KR20210088831A - 액화가스 저장탱크의 단열시스템 - Google Patents

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KR20210088831A
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박광준
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Abstract

액화가스 저장탱크의 단열시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 액화가스 저장탱크의 단열벽을 구성하는 다수의 단열패널; 및 단열벽에서 액화가스 저장탱크의 코너부에 설치되는 코너패널;을 포함하고, 단열패널과 코너패널은 하부에 설치된 고정장치에 의해 모퉁이 부분이 고정되되, 상기 코너패널은, 단열패널과 마주하는 일측 모퉁이 부분은 고정점(setting point)이 픽스(fix)된 채로 고정되되, 액화가스 저장탱크의 내벽을 향한 타측 모퉁이 부분은 고정점이 코너패널의 길이방향을 따라 이동 가능하게 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열시스템 {Insulation System of Liquefied Gas Storage Tank}
본 발명은 단열벽과 밀봉벽이 순차적으로 적층되어 이중 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액화가스 저장탱크의 코너부 단열시스템 구축시 별도로 계측 및 제작이 필요한 특수패널 없이도 단열벽의 설치가 가능한 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 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 운반선 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 독립형(Independent Type) 저장탱크과 멤브레인형(Membrane Type) 저장탱크로 분류할 수 있다. 통상적으로 멤브레인형 저장탱크는 GTT의 NO 96형과 MARK Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립형 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)가 연속적으로 배열되어 이루어지는 1차 및 2차 단열벽을 포함한다.
NO 96형 저장탱크는 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어서 1차 밀봉벽의 누설시 상당한 기간동안 2차 밀봉벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다. 또한, NO 96형 저장탱크는 단열벽이 목재 상자 내부에 단열재를 채운 형태로 마련되어 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 밀봉벽 및 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 밀봉벽과, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 목재 합판을 접착시킨 단열패널(insulation panel)이 연속적으로 배열되어 이루어지는 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. 또한, 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 간편하고, 폴리우레탄 폼의 단열효과가 뛰어난 장점이 있다.
이와 같이, NO 96형 저장탱크와 MARK Ⅲ형 저장탱크를 포함하는 멤브레인형 저장탱크는, 선체 내벽으로부터 LNG가 수용되는 내측 공간을 향하여 2차 단열벽, 2차 밀봉벽, 1차 단열벽 및 1차 밀봉벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽(double barrier) 구조를 가진다.
그리고 단열박스 또는 단열패널과 같은 구성요소들이 반복적으로 배열됨으로써 멤브레인형 저장탱크의 단열벽이 형성되는 것이 공지되어 있는데, NO 96형 저장탱크와 같이 단열박스들로 구성되는 단열벽을 박스형(box type) 단열층이라 하고, MARK Ⅲ형 저장탱크와 같이 단열패널들로 구성되는 단열벽을 패널형(panel type) 단열층이라 부르기도 한다.
한편, 단열벽을 이루는 단열박스 또는 단열패널과 같은 구성요소들의 제작 및 설치시 공차가 발생하며, 다수개의 구성요소들이 반복적으로 배열됨에 따라 누적된 공차에 의해 LNG 저장탱크의 코너부에는 가변적인 공간이 발생한다.
이를 보완하기 위한 방법으로, 기존에는 표준 사이즈로 제작되는 단열박스 또는 단열패널을 저장탱크의 중앙부에서부터 코너측 방향으로 설치한 후, 저장탱크의 코너부의 남는 공간에 맞추어 특수한 사이즈를 가지는 단열박스 또는 단열패널을 별도로 제작하여 설치하였다.
상기와 같은 종래 LNG 저장탱크의 단열벽 설치공정에 의하면, 표준 사이즈의 단열박스 또는 단열패널의 설치가 이루어질 때마다 매번 저장탱크의 코너부에 남는 공간을 계측하고 해당 공간에 맞는 특수한 사이즈의 단열박스 또는 단열패널을 제작해야하는 단점이 있으며, 이는 생산 및 설치비용을 증가시키고 생산공정을 지연시키는 요인이 되었다.
