KR20210011775A

KR20210011775A - 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조

Info

Publication number: KR20210011775A
Application number: KR1020190089076A
Authority: KR
Inventors: 곽묘정; 윤준영
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2021-02-02

Abstract

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조는, 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되는 복수의 2차 단열패널로 구성되는 2차 단열벽과, 2차 단열벽의 상부에 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되되 2차 단열패널과 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치되는 복수의 1차 단열패널로 구성되는 1차 단열벽을 포함하는 액화천연가스 저장탱크에 있어서, 상기 저장탱크는 저장탱크의 내측 방향을 향하여 돌출된 구조물을 포함하는 특수 구역과 특수 구역을 제외한 일반 구역으로 구획되고, 복수의 1차 단열패널은, 일반 구역에 배치되며 2차 단열패널과 너비와 길이가 동일하게 제작되어 각 모퉁이 부분이 2차 단열패널의 상부 중앙에 고정되는 1차 일반 단열패널과, 특수 구역에 배치되며 돌출된 구조물의 주변부에 배치되는 1차 주변부 단열패널과, 1차 주변부 단열패널이 인접하게 배치되는 1차 일반 단열패널과 가장자리 끝단이 일치하지 않게 배치되는 경우, 1차 주변부 단열패널과 1차 일반 단열패널 사이의 공간에 대응되는 사이즈로 별도 제작되어 배치되는 1차 자투리 단열패널을 포함한다.

Description

액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조 {Insulation Panel Arrangement Structure of Liquefied Natural Gas Storage Tank}

본 발명은 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저장탱크 내에 펌프타워(Pump tower)의 지지를 위해 설치되는 펌프타워 베이스 서포트(Pump Tower Base Support, PTBS)의 주변부 단열패널의 배치구조를 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선 등과 같이 LNG를 수송 혹은 저장하기 위한 구조물에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히 '화물창'이라고도 함)가 설치된다.

LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상적으로 멤브레인형 저장탱크는 GTT의 NO 96형과 MARK Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형 등으로 나눠진다.

NO 96형 저장탱크는, 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar, 36% 니켈강) 멤브레인으로 이루어지는 1차 및 2차 밀봉벽과, 플라이우드 박스(plywood box)에 펄라이트(perlite) 분말 등의 단열재를 채운 단열박스(insulation box) 형태로 마련되는 1차 및 2차 단열벽을 포함한다.

NO 96형 저장탱크는 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어, 1차 밀봉벽의 누설시 상당한 기간동안 2차 밀봉벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다.

또한, NO 96형 저장탱크는 단열벽이 목재 상자 내부에 단열재를 채운 형태이므로, MARK Ⅲ형 저장탱크에 비하여 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며, 용접이 간편하여 자동화율이 높다.

MARK Ⅲ형 저장탱크는, 1.2mm 두께의 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 이루어지는 1차 밀봉벽과, 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 밀봉벽, 그리고 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)의 상면 또는 하면에 목재 합판을 접착한 단열패널(insulation panel)로 마련되는 1차 및 2차 단열벽을 포함한다.

MARK Ⅲ형 저장탱크의 1차 밀봉벽은 극저온 상태의 LNG에 의한 열수축을 흡수하기 위해 파형 주름부를 가지며, 이러한 파형 주름부에서 멤브레인의 변형을 흡수하므로 멤브레인 내에는 큰 응력이 생기지 않는다.

MARK Ⅲ형 저장탱크는 파형 주름을 가지는 1차 밀봉벽의 용접 자동화율이 낮아 설치/제작 측면에서 불리함이 있으나, 인바 멤브레인에 비해 스테인리스강 멤브레인 및 트리플렉스의 가격이 싸고 시공이 간편하며, 폴리우레탄 폼의 단열효과가 뛰어나 널리 사용되고 있다.

상술한 바와 같이, 멤브레인형의 액화천연가스 저장탱크는 선체 내벽으로부터 LNG가 수용되는 내측 공간을 향하여 2차 단열벽, 2차 밀봉벽, 1차 단열벽 및 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층됨으로써 형성되는 단열방벽(thermally insulating barriers)을 포함하는 구조를 가진다.

또한, 단열박스 또는 단열패널과 같은 구성요소들이 반복적으로 배열됨으로써 저장탱크의 단열벽이 형성되는 것이 공지되어 있다.

