KR101131536B1 - 멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박 Download PDF

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Abstract

멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내부에 결합되는 단열재층, 단열재층에 적층되어 액화가스를 저장하기 위한 공간을 구획하는 샌드위치 플레이트(sandwich plate), 및 양단이 선체 및 샌드위치 플레이트에 각각 결합되어 샌드위치 플레이트에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하며, 샌드위치 플레이트는, 한 쌍의 금속층, 및 금속층 사이에 개재되며, 칸막이 벽 및 칸막이 벽에 의해 구획된 복수의 셀(cell)을 포함하는 코어층(core layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기가 제공된다. 이에 따르면, 열 변형 및 선체의 거동 등에 따른 작용 응력에 의해 멤브레인형 액화가스 저장 용기가 조기에 피로 파손되는 문제를 방지함으로써, 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 내구성이 향상될 수 있다.
멤브레인, 액화가스, 저장, 샌드위치 플레이트(sandwich)

Description

멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박{Membrane Type Cargo Tank For Liquefied Gas, Method of Manufacturing the same and Ship Having the Same}
본 발명은 멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.
액화가스를 운반하는 LNG 선박의 내부에는, 액화가스를 저장하기 위한 용기인 화물창이 설치된다. 이러한 화물창은 그 구조에 따라 멤브레인(membrane) 방식과 독립형(self-supporting) 방식으로 나누어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 선박(1) 및 멤브레인형 액화가스 저장 용기(2)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 멤브레인형 액화가스 저장 용기(2)는, 선체(3) 내부에 고정된 2차 단열재층(4), 2차 단열재층(4) 상에 접착 코팅된 2차 방벽(5), 2차 방벽(5) 상에 접착 고정되는 1차 단열재층(6), 및 1차 단열재층(6) 상에 고정된 1차 방벽(7)으로 구성되어, 2중 단열 및 2중 방벽 구조를 이루게 된다. 이 경우, 1차 방벽(7)으로는 스테인리스 재질의 주름진 박판 멤브레인 시트(corrugated membrane sheet)가 이용되었다.
그러나 이러한 종래 기술에 따르는 경우, 1차 방벽의 주름 형상부가 그 구조에 의해 응력 집중처로서 작용하게 되므로, 선체 거동 및 기타 요인에 의해 1차 방벽에 반복적인 하중이 작용하거나, 저온 액화가스와의 접촉에 따른 열응력에 의해 1차 방벽에 재질의 항복 강도를 초과하는 높은 정적 응력이 작용함으로써, 1차 방벽의 주름 형상부가 조기에 피로 파손되는 문제가 있었다.
또한 격자 구조로 형성된 1차 방벽의 주름 형상부는, 저장 용기 내부에서 3차원적으로 완벽하게 일치되어야 하며, 이에 따라, 그 하부에 배치되는 1, 2차 단열재층 및 2차 방벽 등이 모두 1차 방벽의 주름 형상부의 배치와 상호 연관되어 배치되어야 하는 제약이 있으므로, 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 설계에 어려움이 있으며, 공정 비용 및 시간 역시 증가하게 되는 문제가 있다.
본 발명은, 조기에 피로 파손되는 문제를 방지하여 내구성이 향상되고, 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있는 멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내부에 결합되는 단열재층, 단열재층에 적층되어 액화가스를 저장하기 위한 공간을 구획하는 샌드위치 플레이트(sandwich plate), 및 양단이 선체 및 샌드위치 플레이트에 각각 결합되어 샌드위치 플레이트 에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하며, 샌드위치 플레이트는, 한 쌍의 금속층, 및 금속층 사이에 개재되며, 칸막이 벽 및 칸막이 벽에 의해 구획된 복수의 셀(cell)을 포함하는 코어층(core layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기가 제공된다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기는, 샌드위치 플레이트가 미리 설정된 범위 이상으로 이동하는 것을 제한하는 스토퍼(stopper)를 더 포함할 수 있다.
스토퍼는 양단이 선체 및 샌드위치 플레이트에 각각 결합되는 와이어(wire)일 수 있다.
스토퍼는 샌드위치 플레이트의 하부에 설치되는 구속 부재일 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기는, 선체와 샌드위치 플레이트 사이에 개재되어 샌드위치 플레이트에 작용하는 충격을 완화하는 댐퍼(damper)를 더 포함할 수 있다.
샌드위치 플레이트는 서로 이격되도록 복수로 배치되고, 멤브레인형 액화가스 저장 용기는, 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
한 쌍의 금속층 중 어느 하나는 코어층으로부터 돌출되도록 연장되며, 스프링은 한 쌍의 금속층 중 어느 하나의 돌출된 부분에 결합될 수 있다.
연결 부재는, 복수의 샌드위치 플레이트의 하부를 연결하는 하부 플레이트, 및 복수의 샌드위치 플레이트의 상부를 연결하는 상부 플레이트를 포함할 수 있다.
금속층과 연결 부재는 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기는, 복수의 샌드위치 플레이트가 이격된 공간에 삽입되는 제1 단열 부재를 더 포함할 수 있다.
칸막이 벽은, 코어층이 허니콤 구조(honeycomb structure)를 갖도록, 금속층의 두께 방향을 따라 연장될 수 있다.
칸막이 벽은 금속층의 너비 방향을 따라 연장될 수 있다.
칸막이 벽은, 복수의 셀을 구획하는 복수의 구획부 및 복수의 구획부의 단부를 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 리브(rib)일 수 있다.
칸막이 벽은, 금속층의 너비 방향과 수직한 방향을 따라 나란히 배치된 복수의 형강일 수 있다.
금속층과 칸막이 벽은 압출 공정에 의해 일체로 형성될 수 있다.
금속층과 코어층은 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
금속층과 코어층은 알루미늄(Al) 또는 스테인리스강(stainless steel)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기는, 금속층과 코어층 사이에 개재되어 금속층과 코어층을 접착시키는 접착층을 더 포함할 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기는, 복수의 셀 내부에 충전되는 제2 단열 부재를 더 포함할 수 있다.
단열재층과 제2 단열 부재는 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 포함하는 선박이 제공된다.
