KR101337630B1 - 액화 천연 가스 저장 탱크 - Google Patents

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Abstract

액화 천연 가스 저장 탱크가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크는, 내부 선체(inner hull)의 안쪽에 형성된 저장공간을 기밀시키는 1차 방벽과, 1차 방벽에 결합된 상부 단열 보드와, 내부 선체에 고정되며 하부 단열 부재 보호판을 통하여 내부 선체 상에 설치되는 하부 단열 부재를 포함하는 하부 단열 보드와, 상부 단열 보드와 하부 단열 보드 사이에 결합되는 2차 방벽과, 하부 단열 부재 보호판의 내부로 삽입된 상태로 결합되며 삽입홈이 형성된 체결부와, 내부 선체 상에서 돌출된 지지부와 지지부를 따라 이동 가능하게 설치되며 삽입홈에 선택적으로 삽입 결합되는 회전체를 포함하는 고정부를 포함한다.

Description

액화 천연 가스 저장 탱크{LNG STORAGE TANK}
본 발명은 액화 천연 가스 저장 탱크에 관한 것이다.
일반적으로 액화 천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -163℃로 냉각해 그 부피를 6백 분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화 천연가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화 천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화 천연가스 운반선이 개발되었다.
그런데, 액화 천연가스 운반선에는 초저온 상태로 액화시킨 액화 천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 저장탱크가 구비되어 있어야하는데, 이러한 저장탱크에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.
즉, 액화 천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -163℃ 정도의 비등 온도를 갖기 때문에, 이러한 액화 천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료로, 예를 들면 알루미튬강, 스테인리스강 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 인슐레이션 구조로 설계되어야 한다.
이러한 액화 천연가스의 저장탱크는 내부 선체의 내측면에 애폭시 매스틱(Epoxy mastic)과 스터드 볼트(Stud bolt)에 의해 하부 단열 보드가 부착 고정된다.
하부 단열 보드는 폴리우레탄 폼 소재의 하부 단열부재와 플라이우드 소재의 하부 단열 부재 보호판으로 구성된다. 하부 단열 보드에는 스터드 볼트가 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성된다. 스터드 볼트는 일단이 내부 선체에 용접되며 타단은 홀(hole)에 삽입되며 스터드 볼트에 너트를 체결함으로써, 하부 단열 보드를 내부 선체에 고정한다.
그러나 전술한 방법은 상부 단열 보드와 하부 단열 보드 사이에 설치되는 2차 방벽에 국부적인 불연속면을 만들게 됨으로써, 불연속면의 제거를 위해 별도로 박판을 접착하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 2차 방벽에 불연속면이 발생함에 따라 접착층에 크랙(crack)이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
공개특허공보 10-2009-0116958 공개특허공보 10-2009-0096901
본 발명의 일 실시예는 2차 방벽에 국부적인 불연속면이 형성되지 않도록 하는 액화 천연 가스 저장 탱크를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 내부 선체(inner hull)의 안쪽에 형성된 저장공간을 기밀시키는 1차 방벽과, 1차 방벽에 결합된 상부 단열 보드와, 내부 선체에 고정되며 하부 단열 부재 보호판을 통하여 내부 선체 상에 설치되는 하부 단열 부재를 포함하는 하부 단열 보드와, 상부 단열 보드와 하부 단열 보드에 사이에 결합되는 2차 방벽과, 하부 단열 부재 보호판의 내부로 삽입된 상태로 결합되며 삽입홈이 형성된 체결부와, 내부 선체 상에서 돌출된 지지부와 지지부를 따라 이동 가능하게 설치되며 삽입홈에 선택적으로 삽입 결합되는 회전체를 포함하는 고정부를 포함한다.
하부 단열 부재 보호판의 가장자리를 따라 복수개의 결합홈이 형성되고, 체결부는, 결합홈에 삽입된 상태에서 일측면이 하부 단열 부재의 가장자리면과 동일 평면을 이루며, 체결부의 일측면에 삽입홈이 형성될 수 있다.
