KR20240076740A - 단열부재 및 이를 포함하는 액화가스 저장탱크 - Google Patents

단열부재 및 이를 포함하는 액화가스 저장탱크 Download PDF

Info

Publication number
KR20240076740A
KR20240076740A KR1020230162705A KR20230162705A KR20240076740A KR 20240076740 A KR20240076740 A KR 20240076740A KR 1020230162705 A KR1020230162705 A KR 1020230162705A KR 20230162705 A KR20230162705 A KR 20230162705A KR 20240076740 A KR20240076740 A KR 20240076740A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulation
primary
barrier
auxiliary
insulation box
Prior art date
Application number
KR1020230162705A
Other languages
English (en)
Inventor
고광수
최병기
박천진
박성보
오훈규
김용태
김동우
Original Assignee
에이치디현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이치디현대중공업 주식회사 filed Critical 에이치디현대중공업 주식회사
Publication of KR20240076740A publication Critical patent/KR20240076740A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/001—Thermal insulation specially adapted for cryogenic vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/025—Bulk storage in barges or on ships
    • F17C3/027—Wallpanels for so-called membrane tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0358—Thermal insulations by solid means in form of panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • F17C2270/0107—Wall panels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 단열부재는, 내부에 수용 공간이 형성되는 단열박스; 상기 단열박스의 하면과 수직하게 형성되는 패널 형태의 수직격자부재; 및 상기 수직격자부재와 상기 단열박스 사이에 삽입되는 단열재;를 포함하고, 상기 단열박스는 일면에 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.

Description

단열부재 및 이를 포함하는 액화가스 저장탱크{Insulation member and liquefied gas storage tank including the same}
본 발명은 단열부재 및 이를 포함하는 액화가스 저장탱크에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
또한, LNG와 같은 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등의 선박 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장탱크(소위 "화물창"으로 지칭됨)가 설치되어 있다.
한편, 최근 세계적인 대체 에너지로 수소에너지가 각광받고 있다. 수소는 단위 질량 당 에너지밀도가 가장 높은 에너지원으로서 지구상에 탄소와 질소 다음으로 풍부하게 존재하며, 수소는 단위 질량당 에너지 밀도가 가장 큰 물질이며, 물에 다량 포함되어 있어 고갈의 우려가 없고 연소시에도 유해물질을 발생시키지 않는 친환경적인 대체 에너지원이다.
액화수소는 액화천연가스보다 더 비점이 낮은 극저온 유체로 체적당 증발률(Boil-Off Rate)이 LNG 대비 10배에 달하기 때문에, 액화수소 저장탱크는 LNG 저장탱크 대비 더욱 우수한 단열성을 필요로 한다.
액화가스 저장탱크는 화물의 하중을 스스로 지지하는지 여부에 따라 독립형(independent type)과 멤브레인형(membrane type)으로 분류된다.
멤브레인형 저장탱크는 극저온을 유지하기 위해서 액화가스가 직접 접하는 1차 방벽, 상기 1차 방벽의 외측에 설치되는 1차 단열부재, 상기 1차 단열부재의 외측에 설치되는 2차 방벽 및 상기 2차 방벽의 외측에 설치되는 2차 단열부재를 포함한다.
단열부재는 단열재 및 단열패널 등으로 이루어지며, 액화가스 저장탱크와 외부의 열교환을 차단하여, 액화가스 저장탱크 내부를 극저온으로 유지함으로써, 액화가스 저장탱크 내부의 액화가스의 증발을 방지하면서 극저온의 액화가스에 의해 선체가 손상되지 않도록 한다.
단열부재는, 액화가스 저장탱크 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 필요가 있다.
따라서, 액화가스 저장탱크에 있어서, 단열성능과 기계적 강도를 높인 단열부재가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 단열성능이 우수하며 기계적 강도가 향상된 단열부재를 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 액화수소를 저장하는 액화가스 저장탱크에 설치되는 단열부재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단열부재는, 내부에 수용 공간이 형성되는 단열박스; 상기 단열박스의 하면과 수직하게 형성되는 패널 형태의 수직격자부재; 및 상기 수직격자부재와 상기 단열박스 사이에 삽입되는 단열재;를 포함하고, 상기 단열박스는 일면에 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 수직격자부재는, 상기 단열박스의 길이방향으로 연장되어 형성되는 제1격자부재; 상기 제1격자부재로부터 상기 단열박스의 폭방향으로 연장되어 형성되는 제2격자부재를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 단열박스의 하면과 나란하게 형성되며, 상기 단열재 상에 배치되는 수평격자부재를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 단열재는, 상기 수평격자부재의 상부에 적층될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 단열박스는, 폼복합재, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
구체적으로, 두께가 50mm 내지 1,800mm로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열박스는, 내부가 헬륨 또는 질소로 퍼징되거나, 또는 진공 상태로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는, 단열부재를 포함하며 액화수소를 저장할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 액화가스와 접촉하는 1차방벽; 상기 1차방벽 외측에 설치되는 1차플라이우드; 및 상기 1차플라이우드 외측에 설치되는 1차단열부재를 포함하고, 상기 1차단열부재는, 상기 1차플라이우드 외측에 설치되며 박스 형태를 가지는 1차상부단열박스; 및 상기 1차상부단열박스 외측에 설치되며 박스 형태를 가지는 1차하부단열박스를 포함하고, 상기 1차상부단열박스 및 상기 1차하부단열박스 중 적어도 하나는, 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나로 구성되는 기밀부가 일면에 설치될 수 있다.
구체적으로, 하나의 상기 1차하부단열박스 상에 적어도 하나의 상기 1차상부단열박스가 적층될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차상부단열박스 및 상기 1차하부단열박스 중 적어도 하나는, 폼복합재, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차상부단열박스 및 상기 1차하부단열박스 중 적어도 하나는 내부에 단열재가 충진될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 1차하부단열박스 내부에는, 상기 1차하부단열박스의 하면에 수직하게 형성되는 패널이 서로 교차하는 형태를 가지는 보강부재가 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차상부단열박스 및 상기 1차하부단열박스 중 적어도 하나는 내부가 불활성 가스가 충진되거나 진공 상태로 유지될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차하부단열박스 외측에 설치되는 2차방벽; 및 상기 2차방벽 외측에 설치되며 박스 형태를 가지는 2차단열부재를 포함하고, 상기 2차단열부재는, 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나로 구성되는 기밀부가 일면에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 2차단열부재의 내부에는 지지부재가 설치되고, 상기 지지부재는, 상기 2차단열부재의 하면에 수직하게 형성되는 패널이 서로 교차하는 형태를 가지는 수직부재; 및 상기 수직부재의 일면으로부터 상기 2차단열부재의 하면에 나란하게 연장되어 형성되는 패널 형태의 수평부재를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스는 액화수소일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 액화가스와 접촉하는 1차방벽; 상기 1차방벽 외측에 설치되는 1차플라이우드; 상기 1차플라이우드 외측에 설치되는 2차방벽; 상기 2차방벽의 외측에 설치되는 단열부재; 상기 단열부재 외측에 설치되는 보조방벽; 및 상기 보조방벽 외측에 설치되는 보조단열부재;를 포함하고, 상기 보조방벽은, 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 2차방벽은, 상기 2차방벽은, 금속 바잘트(Basalt) 적층 복합재로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 1차플라이우드는, 상기 2차방벽과 접할 수 있다.
구체적으로, 상기 1차방벽은 상 방향으로 돌출되는 형태의 제1주름부를 포함하고, 상기 2차방벽은 상 방향으로 돌출되는 형태의 제2주름부를 포함하고, 상기 제1주름부 및 상기 제2주름부는 서로 이격된 상태로 겹쳐질 수 있다.
구체적으로, 상기 단열부재 및 상기 보조단열부재 중 적어도 하나는, 박스형태로 형성되며, 내부에 진공단열패널이 적층될 수 있다.
구체적으로, 상기 진공단열패널은, 내부의 수용공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 충진되는 단열재, 상기 하우징의 일면에 마련되어 기밀을 유지하는 밀봉재로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징은, 폼복합재, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 단열부재 및 상기 보조단열부재 중 적어도 하나는, 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나로 구성되는 기밀부가 일면에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 2차방벽과 상기 보조방벽 사이는, 진공상태가 되거나, 헬륨가스로 퍼징되며, 상기 보조방벽과 선체 사이는 질소가스로 퍼징될 수 있다.
구체적으로, 상기 보조방벽은, 상기 1차방벽으로부터 질소가스가 액화되지 않는 거리만큼 이격되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열부재 및 상기 보조단열부재 중 적어도 하나는, 폼복합재, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열부재 및 상기 보조단열부재 중 적어도 하나는, 내부에 단열재가 충진될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열재는, 상기 단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스는 액화수소일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 액화가스와 접촉하는 1차방벽; 상기 1차방벽 외측에 설치되는 2차방벽; 상기 2차방벽의 외측에 설치되는 보조방벽; 상기 1차방벽과 상기 2차방벽 사이에 형성되어, 헬륨 가스가 퍼징되는 제1공간; 상기 2차방벽 및 상기 보조방벽 사이에 형성되어, 질소 가스가 퍼징되는 제2공간; 및 상기 보조방벽 일부에 마련되어 상기 제2공간에서 액화된 질소를 외부로 배출하는 드레인부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2공간에서 상기 드레인부로 배출되는 액화된 질소는, 기화되어 상기 제2공간으로 순환될 수 있다.
구체적으로, 상기 보조방벽은, 상기 1차방벽으로부터 질소가스가 액화되지 않는 거리만큼 이격되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1공간 및 상기 제2공간 중 적어도 하나의 내부에는, 박스 형태로 형성되며, 내부에 단열재가 충진되는 단열부재가 마련되고, 상기 단열부재는, 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나로 구성되는 기밀부가 일면에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열부재는, 폼복합재, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1공간 및 상기 제2공간 중 적어도 하나의 내부에는, 가스탐지기 또는 압력계가 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스는 액화수소일 수 있다.
본 발명에 따른 단열부재는, 액화가스 저장탱크에 설치되었을 때 액화수소를 저장할 수 있는 단열성능을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크는, 액화수소를 저장할 수 있는 단열성능을 나타낼 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 사시도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재의 사시도이고, 도 3(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재에 단열재가 충진된 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재의 평면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재의 측면 단면도이다.