또한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 한 쌍의 금속층과, 금속층 사이에 개재되며 칸막이 벽 및 칸막이 벽에 의해 구획된 복수의 셀(cell)을 포함하는 코어층(core layer)을 포함하는 샌드위치 플레이트(sandwich plate)를 제공하는 단계, 선체 내부에 단열재층을 결합하는 단계, 및 단열재층에 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계를 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법이 제공된다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법은, 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계 이전에, 스프링의 일단을 선체에 결합하는 단계를 더 포함하며, 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계 이후에, 스프링의 타단을 샌드위치 플레이트에 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
샌드위치 플레이트는 서로 이격되도록 복수로 배치되고, 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법은, 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계 이후에, 연결 부재로 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계는, 하부 플레이트로 복수의 샌드위치 플레이트의 하부를 연결하는 단계, 및 상부 플레이트로 복수의 샌드위치 플레이트의 상부를 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
금속층과 연결 부재는 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법은, 복수의 샌드위치 플레이트의 하부를 연결하는 단계와 복수의 샌드위치 플레이트의 상부를 연결하는 단계 사이에, 복수의 샌드위치 플레이트가 이격된 공간에 제1 단열 부재를 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한 쌍의 금속층 중 어느 하나는 코어층으로부터 돌출되도록 연장되며, 스프링의 타단을 샌드위치 플레이트에 결합하는 단계는, 스프링을 한 쌍의 금속층 중 어느 하나의 돌출된 부분에 결합하여 수행될 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법은, 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계 이전에, 샌드위치 플레이트가 미리 설정된 범위 이상으로 이동하는 것을 제한하도록 스토퍼(stopper)를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
스토퍼를 설치하는 단계는, 와이어(wire)의 양단을 선체 및 샌드위치 플레이트에 각각 결합하여 수행될 수 있다.
스토퍼를 설치하는 단계는, 샌드위치 플레이트의 하부에 구속 부재를 설치하여 수행될 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법은, 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계 이전에, 샌드위치 플레이트에 작용하는 충격을 완화하도록, 선체와 샌드위치 플레이트 사이에 댐퍼(damper)를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
칸막이 벽은, 코어층이 허니콤 구조(honeycomb structure)를 갖도록, 금속층의 두께 방향을 따라 연장될 수 있다.
칸막이 벽은 금속층의 너비 방향을 따라 연장될 수 있다.
칸막이 벽은, 복수의 셀을 구획하는 복수의 구획부 및 복수의 구획부의 단부를 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 리브(rib)일 수 있다.
칸막이 벽은, 금속층의 너비 방향과 수직한 방향을 따라 나란히 배치된 복수의 형강일 수 있다.
금속층과 칸막이 벽은 압출 공정에 의해 일체로 형성될 수 있다.
금속층과 코어층은 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
금속층과 코어층은 알루미늄(Al) 또는 스테인리스강(stainless steel)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
샌드위치 플레이트는, 금속층과 코어층 사이에 개재되어 금속층과 코어층을 접착시키는 접착층을 더 포함할 수 있다.
샌드위치 플레이트는, 복수의 셀 내부에 충전되는 제2 단열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
단열재층과 제2 단열 부재는 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 열 변형 및 선체의 거동 등에 따른 작용 응력에 의해 멤브레인형 액화가스 저장 용기가 조기에 피로 파손되는 문제를 방지함으로써, 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 내구성이 향상될 수 있다.
그리고, 샌드위치 플레이트의 배치 및 설계가 용이하게 되어, 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 제조 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부 여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100) 및 이를 구비한 선박(10)의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 일 실시예를 나타낸 개략도이다. 도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
본 실시예에 따르면, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 단열재층(120), 금속층(111, 112)과 코어층(113)을 구비하는 샌드위치 플레이트(110), 및 스프링(130)을 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)가 제시된다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 선체(15) 내부에 이러한 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)가 구비된 선박(10)이 제시된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 종래와 달리, 단열재층(120) 상에 그 자체로 2중 방벽의 기능을 가지면서 별도의 주름부가 없는 샌드위치 플레이트(110)를 배치하여 2중 단열 및 2중 방벽을 구현하고, 샌드위치 플레이트(110)가 단열재층(120) 상에서 유동 가능하도록 샌드위치 플레이트(110)를 선체(15)에 스프링(130)으로 결합함으로써, 극저온 액화가스와의 접촉에 의한 열 변형 및 선체(15)의 거동 등에 따라 작용되는 응력에 의해 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)가 조기에 피로 파손되는 문제를 방지할 수 있으므로, 결과적으로 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 내구성이 향상될 수 있다.
그리고, 별도의 주름부가 없는 샌드위치 플레이트(110)로 2중 방벽을 구현함으로써, 단열재층(120) 및 샌드위치 플레이트(110)의 배치 및 설계에 있어 자유도가 증가되어 샌드위치 플레이트(110)의 배치 및 설계가 용이하게 되므로, 결과적으로 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 제조 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 21을 참조하여, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100) 일 실시예의 일부를 나타낸 분해 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100) 일 실시예의 일부를 확대하여 나타낸 분해 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
단열재층(120)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 선체(15) 내부에 결합되어 2차 단열의 기능을 수행한다. 즉, 선체(15)의 이너 헐(inner hull)에 형성된 스터드가 단열재층(120)에 형성된 홀에 삽입된 후, 스터드의 단부에 볼트(192)를 체결함으로써, 단열재층(120)이 선체(15) 내부에 고정될 수 있다.
이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 선체(15)의 이너 헐 표면에는 마스틱(190)이 형성되어 멤브레인 액화가스 저장 용기 및 그 내부에 저장된 액화가스의 하중을 선체(15)로 전달할 수 있다.
그리고 단열재층(120)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 선체(15) 내 부에 복수개가 서로 이격되어 배치되며, 이들이 이격된 공간에는 제1 삽입 부재(196)가 삽입될 수 있다. 제1 삽입 부재(196)는 예를 들어 폴리우레탄(polyurethane)으로 이루어질 수 있다.
샌드위치 플레이트(110)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 단열재층(120)에 적층되어 액화가스를 저장하기 위한 공간을 구획한다. 즉, 복수개의 샌드위치 플레이트(110)가 서로 일정 간격 이격되도록 단열재층(120) 상에 배치되고, 연결 부재(170)에 의해 서로 연결됨으로써, 내부에 액화가스의 저장을 위한 공간을 구비한 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)가 구현될 수 있다.
