KR20240076688A - 단열탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열탱크에 관한 것으로서, 액화가스를 저장하는 단열탱크에 있어서, 내부에 액화가스를 수용하는 제1 탱크, 상기 내용기 외부에 배치되는 제2 탱크, 및 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에 배치되는 단열부를 포함하며, 상기 단열부는 발포 플라스틱 비드 단열재로 채워져 있는 진공 상태인 것을 특징으로 한다.

Description

단열탱크 및 이를 포함하는 선박{INSULATED TANK AND VESSEL INCLUDING THE SAME}

본 발명은 단열탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

액화수소는 극저온의 낮은 온도로 인하여 외부로부터의 열 침입이 발생하고, 이로 인한 다량의 증발 가스가 발생하는 문제가 있는바, 이를 방지하기 위하여 탱크 외부에 고진공 상태를 유지하면서, 단열층이 배치되어야 한다. 일반적으로, 적층 단열재(multi-layer insulation, MLI)를 설치한 진공 단열 구조가 이용되고 있으며, 이 외에도 판넬, 멤브레인이 이용되고 있고, 펄라이트(perlite), 글라스버블(glass bubble)을 이용하고 있다.

소형 탱크의 경우는 상기와 같은 단열 구조를 이용하는데 문제가 없으나, 선박, 육상 터미널에 배치되는 대용량의 탱크의 경우는 내용기와 외용기 사이에 단열재로 채워진 진공 단열 구조를 갖추도록 하기 위하여, 진공 작업을 하는 과정이 용이하지 않은 문제가 있다. 즉, 대형 탱크의 경우는 단열 공간이 상당히 크기 때문에 단열 공간을 고진공 상태로 만드는데 기술적인 어려움이 있다.

예를 들어, 적층 단열재, 별도의 판넬, 스프레이 타입의 단열재, 멤브레인을 내용기 내부나 외부에 부착시키는 경우에 있어서, 대형 탱크에는 우선 단열재 시공이 어려우며, 특히 판넬의 경우 판넬과 판넬 사이의 연결부에서 열 침투가 발생할 가능성이 높은 문제가 있다.

뿐만 아니라 단열재 손상이 있는 경우, 손상된 부위를 진공 공간에서 찾는 것이 쉽지 않으며, 국부적으로라도 손상이 생기게 되는 경우 해당 부분이 열교(thermal bridge)가 되어 높은 열 침입량과 국부적인 탱크 손상이 발생하게 되는 문제가 있다.

종래 이용되고 있는 펄라이트(perlite)는 입자 형태가 불규칙적이고, 글라스버블(glass bubble)은 입자는 구형이나 입자 크기가 다양한 특성상, 각각의 입자 사이에 작은 입자들이 채워지는 구조로 인하여 진공 공간이 조밀하게 채워지게 되며, 이에 따라 펄라이트(perlite)나 글라스버블(glass bubble)이 채워진 공간을 진공으로 만드는 것은 실질적으로 어렵고, 해당 공간을 진공 상태로 만든다고 하더라도 상당히 오랜 작업 기간이 걸리는 것이 현실이다.

최근에 대형 액화수소탱크의 단열재로 적용되는 펄라이트(Perlite)나 글라스버블(Glass Bubble)과 같은 파우더형 단열재는 직경이 수십 마이크로미터로 매우 작아서, 이러한 파우더로 빽빽하게 채워진 공간을 진공으로 만드는 작업은 어렵다는 단점이 있다.

상기에서와 같이 단열 탱크의 경우, 특히 대용량의 단열 탱크에서 진공 단열 구조의 진공 작업에 어려움이 있는바 단열 성능을 갖추면서 진공 작업이 용이한 기술 개발이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 종래 적층 단열재(multi-layer insulation, MLI), 판넬, 멤브레인 대비 단열 시공이 쉽고, 펄라이트(perlite), 글라스버블(glass bubble) 대비 입자가 균일하고 큰 단열재를 사용하여 진공 작업을 용이하게 하는, 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 단열탱크는, 액화가스를 저장하는 단열탱크에 있어서, 내부에 액화가스를 수용하는 제1 탱크, 상기 내용기 외부에 배치되는 제2 탱크, 및 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에 배치되는 단열부를 포함하며, 발포 플라스틱 비드 단열재로 채워져 있는 진공 상태인 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 단열재는, 직경이 0.1 mm 이상일 수 있다.