도 6(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차단열부재의 사시도이고, 도 6(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차단열부재에 단열재가 충진된 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 1차하부단열박스의 분해사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차단열부재의 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부재의 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 17(a) 내지 (f)는 인접한 2개의 고정부재에서 1차방벽 및 2차방벽의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18(a) 내지 (k)는 인접한 4개의 고정부재에서 1차방벽 및 2차방벽의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 개략도이다.
도 20은 본 발명의 제9 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 개략도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 쿨다운하는 방법의 순서도이다.
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 본 발명에서 종래라는 표현은, 본 발명의 특징을 설명하기 위한 비교 예시에 해당하는 것일 뿐이며, 반드시 공지되어 있는 내용임을 의미하는 것은 아님을 알려둔다.
또한, 제1, 제2 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.
본 명세서에서 액화가스 저장탱크는 화물을 저장하는 탱크일 수 있다. 이때 화물은 규격화된 물건 또는 물질일 수 있으며 컨테이너 등일 수 있다. 또는 화물은 가스일 수 있는데, 이때 가스는 비등점이 상온보다 낮아 액상으로 운반하는 물질로서, LNG, LPG, 에탄, 메탄올, 암모니아, 수소, CO2 등일 수 있다.
액화가스 저장탱크는 선박에 마련될 수 있다. 이때 본 명세서에서 선박은 다양한 종류의 화물을 운반하는 상선일 수 있다. 더 나아가, 선박은 화물을 운반하는 상선 외에, 사람을 운반하는 유람선, 일정 지역에 계류되어 작업하는 FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념이다. 즉 본 발명에서 선박의 종류는 한정하지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는, 선박에 마련되어, 극저온의 액화가스를 저장할 수 있다. 본 발명에서 액화가스 저장탱크(1)는, 액화가스를 저장하는 어떠한 형태의 탱크도 포함됨을 밝혀둔다.
액화가스 저장탱크(1)는, 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2), 1차방벽(2)의 외측에 설치되는 1차단열벽(3), 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4), 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 2차단열벽(5)과 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지 될 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)는 단열성능 및 저장용량을 최적화하기 위해 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)의 두께를 최적화하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5)의 주요 재질로 폴리우레탄폼을 사용할 경우 1차단열벽(3)의 두께와 2차단열벽(5)의 두께를 합친 전체 두께는 400mm 내지 2,500mm 범위가 되도록 할 수 있다. 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5) 각각은 두께가 50mm 내지 1,800mm 범위가 될 수 있으며, 바람직하게 500mm 이상일 수 있다. 1차단열부재(32) 및 2차단열부재(51) 각각의 두께가 50mm 내지 1,800mm 범위가 될 수 있으며, 바람직하게 500mm 이상일 수 있다.
상기에서, 액화가스 저장탱크(1)는, 평면 및 코너구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액화가스 저장탱크(1)의 전후 방향의 횡벽, 횡벽 사이의 바닥, 세로벽 및 천장은 평면구조에 해당할 수 있다. 또한, 예를 들어, 액화가스 저장탱크(1)의 횡벽, 바닥, 세로벽, 천장이 만나는 구조는 코너구조에 해당할 수 있다. 여기에서, 코너구조는 둔각코너구조 또는 직각코너구조를 포함할 수 있다. 1차단열벽(3) 또는 2차단열벽(5)의 두께가 변화되는 경우, 둔각코너구조 또는 직각코너구조의 변화가 수반될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 1차방벽(2)은, 극저온 물질인 액화가스를 수용하는 수용공간을 형성하며, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속 재질은 스테인리스 강재가 될 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다. 1차방벽(2)은, 2차방벽(4)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
1차방벽(2)은, 앵커 스트립(도시하지 않음)에 의해 1차단열벽(3)의 상부에 고정 결합되어, 액화가스 저장탱크(1)에 저장되는 극저온 물질인 액화가스와 직접 접촉되도록 설치될 수 있다.
1차방벽(2)은, 스테인리스 강재로 된 코러게이션 멤브레인 시트(corrugation membrane sheet)로 형성될 수 있다. 일례로, 1차방벽(2)은 1.0 내지 1.2mm 두께로 형성될 수 있다.
코러게이션 멤브레인 시트의 주름형상은 1차단열벽(3)과 접하는 평면에서 상 측으로 연장되는 부분과, 상측으로 연장된 부분에서 다시 하면으로 방향이 바뀌는 부분에서 곡률이 상이할 수 있다. 또한, 주름형상은 크기가 다른 라지 코러게이션(Large corrugation)과 스몰 코러게이션(Small corrugation)으로 구성될 수 있으며, 크기가 모두 같을 수 있다. 본 발명은 이와 같은 주름형상에 의해 제한되지 않는다.
1차단열벽(3)은, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계되며, 1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이에 설치될 수 있다.
1차단열벽(3)은, 1차방벽(2)의 외측으로 1차플라이우드(31)와 1차단열부재(32)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 1차플라이우드(31)의 두께와 1차단열부재(32)의 두께를 합친 두께에 해당할 수 있다.
1차플라이우드(31)는, 1차방벽(2)과 1차단열부재(32) 사이에 설치될 수 있다.
1차단열부재(32)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
1차단열부재(32)는, 1차플라이우드(31)와 2차방벽(4) 사이에 단열성능이 우수하면서도 경량인 재료인 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 바람직하게는 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)으로 형성될 수 있다.
일례로, 강화 폴리우레탄 폼(R-PUF)은, 폴리올(Polyol), 이소시아네이트(isocyanate), 발포제(blowing agent)를 혼합하여 제작되는데, 발포제로 HFC-245fa 또는 CO2가 사용될 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)에 액화수소가 저장되는 경우, 1차단열부재(32)는 수소의 밀도가 낮아 슬로싱 충격이 작다는 점을 고려하여 저밀도 PUF로 형성될 수 있다. 저밀도 PUF는 액화가스 저장탱크(1)의 단열 성능을 높일 수 있다.
도 1을 참조하면, 1차단열벽(3)의 일부, 2차방벽(4) 및 2차단열벽(5)이 적층되어 단위 요소를 이룰 수 있다. 여기에서, 단위 요소를 이루는 1차단열벽(3)의 일부는 고정단열벽(3b)으로 정의할 수 있으며, 폭은 단위 요소에 포함된 2차단열벽(5)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 또한, 고정단열벽(3b), 2차방벽(4) 및 2차단열벽(5)은 기 고정된 상태로, 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 각각이 분리되어 액화가스 저장탱크(1) 내에 배치될 수도 있을 것이다. 이로 인해 1차단열벽(3)의 양측으로 2차방벽(4)의 일부가 노출될 수 있다. 단위 요소들은 이웃하여 배치될 수 있으며, 이때 이웃하는 1차단열벽(3) 사이의 공간 부분, 즉 2차방벽(4)이 노출되는 공간 부분에는 연결단열벽(3a)이 설치될 수 있다.
2차방벽(4)은 메인방벽(41)과 서브방벽(42)으로 구분될 수 있으며, 메인방벽(41)은 단위 요소에서 2차단열벽(5)의 상부에 설치되고, 서브방벽(42)은 노출되는 메인방벽(41)과 연결단열벽(3a) 사이에 설치된다. 이때, 서브방벽(42)은 서로 인접한 단위 요소들에 마련된 메인방벽(41)을 상호 연결하도록 마련된다. 즉, 이웃하여 배치되는 단위 요소들은 메인방벽(41)에 적층되는 서브방벽(42) 및 연결단열벽(3a)에 의하여 마감될 수 있다.
연결단열벽(3a)이 마련되는 부분의 적층 구조는 도 2에 의해 설명된다. 연결단열벽(3a)은 단위 요소를 이루는 1차단열벽(3)에서 설명한 것과 동일 또는 유사한 연결플라이우드(31a)와 연결단열부재(32a)가 적층된 형태로 마련될 수 있으며, 본 명세서에서 1차단열벽(3)이 연결단열벽(3a) 및 고정단열벽(3b)을 포괄할 수 있음을 알려 둔다.
도 2는 도 1의 A-A'면의 단면 구조를 나타내며, 연결단열벽(3a)은, 연결플라이우드(31a)와 연결단열부재(32a)가 적층된 구조를 가질 수 있다. 연결단열벽(3a)의 두께는 연결플라이우드(31a)의 두께와 연결단열부재(32a)의 두께를 합친 두께에 해당할 수 있다.
연결플라이우드(31a)는, 일례로, 6.5mm 내지 15mm의 두께로 형성될 수 있다.
연결단열부재(32a)는, 연결플라이우드(31a)와 2차방벽(4)의 서브방벽(42) 사이에 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 바람직하게는 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)으로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 1차단열벽(3)의 1차단열부재(32)와 연결단열벽(3a)의 연결단열부재(32a)는 두께가 동일할 수 있다. 다만, 연결단열벽(3a)의 연결단열부재(32a)의 경우 하부에 2차방벽(4)의 메인방벽(41)에 더하여 서브방벽(42)이 더 적층되므로, 연결단열벽(3a)의 연결단열부재(32a)는 1차단열벽(3)의 1차단열부재(32)의 두께보다 서브방벽(42)의 두께만큼 작은 두께일 수 있다.
상기한 연결단열벽(3a)은, 단위 요소들을 이웃하여 배치했을 때, 이웃하는 2차단열벽(5) 사이에 생기는 공간 부분을 서브방벽(42)과 함께 밀봉하면서 외부로부터의 열 침입을 차단하는 역할을 수행하도록 설치된다.
그런데 연결단열벽(3a)은, 단위 요소를 이루는 이웃하는 고정단열벽(3b) 사이에 삽입 설치되는 구조이기 때문에, 연결단열벽(3a) 하부의 2차방벽(4)을 극저온으로부터 보호하는데 취약할 수밖에 없다. 이에 따라 메인방벽(41)과 서브방벽(42)이 겹쳐지는 연결단열벽(3a) 하부의 2차방벽(4)에서 문제가 발생될 가능성이 높다. 이에 이하에서는 연결단열벽(3a)을 중심으로 설명한다.
2차방벽(4)은, 연결단열벽(3a)을 포괄하는 1차단열벽(3)과 2차단열벽(5) 사이에 설치될 수 있으며, 1차방벽(2)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
고정단열벽(3b) 하단의 2차방벽(4)은 단일 방벽으로서 메인방벽(41)을 포함하고, 연결단열벽(3a) 하단의 2차방벽(4)은, 단위 요소를 서로 연결하는 메인방벽(41)과, 단위 요소를 이루는 2차단열벽(5) 상에 마련되는 서브방벽(42)을 포함할 수 있다.
