WO2012011649A1 - 액화천연가스 화물창의 방벽 구조 및 방벽 시트 - Google Patents

액화천연가스 화물창의 방벽 구조 및 방벽 시트 Download PDF

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cargo hold
barrier
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lng cargo
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방창선
김지한
이종규
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삼성중공업 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a liquefied natural gas carrier for transporting liquefied natural gas, or to a barrier structure of a liquefied natural gas cargo hold of a floating offshore structure for producing and storing a liquefied natural gas, and more particularly, a barrier structure of a liquefied natural gas cargo hold. And a barrier sheet used in this barrier structure.
  • liquefied natural gas refers to a colorless transparent cryogenic liquid whose natural gas, which contains methane as its main component, is cooled to approximately -163 degrees Celsius and reduced its volume to one hundredth.
  • Such liquefied natural gas carriers for transporting liquefied natural gas, floating offshore structures for producing and storing liquefied natural gas, etc. are provided with a cargo hold capable of storing and storing the liquefied natural gas liquefied in the cryogenic state.
  • This LNG cargo hold uses a membrane sheet as the primary barrier and a triplex as the secondary barrier.
  • the triplex for secondary barriers is composed of a rigid triplex that is pre-attached to the surface of the insulation panel in the manufacturing step, and a supple triplex attached to it by construction with an adhesive such as epoxy glue on it. do.
  • the insulation panel 2 is composed of a lower insulation panel 2a which is made to be fixed to the wall of the cargo hold 1 by epoxy mastic and a stud bolt, and the lower insulation panel 2a of the lower insulation panel 2a.
  • a rigid triplex 5 formed on the upper side, and an upper insulation panel 2b disposed above the rigid triplex 5 and having a relatively smaller planar area than the lower insulation panel 2a.
  • a flat joint 2c having a gap as a glass wool material is inserted into the space between the lower insulation panels 2a adjacent to each other.
  • a top bridge pad (not shown) is provided.
  • a work area 3 in which a pad is installed.
  • the rigid triplex 5 and the triple triplex 7 of the prior art have a sandwich structure or a laminated structure composed of a first layer (a), a second layer (c) and an intermediate layer (b).
  • the first layer (a) and the second layer (c) are made of glass cloth, and the intermediate layer (b) is made of thin aluminum.
  • the intermediate layer (b) plays a role of liquid tightness and / or airtight
  • the first layer (a) and the second layer (c) plays a role of reinforcing the intermediate layer (b).
  • the first layer (a) and the second layer (c) are manufactured to be bonded to each other with the intermediate layer (b) interposed therebetween, and the outer surface of the first layer (a) or the outer surface of the second layer (c) It is exposed to the environment.
  • the secondary barrier when the secondary barrier is constructed in the cargo hold using the triple triplex 7, the mutual bonding between the second layer c of the rigid triplex 5 and the first layer a of the triple triplex 7 is achieved. .
  • the second layer as the interlayer adhesive is not sufficiently impregnated by the method in which the supple triplex 7 is wound up due to manufacturing errors or carelessness, or wound and re-released after being used in the original form.
  • a leakage path may be formed between (c) and the intermediate layer (b) or between the first layer (a) and the intermediate layer (b), and gas and / or liquid L may leak along the leakage path thus formed.
  • the problem of leakage may be between the first layer (a) and the intermediate layer (b) of the supple triplex (7).
  • the crack may form a leakage path P1 between the first layer (a) and the intermediate layer (b) of the supple triplex (7), and another leakage path (P2) extending therefrom may be formed in the first layer (a). ) In the thickness direction. That is, a composite material such as the ple triplex (7) is cracked due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the glass fiber and the resin when the viscosity of the interlayer adhesive impregnated therein is high and when subjected to repeated thermal loads As a result, the aforementioned leakage paths P1 and P2 may be formed.
  • the conventional triplex 7 is a gas inside the cargo hold when the construction is carried out in the form of a strip or strip to form a secondary barrier of the LNG cargo hold in the work area 3 mentioned in FIG. 1A.
  • / or liquid L may leak out of the cargo hold through the gaps in the leakage paths P1 and P2 and flat joint 2c, thereby providing the liquid tightness and / or airtight function required by the secondary barrier. It has a high probability of not doing it.
  • Korean Patent Publication No. 2009-0132534 published on Dec. 30, 2009 which is assigned to the assignee of the present invention, discloses a thermal insulation structure of a LNG cargo hold to improve reliability against repeated heat loads and to improve sealing force. have.
  • Embodiments of the present invention provide a barrier structure capable of blocking the formation of leakage paths of gases and / or liquids in a liquefied natural gas cargo hold.
  • an embodiment of the present invention provides a barrier sheet used for the barrier structure of the LNG cargo hold.
  • a barrier sheet of a LNG cargo hold comprises: a first metal layer and a second metal layer for coalescing in a laminated structure for a secondary barrier of the LNG cargo hold, the first metal layer and the second metal layer; It includes a glass fiber layer interposed between the metal layer and coalesced by adhesion.
