KR20240045861A - 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선체 내벽 상에 다수의 2차 단열박스가 배열되어 이루어지는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열벽 상에 설치되는 2차 방벽과, 상기 2차 방벽 상에 다수의 1차 단열박스가 배열되어 이루어지는 1차 단열벽과, 상기 1차 단열벽 상에 설치되는 1차 방벽이 순차적으로 적층되는 액화천연가스 저장탱크에 있어서, 상기 저장탱크의 코너의 내벽에 형성되는 앵커링 바에 용접에 의해 고정되는 인바튜브를 더 포함하고, 상기 1차 방벽 및 상기 2차 방벽의 일단은 상기 인바튜브와 용접 결합되고상기 1차 방벽 및 상기 2차 방벽은 하이 망간(High Mn), 스테인레스강(Steel Use Stainless) 및 9% 니켈(Nickel) 중 어느 한 개의 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

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 것으로, 보다 상세하게는 1차 방벽의 소재를 인바가 아닌 다른 강으로 대체 적용하여 선박의 움직임 및 열적 변화에 기인한 변형을 흡수하기 위한 구조에 관한 것이다.
일반적으로 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스 (Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')의 상태로 LNG 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.
LNG는 천연가스를 극저온 대략, -163℃로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG는 LNG 운반선에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 소요처에 하역되거나, LNG RV(Regasification Vessel)에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 소요처에 도달한 후 재기화되어 천연가스 상태로 하역될 수 있는데, LNG 수송선과 LNG RV에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크('화물창'이라고도 함)가 마련된다.
LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지의 여부에 따라 독립탱크형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.
통상적으로 멤브레인형 저장탱크는 GTT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS 형과 IHI-SPB형 등으로 나눠진다.
NO 96형 저장탱크는 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar, 36% 니켈강) 멤브레인으로 이루어지는 1차 방벽 및 2차 방벽과, 플라이우드 박스(plywood box)에 펄라이트(perlite) 분말 등의 단열재를 채운 단열박스로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.
NO 96형 저장탱크는 1차 방벽 및 2차 방벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어, 1차 방벽의 누설 시 상당한 기간 동안 2차 방벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다.
NO 96형 저장탱크는 제작 시 1차 및 2차 방벽을 형성하기 위해 인바 스트레이크(Invar strake)를 용접으로 이어 붙이는 작업을 수행하기 때문에 전체적인 용접 작업 길이는 길지만, 인바 스트레이크의 형상이 직선형이므로 MARK Ⅲ형 저장탱크의 파형 멤브레인보다 용접이 간편하여 자동화율이 높다.
또한, NO 96형 저장탱크는 단열벽이 목재 상자 내부에 단열재인 펄라이트를 채운 형태이므로, MARK Ⅲ형 저장탱크에 비하여 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있다.
한편, MARK Ⅲ형 저장탱크는 1.2mm 두께의 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 이루어지는 1차 방벽 및 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 방벽과, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.
MARK Ⅲ형 저장탱크의 1차 방벽은 극저온 상태의 LNG에 의한 열수축을 흡수하기 위해 파형 주름부를 가지며, 이러한 파형 주름부에서 멤브레인의 변형을 흡수하므로 멤브레인 내에는 큰 응력이 생기지 않는다.
MARK Ⅲ형 저장탱크는 파형 주름 멤브레인이 형성되는 1차 방벽의 용접 작업이 복잡하여 자동화율이 낮아 설치/제작 측면에서 불리함이 있으나, 인바 멤브레인에 비해 스테인리스강 멤브레인 및 트리플렉스의 가격이 싸고 시공이 간편하며, 폴리우레탄 폼의 단열효과가 뛰어나기 때문에 NO 96형 저장탱크와 함께 널리 사용되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 1차 방벽의 소재를 인바가 아닌 다른 강으로 대체 적용하여 높은 열팽창 계수와 관련된 선박의 열변형을 해소할 수 있는 선박을 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 목적은 1차 방벽 또는 2차 방벽의 주름 형상을 통해, 선박의 움직임 및 열적 변화에 기인한 변형을 흡수할 수 있게 되며 스트레스를 제한하기에 충분한 유연성을 부여하기 위함이다.