지지부는, 내부 선체 상에서 하부 단열 부재 보호판의 가장자리를 따라 돌출되는 스터드 볼트(stud bolt)일 수 있다.
회전체는, 스터드 볼트의 길이 방향을 따라 이동되는 너트부재와, 너트부재의 측면에 편심된 상태로 돌출되어 너트부재의 회전과 함께 회전되어 삽입홈에 선택적으로 삽입되는 돌출부를 포함할 수 있다.
돌출부는 반원 형상이며 직경의 중심 부분에 너트부재가 결합될 수 있다.
돌출부는 직경의 중심 부분을 기준으로 일측 반경 부분의 단면적과 타측 반경 부분의 단면적이 다르게 형성될 수 있다.
돌출부는, 일측 반경 부분에서 타측 반경 부분으로 단면적이 선형적으로 증가되도록 경사지게 형성될 수 있다.
돌출부는 일측 반경 부분에서 타측 반경 부분으로 단면적이 단계적으로 증가되게 형성될 수 있다.
돌출부는 일측 반경 부분에서 타측 반경 부분으로 복수개의 단차가 형성될 수 있다.
돌출부는 이웃하는 단차들의 사이에 경사면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단열 보드의 높이를 조절하면서 내부선체에 설치할 수 있으며, 2차 방벽에 불연속면이 발생되지 않아 단열보드의 시공 품질의 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1의 액화 천연가스 저장탱크의 일부분을 확대하여 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 하부 단열 부재 보호판을 내부 선체에 고정하는 고정부를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 4는 도 3의 고정부의 회전체를 회전시켜 돌출부의 단면적이 상대적으로 작은 부분이 체결부의 삽입홈에 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 회전체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 회전체의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전체의 단면적이 상대적으로 작은 부분이 삽입홈에 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 회전체를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 실시예들에 따른 액화 천연가스 저장탱크를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크를 개략적으로 도시한 측단면도이고, 도 2는 도 1의 액화 천연가스 저장탱크의 일부분을 확대하여 도시한 측단면도이며, 도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 하부 단열 부재 보호판을 내부 선체에 고정하는 고정부를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 액화 천연가스 저장탱크(100)는, 탱크벽의 안쪽에 형성된 저장공간(12)을 기밀시키는 1차 방벽(10)과, 1차 방벽(10)에 결합된 상부 단열 보드(20)와, 내부 선체(inner hull, 11)에 고정되며 하부 단열 부재 보호판(31)을 통하여 내부 선체(11) 상에 설치되는 하부 단열 부재(33)를 포함하는 하부 단열 보드(30)와, 상부 단열 보드(20)와 하부 단열 보드(30) 사이에 결합되는 2차 방벽(14)과, 하부 단열 부재 보호판(31)의 내부로 삽입된 상태로 결합되며 삽입홈(41)이 형성된 체결부(40)와, 내부 선체(11) 상에서 돌출되어 하부 단열 부재 보호판(31)을 고정하는 고정부(50)를 포함한다. 이하에서 내부 선체는 선체의 내부를 말한다.
1차 방벽(10)은 열 변형으로 인한 수축과 팽창이 가능하도록 복수의 주름부(15)를 가지는 금속판(13)으로 구성된다. 금속판(13)은 예를 들어 멤브레인일 수 있으며, 이들 금속판(13)은 스테인리스 강으로 제조될 수 있다. 또한, 용접 등의 방법으로 금속판(13)의 가장자리가 일체로 접합될 수 있다. 복수의 금속판(13)은 용접이나 접착제에 의한 접착 등의 결합 방법으로 상부 단열 보드(20)에 결합된다.
주름부(15)는 1차 방벽(10)이 변형 가능하고 낮은 면강성(In-plane Stiffness)을 갖도록 한다. 보다 구체적으로 설명하면, 1차 방벽(10)이 극저온의 액화 천연가스(G)와 접할 때 1차 방벽(10)은 열수축된다. 이때 용접부위(17)는 이를 중심으로 양쪽 방향으로 열응력을 받게 되는데, 주름부(15)가 이러한 열응력을 줄여줌으로써, 용접 부위(17)에서 파손의 위험을 낮춰준다.
