KR101224930B1 - 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조 - Google Patents

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Abstract

액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조는 저장탱크의 단열을 위하여 설치되는 인슐레이션 패널과, 인슐레이션 패널 사이에 고정되고, 금속 재질로 이루어지며, 엠보싱이 형성되는 2차 방벽을 포함한다.

Description

액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조{INSULATION STRUCTURE OF TANK FOR STORING LNG}
본 발명은 인슐레이션 구조에 관한 것으로서, 구체적으로 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 개발되었다.
그런데, 액화천연가스 운반선에는 초저온 상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(cargo)이 구비되어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.
즉, 액화천연가스는 대기압보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162℃정도의 비등 온도를 가지기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 차단할 수 있는 인슐레이션 구조로 설계되어야 했다.
종래의 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 액화천연가스 운반선의 선체(1) 내측면에 에폭시 매스틱(13: epoxy mastic)과 스터드 볼트(14: stud bolt)에 의해 하부 인슐레이션 패널(10: bottom insulation panel)이 고정판(10a)을 매개로 하여 부착 고정된다.
이때, 하부 인슐레이션 패널(10)과 상부 인슐레이션 패널(20: top insulation panel)의 사이에는 리지드 트리플렉스(22: rigid triplex)가 개재되어 접착되어 있다. 한편, 하부 인슐레이션 패널(10)을 화물창 벽에 부착시킬 때에는 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(18: flat joint)가 서로 간에 형성되는 갭(40)에 삽입될 수 있도록 하부 인슐레이션 패널(10)이 간극을 가지도록 한다.
그런 다음, 상부 인슐레이션 패널(20) 사이에 탑 브릿지 패널(28)을 부착시키는데, 이때 기존에 부착되어 있는 리지드 트리플렉스(22)상에 에폭시 글루(24)로 하여 서플 트리플렉스(26: supple triplex)를 부착시키고, 그 위에 에폭시 글루(24)를 이용하여 탑 브릿지 패널(28)을 부착시킨다.
그리고 상부 인슐레이션 패널(20)과 탑 브릿지 패널(28)의 상부는 동일 평면을 갖게 되고, 이러한 동일 평면상에 코러게이티드 멤브레인(30: corrugated membrane)이 앵커 스트립을 매개로 부착되어 화물창 벽면이 완성된다.
여기서, 액화천연가스 운반선의 선체(1) 내측면과 하부 인슐레이션 패널(10)의 조립 방법을 좀 더 살펴보면, 선체(1)의 내벽에 저항 용접에 의해 스터드 볼트(14)를 부착하고, 하부 인슐레이션 패널(10)에는 스터드 볼트(14)가 삽입될 수 있는 홀을 미리 형성시킨다.
따라서, 스터드 볼트(14)에 너트(14a)를 체결하고, 하부 인슐레이션 패널(10)에 형성된 홀에 원기둥 형태의 폼 플러그(15)를 삽입함으로써 조립이 완성된다.
이와 같은, 종래의 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조는 액화천연가스가 선체(1)에 접촉하는 것을 방지하기 위하여 1차 방벽과 2차 방벽이 존재하는데, 리지드 트리플렉스(22)와 서플 트리플렉스(26)로 이루어지는 2차 방벽은 글루(glue)를 이용한 본딩(bonding) 시스템에 의해 부착되며, 트리플렉스를 소재로 사용한다.
이러한 2차 방벽이 트리플렉스를 사용할 경우, 본딩면이 글래스 클로스(glass cloth)로 되어 있어서 시간이 지남에 따라 공극률(porosity)이 지속적으로 증가하고, 본딩면이 분리될 수 있으며, 설치와 유지 및 보수에 많은 시간과 비용이 소요되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 단점을 해결하기 위하여 금속성 물질의 2차 방벽이 제안되고 있다.
그러나, 금속성 물질의 박판을 이용하여 2차 방벽을 시공하는 경우 공극률이 증가하지 않는 장점은 있으나, 과도한 열수축과 극저온으로 인한 금속성의 성질 변화, 예컨대 취성의 변화로 인하여 파손을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 실시예들은 2차 방벽으로 금속성 물질을 사용함으로써 공극률의 증가를 초래하지 않도록 한다.
또한, 2차 방벽을 이루는 금속성 물질이 과도한 열수축이나 극저온에 의해 파손되지 않도록 하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에 있어서, 상기 저장탱크의 단열을 위하여 설치되는 하부 인슐레이션 패널과, 상기 하부 인슐레이션 패널의 상부에 설치되는 상부 인슐레이션 패널과, 상기 하부 인슐레이션 패널과 상기 상부 인슐레이션 패널의 사이에 마련되고, 금속 재질로 이루어지며, 엠보싱이 형성되는 2차 방벽을 포함하고, 상기 2차 방벽은, 상기 하부 인슐레이션 패널과 상기 상부 인슐레이션 패널 사이에 고정되며, 상기 엠보싱이 표면에 형성되는 제 1 금속박판과, 상기 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에서, 상기 상부 인슐레이션 패널들 사이에 위치하는 탑 브릿지 패널과 상기 하부 인슐레이션 패널과의 사이에 고정되며, 상기 엠보싱이 표면에 형성되는 제 2 금속박판을 포함하며, 상기 제 1 금속박판과 상기 제 2 금속박판이 겹치는 부분에서 상기 제 1 금속박판에 형성되는 상기 엠보싱과 상기 제 2 금속박판에 형성되는 상기 엠보싱은 서로 맞물릴 수 있다.
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또한, 상기 2차 방벽은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 2차 방벽은 상기 인슐레이션 패널에 글루로 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 2차 방벽으로 금속성 물질을 사용함으로써 공극률의 증가를 초래하지 않도록 하여 방벽으로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 2차 방벽을 이루는 금속박판에 엠보싱이 형성되도록 함으로써 과도한 열수축이나 극저온에 의해 파손되지 않도록 하여 내구성을 향상시킨다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액화천연가스 운반선 화물창의 인슐레이션 구조를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조를 도시한 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조(100)는 액화천연가스의 저장탱크에 설치되는 인슐레이션 패널(110)과, 인슐레이션 패널(110) 사이에 고정됨과 아울러 엠보싱(121a, 122a)이 형성되는 금속 재질로 이루어지는 2차 방벽(120)을 포함할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조(100)는 액화천연가스를 저장하는 모든 탱크에 적용될 수 있고, 일례로 액화천연가스 운반선의 화물창에 적용될 수 있다.