본 발명은 선체 내벽 상에 다수의 2차 단열박스가 배열되어 이루어지는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열벽 상에 설치되는 2차 방벽과, 상기 2차 방벽 상에 다수의 1차 단열박스가 배열되어 이루어지는 1차 단열벽과, 상기 1차 단열벽 상에 설치되는 1차 방벽이 순차적으로 적층되는 액화천연가스 저장탱크에 있어서, 상기 저장탱크의 코너의 내벽에 형성되는 앵커링 바에 용접에 의해 고정되는 인바튜브를 더 포함하고, 상기 1차 방벽 및 상기 2차 방벽의 일단은 상기 인바튜브와 용접 결합되고상기 1차 방벽 및 상기 2차 방벽은 하이 망간(High Mn), 스테인레스강(Steel Use Stainless) 및 9% 니켈(Nickel) 중 어느 한 개의 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인바튜브는 상기 하이망간 소재를 부분적으로 적용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 방벽은 상기 선체의 코너를 기준으로 1차 주름 멤브레인, 1차 이음 멤브레인 및 1차 평면 멤브레인 순으로 용접 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 방벽은 2차 주름 멤브레인을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 단열벽은 플라이우드 박스(plywood box)에 펄라이트(perlite) 분말 등의 단열재를 채운 1차 단열박스, 및 폴리우레탄 폼의 상면과 하면으로 플라이우드 합판을 접착한 샌드위치 패널의 형태인 보강 단열패널로 구성되고, 상기 보강 단열패널에만 상기 2차 방벽의 2차 주름 멤브레인이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 보강 단열패널에는 소정의 홈이 형성되고 상기 보강 단열패널의 홈으로 상기 2차 방벽의 2차 주름 멤브레인이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 보강 단열패널은 상기 1차 주름 멤브레인의 타단과 상기 1차 이음 멤브레인을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 보강 단열패널은 상기 저장탱크의 코너에 위치하고 상기 인바튜브의 타단과 상기 1차 주름 멤브레인의 일단을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 2차 방벽의 2차 주름 멤브레인은 하방 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 선체의 코너에 위치하고 상기 인바튜브에 타단을 지지하는 지지블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 1차 방벽의 소재를 인바가 아닌 다른 강으로 대체 적용하여 높은 열팽창 계수와 관련된 선박의 열변형을 해소할 수 있는 선박을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면 1차 방벽 또는 2차 방벽의 주름 형상을 통해 선박의 움직임 및 열적 변화에 기인한 변형을 흡수할 수 있게 되며 스트레스를 제한하기에 충분한 유연성을 부여할 수 있는 선박을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다.
도 2는 본 발명의 인바튜브에 하이망간 소재를 적용한 부분을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 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, 본 명세서에서 LNG는 액체 상태일 뿐만 아니라 초임계 상태 등을 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발 가스는 기체 상태의 증발 가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 '1차' 및 '2차'라는 용어의 사용은, 저장탱크에 저장된 LNG를 기준으로 LNG를 1차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지, 2차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지에 대한 구분 기준으로 구사된 것이다.
또한, 관례상 탱크의 요소에 적용된 용어 '상부' 또는 '위'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 내측을 향하는 방향을 가리키는 것이고, 마찬가지로, 용어 '하부' 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. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서 설명하는 액화가스 저장탱크가 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 저장탱크는, 액화가스를 저장하는 어떠한 형태의 탱크도 포함됨을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이고, 도 2는 본 발명의 인바튜브에 하이 망간 소재를 적용한 부분을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 선체(H)의 내벽 상에 배열되는 다수의 2차 단열박스(110)로 이루어지는 2차 단열벽(100)과, 2차 단열벽(100) 상에 설치되는 2차 방벽(200)과, 2차 방벽(200) 상에 배열되는 다수의 1차 단열박스(310)로 이루어지는 1차 단열벽(300)과, 1차 단열벽(300) 상에 설치되는 1차 방벽(400)을 포함한다.