그런데 액화천연가스 저장탱크는 리퀴드 돔(Liquid dome), 가스 돔(Gas dome), 그리고 펌프타워 베이스 서포트(Pump Tower Base Support, 이하 'PTBS') 등과 같은 스페셜 에어리어(special area)를 포함하고 있으며, 이로 인해 단열방벽의 구성이 변경되어야 하는 구역들이 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 스페셜 에어리어의 주변부에 배치되는 단열패널에 있어서 그 상부에 적층되는 멤브레인(membrane)의 부담을 줄일 수 있는 단열패널 연결구조를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 저장탱크 내에서 발생하는 하중에 대한 패널의 거동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 1차 단열벽 및 2차 단열벽을 이루는 단열패널들을 서로 어긋나도록 교차배치하고, 이러한 교차배치를 고려하여 스페셜 에어리어 주변부의 단열패널을 배치하는 액화천연가스 저장탱크를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되는 복수의 2차 단열패널로 구성되는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열벽의 상부에 상기 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되되 상기 2차 단열패널과 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치되는 복수의 1차 단열패널로 구성되는 1차 단열벽을 포함하는 액화천연가스 저장탱크에 있어서, 상기 저장탱크는 상기 저장탱크의 내측 방향을 향하여 돌출된 구조물을 포함하는 특수 구역과 상기 특수 구역을 제외한 일반 구역으로 구획되고, 상기 복수의 1차 단열패널은, 상기 일반 구역에 배치되며, 상기 2차 단열패널과 너비와 길이가 동일하게 제작되어 각 모퉁이 부분이 상기 2차 단열패널의 상부 중앙에 고정되는 1차 일반 단열패널과, 상기 특수 구역에 배치되며, 상기 돌출된 구조물의 주변부에 배치되는 1차 주변부 단열패널과, 상기 1차 주변부 단열패널이 인접하게 배치되는 상기 1차 일반 단열패널과 가장자리 끝단이 일치하지 않게 배치되는 경우, 상기 1차 주변부 단열패널과 상기 1차 일반 단열패널 사이의 공간에 대응되는 사이즈로 별도 제작되어 배치되는 1차 자투리 단열패널을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조를 제공한다.

상기 1차 주변부 단열패널은 상기 1차 일반 단열패널과 너비방향으로의 끝단은 일치하되 길이방향으로의 끝단이 일치하지 않게 배치되고, 상기 1차 자투리 단열패널은 상기 1차 주변부 단열패널의 길이방향을 따른 전방 및 후방에 배치될 수 있다.

상기 1차 자투리 단열패널은 길이방향을 따른 어느 일측이 상기 1차 일반 단열패널의 길이방향으로의 끝단과 일치하고, 해당 일측의 모퉁이 부분이 하부에 배치되는 상기 2차 단열패널의 상부 중앙에 고정될 수 있다.

상기 1차 주변부 단열패널과 한 쌍의 상기 1차 자투리 단열패널의 길이를 모두 합한 길이는, 상기 1차 일반 단열패널 2개의 길이에 대응될 수 있다.

상기 1차 일반 단열패널과 상기 1차 주변부 단열패널 및 상기 자투리 단열패널은 너비가 동일하게 마련되고, 상기 1차 일반 단열패널과 상기 1차 주변부 단열패널은 너비와 길이가 1:3 비율로 마련되며, 한 쌍의 상기 1차 자투리 단열패널 중 어느 하나는 너비와 길이가 1:1 비율로 마련되고 나머지 하나는 너비와 길이가 1:2 비율로 마련될 수 있다.

