KR101206799B1 - 센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법 - Google Patents

센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저장탱크의 3개의 평면이 만나는 부분에 설치되는 코너부 단열패널을 제조할 때 센터 스캡(center scab)을 부착시키기 위하여 사용되는 센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 액화천연가스 저장탱크에서 복수의 면이 서로 만나는 코너부분에 사용되는 코너부 단열패널의 제조시 상기 코너부 단열패널 상에 접착제를 개재하여 센터 스캡을 부착시키는 센터 스캡 부착용 가열 금형으로서, 상기 센터 스캡이 부착될 지점에 대응되는 형상을 갖는 몸체와; 상기 몸체에 장착되는 발열체; 를 포함하며, 상기 발열체는 전기 에너지를 열 에너지로 전환함으로써 상기 몸체의 온도를 상승시켜 상기 센터 스캡과 상기 코너부 단열패널 사이에 도포된 접착제를 경화시키는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 트리플렉스 부착 방법이 제공된다.

Description

센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법 {HEATING MOLD FOR ATTACHING CENTER SCAB AND METHOD FOR ATTACHING THE CENTER SCAB USING THE HEATING MOLD}
본 발명은 액화천연가스 저장탱크에 설치되는 방벽을 구성하는 단열패널의 제조시 사용되는 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저장탱크의 3개의 평면이 만나는 부분에 설치되는 코너부 단열패널을 제조할 때 센터 스캡(center scab)을 부착시키기 위하여 사용되는 센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법에 관한 것이다.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선 등과 같이 액화천연가스를 수송 혹은 저장하기 위한 구조물에는 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라고도 함)가 설치된다.
이 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 저장탱크는 GTT NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.
멤브레인형 저장탱크의 구조는 미국 특허 제 6,035,795 호, 제 6,378,722 호, 제 5,586,513 호 및 미국 특허공개 제 2003-0000949 호 등과, 대한민국 특허공개 제 10-2000-0011347 호 및 제 10-2000-0011346 호 등에 기재되어 있다. 또한, 독립탱크형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 및 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.
상기 NO 96형의 저장탱크는, 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽과, 플라이우드 박스(plywood box)에 펄라이트(perlite)를 충전하여 만들어진 단열박스들을 배열하여 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 Mark Ⅲ형의 저장탱크는, 대략 1.2㎜ 두께의 스테인리스강 멤브레인(Membrane)으로 이루어지는 1차 밀봉벽(20) 및 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 밀봉벽(25)과, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등으로 이루어지는 1차 단열벽(21) 및 2차 단열벽(26)이, 선체의 내부표면(1, 2) 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.
Mark Ⅲ형의 경우에 2차 단열벽(26), 2차 밀봉벽(25) 및 1차 단열벽(21)이 하나의 단열 패널을 이루도록 모듈화되어 사용되며, 다수개의 단열 패널들을 선체의 내부표면 상에 배열한 후 1차 밀봉벽(20)을 적층 설치함으로써 방벽 구조를 완성한다.
단열 패널은 형상에 따라, 저장탱크의 평면부를 형성하기 위한 평면부 패널과, 저장탱크의 코너부를 형성하기 위한 코너부 패널로 구분될 수 있으며, 코너부 패널은 세 면이 모이는 3-WAY 코너부 패널, 두 면이 90도 각도로 모이는 90도 코너부 패널, 그리고 두 면이 135도 각도로 모이는 135도 코너부 패널 등으로 세분화될 수 있다.
코너부 패널을 제작하기 위해서는 평면 형상의 패널을 각도에 맞춰 맞붙인 후, 맞붙인 패널들의 표면에 트리플렉스를 적층 부착시킨다. 트리플렉스는 접착제에 의해 접착되는데, 이때 작업시간 단축 및 접합물성 향상을 위해 가열 누름판을 사용하여 트리플렉스를 가열 및 가압하게 된다. 또한, 코너부 패널, 특히 3-way 코너부 패널의 경우 트리플렉스를 부착시키더라도 세 면이 모이는 꼭지점에서 밀봉이 완벽하게 이루어지지 않을 우려가 있기 때문에, 트리플렉스를 부착한 후 이 꼭지점에 센터 스캡(center scab)을 추가적으로 부착시키고 있다.