1차 방벽(10)의 하부에는 상부 단열 보드(20) 및 하부 단열 보드(30)가 설치되어, 저장공간(12)을 단열시킨다.
상부 단열 보드(20)는 상부 단열 부재(21)와 상부 단열 부재 보호판(23)으로 형성된다. 그리고 하부 단열 보드(30)는 하부 단열 부재(33)와 하부 단열 부재 보호판(31)으로 형성된다. 이러한 상부 단열 부재(21) 및 하부 단열 부재(33)는 폴리우레탄폼 등과 같은 단열 재질로 이루어진다. 그리고, 상부 단열 부재 보호판(23)과 하부 단열 부재 보호판(31)은 저장공간(12)에 저장된 액화 천연가스(G)의 하중을 각각의 상부 단열 부재(21) 및 하부 단열 부재(33) 전체에 고르게 분산시키기 위해 플라이우드(Plywood)와 같은 압축 강도가 큰 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 하부 단열 부재 보호판(31)에는 하부 단열 부재 보호판(31)을 내부 선체(11)에 고정하기 위한 고정부(50)가 설치된다. 하부 단열 부재 보호판(31)에는 고정부(50)와의 결합을 위한 체결부(40)가 삽입 설치된다.
도 3은 하부 단열 부재 보호판(31)에 결합되는 체결부(40)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 체결부(40)는 모서리를 갖는 직육면체 형상의 블록부재로 형성될 수 있다. 이러한 체결부(40)는 하부 단열 부재 보호판(31)의 측면에 삽입된 상태에서 볼트(43) 결합으로 고정될 수 있다. 체결부(40)는 하부 단열 부재 보호판(31)의 소재와 동일한 플라이우드(Plywood)로 형성될 수 있다. 그러나 체결부(40)의 소재는 플라이우드(Plywood)에 반드시 한정되는 것은 아니고 플라이우드(Plywood) 보다 압축 강도가 큰 금속 소재로 적용되는 것도 가능하다. 체결부(40)의 측면에는 삽입홈(41)이 형성된다. 삽입홈(41)은 고정부(50)를 설치하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 직육면체를 이루는 체결부(40)의 마주하는 두개의 면(40a, 40b)의 일부분과, 상기 두개 면의 사이 부분의 면(40c)을 함께 개방하도록 형성될 수 있다. 그러나 삽입홈(41)은 본 실시예에 반드시 한정되는 것은 아니고, 후술하는 회전체(53, 도 4 참조)가 삽입되도록 체결부(40)의 측면의 일부분이 부분적으로 개방되게 형성되는 것도 가능하다. 이러한 구성의 체결부(40)를 설치하기 위해, 하부 단열 부재 보호판(31)에는 결합홈(311)이 형성된다.
결합홈(311)은 하부 단열 부재 보호판(31)의 가장자리를 따라 복수개로 형성될 수 있으며, 체결부(40)의 크기에 대응한 크기로 형성될 수 있다. 체결부(40)는 하부 단열 부재 보호판(31)의 결합홈(311)에 삽입된 상태에서, 체결부(40)의 일측면(40c)이 하부 단열 부재(33)의 가장자리면과 동일 평면을 이룰 수 있다.
도 4는 고정부를 이용하여 하부 단열 부재 보호판을 내부 선체에 고정한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 고정부(50)는 내부 선체(11) 상에서 돌출된 지지부(51)와, 지지부(51)를 따라 이동 가능하게 설치되며 삽입홈(41)에 선택적으로 삽입 결합되는 회전체(53)를 포함한다.
지지부(51)는 체결부(40)가 설치된 하부 단열 부재 보호판(31)의 근접 위치에서 내부 선체(11) 상에 하부 단열 부재 보호판(31)의 가장자리를 따라 돌출되게 설치될 수 있다. 본 실시예에서 지지부(51)는 스터드 볼트(stud bolt)로 적용될 수 있으며, 그 단부는 내부 선체(11) 상에서 용접으로 고정될 수 있다. 이하에서 지지부(51)와 스터드 볼트는 동일 참조 번호를 사용한다. 지지부(51)에는 회전체(53)가 상승 또는 하강 가능하게 설치된다.
