KR20150140466A - 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재 - Google Patents

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Abstract

방벽 주름부를 보강하는 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창은 선박에 설치되어 액화가스를 저장하기 위한 것으로, 선체에 설치되고 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 구조체와, 저장유체가 수용되는 저장공간을 둘러싸고 단열패널 구조체를 밀봉하며 평면부와 저장공간을 향해 굴곡진 방벽 주름부를 포함하는 방벽과, 방벽 주름부가 저장유체의 충격에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 방벽 주름부의 외부에 설치되는 방벽보강부재를 포함하고, 방벽보강부재는 방벽 주름부로부터 이격되어 방벽 주름부의 외면과 방벽보강부재의 내면 사이에 완충공간을 포함한다.

Description

액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재{CARGO FOR LIQUEFIED NATURAL GAS AND REINFORCING MEMBER USED IN THE SAME}
본 발명은 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방벽 주름부를 보강하는 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재에 관한 것이다.
액화가스는 기체를 냉각 또는 압축하여 액체로 만든 것으로, 수송의 편의성을 위해 공업적으로 상온에서 기체인 것을 액체로 한 것이다. 액화가스 중에서 중요하게 사용되는 것 중 하나로 액화천연가스가 있다. 액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162°C로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스가 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 액화가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화가스 수송선박이 개발되었다.
그런데, 액화가스 수송선박에는 초저온상태로 액화시킨 액화가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(Cargo)이 구비되어 있어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.
즉, 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162°C 정도의 비등 온도를 갖기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 단열패널 구조로 설계되어야 한다. 이러한 액화가스 화물창은 그 구조에 따라 독립형(self-supporting) 방식과 멤브레인(membrane) 방식으로 구분할 수 있다.
액화가스가 단열패널 내부에 누설되는 경우 온도 증가에 따른 급격한 체적 팽창으로 인하여 화물창의 파손을 야기할 수 있다. 따라서 화물창 내부의 액화가스를 밀폐하기 위해 멤브레인 방벽을 구비한다.
액화가스 화물창은 복수의 방벽시트가 결합되어 멤브레인 방벽을 형성하는데 이들 방벽들은 극저온의 액화천연가스에 의하여 열수축이 발생하고, 열수축 발생 시 용접 부위가 열응력을 받아 파손될 수 있다.
이러한 문제 때문에, 방벽들은 낮은 면강성(In-plane Stiffness)을 갖기 위해 방벽 주름부(corrugation)를 갖는다. 방벽 주름부는 열수축 발생 시 일정량 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다.
한국 공개특허공보 10-2012-0013233호(2012.02.14.)는 액화천연가스 저장 탱크 및 그의 제조방법에 대하여 개시하고 있다.
한국 공개특허공보 10-2012-0013233호(2012.02.14.)
본 발명의 실시예는 방벽 주름부가 저장유체의 충격에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있는 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재를 제공하고자 한다.
또한, 조립 및 수선이 간편한 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재를 제공하고자 한다.
또한, 방벽 주름부 내부 공간의 이용이 원활한 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재를 제공하고자 한다.
