KR101375252B1 - 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치 - Google Patents

Abstract

육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예는 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치로서, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물 상에 부유되는 부력 유닛들, 및 상기 부력 유닛들을 연결하는 체결 부재를 포함하며, 상기 부력 유닛들은, 적어도 두 가지의 체적을 가진다.

Description

육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치{ANTI SLOSHING APPARATUS FOR ONSHORE LIQUID CARGO STORAGE TANK}

본 발명은 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 육상에는 액체 화물을 저장하기 위하여 여러 가지 형태의 액체 화물 저장 탱크들이 설치된다. 예를 들면, LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas) 및 원유(crude oil) 등의 액체 화물을 저장하기 위하여 각각의 화물 특징에 따라 화물을 저온 또는 고압 등으로 밀폐, 보온되도록 하기 위하여 특수한 형태의 저장 탱크가 제작되고 있다.

액체 화물 저장 탱크를 제작함에 있어서 주요한 하중 조건 중의 하나가 슬로싱(sloshing) 문제인데, 슬로싱이란, 액체 화물이 지진 등과 같은 외부적 요인에 의한 저장 탱크의 흔들림 등으로 인해 자유 표면을 가지는 액체 화물이 급격히 흔들리면서 저장 공간(즉, 액체 화물 저장 탱크)의 내측벽에 강한 충격을 유발하는 유체의 거동을 지칭하는 것으로서, 이러한 슬로싱은 액체 화물 저장 탱크의 제작 초기부터 고려된다.

액체 화물 저장 탱크의 형태는 액체 화물에 의한 슬로싱을 최소화함과 동시에 예상되는 슬로싱 하중을 충분히 견딜 수 있도록 설계되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 슬로싱 하중의 불확실성으로 인하여 예상치 못한 액체 화물 저장 탱크의 손상이 발생되고 있다.

슬로싱 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인은 액체 화물-예컨대 액체 연료-의 유동을 제어하기 위한 슬로싱 억제 장치로서, 한국 등록 특허 제 1043622호(선행 문헌 1)에서, 액체의 표면에 부유되도록 부력을 가지는 복수의 부력체, 액체를 흡수하도록 오픈 셀(open cell) 구조를 가지며 부력체를 둘러싸는 폼부재 및 인접한 부력체들을 서로 연결시키는 연결수단을 포함하는 슬로싱 억제 장치를 제시한 바 있다.

선행문헌 1에 개시된 슬로싱 억제 장치는 단위 구조의 부력 유닛들을 사용하여, 이웃하는 부력 유닛들의 연결 벨트를 체결 부재로 연결함으로써, 많은 개수의 체결 부재를 필요로 하는 문제점을 가진다.

선행문헌 1: 한국 등록 특허 제1043622호

본 발명의 일 실시예는 부력 유닛을 연결하는 체결 부재의 개수를 줄이는 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는, 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치로서, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물 상에 부유되는 부력 유닛들, 및 상기 부력 유닛들을 연결하는 체결 부재를 포함하며, 상기 부력 유닛들은, 적어도 두 가지의 체적을 가진다.

상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 횡단면은 원형으로 형성되며, 상기 부력 유닛들은 상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 내부에 저장되는 액체 화물의 표면을 덮도록 전체적으로 원형 또는 도우넛 형태로 이루어질 수 있다.

상기 부력 유닛들은, 제1 체적의 제1 단위 부력 유닛과 상기 제1 단위 부력 유닛의 제1 체적보다 큰 제2 체적을 가지는 제2 단위 부력 유닛을 포함하며, 상기 제1 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 외곽부에 배치되고, 상기 제2 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 중앙부에서 상기 제1 단위 부력 유닛들의 내측에 배치될 수 있다.

상기 부력 유닛들은, 상기 제1 체적과 상기 제2 체적 사이의 제3 체적을 가지는 제3 단위 부력 유닛들을 더 포함하며, 상기 제3 단위 부력 유닛들은, 상기 중앙부에서 상기 외곽부로 가면서 체적이 감소하는 순서로 배치될 수 있다.

상기 부력 유닛들은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크에서 직경 방향을 따라, 외곽부에서 중앙부로 가면서, 상기 제1 단위 부력 유닛, 상기 제3 단위 부력 유닛 및 상기 제2 단위 부력 유닛의 순서로 배치될 수 있다.

상기 제1 단위 부력 유닛의 제1 체적은 단위 체적을 형성하고, 상기 제2 단위 부력 유닛의 제2 체적은 상기 제1 체적의 배수일 수 있다.

상기 제1 단위 부력 유닛의 제1 체적은 단위 체적을 형성하고, 상기 제2 단위 부력 유닛의 제2 체적은 상기 제1 체적의 배수이며, 상기 제3 단위 부력 유닛들의 제3 체적은 상기 제1 체적과 상기 제2 체적 사이고 상기 제1 체적의 배수일 수 있다.