도 5는 회전체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전체(53)는 스터드 볼트(51)의 길이 방향으로 따라 이동되는 너트부재(531)와, 너트부재(531)의 측면에 돌출되는 돌출부(533)를 포함한다.
너트부재(531)는 스터드 볼트(51)에 나사 결합으로 설치되어 그 회전에 따라 스터드 볼트(51)의 길이 방향으로 따라 상승 또는 하강된다. 이러한 너트부재(531)의 측면에는 돌출부(533)가 돌출된다.
돌출부(533)는 너트부재(531)와 일체로 형성되는 것으로서 너트부재(531)의 측면으로 돌출된다. 이러한 돌출부(533)는 너트부재(531)의 회전과 함께 회전되어 체결부(40)의 삽입홈(41)에 선택적으로 삽입된다. 돌출부(533)는 반원 형상이며 직경의 중심 부분이 너트부재(531)에 결합될 수 있다. 그러나 돌출부(533)는 반원 형상에 반드시 한정되는 것은 아니고, 일부분이 원호 또는 타원형의 형상을 이루는 것도 가능하다.
이와 같은 구성으로, 내부 선체(11) 상에 하부 단열 부재 보호판(31)이 위치된 상태에서, 회전체(53)를 회전시키면 돌출부(533)가 체결부(40)에 삽입됨으로써 하부 단열 부재 보호판(31)이 내부 선체(11) 상에서 위치 고정이 용이하게 이루어질 수 있다. 이에 더하여, 하부 단열 부재 보호판(31)과 내부 선체(11)의 고정을 위하여 하부 단열 부재 보호판(31)과 내부 선체(11)의 사이에 에폭시 매스틱(Epoxy mastic)을 사용할 수 있다.
한편, 돌출부(533)는 회전 중심을 기준으로 일측 반경의 단면적과 타측 반경의 단면적이 다르게 형성된다. 이와 같이, 돌출부(533)의 직경이 부분적으로 다르게 형성되는 것은 이하에서 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 6은 도 5의 회전체의 측면도이다.
도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 회전체(53)를 구성하는 돌출부(533)는 너트부재(531)를 중심으로 일측 반경 부분(a)에서부터 타측 반경 부분(b)으로 단면적이 선형적으로 증가되도록 경사지게 형성된다. 이와 같이, 돌출부(533)의 단면적을 다르게 형성하는 것은 체결부(40)의 삽입홈(41)에 돌출부(533)가 삽입되는 경우에 하부 단열 부재 보호판(31)과 내부 선체(11) 사이의 거리를 조절하기 위한 것이다.
도 7은 회전체(53)의 단면적이 상대적으로 작은 부분이 삽입홈(41)에 삽입된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 회전체(53)의 회전으로 돌출부(533)의 단면적이 상대적으로 작은 부분이 하부 단열 부재 보호판(31)의 체결부(40)의 삽입홈(41)에 삽입되면, 내부 선체(11)의 표면에 대하여 하부 단열 부재 보호판(31)의 설치 높이가 낮아지게 된다. 이러한 하부 단열 부재 보호판(31)의 설치 높이의 조절은 회전체(53)의 회전 각도에 대응하여 선형적으로 설치 높이가 높아지거나 낮아지는 것이 가능하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액화 천연 가스 저장 탱크(100)는 내부 선체(11)에 하부 단열 보드(30)를 설치하는 과정에서 하부 단열 보드(30)에 홀(hole)을 형성하지 않은 상태로 체결부(40)와 고정부(50)를 이용하여 하부 단열 보드(30)를 고정하는 것이 가능하다. 따라서, 하부 단열 보드(30)와 상부 단열 보드(20) 사이에 위치하는 2차 방벽(14)에 불연속면이 형성되지 않도록 체결부(40) 및 고정부(50)를 이용하여 단열 보드의 단차 조정이 가능해짐으로써, 단열 보드의 시공 품질의 향상이 가능한 구조를 갖는다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화 천연 가스 저장 탱크의 회전체를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 7과 동일 참조 번호는 동일 기능의 동일 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전체(153)는, 너트부재(531)와, 너트부재(531)의 측면에 편심된 상태로 돌출되는 돌출부(1533)를 포함한다.