또한, 면강성을 확보할 수 있는 수 있는 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 화물창에 있어서, 선체에 설치되고 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 구조체; 저장유체가 수용되는 저장공간을 둘러싸고 상기 단열패널 구조체를 밀봉하며, 평면부와 상기 저장공간을 향해 굴곡진 방벽 주름부를 포함하는 방벽; 및 상기 방벽 주름부가 상기 저장유체의 충격에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 방벽 주름부의 외부에 설치되는 방벽보강부재를 포함하고, 상기 방벽보강부재는 상기 방벽 주름부로부터 이격되어 상기 방벽 주름부의 외면과 상기 방벽보강부재의 내면 사이에 완충공간을 포함하는 액화가스 화물창이 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재의 양 측부는 상기 방벽 주름부의 양 측 평면부에 각각 고정되는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재는 상기 방벽 주름부의 길이방향 단부가 개구되어 액화가스가 상기 완충공간에 충진될 수 있는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재는 굴곡진 시트 형상인 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재는 프레스 공법에 의해 형성되는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽 주름부는 서로 다른 방향의 제1 방벽 주름부 및 제2 방벽 주름부와, 상기 제1 및 제2 방벽 주름부가 교차하는 교차부를 포함하고, 상기 방벽보강부재는 상기 교차부에 설치되는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽 주름부는 서로 다른 방향의 제1 방벽 주름부 및 제2 방벽 주름부와, 상기 제1 및 제2 방벽 주름부가 교차하는 교차부를 포함하고, 상기 방벽보강부재는 상기 제1 방벽 주름부 또는 제2 방벽 주름부 중 어느 하나 이상에 설치되고, 상기 방벽 주름부의 길이방향 양 측 단부가 개구되어 액화가스가 상기 완충공간에 충진될 수 있는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재와 상기 방벽 주름부 사이에 마련되어 상기 방벽보강부재로부터 상기 방벽 주름부로 전달되는 하중을 완화하는 충격흡수부재를 더 포함하는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 충격흡수부재는 일면이 상기 방벽보강부재의 내면에 고정되고, 타면이 상기 방벽 주름부의 외면을 지지하는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재는 상기 평면부에 용접 고정되는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재는 릿지를 더 포함하는 액화가스 화물창 이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 저장유체가 수용되는 저장공간을 향해 굴곡진 방벽 주름부를 구비하는 방벽에 설치되는 액화가스 화물창에 사용되는 방벽보강부재에 있어서, 상기 방벽 주름부가 상기 저장유체의 충격에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 방벽 주름부의 외부에 설치되되, 양 측부가 상기 방벽 주름부의 양 측 평면부에 각각 고정되고, 상기 방벽 주름부로부터 이격되어 완충공간을 포함하는 방벽보강부재가 제공될 수 있다.
서로 다른 방향의 상기 방벽 주름부가 교차하는 교차부에 설치되고, 상기 교차부 주위의 평면부에 고정되는 방벽보강부재가 제공될 수 있다.
상기 방벽보강부재와 상기 방벽 사이에 마련되고 탄성변형이 가능한 충격흡수부재를 더 포함하는 방벽보강부재가 제공될 수 있다.
상기 방벽 주름부의 외부를 둘러싸는 외면에 릿지를 포함하는 방벽보강부재가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액화가스 화물창 및 이에 사용되는 방벽보강부재는 방벽 주름부의 외면에 설치되는 방벽보강부재를 이용하여 조립과 수선이 간편하고, 방벽 주름부 내부 공간의 활용이 자유로울 수 있다.
또한, 방벽 주름부와 방벽보강부재 사이에 완충공간을 형성하여 충격 전달량을 줄이면서도, 완충공간에 액화가스를 수용함으로써 수용용적을 확보할 수 있다.
또한, 시트 형상의 방벽보강부재를 이용함으로써 저장유체의 수용용적을 확보할 수 있다.
또한, 시트를 프레스 공법에 의해 성형함으로써 제작 공정을 단순화 할 수 있다.
또한, 릿지 또는 골을 형성하여 면강성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 액화가스 화물창의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 방벽의 주름부를 나타내기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방벽보강부재가 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면도이다.
도 5는 교차부에 본 발명의 다른 실시예에 따른 방벽보강부재가 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방벽보강부재가 설치된 경우에 슬로싱 하중에 따른 방벽 주름부의 변형 정도를 개략적으로 나타내는 참고도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방벽보강부재가 설치된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 9는 충격흡수부재를 포함하는 방벽보강부재를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 9의 다른 실시예에 따른 충격흡수부재가 설치된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 11은 릿지를 포함하는 방벽보강부재를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 액화가스 화물창(1)의 구조를 나타내는 단면도이다.
액화가스 화물창은 LNG(Liquefied Natural Gas) 또는 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 극저온 유체를 저장하기 위한 시설로, RV(Regasification Vessel)와 같은 액화가스 수송선박을 비롯하여, FPSO, (Floating, Production, Storage and Offloading), FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), 또는 SRV(Shuttle and Regasification Vessel) 등의 해양구조물과, 육상에 설치되는 가스저장구조물 등에 설치될 수 있다.