도 1은 종래 NO 96형 저장탱크의 단열구조를 나타낸 내부사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 NO 96형 저장탱크는 2차 단열벽(10), 2차 밀봉벽(20), 1차 단열벽(30) 및 1차 밀봉벽(40)이 순차적으로 적층되어 단열시스템이 구성된다. 그리고 전술한 바와 같이, 밀봉벽(20, 40)은 인바 멤브레인으로 이루어지고, 단열벽(10, 30)은 다수의 단열박스(11, 31)들로 구성된다.
이때, 단열벽(10, 30)과 밀봉벽(20, 40)은 저장탱크 내부에 수용되는 극저온(-163℃) 상태의 LNG에 의해 열수축되고 선체(H)의 변형에 의해서도 하중을 받게 된다.
특히, 밀봉벽(20, 40)은 매우 얇은 두께로 형성되기에 구조적인 안정성이 반드시 확보되어야 하는데, 이를 위해 NO 96형 저장탱크에서는 밀봉벽(20, 40)을 선체(H) 내벽과 연결시키고 있다.
구체적으로, NO 96형 저장탱크에서 밀봉벽(20, 40)은 저장탱크의 횡방향 코너부(transverse corner)에 설치되는 인바튜브(invar tube)(50)에 의해 선체(H) 내벽과 연결되며, 밀봉벽(20, 40)에 가해지는 각종 하중(예컨대, 저장탱크 내부에 수용되는 LNG의 하중, 극저온 상태의 LNG에 의한 열변형, LNG의 슬로싱 현상에 의해 야기하는 슬로싱 하중 등)이 인바튜브(50)에 의해 탱크 선체(H)으로 전달된다.
도시된 바와 같이, 종래 NO 96형 저장탱크에 설치되는 인바튜브(50)는 1차 밀봉벽(40)과 2차 밀봉벽(20)이 동시에 연결되기 위하여 '#' 형상의 격자 구조를 가진다. 그런데 종래의 인바튜브(50)는 복잡한 '#' 형상으로 인하여 제작이 쉽지 않고, 인바튜브(50) 내부 및 인바튜브(50)와 선체(H) 사이에 구조물의 지지를 위한 단열재의 설치가 매우 복잡해지는 문제를 가지고 있다.
한편, 일반적으로 NO 96형 저장탱크에서는 선체의 폭방향(횡방향)으로의 하중이 길이방향(종방향)으로 발생하는 하중보다 크지 않으므로, 저장탱크의 종방향 코너부(longitudinal corner)에서는 횡방향 코너부보다 상대적으로 취약한 구조물로도 열수축 하중을 견뎌낼 수 있다.
종래 NO 96형 저장탱크에서 밀봉벽(20, 40)은 저장탱크의 종방향을 따라 연장되는 복수의 인바 스트레이크(invar strake)(21, 41)로 구성되며, 인바 스트레이크(21, 41)의 가장자리 부분이 단열벽(10, 30)의 상부에 설치되어 있는 텅(tongue) 부재에 용접됨으로써 저장탱크의 횡방향을 따라 연속적으로 배열된다.
이때, 텅 부재에 용접되는 인바 스트레이크(21, 41)의 가장자리가 상승된 형상(raised edge type)으로 마련되어 이들 상승된 가장자리에 의해 멤브레인의 횡방향 변형이 허용될 수 있으며, 종래 NO 96형 저장탱크의 종방향 코너부에는 인바튜브(50)와 같이 밀봉벽(20, 40)을 선체(H) 내벽과 연결시키기 위한 별도의 구조물이 존재하지 않는다.