상기 제1 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 외곽부에 배치되고, 상기 제2 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 중앙부에 배치되며, 상기 제3 단위 부력 유닛들은, 상기 중앙부에서 상기 외곽부로 가면서 체적이 감소하는 순서로 배치될 수 있다.

상기 부력 유닛은, 부력 블록에 설치되어 양단에 연결 고리를 형성하는 연결 벨트를 포함하며, 상기 부력 블록은 부력을 가지는 부력체, 상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및 상기 폼부재를 덮는 커버를 포함하며, 상기 제2 단위 부력 유닛의 부력체 및 상기 제3 단위 부력 유닛의 부력체는, 상기 제1 단위 부력 유닛의 부력체 보다 더 길게 형성될 수 있다.

상기 제1 단위 부력 유닛은 부력체를 구 또는 직육면체로 형성하고, 상기 제2 단위 부력 유닛 및 상기 제3 단위 부력 유닛은 부력체를 원기둥 또는 사각기둥으로 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예는, 부력 유닛의 체적을 다양하게 형성하여 연결하므로 부력 유닛을 연결하는 체결 부재의 개수를 줄일 수 있다.

도 1은 육상 액체 화물 저장 탱크의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치가 육상 액체 화물 저장 탱크 내부에 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치가 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에서 A 부분의 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제1 단위 부력 유닛의 사시도이다.
도 6은 도 5의 부분 단면 사시도이다.
도 7은 이웃하는 부력 유닛에서 체결 부재를 분해한 상태의 사시도이다.
도 8은 이웃하는 부력 유닛을 체결 부재로 결합한 상태의 평면도이다.
도 9는 부력 유닛의 체결 부재에 커버 부재를 설치한 상태의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제3(2배수) 단위 부력 유닛의 사시도이다.
도 11은 도 10의 부분 단면 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제3(3배수) 단위 부력 유닛의 사시도이다.
도 13은 도 11의 부분 단면 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제2(4배수) 단위 부력 유닛의 사시도이다.
도 15는 도 14의 부분 단면 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 작동 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 육상 액체 화물 저장 탱크의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치가 육상 액체 화물 저장 탱크 내부에 설치된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치가 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 3에서 A 부분의 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 육상에 설치되는 육상 액체 화물 저장 탱크(100)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 액체 화물은 LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas) 또는 원유(crude oil)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)는 지면 상에 시공되는 기초부(200)에 설치되며, 기초부(200) 상에 설치되는 저장 탱크 몸체(110), 및 몸체(110) 상에 설치되는 돔형 지붕(120)을 포함할 수 있다.

저장 탱크 몸체(110)는 기초부(200) 상에 설치되는 바닥면(101), 바닥면(101) 상에 설치되어 탱크의 내벽을 형성하는 내부 셸(102), 내부 셸(102)의 외측에서 탱크의 외벽을 형성하는 외부 셸(103), 및 돔형 지붕(120) 하측에서 탱크 내부의 천장을 형성하는 현수 천장(suspended deck)(104)을 포함할 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 횡단면에서, 내부 셸(102) 및 외부 셸(103)은 원형으로 이루어질 수 있다(도 3 참조). 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부로 액체 화물(3)을 이송하기 위한 펌프(미도시) 및 파이프 라인(130)은 내부 셸(102)에 인접하여 설치되며, 현수 천장(104)의 중앙부에는 스프레이 노즐 라인(미도시)이 설치될 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)는 내부에 저장되는 액체의 특성에 따라 액체 화물(3)을 저장하는 동안 보온 및 가압될 수 있도록 형성된다. 편의상, 일 실시예에서, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)는 내부에 액화 천연 가스를 저장한다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부에 설치되어, 액화 천연 가스의 슬로싱을 억제할 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부 구조 및 그 내부에 저장되는 액체 화물(3)은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치(4)는 육상에 설치되는 다양한 구조의 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 및 그 내부에 저장되는 액체 화물(3)의 슬로싱을 억제하는 데 사용될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예의 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장된 액체 화물(3) 상에 부유되는 부력 유닛들(10), 및 부력 유닛들(10)을 연결하는 체결 부재(30; 31, 32, 도 7 및 도 8 참조)를 포함할 수 있다.

부력 유닛들(10)은 원형의 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장된 액체 화물(3)의 표면을 덮도록 격자 구조로 배치되며, 체결 부재(30)에 의하여 서로 연결됨으로써, 액체 화물(3)의 표면 상에 부유되는 슬로싱 억제 장치를 구현한다.

이때, 부력 유닛들(10)에 의한 슬로싱 억제 장치(4)는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 액체 화물(3)의 표면에 배치되어, 중앙(41)이 빈 도우넛 형태로 배열될 수 있다.