돌출부(1533)는 반원 형상이며, 직경의 중심 부분에 너트부재(531)가 결합되어 너트부재(531)를 중심으로 일측 반경 부분(a)에서 타측 반경 부분(b)으로 단면적이 단계적으로 증가되게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 돌출부(1533)는 일측 반경 부분(a)에서 타측 반경 부분(b)으로 복수개의 단차(1535)가 형성됨으로써 단면적이 단계적으로 증가되는 것이 가능하다. 이와 같이, 돌출부(1533)의 단면적이 단계적으로 증가되게 형성되는 것은, 삽입홈(41)과의 접촉면적을 증대시키도록 함으로써 체결부(40)와 고정부(50)의 안정적인 결합이 가능하도록 하기 위한 것이다.
한편, 돌출부(533)의 이웃하는 단차(1535)들의 사이에는 경사면(1537)이 형성되어 회전체(153)의 회전 작동이 원활하게 이루어지도록 하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10...1차 방벽 11...내부 선체
13...금속판 15...주름부
17...용접부위 20...상부 단열 보드
21...상부 단열 부재 23...상부 단열 부재 보호판
30...하부 단열 보드 31...하부 단열 부재 보호판
33...하부 단열 부재 40...체결부
41...삽입홈 50...고정부
51...지지부 53...회전체
531..너트부재 533..돌출부

Claims (10)

  1. 선체의 내부 안쪽에 형성된 저장공간을 기밀시키는 1차 방벽;
    상기 1차 방벽에 결합된 상부 단열 보드;
    상기 선체의 내부에 고정되며 하부 단열 부재 보호판을 통하여 상기 선체 의 내부 상에 설치되는 하부 단열 부재를 포함하는 하부 단열 보드;
    상기 상부 단열 보드와 상기 하부 단열 보드 사이에 결합되는 2차 방벽;
    상기 하부 단열 부재 보호판의 내부로 삽입된 상태로 결합되며 삽입홈이 형성된 체결부; 및
    상기 선체의 내부 상에서 돌출된 지지부와, 상기 지지부를 따라 이동 가능하게 설치되며 상기 삽입홈에 선택적으로 삽입 결합되는 회전체를 포함하는 고정부;
    를 포함하고,
    상기 회전체는,
    상기 선체의 내부 상에서 상기 하부 단열 부재 보호판의 가장자리를 따라 돌출되는 스터드 볼트(stud bolt)의 길이 방향을 따라 이동되는 너트부재와, 상기 너트부재의 측면에 편심된 상태로 돌출되어 상기 너트부재의 회전과 함께 회전되어 상기 삽입홈에 선택적으로 삽입되는 돌출부
    를 포함하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 단열 부재 보호판의 가장자리를 따라 복수개의 결합홈이 형성되고,
    상기 체결부는, 상기 결합홈에 삽입된 상태에서 일측면이 상기 하부 단열 부재의 가장자리면과 동일 평면을 이루며, 상기 체결부의 일측면에 상기 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 반원 형상이며 직경의 중심 부분에 상기 너트부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 직경의 중심 부분을 기준으로 일측 반경 부분의 단면적과 타측 반경 부분의 단면적이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 일측 반경 부분에서 상기 타측 반경 부분으로 단면적이 선형적으로 증가되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 일측 반경 부분에서 상기 타측 반경 부분으로 단면적이 단계적으로 증가되게 형성되는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 일측 반경 부분에서 상기 타측 반경 부분으로 복수개의 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 돌출부는 이웃하는 상기 단차들의 사이에 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 액화 천연 가스 저장 탱크.

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