이와 같이 종방향 코너부가 횡방향 코너부보다 상대적으로 취약한 구조를 가지는 종래 NO 96형 저장탱크는, 밀봉벽(20, 40)이 복수의 인바 스트레이크(21, 41)로 이루어지는 경우에는 무리 없이 적용이 가능하나, 밀봉벽(20, 40)으로서 다른 형태의 멤브레인을 사용하는 경우에는 저장탱크의 횡방향으로 발생하는 열수축 하중을 견딜 수 없는 구조이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존 대비 단열성능과 설치 용이성이 현저하게 향상된 새로운 구조의 액화가스 저장탱크를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은 액화가스 저장탱크의 코너부에서의 단열시스템 구축시 설치 및 제작 공차에 구애받지 않고 용이한 시공이 가능하게 함으로써, 생산공정의 단순화 및 설치비용의 절감을 도모하고 궁극적으로는 경제적인 측면에서 경쟁력을 확보하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 단열벽을 구성하는 다수의 단열패널; 및 상기 단열벽에서 상기 액화가스 저장탱크의 코너부에 설치되는 코너패널;을 포함하고, 상기 단열패널과 상기 코너패널은 하부에 설치된 고정장치에 의해 모퉁이 부분이 고정되되, 상기 코너패널은, 상기 단열패널과 마주하는 일측 모퉁이 부분은 고정점(setting point)이 픽스(fix)된 채로 고정되고, 상기 액화가스 저장탱크의 내벽을 향한 타측 모퉁이 부분은 고정점이 상기 코너패널의 길이방향을 따라 이동 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크의 단열시스템이 제공될 수 있다.
상기 코너패널은, 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트 상에 배치되며, 폼 단열재로 이루어지는 단열재의 상부에 제1 상부 플레이트가 부착되어 구성되는 패널부; 및 상기 하부 플레이트 상에서 상기 코너패널의 길이방향을 따라 상기 패널부와 나란하게 배치되며, 하드우드 또는 압축목재로 이루어지는 지지블럭의 상부에 제2 상부 플레이트가 결합되어 구성되는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 일측면이 상기 패널부의 타측면과 밀착되게 배치되고, 타측면이 상기 코너부를 향하도록 배치될 수 있다.
상기 연결부는 상기 패널부보다 폭이 감소된 형태로 마련되어, 상기 코너패널의 타측 모퉁이 부분에서 폭방향에 대한 상기 연결부의 양측부에는 상기 하부 플레이트가 노출된 상태로 마련되고, 상기 하부 플레이트의 노출된 부분이 상기 고정장치에 의해 하방으로 가압되어 상기 코너패널의 타측 모퉁이 부분의 고정이 이루어질 수 있다.
상기 하부 플레이트의 노출된 부분은 상기 코너패널의 길이방향을 따라 소정의 길이를 가지면서 연장되는 형태로 마련됨에 따라, 상기 고정장치의 고정점이 상기 하부 플레이트의 노출된 부분 상에서 이동 가능할 수 있다.
상기 코너패널의 일측 모퉁이 부분에는 부채꼴 형태의 홈부가 형성되고, 상기 홈부의 형성에 따라 노출되는 상기 하부 플레이트 부분이 상기 고정장치에 의해 하방으로 가압되어 상기 코너패널의 일측 모퉁이 부분의 고정이 이루어질 수 있다.
상기 연결부의 타측면에는 상기 액화가스 저장탱크의 내벽이 이루는 각도를 고려하여 경사면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 상기 코너부에서 서로 이웃하는 상기 액화가스 저장탱크의 두 내벽 상에 각각 배치되는 상기 코너패널의 상부면을 연결하도록 설치되는 코너스틸을 더 포함하고, 상기 연결부는 상기 패널부보다 높이가 감소된 형태로 마련되어, 상기 코너패널은 상기 패널부의 상면으로부터 상기 연결부의 상면이 단차진 형태로 마련되며, 상기 코너스틸은 상기 코너부가 이루는 각도에 대응하는 각도로 절곡된 형태로 마련되어, 양단부가 상기 코너부에서 서로 이웃하는 상기 액화가스 저장탱크의 두 내벽 상에 각각 배치되는 상기 코너패널의 상기 연결부 상부에 고정될 수 있다.
상기 코너스틸의 설치 후 상기 연결부의 상부에 남는 공간에는, 상기 남는 공간을 계측하여 가공되는 가변 플라이우드가 배치함으로써, 상기 단열패널 및 상기 코너패널의 제작 및 설치에서 기인하는 공차를 보완할 수 있다.