슬로싱 억제 장치(4)의 부력 유닛들(10)이 도우넛 형태로 이루어지고, 원형의 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부에 배치되는 현수 천장(104)의 중앙에 원형으로 스프레이 노즐이 설치될 경우, 스프레이 노즐과 슬로싱 억제 장치(4) 상부의 간섭이 방지될 수 있다. 따라서 현수 천장(104)의 중앙에 스프레이 노즐이 설치되지 않는 경우, 슬로싱 억제 장치의 상부는 중앙이 비워지지 않은 원형으로 이루어질 수도 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 부력 유닛들(10)은 제1 방향(x축 방향)으로 서로 이웃하게 일렬로 배열되고, 이와 같이 일렬로 배열된 부력 유닛(10)의 열들은 제1 방향(x축 방향)에 수직한 제2 방향(y축 방향)으로 이웃하여 나란하게 배열된다. 전체적으로, 슬로싱 억제 장치(4)의 부력 유닛들(10)은 저장탱크(100)의 외벽의 횡단면 형상인 원형의 둘레를 형성할 수 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100)에 저장되는 액체, 예를 들어, LNG를 이송하기 위한 복수의 파이프 라인(130)과 부딪히지 않도록 형성되거나, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부 셸(102)에 부딪히지 않도록 일부 영역(42)에 부력 유닛을 구비하지 않을 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치(4)는 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장되는 액체 화물(3)의 표면에 부력 유닛(10)을 부유시키므로 액체 화물(3)의 슬로싱 억제 작용을 효과적으로 구현할 수 있다.

한편, 일 실시예의 슬로싱 억제 장치(4)는 부력 유닛(10)을 연결하는 체결 부재(30)의 개수를 줄이기 위하여, 부력 유닛들(10)을 두 가지 이상의 타입으로 형성한다.

예를 들면, 부력 유닛들(10)은 서로 다른 체적을 각각 가지는 두 가지 유닛으로 형성될 수 있다. 즉 부력 유닛들(10)은 제1 체적을 가지는 제1 단위 부력 유닛(11)과 제1 체적보다 큰 제2 체적을 가지는 제2 단위 부력 유닛(24)으로 형성될 수 있다.

따라서 제2 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)은 제1 체적의 제1 단위 부력 유닛(11) 복수 개에 대응하는 체적을 가지므로 제1 단위 부력 유닛(11)의 대응 개수에 상응하여, 슬로싱 억제 장치(4)에서 체결 부재(30)의 개수를 줄일 수 있다.

이에 더하여, 부력 유닛들(10)은 제1 체적과 제2 체적 사이의 제3 체적을 가지는 제3 단위 부력 유닛(22)을 더 포함하여 세 가지 또는 그 이상의 체적으로 형성될 수 있다. 즉 부력 유닛들(10)은 단계적으로 증가 또는 감소하는 체적들로 형성될 수 있으므로 슬로싱 억제 장치(4)에서 체결 부재(30)의 개수를 단계적으로 줄일 수 있다.

이와 같은 제2, 제3 단위 부력 유닛들(24, 22)에 의하여, 슬로싱 억제 장치(4)에서 체결 부재(30의 개수가 줄어듦에 따라 슬로싱 억제 장치(4)의 제작과 설치에 따르는 비용이 줄어들고 슬로싱 억제 장치(4)의 강도가 증대될 수 있다.

육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 슬로싱을 효과적으로 억제하는 구성을 예시한다.

예를 들면, 부력 유닛들(10)이 두 가지의 체적으로 형성되는 경우, 제1 체적의 제1 단위 부력 유닛(11)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 외곽부에 배치되어 크게 일어나는 슬로싱을 억제하고, 제2 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 중앙부인 제1 단위 부력 유닛(11)의 내측에 배치되어 작게 일어나는 슬로싱을 억제할 수 있다.

또한, 부력 유닛들(10)이 세 가지 이상의 체적으로 형성되는 경우, 제1 체적의 제1 단위 부력 유닛(11)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 외곽부에 배치되어 크게 일어나는 슬로싱을 억제하고, 제2 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 중앙부에 배치되어 작게 일어나는 슬로싱을 억제할 수 있다.

그리고 제3 체적의 제3 단위 부력 유닛들(22; 221, 222)은 제1 체적의 제1 단위 부력 유닛(11)과 제2 체적의 제2 단위 부력 유닛(24) 사이에 배치되며, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 중앙부에서 외곽부로 가면서 체적이 점진적으로 감소하는 순서로 배치될 수 있다.

이때, 부력 유닛들(10)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100)에서 직경 방향을 따라, 제1 단위 부력 유닛(11), 제3 단위 부력 유닛(22; 221, 222), 제2 단위 부력 유닛(24), 제3 단위 부력 유닛(22; 221, 222) 및 제1 단위 부력 유닛(11)의 순서로 배치될 수 있다. 즉 부력 유닛들(10)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 외곽부에서 중앙부로 가면서, 제1 단위 부력 유닛(11), 제3 단위 부력 유닛(22; 221, 222) 및 제2 단위 부력 유닛(24)의 순서로 배치될 수 있다.