2차 단열벽(100)을 구성하는 2차 단열박스(110)와 1차 단열벽(300)을 구성하는 1차 단열박스(310)는 육면체 형태의 플라이우드 박스 내부에 펄라이트 분말이나 글라스울(Glass wool) 또는 기타 단열재를 충전한 형태로 제작될 수 있다.
선체(H)의 내벽에 다수의 2차 단열박스(110)이 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 2차 단열벽(100)을 형성할 수 있고, 2차 방벽(200) 상에 다수의 1차 단열박스(310)가 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 1차 단열벽(300)을 형성할 수 있다.
2차 방벽(200)은 편평한 형태의 플랫 멤브레인(Flat membrane)으로 이루어지되 저장탱크의 코너부에서는 주름 멤브레인(Corrugated membrane)을 일부 포함할 수 있다. 또한, 2차 방벽(200)은 하이망간, 스테인레스 및 니켈 중 어느 한 개의 소재로 구성될 수 있다.
저장탱크의 평평한 부분에서 2차 방벽(200)은 띠 형태로 제작되는 복수의 스트레이크(Strake)가 2차 단열박스(110)의 상부에 설치되는 텅(Tongue) 부재에 빈틈없이 용접되는 것에 의해 밀봉을 형성할 수 있다.
1차 방벽(400)도 유사하게 편평한 형태의 플랫 멤브레인으로 이루어지되 저장탱크의 코너부에서는 주름 멤브레인을 일부 포함할 수 있고, 하이망간, 스테인레스 및 니켈 중 어느 한 개의 소재로 구성될 수 있다.
또한, 저장탱크의 평평한 부분에서 1차 방벽(400)은 띠 형태로 제작되는 복수의 스트레이크가 후술할 1차 단열박스(310)의 상부에 설치되는 텅 부재에 빈틈없이 용접되는 것에 의해 밀봉을 형성할 수 있다.
한편, 저장탱크의 코너부에는 2차 방벽(200) 및 1차 방벽(400)에 작용하는 각종 하중을 선체(H) 측으로 전달하기 위한 인바튜브(invar tube, 500)가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명은 1차 단열벽(300) 및 2차 단열벽(100)이 단열박스(310, 110)로 구성되는 박스 타입의 단열시스템에서 1차 방벽(400)과 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인의 소재를 인바가 아닌 다른 소재(예컨대, 하이망간(High Mn), 스테인레스강(Steel Use Stainless) 및 9% 니켈(Nickel)) 로 대체 적용하고자 하며, 이때 인바보다 높은 대체소재의 열팽창 계수에 기인하는 기계적/열적 변형(mechanicla & Thermal strain)을 해소할 수 있도록 저장탱크의 코너부를 설계하고 이에 대한 구조를 아래와 같이 제시하고자 한다.
먼저, 본 발명을 실시하기 이전에 1차 방벽(400)을 구성하는 소재 중 하이망간은 인바 대비 열팽창계수가 대략 5배 정도 높으나, 강성 및 연성이 인바 대비 높아 후술할 1차 주름 멤브레인(410)에 사용하는 것이 바람직하다. 하이망간 소재는 인바 대비 강성 및 연성이 현저하게 높으므로, 주름의 형태로 형성되는 1차 주름 멤브레인(410)에 채택되는 것이 상대적으로 유리할 수 있다.
스테인레스강은 인장 강도가 현저하게 높으므로, 저온 충격특성이 우수한 특징을 가지고 있다.
9% 니켈은 강도가 높고 용접성이 우수하며, 특히 극저온탱크에서 충격특성이 우수하며 경제적으로도 유리한 특징을 가지고 있다.