  • the barrier structure of the LNG cargo hold the insulation panel is fixed to the cargo hold, the insulation panel is laminated on the lower insulation panel and the lower insulation panel adjacent to each other with a flat joint in between.
  • a first barrier sheet comprising an upper insulation panel, the first barrier sheet attached between the upper insulation panel and the lower insulation panel for the secondary barrier of the cargo hold, and a second barrier bonded onto the first barrier sheet above the flat joint.
  • a sheet, wherein the first and second sheets each include a first metal layer and a second metal layer, and a glass fiber layer interposed between the first metal layer and the second metal layer.
  • the first metal layer and the second metal layer are each made of aluminum and have a thickness of 0.03 to 0.2 mm, respectively.
  • first metal layer and the second metal layer are each made of a stainless material, each having a thickness of 0.05 ⁇ 0.1mm.
  • first and second barrier sheets are bonded to each other by a liquid adhesive for secondary barrier construction, or an adhesive film coated with an adhesive on a surface of a synthetic resin film.
  • the glass fiber layer is made of a prepreg (prepreg) that is a fiber reinforced composite.
  • the glass fiber layer has a thickness of 0.15 ⁇ 0.4mm so that the first and the second anti-protective sheet satisfies the mechanical properties for the secondary barrier.
  • the second metal foil layer of the first barrier sheet and the first metal foil layer of the second barrier sheet are formed at the time of the secondary barrier construction of the cargo hold. Even if a failure occurs and a gas and / or liquid flow path is formed, the flow path may not be used as a leakage path of the gas and / or liquid, resulting in reliable leakage of the gas and / or liquid.
  • a barrier structure can be implemented.
  • the barrier sheet of the present invention can provide a barrier sheet having excellent mechanical properties and sealing properties such as airtightness and / or liquid tightness compared to the conventional triplex.
  • barrier sheet of the present invention can be bent corresponding to the step between the insulation panel during the construction of the secondary barrier of the cargo hold by providing an optimized thickness value to eliminate the fear of damage in manufacturing and handling and to ensure flexibility. It is easy to handle.
  • Figure 1a is a view for explaining the barrier structure constructed in the conventional LNG cargo hold.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a triplex and an insulation panel constructed in the barrier structure shown in FIG. 1A.
  • Figure 2 is a block diagram of a barrier sheet used in the LNG cargo hold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the barrier structure of the LNG cargo hold using the barrier sheet shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph of sealing characteristics of the anti-seat sheet shown in FIG.
  • Figure 2 is a block diagram of a barrier sheet used in the barrier structure of the LNG cargo hold according to an embodiment of the present invention.
  • the barrier sheet 100 of the LNG cargo hold has a sandwich structure or a laminated structure in which a thin layer is laminated and coalesced for the secondary barrier of the LNG cargo hold. It can be produced as. That is, the barrier sheet 100 of the present invention may include a first metal layer 101, a glass fiber layer 102, and a second metal layer 103 corresponding to overlapping thin layers.
  • the barrier sheet 100 may have a thin plate shape in the form of a strip or strip so that the barrier sheet 100 may be combined with another sheet in a laminated structure for the secondary barrier of the LNG cargo hold.
  • the first metal layer 101 and the second metal layer 103 of the barrier sheet 100 may be made of flake aluminum or stainless steel. When the first metal layer 101 and the second metal layer 103 are made of aluminum, it may have a thickness of 0.03 to 0.2 mm.
  • the thickness of the first metal layer 101 and the second metal layer 103 is thinner than 0.03 mm, there is a high possibility of damage in manufacturing and handling.
  • the flexibility of the 100 may be drastically reduced, and it may be very difficult to cope with the step between the lower and upper insulation panels 20 and 21 during the construction of the secondary barrier.
  • first metal layer 101 and the second metal layer 103 may have a thickness of 0.05 to 0.1 mm when made of a stainless material.
  • the numerical value for the thickness may also be an optimized value considering the manufacturing, handling, and step response corresponding to the stainless material.
  • the numerical values of the thicknesses of the first metal layer 101 and the second metal layer 103 are described in the following Triplex (Example 1). : It is natural that it corresponds to the critical value which can exhibit the outstanding sealing property, such as airtightness and / or liquid tightness which will be demonstrated in FIG. 4, exhibiting the outstanding mechanical property compared with the conventional sample).
  • the glass fiber layer 102 may be interposed between the first metal layer 101 and the second metal layer 103 to be coalesced by adhesion.
  • the glass fiber layer 102 may be made of prepreg, which is a fiber reinforced composite.
  • the glass fiber layer 102 may have a thickness of 0.15 ⁇ 0.4mm optimized to satisfy the relatively excellent mechanical properties and excellent sealing properties when the barrier sheet 100 of the present embodiment constitutes a secondary barrier.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a barrier structure constituting a secondary barrier of the LNG cargo hold using the barrier sheet shown in FIG.