본 실시예에서 제3 단위 부력 유닛들(22; 222, 221)은 두 가지를 예시하지만 두 가지 이상의 타입으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 단위 부력 유닛(24)은 제1 단위 부력 유닛(11)의 최대 배수의 체적으로 형성되어, 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 중앙부에 배치될 수 있다. 제3 단위 부력 유닛들(22; 222, 221)은 제2 단위 부력 유닛(24)의 체적보다 적으면서 제1 단위 부력 유닛(11)보다 큰 체적으로 형성되어, 중앙부에서 외곽부로 가면서 배수가 감소하는 순서로 배치될 수 있다.

본 실시예에서, 제2 단위 부력 유닛(24)은 제1 단위 부력 유닛(11) 체적의 4배수의 체적으로 형성되고, 제3 단위 부력 유닛들(222, 221)은 제1 단위 부력 유닛(11) 체적의 3배수와 2배수의 체적으로 각각 형성된다.

4배수 체적인 제2 단위 부력 유닛(24)은 제1 단위 부력 유닛(11) 4개를 연결한 체적을 가지고 액체 화물(3)을 덮으므로 제1 단위 부력 유닛(11) 4개를 사용하는 경우와 비교할 때, y축 방향에서 3개의 체결 부재(30)를 줄일 수 있다.

3배수 체적인 제2 단위 부력 유닛(222)은 제1 단위 부력 유닛(11) 3개를 연결한 체적을 가지고 액체 화물(3)을 덮으므로 제1 단위 부력 유닛(11) 3개를 사용하는 경우와 비교할 때, y축 방향에서 2개의 체결 부재(30)를 줄일 수 있다.

2배수 체적인 제2 단위 부력 유닛(221)은 제1 단위 부력 유닛(11) 2개를 연결한 체적을 가지고 액체 화물(3)을 덮으므로 제1 단위 부력 유닛(11) 2개를 사용하는 경우와 비교할 때, y축 방향에서 1개의 체결 부재(30)를 줄일 수 있다.

먼저, 제1 단위 부력 유닛(11)에 대하여 설명하고, 편의상, 부력 유닛(10)을 연결하는 체결 부재(30), 즉 단위 체결 부재(31)와 연결 부재(32)에 대하여 제1 단위 부력 유닛(11)을 예로 들어 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제1 단위 부력 유닛의 사시도이고, 도 6은 도 5의 부분 단면 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 단위 부력 유닛(11)은 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에 저장된 액체 화물(3) 상에 부유되도록 부력을 가지는 부력 블록(12)과, 이웃하는 부력 블록들(12)을 연결하는 연결 벨트(13)를 포함한다.

부력 블록(12)은 가로, 세로 및 높이가 1.0∼1.5m의 길이를 갖는 정육면체 또는 직육면체 형상을 가지며, 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내부 공간의 크기에 따라 다양한 크기 및 다양한 형상을 가질 수 있다.

부력 블록(12)은 부력을 가지는 부력체(121), 부력체(121)를 감싸는 폼부재(122), 및 폼부재(122)를 덮는 커버(123)를 포함한다. 제1 단위 부력 유닛(11)에서, 부력체(121)는 도시된 바와 같이 구로 형성되며, 타원체, 직육면체 또는 그 밖의 다양한 구조체(미도시)로 이루어질 수 있다.

부력체(121)는 액체 화물(3)에 부유되기 위한 부력을 가지며, 액체 화물(3)이 LNG인 경우 극저온에서도 액상 전환이 이루어지지 않는 기체를 내부에 충전할 수 있도록 기밀 공간의 중공 구조로 이루어질 수 있다. 부력체(121)는 이와 같이 구조적인 특성으로 부력을 제공할 수 있으며, 그 밖에도 재질의 특성으로 부력을 제공할 수도 있다.

부력체(121)는 부력에 의해 형태가 변화되지 않을 정도의 강도를 가지는 재질로 제작되며, LNG 등과 같은 액체 화물(3)에 의한 극저온 상태에서도 변형되지 않고 강도를 충분히 유지할 수 있도록 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.

또한, 부력체는 폐쇄 셀(closed cell) 구조를 갖는 폼재질로 이루어질 수도 있다(미도시). 즉, 부력체가 중공 구조를 갖는 것이 아니라 부력체 자체가 폐쇄 셀 구조를 가는 폼재질로 이루어질 수 있다. 여기서 폐쇄 셀 구조는 부력체의 내부로 액체를 흡수하지 않아 부력을 가질 수 있는 구조이다.

이와 같이 부력체가 폐쇄 셀의 폼재질로 이루어짐에 따라, 열 하중, 압축 하중 등에 의해 부력체의 표면에 크랙(crack)이 발생되더라도 부력체의 내부로 액체 화물이 스며들지 못한다. 따라서 부력체는 부력을 안정적으로 유지할 수 있다.

