120) 사이의 단열공간(S)에 신속하게 충진될 수 있으므로 단열구조 설치가 간편하게 효율적으로 이루어질 수 있다. 파우더는 예컨대 단열성이 우수한 글래스 버블(Glass Bubble), 펄라이트(Perlite) 등을 포함할 수 있다. 파우더는 충진펌프(미도시)에 의해 투입되어 중력에 의해 단열공간(S)의 하부 쪽으로 흘러 내려가 하부에서부터 상부 쪽으로 차곡차곡 채워져 내조(110)와 외조(120) 사이의 단열공간(S)에 충진될 수 있다. 이러한 파우더는 단열성능을 향상시키며, 복사에 의한 열전달을 효과적으로 차단시켜 준다.
지지부(130)는 돔(DOME)과 가까운 외조(120) 일측의 제1새들(101) 쪽에 마련된 제1지지부(130a)와, 외조(120) 타측의 제2새들(102) 쪽에 마련된 제2지지부(130b, 도 6 참조)를 포함한다.
즉, 제1지지부(130a)와 제2지지부(130b)는 각각 외조(120)의 양측에 마련된 제1 및 제2새들(101,102)과 대응되는 위치의 내조(110)와 외조(120) 사이에 마련될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 이중단열구조에서 돔과 가까운 외조 일측의 제1새들 쪽에 마련된 제1지지부를 확대하여 도시한 것이고, 도 4는 도 3에 도시된 제1지지부에서 고정튜브에 삽입된 지지필러를 나타낸 것이다. 그리고, 도 5는 도 3에 도시된 제1지지부에서 지지필러 하부의 전후 양쪽에 길이방향으로 마련된 가이드플레이트를 도시한 것이고, 도 6은 도 2에 도시된 이중단열구조에서 외조 타측의 제2새들 쪽에 마련된 제2지지부를 확대하여 도시한 것이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 상술한 각각의 제1지지부(130a)와 제2지지부(130b)는, 내조(110)의 하부 쪽 외면에 설정 간격으로 복수 개 배치된 고정튜브(131)와, 내조(110)와 외조(120) 사이에 결합되며, 상부가 고정튜브(131)에 삽입된 지지필러(P)를 포함한다.
내조(110)의 하부 쪽 외면에 설정 간격으로 복수 개 배치된 고정튜브(131)는 제1지지부(130a)와 제2지지부(130b)에 모두 배치된다.
지지필러(P)는 예컨대 유리섬유강화플라스틱(GFRP)으로 제작될 수 있다.
또, 지지필러(P)는 내조(110)의 무게와 내조(110)에 적재된 화물의 하중을 지지하고, 열 전달은 최소화할 수 있도록 최적화된 두께와 직경을 갖도록 마련될 수 있다.
또, 지지필러(P)는 극저온 유체를 저장하는 내조(110)에 발생하는 열수축을 방해하지 않도록 내조(110)와 외조(120) 사이에 결합된다. 만약 지지필러(P)가 열수축을 방해하도록 설치될 경우 큰 열응력이 발생하여 구조 파괴의 원인이 될 수 있다.
이를 위해, 지지필러(P)는 내조(110)와 외조(120)에 위치하며, 지지필러(P)의 상부는 상술한 고정튜브(131)에 삽입되어 접착제에 의해 결합될 수 있다.
또, 지지필러(P)는 효과적으로 하중을 지지하기 위해 원형의 내조(110) 단면의 중심부(C, 도 2 참조)에서 수직으로 내조(110)의 최하단을 연결한 지점으로부터 일정한 각도를 갖도록 최하단의 지지필러(P)를 중심으로 좌우에 균등되게 배치될 수 있다.
여기서, 내조(110)의 열수축을 방해하지 않되, 내조(110)가 외조(120) 안에서 자유롭게 움직이지 않도록 최하단의 지지필러(P)는 고정될 수 있다.
이를 위해 제1지지부(130a)는 내조(110)의 최하단 외면에 마련된 고정튜브(131)와 대면하도록 맞은 편 외조(120)의 내면에 마련된 하단지지튜브(132)를 마련할 수 있다. 최하단의 지지필러(P)는 상부가 최하단에 마련된 고정튜브(131)에 삽입되고, 하부가 맞은 편 하단지지튜브(132)에 삽입되어 열수축 시 내조(110)의 움직임을 제한한다.
하단지지튜브(132)에 삽입된 최하단의 지지필러(P)의 하부는 하단지지튜브(132)와 접착제에 의해 결합될 수 있으며, 하단지지튜브(132)는 고정튜브(131)와 동일한 재질 및 형상으로 마련될 수 있다.
또, 제1지지부(130a)는 열수축 시 내조(110)가 외조(120)의 내면을 따라 원주방향으로 움직일 수 있도록, 최하단의 지지필러(P)의 좌우 측에 배치된 복수의 지지필러(P) 전후 양쪽의 외조(120) 내면에 설정된 길이로 가이드플레이트(135)를 마련할 수 있다.
즉, 고정튜브(131)와 하단지지튜브(132)에 상하부가 삽입되어 상하단이 지지되는 최하단의 지지필러(P)와 동일한 제1새들(101) 쪽에 설치되는 최하단 지지필러(P)의 좌우측에 배치된 복수의 지지필러(P)의 하부는, 원주방향의 구축은 자유롭게 풀어주되, 길이방향으로는 움직이지 않도록 복수의 지지필러(P) 전후 양쪽의 외조(120) 내면에 설정된 길이로 설치된 가이드플레이트(135)에 의해 지지된다.