이 경우, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 샌드위치 플레이트(110)가 이격된 공간에는 제1 단열 부재(180)가 삽입될 수 있다. 이러한 제1 단열 부재(180)는 예를 들어 폴리우레탄(polyurethane)으로 이루어질 수 있다. 물론 제1 단열 부재(180)가 생략될 수도 있으며, 이에 대해서는 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명하는 부분에서 후술하도록 한다.
샌드위치 플레이트(110)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 금속층(111, 112), 코어층(113), 제2 단열 부재(118)로 이루어질 수 있다.
한 쌍의 금속층(111, 112)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 일정 거리 이격되도록 배치된다. 이와 같이, 샌드위치 플레이트(110)는 금속층(111, 112)이 한 쌍으로 배치된 이중 구조를 이루고 있으므로, 이를 이용하여 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)를 구성할 경우, 샌드위치 플레이트(110) 자체가 2중 방벽으로서의 기능을 수행할 수 있다.
이러한 한 쌍의 금속층(111, 112)은 종래 1차 방벽과는 달리 주름부가 형성되지 않고 평탄한 면을 가지고 있어 응력 집중부가 존재하지 않으므로, 극저온 액화가스와의 접촉에 의한 열 변형 및 선체(15)의 거동 등에 따라 작용되는 응력에 의해 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)가 조기에 피로 파손되는 문제를 방지할 수 있다.
그리고, 금속층(111, 112)에 별도의 주름부가 없음에 따라 이러한 주름부의 형상을 일치시키기 위한 설계가 필요치 않게 되므로, 단열재층(120) 및 샌드위치 플레이트(110)의 배치 및 설계가 용이해 지고, 결과적으로 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 제조 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
코어층(113)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 금속층(111, 112) 사이에 배치되며 금속층(111, 112)과 용접 또는 접착제에 의하여 결합될 수 있다. 그리고 코어층(113)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 칸막이 벽(114) 및 이러한 칸막이 벽(114)에 의해 구획된 복수의 셀(115)을 포함할 수 있다.
이 경우, 칸막이 벽(114)은 금속층(111, 112)의 두께 방향을 따라 수직 방향으로 연장되거나, 너비 방향을 따라 수평 방향으로 연장될 수 있으며, 이러한 칸막이 벽(114)에 의해 금속층(111, 112) 사이의 공간이 복수개로 분할되고 구획되어 복수의 셀(115)이 형성될 수 있다.
이와 같이 코어층(113)이 칸막이 벽(114)과 이에 의해 구획되는 복수의 셀(115)로 이루어짐으로써, 샌드위치 플레이트(110)의 구조적인 강성이 그 무게 대비 현저히 향상될 수 있다.
그리고, 코어층(113)은 금속층(111, 112)과 동일한 열적 특성(열팽창계수, 열전도도 등)을 가진다. 보다 구체적으로, 코어층(113)과 금속층(111, 112)은 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 스테인리스강(stainless steel)을 포함하는 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 코어층(113)과 금속층(111, 112)이 동일한 열팽창계수 및 열전도도를 갖는 동일한 재질로 이루어짐으로써, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 제작 시 용접에 의하여 샌드위치 플레이트(110)가 가열되거나, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100) 내부의 극저온 액화가스에 의하여 샌드위치 플레이트(110)가 냉각되는 경우에도, 금속층(111, 112)과 코어층(113)의 접착 계면에 발생되는 열응력이 최소화될 수 있으며, 이에 따라, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 파손이 최소화될 수 있다.
제2 단열 부재(118)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 셀(115) 내부에 충전되며, 제2 단열 부재(118)는 1차 단열의 기능을 수행하게 된다. 이러한 제2 단열 부재(118)는, 단열재층(120)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 물론 제2 단열 부재(118)가 생략될 수도 있으며, 이에 대해서는 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명하는 부분에서 후술하도록 한다.
이상 샌드위치 플레이트(110)의 기본적인 구성에 대하여 설명하였으나, 본 실시예의 샌드위치 플레이트(110)의 구성은 다양하게 변형 가능하며, 그 대표적인 예에 대해서는, 도 10 내지 도 21을 참조하여 후술하도록 한다.
연결 부재(170)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 액화가스를 저장하 기 위한 공간을 구획하도록 단열재층(120) 상에 다면체 형상으로 배치된 복수의 샌드위치 플레이트(110)를 서로 연결시키는 수단으로서, 용접에 의해 각 샌드위치 플레이트(110)의 금속층(111, 112)과 접합될 수 있다.
이 경우, 연결 부재(170) 역시, 금속층(111, 112) 및 코어층(113)과 동일한 열적 특성, 즉, 동일한 열팽창계수 및 동일한 열전도도를 가진다. 즉, 연결 부재(170)는 금속층(111, 112) 및 코어층(113)과 동일한 재질로 이루어지며, 예를 들어, 알루미늄 또는 스테인리스강을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 연결 부재(170)가 금속층(111, 112) 및 코어층(113)과 동일한 열적 특성(열팽창계수, 열전도도)을 가짐으로써, 상술한 바와 마찬가지로, 용접에 의한 샌드위치 플레이트(110)와 연결 부재(170)의 가열, 또는 액화가스 저장 용기 내부의 극저온 액화가스에 의한 샌드위치 플레이트(110)와 연결 부재(170)의 냉각에도, 샌드위치 플레이트(110)와 연결 부재(170) 사이에 발생되는 열응력이 최소화될 수 있으며, 이에 따라, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 파손이 최소화될 수 있다.
연결 부재(170)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 샌드위치 플레이트(110)의 하부를 연결하는 하부 플레이트(172), 및 복수의 샌드위치 플레이트(110)의 상부를 연결하는 상부 플레이트(174)로 이루어질 수 있다.
이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 금속층(111, 112) 중 어느 하나, 즉 하부 측의 금속층(111)은 코어층(113)으로부터 수평 방향으로 돌출되도록 연장될 수 있으며, 이와 같이 금속층(111)의 돌출된 부분 사이에 후술할 스프 링(130)의 단부가 볼트(194)에 의해 결합되고, 하부 플레이트(172)는 이러한 스프링(130)의 단부 및 볼트(194)를 커버하면서 금속층(111)의 돌출된 부분과 용접 등에 의해 결합된다.