예를 들면, LNG와 같은 액체 화물이 액상을 유지하는 극저온에서도 탄성을 유지할 수 있도록 부력체는 페놀 수지, 멜라민 수지 및 이들의 합성수지 중 어느 하나를 포함하는 고분자 소재 등 극저온에서 탄성을 유지할 수 있는 다양한 소재로 형성될 수 있다.

한편, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 내부에 액체 화물(3)이 충전되어 만재 상태인 경우(도 16 참조), 부력 유닛들(10)은 지진 등에 의한 액체 화물(3)의 유동에 의하여 액체 화물(3)로부터 압축 하중(F1)을 받을 수 있다.

압축 하중(F1)은 부력 블록(12)의 폼부재(122)와 부력체(121)에 집중 하중으로 작용할 수 있다. 이와 같은 집중 하중은 부력 블록(12)을 형성하는 폼부재(122) 또는 부력체(121)를 손상시킬 수도 있다.

폼부재(122)는 부력체(121)의 외측면을 둘러싸서 부력 블록(12)의 전체적인 형상을 정육면체 또는 직육면체로 형성한다. 폼부재(122)는 액체 화물(3)을 흡수하여 슬로싱을 보다 효과적으로 억제하기 위하여 개방 셀 구조(open cell structure)를 가질 수 있다.

여기서, 개방 셀 구조는 폼부재(122)의 내부와 외부를 관통하는 구멍을 폼부재(122)의 외주면에 형성하는 구조로서, 폼부재(122)의 표면적을 극대화한다. 따라서 개방 셀 구조는 폼부재(122)에 의한 액체 화물(3)의 흡수를 촉진할 수 있다.

이와 같이 폼부재(122)가 개방 셀 구조로 형성되어 액체 화물(3)을 흡수함으로써 부력 블록(12)은 액체 화물(3)의 표면에 일부 잠긴 상태로 부유하여 액체 화물(3)의 자유면을 덮는다. 이에 따라 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내에서 액체 화물(3)의 슬로싱이 보다 효과적으로 억제될 수 있다.

폼부재(122)는 고분자 소재 등으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 LNG와 같은 액체 화물(3)이 액상을 유지하는 극저온에서도 액체 화물(3)을 흡수할 수 있고, 탄성을 유지할 수 있는 페놀 수지, 멜라민 수지 및 이들의 합성수지 중 어느 하나를 포함하는 고분자 소재로 형성될 수 있다.

커버(123)는 폼부재(122)의 외면을 감싸서 폼부재(122)의 부서짐을 방지하고, 일부 손상된 폼부재(122)의 부스러기로 인한 액체 화물(3)의 오염을 방지한다. 커버(123)는 극저온에서도 상온에서와 같은 내구성을 가질 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

연결 벨트(13)는 부력 블록(12)에 설치되며, 1쌍의 단위 체결 부재(31)가 삽입되도록 양단에 형성되는 연결 고리(135)를 가진다. 예를 들면, 연결 벨트(13)는 부력 블록(12)의 일면 및 타면(도 5의 상면과 하면)에서 부력 블록(12)의 중심부를 가로질러서 각각 설치된다.

연결 벨트(13)는 단순히 부력 블록(12)의 단부 또는 부력 블록(12)의 국부적인 영역에 설치되는 것이 아니라, 상술한 바와 같이 부력 블록(12)의 표면을 가로질러 설치되어 부력 블록(12)과의 접착 면적을 최대화 한다. 따라서 부력 블록(12)의 유동에 의해 연결 벨트(13)와 부력 블록(12) 사이의 계면에 작용하는 하중은 부력 블록(12)의 표면에 고르게 분산될 수 있다, 이에 따라, 슬로싱 억제 장치(4)는 구조적으로 안정성을 가진다.

연결 벨트(13)는 부력 블록(12)의 커버(123)와 동일한 재질로 이루어져 커버(123)에 재봉질로 설치될 수 있으며, 부력 블록(12)의 표면에 접착제(미도시)로 설치될 수 있다.

연결 벨트(13)는 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)와 이에 교차하는 다른 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)로 구비되어, 부력 블록(12)의 일면과 타면에 각각 교차하여 설치된다.

연결 벨트(13)가 교차 설치됨으로써, 격자 구조로 배치되는 제1 단위 부력 유닛들(11)은 x축 방향 및 y축 방향으로 연결될 수 있다. 연결 벨트(13), 즉 단위 벨트(131, 132)는 각각의 양단부에 연결 고리(135)를 형성한다.