그런데, 최근 센터 스캡의 접착에 사용되는 접착제의 종류가 점차 다양화되고 있어, 접착제의 온도별 점도변화 특성을 고려하여 서로 다른 종류의 접착제에 따라 최적의 경화온도 및 시간을 적용할 수 있는 가열장치 및 가열방법에 대한 연구가 이루어질 필요가 있다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 다양한 종류의 접착제에 맞춰 최적의 경화온도 및 시간을 적용할 수 있도록 온도 제어가 가능하여, 센터 스캡의 접착시 접착부 표면에 기포, 접힘 및 미경화 발생을 방지할 수 있는, 센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 저장탱크에서 복수의 면이 서로 만나는 코너부분에 사용되는 코너부 단열패널의 제조시 상기 코너부 단열패널 상에 접착제를 개재하여 센터 스캡을 부착시키는 센터 스캡 부착용 가열 금형으로서, 상기 센터 스캡이 부착될 지점에 대응되는 형상을 갖는 몸체와; 상기 몸체에 장착되는 발열체; 를 포함하며, 상기 발열체는 전기 에너지를 열 에너지로 전환함으로써 상기 몸체의 온도를 상승시켜 상기 센터 스캡과 상기 코너부 단열패널 사이에 도포된 접착제를 경화시키는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착용 가열 금형이 제공된다.
상기 발열체는 상기 몸체에 형성되는 하나 이상의 장착구멍 내에 삽입되는 것이 바람직하다.
상기 센터 스캡 부착용 가열 금형은, 상기 발열체에 대한 전원 공급 여부를 제어하여 상기 몸체의 온도를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 센터 스캡 부착용 가열 금형은, 상기 몸체의 외부표면에 적층되어 상기 센터 스캡의 손상을 방지하고 상기 센터 스캡에 가해지는 압력을 적절히 분배하기 위한 탄성층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 센터 스캡 부착용 가열 금형은, 상기 탄성층의 외부표면에 적층되어 상기 탄성층을 보호하는 보호층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화천연가스 저장탱크에서 복수의 면이 서로 만나는 코너부분에 사용되는 코너부 단열패널의 제조시 상기 코너부 단열패널 상에 접착제를 개재하여 센터 스캡을 부착시키는 방법으로서, 상기 코너부 단열패널 상에 접착제를 도포하는 단계와; 도포된 접착제 상에 상기 센터 스캡을 적층시키는 단계와; 상기 센터 스캡이 부착될 지점에 대응되는 형상을 갖는 몸체와 상기 몸체에 장착되는 발열체를 포함하는 가열 금형을 상기 센터 스캡 상에 적층시키는 단계와; 상기 가열 금형을 상기 센터 스캡 쪽으로 가압하면서 상기 발열체에 전력을 공급하여 접착제를 가열하는 단계와; 접착제의 경화에 소요되는 시간이 경과된 후 상기 가열 금형을 분리하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착방법이 제공된다.