또는, 상기 1차 일반 단열패널과 상기 1차 주변부 단열패널 및 상기 자투리 단열패널은 너비가 동일하게 마련되고, 상기 1차 일반 단열패널은 너비와 길이가 1:3 비율로 마련되며, 상기 1차 주변부 단열패널과, 한 쌍의 상기 1차 자투리 단열패널은 너비와 길이가 1:2 비율로 마련될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양은, 저장탱크의 내측 방향으로 돌출되는 구조물을 포함하는 스페셜 에어리어(special area)를 포함하는 액화천연가스 저장탱크에 있어서, 상기 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되는 복수의 2차 단열패널로 구성되는 2차 단열벽; 및 상기 2차 단열벽의 상부에 상기 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되되 상기 2차 단열패널과 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치되는 복수의 1차 단열패널로 구성되는 1차 단열벽을 포함하고, 상기 1차 단열벽은, 상기 스페셜 에어리어의 돌출된 구조물의 주변부에 배치되는 1차 주변부 단열패널을 포함하고, 상기 1차 주변부 단열패널이 너비방향으로 인접하게 배치되는 상기 1차 단열패널과 길이방향을 따른 끝단이 일치하지 않게 배치되는 경우, 상기 1차 주변부 단열패널의 길이방향을 따른 전방 및 후방에 너비방향으로 인접하게 배치되는 상기 1차 단열패널과 길이방향을 따른 일측 끝단이 일치하도록 길이가 조절된 1차 자투리 단열패널을 배치하는 것을 특징으로 하는, 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조를 제공한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, 저장탱크 내에 설치되는 PTBS의 주변부에 단열패널을 설치함에 있어서, 주변부 단열패널의 사이를 브릿지 플레이트에 의해 연결함으로써, 그 상부에 적층되는 멤브레인에 작용하는 부담을 줄이는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, 이중으로 형성되는 단열벽의 상하부 단열패널 간의 교차배치가 스페셜 에어리어를 포함하는 저장탱크 전체에 걸쳐 형성될 수 있으며, 이에 따라 저장탱크 내에서 발생하는 하중에 대한 패널의 거동이 안정적으로 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 2차 단열패널을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 1차 단열패널을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크에서, PTBS의 주변부에 2차 주변부 단열패널을 설치하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 따라 설치된 2차 주변부 단열패널의 구조 해석을 나타낸 도면이다.
도 6은 PTBS를 포함하는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크에 형성되는 2차 단열벽을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크에서, PTBS의 주변부에 1차 주변부 단열패널이 설치되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 PTBS를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 PTBS를 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조를 나타낸 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에서 '1차' 및 '2차'라는 용어의 사용은, 저장탱크에 저장된 LNG를 기준으로 LNG를 1차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지, 2차적으로 밀봉 또는 단열하는 기능을 하는 것인지에 대한 구분 기준으로 구사된 것이다.

또한, 관례상 탱크의 요소에 적용된 용어 '상부' 또는 '위'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 내측을 향하는 방향을 가리키는 것이고, 마찬가지로, 용어 '하부' 또는 '아래'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 외측을 향하는 방향을 가리키는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 2차 단열패널을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 1차 단열패널을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, 선체(H)의 내벽 상에 배열되는 다수의 2차 단열패널(110)로 이루어지는 2차 단열벽(100)과, 2차 단열벽(100) 상에 설치되는 2차 밀봉벽(200)과, 2차 밀봉벽(200) 상에 배열되는 다수의 1차 단열패널(310)로 이루어지는 1차 단열벽(300)과, 1차 단열벽(300) 상에 설치되는 1차 밀봉벽(400)을 포함하는 구조임을 알 수 있다.

2차 단열벽(100)을 이루는 2차 단열패널(110)은 육면체 형태의 단위패널로 제작되어, 선체(H)의 내벽에 다수의 2차 단열패널(110)이 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 2차 단열벽(100)을 형성할 수 있다.

1차 단열벽(300)을 이루는 1차 단열패널(310)도 마찬가지로 육면체 형태의 단위패널로 제작되어, 2차 밀봉벽(200) 상에 다수의 1차 단열패널(310)이 횡방향 및 종방향으로 배열됨으로써 1차 단열벽(300)을 형성할 수 있다.

1차 및 2차 단열패널(310, 110)은, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF) 또는 강화 폴리우레탄 폼(rigid polyurethane foam, RPUF)으로 이루어지는 단열재의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드 합판이 접착된 샌드위치 패널(sandwich panel)로 마련될 수 있다.

2차 단열벽(100)은 선체(H)의 내벽에 에폭시 매스틱(epoxy mastic)과 같은 접착제나 스터드에 의해 고정될 수 있고, 1차 단열벽(300)은 2차 단열벽(100)과의 사이에 2차 밀봉벽(200)이 개재된 상태에서, 2차 단열패널(110)의 상부에 마련되는 고정장치(securing device)에 1차 단열패널(310)이 결합됨으로써 2차 밀봉벽(200)의 상부에 밀착되게 고정될 수 있다.

2차 밀봉벽(200)은 플랫 인바(Invar) 멤브레인으로 이루어질 수 있다. 구체적으로는 인바 스트레이크(invar strake)로 호칭되는 띠 형상의 금속 플레이트가 2차 단열패널(110)의 상부에 설치되는 텅(tongue) 부재에 연속적으로 용접됨으로써, 2차 밀봉벽(200)이 2차 단열벽(100)의 상부에 설치될 수 있다.

2차 밀봉벽(200)에는 2차 단열패널(110)의 상부에 마련되는 고정장치에 포함되는 스터드가 관통되도록 관통홀이 형성되어 있을 수 있다.

1차 밀봉벽(400)은 LNG와 직접 접촉하여 밀봉하는 것으로서, 극저온에 의한 수축을 흡수하기 위해 저장탱크의 내부를 향해 다수의 파형 주름이 형성된 스테인리스강(SUS) 멤브레인으로 마련될 수 있다.