구체적으로, 상기 단열재는, 발포 폴리스티렌 비드(EPS Bead)일 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 탱크를 수용하는 밀폐된 수용부는 불활성 가스로 채워질 수 있다.

구체적으로, 상기 단열재는, 상이한 소재로 코팅될 수 있다.

구체적으로, 상기 단열부는, 게터(getter)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 탱크는 0.7 barg 이상의 설계압력을 가질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 단열탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박은 대형 단열탱크에서의 진공 작업을 용이하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 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 이하에서 내외 방향은 저장공간의 중심을 향하는 방향이 내측 방향인 것으로 보고 정의되는 표현임을 알려둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크(100)는, 액화가스를 저장하는 단열탱크(100)로서, 내부에 액화가스를 수용하는 제1 탱크(110), 내용기 외부에 배치되는 제2 탱크(120), 및 제1 탱크(110)와 제2 탱크(120) 사이에 배치되는 단열부(130)를 포함하며, 단열부(130)는 발포 플라스틱 비드 단열재(132)로 채워져 있는 진공 상태인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서의 단열재(132)는 직경이 100 ㎛, 즉 0.1mm 이상일 수 있으며, 바람직하게는 직경이 1mm 이상일 수 있으며, 이는 종래 이용되어온 펄라이트(perlite), 글라스버블(glass bubble) 대비 차이가 있다.

종래 이용되어 온 펄라이트(perlite)는 입자 형태가 불규칙적이고, 글라스버블(glass bubble)은 입자는 구형이나 입자 크기가 다양한 특성을 가지게 되어, 단열재를 채운 후 진공으로 만드는 과정에서 어려움이 있었다.

이는 펄라이트(perlite), 글라스버블(glass bubble)의 경우, 각각의 입자 사이에 작은 입자들이 채워지는 구조로 인하여 진공 공간이 조밀하게 채워지게 되기 때문인 것으로, 펄라이트(perlite)나 글라스버블(glass bubble)이 채워진 공간을 진공펌프를 이용하여 진공으로 만드는 것은 실질적으로 어렵고, 해당 공간을 진공 상태로 만든다고 하더라도 상당히 오랜 작업 기간이 걸리는 문제가 있었다. 또한 수십 마이크로미터 이하의 크기인 펄라이트(perlite), 글라스버블(glass bubble)과 같은 미세 입자의 경우 전체 표면적이 넒어지게 되어 사이를 흐르는 유동이 닿는 면적이 커짐에 따라 저항이 증가하게 되어 진공을 만드는데 더 어려워지는 문제가 있었으나, 본 발명에서 이용되는 단열재(132)는 직경이 0.1mm(100 ㎛) 이상이며, 형태가 균일하다는 점에서, 종래의 문제를 개선하는 효과가 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

구체적으로는, 도 2는 본 발명인 단열탱크(100) 및 이에 이용되는 단열재(132)를 설명하기 위한 것으로, 실시예에 따라서는, 본 발명의 단열부(130)에 채워진 단열재(132)는 발포 플라스틱 비드일 수 있다.

발포 플라스틱 비드로 사용할 수 있는 것의 예로 EPS Bead가 있으며, EPS Bead는 발포 폴리스티렌 비드를 의미한다.

EPS(Expanded Polystyrene)란, 발포 폴리스티렌으로 폴리스티렌의 고체 비드에서 생산되는 흰색의 발포 플라스틱 소재를 의미하며, EPS는 폴리스티렌(PS) 수지에 탄화수소 가스를 주입시킨 후 이를 증기로 부풀린 발포제품으로 열전도율이 매우 낮아 단열 성능이 우수하고, 흡습성이 낮으며, 뛰어난 쿠션 성능을 지닌 안정적인 소재이다.

단열부에 채워진 단열재로 사용할 수 있는 발포 플라스틱 비드의 종류는 EPS Bead에 한정되지 않으며, 직경이 0.1mm(100 ㎛) 이상이며, 형태가 균일하며 단열 성능이 우수한 발포 플라스틱 비드라면 제한없이 사용될 수 있다.

준불연 EPS 를 이용하여 화재 안정성을 확보할 수 있으며, EPS Bead에 불연성 무기물을 코팅하거나 특수 처리함으로써, EPS를 잘라도 모든 면에서 준불연 성능을 가질 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 탱크(110)와 제2 탱크(120) 사이의 단열부(130)에는 단열재(132)로서 발포 플라스틱 비드가 채워질 수 있다.