  • the barrier structure of the present invention includes the insulation panels 20 and 21 fixed to the cargo hold, and the insulation panels are adjacent to each other with the lower insulation panel 20 and the lower portion adjacent to each other with the flat joint 22 interposed therebetween.
  • a first barrier sheet 300 comprising an upper insulation panel 21 stacked on the insulation panel 20 and attached between the upper insulation panel 21 and the lower insulation panel 20 for the secondary barrier of the cargo hold;
  • a second barrier sheet 310 bonded onto the first barrier sheet above the flat joint 22.
  • the first barrier sheet 300 is manufactured to be attached or coalesced on the surface of the lower insulation panel 20 in advance so as to have a rigid characteristic, and is subjected to strict quality control, and is managed without warping in the process of delivery to the place of use. As a result, the leakage path as mentioned can hardly be formed.
  • the second barrier sheet 310 of the present embodiment having a supple characteristic may be roll-shaped so as to be adhered to the first barrier sheet 300 for the secondary barrier of the LNG carrier. It can be manufactured in a form that can be rolled up and used to unwind.
  • the first and second barrier sheets 300 and 310 are formed of the first metal layer 101, the glass fiber layer 102, and the second metal layer 103, which have been described in detail with reference to FIG. 2.
  • the first barrier sheet 300 and the second barrier sheet 310 may be composed of sheets having rigid and shuffled characteristics, respectively, by appropriately selecting the thicknesses of the first and second metal layers 101 and 103. .
  • the first barrier sheet 300 selects the thicknesses of the first and second metal layers 101 and 103 at a high value within the aforementioned thickness range
  • the second barrier sheet 310 is the first barrier sheet.
  • the rigid and shuffled characteristics are respectively obtained.
  • the second barrier sheet 310 when the second barrier sheet 310 is bonded on the first barrier sheet 300 or when the end portions of the barrier sheets are interconnected to each other, the second barrier sheet 310 may be bonded using the construction adhesive layer 200 as a medium.
  • the construction adhesive layer 200 applies a general liquid barrier adhesive for secondary barrier construction on the first metal layer 101 of the second barrier sheet 310 or on the second metal layer 103 of the first barrier sheet 300. It may be formed by heating and pressurization by a planar heating element such as a ceramic heater (not shown).
  • the construction adhesive layer 200 may include an adhesive film coated with an adhesive on the surface of the synthetic resin film, and the first metal layer 101 of the second barrier sheet 310 or the second metal layer 103 of the first barrier sheet 300. It can be formed by adhering on).
  • the second metal layer 103 and the second barrier layer 300 of the first barrier sheet 300 are constructed.
  • the first metal layer 101 of the barrier sheet 310 is bonded to each other by the construction adhesive layer 200.
  • the glass fiber layer 102 is manufactured by integrating between the first metal layer 101 and the second metal layer 103, when an interlayer adhesion failure occurs due to a manufacturing error.
  • the flowable gap Q may be formed between the first metal layer 101 and the glass fiber layer 102 or between the second metal layer 103 and the glass fiber layer 102.
  • the gas and / or liquid L in the cargo hold interior space 10 is between the first metal layer 101 and the glass fiber layer 102 or the second metal layer 103 and the glass fiber layer 102 along the gap Q.
  • the second barrier sheet 310 and the second and first metal layers 101 and 103 of the first barrier sheet 300 may be bonded to each other via the construction adhesive layer 200, although it may flow therebetween. Because it is formed.
  • the liquid-tight and the second and first metal layers 101 and 103 and the construction adhesive layer 200 of the first and second barrier sheets 300 and 310 are formed. And / or airtightness can be maintained, so that there is no leakage towards the void of the flat joint 22 or through the void of the flat joint 22 towards the cargo hold outer space.
  • first and second barrier sheets 300 and 310 having the aforementioned thickness values were tested as follows. This experiment is based on the experimental standard of ASTM D3039 (test rate: 2.0 mm / min.) For the sample of this example corresponding to the first and second barrier sheets of this example and the conventional triple barrier for triple barrier. Then, the test was performed under test conditions of about 25 degrees Celsius and about -170 degrees Celsius, and the experimental results were measured by INSTRON Corporation's UTM (Universal Testing Machine) test equipment.
  • Table 1 below shows the experimental results of the sample of the present example and the conventional triplex for secondary barriers. From Table 1, it can be seen that the sample of the present embodiment has a much higher tensile strength and a higher strength corresponding to the elastic modulus in both the room temperature and the cryogenic environment, compared to the conventional secondary barrier triplex.
  • FIG. 4 is a graph of sealing characteristics of the first and second barrier sheets according to an embodiment of the present invention.