상기 가변 플라이우드는, 상기 코너스틸과 상기 패널부 사이의 거리에 해당하는 너비를 가지며, 상기 연결부와 상기 패널부의 높이 차이에 해당하는 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 밀봉벽을 선체 내벽에 연결시키기 위해 액화가스 저장탱크의 코너부에 설치되는 연결 구조물을 종래의 격자 형태와는 다른 단일의 십(十)자 형태로 제공함으로써, 액화가스 저장탱크의 코너부에 구축되는 단열시스템의 구조가 단순화되는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 코너부에 설치되는 연결 구조물의 형상이 단순화됨에 따라 제작이 용이할 뿐만 아니라, 연결 구조물의 주변에 배치되는 단열재의 설치 작업이 용이해져 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 액화가스 저장탱크의 코너부에 단열벽 구축시 별도로 계측 및 제작이 필요한 특수패널을 삭제할 수 있으므로, 생산비용의 절감 효과를 가질뿐만 아니라 제품군이 줄어들어 생산관리 측면에서도 긍적적인 효과를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 액화가스 저장탱크의 단열벽을 구성하는 단열패널과 코너박스 또는 코너패널의 제작 및 설치가 동시에 이루어질 수 있으므로, 설치공정이 간소화되어 작업성이 크게 향상되고 액화가스 저장탱크의 건조 기간이 현저히 단축되는 효과가 있다.
더불어, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 단열벽을 박스형 단열층 대신 패널형 단열층으로 구성하는 것이 가능하여 단열성능이 향상되는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않는 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 종래 NO 96형 저장탱크의 단열구조를 나타낸 내부사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 코너부 단열구조를 나타낸 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조를 나타낸 내부사시도로서, 2차 단열벽의 설치가 완료된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조를 나타낸 내부사시도로서, 2차 단열벽 및 1차 단열벽의 설치가 완료된 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 두 내벽이 만나는 2-way 코너부에 설치되는 2-way 코너패널을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 2-way 코너패널의 연결부에 설치되는 2-way 코너스틸을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 2-way 코너패널이 연결되는 구조를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 세 내벽이 만나는 3-way 코너부에 설치되는 3-way 코너패널을 나타낸 사시도이다.
도 9은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 3-way 코너패널의 연결부에 설치되는 3-way 코너스틸을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 3-way 코너패널이 연결되는 구조를 나타낸 사시도이다.
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.
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.
그리고 본 명세서에서 액화가스 저장탱크는, 가장 대표적인 액화가스인 LNG를 비롯하여 LPG(Liquefied petroleum gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같이 저온으로 액화시켜 저장/수송될 수 있는 다양한 종류의 액화가스를 저장하는 저장탱크를 모두 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 코너부 단열구조를 나타낸 측단면도이다. 그리고 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조를 나타낸 내부사시도로서, 각각 2차 단열벽의 설치가 완료된 상태와 2차 단열벽 및 1차 단열벽의 설치가 완료된 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 두 내벽이 만나는 2-way 코너부에 설치되는 2-way 코너패널을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 2-way 코너패널의 연결부에 설치되는 2-way 코너스틸을 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 2-way 코너패널이 연결되는 구조를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 세 내벽이 만나는 3-way 코너부에 설치되는 3-way 코너패널을 나타낸 사시도이고, 도 9은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 3-way 코너패널의 연결부에 설치되는 3-way 코너스틸을 나타낸 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 3-way 코너패널이 연결되는 구조를 나타낸 사시도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크는, 선체(H) 내벽 상에 배치되는 2차 단열벽(100), 2차 단열벽(100)의 상부에 설치되는 2차 밀봉벽(200), 2차 밀봉벽(200) 상에 배치되는 1차 단열벽(300), 그리고 1차 단열벽(300)의 상부에 설치되는 1차 밀봉벽(400)이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조로 이루어짐을 알 수 있다.
본 발명은 액화가스 저장탱크의 단열성능 향상을 위하여, 1차 단열벽(300)과 2차 단열벽(100)을 폴리우레탄 폼 등의 폼 단열재(foam insulation)를 이용한 패널형 단열층으로 구성한다.