다만, 본 발명에서 1차 방벽(400)으로 사용될 수 있는 소재가 반드시 상기 열거된 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
한편, 본 발명의 1차 방벽(400)은 인바튜브(500)의 타단과 연결되고, 1차 주름 멤브레인(410), 1차 이음 멤브레인(420) 및 1차 평면 멤브레인(430) 순으로 구성되며, 1차 주름 멤브레인(410), 1차 이음 멤브레인(420) 및 1차 평면 멤브레인(430)이 용접 결합되는 구조로 구현될 수 있다.
1차 주름 멤브레인(410)은 1차 방벽(400)의 가로벽 및 세로벽이 접하는 코너와 가장 가깝게 위치하고 인바튜브(500)의 타단과 용접 결합되며, 가로벽 및 세로벽 각각에 위치하며 동일한 높이와 볼록한 주름으로 형성될 수 있고, 하이망간, 스테인레스 및 9% 니켈 중 어느 한 개의 소재로 구성될 수 있다.
이와 같이, 1차 방벽(400)의 1차 주름 멤브레인(410)은 주름의 형태로 구비되고 상기와 같은 소재로 제작됨에 따라, 극저온에 의한 수축을 효과적으로 흡수할 수 있는 구조가 구현될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 1차 방벽(400)의 1차 이음 멤브레인(420)은 1차 주름 멤브레인(410)의 타단과 용접 결합되며, 하이망간, 스테인레스 및 9% 니켈 중 어느 한 개의 소재로 구비될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 방벽(400)의 1차 평면 멤브레인(430)은 1차 이음 멤브레인(420)의 타단과 용접 결합되고 하이망간, 스테인레스 및 9% 니켈 중 어느 한 개의 소재로 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 1차 방벽(400)은 인바튜브(500)의 타단, 1차 주름 멤브레인(410), 1차 이음 멤브레인(420) 및 1차 평면 멤브레인(430) 순으로 용접 결합되는 구조를 통해 선박의 움직임 및 저장탱크의 열적 변화에 기인하여 변형을 유연하게 흡수할 수 있게 되며, 선체의 피로 하중을 최소화할 수 있게 된다.
인바튜브(500)는 단면이 격자 형태인 구조물로서 저장탱크의 코너부 내벽에 형성되는 앵커링 바(anchoring bar)에 용접에 의해 고정되며, 인바튜브(500)의 구조물 내부 및 인바튜브(500)와 선체(H) 사이에는 인바튜브(500)를 지지하기 위한 다수의 단열박스들이 설치될 수 있다.
인바튜브(500)는 인바튜브(500) 전체를 하이망간(High Mn) 소재로 적용할 수도 있고, 하이망간 소재를 부분적으로 적용할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 하이망간을 전부 소재를 전부 적용한 부분(510, 520)으로 제작될 수도 있고, 하이망간을 적용한 부분(510)과, 하이망간을 적용하지 않은 부분(520)으로 제작할 수도 있다.
한편, 인바튜브(500)에는 1차 및 2차 밀봉벽(400, 200)의 끝단이 용접되어 고정 및 지지되고, 1차 및 2차 밀봉벽(400, 200)에 가해지는 각종 하중(예컨대 극저온 상태인 LNG를 선적 혹은 하역할 때의 열변형, 수용된 LNG의 무게, LNG의 슬로싱 현상에 의해 야기되는 하중 등)이 인바튜브(500)를 통해 선체(H)로 전달될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는 고정장치(700) 및 지지블럭(600)을 더 포함하여 구성된다.
먼저, 제 1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 고정장치(700)는 1차 단열박스(310)와 2차 단열박스(110)를 고정시키기 위한 것으로 구성될 수 있다.
제 1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 지지블럭(600)은 인바튜브(500)의 끝단을 지지하기 위한 것으로서, 1차 단열벽(100)과 대응되는 레벨에 위치하고, 2차 단열벽(300)과 대응되는 레벨에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다.