  • the sample of the present embodiment such as 60 times, 120 times, 300 times the heat load recovery, it is confirmed that it has excellent airtight and liquid-tightness properties because almost no change in the sealing properties even under repeated heat loads Can be.

Abstract

액화천연가스 화물창 방벽 시트는 액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 위해 적층되는 제1 방벽 시트 및 제2 방벽 시트를 포함하며, 각각의 방벽 시트는 제 1 금속층 및 제 2 금속층과, 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체되는 유리섬유층을 포함한다.

Description

액화천연가스 화물창의 방벽 구조 및 방벽 시트
본 발명은 액화천연가스를 수송하는 액화천연가스 운반선이나, 액화천연가스를 생산 저장하는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 화물창의 방벽 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액화천연가스 화물창의 방벽 구조 및 이 방벽 구조에 사용된 방벽 시트에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 대략 섭씨 -163도로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스를 수송하는 액화천연가스 운반선이나, 액화천연가스를 생산 저장하는 부유식 해상구조물 등은 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창을 구비하고 있다. 이런 액화천연가스 화물창은 1차 방벽으로서 멤브레인 시트를 사용하고, 2차 방벽으로서 트리플렉스(triplex)를 사용한다. 여기서, 2차 방벽용 트리플렉스는 제작단계에서 인슐레이션 패널 표면에 미리 부착되어 있는 리지드 트리플렉스(rigid triplex)와, 그 위에 에폭시 글루와 같은 접착제로 시공하여 부착되는 서플 트리플렉스(supple triplex)로 구성된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 액화천연가스 화물창(1)을 살펴보면, 선체 또는 해상구조물의 화물창(1)의 내표면 중 바닥, 천정 또는 벽에는 미리 제작된 방열 패널의 일종인 인슐레이션 패널(2)이 설치된다.
인슐레이션 패널(2)은 에폭시 매스틱(epoxy mastic)과 스터드 볼트(stud bolt)에 의해 화물창(1)의 벽 등에 부착 고정되도록 제작된 하부 인슐레이션 패널(2a)과, 이런 하부 인슐레이션 패널(2a)의 상측에 형성된 리지드 트리플렉스(5)와, 이런 리지드 트리플렉스(5)의 상부에 배치되고 하부 인슐레이션 패널(2a)보다 평면적이 상대적으로 좁은 상부 인슐레이션 패널(2b)을 포함할 수 있다.
또한, 상호 인접하는 하부 인슐레이션 패널(2a)간 사이 공간에는 글라스 울(glass wool)재질로서 공극을 갖는 플랫 조인트(2c)(flat joint)가 삽입된다.
또한, 상부 인슐레이션 패널(2b)간 사이에는 접착층(6)을 매개로 서플 또는 플렉서블 트리플렉스(7)가 리지드 트리플렉스(5)의 상면에 부착된 후, 탑 브릿지 패드(도시 안됨)(top bridge pad)가 설치되는 작업영역(3)이 존재하게 된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 종래기술의 리지드 트리플렉스(5) 및 서플 트리플렉스(7)는 제 1 층(a), 제 2 층(c) 및 중간층(b)으로 구성된 샌드위치 구조 또는 적층 구조로 형성된 복합재 소재이다. 제 1 층(a)과 제 2 층(c)은 유리섬유(glass cloth) 재질이고, 중간층(b)은 박막의 알루미늄 재질이다. 이때, 중간층(b)은 액밀 및/또는 기밀의 역할을 담당하고, 제 1 층(a)과 제 2 층(c)은 중간층(b)을 보강하는 역할을 담당한다. 이런 제 1 층(a)과 제 2 층(c)은 중간층(b)을 사이에 두고 접착되도록 제작되어 있고, 제 1 층(a)의 외표면 또는 제 2 층(c)의 외표면은 외부 환경에 노출되어 있다.
또한, 종래 기술의 리지드 트리플렉스(5)는 하부 인슐레이션 패널(2a)에 합체되도록 제작된 후 엄격한 품질 관리가 이루어지고, 사용처로 납품하는 과정에서도 휨변형 없이 관리되기 때문에 가스 및/또는 액체(L)가 거의 누설될 수 없다.
반면, 종래 기술의 서플 트리플렉스(7)는 품질 관리가 이루어지더라도 두루마리 형태로 감겨진 후, 다시 현장에서 풀어서 시공하기 때문에 가스 및/또는 액체(L)가 누설될 수 있는 확률이 매우 높을 수 있다.
예컨대, 서플 트리플렉스(7)를 사용하여 화물창에 2차 방벽 시공시 리지드 트리플렉스(5)의 제 2 층(c)과 서플 트리플렉스(7)의 제 1 층(a)간 상호 접합이 이루어진다. 이때, 서플 트리플렉스(7)의 제작상 오류 또는 관리 부주의에 의해 또는 원천적으로 두루마리 형태로 감겨진 후 다시 풀어서 사용하는 방식에 의해, 층간 접착제가 충분히 함침되지 않은 부위가 더욱 약화됨에 따라 제 2 층(c)과 중간층(b) 사이 또는 제 1 층(a)과 중간층(b) 사이에 누설 경로가 형성될 수 있고, 이렇게 형성된 누설 경로를 따라 가스 및/또는 액체(L)가 누설될 수 있다. 누설의 문제가 될 수 있는 곳은 서플 트리플렉스(7)의 제 1 층(a)과 중간층(b) 사이이다.