1차 밀봉벽(400)은 1차 단열패널(310)의 단위패널과 대응되는 사이즈를 가지는 다수의 단위 멤브레인으로 이루어질 수 있으며, 다수의 단위 멤브레인이 1차 단열패널(310)의 상부에 마련되는 앵커 스트립(anchor strip)에 빈틈 없이 용접됨으로써, 1차 밀봉벽(400)이 1차 단열벽(300)의 상부에 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, 2차 단열패널(110)과 그 상부에 배치되는 1차 단열패널(310)이 서로 교차배치되는 구조를 가진다.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)이 상호 교차배치되는 구조에 대해 살펴본다.

전술한 바와 같이, 2차 단열패널(110)은 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 단열재(111)의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드 합판(112, 113)이 접착된 샌드위치 패널로 마련될 수 있다.

마찬가지로, 1차 단열패널(310)도 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열재(311)의 상면 및/또는 하면에 플라이우드 합판(312, 313)이 접착된 샌드위치 패널로 마련될 수 있다.

이때, 1차 및 2차 단열패널(310, 110)은 너비와 길이가 1:3 비율을 가지는 직육면체 형태의 단위패널로 제작될 수 있다. 바람직하게는 1차 및 2차 단열패널(310, 110)은 대략 1m×3m 사이즈의 단위패널로 제작될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고 도면에 도시된 바와 같이, 1차 단열패널(310)은 모퉁이 부위가 2차 단열패널(110)의 상부 중앙에 놓이도록 서로 어긋나게 배치될 수 있으며, 이에 따라 하나의 1차 단열패널(310)은 하부에 배치되는 네 개의 2차 단열패널(110)의 상면에 걸쳐지도록 배치된다.

1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)의 교차배치를 위해, 이들간의 결합을 위해 마련되는 고정장치(S1)는, 2차 단열패널(110)의 상부에서 모서리 내측에 배치될 수 있다.

고정장치(S1)는 2차 단열패널(110)의 정중앙에 하나가 배치되고, 정중앙에 배치되는 고정장치(S1)로부터 전방 및 후방으로 패널의 길이방향으로 동일한 거리만큼 이격되는 위치에 나머지 고정장치(S1)가 각각 배치될 수 있다.

이때 2차 단열패널(110)의 정중앙에 배치되는 고정장치(S1)로부터 전방 및 후방으로 이격되게 배치되는 고정장치(S1)까지의 거리(L1)는, 2차 단열패널(110)의 길이방향 가장자리로부터 인접하는 고정장치(S1)까지의 거리(L2)의 2배가 되도록 배치될 수 있다.

고정장치(S1)는 2차 단열패널(110) 상에서 폭방향으로의 중심선(C) 상에 배치될 수 있다. 2차 단열패널(110)의 폭방향으로의 중심에 배치되는 고정장치(S1)는 양측으로부터 동일한 정도의 응력을 받게 되므로, 패널에 작용하는 응력에 의해 고정장치(S1)가 폭방향으로 변위되는 것이 최소화될 수 있다.

또한, 2차 단열패널(110) 상에는 각 고정장치(S1)를 기준으로 전방 및 후방에 동일한 거리만큼 이격된 위치에 슬릿(114)이 형성될 수 있다. 한 쌍의 슬릿(114) 사이에 배치되는 고정장치(S1)는 양측으로부터 동일한 정도의 응력을 받게 되므로, 패널에 작용하는 응력에 의해 고정장치(S1)가 길이방향으로 변위되는 것이 최소화될 수 있다.

2차 단열패널(110) 상에 형성되는 슬릿(114) 간의 간격은 일정하게 형성될 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이, 슬릿(114)은 2차 단열패널(110)의 상부에 부착되는 플라이우드 합판(112)에도 함께 형성될 수 있다.

고정장치(S1)와의 결합을 위해 1차 단열패널(310)에 마련되는 고정부(S2)는, 1차 단열패널(310)의 네 모퉁이를 포함한 측단부 수직 모서리 부위에 배치될 수 있다. 고정부(S2)는 1차 단열패널(310)의 길이방향을 따라 동일한 간격을 가지도록 이격 배치될 수 있다.

고정부(S2)는 단면이 반원 또는 부채꼴 형태인 홈으로 마련될 수 있으며, 고정장치(S1)에 마련되는 스터드가 고정부(S2)에 관통 삽입된 상태에서 너트를 체결하여 고정부(S2)의 하부 플레이트를 가압함으로써, 1차 단열패널(310)이 2차 단열패널(110) 상에 고정 설치될 수 있다.