액화가스 화물창(1)은 기밀 안정성을 확보하기 위하여 액화가스의 수용공간을 둘러싸도록 밀봉하는 주방벽(40)과 2층 구조의 단열패널 구조체(U, L)를 포함하고, 상부 단열패널 구조체(U)와 하부 단열패널 구조체(L) 사이에 보조방벽(31)을 포함하는 것이 보통이다. 또한, 단열패널은 일반적으로 폴리 우레탄 폼 등과 같이 단열성능이 우수하면서도 경량인 재료를 이용할 수 있다.
하부 단열패널 구조체(L)는 하부 단열패널(20)과 하부 보강패널(21)을 포함할 수 있다. 하부 단열패널(bottom insulation panel; 20)은 액화가스 수송선박의 외벽(10) 내면에 설치되고, 견고한 고정을 위하여 하부 보강패널(21)을 매개로 하여 에폭시 매스틱(epoxy mastic; 11)에 의해 부착됨과 동시에 스터드볼트(stud bolt; 12)에 의해 기계적으로도 고정된다. 외벽(10)은 저장유체의 하중을 지지할 수 있으며, 이너 헐(Inner hull)이 사용될 수 있다.
더 자세히 설명하면, 매스틱(11)은 탄성을 가지는 접착 물질로 하부 보강패널(21) 하면에 발라진 후 외벽(10)에 부착된다. 매스틱(11)은 하부 단열패널(20)의 단차를 조절할 수 있으며, 하부 단열패널(20)에 가해지는 하중을 흡수할 수도 있다. 외벽(10) 내면에는 스터드볼트(12)가 용접 결합되고, 하부 단열패널(20)은 스터드볼트(12)가 삽입될 수 있도록 관통홀(22)을 형성한다. 관통홀(22) 사이로 스터드볼트(12)가 삽입되면 너트(13)를 이용하여 하부 보강패널(21)과 스터드볼트(12)를 견고히 고정한다. 그 후 원기둥 형태의 폼 플러그(23)를 관통홀(22)에 삽입하여 하부 단열패널(20)을 마감한다.
인접하는 하부 단열패널(20)은 서로 간격을 두고 결합하고, 하부 단열패널(20)의 고정이 완료된 후 하부 단열패널(20) 사이의 간격에는 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(flat joint; 24)가 채워진다.
하부 단열패널(20) 상에는 리지드 트리플렉스(rigid triplex) 또는 SUS(Stainless Steel) 등의 보조방벽(31)이 부착 고정된다. 인접하는 보조방벽(31)은 보조연결방벽(32)에 의해 연결됨으로써 보조방벽(31)의 밀봉이 완료된다. 보조연결방벽(32)은 에폭시 글루를 이용하여 리지드 트리플렉스(rigid triplex; 31) 상에 부착되는 서플 트리플렉스(Supple triplex; 32)일 수 있다.
상부 단열패널 구조체(U)는 상부 단열패널(30)과, 연결패널(33)과, 상부 보강패널(34)을 포함할 수 있다. 상부 단열패널(top insulation panel; 30)은 하부 단열패널(20) 상에 적층 고정되고 인접하는 상부 단열패널(30) 사이에는 연결패널(33)(또는 탑 브릿지 패널, top bridge panel)이 설치된다. 연결패널(33)은 서플 트리플렉스(32) 상에 에폭시 글루를 이용하여 부착 고정될 수 있다.
상부 단열패널(30)과 연결패널(33)의 설치가 완료된 후 금속재질의 멤브레인을 이용하는 주방벽(40)이 상부 단열패널(30)과 연결패널(33) 상에 앵커 스트립(미도시)을 매개로 부착됨으로써 화물창이 완성된다.