도 7은 이웃하는 부력 유닛에서 체결 부재를 분해한 상태의 사시도이고, 도 8은 이웃하는 부력 유닛을 체결 부재로 결합한 상태의 평면도이다. 도 7 내지 도 8을 참조하면, 이웃하는 제1 단위 부력 유닛들(11, 11)은 단위 벨트(131, 132)와 단위 벨트(131, 132)의 연결 고리(135, 135)의 양측에서 "U" 형상의 단위 체결 부재(31)을 걸고, 양측 단위 체결 부재(31)의 나사부에 연결 부재(32)를 체결함으로써, 서로 연결된다.

인접한 한 쌍의 연결 고리(135, 135)에 각각 삽입된 한 쌍의 단위 체결 부재(31)의 양단부는 도 8에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)와 다른 한 쌍의 단위 벨트(131, 132) 사이의 이격된 공간 상에 위치되며, 한 쌍의 단위 체결 부재(31)는 이 공간 상에서 연결 부재(32)로 체결될 수 있다.

체결 부재는 이에 제한되지 않으며, 예를 들어 열쇠 고리 형태로 이루어지는 링형 연결 부재 또는 전체적으로 사각 형태의 체결 부재를 이용하거나 또는 벨트와 동일한 재질의 연결 부재를 이용하여 부력 블록을 상호 연결하는 것도 가능할 것이다.

도 9는 부력 유닛의 체결 부재에 커버 부재를 설치한 상태의 평면도이다. 도 9를 참조하면, 커버 부재(139)는 체결 부재(30)를 덮어서, 체결 부재(30)와 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 현수 천장(104) 사이에서 접촉을 방지하고, 이 접촉에 의한 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 및 현수 천장(104)의 손상을 방지한다. 체결 부재(30)는 극저온에서 사용될 수 있도록 알루미늄 또는 스테인레스강, 그 밖의 복합 소재로 이루어질 수 있다.

이하에서 도 10 내지 도 15을 참조하면, 부력 유닛들(10), 즉 제2(4배수), 제3(3, 2배수) 단위 부력 유닛(24, 22(222, 221))에 대하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제3(2배수) 단위 부력 유닛의 사시도이고, 도 11은 도 10의 부분 단면 사시도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 2배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(221)은 부력 블록(212)을 제1 단위 부력 유닛(11)의 부력 블록(12)의 2배 체적, 즉 동일 단면적의 2배 길이로 형성된다. 즉 부력체(411)는 제1 단위 부력 유닛(11)의 구 형상의 부력체(121) 보다 더 길게 형성된다. 즉 부력 블록(212)에서 부력체(411)는 원기둥 또는 사각기둥(미도시)으로 형성된다. 편의상, 2배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(221)에서 부력체(411)를 원기둥으로 예시한다.

부력체(411)가 원기둥으로 형성됨에 따라 부력체(411)를 감싸는 폼부재(412)는 직육면체로 형성된다. 즉 2배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(221)의 폼부재(412)는 제1 단위 부력 유닛(11)의 정육면체 또는 직육면체 형상의 폼부재(122) 보다 더 길게 형성된다. 커버(413)은 직육면체의 폼부재(412)를 덮는다.

연결 벨트(23)는 폼부재(412)의 길이 방향(y축 방향)으로 커버(413)에 재봉되는 한 쌍의 제1 단위 벨트(231, 231)와 이에 교차하도록 폼부재(412)의 폭 방향(x축 방향)으로 커버(413)에 재봉되는 한 쌍의 제2 단위 벨트(232, 232)를 포함한다. 제2 단위 벨트(232, 232)는 폼부재(412)의 길이 방향에서 제1 단위 부력 유닛(11)의 폼부재(122)에 대응하여 2곳에 배치되며, 1곳에 배치(미도시)될 수도 있다.

2배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(221)은 부력 블록(212) 및 제1 단위 벨트(231)를 제1 단위 부력 유닛(11)의 부력 블록(12) 및 연결 벨트(13)의 2배 길이로 형성하므로 제1 단위 부력 유닛(11)을 사용하는 경우와 비교할 때, 슬로싱 억제 장치(4)에서 체결 부재(30)의 개수를 하나 줄일 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제3(3배수) 단위 부력 유닛의 사시도이고, 도 13은 도 11의 부분 단면 사시도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 3배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(222)은 부력 블록(312)을 제1 단위 부력 유닛(11) 부력 블록(12)의 3배 체적, 즉 동일 단면적의 3배 길이로 형성된다. 즉 부력체(421)는 제1 단위 부력 유닛(11)의 구 형상의 부력체(121) 보다 더 길게 형성된다. 즉 부력 블록(312)에서 부력체(421)는 원기둥 또는 사각기둥(미도시)으로 형성된다. 편의상, 3배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(222)에서 부력체(421)를 원기둥으로 예시한다.

부력체(421)가 원기둥으로 형성됨에 따라 부력체(421)를 감싸는 폼부재(422)는 직육면체로 형성된다. 즉 3배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(222)의 폼부재(422)는 제1 단위 부력 유닛(11)의 정육면체 또는 직육면체 형상의 폼부재(122) 보다 더 길게 형성된다. 커버(423)은 직육면체의 폼부재(422)를 덮는다.