하부 플레이트(172) 상에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상술한 제1 단열 부재(180)가 삽입되며, 상부 플레이트(174)는 이러한 제1 단열 부재(180)를 커버하면서 상부 측 금속층(112)과 용접 등에 의해 결합된다.
스프링(130)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 양단이 선체(15) 및 샌드위치 플레이트(110)에 각각 결합되어 샌드위치 플레이트(110)에 탄성력을 제공한다. 즉, 스프링(130)은 선체(15)와 샌드위치 플레이트(110) 사이에 개재되어 이들 간에 탄성력을 제공하게 되며, 이에 따라, 샌드위치 플레이트(110)가 선체(15)에 일정 범위 내에서 유동 가능하도록 지지된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)는 내부의 액화가스 등의 영향으로 수축 또는 팽창될 수 있다. 이 때, 샌드위치 플레이트(110)는 선체(15) 또는 단열재층(120) 상에 단단히 고정되어 있는 것이 아니라, 스프링(130)에 의해 선체(15)와 결합됨으로써, 이러한 수축, 팽창이 발생되는 경우 그 열 변형에 의한 변위만큼 샌드위치 플레이트(110)가 이동할 수 있으므로, 샌드위치 플레이트(110)에 작용되는 응력이 최소화될 수 있다.
보다 구체적으로, 스프링(130)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 삽입 부재(196)에 스프링(130)의 위치와 상응하도록 헝성된 홀 내부에 배치되며, 홀과 스프링(130) 사이의 여유 공간에는 제2 삽입 부재(198)가 삽입된다. 제2 삽입 부재(198)는 예를 들어 글래스울(glass wool)로 이루어질 수 있다.
스토퍼는, 샌드위치 플레이트(110)가 미리 설정된 범위 이상으로 이동하는 것을 제한할 수 있다. 즉, 샌드위치 플레이트(110)는 단열재층(120) 상에 단단히 고정된 것이 아니라, 스프링(130)에 의해 어느 정도 유동 가능하도록 결합되어 있으므로, 이러한 샌드위치 플레이트(110)의 최대 이동 변위를 구속하기 위하여 스토퍼가 설치되는 것이다.
본 실시예의 경우 스토퍼로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 양단이 선체(15) 및 샌드위치 플레이트(110)에, 보다 구체적으로, 스프링(130)의 양단에 각각 결합되는 와이어(140)가 이용될 수 있다. 이러한 와이어(140)는 도 7에 도시된 바와 같이 스프링(130)의 길이보다 큰 길이를 가지고 있어, 샌드위치 플레이트(110)가 상부 방향으로 최대 이동 변위 이상 이동하는 것을 구속할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 스토퍼로서 샌드위치 플레이트(110)의 하부에 설치되는 구속 부재(150)가 이용될 수도 있으며, 이러한 구속 부재(150)는 샌드위치 플레이트(110)의 하부에 설치되어 샌드위치 플레이트(110)가 하부 방향으로 최대 이동 변위 이상 이동하는 것을 구속할 수 있다.
댐퍼(160)는, 선체(15)와 샌드위치 플레이트(110) 사이에 개재되어 샌드위치 플레이트(110)에 작용하는 충격을 완화할 수 있다. 즉, 샌드위치 플레이트(110) 내측에 저장된 액화가스의 슬로싱(sloshing) 등에 의해 샌드위치 플레이트(110)에 충격이 가해질 수 있으므로, 이러한 충격에 대한 완충 작용을 위하여 선체(15)와 샌드위치 플레이트(110) 사이에는 댐퍼(160)가 설치될 수 있다.
여기서, 댐퍼(160)는 에어 댐퍼(air damper, 160)일 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 스프링(130)의 내부에 결합될 수 있다. 도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)를 구성하는 스프링(130)의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
한편, 도 9에는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 9는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 코어층(113)의 셀(115) 내부에 제2 단열 부재(118)가 충전되지 않고, 샌드위치 플레이트(110) 사이의 이격된 공간에 제1 단열 부재(180)가 삽입되지 않은 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)가 제시된다.
샌드위치 플레이트(110)의 코어층(113)의 셀(115) 내부에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 단열 부재(118)가 충전되지 않고 공간이 유지될 수도 있으며, 이에 따라 복수의 셀(115) 내부에 예를 들어 질소 가스 등을 충전시키는, 소위, 질소 퍼징(N2 purging)이 가능하게 된다.
이 경우, 샌드위치 플레이트(110) 사이에도, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 단열 부재(118)가 충전되지 않고 상부 플레이트(174)와 하부 플레이트(172)에 의해 구획된 공간이 유지될 수 있으며, 이러한 공간은 각 셀(115) 내부로 질소 가스를 충전시키기 위한 유로로서 제공될 수 있다.
멤브레인형 액화가스 저장 용기(100) 내에 주입되는 액화가스는 예를 들어 섭씨 -45 내지 -196 도의 극저온 상태이므로, 코어층(113) 내부의 셀(115)로 공기가 유입되면 공기 중의 수분이 결빙되어 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)가 파손될 우려가 있으므로, 질소 퍼징을 통해 코어층(113)의 각 셀(115) 내부에 질소 등의 가스를 충전시킴으로써 이러한 파손이 방지될 수 있는 것이다.
이하, 도 10 내지 도 21을 참조하여, 본 실시예에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)를 구성하는 샌드위치 플레이트(110)에 대하여 코어층(113)을 중심으로 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
샌드위치 플레이트(110)의 코어층(113)은 허니콤 구조, 리브 구조 또는 형강 구조를 가질 수 있으며, 이하 도 10 내지 도 12, 도 13 내지 도 16, 및 도 17 내지 도 19를 각각 참조하면서, 각 경우를 설명한다.
또한, 샌드위치 플레이트(110)의 금속층(111, 112)과 칸막이 벽(114)은 압출 공정에 의해 일체로 형성될 수도 있으며, 이하 도 20 및 도 21을 참조하여 이를 설명하도록 한다.