이상은 액화가스 화물창의 여러 실시예 중 하나의 실시예를 예로 들어 화물창을 설명하였다. 이 외에도 용접형 보조방벽을 사용하거나 다른 형태의 멤브레인 방벽을 포함하는 액화가스 화물창이 사용될 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 위에서 설명한 액화가스 화물창(1)의 구조에 한정되지 않으며, 멤브레인을 이용하는 액화가스 화물창이라면 그 종류를 가리지 않고 사용될 수 있을 것이다.
도 2는 방벽(40)의 주름부(42)를 나타내기 위한 사시도이다. 이하의 방벽(40)은 도 1의 주방벽(40)과 보조방벽(31)을 포함한다. 다만, 편의를 위해 주방벽(40)을 예로 들어 설명하도록 한다.
방벽(40)은 단열패널 구조체(U, L)를 액화가스로부터 기밀하게 보호하기 위한 것으로, 다수의 시트가 용접 등에 의해 결합되어 단열패널 구조체(U, L)를 액화가스로부터 차단시킨다. 방벽(40)은 다양한 재료를 사용할 수 있지만, 일반적으로 SUS(Stainless Steel) 재질이 사용될 수 있다.
방벽(40)은 극저온의 액화가스와 직접 접촉하는 금속재질의 것으로 큰 열응력을 받는다. 따라서, 방벽(40)은 열응력을 해소하기 위하여 서로 교차하는 두 방향의 주름부(42: 42a, 42b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방벽(40)은 평면부(41)와, 평면부(41)로부터 수용공간을 향해 굴곡지고, 열변형에 의한 수축 또는 신장이 용이하도록 서로 다른 방향으로 배열되는 제1 방벽 주름부(42a)와 제2 방벽 주름부(42b), 그리고 두 방향의 방벽 주름부가 교차하는 교차부(43)를 포함할 수 있다. 이하에서의 주름부(42)는 교차부(43)를 포함한다. 교차부(43) 역시 두 방향의 주름부(42a, 42b)가 서로 만나는 부분을 의미하기 때문이다.
본 발명의 도면에는 서로 수직하게 배치되는 두 방향의 방벽 주름부(42a, 42b)가 도시되어 있지만, 필요에 따라 세 방향 이상의 방벽 주름부를 포함할 수 있다. 일 예로, 세 방향의 방벽 주름부는 서로 60도의 각도를 두고 배치될 수 있다.
방벽(40)의 면내 방향으로 작용하는 열응력은 두 방향의 주름부(42a, 42b)에 의해 해소될 수 있다. 주름부(42)는 폭 방향으로 변형의 여지가 있기 때문에, 열응력에 대응할 수 있다. 제1 방벽 주름부(42a)의 길이 방향(제1방향)으로 작용하는 열응력은 제2 방벽 주름부(42b)의 신축성에 의해 해소되고, 제2 방벽 주름부(42b)의 길이 방향(제2방향)으로 작용하는 열응력은 제1 방벽 주름부(42a)의 신축성에 의해 해소될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방벽보강부재(100)를 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방벽보강부재(100)가 설치된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방벽보강부재(100)는 방벽 주름부(42:42a, 42b)의 외부에 설치되어 방벽 주름부(42)가 저장유체의 충격에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 방벽 주름부(42)는 수용공간을 향하여 굴곡지도록 마련되기 때문에 방벽 주름부(42) 내부에 빈 공간(44)이 발생한다. 따라서 슬로싱 충격에 의해 방벽 주름부(42)의 변형이 발생할 수 있다.
슬로싱(Sloshing)이란, 선박이나 부유식 구조물이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 화물창 내에 수용된 액체 상태의 물질이 유동하는 현상을 말한다. 화물창 내부의 일부 영역에만 액체가 차 있을 경우, 액체의 유동에 의한 슬로싱에 의해 화물창 벽면과 천장은 심한 충격을 받게 되며 이를 슬로싱 충격(Sloshing impact)이라 한다. 슬로싱 충격은 방벽(40)과 그 주름부(42)에 손상을 입힐 뿐 아니라, 단열패널에까지 전해져 단열패널을 손상시킬 수 있다.