상기 가열 금형을 상기 센터 스캡 상에 적층시키는 단계 이전에, 상기 센터 스캡에 손상이 생기지 않도록 보호하는 동시에 접착제에 가해지는 압력이 균일하게 분포될 수 있도록 상기 가열 금형의 표면에 탄성층을 적층시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 다양한 종류의 접착제에 맞춰 최적의 경화온도 및 시간을 적용할 수 있도록 온도 제어가 가능하여, 센터 스캡의 접착시 접착부 표면에 기포, 접힘 및 미경화 발생을 방지할 수 있는, 센터 스캡 부착용 가열 금형 및 상기 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법이 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명에 의하면, LNG 운반선의 화물창에 설치되는 2차 방벽의 제조시 트리플렉스 또는 센터 스캡을 접착시키기 위한 접착제의 종류가 다양화되고 있는 상태에서 접착제 종류별 온도에 따른 점도 변화 특성을 고려한 경화온도 패턴에 따른 접착제 히팅을 수행함으로써 접착면 표면상 기포, 접힘 및 미 경화 발생을 방지하여 최적의 조건에서 접착제를 경화시킬 수 있으며, 접착부에 대한 경화시간을 단축시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 저온액체화물 저장탱크인 Mark Ⅲ형 저장탱크의 구조를 설명하기 위한 단면도 및 사시도,
도 3은 저온액체화물 저장탱크인 Mark Ⅲ형 저장탱크의 코너부분에 설치되는 다양한 형태의 코너부 단열 패널을 예시하기 위한 사시도,
도 4는 본 발명에 따라서 코너부 단열 패널의 꼭지점에 센터 스캡(center scab)을 접착하기 위해 가열 금형을 사용하는 상태를 설명하기 위한 사시도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따라서 센터 스캡을 접착하기 위해 사용하는 가열 금형의 정면도 및 측단면도, 그리고
도 7은 본 발명에 따른 가열 금형을 이용한 센터 스캡 부착방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센터 스캡 부착용 가열 금형과 이 가열 금형을 이용한 트리플렉스 부착방법을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 저온액체화물 저장탱크인 Mark Ⅲ형 저장탱크의 코너부분, 특히 3개의 면이 서로 만나는 지점에 설치되는 3-way 코너부 단열 패널은 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 코너부 패널, 특히 3-way 코너부 단열 패널(110, 120, 130, 140, 150)의 경우 트리플렉스(111, 121, 131, 141, 151)를 부착시키더라도 세 면이 모이는 지점에서 밀봉이 완벽하게 이루어지지 않을 우려가 있기 때문에, 트리플렉스를 부착한 후 이 꼭지점에 센터 스캡(center scab)(112, 122, 132, 142, 152)을 추가적으로 부착시키고 있다. 도 3의 (a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이, 각각의 센터 스캡(112, 122, 132, 142, 152)의 형상은 해당 3-way 코너부 단열 패널(110, 120, 130, 140, 150)의 세 면이 모이는 지점의 형상에 대응되도록 형성된다.
이와 같이 다양한 형태를 갖는 3-way 코너부 단열 패널에 대해서 센터 스캡을 부착시킬 때, 도 4에 도시된 바와 같이 센터 스캡 부착용 가열 금형(210)이 사용될 수 있다. 도 4에서는 예를 들어 도 3의 (a)에 도시된 3-way 코너부 단열 패널(110)에 대하여 센터 스캡(112)을 부착시키는 경우를 예시하고 있으며, 가열 금형(210)의 형상은 센터 스캡과 이 센터 스캡이 부착될 3-way 코너부 단열 패널의 형상에 따라 다양한 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
센터 스캡(112)을 부착시키기 전에 해당 3-way 코너부 단열 패널(110)에는 트리플렉스(111)가 부착되어 있는 상태이다. 트리플렉스(111)는 단열 패널의 표면에 접착제로 접착되며, 이때 트리플렉스 부착용 가열 패드가 접착제의 경화를 위해 사용될 수 있다. 트리플렉스 부착용 가열 패드는, 상하 한 쌍의 플레이트들의 사이에 발열층이 개재되어 이루어질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 센터 스캡(112)은 사전에 3-way 코너부 단열 패널(110)에 부착되어 있는 트리플렉스(111) 상에 접착제로 접착되며, 이때 본 발명에 따른 센터 스캡 부착용 가열 금형(210)이 접착제의 경화를 위해 사용될 수 있다. 센터 스캡(112)은 글래스 울(glass wool)과 접착제에 의해 별도의 공정을 통하여 사전에 제작되며, 이러한 센터 스캡(112)과 그 제조방법은 이미 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센터 스캡 부착용 가열 금형(210)은, 센터 스캡이 부착될 3-way 코너부 단열 패널의 세 면이 만나는 지점의 형상에 대응되는 형상을 갖는 금속, 예컨대 알루미늄 재질의 몸체와, 이 몸체의 내부에 장착되는 발열체(216)를 포함한다.