먼저, 도 10 및 도 12는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)를 구성하는 샌드위치 플레이트(110)의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
코어층(113)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 칸막이 벽(114) 및 이에 의해 구획되는 복수의 셀(115)을 포함한다. 여기서, 칸막이 벽(114)은 코어층(113)이 허니콤 구조(honeycomb structure)를 갖도록, 금속층(111, 112)의 두께 방향을 따라 수직 방향으로 연장되어 있으며, 이러한 칸막이 벽(114)에 의해 금속층(111, 112) 사이의 공간이 복수개로 분할되고 구획되어 격자 구조로 배치된 복수의 셀(115)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 칸막이 벽(114)은 금속층(111, 112)의 두께 방향으로, 즉, 금속층(111, 112) 표면과 수직 방향으로 배치된 육각 기둥 형상의 단위 벽이 서로 접하면서 연속적으로 배치되어, 금속층(111, 112) 사이의 공간을 복수개로 구획하며, 이에 따라 칸막이 벽(114) 내부에는 육각형 단면을 갖는 셀(115)이 복수로 형성될 수 있다.
이와 같이 칸막이 벽(114)이 금속층(111, 112)과 수직으로 배치되어 있으므로, 샌드위치 플레이트(110)는 금속층(111, 112)에 수직으로 작용하는 하중에 대한 강성(stiffness)이 보다 향상될 수 있으며, 코어층(113)의 복수의 셀(115) 내에 공간이 존재함으로 인해 휨강도 역시 향상될 수 있으므로, 결과적으로 샌드위치 플레이트(110)의 전체적인 구조 강성이 그 무게 대비 현저히 향상될 수 있다.
그리고 금속층(111, 112)과 코어층(113)은 용접 또는 접착제 등에 의해 접합될 수 있으며, 본 실시예의 경우 금속층(111, 112)과 코어층(113)은 사이에 개재되는 접착층(116, 117)에 의해 서로 접착된다.
한 쌍의 접착층(116, 117)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 금속층(111, 112)과 코어층(113) 사이에 각각 개재되어 금속층(111, 112)과 코어층(113)을 접착시킨다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 접착층(116, 117)을 코어층(113)의 상, 하면과 각 금속층(111, 112) 사이에 각각 위치시킨 후, 이를 가열 및 압착함으로써, 샌드위치 플레이트(110)가 제작될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 필름(film) 형태의 얇은 접착층(116, 117)이 이용될 수 있다.
한편, 코어층(113)은 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 셀(115) 내부에 제2 단열 부재(118)가 충전될 수 있으며, 이러한 제2 단열 부재(118)는 1차 단열의 기능을 수행하게 된다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)를 구성하는 샌드위치 플레이트(110)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
코어층(113)은, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 칸막이 벽(114) 및 이에 의해 구획되는 복수의 셀(115)을 포함한다. 여기서, 칸막이 벽(114)은 금속층(111, 112)의 너비 방향을 따라 수평 방향으로 연장되어 있으며, 이러한 칸막이 벽(114)에 의해 금속층(111, 112) 사이의 공간이 복수개로 분할되고 구획되어 수평 방향으로 나란히 배치된 복수의 셀(115)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 칸막이 벽(114)은 복수의 셀(115)을 구획하는 복수의 구획부(114a) 및 복수의 구획부(114a)의 단부를 연결하는 복수의 연결부(114b)를 포함하는 리브이다. 즉, 공간을 구획하기 위한 복수의 구획부(114a) 중 서로 인접한 2개의 구획부(114a)의 일단과 타단이 연결부(114b)에 의해 번갈아 연결되어, 칸막이 벽(114)의 양면에는 오목부와 볼록부가 반복된 요철 패턴이 형성된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 다수의 골을 구비한 칸막이 벽(114)은, 평판이 반복적으로 절곡됨으로써 형성될 수 있다. 이러한 칸막이 벽(114)을 금속층(111, 112) 사이에 배치함으로써, 금속층(111, 112) 사이의 공간이 복수개로 구획되며, 이에 따라 칸막이 벽(114) 내부에는 평행사변형 단면을 갖는 셀(115)이 복수로 형성될 수 있다.
이와 같이 칸막이 벽(114)이 금속층(111, 112) 사이에 배치되어 있으므로, 샌드위치 플레이트(110)는 금속층(111, 112)에 작용하는 하중에 대한 강성이 보다 향상될 수 있으며, 코어층(113)의 복수의 셀(115) 내에 공간이 존재함으로 인해 휨강도 역시 향상될 수 있으므로, 결과적으로 샌드위치 플레이트(110)의 전체적인 구조 강성이 그 무게 대비 현저히 향상될 수 있다.
그리고 금속층(111, 112)과 코어층(113)은 용접 또는 접착제 등에 의해 접합될 수 있으며, 본 실시예의 경우 금속층(111, 112)과 코어층(113)은 용접에 의해 서로 접착된다.
한편, 코어층(113)은 도 16에 도시된 바와 같이, 복수의 셀(115) 내부에 제2 단열 부재(118)가 충전될 수 있으며, 이러한 제2 단열 부재(118)는 1차 단열의 기능을 수행하게 된다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)를 구성하는 샌드위치 플레이트(110)의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
코어층(113)은, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 칸막이 벽(114) 및 이 에 의해 구획되는 복수의 셀(115)을 포함한다. 여기서, 칸막이 벽(114)은 금속층(111, 112)의 너비 방향을 따라 수평 방향으로 연장되어 있으며, 이러한 칸막이 벽(114)에 의해 금속층(111, 112) 사이의 공간이 복수개로 분할되고 구획되어 금속층(111, 112)의 길이 방향으로 나란히 배치된 복수의 셀(115)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 칸막이 벽(114)은 금속층(111, 112)의 너비 방향과 수직한 방향을 따라, 즉, 금속층(111, 112)의 길이 방향을 따라 나란히 배치된 복수의 형강이다. 예를 들어 단면이 I, Ⅱ 또는 Ⅲ 자 형상을 갖는 형강이 그 길이 방향과 수직한 방향으로 일렬로 배치됨으로써 칸막이 벽(114)이 형성될 수 있으며, 이에 따라 칸막이 벽(114) 내부에는 사각형 단면을 갖는 셀(115)이 복수로 형성될 수 있다.