연결 벨트(33)는 폼부재(422)의 길이 방향(y축 방향)으로 커버(423)에 재봉되는 한 쌍의 제1 단위 벨트(331, 331)와 이에 교차하도록 폼부재(422)의 폭 방향(x축 방향)으로 커버(423)에 재봉되는 한 쌍의 제2 단위 벨트(332, 332)를 포함한다. 제2 단위 벨트(332, 332)는 폼부재(422)의 길이 방향에서 제1 단위 부력 유닛(11)의 폼부재(122)에 대응하여 3곳에 배치되며, 1곳 또는 2곳에 배치(미도시)될 수도 있다.

3배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(222)은 부력 블록(312) 및 제1 단위 벨트(331)를 제1 단위 부력 유닛(11)의 부력 블록(12) 및 연결 벨트(13)의 3배로 형성하므로 제1 단위 부력 유닛(11)을 사용하는 경우와 비교할 때, 슬로싱 억제 장치(4)에서 체결 부재(30)의 개수를 하나 또는 두 개를 줄일 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 형성하는 제2(4배수) 단위 부력 유닛의 사시도이고, 도 15는 도 14의 부분 단면 사시도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 4배수 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)은 부력 블록(52)을 제1 단위 부력 유닛(11) 부력 블록(12)의 4배 체적, 즉 동일 단면적의 4배 길이로 형성된다. 즉 부력체(431)는 제1 단위 부력 유닛(11)의 구 형상의 부력체(121) 보다 더 길게 형성된다. 즉 부력 블록(52)에서 부력체(431)는 원기둥 또는 사각기둥(미도시)으로 형성된다. 편의상, 4배수 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)에서 부력체(431)를 원기둥으로 예시한다.

부력체(431)가 원기둥으로 형성됨에 따라 부력체(431)를 감싸는 폼부재(432)는 직육면체로 형성된다. 즉 4배수 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)의 폼부재(432)는 제1 단위 부력 유닛(11)의 정육면체 또는 직육면체 형상의 폼부재(122) 보다 더 길게 형성된다. 커버(433)은 직육면체의 폼부재(432)를 덮는다.

연결 벨트(53)는 폼부재(432)의 길이 방향(y축 방향)으로 커버(433)에 재봉되는 한 쌍의 제1 단위 벨트(531, 531)와 이에 교차하도록 폼부재(432)의 폭 방향(x축 방향)으로 커버(433)에 재봉되는 한 쌍의 제2 단위 벨트(532, 532)를 포함한다. 제2 단위 벨트(532, 532)는 폼부재(432)의 길이 방향에서 제1 단위 부력 유닛(11)의 폼부재(122)에 대응하여 4곳에 배치되며, 1곳, 2곳 또는 3곳에 배치(미도시)될 수도 있다.

4배수 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)은 부력 블록(52) 및 제1 단위 벨트(531)를 제1 단위 부력 유닛(11)의 부력 블록(12) 및 연결 벨트(13)의 4배로 형성하므로 제1 단위 부력 유닛(11)을 사용하는 경우와 비교할 때, 슬로싱 억제 장치(4)에서 체결 부재(30)의 개수를 하나, 둘 또는 세 개를 줄일 수 있다.

한편, 이상에서는 단위 체적을 가지는 제1 단위 부력 유닛(11), 2배수 또는 3배수 체적을 가지는 제3 단위 부력 유닛(22: 221, 222) 및 4배수 체적을 가지는 제2 단위 부력 유닛(24)은 y축 방향으로 연결되는 배치에서 체결 부재(30)의 개수가 줄어드는 것을 설명하였다.

또한, 2배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(221)은 제2 단위 벨트(232)를 2곳 중 1곳에 설치하고 1곳에 설치하지 않으며, 3배수 체적의 제3 단위 부력 유닛(221)은 제2 단위 벨트(332)를 3곳 중 1 또는 2곳에 설치하고 나머지에 설치하지 않으며, 4배수 체적의 제2 단위 부력 유닛(24)은 제2 단위 벨트(532)를 4곳 중 1, 2 또는 3곳에 설치하고 나머지에 설치하지 않으면, 슬로싱 억제 장치(4)에서, 설치하지 않은 수만큼 체결 부재(30)의 개수를 줄일 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 작동 상태도이다. 도 16을 참조하면, 육상 액체 화물 저장 탱크(100) 내부에 액체 화물(3)이 만재된 상태에서, 액체 화물(3)의 유동시, 슬로싱 억제 장치(4)의 부력 유닛들(10)은 액체 화물(3)의 자유면에 잠긴 상태로 부유하면서 체결 부재(30)를 통하여 유동하면서 액체 화물(3)에 의한 슬로싱을 억제할 수 있다.