만일, 도시되어 있지는 않지만 반복적인 열하중 등에 따른 균열이 서플 트리플렉스(7)의 제 2 층(c)과 중간층(b)사이에 형성되더라도 화물창 내부의 가스 및/또는 액체(L)는 중간층(b)에 의해 액밀 및/또는 기밀이 유지되어서, 플랫 조인트(2c)의 공극 쪽으로 또는 화물창 외부 쪽으로 누설되지 않는다.
반면, 균열은 서플 트리플렉스(7)의 제 1 층(a)과 중간층(b)사이에 누설 경로(P1)를 형성시킬 수 있고, 이와 연장된 다른 누설 경로(P2)를 제 1 층(a)의 두께 방향으로 형성시킬 수 있다. 즉, 서플 트리플렉스(7)와 같은 복합재료는 그의 내부에 함침되어 있는 층간 접착제의 점도가 높을 경우와, 반복적인 열하중을 받을 경우에, 유리섬유와 수지간의 열팽창 계수 차이로 인하여 균열이 발생되고, 이로 인하여 앞서 언급한 누설 경로(P1, P2)가 형성될 수 있다.
따라서, 종래의 서플 트리플렉스(7)는 앞서 도 1a에서 언급한 작업영역(3)에서 액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 구성하도록 스트립 또는 띠 형태로 이어 붙이는 시공이 이루어질 때, 화물창 내부의 가스 및/또는 액체(L)가 상기 누설 경로(P1, P2) 및 플랫 조인트(2c)의 공극을 통해서 화물창 외부로 누설될 수 있고, 이로 인하여 2차 방벽이 요구하는 액밀 및/또는 기밀의 기능을 하지 못할 확률이 높은 단점을 갖는다.
일예로 본 발명의 양수인에게 양도된 2009년 12월 30일 공개된 대한민국 특허공개 제 2009-0132534 호에는 반복 열하중에 대한 신뢰도를 향상시키고 밀폐력이 향상된 액화천연가스 화물창의 단열 구조가 관련 기술로서 개시되어 있다.
본 발명의 실시예는 액화천연가스 화물창의 가스 및/또는 액체의 누설 경로의 형성을 차단할 수 있는 방벽 구조를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 액화천연가스 화물창의 방벽 구조에 사용되는 방벽 시트를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 액화천연가스 화물창의 방벽 시트는, 액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 위해 적층 구조로 합체되기 위한 제 1 금속층 및 제 2 금속층과, 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체되는 유리섬유층을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 액화천연가스 화물창의 방벽 구조는, 상기 화물창에 고착되는 인슐레이션 패널과, 상기 인슐레이션 패널은 플랫 조인트를 사이에 두고 상호 인접하는 하부 인슐레이션 패널 및 상기 하부 인슐레이션 패널 위에 적층되는 상부 인슐레이션 패널을 포함하고, 상기 화물창의 2차 방벽을 위해 상기 상부 인슐레이션 패널과 하부 인슐레이션 패널 사이에서 부착되는 제1 방벽 시트와, 상기 플랫 조인트의 상측으로 상기 제1 방벽 시트 위에 접착되는 제2 방벽 시트를 포함하며, 상기 제1 및 제2 시트는 각기 제 1 금속층 및 제 2 금속층과, 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층의 사이에 개재된 유리섬유층을 포함한다.
상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 각각 알루미늄 재질로 이루어지며, 두께 0.03 ~ 0.2㎜를 각각 갖는다.
또한, 상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 각각 스테인레스 재질로 이루어지며, 두께 0.05 ~ 0.1㎜를 각각 갖는다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 방벽 시트는 상기 2차 방벽 시공용 액상형 접착제, 또는 합성수지재 필름의 표면에 접착제를 도포한 접착 필름에 의해 상호 접착된다.
또한, 상기 유리섬유층은 섬유 강화 복합재인 프리프레그(prepreg)로 이루어진다.
또한, 상기 유리섬유층은 상기 제1 및 제2 방역용 시트가 상기 2차 방벽을 위한 기계적 물성을 만족하도록 두께 0.15 ~ 0.4㎜를 갖는다.