한편, 이하 설명되는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조부호가 부여되고 그 설명은 처음으로 갈음된다.
도 3을 참조하여 설명하면, 제 2 실시예에 따른 1차 단열벽(300)은 2차 방벽(200)의 2차 주름 멤브레인(210)을 수용하기 위해 2차 주름 멤브레인(210)이 형성되는 구역의 상부에 배치되는 단열박스를 보강 단열패널(320)로 대체하는 것을 특징으로 한다.
또한, 보강 단열패널(320)은 폴리우레탄 폼의 상면과 하면으로 플라이우드 합판이 접착되고, 하면에 위치한 플라이우드 합판에는 소정의 홈이 형성될 수 있다.
보강 단열패널(320)의 소정의 홈으로 2차 주름 멤브레인(210)이 배치됨으로써, 선박의 움직임을 유연하게 대처할 수 있는 구조가 구현될 수 있다.
또한, 보강 단열패널(320)의 상부면에는 1차 방벽(400)의 1차 주름 멤브레인(410)의 타단과 1차 이음 멤브레인(420)이 위치하게 된다.
제 2 실시예에 따른 2차 방벽(200)은 2차 주름 멤브레인(210)이 형성되고 2차 방벽(200)의 2차 주름 멤브레인(210)은 보강 단열패널(320)의 홈으로 배치되는 구조로 구성될 수 있다.
상기 설명한 구조를 통해 단열성능을 향상시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 저장탱크에서 발생하는 극저온에 의한 수축을 효과적으로 흡수할 수 있는 구조가 구현될 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다. 이하 설명되는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조부호가 부여되고 그 설명은 처음으로 갈음된다.
구체적으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 코너에는 지지블럭(600)을 대체하는 보강 단열패널(320)이 위치할 수 있게 된다. 제 3 실시예에 따른 보강 단열패널(320)의 상부에는 인바튜브(500)의 타단이 연결되고, 1차 주름 멤브레인(410)의 일단이 연결된 구조로 이루어지며 하부 방향에는 홈이 형성될 수 있다. 또한, 보강 단열패널(320)의 홈으로 2차 방벽(200)의 2차 주름 멤브레인(210)이 배치되는 구조로 구성될 수 있다. 한편, 본 발명의 2차 방벽(200)의 2차 주름 멤브레인(210)이 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 상대적으로 길이가 짧은 형태로 구비될 수 있다. 또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 보강 단열패널(320)이 코너에 위치함에 따라 단열 성능이 향상될 수 있는 구조가 구현될 수 있고, 2차 방벽(200)의 2차 주름 멤브레인(210)이 배치됨에 따라 코너에서 발생하는 응력을 효과적으로 저감시킬수 있는 효과를 가져오게 된다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다.
구체적으로, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 보강 단열패널(320)은 제 3 실시예와 동일한 구조로 이루어지고, 주름 방향만 역으로 위치하며 하부 지지블럭(600)의 상부에는 주름 수용홈을 가진 부재를 적치 하거나 지지블럭(600)의 상부면에 직접 홈을 가공할 수도 있다. 구체적으로, 제 4 실시예에 따르면 2차 방벽(200)의 2차 주름 멤브레인(210)은 단면적으로 하부 방향으로 볼록한 형태로 구현될 수 있다. 이는 제 3 실시예와 마찬가지로 선체에서 발생하는 응력을 효과적으로 대응할 수 있게 되고, 단열 성능을 향상시킬 수 있는 구조가 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 측면에서 바라본 도면이다. 본 발명의 제 5 실시예는 폴리우레탄 폼의 상면과 하면으로 플라이 우드 합판을 접착시킨 단열패널(130, 330)들을 기반으로 단열벽(100, 300)이 형성되는 패널 타입의 단열시스템에 적용될 수 있다.
보다 구체적으로, 2차 단열벽(100)은 선체(H) 내벽에 횡방향 및 종방향으로 배열되는 다수의 2차 단열패널(130)에 의해 형성될 수 있고, 1차 단열벽(300)은 2차 방벽(200) 위에 횡방향 및 종방향으로 배열되는 다수의 1차 단열패널(330)에 의해 형성될 수 있다.