원주방향 및 길이방향으로 자유롭게 움직이도록 제2새들(102)에 마련된 제2지지부(130b)에서는 가이드플레이트(135)가 생략될 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제2지지부(130b)는 내조(110)의 최하단 외면에 마련된 고정튜브(131)에 최하단의 지지필러(P)의 상부가 삽입되고, 열수축 시 최하단의 지지필러(P)가 외조(120)의 내면을 따라 원주방향으로 움직이는 것을 제한하기 위해 고정튜브(131)와 대응되는 맞은 편 외조(120)의 내면에 최하단의 지지필러(P)의 좌우 양쪽에 배치되는 제동플레이트(137)를 포함할 수 있다.
이를 통해 열수축 발생 시 최하단의 지지필러(P)는 길이방향으로 열수축이 자유로울 수 있고, 원주방향으로의 움직임은 제한될 수 있다. 그리고, 최하단의 지지필러(P)의 좌우측에 배치된 지지필러(P)는 열수축 시 원주방향과 길이방향으로 움직임이 자유로울 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 부상방지서포트를 나타내는 A 부분을 확대하여 도시한 것이다.
한편, 도 2와 도 7을 참조하면 내조(110)가 위로 부상하는 것을 방지하기 위해 내조(110)의 좌우 측에 부상방지서포트(140)를 마련할 수 있다. 부상방지서포트(140)는 지지필러(P)와 동일한 원통 형상 및 재질로 마련될 수 있다.
부상방지서포트(140)는 내조(110)의 외면에 연결된 하측지지부(141)와 외조(120)의 내면에 연결된 상측지지부(142) 사이에 마련된다.
하측지지부(141)는 부상방지서포트(140)의 하단부를 지지하는 형태로 돌출되게 마련되고, 상측지지부(142)는 부상방지서포트(140)의 상단부를 커버하는 형태로 돌출되게 마련될 수 있다.
부상방지서포트(140)는 내조(110)의 하측지지부(141)에 마련된 튜브지지부(145)에 하부가 삽입되어 접착제에 의해 고정되고, 외조(120)의 상측지지부(142)와는 미결합된 상태를 유지하여, 내조(110)가 수축할 때 열응력이 발생하지 않도록 한다.
튜브지지부(145)는 상술한 고정튜브(131)와 동일한 형상 및 재질로 마련될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
101: 제1새들 102: 제2새들
110: 내조 120: 외조
130: 지지부 131: 고정튜브
132: 하단지지튜브 135: 가이드플레이트
137: 제동플레이트 140: 부상방지서포트
141: 하측지지부 142: 상측지지부
200: 중심지지부 210: 레일부
212: 평탄부 214: 제1수직부
216: 제1절곡부 220: 가이드부
222: 제2수직부 224: 제2절곡부
230: 곡면지지부 231: 제1곡면지지부
232: 제2곡면지지부 P: 지지필러

Claims (6)

  1. 액화가스가 저장되는 내조;
    상기 내조의 외부를 둘러싸며 상기 내조로부터 이격되게 마련된 외조; 및
    상기 내조와 외조 사이에 마련된 지지부;를 포함하되,
    상기 지지부는
    돔과 가까운 상기 외조 일측의 제1새들 쪽에 마련된 제1지지부와,
    상기 외조 타측의 제2새들 쪽에 마련된 제2지지부를 포함하고,
    각각의 상기 제1지지부와 제2지지부는,
    상기 내조의 하부 쪽 외면에 설정 간격으로 복수 개 배치된 고정튜브와,
    상기 내조와 외조 사이에 결합되며, 상부가 상기 고정튜브에 삽입된 지지필러를 포함하는 이중단열구조를 가진 저장탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지부는,
    상기 내조의 최하단 외면에 마련된 고정튜브와 대면하도록 맞은 편 외조의 내면에 마련된 하단지지튜브를 더 포함하되,
    상기 최하단의 내조와 외조 사이에 마련된 지지필러는, 상부가 상기 최하단에 마련된 고정튜브에 삽입되고, 하부가 상기 하단지지튜브에 삽입되어 열수축 시 상기 내조의 움직임을 제한하는 이중단열구조를 가진 저장탱크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1지지부는,
    열수축 시 상기 내조가 상기 외조의 내면을 따라 원주방향으로 움직일 수 있도록, 상기 외조 내면에 가이드플레이트를 마련하되,
    상기 가이드플레이트는,
    상기 하단지지튜브에 삽입되는 지지필러를 중심으로 상기 내조와 외조 사이에 배치된 복수의 지지필러 하부의 전후 양쪽에 설정된 길이로 마련된 이중단열구조를 가진 저장탱크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2지지부는,
    상기 내조의 최하단 외면에 마련된 고정튜브에 상기 지지필러의 상부가 삽입되고, 열수축 시 상기 지지필러가 상기 외조의 내면을 따라 원주방향으로 움직이는 것을 제한하기 위해 상기 고정튜브와 대응되는 맞은 편 상기 외조의 내면에 상기 지지필러의 좌우 양쪽에 배치되는 제동플레이트를 마련한 이중단열구조를 가진 저장탱크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내조가 위로 부상하는 것을 방지하기 위해 상기 내조의 좌우 측 외면에 마련된 부상방지서포트와,
    상기 내조의 외면에 마련되며, 상기 부상방지서포트의 하단부를 지지하는 하측지지부와,
    상기 부상방지서포트의 상단부를 커버하는 형태로 상기 외조의 내면에 마련된 상측지지부를 더 포함하는 이중단열구조를 가진 저장탱크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하측지지부에 마련되며, 상기 부상방지서포트의 하부가 삽입되어 고정되는 튜브지지부를 더 포함하는 이중단열구조를 가진 저장탱크.
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