본 발명에서는, 2차 단열패널(110)의 상부에 3개의 고정장치(S1)가 마련되고 1차 단열패널(310)의 수직 모서리 부위에 8개의 고정부(S2)가 마련되는 것을 바람직한 실시예로 제시하고 있다.

본 실시예에 따르면, 2차 단열패널(110)의 중앙에 배치되는 고정장치(S1)에는 4개의 1차 단열패널(310)에 형성된 고정부(S2)가 한 번에 결합되고, 2차 단열패널(110)에서 중앙으로부터 이격되게 배치되는 고정장치(S1)에는 2개의 1차 단열패널(310)에 형성된 고정부(S2)가 한 번에 결합된다.

이와 같이 서로 인접하는 1차 단열패널(310)은 그 사이에 배치되는 고정장치(S1)를 서로 공유할 수 있으며, 본 실시예에서는 하나의 2차 단열패널(110)에 3개의 고정장치(S1)를 마련하는 것만으로도, 1차 단열패널(310)의 지지점을 8 포인트나 확보할 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)의 교차배치에 의해, 적은 수의 고정장치(S1)로도 1차 단열패널(310)의 지지점을 최대한으로 확보하는 것이 가능하고, 따라서 지지 구조의 안정성이 향상됨은 물론 단열패널의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 인접하는 1차 단열패널(310)이 공유되는 고정장치(S2)에 의해 동시에 고정됨으로써, 인접하는 패널간의 상대 변위가 감소하고, 저장탱크 내에서 발생하는 하중에 대한 패널의 거동이 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.

미설명부호 115는 2차 밀봉벽(200)을 구성하는 인바 스트레이크가 용접되는 텅(tongue)이 삽입되기 위한 삽입홈이고, 미설명부호 315는 상기 삽입홈(115)에 삽입되는 텅의 돌출부와 이에 용접되는 2차 밀봉벽(200)의 절곡부를 수용하기 위한 수용홈이다.

또한, 미설명부호 314는 열수축에 의한 응력이 집중되는 것을 분산시키기 위해 1차 단열패널(310)의 상부에 일정한 간격을 가지면서 횡방향 및 종방향으로 형성되는 슬릿이고, 미설명부호 316은 1차 밀봉벽(400)이 용접되기 위한 앵커 스트립이다.

한편, 일반적으로 액화천연가스 저장탱크의 내부에는 LNG를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)시키는 펌프타워가 구비되고, 이를 지지하기 위해 저장탱크의 바닥에 PTBS가 설치된다. PTBS는 원통형의 성형물로 제작되며, 선체 내벽으로부터 1차 밀봉벽의 상부 일정 부분까지 직경이 점점 줄어드는 콘 형상으로 마련된다.

이렇게 특수한 구조로 마련되는 PTBS와 같은 스페셜 에어리어(special area)에 대해서는, 단열패널의 시공이 저장탱크의 일반적인 부위와는 다르게 변경되어 이루어져야 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크 내에서 PTBS 주변부에 설치되는 단열패널의 구조에 대해 설명한다.

도 4a 및 도4b는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크에서, PTBS의 주변부에 2차 주변부 단열패널을 설치하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 따라 설치된 2차 주변부 단열패널의 구조 해석을 나타낸 도면이며, 도 6은 PTBS를 포함하는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크에 형성되는 2차 단열벽을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크에서 PTBS(500)의 주변부에 설치되는 2차 단열패널(110')에는, 콘 형상으로 마련되는 PTBS(500)를 수용하도록 중앙에 원형 공간이 마련될 수 있다.

우선, 도 4의 (a)를 참조하면, PTBS(500)의 주변부에 설치되는 2차 단열패널(110')은, PTBS(500)의 외주면과 대응하도록 반원 형태의 내주면을 포함하는 한 쌍의 2차 주변부 단열패널(120)로 나뉘어 제작될 수 있으며, 한 쌍의 2차 주변부 단열패널(120)이 PTBS(500)를 둘러싸도록 선체(H) 내벽에 설치된다.

한 쌍의 2차 주변부 단열패널(120)은 각각에 마련되는 반원 형태의 내주면이 서로 마주하도록 배치되며, 이에 따라 PTBS(500)의 주변부에 설치되는 2차 단열패널(110')의 중앙에 PTBS(500)가 수용되는 원형 공간이 형성될 수 있다.

