KR101949548B1 - 엘엔지 화물창 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘엔지가 저장되는 엘엔지 운반선의 엘엔지 화물창에 관한 것으로서, 내부에 저장된 유체의 하중을 흡수하는 멤브레인층과 보온층 및 외벽층으로 이루어진 엘엔지 화물창에 있어서, 상기 보온층은 두 개의 단열층과 상기 단열층 사이에 설치되는 보강판으로 이루어지고, 상기 단열층 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 이종 재질의 단열빔이 교대로 접착되어 형성된 판상 구조의 단열판을 순차적으로 다수개 적층하여 이루어지도록 하되, 상기 각각의 단열판은 상기 단열빔이 서로 교차 배치되도록 적층함으로써, 두 단열재의 상호 보완 작용을 통해 기계적 강도는 물론 단열 성능 또한 우수한 화물창을 제공하여 화물창의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있는 엘엔지 화물창에 관한 것이다.

Description

엘엔지 화물창{LNG cargo containment}

본 발명은 엘엔지 운반선에 탑재되는 엘엔지 화물창에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내부에 저장된 유체의 하중을 흡수하는 멤브레인층과 보온층 및 외벽층으로 이루어진 엘엔지 화물창에 있어서, 상기 보온층을 서로 다른 이종 재질의 단열빔으로 이루어진 다수개의 단열판으로 구성함으로써, 상호 보완을 통해 기계적 강도와 단열성능을 모두 만족시킬 수 있는 엘엔지 화물창에 관한 것이다.

일반적으로 엘엔지(LNG)를 운반하는 선박은 엘엔지를 보관할 수 있는 탱크 형태의 다수개의 화물창이 설치됨으로써, 상기 화물창에 액체 상태의 엘엔지를 저장하여 운반하고 있다.

이러한 엘엔지 캐리어(LNG Carrier)에 탑재된 엘엔지 화물창은 엘엔지(LNG)의 특성상 극저온의 유체를 저장할 수 있어야 함과 동시에 Current, Wave, Wind 등의 환경 하중에 의해 생성된 유체의 요동(Sloshing) 하중을 견딜 수 있는 강도를 가져야 한다.

또한 LNGC(Liquefied Natural Gas Carrier)의 경우 수리를 위하여 dry docking이 가능하나 FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)의 경우에는 설치된 장소에서 20년 이상 operation이 가능해야 하므로 설치 해역의 환경 조건에 따라 기존의 화물창보다 더 높은 강도가 요구되기도 한다.

따라서 엘엔지 화물창은 우수한 기계적 강도와 뛰어난 단열 성능을 확보할 수 있는 구조로 제작되어 져야 한다.

이하 도 1을 참조하여 종래의 엘엔지 화물창을 간략히 설명한다.

여기서 도 1은 종래의 엘엔지 화물창의 구성도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 종래의 화물창은 일반적으로 멤브레인층(100)과 보온층(200) 및 외벽층(300)이 순차적으로 접착되어 이루어진 적층 구조를 형성하고 있다.

여기서 멤브레인층(100)은 유체가 직접적으로 접촉되는 부분으로서, 화물창 내부에 저장된 유체의 요동에 의한 슬로싱(sloshing) 등과 같은 다양한 물리적 충격이나 하중을 흡수하는 역할을 하게 되며, 플라이우드(Plywood)로 이루어진 지지판(120) 위에 멤브레인 구조체(110)가 결합된 형태로 제작된다.

또한 외벽층(300)은 화물창의 최 외측부를 구성하게 되며, 플라이우드층(320)이 접착층(mastic)(330)에 의해 외판(310)에 접착된 구조로 이루어진다.

한편 보온층(200)은 극저온의 엘엔지를 외부와 열적으로 격리시키는 단열 기능을 수행하는 것으로서, 통상적으로 폴리우레탄폼(Poly Urethane Foam)이나 에어로젤 복합 멜라민폼 등과 같은 다양한 소재의 보냉재가 사용되고 있다.

그러나 엘엔지 화물창에 사용되는 단열소재는 단열 성능이 우수할수록 BOR(Boil off ratio)가 낮아져 저장 기간이 길어지게 되나, 일반적으로 기계적 강도와 단열성능은 서로 상충되는 물성이기 때문에 두 가지 특성을 모두 만족하는 단열소재를 찾기가 어려운 문제점이 있었다.