구체적으로, 단열벽(300, 100)은 폼 단열재와 플라이우드 등을 주요 부재로 하는 단열패널(310, 110)을 포함할 수 있다. 단열패널(310, 110)은 폴리우레탄 폼(PUF) 또는 강화 폴리우레탄 폼(R-PUF)으로 이루어지는 단열재의 상면이나 하면 혹은 상하면 모두에 플라이우드를 부착시킨 샌드위치 패널(sandwich panel) 형태로 마련될 수 있다. 여기서 플라이우드는 단열패널(310, 110)에 기계적인 강성을 부여하는 보호판의 역할을 하는 것으로서, 플라이우드 대신에 섬유강화 플라스틱과 같은 복합재료(composite material)를 적용할 수도 있다.
단열패널(310, 110)은 육면체 형태의 단위패널로 마련되어, 다수개가 저장탱크의 내벽 상에 연속적으로 배열됨으로써 1차 및 2차 단열벽(300, 100)을 각각 구성할 수 있다.
그리고 본 발명에서 1차 밀봉벽(400)과 2차 밀봉벽(200)은 모두 저온 취성이 강한 금속 소재의 멤브레인으로 마련될 수 있으며, 구체적으로는 인바나 스테인리스강 또는 고망간강(high manganese steel) 등의 저온강이 멤브레인의 소재로서 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은, 단열벽(100, 300)은 패널형 단열층으로 구성하고, 1차 및 2차 밀봉벽(400, 200)은 모두 금속 소재의 멤브레인으로 마련하는 것을 기본 구조로 하고 있는데, 이하에서는 이러한 구조의 단열시스템을 구축하기 위한 세부적인 요소들에 대하여 더 구체적으로 살펴본다.
본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 코너부에는, 2차 밀봉벽(200)을 선체(H) 내벽과 연결하기 위한 구조물로서, 십(十)자 형태의 단면 형상을 가지는 크로스 커넥터(Cross-Connector)(500)가 설치될 수 있다.
종래의 NO 96형 저장탱크(도 1 참조)에서 인바튜브(50)가 격자 구조로 마련되는 것과는 달리, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에 설치되는 크로스 커넥터(500)는 단일의 십(十)자 구조로 마련되어 2차 밀봉벽(200)만 선체(H) 내벽과 연결시킬 수 있다.
크로스 커넥터(500)는 저장탱크의 코너부에서 선체(H) 내부 선각을 따라 설치되며, 서로 이웃하는 내벽 상에 설치되는 2차 밀봉벽(200)과 각각 연결되어 2차 밀봉벽(200)에 가해지는 각종 하중을 선체(H)로 전달한다.
크로스 커넥터(500)는 인바 소재의 구조물로 제작될 수 있으며, 앵커링 바(anchoring bar)와 같은 연결부재(A)에 용접되어 선체(H) 벽면에 고정된다. 크로스 커넥터(500)에는 2차 밀봉벽(200)의 끝단이 용접에 의해 연결된다.
크로스 커넥터(500)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 저장탱크의 횡방향 코너부는 물론 종방향 코너부에도 설치될 수 있다. 여기서 횡방향 코너부란, 저장탱크에서 횡방향으로의 면적을 가지는 내벽, 즉 저장탱크의 전방벽 및 후방벽이 이웃하는 내벽(측벽, 천장벽, 바닥벽)과 각도를 가지면서 만나는 모든 구역을 포함하는 의미일 수 있다. 또한, 종방향 코너부란, 저장탱크에서 종방향으로의 면적을 가지는 내벽, 즉 저장탱크의 천장벽 및 바닥벽이 이웃하는 내벽(측벽)과 각도를 가지면서 만나는 모든 구역을 포함하는 의미일 수 있다.