2차 주변부 단열패널(120)은, 도 2에 도시된 2차 단열패널(110)을 반으로 절단한 후, 절단된 패널 일측에 반원 형태 내주면이 형성되도록 컷아웃(cut-out)하는 방식으로 제작될 수 있다. 따라서 2차 주변부 단열패널(120)에도 2차 단열패널(110)에 형성되는 슬릿(114)과 동일한 위치에 슬릿(124)이 형성될 수 있다.

2차 주변부 단열패널(120)은, 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 단열재(121)와, 단열재(121)의 상부에 부착되는 상부합판(122)을 포함한다.

이때, 2차 주변부 단열패널(120)에서 반원 형태의 내주면이 형성되는 일측 단부에는 상부합판(122)의 일부가 제거된 형태로 제작될 수 있다.

즉, 상부합판(122)은 2차 주변부 단열패널(120)의 일측 단부의 끝까지 연장되지 않으며, 2차 주변부 단열패널(120)의 일측 단부는 단열재(121)의 상면이 일부 노출된 상태로 마련된다.

더욱 구체적으로는, 2차 주변부 단열패널(120)의 일측 단부와 일측 단부로부터 가장 인접하게 마련되는 슬릿(124) 사이의 단열재(121) 상면이 노출되게 마련될 수 있다.

그리고 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 서로 이웃하게 배치되는 2차 주변부 단열패널(120)의 연결부가 브릿지 플레이트(123)에 의해 연결된다. 브릿지 플레이트(123)는 상부합판(122)과 마찬가지로 플라이우드로 마련될 수 있다.

브릿지 플레이트(123)는 이웃하는 2차 주변부 단열패널(120)의 사이에 걸쳐지도록 배치될 수 있으며, 각각의 2차 주변부 단열패널(120)의 단열재(121)의 노출된 상면에 접착제에 의해 부착될 수 있다.

브릿지 플레이트(123)는 상부합판(122)과 동일한 두께로 제작되어, 상면이 상부합판(122)의 상면과 동일 평면을 이루도록 마련될 수 있다.

브릿지 플레이트(123)의 설치까지 완료되면, PTBS(500)의 주변부에 2차 주변부 단열패널(120)의 설치가 완료된다.

도 6에서는 2차 주변부 단열패널(120)을 포함하는 다수의 2차 단열패널(110)에 의해 형성되는 2차 단열벽(100)의 구조를 확인할 수 있다.

이와 같이, 한 쌍으로 마련되는 2차 주변부 단열패널(120)을 PTBS(500)의 주변부에 설치한 후, 서로 이웃하는 2차 주변부 단열패널(120) 사이를 브릿지 플레이트(123)로 연결하는 구조에 의하면, 2차 주변부 단열패널(120)의 상부에 적층되는 2차 밀봉벽(200)의 멤브레인 층에 작용하는 부담을 줄이는 효과가 있다.

본 출원인은 도 5에 도시된 바와 같이, 구조 해석을 통해 극저온에 의한 열수축시 2차 주변부 단열패널(120)의 구조적 안정성의 검증을 완료하였다.

도 7은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크에서, PTBS의 주변부에 1차 주변부 단열패널이 설치되는 것을 나타낸 도면이고, 도 8은 PTBS를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조를 나타낸 도면이며, 도 9는 PTBS를 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, PTBS(500)의 주변부에 설치되는 1차 주변부 단열패널(320)을 포함할 수 있다.

1차 주변부 단열패널(320)은 측단부 가장자리에 PTBS(500)의 외주면과 대응하도록 형성되는 반원 형태의 내주면을 포함하고, 이러한 1차 주변부 단열패널(320) 한 쌍이 PTBS(500)를 둘러싸도록 2차 단열벽(100)의 상부에 설치될 수 있다.

도 7 내지 도 9에는 2차 단열패널(110)과의 배치 관계가 잘 드러나도록, 내주면을 포함하는 1차 주변부 단열패널(320)을 하나만 도시하였지만, 이와 마주하는 방향으로 내주면을 포함하는 1차 주변부 단열패널(미도시)이 동일하게 마련될 수 있음은 자명하게 알 수 있는 사항이다.

한편, 본 발명에서 1차 단열패널(310)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 모퉁이 부위가 2차 단열패널(110)의 중앙에 마련되는 고정장치(S1)에 고정된다.

그러나 PTBS(500)의 주변부에 설치되는 2차 단열패널(110')은, PTBS(500)를 수용하기 위한 공간이 중앙부에 형성되므로 중앙에는 고정장치가 마련되지 않으므로, 1차 주변부 단열패널(320)의 모퉁이 부위는 2차 단열패널(110, 110')의 상부 중앙에 고정될 수 없다.