예를 들어 강화 폴리우레탄폼(R-PUF) 단열소재는 기계적 강도가 우수하고, 단열성능도 어느 정도 만족시킬 수 있는 반면에 에어로젤 복합 멜라민폼 단열 소재는 뛰어나 단열 성능을 가지고 있으나, 이에 비해 상대적으로 기계적 강도가 취약하다는 문제점이 있는 것이다.

따라서 종래의 엘엔지 화물창의 보온층은 우수한 기계적 강도와 뛰어난 단열성능 모두 만족시키는 데 한계가 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 엘엔지 화물창에 설치되는 보온층에 두 개의 단열층을 구비하고, 이때 상기 단열층 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 이종 재질의 단열빔이 교대로 접착되어 형성된 단열판을 순차적으로 다수개 적층하여 상기 단열빔이 서로 교차 배치되도록 함으로써, 두개의 단열재가 상호 보완할 수 있도록 하여 우수한 기계적 강도와 뛰어난 단열성능을 모두 만족시킬 수 있는 엘엔지 화물창을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 저장된 유체의 하중을 흡수하는 멤브레인층과 보온층 및 외벽층으로 이루어진 엘엔지 화물창에 있어서,

상기 보온층은 두 개의 단열층과 상기 단열층 사이에 설치되는 보강층으로 이루어지고, 상기 단열층 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 이종 재질의 단열빔이 교대로 접착된 판상 구조의 단열판을 순차적으로 다수개 적층하여 이루어지도록 하되, 상기 각각의 단열판은 상기 단열빔이 서로 교차 배치되도록 설치하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 단열층은 상기 단열빔이 서로 직각으로 교차되도록 상기 단열판을 순차적으로 적층시킨다.

또한 상기 단열층은 홀수층을 구성하는 단열판과 짝수층을 이루는 단열판에 있어서 서로 다른 이종 재질의 단열빔이 마주보도록 배치되는 것이 바람직하다.

한편 상기 단열빔은 강화 폴리우레탄폼과 에어로젤 복합 멜라민폼 소재로 제작될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 두 개의 서로 다른 재질이 하나의 단열판을 형성하게 되어 서로 취약한 기계적 강도와 단열 성능을 상호 보완할 수 있게 됨으로써, 내부에 저장된 유체의 하중이나 충격을 효과적으로 흡수하여 화물창의 구조적 안전성을 확보할 수 있는 것은 물론 뛰어난 단열성능을 만족시킬 수 있고, 또한 화물창의 수명과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 엘엔지 화물창의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 엘엔지 화물창의 구성도,
도 3은 본 발명에 구비된 단열층의 일 실시예의 분해사시도,
도 4는 본 발명에 구비된 단열층의 일 실시예의 사시도이다.

이하 본 발명에 따른 엘엔지 화물창의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

여기서 도 2는 본 발명에 따른 엘엔지 화물창의 구성도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 구비된 단열층의 일 실시예의 분해사시도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명에 구비된 단열층의 일 실시예의 사시도를 나타낸 것이다.

상기 도면은 설명의 편의를 위하여 화물창 벽면의 부분 단면을 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 엘엔지 화물창은 멤브레인층(10)과 보온층(20) 및 외벽층(50)으로 이루어진다.

일반적으로 엘엔지 화물창은 화물창 내에 액상으로 존재하는 극저온의 엘엔지(LNG)에 의해 많은 하중을 받게 되고, 또한 선박 운항시 엘엔지의 출렁거림 등에 의한 슬로싱(sloshing) 하중도 받게 되므로 충분한 기계적 강도와 단열 성능을 가지고 있어야 한다.

먼저 멤브레인층(10)은 화물창의 최 내측부에 설치되어 상기와 같은 엘엔지에 의한 충격 하중이나 슬로싱 하중 등을 흡수하는 역할을 하게 된다.

이때 멤브레인층(10)은 이러한 하중 등을 흡수할 수 있도록 완충 공간을 가지는 멤브레인 구조체(11)를 형성함으로써, 유체에 의한 하중이나 충격력 등에 대한 완충 기능을 수행하게 되는 것이다.