여기서 1차 단열패널(330)은 전술한 보강 단열패널(320)과 동일한 소재 및 유사한 형태로 제작되지만, 상술한 제 1 내지 제 4 실시예에서는 2차 주름 멤브레인(210)이 배치되는 구역에만 보강 단열패널(320)이 예외적으로 배치되는 반면, 본 실시예(제5 실시예)에서는 1차 단열벽(300)의 대부분이 1차 단열패널(330)로 구성되는 패널 기반의 단열구조를 취한다.
다만, 단열벽(100, 300)이 비교적 유연한 성질을 가지는 단열패널(130, 330)들로 구성되면, 인바튜브(500)를 포함하여 저장탱크의 코너부에 강성이 높은 구조물들과의 강성 차이에 의하여 극저온에 의한 열수축시 저장탱크의 코너부에서 단차가 크게 발생할 수 있고, 이러한 단차 발생은 방벽(200, 400)의 구조건전성을 위협하는 요인이 될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 제 5 실시예는 단열벽(100, 300)을 구성하는 구성요소에 따라 저장탱크의 구역을 코너구역/경계구역/평면구역으로 구분하고, 각 구역에 단열박스(110, 310) 및/또는 단열패널(130, 330)을 적절하게 배치할 수 있다.
보다 구체적으로, 저장탱크의 코너부에서 인바튜브(500)와 바로 인접하는 코너구역에는 모두 전술한 단열박스(310, 110)를 배치하여 1, 2차 단열벽(300, 100)을 구성한다. 저장탱크의 대부분의 면적을 차지하는 평면구역에는 모두 단열패널(330, 130)을 배치하여 1, 2차 단열벽(300, 100)을 구성한다. 그리고 코너구역과 평면구역 사이에 형성되는 경계구역에는 1, 2차 단열벽(100, 300) 중 어느 하나에는 단열박스(110/310)을 배치하고 다른 하나에는 단열패널(130/330)을 배치하여 박스형 단열재와 패널형 단열재가 함께 배치되도록 할 수 있다. 이는 저장탱크의 코너부로부터 평면구역으로 갈수록 단열벽(100, 300)을 구성하는 구조물의 구조강성이 순차적으로 감소하도록 하여 극저온에 의한 열수축시에도 급격한 단차가 발생하지 않도록 하기 위함이다.
이상과 같이 본 발명의 제 5 실시예에서는 단열벽(100, 300)이 단열박스(110/310)와 단열패널(130/330)이 조합되는 형태로 구성될 수 있는데, 이때 단열패널(130/330)이 배치되는 구역의 방벽(200, 400) 상에는 국부적으로 주름(200', 400')을 형성하여 줄 수 있다. 단열패널(130/330)의 경우 단열박스(110/310)보다 열수축에 취약하므로, 단열패널(130/330)이 배치되는 구역의 방벽(200, 400) 상에 열변형을 흡수할 수 있는 구조를 마련하여 단열패널(130/330)과 함께 유연한 거동이 가능하게 하는 것이다. 또한, 단열패널(130/330)의 경우 단열박스(110/310)와 달리 상/하부면에 주름 수용을 위한 홈 가공이 용이하기 때문이기도 하다.