슬로싱 현상은 선박 운항 중 선박의 동적 움직임에 의해 필연적으로 발생하는 것으로, 화물창은 슬로싱에 의한 하중을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 설계되어야 한다. 또한, 수용공간을 향해 돌출된 방벽 주름부(42)의 변형을 방지하기 위해 방벽 주름부(42) 내부의 공간(44)에 보강부재(미도시)를 삽입하는 등의 노력이 필요하다. 그러나 보강부재를 삽입하는 방법은 설치 및 유지보수에 많은 시간 및 비용이 소요되고 화물창의 무게를 증가시키는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 방벽보강부재(100)는 방벽 주름부(42)의 외부에 설치되어 설치 및 유지보수가 간편하고 비용이 절감될 수 있다. 또한, 방벽 주름부(42)의 양 측부에 고정되어 방벽 주름부(42)와 함께 열변형하여 방벽(40)의 열응력을 해소할 수 있다. 또한, 방벽(40)과 같이 얇은 시트를 이용하는 경우 보강부재를 삽입하는 경우와 비교하여 화물창의 무게 증가를 최소화할 수 있다.
방벽보강부재(100)는 방벽 주름부(42)로부터 이격되어 방벽 주름부(42)의 외면과 방벽보강부재(100)의 내면 사이에 완충공간(110)이 마련될 수 있다. 또한, 방벽보강부재(100)는 방벽 주름부(42)의 길이방향 단부가 개구되어 저장유체가 완충공간(110) 내부에 수용될 수 있다.
방벽보강부재(100)는 방벽(40)에 부착되는 부착부(104)와 방벽 주름부(42)의 외면을 둘러싸도록 덮는 보강부(105)를 포함한다. 부착부(104)는 방벽 주름부(42)의 양 측에 위치하는 평면부(41)에 부착될 수 있다. 방벽보강부재(100)는 방벽(40)과 같은 재료로 마련될 수 있으며, 일 예로 SUS로 마련될 수 있다. 또한, 방벽보강부재(100)는 방벽(40)과 마찬가지로 시트를 이용하여 프레스 공법에 의해 성형할 수 있다. 방벽보강부재(100)와 방벽(40)의 부착 방법은 용접을 포함한다.
보강부(105)는 방벽 주름부(42)의 형상에 대응하는 형상을 할 수 있다. 즉, 방벽 주름부(42)의 곡면 형상과 동일한 곡선 형상을 가지면서도 그 크기만이 더 클 수 있다. 도 4에는 방벽보강부재(100)가 방벽 주름부(42)의 전면으로부터 이격된 거리가 동일한 것을 나타내었다. 다만, 필요에 따라 그 거리가 달라질 수 있다. 또한, 보강부(105)의 일부분이 방벽 주름부(42)에 밀착하는 것을 포함한다.
도 5는 교차부(43)에 본 발명의 다른 실시예에 따른 방벽보강부재(100-1)가 설치된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 6는 도 5의 분해사시도이다.
교차부(43)에 설치되는 방벽보강부재(100)는 제1 방벽 주름부(42a)의 외면을 둘러싸는 제1 방벽보강부재 주름부(101)와, 제2 방벽 주름부(42b)의 외면을 둘러싸는 제2 방벽보강부재 주름부(102)와, 교차부(43)의 외면을 덮는 방벽보강부재 교차부(103)를 포함한다.