메인방벽(41)은, 단위 요소를 이루는 2차단열벽(5) 상에 마련되며 0.6mm 내지 1.5mm의 두께로 형성될 수 있고, 서로 인접한 메인방벽(41)은 서브방벽(42)이 적층되면서 기밀을 이룰 수 있다.
서브방벽(42)은, 단위 요소들을 서로 연결하는 구성으로서 메인방벽(41) 상에 적층될 수 있다. 일례로 서브방벽(42)은, 0.6mm 내지 1.5mm의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 2차단열벽(5)은, 고정단열벽(3b) 및 연결단열벽(3a)과 함께 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 2차단열벽(5)은 2차방벽(4)과 선체(7) 사이에 설치될 수 있으며, 2차단열부재(51), 2차플라이우드(52)를 포함하여 구성될 수 있다.
2차단열벽(5)은, 2차방벽(4)의 외측으로 2차단열부재(51)와 2차플라이우드(52)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 일례로, 2차단열부재(51)의 두께와 2차플라이우드(52)의 두께를 합친 전체 두께가 50mm 내지 1800mm로 형성될 수 있다.
2차단열부재(51)는, 외부로부터의 열 침입을 차단하면서 외부로부터의 충격 또는 내부에서의 액화가스 슬로싱으로 인한 충격을 견딜 수 있도록, 단열성능이 우수하면서 기계적 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다.
2차단열부재(51)는, 2차방벽(4)과 2차플라이우드(52) 사이에서 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 바람직하게는 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)으로 형성될 수 있다.
2차플라이우드(52)는, 2차단열부재(51)와 선체(7) 사이에 설치될 수 있다. 예를 들어, 또한, 2차단열부재(51)는 2차플라이우드(52)와 접하여 설치될 수 있다. 2차플라이우드(52)는, 6.5mm 내지 25mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차플라이우드(31) 및 2차플라이우드(52) 중 적어도 하나는 플라이우드, 강화우드, 섬유 강화 플라스틱 및 고분자 복합재 중 적어도 하나로 제조될 수 있다.
도 3(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재의 사시도이고, 도 3(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재에 단열재가 충진된 형태를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재의 평면 단면도이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재의 측면 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 1차단열부재(32, 32a)는 박스 형태로 형성되며, 내부에 1차단열재(322)가 충진될 수 있는 공간이 형성되는 1차단열박스(321), 상기 1차단열박스(321) 내 충진되거나, 삽입되는 1차단열재(322)를 포함할 수 있다. 일례로, 1차단열박스(321)는 상면, 하면, 측면의 두께가 20mm 내지 250mm일 수 있다.
1차단열박스(321)는 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)과 같은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 수지에 각종 섬유나 유기/무기 첨가제의 혼합을 통해 제조되는 고분자 복합재, 코어의 양면에 외피층을 적층시켜 제조된 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
1차단열재(322)는 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 어느 하나 이상일 수 있다.
구체적으로, 고분자폼(Foam)은 폴리우레탄폼, 폴리스티렌폼, 폴리에틸렌폼 등의 폼(Foam) 타입의 단열재를 포함할 수 있다. 할로우마이크로스피어는 3M 사의 글래스버블을 포함할 수 있다. 또한, 1차단열재(322)는 도 12에서 설명되는 진공단열패널(VIP)로 대체될 수 있다.
도 3(a)를 참조하면, 1차단열박스(321)는 내부에 1차단열재(322)의 수용 공간을 형성하는 1차단열박스본체(321a) 및 상기 1차단열박스본체(321a)의 상면에 일정 깊이로 형성되는 슬릿부(321b)를 포함할 수 있다. 슬릿부(321b)는 50mm 내지 300mm의 두께로 형성될 수 있다.
1차단열박스본체(321a)는 슬릿부(321b)가 형성되는 상부본체(321a1)와 그 아래 하부본체(321a2)가 분리될 수 있다. 즉, 슬릿부(321b)가 형성되는 상부본체(321a1)가 덮개로서 그 아래 하부본체(321a2)를 커버할 수 있다.
1차단열재(322)는 상기 1차단열박스본체(321a) 내부에 삽입될 수 있다. 일례로, 1차단열재(322)는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
1차단열박스본체(321a)의 일면에는 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 구성되는 기밀부(미도시)가 설치될 수 있다. 기밀부(미도시)는 1차단열박스본체(321a)의 내면 또는 외면에 적층된 형태로 마련될 수 있다.
일례로, 금속 섬유 적층 복합재는 알루미늄, 스테인리스 망간, 철, 구리, 아연 등의 금속소재와 유리섬유, 탄소섬유, 바잘트(Basalt)섬유, 아라미드(Aramid)섬유 등의 섬유소재 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 섬유 적층 복합재는 알루미늄, 스테인리스 망간, 철, 구리, 아연 등의 금속소재로 만들어진 금속시트의 적어도 하나의 면에 유리섬유, 탄소섬유, 바잘트(Basalt)섬유, 아라미드(Aramid)섬유 중 적어도 하나의 섬유소재가 적층된 형태를 가질 수 있다. 다층 금속 적층 복합재는 알루미늄, 스테인리스 망간, 철, 구리, 아연 등의 금속소재가 여러 층 적층된 형태를 가질 수 있다.
일례로, 기밀부(미도시)는 알루미늄 호일, 스테인리스 시트로 구성된 차단층과, 유리섬유를 수지에 함침시켜 형성된 직물층이 적층된 형태일 수 있다.
기밀부(미도시)는 1차단열박스본체(321a) 내부의 기밀성을 높여, 기밀부(미도시)는 1차단열박스본체(321a)에 단열재가 삽입된 후 1차단열박스본체(321a) 내부를 진공 상태로 만드는 것을 용이하게 한다.
또한, 1차단열박스본체(321a)는 박스 형태로서, 일체로서 형성될 수 있다. 구체적으로, 1차단열박스본체(321a)는 성형틀 내에서 일체로서 형성될 수 있다. 이때 성형틀 내부에 기밀부(미도시)가 미리 설치되고, 폴리우레탄폼 등이 성형틀 내에서 발포되므로, 기밀부(미도시)가 1차단열박스본체(321a) 내부에 마련될 수 있다. 1차단열박스본체(321a) 내면 또는 외면에는 기밀부(미도시)가 접하고 있으므로, 기밀부(미도시)는 1차단열박스본체(321a)의 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 기밀부(미도시)는 1차단열박스본체(321a)가 형성된 후 외면에 설치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 1차단열재(322)는 1차단열박스본체(321a)에 삽입될 수 있다.
일례로, 1차단열박스(321)는 길이방향으로 2,500mm 내지 3,200mm의 길이를 가질 수 있으며, 폭방향으로 500mm 내지 1,000mm의 길이를 가질 수 있다.
구체적으로, 1차단열박스(321)는 내부에 격자부재(321c)를 포함하고 있으며, 1차단열재(322)는 격자부재(321c)에 의해 구획된 영역에 삽입될 수 있다.
격자부재(321c)는 1차단열박스본체(321a) 내부 공간을 상기 1차단열박스본체(321a)의 길이방향과 폭방향으로 구획할 수 있다. 또한, 격자부재(321c)는 복수의 층으로 구성된 1차단열재(322)를 상하 방향으로 분리할 수 있다. 즉, 격자부재(321c)는 1차단열박스본체(321a)의 내부 공간을 1차단열박스본체(321a)의 길이방향, 폭방향, 높이방향으로 구획할 수 있다.
격자부재(321c)는 1차단열박스본체(321a)의 내부 공간을 1차단열박스본체(321a)의 길이방향 및 폭방향으로 구획하는 수직격자부재(321c1), 1차단열박스본체(321a)의 내부 공간을 1차단열박스본체(321a)의 높이방향으로 구획하는 수평격자부재(321c2)를 포함할 수 있다.
수직격자부재(321c1)는 패널이 1차단열박스본체(321a)의 하면과 수직하게 세워져 1차단열박스본체(321a)의 길이방향과 나란한 방향으로 연장되어 형성되는 제1격자부재(321c11)와 상기 제1격자부재(321c11)의 일 측면으로부터 1차단열박스본체(321a)의 폭방향으로 연장되어 형성되는 제2격자부재(321c12)를 포함할 수 있다.
수평격자부재(321c2)는 패널이 1차단열박스본체(321a)의 하면과 나란하게 1차단열박스본체(321a)의 중간 높이에 배치될 수 있다.
일례로, 제1격자부재(321c1)는 1차단열재(322)가 삽입되는 격자 사이의 간격이 200m 내지 500mm일 수 있다. 제1격자부재(321c1) 및 제2격자부재(321c12)의 두께는 10mm 내지 100mm일 수 있다.
수직격자부재(321c1)는 1차단열박스(321)의 상하면과 측면을 지지할 수 있으며, 수평격자부재(321c2)는 1차단열박스(321)의 측면을 지지할 수 있다. 그에 따라 1차단열박스(321)의 기계적 강도가 향상될 수 있다.
일례로, 한 층의 1차단열재(322)는 1차단열박스본체(321a)의 내부 공간을 길이방향과 폭방향으로 구획하는 수직격자부재(321c1) 사이로 충진(삽입)될 수 있다. 수평격자부재(321c2)는 상기 1차단열재(322) 상부에 적층될 수 있고, 상기 수평격자부재(321c2) 상으로 수직격자부재(321c1)가 다시 적층될 수 있다. 한 층의 1차단열재(322)는 수직격자부재(321c1) 사이로 삽입될 수 있다. 1차단열박스본체(321a)는 상부본체(321a1)로 커버될 수 있다.
일례로, 박스 형태의 성형틀 내에 1차단열재(322)가 수평격자부재(321c2) 위 아래로 적층되고, 상기 성형틀 내부에 폴리우레탄폼 등을 발포하여 1차단열박스(321)가 형성될 수 있다. 반대로, 1차단열박스본체(321a)가 성형틀 내에서 형성되고, 그 내부에 1차단열재(322)가 충진될 수 있다. 이때 1차단열부재(32, 32a)는 상부본체(321a1)와 하부본체(321a2)로 분리되지 않고, 1차단열박스(321)와 1차단열재(322)가 일체로 형성될 수 있다.
격자부재(321c)는 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)과 같은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 수지에 각종 섬유나 유기/무기 첨가제의 혼합을 통해 제조되는 고분자 복합재, 코어의 양면에 외피층을 적층시켜 제조된 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
1차단열박스(321)는 1차단열박스본체(321a)의 일면에서 돌출되어 형성되거나, 수평격자부재(321c2)의 일면에서 돌출되어 형성되는 기둥부재(321c3)를 더 포함할 수 있다.