따라서 1차 주변부 단열패널(320)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 모퉁이 부위가 2차 단열패널(110, 110')의 중앙으로부터 길이방향으로 이격되게 배치되는 고정장치(S1)에 결합되어야 한다. 이러한 배치에 따르면, 1차 주변부 단열패널(320)은 너비방향으로 인접하게 배치되는 1차 단열패널(310)과 길이방향으로의 끝단이 일치하지 않게 된다.

본 발명은 이와 같이 서로 인접하는 1차 주변부 단열패널(320)과 1차 단열패널(310)이 어긋나게 배치되는 구조가 타 구역의 단열패널의 배치에 영향을 끼치는 것을 방지하기 위하여, 1차 주변부 단열패널(320)과 저장탱크의 종방향으로 가장 가까이 배치되는 1차 단열패널(310) 사이에 해당 공간에 대응되는 사이즈로 별도 제작되는 1차 자투리 단열패널(330)을 배치한다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 1차 자투리 단열패널(330)은 일측 끝단이 너비방향으로 인접하게 배치되는 1차 단열패널(310)의 길이방향으로의 끝단과 일치할 수 있으며, 1차 단열패널(310)과 끝단이 일치하는 일측의 모퉁이 부분이 2차 단열패널(110)의 중앙에 배치되는 고정장치에 결합될 수 있다.

즉, 본 발명에서 1차 자투리 단열패널(330)은, 스페셜 에어리어를 벗어난 타 구역에서는 1차 단열패널(310)이 2차 단열패널(110)의 상부 중앙에 고정되는 구조가 유지될 수 있도록 마련되는 구성이라 할 수 있다.

도 8에 도시된 실시예에서는, 1차 주변부 단열패널(320)은 1m×3m 사이즈로 마련되고, 한 쌍의 1차 자투리 단열패널(330) 중 어느 하나는 1m×1m 사이즈로, 나머지 하나는 1m×2m 사이즈로 마련되는 것이 도시되어 있다.

본 발명에서 1차 단열패널(310) 및 2차 단열패널(110)의 바람직한 사이즈로서 1m×3m 크기를 제안한 것은, 1m×3m 패널이 구조적 안정성과 제작 비용을 고려하였을 때 최적의 패널이기 때문이다. 그보다 사이즈가 커지면 패널의 구조적 안정성이 저하되고, 사이즈가 작아지면 패널의 개수가 늘어나 제작 비용이 증가한다.

이러한 점을 고려하여, 도 8의 실시예에서는 1차 주변부 단열패널(320)을 1m×3m 사이즈로 마련되는 1차 단열패널(310)을 그대로 활용하여 가공하는 방식으로 제작하고, 1차 자투리 단열패널(330)만 별도의 사이즈로 제작할 수 있다

한편, 본 발명에서 1차 주변부 단열패널(320)과 1차 자투리 단열패널(330)은 PTBS와 같은 구조물이 마련되는 스페셜 에어리어에만 특수하게 적용되는 구성으로서, 저장탱크의 전체 면적 대비 필요한 개수가 그리 많지는 않으므로, 도 9에 도시된 실시예와 같이 1차 주변부 단열패널(320)과 1차 자투리 단열패널(330)을 모두 1m×2m 사이즈의 패널로 제작할 수도 있다.

본 발명에서는 스페셜 에어리어의 대표적인 예로 PTBS(500)를 들어 설명하였지만, 상술한 바와 같은 본 발명의 단열패널 배치구조가 리퀴드 돔 또는 가스 돔과 같은 다른 스페셜 에어리어에도 유사하게 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크는, 이중으로 형성되는 단열벽(300. 100)의 상하부 단열패널(310, 110) 간의 교차배치가 스페셜 에어리어를 포함하는 저장탱크 전체에 걸쳐 형성될 수 있으며, 이에 따라 저장탱크 내에서 발생하는 하중에 대한 패널의 거동이 안정적으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 2차 단열벽 110 : 2차 단열패널
111 : 단열재 112, 113 : 플라이우드 합판
114 : 슬릿 115 : 삽입홈
120 : 2차 주변부 단열패널 121 : 단열재
122 : 상부합판 123 : 브릿지 플레이트
200 : 2차 밀봉벽
300 : 1차 단열벽 310 : 1차 단열패널
311 : 단열재 312, 313 : 플라이우드 합판
314 : 슬릿 315 : 수용홈
316 : 앵커 스트립
320 : 1차 주변부 단열패널 330 : 1차 자투리 단열패널
400 : 1차 밀봉벽
500 : PTBS