또한, 교차부(43)에 설치되는 방벽보강부재(100)의 부착부(104)는 교차부(43) 주위의 평면부(41)에 부착될 수 있다. 즉, 제1 방벽 주름부(42a)와 제2 방벽 주름부(42b) 사이의 평면부(41)에 부착될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방벽보강부재(100)가 설치된 경우에 슬로싱 하중에 따른 방벽 주름부(42)의 변형 정도를 개략적으로 나타내는 참고도이다. 도 7을 참고하여 방벽보강부재(100)가 설치됨으로써 방벽 주름부(42)에 가해지는 충격이 완화되는 것을 설명하도록 한다. 도면에는 방벽 주름부(42)에 설치되는 방벽보강부재(100)를 예로 하여 도시하였지만, 도 5에 도시한 교차부(43)에 설치되는 방벽보강부재(100-1)에도 같은 방법으로 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
방벽보강부재(100)는 슬로싱 하중(F1)을 받아 형상이 변형된다. 이 때, 방벽보강부재(100)의 형상변형으로 인하여 방벽보강부재(100)와 방벽 주름부(42) 사이의 완충공간(110)에 수용되는 저장유체에 압력이 전달된다. 그러나, 일차적으로 방벽보강부재(100)의 형상이 탄성적으로 변하는 과정에서 초기 하중(F1)의 일부가 흡수되고, 압력을 받은 저장유체의 일부가 방벽 주름부(42)를 타고 이동하면서 저장유체에 의해 방벽 주름부(42)로 전달되는 슬로싱 하중(F2)은 방벽보강부재(100)에 일차적으로 전해지는 슬로싱 하중(F1) 보다 작아진다(F1 > F2).
도 7에는 방벽 주름부(42)와 같은 두께의 방벽보강부재(100)를 설치하는 경우를 예로 들었다. 일반적으로, 방벽 주름부(42) 또는 방벽보강부재(100)의 두께가 두꺼워질수록 하중에 대한 저항력이 향상되지만 열응력에 대한 저항력이 작아진다. 슬로싱 하중(F1)에 의해 방벽보강부재(100)는 형상이 변형되고, 압력을 받은 저장유체가 방벽 주름부(42)에 전달하는 하중(F2)에 의해 방벽 주름부(42)도 형상이 변형된다. 이 때, 방벽보강부재(100)가 변형되는 정도와 방벽 주름부(42)가 변형되는 정도를 비교하면, 방벽 주름부(42)가 변형되는 정도가 크게 작아지는 것을 확인할 수 있다.
도면에는 상방 45도 각도 방향으로 하중이 전달되는 것을 도시하였지만, 방벽보강부재(100)는 슬로싱 하중이 어느 방향으로 전달되더라도 방벽 주름부(42)에 전달되는 충격을 완화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방벽보강부재(100-2)가 설치된 모습을 나타내는 단면도이다. 도 6에 도시된 방벽보강부재(100)는 방벽 주름부(42)의 전면과 방벽보강부재(100)가 서로 떨어지는 것을 도시하였다. 이와 달리, 도 8에 도시된 방벽보강부재(100-2)는 평면부(41)와 방벽 주름부(42)가 연결되는 부분에서는 방벽 주름부(42)의 외면에 방벽보강부재(100-2)가 밀착하고 방벽 주름부(42)의 마루 부분에서는 방벽보강부재(100-2)가 이격되도록 마련된다.
또 다른 실시예에 따른 방벽보강부재(100-2)의 보강부(105) 곡선 형상은 방벽 주름부(42)의 곡선 형상과 상이할 수 있다. 방벽보강부재(100-2)는 평면부(41)와 방벽 주름부(42)가 연결되는 부분에 지지됨으로써 안정적으로 고정될 수 있으면서도, 방벽 주름부(42)의 외면과 방벽보강부재(100-2) 사이에 완충공간(110)이 마련됨으로써 앞서 설명한 충격 완충 효과를 기대할 수 있다.
도 9는 충격흡수부재(106)를 포함하는 방벽보강부재(100-3)를 나타내는 단면도이고, 도 10은 도 9의 다른 실시예에 따른 충격흡수부재(107)가 설치된 모습을 나타내는 단면도이다.
충격흡수부재(106, 107)는 방벽보강부재(100-3, 100-4)와 방벽 주름부(42) 사이에 마련되어 방벽보강부재(100-3, 100-4)로부터 방벽 주름부(42)로 전달되는 하중을 완화할 수 있다. 방벽보강부재(100-3, 100-4)와 방벽 주름부(42) 사이에 마련되는 완충공간(110)에 의해 일차적으로 충격이 완화되지만, 별도의 충격흡수부재(106, 107)를 이용하는 경우 충격완화 효과를 보다 증대할 수 있다. 충격흡수부재(106, 107)는 방벽보강부재(100-3, 100-4)의 내면에 부착되어 방벽 주름부(42)를 지지할 수 있다.