기둥부재(321c3)는 수직격자부재(321c1)와 함께 1차단열박스(321)의 상하면을 지지할 수 있다. 그에 따라 기둥부재(321c3)는 1차단열박스(321)의 기계적인 강도를 높일 수 있다.
일례로, 한 층의 1차단열재(322)는 1차단열박스본체(321a)의 내부 공간을 길이방향과 폭방향으로 구획하는 수직격자부재(321c1) 사이로 충진(삽입)될 수 있다. 이때, 1차단열재(322)는 기둥부재(321c3)를 둘러싸면서 형성될 수 있다.
기둥부재(321c3)는 폴리우레탄폼, 강화폴리우레탄폼, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
1차단열박스(321)는 수직격자부재(321c1) 및 기둥부재(321c3) 중 적어도 하나의 수직지지부를 포함할 수 있다.
도 6(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차단열부재의 사시도이고, 도 6(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차단열부재에 단열재가 충진된 형태를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차단열부재(51)는 박스 형태로 형성되며, 내부에 2차단열재(512)가 충진될 수 있는 공간이 형성되는 2차단열박스(511), 상기 2차단열박스(511) 내 충진되거나, 삽입되는 2차단열재(512)를 포함할 수 있다. 일례로, 2차단열박스(511) 상면, 하면, 측면의 두께가 20mm 내지 100mm일 수 있다.
2차단열박스(511)는 내부에 2차단열박스(511)의 내부 공간을 2차단열박스(511)의 높이방향으로 구획하는 중단부재(513)를 포함할 수 있다. 따라서 2차단열재(512)가 중단부재(513)의 위 아래에 삽입되거나, 중단부재(513)의 위 아래로 충진될 수 있다. 일례로, 중단부재(513)의 두께는 20mm 내지 100mm일 수 있다.
2차단열박스(511) 및 중단부재(513)는 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)과 같은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 수지에 각종 섬유나 유기/무기 첨가제의 혼합을 통해 제조되는 고분자 복합재, 코어의 양면에 외피층을 적층시켜 제조된 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 2차단열박스(511)는 내부에 도 4 및 도 5의 격자부재(321c)가 적용될 수 있다. 따라서 2차단열재(512)가 격자부재(321c)에 의해 구획된 영역에 삽입될 수 있다.
격자부재(321c)는 2차단열박스(511)의 내부 공간을 2차단열박스(511)의 길이방향 및 폭방향으로 구획하는 수직격자부재(321c1), 2차단열박스(511)의 내부 공간을 2차단열박스(511)의 높이방향으로 구획하는 수평격자부재(321c2)를 포함할 수 있다. 이때 수평격자부재(321c2) 는 2차단열박스(511) 내부를 높이방향으로 구획하는 중단부재(513)에 대응될 수 있다.2차단열박스(511)는 길이방향으로 2,500mm 내지 3,200mm의 길이를 가질 수 있으며, 폭방향으로 700mm 내지 1,400mm의 길이를 가질 수 있다.
2차단열박스(511)의 일면에는 기밀부(미도시)가 설치될 수 있다. 기밀부(미도시)는 2차단열박스(511)의 내면 또는 외면에 적층된 형태로 마련될 수 있다. 기밀부(미도시)는 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
일례로, 기밀부(미도시)는 알루미늄 호일, 스테인리스 시트로 구성된 차단층과, 유리섬유를 수지에 함침시켜 형성된 직물층이 적층된 형태일 수 있다. 기밀부(미도시)는 2차단열박스(511)내부의 기밀성을 높여, 기밀부(미도시)는 2차단열박스(511)에 단열재가 삽입된 후 2차단열박스(511) 내부를 진공 상태로 만드는 것을 용이하게 한다.
2차단열재(512)는 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 어느 하나 이상일 수 있다. 또한, 2차단열재(512)는 도 12에서 설명되는 진공단열패널(VIP)로 대체될 수 있다.
일례로, 한 층의 2차단열재(512)는 2차단열박스(511) 내부로 삽입되고, 중단부재(513)는 상기 2차단열재(512) 상부에 적층될 수 있다. 상기 중단부재(513) 한 층의 2차단열재(512)가 삽입될 수 있다. 2차단열박스(511)는 덮개로 커버될 수 있다.
일례로, 박스 형태의 성형틀 내에 2차단열재(512)가 중단부재(513) 위 아래로 적층되고, 상기 성형틀 내부에 폴리우레탄폼 등을 발포하여 2차단열박스(511)가 형성될 수 있다. 이때 2차단열부재(51)는 2차단열박스(511)와 2차단열재(512)가 일체로 형성될 수 있다.
2차단열박스(511)는 2차단열박스(511) 내부 일면에서 돌출되어 형성되는 돌출부재(514)를 더 포함할 수 있다. 돌출부재(514)는 2차단열박스(511)의 상하면을 지지할 수 있다. 그에 따라 돌출부재(514)는 2차단열박스(511)의 기계적인 강도를 높일 수 있다.
일례로, 한 층의 2차단열재(512)는 2차단열박스(511)의 내부에 충진(삽입)될 수 있다. 이때, 2차단열재(512)는 돌출부재(514)를 둘러싸면서 형성될 수 있다.
돌출부재(514)는 폴리우레탄폼, 강화폴리우레탄폼, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 사시도이다.
도 7을 참조하면, 액화가스 저장탱크(1)는, 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2), 1차방벽(2)의 외측에 설치되는 1차단열벽(3), 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4), 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 2차단열벽(5)과 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지 될 수 있다.
1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이에는 제1공간(IBS, Inter barrier space)이 형성되고, 2차방벽(4)과 선체(7) 사이에는 제2공간(IS, Insulation space)이 형성될 수 있다. 제1공간(IBS)과 제2공간(IS)은 진공 상태가 되거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 헬륨 또는 질소로 퍼징될 수 있다.
인접한 1차단열박스(321) 사이에 제1공간(IBS)이 형성될 수 있으며, 이때 인접한 1차단열박스(321) 사이에 단열재가 충진될 수 있다. 일례로, 단열재는 글라스울일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2), 1차방벽(2)의 외측에 설치되는 1차단열벽(3), 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4), 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차단열벽(5)을 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 2차단열벽(5)과 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지 될 수 있다.
1차단열벽(3)은 1차플라이우드(31)와 1차단열부재(32)를 포함할 수 있다. 1차단열부재(32)는 1차단열박스(321)를 포함할 수 있고, 상기 1차단열박스(321)는 1차플라이우드(31)의 외측에 설치되는 1차상부단열박스(3211)와 상기 1차상부단열박스(3211) 아래에 적층되는 1차하부단열박스(3212)를 포함할 수 있다.
1차상부단열박스(3211)는 하나의 1차하부단열박스(3212)의 상면에 적어도 하나가 마련될 수 있다. 일례로, 1차상부단열박스(3211)는 하나의 1차하부단열박스(3212)의 상면에 4개가 적층될 수 있다. 1차상부단열박스(3211) 사이에는 슬릿(S)이 형성되어, 슬릿(S) 사이에는 단열재가 충진될 수 있다. 슬릿(S)은 1차상부단열박스(3211)의 열수축을 완충할 수 있다.
일례로, 1차상부단열박스(3211) 및 1차하부단열박스(3212)는 가로와 세로의 길이가 동일한 형태를 가질 수 있다. 1차상부단열박스(3211)는 300mm 내지 700mm의 가로와 세로 길이를 가질 수 있고, 1차하부단열박스(3212)는 600mm 내지 1,400mm의 가로와 세로 길이를 가질 수 있다. 1차하부단열박스(3212)의 가로 및 세로의 길이는 1차상부단열박스(3211)의 가로 및 세로의 길이 대비 2배 내지 4배가 될 수 있다.
1차상부단열박스(3211)는 상면을 구성하는 상면패널(3211a), 측면을 구성하는 측면패널(3211b), 및 하면을 구성하는 하면패널(3211c)을 포함할 수 있다. 1차상부단열박스(3211) 내부에 빈 공간이 형성될 수 있으며, 1차상부단열박스(3211) 내부에는 단열재가 충진될 수 있다. 물론, 상면패널(3211a), 측면패널(3211b) 및 하면패널(3211c)은 일체로 형성될 수 있다.
1차하부단열박스(3212)는 상면을 구성하는 상면패널(3212a), 측면을 구성하는 측면패널(3212b), 및 하면을 구성하는 하면패널(3212c)을 포함할 수 있다. 1차하부단열박스(3212) 내부에 빈 공간이 형성될 수 있으며, 1차하부단열박스(3212) 내부에는 단열재가 충진될 수 있다. 1차하부단열박스(3212)는 내부가 도 12에서 설명되는 진공단열패널(VIP)로 채워질 수 있다. 물론, 상면패널(3212a), 측면패널(3212b) 및 하면패널(3212c)은 일체로 형성될 수 있다.
1차단열박스(321)는, 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)과 같은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 수지에 각종 섬유나 유기/무기 첨가제의 혼합을 통해 제조되는 고분자 복합재, 코어의 양면에 외피층을 적층시켜 제조된 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
1차단열박스(321)의 일면에는 기밀부(미도시)가 설치될 수 있다. 기밀부(미도시)는 1차단열박스(321)의 내면 또는 외면에 적층된 형태로 마련될 수 있다. 기밀부(미도시)는 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
기밀부(미도시)는 1차단열박스(321) 내부의 기밀성을 높여, 기밀부(미도시)는 1차단열박스(321)에 단열재가 삽입된 후 1차단열박스(321) 내부를 진공 상태로 만드는 것을 용이하게 한다. 1차단열박스(321)의 내부는 단열재가 충진된 후 진공 상태가 되거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 헬륨 가스로 퍼징될 수 있다.
단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 단열재는 도 12에서 설명되는 진공단열패널(VIP)로 대체될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차단열벽(5)을 포함하고, 2차단열벽(5)은 2차단열부재(51)와 2차플라이우드(52)를 포함할 수 있다.
2차단열부재(51)는 상면을 구성하는 상면패널(51a), 측면을 구성하는 측면패널(51b), 및 하면을 구성하는 하면패널(51c)을 포함할 수 있다. 2차단열부재(51) 내부에 빈 공간이 형성될 수 있으며, 2차단열부재(51) 내부에는 단열재가 충진될 수 있다. 물론, 상면패널(51a), 측면패널(51b) 및 하면패널(51c)은 일체로 형성될 수 있다.