본 발명에 따른 액화천연가스 화물창의 방벽 구조는 화물창의 2차 방벽 시공시에, 제1 방벽 시트의 제 2 금속포일층과 제2 방벽 시트의 제 1 금속포일층간 접착이 이루어짐에 따라, 층간 접착 불량이 발생되어, 기체 및/또는 액체가 유동 가능한 통로가 형성되더라도, 상기 유동 가능한 통로가 기체 및/또는 액체의 누설 경로로 이용되지 못하게 되어, 결과적으로 기체 및/또는 액체가 누설 되지 않는 신뢰성 있는 방벽 구조를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 방벽 시트는 기존 트리플렉스 대비 기계적 물성과 기밀 및/또는 액밀 등의 밀폐 특성이 월등히 뛰어난 방벽용 시트를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 방벽 시트는 제작 및 취급상 손상의 우려를 불식시키고 유연성을 확보할 수 있는 최적화된 두께 수치를 제공함으로써, 화물창의 2차 방벽 시공시 인슐레이션 패널간 단차에 대응하게 휘어질 수 있어 취급이 용이한 효과가 있다.
도 1a는 종래 기술의 액화천연가스 화물창에 시공된 방벽 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 방벽 구조에 시공된 트리플렉스와 인슐레이션 패널을 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창에 사용된 방벽 시트의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 방벽용 시트를 이용한 액화천연가스 화물창의 방벽 구조의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 방역용 시트의 밀폐 특성 그래프이다.
이하, 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 화물창 방벽용 시트 및 방벽 구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 전체 도면에서 동일 또는 유사한 도면부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 지칭한다.
이하의 구체적인 실시예는 본 발명에 따른 액화천연가스 화물창의 방벽용 시트 및 방벽 구조에 대하여 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 방벽 구조에 사용된 방벽 시트의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 방벽용 시트(100)는 액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 위해 얇은 층이 겹쳐서 합체되게 형성된 샌드위치 구조 또는 적층 구조로 제작될 수 있다. 즉, 본 발명의 방벽용 시트(100)는 겹쳐진 얇은 층들에 해당하는 제 1 금속층(101), 유리섬유층(102), 제 2 금속층(103)을 포함할 수 있다.
방벽 시트(100)는 액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 위해 또다른 시트와 적층 구조로 합체될 수 있도록 띠 또는 스트립(strip) 형태의 얇은 판 형상을 가질 수 있다.
방벽 시트(100)의 제 1 금속층(101) 및 제 2 금속층(103)은 박편의 알루미늄 또는 스테인레스 재질로 이루어질 수 있다. 만일, 제 1 금속층(101) 및 제 2 금속층(103)이 알루미늄 재질로 이루어질 때 두께 0.03 ~ 0.2㎜를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 금속층(101) 및 제 2 금속층(103)의 두께가 0.03mm보다 얇은 경우 제작 및 취급상 손상의 우려가 높아 핀홀(pin hole) 발생 가능성이 매우 높고, 반대로 0.2mm보다 두꺼운 경우 시트(100)의 유연성이 급격히 감소하여 2차 방벽 시공시 하부 및 상부 인슐레이션 패널(20 및 21)간 단차 대응이 매우 어려워질 수 있다.
또한, 제 1 금속층(101) 및 제 2 금속층(103)이 스테인레스 재질로 이루어질 때 두께 0.05 ~ 0.1㎜를 가질 수 있다. 이때의 두께에 대한 수치도 역시 스테인레스 재질에 대응하게 제작, 취급, 단차 대응을 고려한 최적화된 수치일 수 있다.
따라서, 재질, 제작, 취급, 단차 대응 등을 고려할 때, 상기 제 1 금속층(101) 및 제 2 금속층(103)의 두께에 대한 수치는 하기의 [표 1]를 통해 설명할 기존 트리플렉스(예: 종래의 시료) 대비 월등한 기계적 물성을 발휘하면서, 도 4에서 설명할 기밀 및/또는 액밀 등의 뛰어난 밀폐 특성을 발휘할 수 있는 임계적 수치에 해당함이 당연하다.
한편, 유리섬유층(102)은 제 1 금속층(101)과 제 2 금속층(103)의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체될 수 있다. 이런 유리섬유층(102)은 섬유 강화 복합재인 프리프레그(prepreg)로 이루어질 수 있다. 또한, 유리섬유층(102)은 본 실시예의 방벽용 시트(100)가 2차 방벽을 구성할 때 비교적 월등한 기계적 물성 및 뛰어난 밀폐 특성을 만족할 수 있도록 최적화된 두께 0.15 ~ 0.4㎜를 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 방벽 시트를 이용하여 액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 구성한 방벽 구조의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방벽 구조는 화물창에 고착되는 인슐레이션 패널(20, 21)과, 인슐레이션 패널은 플랫 조인트(22)를 사이에 두고 상호 인접하는 하부 인슐레이션 패널(20) 및 하부 인슐레이션 패널(20) 위에 적층되는 상부 인슐레이션 패널(21)을 포함하고, 화물창의 2차 방벽을 위해 상부 인슐레이션 패널(21)과 하부 인슐레이션 패널(20) 사이에서 부착되는 제1 방벽 시트(300)와, 플랫 조인트(22)의 상측으로 제1 방벽 시트 위에 접착되는 제2 방벽 시트(310)를 포함한다.