Claims

저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되는 복수의 2차 단열패널로 구성되는 2차 단열벽과, 상기 2차 단열벽의 상부에 상기 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되되 상기 2차 단열패널과 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치되는 복수의 1차 단열패널로 구성되는 1차 단열벽을 포함하는 액화천연가스 저장탱크에 있어서,
상기 저장탱크는 상기 저장탱크의 내측 방향을 향하여 돌출된 구조물을 포함하는 특수 구역과 상기 특수 구역을 제외한 일반 구역으로 구획되고,
상기 복수의 1차 단열패널은,
상기 일반 구역에 배치되며, 상기 2차 단열패널과 너비와 길이가 동일하게 제작되어 각 모퉁이 부분이 상기 2차 단열패널의 상부 중앙에 고정되는 1차 일반 단열패널과,
상기 특수 구역에 배치되며, 상기 돌출된 구조물의 주변부에 배치되는 1차 주변부 단열패널과,
상기 1차 주변부 단열패널이 인접하게 배치되는 상기 1차 일반 단열패널과 가장자리 끝단이 일치하지 않게 배치되는 경우, 상기 1차 주변부 단열패널과 상기 1차 일반 단열패널 사이의 공간에 대응되는 사이즈로 별도 제작되어 배치되는 1차 자투리 단열패널을 포함하는 것을 특징으로 하는,
액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조.
청구항 1에 있어서,
상기 1차 주변부 단열패널은 상기 1차 일반 단열패널과 너비방향으로의 끝단은 일치하되 길이방향으로의 끝단이 일치하지 않게 배치되고,
상기 1차 자투리 단열패널은 상기 1차 주변부 단열패널의 길이방향을 따른 전방 및 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는,
액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조.
청구항 2에 있어서,
상기 1차 자투리 단열패널은 길이방향을 따른 어느 일측이 상기 1차 일반 단열패널의 길이방향으로의 끝단과 일치하고, 해당 일측의 모퉁이 부분이 하부에 배치되는 상기 2차 단열패널의 상부 중앙에 고정되는 것을 특징으로 하는,
액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조.
청구항 3에 있어서,
상기 1차 주변부 단열패널과 한 쌍의 상기 1차 자투리 단열패널의 길이를 모두 합한 길이는, 상기 1차 일반 단열패널 2개의 길이에 대응되는 것을 특징으로 하는,
액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조.
청구항 4에 있어서,
상기 1차 일반 단열패널과 상기 1차 주변부 단열패널 및 상기 자투리 단열패널은 너비가 동일하게 마련되고,
상기 1차 일반 단열패널과 상기 1차 주변부 단열패널은 너비와 길이가 1:3 비율로 마련되며,
한 쌍의 상기 1차 자투리 단열패널 중 어느 하나는 너비와 길이가 1:1 비율로 마련되고 나머지 하나는 너비와 길이가 1:2 비율로 마련되는 것을 특징으로 하는,
액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조.
청구항 4에 있어서,
상기 1차 일반 단열패널과 상기 1차 주변부 단열패널 및 상기 자투리 단열패널은 너비가 동일하게 마련되고,
상기 1차 일반 단열패널은 너비와 길이가 1:3 비율로 마련되며,
상기 1차 주변부 단열패널과, 한 쌍의 상기 1차 자투리 단열패널은 너비와 길이가 1:2 비율로 마련되는 것을 특징으로 하는,
액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조.
저장탱크의 내측 방향으로 돌출되는 구조물을 포함하는 스페셜 에어리어(special area)를 포함하는 액화천연가스 저장탱크에 있어서,
상기 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되는 복수의 2차 단열패널로 구성되는 2차 단열벽; 및
상기 2차 단열벽의 상부에 상기 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 배열되되 상기 2차 단열패널과 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치되는 복수의 1차 단열패널로 구성되는 1차 단열벽을 포함하고,
상기 1차 단열벽은, 상기 스페셜 에어리어의 돌출된 구조물의 주변부에 배치되는 1차 주변부 단열패널을 포함하고,
상기 1차 주변부 단열패널이 너비방향으로 인접하게 배치되는 상기 1차 단열패널과 길이방향을 따른 끝단이 일치하지 않게 배치되는 경우, 상기 1차 주변부 단열패널의 길이방향을 따른 전방 및 후방에 너비방향으로 인접하게 배치되는 상기 1차 단열패널과 길이방향을 따른 일측 끝단이 일치하도록 길이가 조절된 1차 자투리 단열패널을 배치하는 것을 특징으로 하는,
액화천연가스 저장탱크의 단열패널 배치구조.