따라서 멤브레인층(10)은 도 2에 도시된 바와 같은 멤브레인 구조체(11)가 화물창의 내벽을 따라 일정 간격으로 반복하여 배치되는 구조로 이루어져 있다.

이때 멤브레인층(10)은 플라이우드(plywood)로 이루어진 지지판(15)에 결합된다.

한편 본 발명에 따른 보온층(20)은 멤브레인층(10)과 외벽층(50) 사이에 설치되어 화물창 내부에 저장된 엘엔지와 외부를 열적으로 격리시키는 단열 기능을 수행하는 것으로서, 두 개의 단열층(30a,30b)과 보강판(40)으로 이루어진다.

이때 보강판(40)은 두 개의 단열층(30a,30b) 사이에 배치되는 것으로서, 화물창의 손상이나 파손시 엘엔지의 외부 누출 등을 차단하는 역할을 하게 되며, 일반적으로 카본 소재를 이용한 복합재가 사용된다.

한편 도 2에 도시된 바와 같이, 보온층(20)을 구성하는 두 개의 단열층(30a,30b) 중 적어도 어느 하나는 다수개의 단열판(32)으로 이루어진 복합 소재로 구성한다.

즉 상부에 있는 단열층(30a)은 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)으로 이루어진 단열 소재로 제작하고, 하부에 있는 단열층(30b)은 다수개의 단열판(32)을 접착하여 구성하는 것이다.

이때 단열층(30b)을 구성하는 단열판(32)은 도 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 제1단열빔(35)과 제2단열빔(36)으로 구성된다.

즉 단열판(32)은 서로 다른 이종 재질의 제1,2단열빔(35,36)을 교대로 접착하여 하나의 판상 구조를 이루도록 하는 것이다.

따라서 단열층(30b)은 다수개의 단열판(32)이 순차적으로 접착된 적층구조를 이루게 되며, 이때 각각의 단열판(32)은 제1,2단열빔(35,36)이 직각으로 서로 교차 배치되도록 적층시킨다.

한편 도 3은 4개의 단열판(32)으로 이루어지는 단열층(30b)의 예를 도시한 것이며, 이외에도, 보온층(20)은 도 3에 도시된 단열층(30c)과 같이, 제1,2단열빔(35,36)의 길이와 접착 개수 또는 단열판(32)의 적층 개수를 화물창의 구조나 특성 또는 사용 환경 등을 고려하여 적절한 개수로 선택하여 적용할 수 있을 것이다.

이때 제1단열빔(35)은 강화 폴리우레탄폼(R-PUF) 소재의 보냉재를 사용하고, 제2단열빔(36)은 에어로젤 복합 멜라민폼 소재의 보냉재를 사용할 수 있다.

여기서 강화 폴리우레탄폼(R-PUF) 단열소재는 기계적 강도가 우수하고, 단열 성능도 어느 정도 만족시킬 수 있는 반면에 에어로젤 복합 멜라민폼 단열 소재는 뛰어나 단열 성능을 가지고 있으나, 기계적 강도가 취약하다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 단열층(30b)은 서로 다른 재질의 제1,2단열빔(35,36)을 교대로 접착하여 판상 구조의 단열판(32)을 구성함과 동시에 이 단열판(32)을 상,하 방향으로 적층하여 하나의 일체형 구조를 이루도록 함으로써, 두 개의 단열재가 상대적으로 취약한 점을 서로 보완해줄 수 있게 되어 기계적 강도는 물론 뛰어난 단열 성능을 확보할 수 있게 되는 것이다.

여기서 단열층(30b)은 제1,2단열빔(35,36)의 배치 방향이 서로 직각으로 교차되도록 단열판(32)을 순차적으로 적층하여 결합시키는 것이 바람직하다.

즉 상,하로 접착되는 단열판(32)에 있어서, 동일한 소재의 제1,2단열빔(35,36)이 동일 위치에서 동일 방향으로 배치되도록 하면 상호 보완 기능을 얻을 수 없으므로 서로 직각으로 교차되도록 하는 것이다.

한편 단열층(30b)은 제1,2단열빔(35,36)이 서로 직교 되도록 배치하는 것으로 한정하는 것은 아니며, 제1,2단열빔(35,36)이 일정 각도를 가지는 사선으로 배치된 판상 구조의 단열판을 다수개 적층하여 제작하는 것도 가능할 것이다.