즉, 본 발명에서 2차 밀봉벽(200)은 선체의 길이방향(종방향)을 따른 양 끝단과 선체의 폭방향(횡방향)을 따른 양 끝단이 모두 크로스 커넥터(500)에 의해 선체(H) 내벽과 연결될 수 있으며, 수직방향으로 설치되는 2차 밀봉벽(200)의 경우에는 높이방향을 따른 양 끝단이 크로스 커넥터(500)에 의해 선체(H) 내벽과 연결될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 저장탱크의 바닥벽 상에 설치되는 2차 밀봉벽(200)을 기준으로 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 2차 밀봉벽(200)에 선체의 길이방향으로 발생하는 하중 뿐만 아니라 폭방향으로 발생하는 하중은 모두 크로스 커넥터(500)를 통해 선체(H)로 전달될 수 있으며, 따라서 2차 밀봉벽(200)을 종래 NO 96형 저장탱크에서와 같이 다수의 인바 스트레이크로 구성하지 않더라도 모든 방향으로 발생하는 하중에 대응이 가능하다.
본 발명에서 2차 밀봉벽(200)은 멤브레인에 작용하는 하중이 선체(H)로 전달되기에 자체적으로 주름을 포함할 필요 없이 플랫 멤브레인(flat membrane)으로 구성될 수 있다.
액화가스 저장탱크에서 2차 단열벽(100)과 1차 단열벽(300)의 사이에 개재되는 2차 밀봉벽(200)에 주름을 형성시키면, 단열벽(100, 300)과의 간섭을 방지하기 위해 2차 단열벽(100)의 상부 혹은 1차 단열벽(300)의 하부에 가공이 이루어져야 하므로 설치공정이 매우 복잡해질 수 있다. 따라서 본 발명은 설치 용이성을 향상시키기 위해 2차 밀봉벽(200)을 편평한 형태의 플랫 멤브레인으로 구성하는 것을 바람직한 실시예로 삼고, 2차 밀봉벽(200)에 가해지는 하중에 대응하는 수단으로서 저장탱크의 코너부에 2차 밀봉벽(200)을 선체(H) 내벽과 연결시키는 크로스 커넥터(500)를 구비하는 것이다.
한편, 1차 밀봉벽(400)은 저장탱크 내부에 수용되는 액화가스와 직접적으로 접촉하는 부위이므로 열수축에 대한 대응이 2차 밀봉벽(200)보다 중요하다. 그런데 전술한 크로스 커넥터(500)에는 2차 밀봉벽(200)만 연결되기 때문에 1차 밀봉벽(400)에 작용하는 하중은 선체(H)로 전달하기 힘든 구조임을 고려하면, 본 발명에서 1차 밀봉벽(400)은 자체적으로 열수축을 흡수할 수 있도록 다수의 파형 주름(corrugation)을 가지는 주름 멤브레인(corrugated membrane)으로 제공되는 것이 바람직하다.
다시 말해, 본 발명은 플랫 멤브레인으로 이루어지는 2차 밀봉벽(200)에 가해지는 하중은 크로스 커넥터(500)를 통해 선체(H)로 전달되도록 구성하고, 1차 밀봉벽(400)에 가해지는 하중은 1차 밀봉벽(400) 측에서 자체적으로 흡수하여 대응이 가능하도록 구성할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 저장탱크의 코너부에 1차 밀봉벽(400)의 열수축을 감당할 수 있는 별도의 장치를 마련하는 경우에는, 1차 밀봉벽(400)도 편평한 형태의 플랫 멤브레인으로 마련할 수 있음은 물론이다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에 설치되는 단열벽(100, 300)의 구조에 대하여 각각 더 상세히 살펴본다. 참고로 도 3 및 도 4에서는 단열벽(100, 300)의 구조를 더 상세히 나타내기 위하여 밀봉벽(200, 400)의 구성은 도시에서 제외하였다.
먼저 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 2차 단열벽(100) 구조를 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 코너부에는 내부 선각, 즉 저장탱크의 내벽 가장자리를 따라 단면이 십(十)자 형태로 마련되는 크로스 커넥터(500)가 설치된다.
그리고, 크로스 커넥터(500)와 선체(H) 사이에는 크로스 커넥터(500)의 지지를 위해 코너 지지부재(510) 및 2차 코너박스(120)가 설치될 수 있다. 코너 지지부재(510)는 저장탱크의 두 내벽과 크로스 커넥터(500)에 의해 폐쇄되는 공간에 배치되고, 2차 코너박스(120)는 크로스 커넥터(500)에서 2차 밀봉벽(200)이 용접되는 단부와 저장탱크의 어느 한 내벽 사이에 배치된다.