2차단열부재(51)는, 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)과 같은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 수지에 각종 섬유나 유기/무기 첨가제의 혼합을 통해 제조되는 고분자 복합재, 코어의 양면에 외피층을 적층시켜 제조된 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
2차단열부재(51)의 일면에는 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 구성되는 기밀부(미도시)가 설치될 수 있다. 그에 따라, 기밀부(미도시)는 2차단열부재(51)의 내부의 기밀성을 유지할 수 있다. 2차단열부재(51)의 내부는 단열재가 충진된 후 진공 상태가 되거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 헬륨 또는 질소 가스로 퍼징될 수 있다.
단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 어느 하나 이상일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 1차하부단열박스의 분해사시도이다.
도 9를 참조하면, 1차하부단열박스(3212)는 상면패널(3212a), 측면패널(3212b) 및 하면패널(3212c)을 포함하고, 상면패널(3212a), 측면패널(3212b) 및 하면패널(3212c) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다.
1차하부단열박스(3212)의 빈 공간에는 보강부재(3212d)가 삽입될 수 있다. 일례로, 보강부재(3212d)는 중심에서 4방향으로 퍼지는 구조로 형성되며, 일단이 측면패널(3212b)과 접할 수 있다. 구체적으로, 보강부재(3212d)는 2개의 패널이 길이방향의 중간에서 서로 수직하게 결합된 형태를 가질 수 있다. 보강부재(3212d)는 1차하부단열박스(3212)와 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 1차하부단열박스(3212)의 상하면과 측면을 지지하여, 1차하부단열박스(3212)의 기계적 강도를 높일 수 있다. 다른 일례로, 보강부재(3212d)는 상면패널(3212a)과 하면패널(3212c)을 지지하는 기둥형태의 부재일 수 있다.
1차하부단열박스(3212)의 빈 공간에는 보강부재(3212d)가 삽입되고, 상기 보강부재(3212d)와 1차하부단열박스(3212) 사이에 공간에는 단열재가 충진될 수 있다. 이와 같은 보강부재(3212d)는 1차상부단열박스(3211) 및 2차단열부재(51) 내부에 삽입될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차단열부재의 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부재의 분해사시도이다.
도 10를 참조하면, 2차단열부재(51)는 상면패널(51a), 측면패널(51b) 및 하면패널(51c)을 포함하고, 상면패널(51a), 측면패널(51b) 및 하면패널(51cc) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다.
2차단열부재(51)의 빈 공간에는 지지부재(51d)가 삽입될 수 있다. 지지부재(51d)는 하면패널(51c)에 수직하게 적어도 하나가 형성되는 제1수직부재(51d1)와, 하면패널(51c)에 수직하게 적어도 하나가 형성되며 상기 제1수직부재(51d1)와 수직 방향으로 교차하는 제2수직부재(51d2)를 포함하고, 제1수직부재(51d1) 중 가장 바깥에 배치되는 제1수직부재(51d1)의 측면에 하면패널(51c)과 나란하게 형성되는 수평부재(51d3)를 포함할 수 있다. 제1수직부재(51d1), 제2수직부재(51d2) 및 수평부재(51d3)는 일체로서 형성될 수 있다. 지지부재(51d)는 1차상부단열박스(3211) 및 1차하부단열박스(3212)에도 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1수직부재(51d1), 제2수직부재(51d2) 및 수평부재(51d3)는 서로 분리되어 각각에 마련된 홈(51d12, 51d22, 51d32)이 교차하면서 결합될 수 있다.
제1수직부재(51d1)는 제1패널본체(51d11)와 제1패널본체(51d11)의 하단에 형성되는 일정 깊이의 제1홈(51d12)을 포함할 수 있다. 제2수직부재(51d2)는 제2패널본체(51d21)와 제2패널본체(51d21)의 상단에 형성되는 일정 깊이의 제2홈(51d22)을 포함할 수 있다. 수평부재(51d3)는 제3패널본체(51d31)와 상기 제3패널본체(51d31)에서 제2수직부재(51d2)의 길이방향으로 형성되는 제3홈(51d32)을 포함할 수 있다.
제1수직부재(51d1)의 제1홈(51d12)과 제2수직부재(51d2)의 제2홈(51d22)이 서로 접하면서, 제1수직부재(51d1)와 제2수직부재(51d2)는 결합될 수 있다. 이때 제1수직부재(51d1)의 측면에 형성되는 수평부재(51d3)에 형성된 제3홈(51d32)으로 제2수직부재(51d2)의 제2패널본체(51d21)가 통과할 수 있다.
일례로, 수평부재(51d3)는 인접한 제1수직부재(51d1) 사이에도 마련될 수 있으며, 수평부재(51d3)는 인접한 제1수직부재(51d1)를 수평 방향으로 지지할 수 있다.
지지부재(51d)는 2차단열부재(51)와 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 2차단열부재(51)의 상하면과 측면을 지지하여, 2차단열부재(51)의 기계적 강도를 높일 수 있다.
2차단열부재(51)의 빈 공간에는 지지부재(51d)가 삽입되고, 상기 지지부재(51d)와 2차단열부재(51) 사이에 공간에는 단열재가 충진될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2), 1차방벽(2)의 외측에 배치되는 1차플라이우드(31), 1차플라이우드(31)의 외측에 설치되는 2차방벽(4), 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차플라이우드(52), 2차플라이우드(52)의 외측에 배치되는 2차단열박스(515, 2차상부단열박스), 2차상부단열박스(515)의 외측에 배치되는 2차하부단열박스(518), 2차하부단열박스(518)의 외측에 배치되는 보조방벽(8), 보조방벽(8)의 외측에 배치되는 보조단열부재(9)를 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 보조단열부재(9)와 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지 될 수 있다.
1차방벽(2)은, 극저온 물질인 액화가스를 수용하는 수용공간을 형성하며, 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속 재질은 스테인리스 강재가 될 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다. 1차방벽(2)은, 2차방벽(4)과 함께 액화가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 1차방벽(2)과 2차방벽(4)은 스테인리스 강재로 된 코러게이션 멤브레인 시트로 형성될 수 있다.
1차방벽(2)에 형성되는 곡면의 제1주름부(21)의 외측에는 2차방벽(4)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 1차방벽(2)의 제1주름부(21)의 외측에는 2차방벽(4)의 제2주름부(43)가 배치될 수 있다. 1차방벽(2)의 제1표면부(22) 외측에는 1차플라이우드(31)가 배치될 수 있다. 1차플라이우드(31)의 외측에는 2차방벽(4)의 제2표면부(44)가 배치될 수 있다.
2차방벽(4)의 외측에는 2차플라이우드(52)가 배치될 수 있다. 2차플라이우드(52) 외측에는 2차단열부재(51)가 배치될 수 있다. 2차방벽(4)은 2차플라이우드(52)의 상부에 접합된 형태일 수 있다.
2차플라이우드(52)의 상면에는 고정부재(45)가 설치될 수 있다. 고정부재(45)는 하면에 마련된 체결부(미도시)가 마련될 수 있다. 일례로, 상기 체결부(미도시)는 리벳(rivet)으로서 고정부재(45)와 2차플라이우드(52)를 관통하여 고정부재(45)를 2차플라이우드(52)에 고정할 수 있다. 다만, 체결부(미도시)는 고정부재(45)를 2차플라이우드(52)에 고정하기 위한 것이라면 그 형태나 종류에 제한되지 않는다.
고정부재(45)는 돌출부(451)에서 1차방벽(2)의 일단과 접하고 있으며, 단차부(452)에서 2차방벽(4)의 일단과 접하고 있다. 1차방벽(2)과 2차방벽(4)은 고정부재(45)와 접하는 부분에서 용접됨으로써 고정부재(45)에 고정될 수 있다. 돌출부(451)의 상면에서 인접한 1차방벽(2)들은 서로 중첩될 수 있으며, 어느 하나의 1차방벽(2)은 굴곡부를 가져 다른 1차방벽(2) 위로 중첩될 수 있다.
1차플라이우드(31)및 2차플라이우드(52) 중 적어도 하나는 플라이우드, 강화우드, 섬유 강화 플라스틱 및 고분자 복합재 중 적어도 하나로 제조될 수 있다.
도 17(a) 내지 (f)는 인접한 2개의 고정부재에서 1차방벽 및 2차방벽의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17(a) 내지 (b)를 참조하면, 인접한 고정부재(45)의 상면에 메인방벽(41)이 적층될 수 있다. 구체적으로, 2차방벽(4)의 메인방벽(41)은 고정부재(45)의 길이방향과 나란한 방향으로 평평한 면인 제2표면부(44)를 가지고, 상기 제2표면부(44)가 고정부재(45)의 단차부(452) 상면에 배치될 수 있다. 이때 제2표면부(44)의 일단에서 연장되어 곡면을 가지는 제2주름부(43)가 형성된다. 제2주름부(43)는 인접한 고정부재(45)의 돌출부(451) 사이에 배치될 수 있다.
도 17(c)를 참조하면, 고정부재(45)의 돌출부(451)를 경계로, 고정부재(45)의 폭방향으로 메인방벽(41)이 복수 개 배치될 수 있다.
도 17(d)를 참조하면, 복수 개의 메인방벽(41) 사이에는 틈이 형성되고, 상기 틈을 커버하면서 메인방벽(41)의 상면에 서브방벽(42)이 적층될 수 있다.
도 17(e) 및 (f)를 참조하면, 메인방벽(41)과 서브방벽(42)의 경계의 상면에 1차방벽(2)이 적층될 수 있다. 이때 1차방벽(2)의 평평한 면인 제1표면부(22)와 2차방벽(4)의 제2표면부(44) 사이에 1차플라이우드(31)가 배치될 수 있다. 도 18(a) 내지 (k)는 인접한 4개의 고정부재에서 1차방벽 및 2차방벽의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18(a)를 참조하면, 인접한 4개의 고정부재(45)는 2개씩 서로 연결될 수 있다. 서로 연결된 고정부재(45)는 크로스 형태로 적층될 수 있다.
도 18(b) 내지 (e)를 참조하면, 크로스 형태의 고정부재(45) 사이에 형성되는 공간 각각에 메인방벽(41)이 적층될 수 있다. 구체적으로, 고정부재(45)의 단차부(452) 상면에 메인방벽(41)이 적층될 수 있다.
도 18(f)를 참조하면, 크로스 형태에서 중앙 영역은 메인방벽(41)으로 적층되지 않으며, 중앙 영역에는 서브방벽(42)이 적층될 수 있다.