발열체(216)의 장착을 위해 가열 금형(210)의 몸체에는 하나 이상의 장착구멍(215)이 형성되며, 발열체(216)의 개수, 길이, 장착 위치 및 장착 방향 등은 가열 금형(210)이 전체적으로 고르게 가열될 수 있도록 정해진다. 발열체(216)는 전기 에너지를 공급받아 이를 열 에너지로 전환함으로써 가열 금형(210)의 몸체 온도를 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따른 센터 스캡 부착용 가열 금형(210)은, 발열체(216)에 대한 전원 공급 여부를 제어하여 가열 금형(210)의 몸체 온도를 조절할 수 있는 제어부(219)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 센터 스캡 부착용 가열 금형(210)은, 가열 금형의 몸체에 설치되어 가열 금형의 몸체 온도를 검출할 수 있는 온도 센서(도시생략)를 더 포함할 수 있으며, 이때 온도 센서에서 검출된 온도는 제어부(219)에 송신되고 제어부(219)는 수신된 온도 정보를 근거로 발열체(216)에 대한 전원 공급 여부를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 센터 스캡 부착용 가열 금형(210)은, 그 몸체의 외부, 특히 센터 스캡(112)과 맞닿는 몸체의 외부표면에 적층되어 센터 스캡에 가해지는 압력을 적절히 분배하는 동시에 라운드 형상을 매끄럽게 하기 위한 탄성층(217)을 더 포함할 수 있다. 탄성층(217)으로서는, 제품 접착면과 가열 금형과의 각도 조절 및 유지를 위해 실리콘 러버 혹은 이 실리콘 러버보다 연질의 우레탄 시트를 단독으로 혹은 복합적으로 사용할 수 있다. 즉, 탄성층(217)으로서는 필요에 따라 실리콘 러버 혹은 우레탄 시트 등의 탄성을 가지는 소재를 사용하거나, 실리콘 러버와 우레탄 시트를 함께 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 탄성층(217)의 외부표면에는 이 탄성층을 보호하기 위한 보호층이 추가적으로 적층될 수 있으며, 보호층으로서는 PET 필름 등이 사용될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따라 가열 금형을 이용하여 접착제를 경화시켜 센터 스캡을 부착하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 센터 스캡 부착방법은, 단열패널(더욱 상세하게는 단열패널에 부착된 트리플렉스) 상에 접착제를 도포하고(S10), 도포된 접착제 상에 센터 스캡을 올려 접착시키고(S20), 접착제의 경화를 위해 사용되는 가열 금형을 센터 스캡 상에 적층시켜 위치시키고(S30), 예컨대 공압 프레스 장치에 의해 가열 금형을 센터 스캡 쪽으로 가압하면서 가열 금형의 발열체에 전력을 공급하여 접착제를 가열하고(S40), 접착제의 경화에 소요되는 시간이 경과된 후 가열 금형을 분리하는 단계(S70)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 가열 금형을 센터 스캡 상에 적층시키는 단계 이전에, 센터 스캡에 손상이 생기지 않도록 보호하는 동시에 접착제에 가해지는 압력이 균일하게 분포될 수 있도록 가열 금형의 표면에 탄성층을 적층시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 탄성층을 적층시킨 후에, 이 탄성층을 보호하는 보호층을 적층시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 예를 들어 제어부는 다음과 같이 가열 금형의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 상온, 예컨대 20℃에서 1차 온도 상승 기간(T1)에 걸쳐 접착제의 온도를 상승시켜 대략 35 내지 45℃에 도달하면, 1차 온도 유지 기간(T2) 동안 온도를 일정하게 유지시킨다. 설정된 T2 기간이후에 다시 온도를 상승시켜 2차 온도 상승 기간(T3)에 걸쳐 접착제의 온도를 50 내지 75℃까지 상승시키고, 2차 온도 유지 기간(T4) 동안 상승된 온도를 그대로 유지한다. 