코너 지지부재(510)와 2차 코너박스(120)는 단열박스 형태로 마련될 수 있다. 구체적으로, 코너 지지부재(510)와 2차 코너박스(120)는 플라이우드(또는 복합재료) 재질로 마련되는 박스 내부에 펄라이트 분말 또는 글라스울(glass wool) 등의 단열재를 채운 형태로 마련될 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 구조 해석에 의해 패널 타입으로도 충분한 지지가 가능하다고 판단되는 경우에는, 2차 코너박스(120)를 폴리우레탄 폼과 플라이우드(또는 복합재료)를 복합 적층시킨 단열패널 형태로 마련할 수도 있다.
2차 코너박스(120)는 복수개로 마련되어 저장탱크의 코너부를 따라 연속적으로 배치될 수 있으며, 서로 이웃하는 2차 코너박스(120) 사이에 발생하는 갭(gap)에는 글라스울 등의 단열재가 삽입될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 횡방향 코너부 및 종방향 코너부 모두에 크로스 커넥터(500)가 설치됨에 따라, 저장탱크의 세 내벽이 만나는 3-way 코너부에는, 저장탱크의 횡방향 코너부를 따라 연장되는 크로스 커넥터(500)와 저장탱크의 종방향 코너부를 따라 연장되는 크로스 커넥터(500)를 연결하기 위한 구조물로서 트라이헤드론(Trihedron)(600)이 설치될 수 있다.
저장탱크의 코너부를 제외한 구역의 선체(H) 내벽 상에는 다수의 2차 단열패널(110)이 오와 열을 맞추어 연속적으로 배열된다.
전술한 바와 같이, 2차 단열패널(110)은 폴리우레탄 폼과 플라이우드(또는 복합재료)를 복합 적층시킨 단열패널 형태로 마련될 수 있으며, 레진(resin) 또는 매스틱(mastic)과 같은 접착제와 스터드(stud)에 의해 선체(H) 내벽에 고정될 수 있다. 서로 이웃하는 2차 단열패널(110) 사이에 발생하는 갭에는 글라스울 등의 단열재가 삽입될 수 있다.
본 발명에서 2차 단열패널(110) 및 2차 코너박스(120)는 외부에서 미리 정해진 사이즈로 제작된 후 저장탱크 내부로 투입되어 설치가 이루어질 수 있다.
다수의 2차 단열패널(110)은 저장탱크의 중앙으로부터 코너부 측을 향하여 순차적으로 설치되며, 2차 코너박스(120)의 경우에는 2차 단열패널(110)의 설치 이전에 선행적으로 설치될 수 있다.
이에 따라 저장탱크의 코너부에 배치되는 2차 코너박스(120)와 인접하게 배치되는 2차 단열패널(110) 사이에는, 2차 단열패널(110)들의 제작 및 설치시 발생하는 공차에 기인하여 가변적인 갭(variable gap)이 발생한다.
본 발명은 이와 같이 2차 단열벽(100)의 레벨(level)에서 발생하는 공차에 대하여, 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110) 사이에 가변 단열재(130)를 배치하여 보완할 수 있다.
가변 단열재(130)의 구체적인 배치 구조는 도 2에서 확인할 수 있다. 2차 코너박스(120)는 측면이 크로스 커넥터(500)에 접하도록 배치되고, 이에 따라 2차 단열패널(110)들의 제작 및 설치에서 기인하는 공차는 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110) 사이의 갭이 된다.
본 발명은 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110)의 설치가 완료된 후, 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110) 사이에 발생하는 갭의 간격을 계측하고, 계측된 치수로 가변 단열재(130)를 가공하여 상기 갭 내에 배치함으로써 설치 공차를 보완한다.