인슐레이션 패널(110)은 저장탱크의 단열을 위하여 하부 인슐레이션 패널(bottom insulation panel; 111)과 상부 인슐레이션 패널(top insulation panel; 112)을 포함할 수 있다. 여기서, 하부 인슐레이션 패널(111)은 일례로 선체의 내측면에 에폭시 매스틱(epoxy mastic)과 스터드 볼트(stud bolt)에 의해 고정판을 매개로 하여 부착될 수 있으며, 서로 간의 사이에 형성된 갭(131)에 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(flat joint; 130)가 삽입될 수 있다.
2차 방벽(120)은 하부 인슐레이션 패널(111)과 상부 인슐레이션 패널(112) 사이에 고정됨과 아울러 엠보싱(121a)이 표면에 형성되는 제 1 금속박판(121)을 포함할 수 있으며, 또한, 하부 인슐레이션 패널(111)들의 인접 부위 상면에서, 상부 인슐레이션 패널(112)의 사이에 위치하는 탑 브릿지 패널(도 1의 참조번호 28)과 하부 인슐레이션 패널(111)과의 사이에 고정되고 엠보싱(122a)이 표면에 형성되는 제 2 금속박판(122)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 금속박판(121)은 하부 인슐레이션 패널(111)의 사이인 갭(131)에는 존재하지 않을 수 있으며, 제 2 금속박판(122)은 갭(131)을 덮음과 동시에 제 1 금속박판(121)과 일부 겹쳐지도록 마련될 수 있다.
제 1 및 제 2 금속박판(121, 122)은 박판으로 이루어짐으로써 표면에 엠보싱(121a, 122a)을 형성하기 위하여 어느 일면에 대한 엠보싱 가공에 의해 다른 일면에도 엠보싱(121a, 122a)이 자연적으로 형성되도록 할 수 있다. 엠보싱(121a, 122a)의 형상은 본 실시예에서처럼 곡률을 가진 돌기로 이루어지거나 다면구조 등 다양한 형상의 돌기로 이루어질 수 있다. 엠보싱(121a, 122a)은 전체 면적에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 형성되거나, 분포도를 달리하도록 형성될 수도 있다. 또한, 제 1 금속박판(121)에 형성되는 엠보싱(121a)과 제 2 금속박판(122)에 형성되는 엠보싱(121a)의 크기는 서로 다를 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 금속박판(121, 122)은 다양한 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 일례로 알루미늄(Al) 재질로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 금속박판(121)과 제 2 금속박판(122)이 겹쳐지는 부위에서 제 1 금속박판(121)에 형성되는 엠보싱(121a)과 제 2 금속박판(122)에 형성되는 엠보싱(122a)은 서로 맞물리도록 마련될 수 있다. 즉, 제 1 금속박판(121)에 형성되는 엠보싱(121a)의 산과 골이 각각 제 2 금속박판(122)에 형성되는 엠보싱(122a)의 산과 골 아래에 각각 위치하도록 형성될 수 있다. 이 때, 제 1 금속박판(121)과 제 2 금속박판(122)의 사이는 에폭시 글루에 의하여 접착되게 된다.
이와 같이 엠보싱(121a, 122a)을 제 1, 2 금속박판(121, 122)에 형성함으로써 크랙의 전파가 불규칙해짐으로 인하여, 열 스트레스로 인한 제 1, 2 금속박판(121, 122)의 찢어짐 현상을 방지하거나 줄일 수 있다.
이 뿐만 아니라, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 금속박판(121)과 제 2 금속박판(122)의 사이는 기계 가공 및 조립 상 미세한 이격이 존재할 수 있다. 이러한 이격된 사이에는 접착제인 에폭시 글루가 차있게 된다. 도 3에서 제 1 금속박판(121)과 제 2 금속박판(122)이 이격된 정도는 설명의 편의를 위하여 과장되게 도시된 것이다.
이와 같이 형성함으로 인하여, 제 1, 2 금속박판(121, 122) 사이의 글루에 크랙이 발생할 때, 이러한 크랙의 전파를 차단할 수 있으며, 또한 열 수축 또는 팽창에 의한 전단력 전파에 저항성을 가질 수 있다. 즉, 발생한 글루 크랙이 전파되는 과정에서 글루 두께가 다른 부분을 만나면 크랙의 전파가 중단되거나 저지될 수 있으며, 또한 전단력의 연속적인 전달을 차단하여 전단력의 전파에 저항할 수 있게 된다.
더욱이, 글루는 엠보싱(121a, 122a)의 사이에 존재하며 제 1, 2 금속박판(121, 122)의 엠보싱 형상과 유사한 파형의 형상을 가지고 있게 된다. 이로써, 글루에서 일방향으로 크랙이 발생하는 경우에, 크랙의 전파 방향에 위치하는 제 1, 2 금속박판(121, 122)의 엠보싱(121a, 122a)에 의하여 그 전파가 차단될 수 있게 된다.
여기서, 제 1, 2 금속박판(121, 122)을 포함하는 제 2 방벽(120)은 인슐레이션 패널(110)에 글루(glue)로 부착될 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조의 작동을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
액화천연가스의 저장탱크에 단열을 위하여 설치되는 인슐레이션 패널(110) 사이에 2차 방벽(120)이 고정되되, 2차 방벽(120)이 엠보싱(121a, 122a)을 형성한 금속박판(121,122)으로 구성됨으로써, 액화천연가스의 저온으로 인해 발생되는 열수축을 엠보싱(121a, 122a) 구조가 완화시키게 된다. 따라서, 2차 방벽(120)은 엠보싱(121a, 122a) 구조로 인해 극저온에 의해 파손되는 것을 방지함으로써 방벽으로서의 신뢰성을 향상시킨다.
또한, 2차 방벽(120)에 금속박판(121, 122)을 적용함에 있어서 기존의 본딩(bonding) 방법과 본딩에 필요한 구성품을 그대로 이용할 수 있으며, 이로 인해 새로운 2차 방벽(120)의 적용에 따른 부담을 줄일 수 있다.
그리고, 2차 방벽(120)은 본딩되는 엠보싱(121a, 122a)에 의해 크랙(crack)이 지속적으로 전파되는 것을 방지함과 아울러 열수축시 전단력의 전파를 최소화하여 2차 방벽(120)의 부착 및 내구성에 대한 안정성을 높일 수 있다. 구체적으로, 2차 방벽(120)을 제 1 금속박판(121)과 제 2 금속박판(122)을 포함하도록 형성하여 제 1 금속박판(121)과 제 2 금속박판(122)의 엠보싱(121a, 122a)이 각각 맞물려, 엠보싱(121a, 122a)의 걸림 또는 엠보싱(121a, 122a)사이 글루의 불규칙성으로 인하여 크랙 및 전단력의 전파가 최소화될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
110 : 인슐레이션 패널
111 : 하부 인슐레이션 패널
112 : 상부 인슐레이션 패널
120 : 2차 방벽
121 : 제 1 금속박판
121a : 엠보싱
122 ; 제 2 금속박판
122a : 엠보싱
130 : 플랫 조인트
131 : 갭