도 18(g)를 참조하면, 서브방벽(42) 상에 추가돌출부(46)가 형성될 수 있다.
도 18(h) 내지 (k)를 참조하면, 1차방벽(2)은 추가돌출부(46)의 상면에서 상기 추가돌출부(46)의 일부를 커버할 수 있으며, 1차방벽(2)은 서로 적층되며 상기 추가돌출부(46)를 커버할 수 있다.
1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이에는 1차플라이우드(31)가 적층될 수 있다.
2차단열부재(51)는 2차플라이우드(52)의 외측에 배치된 2차상부단열박스(515)와, 2차상부단열박스(515)의 외측에 배치된 2차하부단열박스(518)를 포함할 수 있다.
2차단열부재(51)는, 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)과 같은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 수지에 각종 섬유나 유기/무기 첨가제의 혼합을 통해 제조되는 고분자 복합재, 코어의 양면에 외피층을 적층시켜 제조된 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
2차단열부재(51)의 일면에는 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다. 그에 따라, 2차단열부재(51)의 내부의 기밀성을 유지할 수 있다. 2차단열부재(51)의 내부는 단열재가 충진된 후 진공 상태가 되거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 헬륨 또는 질소 가스로 퍼징될 수 있다.
2차단열부재(51)는 단열재 및 진공단열패널(VIP) 중 적어도 하나로 내부가 채워질 수 있다. 2차단열부재(51)는 박스 형태로 형성되며 진공단열패널(VIP)이 내부에 적층된 형태를 가질 수 있으며. 2차단열부재(51)와 진공단열패널(VIP) 사이에는 단열재가 충진될 수 있다.
진공단열패널(VIP, Vacuum insulation panel)은 그 내부에 진공을 포함하여 전도 또는 대류에 의한 열전달을 방지할 수 있다. 진공단열패널(VIP)은 내부의 수용공간을 형성하는 하우징, 하우징 내부에 충진되는 단열재, 하우징의 일면에 마련되어 기밀을 유지하는 밀봉재로 구성될 수 있다.
하우징은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나를 소재로 하여 구성될 수 있다. 하우징은 내압, 슬로싱 및 열하중을 견딜 수 있다.
단열재는, 발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 적어도 하나일 수 있으며, 구체적으로 폴리우레탄폼, 강화폴리우레탄폼, 마이크로셀룰로이드폼, 나노셀룰로이드폼 등으로 구성될 수 있다. 진공단열패널(VIP) 내부는 진공으로 유지되거나, 가스가 퍼징될 수 있다.
밀봉재는 가스투과성이 낮은 소재, 예를 들면 알루미늄포일(Aluminium foil) 등의 금속박막, 폴리머필름(Polymer film) 등으로 구성될 수 있다. 밀봉재는 에폭시수지 등의 접착제에 의하여 단열재의 내면 또는 외면에 접합될 수 있다.
2차상부단열박스(515)는 개개의 2차하부단열박스(518)가 배치되며 생기는 틈 위에 적층될 수 있다. 따라서 2차하부단열박스(518) 사이로 전달되는 열은 2차상부단열박스(515)에서 차단될 수 있다.
2차상부단열박스(515)와 2차하부단열박스(518) 사이에는 2차상부결합패널(516)과 2차하부결합패널(517)이 마련될 수 있다. 2차상부결합패널(516)은 2차상부단열박스(515)의 하부에 접합된 형태일 수 있다. 2차하부결합패널(517)은 2차하부단열박스(518)의 상부에 접합된 형태일 수 있다.
2차상부결합패널(516)과 2차하부결합패널(517)은 2차결합부재(519)에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 2차결합부재(519)는 볼트부와 너트부를 포함하고, 2차상부결합패널(516)과 2차하부결합패널(517)은 상기 볼트부와 너트부 사이에서 고정될 수 있다. 그에 따라, 2차상부결합패널(516)과 2차하부결합패널(517)에 각각 접합된 2차상부단열박스(515)와 2차하부단열박스(518)는 서로 고정될 수 있다. 2차결합부재(519)는 2차상부단열박스(515)의 하면을 관통할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 12를 참조하면, 2차결합부재(519)는 2차하부결합패널(517)에 형성되는 나사산, 상기 나사산에 맞물려 삽입되는 볼트부 및 상기 볼트부에 맞물려 삽입되는 너트부를 포함하는 나사산결합부재(519a)를 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 2차결합부재(519)는 2차하부단열박스(518)에서 2차하부결합패널(517)을 관통하는 볼트부, 상기 볼트부에 맞물려 삽입되는 너트부를 포함하는 돌출결합부재(519b)를 포함할 수 있다. 다만, 2차결합부재(519)는 다양한 형태와 개수로 존재할 수 있으며, 2차하부결합패널(517)과 2차상부결합패널(516)을 결합할 수 있는 것이라면, 그 형태나 개수에 제한되지 않는다.
2차단열부재(51)의 외측에는 보조방벽(8)이 배치될 수 있다. 보조방벽(8)은 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
보조방벽(8)의 외측에는 보조단열부재(9)가 배치될 수 있다. 보조방벽(8)은 보조단열부재(9)의 상부에 접합된 형태일 수 있다. 보조단열부재(9)는, 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 플라이우드로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)으로 형성될 수 있다.
보조단열부재(9)의 일면에는 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다. 그에 따라, 보조단열부재(9)의 내부의 기밀성을 유지할 수 있다. 보조단열부재(9)의 내부는 단열재가 충진된 후 진공 상태가 되거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 질소 가스로 퍼징될 수 있다.
보조단열부재(9)는 박스 형태로 형성되며 진공단열패널(VIP)이 내부에 적층된 형태를 가질 수 있다. 진공단열패널(VIP)은 2차단열부재(51)에서 설명된 바와 같이, 내부의 수용공간을 형성하는 하우징, 하우징 내부에 충진되는 단열재, 하우징의 일면에 마련되어 기밀을 유지하는 밀봉재로 구성될 수 있으며, 자세한 설명은 생략한다.
1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이로 헬륨이 퍼징될 수 있다. 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이로 헬륨 또는 질소가 퍼징될 수 있다. 보조방벽(8)과 선체(7) 사이로 질소가 퍼징될 수 있다.
액화가스 저장탱크(1)가 액화수소를 저장하고 있는 경우, 1차방벽(2)과 가까운 영역에서는 퍼징에 이용된 질소가 액화될 수 있다. 따라서 액화수소 저장탱크의 경우 값이 비싼 헬륨으로 퍼징하는 것이 필요하다. 그러나, 보조방벽(8)은 2차단열부재(51)에 의해 충분히 2차방벽과 이격될 수 있으므로, 보조방벽(8)과 선체(7) 사이에 질소로 퍼징하더라도 질소는 액화되지 않을 수 있다. 따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 퍼징에 사용되는 헬륨의 양을 줄일 수 있다.
2차단열부재(51) 및 보조단열부재(9)는 인접한 단열부재(51, 9)끼리 서로 맞닿은 형태일 수 있으며, 서로 일정 거리 이격된 형태일 수 있다. 인접한 단열부재(51, 9)가 서로 일정 거리 이격된 경우, 단열부재(51, 9) 사이에 형성된 틈은 단열재로 충진될 수 있다. 다만, 단열부재(51, 9)의 형태에 의해 본 발명이 제한되지 않는다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 12에서 설명한 내용은 이하에서 생략될 수 있다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2), 1차방벽(2)의 외측에 배치되는 1차플라이우드(31), 1차플라이우드(31)의 외측에 설치되는 2차방벽(4), 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차상부단열박스(515), 2차단열박스(511)의 외측에 배치되는 2차하부단열박스(518), 2차하부단열박스(518)의 외측에 배치되는 보조방벽(8), 보조방벽(8)의 외측에 배치되는 보조단열부재(9)를 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 보조단열부재(9)와 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지 될 수 있다.
1차방벽(2)은 스테인리스 강재로 된 코러게이션 멤브레인 시트로 형성될 수 있으며, 2차방벽(4)은 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
상세하게는, 2차방벽(4)은 평평한 형태의 금속 바잘트(Basalt) 적층 복합재로 형성될 수 있다. 금속 바잘트 적층 복합재는 유리섬유 대비 강도가 크고 단열성능이 크기 때문에 액화가스 저장탱크(1)는, 2차방벽(4)이 직접 2차단열부재(51)와 접하면서 충분한 단열 성능을 나타낼 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 즉 2차플라이우드(52)가 생략될 수 있다. 2차방벽(4)은 2차상부단열박스(515)의 상면에 접합될 수 있다. 물론, 2차방벽(4)은 코러게이션 멤브레인 시트로 형성될 수 있으며, 그 형태에 본 발명이 제한되지 않는다.
1차방벽(2) 하면에는 고정부재(45)가 설치될 수 있다. 고정부재(45)는 하면에 체결부(미도시)가 마련될 수 있다. 일례로, 상기 체결부(미도시)가 고정부재(45)와 1차플라이우드(31)의 적어도 일부를 관통하고 있으므로, 고정부재(45)는 체결부(미도시)에 의해 1차플라이우드(31)에 고정될 수 있다. 다만, 체결부(미도시)는 고정부재(45)를 1차플라이우드(31)에 고정하기 위한 것이라면 그 형태나 종류에 제한되지 않는다.
1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이로 헬륨이 퍼징될 수 있다. 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이로 헬륨 또는 질소가 퍼징될 수 있다. 보조방벽(8)과 선체(7) 사이로 질소가 퍼징될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2), 1차방벽(2)의 외측에 배치되는 1차플라이우드(31), 1차플라이우드(31)의 외측에 설치되는 2차방벽(4), 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차플라이우드(52), 2차플라이우드(52)의 외측에 배치되는 2차단열부재(51), 2차단열부재(51)의 외측에 배치되는 보조방벽(8), 보조방벽(8)의 외측에 배치되는 제1보조단열박스(91), 제1보조단열박스(91)의 외측에 배치되는 제2보조단열박스(94)를 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 제2보조단열박스(94)와 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지 될 수 있다.
2차플라이우드(52)의 상면에는 고정부재(45)가 설치될 수 있다. 고정부재(45)는 하면에 마련된 체결부(rivet, 미도시)가 마련될 수 있다. 일례로, 되며, 상기 체결부(미도시)는 리벳(rivet)으로서 가 고정부재(45)와 2차플라이우드(52)를 관통하여 고 있으므로, 고정부재(45)를는 체결부(미도시)에 의해 2차플라이우드(52)에 고정할될 수 있다. 다만, 체결부(미도시)는 고정부재(45)를 2차플라이우드(52)에 고정하기 위한 것이라면 그 형태나 종류에 제한되지 않는다.