이와 같이 칸막이 벽(114)이 금속층(111, 112) 사이에 배치되어 있으므로, 샌드위치 플레이트(110)는 금속층(111, 112)에 작용하는 하중에 대한 강성이 보다 향상될 수 있으며, 코어층(113)의 복수의 셀(115) 내에 공간이 존재함으로 인해 휨강도 역시 향상될 수 있으므로, 결과적으로 샌드위치 플레이트(110)의 전체적인 구조 강성이 그 무게 대비 현저히 향상될 수 있다.
그리고 금속층(111, 112)과 코어층(113)은 용접 또는 접착제 등에 의해 접합될 수 있으며, 본 실시예의 경우 금속층(111, 112)과 코어층(113)은 용접에 의해 서로 접착된다.
한편, 코어층(113)은 도 19에 도시된 바와 같이, 복수의 셀(115) 내부에 제2 단열 부재(118)가 충전될 수 있으며, 이러한 제2 단열 부재(118)는 1차 단열의 기능을 수행하게 된다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(100)를 구성하는 샌드위치 플레이트(110)의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 금속층(111, 112)과 칸막이 벽(114)은 압출 성형 공정에 의해 일체로 형성될 수 있다. 즉, 복수의 셀(115)과 대응되는 형상의 패턴을 갖는 압출 다이를 이용하여 알루미늄 등의 압출재를 밀어냄으로써, 금속층(111, 112)과 칸막이 벽(114)이 일체로 형성된 샌드위치 플레이트(110)가 제작될 수 있다.
그리고 본 실시예의 경우, 도 20 및 도 21을 통해, 복수의 셀(115)이 삼각형 또는 팔각형을 갖는 샌드위치 플레이트(110)를 일 예로서 각각 제시하였으나, 이외에도 복수의 셀(115)이 다양한 단면 형상을 갖도록 금속층(111, 112) 및 칸막이 벽(114)이 일체로 형성될 수 있으며, 이 역시 본 발명의 권리범위에 포함됨은 물론이다.
이하, 도 22 내지 도 27을 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200) 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 22는 본 발명의 다른 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200) 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다. 도 23 내지 도 27은 본 발명의 다른 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200) 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따르면, 도 22 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 금속층(211, 212)과 코어층(213)을 포함하는 샌드위치 플레이트(210)를 제공하는 단계(S110), 선체(25)와 샌드위치 플레이트(210) 사이에 스토퍼를 설치하는 단계(S120), 선체(25)와 샌드위치 플레이트(210) 사이에 댐퍼(도 8의 160)를 설치하는 단계(S130), 스프링(230)의 일단을 선체(25)에 결합하는 단계(S140), 선체(25) 내부에 단열재층(220)을 결합하는 단계(S150), 단열재층(220)에 샌드위치 플레이트(210)를 적층하는 단계(S160), 스프링(230)의 타단을 샌드위치 플레이트(210)에 결합하는 단계(S170), 및 연결 부재(270)로 복수의 샌드위치 플레이트(210)를 연결하는 단계(S180)를 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200) 제조 방법이 제시된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 별도의 주름부가 없는 샌드위치 플레이트(210)로 2중 방벽을 구현함으로써, 단열재층(220) 및 샌드위치 플레이트(210)의 배치 및 설계에 있어 자유도가 증가되어 샌드위치 플레이트(210)의 배치 및 설계가 용이하게 되므로, 결과적으로 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200)의 제조 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
이하, 도 22 내지 도 27을 참조하여 각 공정을 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 실시예의 경우, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200)의 구제적인 구조와 및 그에 따른 기능은, 전술한 실시예를 통해 도 2 내지 도 19를 참조하면서 제시한 바 있으므로, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200)의 각 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 이하, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200)의 제조 공정 자체를 중심으로 설명하도록 한다.
먼저, 도 23에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 금속층(211, 212)과 코어층(213)을 포함하는 샌드위치 플레이트(210)를 제공한다(S110). 전술한 실시예에서 제시한 바와 같이, 샌드위치 프레이트는 한 쌍의 금속층(211, 212)과, 금속층(211, 212) 사이에 개재되며 칸막이 벽(214) 및 칸막이 벽(214)에 의해 구획된 복수의 셀(215)을 포함하는 코어층(213)을 구비하며, 복수의 셀(215) 내부에는 제2 단열 부재(118)가 충전될 수 있다.
그리고 이러한 금속층(211, 212)과 코어층(213)은 용접 또는 접착층(도 10의 117)에 의해 서로 접합될 수 있다.
이 경우, 코어층(213)은 금속층(211, 212)과 동일한 열적 특성(열팽창계수, 열전도도 등)을 가진다. 보다 구체적으로, 코어층(213)과 금속층(211, 212)은 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 스테인리스강을 포함하는 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 코어층(213)과 금속층(211, 212)이 동일한 열팽창계수 및 열전도도를 갖는 동일한 재질로 이루어짐으로써, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200)의 제작 시 용접에 의하여 샌드위치 플레이트(210)가 가열되거나, 멤브레인형 액화가 스 저장 용기(200) 내부의 극저온 액화가스에 의하여 샌드위치 플레이트(210)가 냉각되는 경우에도, 금속층(211, 212)과 코어층(213)의 접착 계면에 발생되는 열응력이 최소화될 수 있으며, 이에 따라, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200)의 파손이 최소화될 수 있다.
한편, 금속층(211, 212)과 코어층(213)의 칸막이 벽(214)은 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 압출 성형 공정에 의해 일체로 형성될 수도 있다. 이와 같이 압출 공정에 의해 금속층(211, 212)과 칸막이 벽(214)을 일체로 형성함으로써, 접착제를 이용한 접착 공정 또는 용접 공정이 생략될 수 있으므로, 제조 비용 및 시간을 보다 절감할 수 있다.