도면에는 충격이 전해지기 전에 충격흡수부재(106)의 일면이 방벽(40) 지지부의 외면을 지지하는 것을 도시하였지만, 이와 달리 평상시에는 충격흡수부재의 일면이 방벽 주름부(42)로부터 떨어져 있지만 충격이 전해지는 경우 방벽보강부재의 형상변형에 의해 충격흡수부재의 일면이 방벽 주름부(42)를 지지하는 것을 포함한다.
충격흡수부재(106, 107)는 탄성변형이 가능한 것으로, 탄성체를 이용할 수 있다. 일 예로 섬유구조를 이용하는 스펀지(Sponge) 타입이나, 스프링 타입을 이용할 수 있다.
도 9에 도시된 예는 충격흡수부재(106)가 방벽 주름부(42)의 일부면을 지지하는 경우를 나타내고, 도 10에 도시된 예는 충격흡수부재(107)가 방벽 주름부(42)의 전면을 지지하는 경우를 나타낸다. 도 10에 도시된 예의 경우에는 완충공간(110)의 대부분에 충격흡수부재(107)가 마련됨으로써 저장유체에 의한 완충효과보다 더 큰 완충효과를 나타낼 수 있다. 다만, 완충공간(110)의 체적에 저장유체를 수용하던 경우와 비교할 때, 화물창(1)에 저장유체를 수용할 수 있는 저장용적이 다소 줄어드는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 방벽보강부재(100-4)의 경우 방벽 주름부(42)로부터 떨어진 거리가 줄어든 것을 확인할 수 있다. 충격흡수부재(107)가 방벽 주름부(42)의 많은 면을 지지하여 완충 효과를 극대화할 수 있는 만큼 충격흡수부재(107)의 두께를 줄여서 화물창(1) 전체의 저장용적을 확보할 수 있다.
도 11은 릿지(108)를 포함하는 방벽보강부재(100-5)를 나타내는 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방벽보강부재(100-5)는 릿지(108)(Ridge)를 포함할 수 있다. 릿지(108)는 방벽보강부재(100-5)의 외면에 형성되는 돌출부를 의미하며, 방벽보강부재(100-5)의 일 측면으로부터 마루를 지나 타 측면으로 연장될 수 있다. 릿지(108)는 방벽보강부재(100-5)의 길이방향으로 돌출되도록 마련된다. 길이방향으로 돌출된다는 의미는 방벽보강부재(100-5)의 길이방향에 대하여 측면에서 보았을 때 웨이브가 형성될 수 있다는 의미이다. 도 11에서는 방벽보강부재(100-5)의 곡면에 연속하여 형성되는 릿지(108)를 도시하였지만, 이와 달리 단속적으로 형성되는 릿지(108)를 포함한다. 즉, 방벽보강부재(100-5)의 측면부에만 릿지(108)가 형성되는 것이 가능할 수도 있다.
또한, 두 개 이상의 릿지(108)가 방벽보강부재(100-5)의 길이방향으로 연속적으로 마련될 수도 있고 하나의 릿지(108)만이 마련될 수도 있다. 연속적으로 릿지(108)가 마련되는 경우 두 릿지(108) 사이에는 하나의 골이 형성될 수도 있다.