이때, 육상 액체 화물 저장 탱크(100)의 외곽부에 위치하는 제1 단위 부력 유닛들(11)은 액체 화물(3)의 큰 슬로싱에 의하여 크게 유동하면서 슬로싱을 억제하고, 중심부로 가면서 위치하는 제3, 제2 단위 부력 유닛(22(221, 222), 24)은 액체 화물(3)의 점점 작아지는 슬로싱에 의하여 작게 유동하면서 슬로싱을 억제할 수 있다.

즉 중앙부의 제2 단위 부력 유닛(24)에 비하여, 제3 단위 부력 유닛(22)이 액체 화물(3) 상에서 더 크게 유동하면서 슬로싱을 억제하며, 제3 단위 부력 유닛(22)에 비하여, 외곽부의 제1 단위 부력 유닛(11)이 액체 화물(3) 상에서 더욱 크게 유동하면서 슬로싱을 억제할 수 있다.

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.

3 : 액체 화물 4 : 슬로싱 억제 장치
10 : 부력 유닛 11, 24 : 제1, 제2 단위 부력 유닛
12, 212, 312, 52 : 부력 블록 13, 23, 33, 53 : 연결 벨트
22(221, 222) : 제3 단위 부력 유닛 30 : 체결 부재
31 : 단위 체결 부재 32 : 연결 부재
100 : 육상 액체 화물 저장 탱크 101 : 바닥면
102 : 내부 셸 103 : 외부 셸
104 : 현수 천장 110 : 몸체
120 : 돔형 지붕 121, 411, 421, 431 : 부력체
122, 412, 422, 432 : 폼부재 123, 413, 423, 433 : 커버
130 : 파이프 라인 200 : 기초부

Claims (10)

1. 육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치로서,
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물 상에 부유되는 부력 유닛들; 및
   상기 부력 유닛들을 연결하는 체결 부재
   를 포함하며,
   상기 부력 유닛들은,
   적어도 두 가지의 체적을 가지고,
   상기 부력 유닛들은,
   제1 체적의 제1 단위 부력 유닛, 및
   상기 제1 단위 부력 유닛의 제1 체적보다 큰 제2 체적을 가지는 제2 단위 부력 유닛을 포함하며,
   상기 제1 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 외곽부에 배치되고,
   상기 제2 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 중앙부에서 상기 제1 단위 부력 유닛들의 내측에 배치되는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 횡단면은
   원형으로 형성되며,
   상기 부력 유닛들은
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크의 내부에 저장되는 액체 화물의 표면을 덮도록 전체적으로 원형 또는 도우넛 형태로 이루어지는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 부력 유닛들은,
   상기 제1 체적과 상기 제2 체적 사이의 제3 체적을 가지는 제3 단위 부력 유닛들을 더 포함하며,
   상기 제3 단위 부력 유닛들은, 상기 중앙부에서 상기 외곽부로 가면서 체적이 감소하는 순서로 배치되는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 부력 유닛들은,
   상기 육상 액체 화물 저장 탱크에서 직경 방향을 따라, 외곽부에서 중앙부로 가면서, 상기 제1 단위 부력 유닛, 상기 제3 단위 부력 유닛 및 상기 제2 단위 부력 유닛의 순서로 배치되는,
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 제1 단위 부력 유닛의 제1 체적은 단위 체적을 형성하고,
   상기 제2 단위 부력 유닛의 제2 체적은 상기 제1 체적의 배수인
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1 단위 부력 유닛의 제1 체적은 단위 체적을 형성하고,
   상기 제2 단위 부력 유닛의 제2 체적은 상기 제1 체적의 배수이며,
   상기 제3 단위 부력 유닛들의 제3 체적은 상기 제1 체적과 상기 제2 체적 사이고 상기 제1 체적의 배수인
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 외곽부에 배치되고,
   상기 제2 단위 부력 유닛은, 상기 육상 액체 화물 저장 탱크 내의 중앙부에 배치되며,
   상기 제3 단위 부력 유닛들은,
   상기 중앙부에서 상기 외곽부로 가면서 체적이 감소하는 순서로 배치되는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 부력 유닛은,
   부력 블록에 설치되어 양단에 연결 고리를 형성하는 연결 벨트를 포함하며,
   상기 부력 블록은,
   부력을 가지는 부력체,
   상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및
   상기 폼부재를 덮는 커버
   를 포함하며,
   상기 제2 단위 부력 유닛의 부력체 및 상기 제3 단위 부력 유닛의 부력체는,
   상기 제1 단위 부력 유닛의 부력체 보다 더 길게 형성되는
   육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 단위 부력 유닛은 부력체를 구 또는 직육면체로 형성하고,
    상기 제2 단위 부력 유닛 및 상기 제3 단위 부력 유닛은 부력체를 원기둥 또는 사각기둥으로 형성하는
    육상 액체 화물 저장 탱크용 슬로싱 억제 장치.

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