다음으로, 선체(25)와 샌드위치 플레이트(210) 사이에 스토퍼를 설치한다(S120). 본 실시예의 경우 스토퍼로서, 도 23에 도시된 바와 같이, 양단이 선체(25) 및 샌드위치 플레이트(210)에, 보다 구체적으로, 스프링(230)의 양단에 각각 결합되는 와이어(240)가 이용될 수 있다. 이러한 와이어(240)는 스프링(230)이 선체(25)에 장착되기 이전에 스프링(230) 내부에 설치될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 스토퍼로서 샌드위치 플레이트(210)의 하부에 설치되는 구속 부재(도 3의 150)가 이용될 수도 있으며, 이러한 구속 부재(도 3의 150)는 샌드위치 플레이트(210)가 단열재층(220) 상에 적층되기 이전에 샌드위치 플레이트(210)의 하부에 설치될 수 있다.
한편, 선체(25)와 샌드위치 플레이트(210) 사이에는 댐퍼(도 8의 160)가 설치될 수도 있다(S130). 댐퍼(도 8의 160)는 에어 댐퍼(도 8의 160)일 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 스프링(230)이 선체(25)에 장착되기 이전에 스프링(230)의 내부에 결합될 수 있다.
다음으로, 도 23에 도시된 바와 같이, 스프링(230)의 일단을 선체(25)에 결합한다(S140). 상술한 바와 같이 내부에 와이어(240)가 설치된 스프링(230)의 일단을 선체(25)의 이너 헐에 고정시킨다.
다음으로, 도 24에 도시된 바와 같이, 선체(25) 내부에 단열재층(220)을 결합한다(S150). 선체(25)의 이너 헐 표면에는 마스틱(290)이 배치되어 있으므로, 마스틱(290) 상에 복수의 단열재층(220)을 스프링(230)을 중심으로 서로 이격되도록 배치한 뒤, 스터드에 볼트(294)를 체결함으로써 단열재층(220)을 선체(25)에 고정시킬 수 있다.
그리고 스프링(230)과 단열재층(220) 사이의 공간에는 제1 삽입 부재(도 5의 196)를 삽입하며, 제1 삽입 부재(도 5의 196)와 스프링(230) 사이의 여유 공간에는 제2 삽입 부재(298)를 삽입한다.
다음으로, 도 25에 도시된 바와 같이, 단열재층(220)에 샌드위치 플레이트(210)를 적층하고(S160), 스프링(230)의 타단을 샌드위치 플레이트(210)에 결합한다(S170). 복수의 샌드위치 플레이트(210)를 스프링(230)을 중심으로 단열재층(220) 상에 서로 이격되도록 배치한다. 그리고, 샌드위치 플레이트(210)는 하부의 금속층(211)이 코어층(213)으로부터 돌출되도록 연장되어 있으므로, 이들 돌출된 부분 사이에 스프링(230)의 타단이 위치하도록 샌드위치 플레이트(210)를 배치한 뒤, 그리고 스프링(230)의 타단에 볼트(292)를 체결함으로써, 스프링(230)을 금 속층(211)의 돌출된 부분에 고정시킨다.
다음으로, 도 26에 도시된 바와 같이, 연결 부재(270)로 복수의 샌드위치 플레이트(210)를 연결한다(S180). 예를 들어 용접 등에 의하여 연결 부재(270)로 서로 이격된 복수의 샌드위치 플레이트(210)를 연결함으로써, 1, 2차 방벽을 완성한다.
이 경우, 연결 부재(270)는, 금속층(211, 212) 및 코어층(213)과 동일한 열적 특성, 즉, 동일한 열팽창계수 및 동일한 열전도도를 가질 수 있다. 즉, 연결 부재(270)는 금속층(211, 212) 및 코어층(213)과 동일한 재질로 이루어지며, 예를 들어, 알루미늄 또는 스테인리스강을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 연결 부재(270)가 금속층(211, 212) 및 코어층(213)과 동일한 열적 특성(열팽창계수, 열전도도)을 가짐으로써, 상술한 바와 마찬가지로, 용접에 의한 샌드위치 플레이트(210)와 연결 부재(270)의 가열, 또는 액화가스 저장 용기(200) 내부의 극저온 액화가스에 의한 샌드위치 플레이트(210)와 연결 부재(270)의 냉각에도, 샌드위치 플레이트(210)와 연결 부재(270) 사이에 발생되는 열응력이 최소화될 수 있으며, 이에 따라, 멤브레인형 액화가스 저장 용기(200)의 파손이 최소화될 수 있다.
연결 부재(270)는 하부 플레이트(272) 및 상부 플레이트(274)로 이루어질 수 있으므로, 본 공정 역시, 하부 플레이트(272)로 복수의 샌드위치 플레이트(210)의 하부를 연결하는 공정과, 상부 플레이트(274)로 복수의 샌드위치 플레이트(210)의 상부를 연결하는 공정으로 나누어 수행될 수 있다.
우선, 하부 플레이트(272)를 하부 금속층(211)의 돌출된 부분과 스프링(230)의 타단을 커버하도록 배치한 뒤, 하부 플레이트(272)와 하부 금속층(211)을 용접에 의해 연결한다. 그리고 상부 플레이트(274)를 상부 금속층(212)의 가장자리를 커버하도록 배치한 뒤, 상부 플레이트(274)와 상부 금속층(212)을 용접에 의해 연결한다.
이 경우, 이들 상부 플레이트(274)와 하부 플레이트(272) 사이에는 제1 단열 부재(280)가 삽입될 수 있으며, 이러한 제1 단열 부재(280)는 상부 플레이트(274)를 배치하기 이전에 하부 플레이트(272) 상에 적층될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 선박 및 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기 및 이를 구비한 선박의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 일 실시예를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기 일 실시예의 일부를 나타낸 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기 일 실시예의 일부를 확대하여 나타낸 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 구성하는 스프링의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 구성하는 샌드위치 플레이트의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 구성하는 샌드위치 플레이트의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 구성하는 샌드위치 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 구성하는 샌드위치 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 22는 본 발명의 다른 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도.