이때, 1차 방벽(400)에 국부적으로 형성되는 주름(400')의 경우 간섭이 발생하지 않도록 저장탱크의 내측 방향(도면에서 상방)으로 돌출되도록 형성할 수 있고, 2차 방벽(200)에 국부적으로 형성되는 주름(200')의 경우에는 어느 방향으로 돌출되더라도 단열벽(100/300)과의 간섭이 발생하므로 저장탱크의 내측 또는 외측 방향으로 형성하되, 해당 방향으로 위치하는 단열벽(100/300)을 구성하는 단열패널(130/330)의 표면에 주름 수용을 위한 홈을 형성하여 줄 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는 단열패널(130, 330)을 기반으로 단열벽(100, 300)이 형성됨에 따라 우수한 단열성능을 갖출 수 있을 뿐만 아니라, 단열벽(100, 300)이 단열패널(130, 330)로 구성되는 구역의 방벽(200, 400) 상에 국부적으로 주름을 형성해주는 것이 가능해짐에 따라, 본 발명에서 방벽(200, 400)의 소재를 인바가 아닌 다른 금속 소재(하이 망간, 스테인레스강, 9% 니켈강 등)로 대체 적용하고자 할 때 높은 열수축 계수로 인해 발생하는 기계적/열적 변형을 보다 용이하게 흡수해줄 수 있게 된다.
한편, 도 5에는 저장탱크의 코너부가 개략적으로만 도시되어 있으나, 전술한 제1 내지 제4 실시예에서 설명된 구조, 즉 저장탱크의 코너부에 주름 멤브레인(210, 410)을 배치하는 것과 그러한 구조를 수용하기 위한 설계가 본 실시예에 함께 적용될 수 있음은 물론이다.
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.
H: 선체 100: 2차 단열벽
110: 2차 단열박스 120: 2차 단열패널
200: 2차 방벽 210: 2차 주름 멤브레인
300: 1차 단열벽 310: 1차 단열박스
320: 보강 단열패널 400: 1차 방벽
410: 1차 주름 멤브레인 420: 1차 이음 멤브레인
430: 1차 평면 멤브레인 500: 인바튜브
600: 지지블럭 700: 고정장치

Claims (11)

  1. 선체 내벽 상에 다수의 2차 단열박스가 배열되어 이루어지는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열벽 상에 설치되는 2차 방벽과, 상기 2차 방벽 상에 다수의 1차 단열박스가 배열되어 이루어지는 1차 단열벽과, 상기 1차 단열벽 상에 설치되는 1차 방벽이 순차적으로 적층되는 액화천연가스 저장탱크에 있어서,
    상기 저장탱크의 코너의 내벽에 형성되는 앵커링 바에 용접에 의해 고정되는 인바튜브를 더 포함하고,
    상기 1차 방벽 및 상기 2차 방벽의 일단은 상기 인바튜브와 용접 결합되고상기 1차 방벽 및 상기 2차 방벽은 하이 망간(High Mn), 스테인레스강(Steel Use Stainless) 및 9% 니켈(Nickel) 중 어느 한 개의 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인바튜브는 상기 하이망간 소재를 부분적으로 적용하는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1차 방벽은 상기 선체의 코너를 기준으로 1차 주름 멤브레인, 1차 이음 멤브레인 및 1차 평면 멤브레인 순으로 용접 결합되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차 방벽은 2차 주름 멤브레인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 단열벽은 플라이우드 박스(plywood box)에 펄라이트(perlite) 분말 등의 단열재를 채운 1차 단열박스, 및
    폴리우레탄 폼의 상면과 하면으로 플라이우드 합판을 접착한 샌드위치 패널의 형태인 보강 단열패널로 구성되고,
    상기 보강 단열패널에만 상기 2차 방벽의 2차 주름 멤브레인이 배치되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강 단열패널에는 소정의 홈이 형성되고 상기 보강 단열패널의 홈으로 상기 2차 방벽의 2차 주름 멤브레인이 배치되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보강 단열패널은 상기 1차 주름 멤브레인의 타단과 상기 1차 이음 멤브레인을 지지하는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 보강 단열패널은 상기 저장탱크의 코너에 위치하고 상기 인바튜브의 타단과 상기 1차 주름 멤브레인의 일단을 지지하는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 2차 방벽의 2차 주름 멤브레인은 하방 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 선체의 코너에 위치하고 상기 인바튜브에 타단을 지지하는 지지블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크.
  11. 제1항에 내지 제10항 중 어느 한 항의 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박.
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