보조방벽(8)은 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 보조방벽(8)의 외측에는 보조단열부재(9)가 배치될 수 있다. 보조방벽(8)은 보조단열부재(9)의 상부에 접합된 형태일 수 있다.
보조단열부재(9)는 2차단열부재(51)의 외측에 배치된 제1보조단열박스(91)와, 제1보조단열박스(91)의 외측에 배치된 제2보조단열박스(94)를 포함할 수 있다.
제1보조단열박스(91)와 제2보조단열박스(94) 사이에는 제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)이 마련될 수 있다. 제1보조상부결합패널(92)은 제1보조단열박스(91)의 하부에 접합된 형태일 수 있다. 제1보조하부결합패널(93)은 제2보조단열박스(94)의 상부에 접합된 형태일 수 있다.
제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)은 제1보조결합부재(95)에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 제1보조결합부재(95)는 볼트부와 너트부를 포함하고, 제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)은 상기 볼트부와 너트부 사이에서 고정될 수 있다. 그에 따라, 제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)에 각각 접합된 제1보조단열박스(91)와 제2보조단열박스(94)는 서로 고정될 수 있다.
보조단열부재(9)는, 폴리우레탄폼(PUF, Polyurethane Form), 강화폴리우레탄폼(R-PUF, Reinforced PUF)과 같은 폼복합재, 플라이우드, 고분자 수지에 각종 섬유나 유기/무기 첨가제의 혼합을 통해 제조되는 고분자 복합재, 코어의 양면에 외피층을 적층시켜 제조된 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
보조단열부재(9)의 일면에는 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다. 그에 따라, 보조단열부재(9)의 내부의 기밀성을 유지할 수 있다. 보조단열부재(9)의 내부는 단열재가 충진된 후 진공 상태가 되거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 헬륨 또는 질소 가스로 퍼징될 수 있다.
보조단열부재(9)는 박스 형태로 형성되며 진공단열패널(VIP)이 내부에 적층된 형태를 가질 수 있다.
1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이로 헬륨이 퍼징될 수 있다. 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이로 가스가 퍼징되지 않으며 진공상태가 될 수 있다. 또한, 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이에 헬륨이 퍼징될 수 있다. 보조방벽(8)과 선체(7) 사이로 질소가 퍼징될 수 있다.
1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이의 두께는 보조방벽(8)과 선체(7) 사이의 거리보다 짧다. 일례로, 1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이의 두께는 200mm 내지 500mm일 수 있으며, 보조방벽(8)과 선체(7) 사이의 두께는 400mm 내지 1,200mm일 수 있다. 1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이의 두께는 보조방벽(8)과 선체(7) 사이의 거리의 절반 이하일 수 있다.
일례로, 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이의 두께는 보조방벽(8)과 선체(7) 사이의 거리보다 짧다. 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이의 두께는 200mm 내지 500mm일 수 있으며, 보조방벽(8)과 선체(7) 사이의 두께는 300mm 내지 1,000mm일 수 있다. 상세하게, 보조방벽(8)과 선체(7) 사이의 두께는 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이의 거리와 1:1 내지 4:1의 관계가 될 수 있다. 보조방벽(8)과 선체(7) 사이의 두께는 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이의 거리보다 2배 이상일 수 있다.
제1보조단열박스(91)의 두께는 2차단열부재(51)의 두께보다 얇을 수 있으며, 제2보조단열박스(94)의 두께는 2차단열부재(51)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 일례로, 제1보조단열박스(91)의 두께는 약 300mm일 수 있으며, 2차단열부재(51)의 두께는 300mm 이상일 수 있고, 제2보조단열박스(94)의 두께는 330mm 이상일 수 있다.
2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이의 두께는 200mm 이상, 상세하게, 300mm 이상인 것이 바람직하다. 일례로, 2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이의 두께가 200mm 이상인 경우, 보조방벽(8) 위치에서 온도가 -196℃를 넘을 수 있다. -196℃ 이상의 온도에서, 질소가 액화되지 않을 수 있다.
2차방벽(4)과 보조방벽(8) 사이의 두께가 300mm 이상인 경우, 보조방벽(8) 위치에서 온도가 -163℃를 넘을 수 있다. -163℃의 온도에서는, 보조방벽(8)을 보조단열부재(9)의 접합을 위해 액화천연가스(LNG)의 저장탱크에서 사용되는 접착제가 사용될 수 있다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 일부 단면도이다.
도 16을 참조하면, 보조방벽(8)은 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름(Polymer film) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 보조방벽(8)의 외측에는 보조단열부재(9)가 배치될 수 있다. 보조방벽(8)은 보조단열부재(9)의 상부에 접합된 형태일 수 있다.
보조단열부재(9)는 2차단열부재(51)의 외측에 배치된 제1보조단열박스(91)와, 제1보조단열박스(91)의 외측에 배치된 제2보조단열박스(94), 제2보조단열박스(94)의 외측에 배치된 제3보조단열박스(98)를 포함할 수 있다.
제1보조단열박스(91)와 제2보조단열박스(94) 사이에는 제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)이 마련될 수 있다. 제1보조상부결합패널(92)은 제1보조단열박스(91)의 하부에 접합된 형태일 수 있다. 제1보조하부결합패널(93)은 제2보조단열박스(94)의 상부에 접합된 형태일 수 있다.
제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)은 제1보조결합부재(95)에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 제1보조결합부재(95)는 볼트부와 너트부를 포함하고, 제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)은 상기 볼트부와 너트부 사이에서 고정될 수 있다. 그에 따라, 제1보조상부결합패널(92)과 제1보조하부결합패널(93)에 각각 접합된 제1보조단열박스(91)와 제2보조단열박스(94)는 서로 고정될 수 있다.
제2보조단열박스(94)와 제3보조단열박스(98) 사이에는 제2보조상부결합패널(96)과 제2보조하부결합패널(97)이 마련될 수 있다. 제2보조상부결합패널(96)은 제2보조단열박스(94)의 하부에 접합된 형태일 수 있다. 제2보조하부결합패널(97)은 제3보조단열박스(98)의 상부에 접합된 형태일 수 있다.
제2보조상부결합패널(96)과 제2보조하부결합패널(97)은 제2보조결합부재(99)에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 제2보조결합부재(99)는 볼트부와 너트부를 포함하고, 제2보조상부결합패널(96)과 제2보조하부결합패널(97)은 상기 볼트부와 너트부 사이에서 고정될 수 있다. 그에 따라, 제2보조상부결합패널(96)과 제2보조하부결합패널(97)에 각각 접합된 제2보조단열박스(94)와 제3보조단열박스(98)는 서로 고정될 수 있다.
제1보조단열박스(91), 제2보조단열박스(94), 제3보조단열박스(98)의 두께는 각각 300mm 이하일 수 있다. 제1보조단열박스(91)의 두께는 2차단열부재(51)의 두께보다 얇을 수 있다. 일례로, 제1보조단열박스(91)의 두께는 200mm 이하이고, 2차단열부재(51)의 두께는 200mm 이상일 수 있다.
2차단열부재(51)의 두께는 제2보조단열박스(94) 및 제3보조단열박스(98) 중 적어도 하나보다 두께가 얇을 수 있다.
도 19는 본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 개략도이다.
도 20은 본 발명의 제9 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 개략도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 액화가스와 접촉하는 1차방벽(2), 1차방벽(2)의 외측에 설치되는 1차단열벽(3), 1차단열벽(3)의 외측에 설치되는 2차방벽(4), 2차방벽(4)의 외측에 배치되는 2차단열벽(5), 2차단열벽(5)의 외측에 배치되는 보조방벽(8), 보조방벽(8)의 외측에 배치되는 보조단열부재(9)를 포함하여 구성될 수 있다. 액화가스 저장탱크(1)는 보조단열부재(9)와 선체(7) 사이에 설치되는 마스틱(6)에 의해 선체(7)에 지지 될 수 있다.
1차방벽(2) 내부의 저장공간에는 액화가스가 저장될 수 있다. 일례로, 액화가스는 액화수소일 수 있다. 1차방벽(2)과 2차방벽(4) 사이에는 제1공간(IBS, Inter barrier space)이 형성되고, 2차방벽(4)과 선체(7) 사이에는 제2공간(IS, Insulation space)이 형성될 수 있다. 제2공간(IS)은 보조방벽(8)에 의해 제2공간내부(IIS, Inner Insulation Space), 제2공간외부(OIS, Outer Insulation Space)로 구획될 수 있다. 제1공간(IBS)은 진공 상태가 되거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 헬륨 가스로 퍼징될 수 있다. 제2공간(IS)은 질소로 퍼징될 수 있다.
제1공간(IBS)은 두께가 얇으며, 제1공간(IBS)으로 주입되는 헬륨의 양은 적을 수 있다. 일례로, 제1공간(IBS)은 5mm 내지 20mm의 두께로 형성될 수 있다.
제1공간(IBS)은 두께가 얇아지면, 제2공간(IS)에서 질소는 액화될 수 있다. 본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 저장탱크(1)는 보조방벽(8)으로 제2공간(IS)을 질소가 액화되는 영역인 제2공간내부(IIS)와 질소가 액화되지 않는 영역인 제2공간외부(OIS)로 구획할 수 있다.
제2공간내부(IIS)와 제2공간외부(OIS)는 각각 20mm 내지 1800mm의 두께로 형성될 수 있다.
제2공간내부(IIS)는 액화된 질소가 배출될 수 있는 드레인부(81)를 포함할 수 있다. 드레인부(81)는 보조방벽(8)에 마련된 홀(미도시)로 연결되는 배관으로, 액화된 질소가 드레인부(81)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 드레인부(81)의 일단에는 이송펌프(미도시)가 마련될 수 있으며, 이송펌프(미도시)에 의해 액화된 질소가 외부로 배출될 수 있다.
제2공간내부(IIS)에서 배출되는 액화된 질소는 기화부(미도시)로 전달될 수 있다. 기화부(미도시)는 액화된 질소를 다시 기화시켜, 제2공간내부(IIS)로 주입할 수 있다.
제1공간(IBS), 제2공간내부(IIS) 및 제2공간외부(OIS)에는 가스탐지기(D1, D2, D3)와 압력계(P1, P2, P3)가 구비될 수 있다.