여기서 각각의 제1,2단열빔(35,36)과 단열판(32)은 화물창에 통상적으로 사용되는 접착제를 이용하여 접착시킬 수 있을 것이다.

한편 단열층(30b)은 도시된 바와 같이, 홀수층을 구성하는 단열판(32)과 짝수층을 구성하는 단열판(32)에 있어서, 동일한 제1,2단열빔(35,36)이 상,하 방향으로 같은 위치에 배치되지 않도록 한다.

즉 홀수층 또는 짝수층을 구성하는 단열판(32)의 제1,2단열빔(35,36)은 동일 방향으로 배치되므로, 이때 서로 다른 재질의 제1,2단열빔(35,36)이 마주보도록 하여 서로 보완 기능을 할 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어 홀수층을 구성하는 첫번째 층의 단열판(32)이 좌측단에는 제1단열빔(35)이, 우측단에는 제2단열빔(36)이 배치되어 있다면, 세번째 층의 단열판(32)은 좌측단에 제2단열빔(36)이, 우측단에 제1단열빔(35)이 배치되도록 하여 서로 다른 제1,2단열빔(35,36)이 상,하 방향으로 배치되도록 하는 것이다.

따라서 본 발명의 화물창에 구비된 보온층(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 단일 소재로 이루어진 단열층(30a)과 복합소재의 단열층(30b)을 이단으로 배치하고, 또한 복합소재의 단열층(30b)은 서로 다른 이종 재질의 제1,2단열빔(35,36)으로 구성함으로써, 기계적 강도와 단열 성능을 모두 보강할 수 있도록 하는 것이다.

한편 외벽층(50)은 보온층(20)의 하부에 설치되어 화물창의 최 외측부에 설치되는 것으로서, 플라이우드층(55)과 접착제 역할을 하는 접착층(mastic)(57) 및 외판(51)으로 이루어진다.

따라서 본 발명은 엘엔지 화물창을 구성하는 보온층(20)에 두 개의 단열층(30a,30b)을 구비하되, 이 단열층(30a,30b) 중 적어도 어느 하나는 서로 다른 이종 재질의 제1,2단열빔(35,36)이 교대로 접착되어 형성된 단열판(32)을 순차적으로 다수개 적층하고, 이때 각 단열판(32)을 구성하는 제1,2단열빔(35,36)이 서로 교차 배치되도록 함으로써, 두개의 단열재가 서로 부족한 부분을 상호 보완하게 되어 우수한 기계적 강도와 뛰어난 단열성능을 확보할 수 있어 엘엔지 화물창의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10,100 : 멤브레인층 11,110 : 멤브레인 구조체
15,120 : 지지판 20,200 : 보온층
30a,30b,30c : 단열층 32 : 단열판
35 : 제1단열빔 36 : 제2단열빔
40 : 보강판 50,300 : 외벽층
51,310 : 외판 55,320 : 플라이우드층
57,330 : 접착층

Claims (4)

1. 내부에 저장된 유체의 하중을 흡수하는 멤브레인층과 보온층 및 외벽층으로 이루어진 엘엔지 화물창에 있어서,
   상기 보온층은 두 개의 단열층과 상기 단열층 사이에 설치되는 보강층으로 이루어지고,
   상기 단열층 중 적어도 어느 하나는,
   제1방향으로 나란하게 마련되는 이종 재질의 단열빔들을 교대로 접착하여 판상 구조를 이룬 제1단열판과,
   상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 나란하게 마련되는 이종 재질의 단열빔들을 교대로 접착하여 판상 구조를 이룬 제2단열판을 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘엔지 화물창.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단열층은 상기 단열빔이 서로 직각으로 교차되도록 상기 단열판을 순차적으로 적층시키는 것을 특징으로 하는 엘엔지 화물창.
3. 제2항에 있어서,
   상기 단열층은 홀수층을 구성하는 단열판과 짝수층을 이루는 단열판에 있어서 서로 다른 이종 재질의 단열빔이 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 엘엔지 화물창.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단열빔은 강화 폴리우레탄폼과 에어로젤 복합 멜라민폼 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 엘엔지 화물창.

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