본 실시예에서 제1 방벽 시트(300)는 리지드한 특성을 갖도록 하부 인슐레이션 패널(20) 표면에 미리 부착 또는 합체되도록 제작된 후 엄격한 품질 관리가 이루어지고, 사용처로 납품하는 과정에서도 휨변형 없이 관리되기 때문에 언급한 바와 같은 누설 경로가 거의 형성될 수 없는 상태이다.
또한, 서플한 특성을 갖는 본 실시예의 제2 방벽 시트(310)는 액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 위해 상기 제1 방벽 시트(300)에 접착 시공되어 부착될 수 있도록, 롤(roll) 형상으로 감았다가 풀어서 사용할 수 있는 형태로 제작될 수 있다.
제1 및 제2 방벽 시트(300, 310)는 도 2를 참조하여 앞서 상세히 설명한 바 있는 제 1 금속층(101), 유리섬유층(102), 제 2 금속층(103)으로 각각 형성되어 있다.
제1 방벽 시트(300) 및 제2 방벽 시트(310)는 그의 제1 및 제2 금속층(101 및 103)의 두께를 적절히 선택함으로써 각기 리지드한 특성과 셔플한 특성을 갖는 시트로 구성될 수 있다. 다시 말해서, 제1 방벽 시트(300)는 그의 제1 및 제2 금속층(101 및103)의 두께를 전술한 두께 범위 내에서 높은 값으로 선택하고, 제2 방벽 시트(310)는 제1 방벽 시트(300)에 비해 그의 제1 및 제 2 금속층(101 및 103)의 두께를 전술한 두께 범위 내에서 낮은 값으로 선택함으로써, 각기 리지드한 특성과 셔플한 특성을 갖게 된다.
또한, 제2 방벽 시트(310)를 제1 방벽 시트(300) 위에 접착 시공하거나, 또는 방벽 시트들의 끝단부를 상호 연결하여 접착 시공할 때, 시공 접착층(200)을 매개로 이용하여 접착할 수 있다. 시공 접착층(200)은 일반적인 2차 방벽 시공용 액상형 접착제를 제2 방벽 시트(310)의 제 1 금속층(101) 또는 제1 방벽 시트(300)의 제 2 금속층(103) 상에 도포시킨 후, 도시되지 않은 세라믹 히터와 같은 면상발열체 등에 의해 가열 및 가압에 의해 형성될 수 있다.
대안으로, 시공 접착층(200)은 합성수지재 필름의 표면에 접착제가 도포된 접착 필름을 제2 방벽 시트(310)의 제 1 금속층(101) 또는 제1 방벽 시트(300)의 제 2 금속층(103) 상에 접착시킴에 따라 형성될 수 있다.
전술한 방벽 구조에 따르면, 제1 및 제2 방벽 시트(300, 310)를 액화천연가스 화물창의 2차 방벽으로 시공할 경우, 제1 방벽 시트(300)의 제 2 금속층(103)과 제2 방벽 시트(310)의 제 1 금속층(101)이 시공 접착층(200)에 의해 서로 접착된 구조를 이루게 된다. 제 1 금속층(101)과 제 2 금속층(103)의 사이에 유리섬유층(102)을 합체 제작한 제1 및 제2 방벽 시트(300 및 310)에서, 제작 오류로 인해서 층간 접착 불량이 발생될 때, 유동 가능한 간극(Q)이 제 1 금속층(101)과 유리섬유층(102) 사이 또는 제 2 금속층(103)과 유리섬유층(102) 사이에 형성될 수 있다.
그러나, 간극(Q) 또는 균열은 반복적 열응력 등에 의해 현장 시공되는 제1 및 제 2 방벽 시트(300, 310)에 발생 또는 형성될 수 있을지언정, 화물창 내부 공간(10)의 기체 및/또는 액체(L)가 누설되지 않는다.
왜냐하면, 화물창 내부 공간(10)의 기체 및/또는 액체(L)는 간극(Q)을 따라 제 1 금속층(101)과 유리섬유층(102) 사이 또는 제 2 금속층(103)과 유리섬유층(102) 사이에서 유동할 수 있을지언정, 제2 방벽 시트(310)와 제1 방벽 시트(300)의 제 2 및 제 1 금속층(101, 103)이 시공 접착층(200)을 매개로 서로 접합을 이루는 구조로 형성되기 때문이다.
시공 접착층(200)에 대한 시공상의 문제가 없다는 전제하에, 제1 및 제2 방벽 시트(300, 310)의 제 2 및 제 1 금속층(101, 103) 및 시공 접착층(200)에 의해서, 액밀 및/또는 기밀이 유지될 수 있고, 이에 따라 플랫 조인트(22)의 공극 쪽으로 또는 플랫 조인트(22)의 공극을 통해 화물창 외부 공간 쪽으로 누설되지 않는다.