도 23 내지 도 27은 본 발명의 다른 측면에 따른 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 선박
15: 선체
100: 멤브레인형 액화가스 저장 용기
120: 단열재층
110: 샌드위치 플레이트
111, 112: 금속층
113: 코어층
114: 칸막이 벽
114a: 구획부
114b: 연결부
115: 셀
116, 117: 접착층
118: 제2 단열 부재
130: 스프링
140: 와이어
150: 구속 부재
160: 댐퍼
170: 연결 부재
172: 하부 플레이트
174: 상부 플레이트
180: 제1 단열 부재
190: 마스틱
192, 194: 볼트
196: 제1 삽입 부재
198: 제2 삽입 부재

Claims (42)

  1. 선체 내부에 결합되는 단열재층;
    상기 단열재층에 적층되어 액화가스를 저장하기 위한 공간을 구획하는 샌드위치 플레이트(sandwich plate); 및
    양단이 상기 선체 및 상기 샌드위치 플레이트에 각각 결합되어 상기 샌드위치 플레이트에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하며,
    상기 샌드위치 플레이트는,
    한 쌍의 금속층; 및
    상기 금속층 사이에 개재되며, 칸막이 벽 및 상기 칸막이 벽에 의해 구획된 복수의 셀(cell)을 포함하는 코어층(core layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샌드위치 플레이트가 미리 설정된 범위 이상으로 이동하는 것을 제한하는 스토퍼(stopper)를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 양단이 상기 선체 및 상기 샌드위치 플레이트에 각각 결합되는 와이어(wire)인 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 샌드위치 플레이트의 하부에 설치되는 구속 부재인 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선체와 상기 샌드위치 플레이트 사이에 개재되어 상기 샌드위치 플레이트에 작용하는 충격을 완화하는 댐퍼(damper)를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샌드위치 플레이트는 서로 이격되도록 복수로 배치되고,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 연결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 금속층 중 어느 하나는 상기 코어층으로부터 돌출되도록 연장되며,
    상기 스프링은 상기 한 쌍의 금속층 중 어느 하나의 돌출된 부분에 결합되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 연결 부재는,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트의 하부를 연결하는 하부 플레이트; 및
    상기 복수의 샌드위치 플레이트의 상부를 연결하는 상부 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 연결 부재는 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트가 이격된 공간에 삽입되는 제1 단열 부재를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은, 상기 코어층이 허니콤 구조(honeycomb structure)를 갖도록, 상기 금속층의 두께 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은 상기 금속층의 너비 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은, 상기 복수의 셀을 구획하는 복수의 구획부 및 상기 복수의 구획부의 단부를 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 리브(rib)인 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은, 상기 금속층의 너비 방향과 수직한 방향을 따라 나란히 배치된 복수의 형강인 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 칸막이 벽은 압출 공정에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 코어층은 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 코어층은 알루미늄(Al) 또는 스테인리스강(stainless steel)을 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저 장 용기.
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 코어층 사이에 개재되어 상기 금속층과 상기 코어층을 접착시키는 접착층을 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 셀 내부에 충전되는 제2 단열 부재를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 단열재층과 상기 제2 단열 부재는 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기.
  21. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 멤브레인형 액화가스 저장 용기를 포함하는 선박.
  22. 한 쌍의 금속층과, 상기 금속층 사이에 개재되며 칸막이 벽 및 상기 칸막이 벽에 의해 구획된 복수의 셀(cell)을 포함하는 코어층(core layer)을 포함하는 샌드위치 플레이트(sandwich plate)를 제공하는 단계;
    선체 내부에 단열재층을 결합하는 단계; 및
    상기 단열재층에 상기 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계를 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계 이전에,
    스프링의 일단을 상기 선체에 결합하는 단계를 더 포함하며,
    상기 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계 이후에,
    상기 스프링의 타단을 상기 샌드위치 플레이트에 결합하는 단계를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 샌드위치 플레이트는 서로 이격되도록 복수로 배치되고,
    상기 샌드위치 플레이트를 적층하는 단계 이후에,
    연결 부재로 상기 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계는,
    하부 플레이트로 상기 복수의 샌드위치 플레이트의 하부를 연결하는 단계; 및
    상부 플레이트로 상기 복수의 샌드위치 플레이트의 상부를 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 연결 부재는 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트의 하부를 연결하는 단계와 상기 복수의 샌 드위치 플레이트의 상부를 연결하는 단계 사이에,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트가 이격된 공간에 제1 단열 부재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 한 쌍의 금속층 중 어느 하나는 상기 코어층으로부터 돌출되도록 연장되며,
    상기 스프링의 타단을 상기 샌드위치 플레이트에 결합하는 단계는, 상기 스프링을 상기 한 쌍의 금속층 중 어느 하나의 돌출된 부분에 결합하여 수행되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계 이전에,
    상기 샌드위치 플레이트가 미리 설정된 범위 이상으로 이동하는 것을 제한하도록 스토퍼(stopper)를 설치하는 단계를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 스토퍼를 설치하는 단계는,
    와이어(wire)의 양단을 상기 선체 및 상기 샌드위치 플레이트에 각각 결합하여 수행되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 스토퍼를 설치하는 단계는,
    상기 샌드위치 플레이트의 하부에 구속 부재를 설치하여 수행되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  32. 제24항에 있어서,
    상기 복수의 샌드위치 플레이트를 연결하는 단계 이전에,
    상기 샌드위치 플레이트에 작용하는 충격을 완화하도록, 상기 선체와 상기 샌드위치 플레이트 사이에 댐퍼(damper)를 설치하는 단계를 더 포함하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  33. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은, 상기 코어층이 허니콤 구조(honeycomb structure)를 갖도록, 상기 금속층의 두께 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  34. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은 상기 금속층의 너비 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은, 상기 복수의 셀을 구획하는 복수의 구획부 및 상기 복수의 구획부의 단부를 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 리브(rib)인 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 칸막이 벽은, 상기 금속층의 너비 방향과 수직한 방향을 따라 나란히 배치된 복수의 형강인 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 칸막이 벽은 압출 공정에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  38. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 코어층은 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 코어층은 알루미늄(Al) 또는 스테인리스강(stainless steel)을 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  40. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샌드위치 플레이트는, 상기 금속층과 상기 코어층 사이에 개재되어 상기 금속층과 상기 코어층을 접착시키는 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  41. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샌드위치 플레이트는, 상기 복수의 셀 내부에 충전되는 제2 단열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 단열재층과 상기 제2 단열 부재는 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인형 액화가스 저장 용기 제조 방법.
KR1020090121793A 2009-12-09 2009-12-09 멤브레인형 액화가스 저장 용기, 그 제조 방법 및 이를 구비한 선박 KR101131536B1 (ko)

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