압력계(P1, P2, P3)는 압력의 변화를 측정하는 장치로, 압력이 커지는 경우 해당 구역에서 액화수소의 누출이 확인될 수 있다.
제1공간(IBS), 제2공간내부(IIS) 및 제2공간외부(OIS)는 각각 기준 압력이 설정될 수 있으며, 압력계(P1, P2, P3)에 의해 기준 압력에 변화가 탐지되면 압력의 변화가 생긴 공간에 액화수소의 누출이 발생한 것으로 판단될 수 있다.
기준 압력은 액화수소와 가까울수록 작으며, 일례로, 기준 압력의 크기는 제1공간(IBS)<제2내부공간(IIS)<제2외부공간(OIS)일 수 있다.
가스탐지기(D1, D2, D3)는 수소를 탐지하는 장치로, 해당 구역에서 수소의 누출이 직접적으로 확인될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 쿨다운하는 방법의 순서도이다.
액화가스 저장탱크(1)의 1차방벽(2) 내부의 저장공간에는 액화가스가 저장될 수 있다. 일례로, 액화가스는 액화수소일 수 있다.
한편, 액화가스를 액화가스 저장탱크(1)에 로딩하기 전에 액화가스 저장탱크(1) 내부의 온도를 낮추기 위해 쿨다운(Cool-down)이 수행된다. 쿨다운은 로딩시 발생하는 증발가스의 양을 줄일 수 있다.
액화수소가 액화가스 저장탱크(1)에 저장되는 경우, 액화가스 저장탱크(1)의 내부의 온도는 쿨다운을 통해 수소의 끓는점인 -253℃까지 떨어져야 한다. 액화수소가 쿨다운에 바로 사용될 수 있으나, 수소는 잠열이 낮아서 액화수소가 급격하게 증발한다. 이때 쿨다운에 다시 사용하기 위해 기체 수소를 액화하는 것은 에너지 및 비용이 매우 많이 소모되고, 기술적 난이도가 매우 높다. 처음부터 액화수소를 이용해 쿨다운 작업을 수행하게 되면 쿨다운 효율이 떨어지며 다량의 액체수소 또는 에너지가 필요하게 된다. 따라서, 끓는점이 -196℃로 수소 대비 끓는점이 높은 질소는 액화가스 저장탱크(1)의 쿨다운에 1차적으로 사용될 수 있다.
구체적으로, 액화질소는 액화가스 저장탱크(1)의 내부에 분사되며 액화가스 저장탱크(1)는 1차적으로 쿨다운될 수 있다(S110).
액화가스 저장탱크(1)의 내부는 액화질소의 끓는점인 -196℃ 이하, 바람직하게는 -190℃ 이하로 낮아지며, 액화가스 저장탱크(1) 내부의 질소의 일부는 액화될 수 있다.
액화질소는 액화가스 저장탱크(1)에서 외부로 배출될 수 있다(S120). 이때 펌프, 배관 등 액화가스 이송수단(미도시)이 사용될 수 있다.
이후 액화수소는 액화가스 저장탱크(1) 내부로 분사될 수 있다(S130). 액화수소는 액화가스 저장탱크(1) 내부의 온도를 -253℃ 이하로 낮출 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부재는, 박스 형태의 단열박스에 단열재를 충진하여 구성되며, 이때 단열박스 내부는 진공 상태이거나, 불활성가스로 퍼징될 수 있으며, 바람직하게 헬륨 또는 질소 가스로 퍼징될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부재는, 박스 형태의 단열박스가 적어도 한 층 이상 적층되어, 액화가스 저장탱크의 단열성능을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부재는, 한 층이 20mm 내지 1800mm의 두께를 가지고 있으므로, 액화가스 저장탱크의 단열성능을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부재는, 단열성능을 높이기 위해 헬륨으로 퍼징될 수 있고, 이때 액화가스 저장탱크와 일정 거리 이격된 단열부재는 질소로 퍼징될 수 있다. 따라서, 헬륨 가스는 적게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열부재는, 2차방벽과 선체 사이에 마련된 공간이 보조방벽에 의해 구획되고, 보조방벽은 액화가스 저장탱크에 저장된 액화수소의 냉열에 의해 액화질소가 액화가 되는 지점의 경계에 마련될 수 있다. 즉, 보조방벽은 액화질소의 끓는점인 -196℃가 되는 지점에 마련될 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 액화가스 저장탱크
2: 1차방벽 21: 제1주름부
22: 제1표면부
3: 1차단열벽 3a: 연결단열벽
3b: 고정단열벽 31: 1차플라이우드
31a: 연결플라이우드 32: 1차단열부재
32a: 연결단열부재
321: 1차단열박스 321a: 1차단열박스본체
321a1: 상부본체 321a2: 하부본체
321b: 슬릿부 321c: 격자부재
321c1: 수직격자부재 321c11: 제1격자부재
321c12: 제2격자부재
321c2: 수평격자부재 321c3: 기둥부재
322: 1차단열재 3211: 1차상부단열박스
3211a, 3212a, 51a: 상면패널
3211b, 3212b, 51b: 측면패널
3211c, 3212c, 51c: 하면패널
3212d: 보강부재
4: 2차방벽 41: 메인방벽
42: 보조방벽 43: 제2주름부
44: 제2표면부 45: 고정부재
451: 제1고정부재 452: 제2고정부재
5: 2차단열벽
51: 2차단열재
51d: 지지부재 51d1: 제1수직부재
51d11: 제1패널본체 51d12: 제1홈
51d2: 제2수직부재 51d21: 제2패널본체
51d22: 제2홈 51d3: 수평부재
51d31: 제3패널본체 51d32: 제3홈
511: 2차단열박스 512: 2차단열재
513: 중단부재
514: 돌출부재 515: 2차상부단열박스
516: 2차상부결합패널 517: 2차하부결합패널
518: 2차하부단열박스 519: 2차결합부재
519a: 나사산결합부재 519b: 돌출결합부재
52: 2차플라이우드
6: 마스틱 7: 선체
8: 보조방벽 81: 드레인부
9: 보조단열부재 91: 제1보조단열박스
92: 제1보조상부결합패널 93: 제1보조하부결합패널
94: 제2보조단열박스 95: 제1보조결합부재
96: 제2보조상부결합패널 97: 제2보조하부결합패널
98: 제3보조단열박스 99: 제2보조결합부재
IBS: 제1공간 IS: 제2공간
IIS: 제2공간내부 OIS: 제2공간외부
P1, P2, P3: 압력계 D1, D2, D3: 가스탐지기
VIP: 진공단열패널

Claims (9)

  1. 내부에 수용 공간이 형성되는 단열박스;
    상기 단열박스의 하면과 수직하게 형성되는 패널 형태의 수직격자부재; 및
    상기 수직격자부재와 상기 단열박스 사이에 삽입되는 단열재;를 포함하고,
    상기 단열박스는 일면에 금속 섬유 적층 복합재, 다층 금속 적층 복합재 및 폴리머필름 중 적어도 하나가 설치되는 단열부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수직격자부재는,
    상기 단열박스의 길이방향으로 연장되어 형성되는 제1격자부재;
    상기 제1격자부재로부터 상기 단열박스의 폭방향으로 연장되어 형성되는 제2격자부재를 포함하는 단열부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단열박스의 하면과 나란하게 형성되며, 상기 단열재 상에 배치되는 수평격자부재를 더 포함하는 단열부재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단열재는,
    상기 수평격자부재의 상부에 적층되는 단열부재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열재는,
    발포 플라스틱 비드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아이소시아누레이트, 고분자폼, 에어로겔 블랭킷, 에어로겔 분말, 퓸드 실리카, 칼슘실리케이트, 미네랄울, 글라스울, 글라스 마이크로파이버, 펄라이트 및 할로우마이크로스피어 중 적어도 하나인 단열부재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열박스는,
    폼복합재, 플라이우드, 고분자 복합재 및 샌드위치 복합재 중 적어도 하나로 형성되는 단열부재.
  7. 제 1 항에 있어서,
    두께가 50mm 내지 1,800mm로 형성되는 단열부재.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열박스는,
    내부가 헬륨 또는 질소로 퍼징되거나, 또는 진공 상태로 유지되는 단열부재.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 단열부재를 포함하며 액화수소를 저장하는 액화가스 저장탱크.
KR1020230162705A 2022-11-21 2023-11-21 단열부재 및 이를 포함하는 액화가스 저장탱크 KR20240076740A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220156810 2022-11-21
KR1020220156810 2022-11-21
KR20230007861 2023-01-19
KR1020230007861 2023-01-19
KR1020230034732 2023-03-16
KR20230034732 2023-03-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240076740A true KR20240076740A (ko) 2024-05-30

Family

ID=91276013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230162705A KR20240076740A (ko) 2022-11-21 2023-11-21 단열부재 및 이를 포함하는 액화가스 저장탱크

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240076740A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120035952A (ko) 화물창
KR20130113134A (ko) 액화천연가스 화물창
KR102320577B1 (ko) 극저온 액화가스가 저장되는 압력식 저장탱크의 단열구조
KR102535971B1 (ko) 멤브레인형 저장탱크의 단열시스템 및 이를 포함하는 멤브레인형 저장탱크
KR20240076740A (ko) 단열부재 및 이를 포함하는 액화가스 저장탱크
KR102249073B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR20120126997A (ko) 저온액체화물 저장탱크의 단열구조
KR20110130882A (ko) 액화가스 저장탱크용 단열박스
KR102525949B1 (ko) 멤브레인형 저장탱크의 단열시스템 및 이를 포함하는 멤브레인형 저장탱크
KR20150000855U (ko) 초저온 화물창 단열시스템의 단열박스 구조물
KR102640536B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR102677376B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR20200091989A (ko) 액화천연가스 저장탱크의 단열시스템
KR20140021198A (ko) 멤브레인형 화물창의 단열 시스템
KR102375114B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR102340145B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR20150095383A (ko) 화물창의 단열박스 제작 방법 및 단열박스 구조
KR20180034850A (ko) 액화 가스 저장 탱크
KR102469993B1 (ko) 단열 패널용 핸들링 장치
KR102282052B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR20100135589A (ko) 무기단열재 및 이를 이용한 단열 시스템
KR102469998B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR102324173B1 (ko) 액화가스 저장탱크 및 이를 포함하는 선박
KR102573590B1 (ko) 허니컴 샌드위치 타입의 진공단열패널 및 진공단열패널 시스템
CN116710356A (zh) 液化气体储存罐以及包括其的船舶