Claims (5)

  1. 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조에 있어서,
    상기 저장탱크의 단열을 위하여 설치되는 하부 인슐레이션 패널과, 상기 하부 인슐레이션 패널의 상부에 설치되는 상부 인슐레이션 패널과, 상기 하부 인슐레이션 패널과 상기 상부 인슐레이션 패널의 사이에 마련되고, 금속 재질로 이루어지며, 엠보싱이 형성되는 2차 방벽을 포함하고,
    상기 2차 방벽은, 상기 하부 인슐레이션 패널과 상기 상부 인슐레이션 패널 사이에 고정되며, 상기 엠보싱이 표면에 형성되는 제 1 금속박판과, 상기 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에서, 상기 상부 인슐레이션 패널들 사이에 위치하는 탑 브릿지 패널과 상기 하부 인슐레이션 패널과의 사이에 고정되며, 상기 엠보싱이 표면에 형성되는 제 2 금속박판을 포함하며,
    상기 제 1 금속박판과 상기 제 2 금속박판이 겹치는 부분에서 상기 제 1 금속박판에 형성되는 상기 엠보싱과 상기 제 2 금속박판에 형성되는 상기 엠보싱은 서로 맞물리는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 방벽은 알루미늄 재질로 이루어지는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 방벽은 상기 인슐레이션 패널에 글루로 부착되는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조.
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