릿지(108)는 방벽보강부재(100-5)의 면내강성을 증가시킬 수 있다. 면내강성(in-plane stiffness)이란 면상 구조에서 중심 면내 방향으로 주어진 단위 변형에 대하여 생기는 면내 방향의 강성을 나타낸다. 따라서, 면내강성이 증가한 방벽보강부재(100-5)는 슬로싱에 대한 저향력이 증가하고, 방벽 주름부(42)를 변형으로부터 더 잘 보호할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 외벽, 11: 매스틱,
12: 스터드볼트, 13: 너트,
20: 하부 단열패널, 21: 하부 보강패널,
22: 관통홀, 23: 폼 플러그,
24: 플랫 조인트, 30: 상부 단열패널,
31: 보조방벽, 32: 보조연결방벽,
33: 연결패널, 34: 상부 보강패널,
40: 방벽, 41: 평면부,
42a: 제1 방벽 주름부, 42b: 제2 방벽 주름부,
43: 교차부, 100: 방벽보강부재,
101: 제1 방벽보강부재 주름부, 102: 제2 방벽보강부재 주름부,
103: 방벽보강부재 교차부, 104: 부착부,
105: 보강부, 106,107: 충격흡수부재,
108: 릿지, 110: 완충공간.

Claims (12)

  1. 선박에 설치되어 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 화물창에 있어서,
    선체에 설치되고 액화가스를 외부로부터 단열하는 단열패널 구조체;
    저장유체가 수용되는 저장공간을 둘러싸고 상기 단열패널 구조체를 밀봉하며, 평면부와 상기 저장공간을 향해 굴곡진 방벽 주름부를 포함하는 방벽; 및
    상기 방벽 주름부가 상기 저장유체의 충격에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 방벽 주름부의 외부에 설치되는 방벽보강부재를 포함하고,
    상기 방벽보강부재는 상기 방벽 주름부로부터 이격되어 상기 방벽 주름부의 외면과 상기 방벽보강부재의 내면 사이에 완충공간을 포함하는 액화가스 화물창.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방벽보강부재의 양 측부는 상기 방벽 주름부의 양 측 평면부에 각각 고정되는 액화가스 화물창.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방벽보강부재는 상기 방벽 주름부의 길이방향 단부가 개구되어 액화가스가 상기 완충공간에 충진될 수 있는 액화가스 화물창.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방벽 주름부는 서로 다른 방향의 제1 방벽 주름부 및 제2 방벽 주름부와, 상기 제1 및 제2 방벽 주름부가 교차하는 교차부를 포함하고,
    상기 방벽보강부재는 상기 교차부에 설치되는 액화가스 화물창.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방벽 주름부는 서로 다른 방향의 제1 방벽 주름부 및 제2 방벽 주름부와, 상기 제1 및 제2 방벽 주름부가 교차하는 교차부를 포함하고,
    상기 방벽보강부재는 상기 제1 방벽 주름부 또는 제2 방벽 주름부 중 어느 하나 이상에 설치되고, 상기 방벽 주름부의 길이방향 양 측 단부가 개구되어 액화가스가 상기 완충공간에 충진될 수 있는 액화가스 화물창.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방벽보강부재와 상기 방벽 주름부 사이에 마련되어 상기 방벽보강부재로부터 상기 방벽 주름부로 전달되는 하중을 완화하는 충격흡수부재를 더 포함하는 액화가스 화물창.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충격흡수부재는 일면이 상기 방벽보강부재의 내면에 고정되고, 타면이 상기 방벽 주름부의 외면을 지지하는 액화가스 화물창.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방벽보강부재는 릿지를 더 포함하는 액화가스 화물창.
  9. 저장유체가 수용되는 저장공간을 향해 굴곡진 방벽 주름부를 구비하는 방벽에 설치되는 액화가스 화물창에 사용되는 방벽보강부재에 있어서,
    상기 방벽 주름부가 상기 저장유체의 충격에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 방벽 주름부의 외부에 설치되되,
    양 측부가 상기 방벽 주름부의 양 측 평면부에 각각 고정되고, 상기 방벽 주름부로부터 이격되어 완충공간을 포함하는 방벽보강부재.
  10. 제9항에 있어서,
    서로 다른 방향의 상기 방벽 주름부가 교차하는 교차부에 설치되고, 상기 교차부 주위의 평면부에 고정되는 방벽보강부재.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 방벽보강부재와 상기 방벽 사이에 마련되고 탄성변형이 가능한 충격흡수부재를 더 포함하는 방벽보강부재.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 방벽 주름부의 외부를 둘러싸는 외면에 릿지를 포함하는 방벽보강부재.
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