앞서 언급한 두께 수치를 갖는 제1 및 제2 방벽 시트(300, 310)에 대한 기계적 물성과 밀폐 특성을 다음과 같이 실험하였다. 본 실험은 본 실시예의 제1 및 제2 방벽 시트에 해당하는 본 실시예의 시료와 종래의 시료인 2차 방벽용 트리플렉스에 대해 ASTM D3039(테스트 속도 : 2.0mm/min.)의 실험 표준에 기반하여, 상온 섭씨 약 25도, 극저온 섭씨 약 -170도의 실험 조건하에서 수행하였으며, 실험 결과는 INSTRON Corporation의 UTM(Universal Testing Machine) 실험장비를 통해 계측하였다.
하기의 표 1은 본 실시예의 시료와 종래의 2차 방벽용 트리플렉스와의 실험 결과를 나타낸다. 표 1로부터, 본 실시예의 시료는 종래의 2차 방벽용 트리플렉스에 비해 상온 및 극저온 환경 모두에서 월등히 높은 인장강도와 탄성계수에 대응한 높은 강도를 가지고 있음이 확인될 수 있다.
표 1
Figure PCTKR2011001788-appb-T000001
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 방벽 시트의 밀폐 특성 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시료는 열하중 회수 60회, 120회, 300회 등과 같이, 반복적인 열하중에서도 모두 밀폐 특성에 거의 변화가 없으므로 뛰어난 기밀 및 액밀 특성을 가지고 있음이 확인될 수 있다.
이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 액화천연가스 화물창의 방벽 시트에 있어서,
    액화천연가스 화물창의 2차 방벽을 위해 적층 구조로 합체되기 위한 제 1 금속층 및 제 2 금속층과,
    상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층의 사이에 개재되어 접착에 의해 합체되는 유리섬유층을 포함하는 액화천연가스 화물창의 방벽 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 각각 알루미늄 또는 스테인레스 재질로 이루어지는 액화천연가스 화물창의 방벽 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 알루미늄 재질로 이루어질 때 두께 0.03 ~ 0.2㎜를 각각 갖는 액화천연가스 화물창의 방벽 시트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 스테인레스 재질로 이루어질 때 두께 0.05 ~ 0.1㎜를 각각 갖는 액화천연가스 화물창의 방벽 시트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제 1 금속층 또는 상기 제 2 금속층의 외부에는 상기 2차 방벽 시공용 액상형 접착제가 도포되거나, 또는 합성수지재 필름의 표면에 접착제를 도포한 접착 필름이 부착되는 액화천연가스 화물창의 방벽 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유층은 섬유 강화 복합재인 프리프레그(prepreg)로 이루어지는 액화천연가스 화물창의 방벽 시트.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 유리섬유층은 상기 시트가 상기 2차 방벽을 위한 기계적 물성을 만족하도록 두께 0.15 ~ 0.4㎜를 갖는 액화천연가스 화물창의 방벽 시트.
  8. 액화천연가스 화물창의 방벽 구조에 있어서,
    상기 화물창에 고착되는 인슐레이션 패널과, 상기 인슐레이션 패널은 플랫 조인트를 사이에 두고 상호 인접하는 하부 인슐레이션 패널 및 상기 하부 인슐레이션 패널 위에 적층되는 상부 인슐레이션 패널을 포함하고,
    상기 화물창의 2차 방벽을 위해 상기 상부 인슐레이션 패널과 하부 인슐레이션 패널 사이에서 부착되는 제1 방벽 시트와,
    상기 플랫 조인트의 상측으로 상기 제1 방벽 시트 위에 접착되는 제2 방벽 시트를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 시트는 각기 제 1 금속층 및 제 2 금속층과, 상기 제 1 금속층과 상기 제 2 금속층의 사이에 개재된 유리섬유층을 포함하는 액화천연가스 화물창의 방벽 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 각각 알루미늄 재질로 이루어지며, 두께 0.03 ~ 0.2㎜를 각각 갖는 액화천연가스 화물창의 방벽 구조.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 각각 스테인레스 재질로 이루어지며, 두께 0.05 ~ 0.1㎜를 각각 갖는 액화천연가스 화물창의 방벽 구조.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 방벽 시트는 상기 2차 방벽 시공용 액상형 접착제, 또는 합성수지재 필름의 표면에 접착제를 도포한 접착 필름에 의해 상호 접착되는 액화천연가스 화물창의 방벽 구조.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유리섬유층은 섬유 강화 복합재인 프리프레그(prepreg)로 이루어지는 액화천연가스 화물창의 방벽 구조.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 유리섬유층은 상기 제1 및 제2 방역용 시트가 상기 2차 방벽을 위한 기계적 물성을 만족하도록 두께 0.15 ~ 0.4㎜를 갖는 액화천연가스 화물창의 방벽 구조.
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