이러한 온도 제어 방식의 일례에 따르면, T1은 대략 20 내지 40분, T2는 대략 10 내지 20분, T3는 대략 10 내지 20분, T4는 대략 60 내지 180분일 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래 40℃에서 4시간에 걸쳐 접착제를 경화시키는 것에 비해 접착제의 종류에 맞춰 최적의 온도조건(예컨대 55 내지 70℃)으로 보다 짧은 시간(예컨대 3시간) 내에 접착제의 경화를 완료할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 접착제 도포 부위의 국부적인 가열로 열손실을 최소화하여 작업을 진행할 수 있으며, 접착 표면상 기포, 접힘 및 미 경화 발생을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
110, 120, 130, 140, 150 : 3-way 코너부 단열 패널
111, 121, 131, 141, 151 : 트리플렉스
112, 122, 132, 142, 152 : 센터 스캡(center scab)
210 : 가열 금형 215 : 장착 구멍
216 : 발열체 217 : 탄성층

Claims (7)

  1. 액화천연가스 저장탱크에서 복수의 면이 서로 만나는 코너부분에 사용되는 코너부 단열패널의 제조시 상기 코너부 단열패널 상에 접착제를 개재하여 센터 스캡을 부착시키는 센터 스캡 부착용 가열 금형으로서,
    상기 센터 스캡이 부착될 지점에 대응되는 형상을 갖는 몸체와;
    상기 몸체에 장착되는 발열체; 를 포함하며,
    상기 발열체는 전기 에너지를 열 에너지로 전환함으로써 상기 몸체의 온도를 상승시켜 상기 센터 스캡과 상기 코너부 단열패널 사이에 도포된 접착제를 경화시키며,
    상기 발열체는 상기 몸체에 형성되는 하나 이상의 장착구멍 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착용 가열 금형.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열체에 대한 전원 공급 여부를 제어하여 상기 몸체의 온도를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착용 가열 금형.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체의 외부표면에 적층되어 상기 센터 스캡의 손상을 방지하고 상기 센터 스캡에 가해지는 압력을 적절히 분배하기 위한 탄성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착용 가열 금형.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 탄성층의 외부표면에 적층되어 상기 탄성층을 보호하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착용 가열 금형.
  6. 액화천연가스 저장탱크에서 복수의 면이 서로 만나는 코너부분에 사용되는 코너부 단열패널의 제조시 상기 코너부 단열패널 상에 접착제를 개재하여 센터 스캡을 부착시키는 방법으로서,
    상기 코너부 단열패널 상에 접착제를 도포하는 단계와;
    도포된 접착제 상에 상기 센터 스캡을 적층시키는 단계와;
    상기 센터 스캡이 부착될 지점에 대응되는 형상을 갖는 몸체와 상기 몸체에 장착되는 발열체를 포함하는 가열 금형을 상기 센터 스캡 상에 적층시키는 단계와;
    상기 가열 금형을 상기 센터 스캡 쪽으로 가압하면서 상기 발열체에 전력을 공급하여 접착제를 가열하는 단계와;
    접착제의 경화에 소요되는 시간이 경과된 후 상기 가열 금형을 분리하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가열 금형을 상기 센터 스캡 상에 적층시키는 단계 이전에, 상기 센터 스캡에 손상이 생기지 않도록 보호하는 동시에 접착제에 가해지는 압력이 균일하게 분포될 수 있도록 상기 가열 금형의 표면에 탄성층을 적층시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 스캡 부착방법.
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