본 발명에 따른 발포 플라스틱 비드의 크기는 0.1mm 일 수 있으며, 바람직하게는 1mm 이상일 수 있고, 단열재(132)가 채워진 단열부(130)는 진공 상태일 수 있다.

실시예에 따라서는, 본 발명에서 이용되는 단열재(132)는 코팅이 되어 있을 수 있으며, 코팅 소재는 단열재(132)와는 상이한 소재일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라서는, 단열부(130)는 게터(getter)를 포함할 수 있다.

게터(getter)는 단열부(130) 내를 장기간 고진공으로 유지하기 위한 것으로, 내부에서 발생하는 가스나 외부로부터 침입해오는 가스가 있는 경우 이를 제거하기 위하여 가스 흡수제인 게터(getter)는 단열부(130) 내에 포함될 수 있다.

실시예에 따라서는, 제1 탱크(110)는 0.7 barg 이상의 설계압력을 가지는 가압탱크일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박(10)은 상기의 단열탱크(100)를 포함할 수 있으며, 단열탱크(100)를 포함한 선박(10)은 액화수소, LNG 등의 액화가스를 화물이나 연료로 저장할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박(10)은 제1 탱크(110), 제2 탱크(120), 제1 탱크(110)와 제2 탱크(120) 사이에 배치되는 단열재(132)가 채워진 단열부(130)를 포함하는 단열탱크(100)를 포함하며, 단열탱크(100)를 수용하는 수용부(12)를 포함할 수 있다.

각 구성에 대하여는 아래 도 4 및 도 5를 통하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단열탱크(100)는 선박(10)에 적용될 수 있으며, 제2 탱크(120)를 수용하는 밀폐된 수용부(12)는 불활성 가스로 채워질 수 있다. 도 4에는 불활성 가스가 질소로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4에서와 같이, 단열탱크(100)를 불활성 가스가 채워진 공간(cargo hold)에 배치하게 되는 경우 연소할 수 있는 발포 플라스틱을 사용하여도 화재나 폭발의 위험이 없다는 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크 및 이를 포함하는 선박을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 5는 종래 입자 타입의 단열재(Perlite, Microsphere, Popped-rice)와 EPS bead간 소재를 비교하기 위하여 도시한 도면이며, 도 6은 종래 입자 타입의 단열재와 EPS bead의 단열 성능을 비교하기 위하여 도시한 도면이다.

도 5에서 확인할 수 있듯이, EPS bead는 펄라이트(perlite)나 Microsphere 대비 직경이 1mm 내외로 크고, 입자의 형태 및 크기가 균일한 소재로서 단열재(132)를 채운 후 이루어지는 진공 작업이 용이함을 알 수 있다.

다만, 도 6으로부터 EPS bead를 사용함에 따라 종래의 펄라이트(perlite)나 Microsphere 등 종래 소재 대비 단열 성능은 다소 낮아질 수는 있으나, 종래 소재 대비 단열부(130)의 진공 작업이 현저하게 용이해진다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 가압탱크를 탑재한 선박(10)을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예들로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있다.

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.

10: 선박
100: 단열탱크
110: 제1 탱크
120: 제2 탱크
130: 단열부
132: 단열재

Claims (8)

1. 액화가스를 저장하는 단열탱크에 있어서,
   내부에 액화가스를 수용하는 제1 탱크;
   상기 내용기 외부에 배치되는 제2 탱크; 및
   상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에 배치되는 단열부를 포함하며,
   상기 단열부는 발포 플라스틱 비드 단열재로 채워져 있는 진공 상태인 것을 특징으로 하는, 단열탱크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단열재는,
   직경이 0.1 mm 이상인 것을 특징으로 하는, 단열탱크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단열재는,
   발포 폴리스티렌 비드(EPS Bead)인 것을 특징으로 하는, 단열탱크.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 탱크를 수용하는 밀폐된 수용부는 불활성 가스로 채워진 것을 특징으로 하는, 단열탱크.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 단열재는,
   상이한 소재로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는, 단열탱크.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 단열부는,
   게터(getter)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단열탱크.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 탱크는 0.7 barg 이상의 설계압력을 가지는 것을 특징으로 하는, 단열탱크.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 상기 단열탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.

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