이때, 가변 단열재(130)는, 글라스울로 이루어지는 제1 가변 단열재(131)와, 폴리우레탄 폼 또는 강화 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 제2 가변 단열재(132)의 조합으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 가변 단열재(130)를 제1 가변 단열재(131)와 제2 가변 단열재(132)의 조합으로 구성하는 이유는, 극저온의 액화가스에 의해 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110)이 수축하는 경우에 신축성이 있는 제1 가변 단열재(131)에 의해 대응이 가능하도록 함과 더불어, 어느 정도 강성이 있는 제2 가변 단열재(132)에 의해 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110) 사이의 갭에서의 지지력을 확보하기 위함이다.
또한, 본 발명은 서로 이웃하는 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110) 사이에 연결 브릿지(140)를 설치하여 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110) 사이에 발생하는 갭의 상부에서도 2차 밀봉벽(200)의 지지가 연속적으로 이루어지도록 함으로써, 설치 공차에 의해 발생하는 갭 부분에서 2차 밀봉벽(200)에 응력이 집중되는 것을 방지하고 구조건전성을 확보할 수 있다.
연결 브릿지(140)는 양 단부가 각각 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110)의 상부 가장자리에 형성되는 단차부에 걸쳐지게 배치되며, 연결 브릿지(140)의 상면은 코너박스(120) 및 2차 단열패널(110)과 동일 평면을 이루게 된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 설치 공차와는 상관없이 2차 코너박스(120)를 동일한 사이즈로 일괄 제작하는 것이 가능하다. 또한, 2차 단열패널(110)들의 설치가 모두 완료된 후 2차 코너박스(120)의 설치가 이루어지는 것이 아니라, 2차 코너박스(120)의 설치 작업을 다른 2차 단열패널(110)들과 동시에 또는 선행하여 수행할 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 종래와 같이 표준 사이즈의 단열패널의 설치가 완료된 이후에 남는 공간의 계측 및 해당 공간에 배치될 특수한 사이즈의 단열패널의 제작 및 설치가 이루어지는 비효율적인 공정을 삭제하는 것이 가능하고, 비교적 가공이 쉬운 가변 단열재(130)를 2차 코너박스(120)와 2차 단열패널(110) 사이에 배치하는 것만으로 설치 공차에 대한 간편한 보완이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크는, 저장탱크를 구성하는 각 벽면의 가장자리 둘레를 따라 배치되는 2차 코너박스(120)와, 2차 코너박스(120)의 내측에 배치되는 2차 단열패널(110)에 의해 2차 단열벽(100)이 구성된다. 즉, 본 발명에서 2차 단열벽(100)은 코너부에 배치되는 박스형 단열층과 코너부 이외의 구역에 배치되는 패널형 단열층이 혼재되는 구조를 가질 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 2차 단열벽(100)의 상부에 설치되는 2차 밀봉벽(200)의 재질 및 형태에 따라 2차 단열벽(100)의 구조가 다양하게 변형될 수 있다.
구체적으로, 구조 해석에 의해 패널 타입으로도 충분한 지지가 가능한 경우에는 2차 코너박스(120)를 폴리우레탄 폼과 플라이우드(또는 복합재료)를 복합 적층시킨 단열패널 형태로 마련하여 2차 단열벽(100) 전체를 패널형 단열층으로 구성할 수 있으며, 반대로 구조 해석에 의해 지지력의 보완이 필요하다고 판단되는 경우에는, 2차 단열패널(110)을 플라이우드(또는 복합재료) 재질로 마련되는 박스 내부에 펄라이트 분말 또는 글라스울 등의 단열재를 채운 단열박스 형태로 마련하여 2차 단열벽(100) 전체를 박스형 단열층으로 구성하는 것도 가능하다.
또한, 도면에는 저장탱크의 세 벽면이 모두 90°각도를 이루며 만나는 것이 도시되어 있지만, 저장탱크의 코너부에 챔퍼면이 구비되는 경우에는 크로스 커넥터(500)를 포함하는 단열시스템의 코너부 구조가 챔퍼면이 이루는 각도에 따라 변형될 수 있음은 물론이다.
이어서 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 2차 단열벽(100)의 상부에 설치되는 1차 단열벽(300) 구조를 설명한다.
본 발명에서 1차 단열벽(300)의 상부에 설치되는 1차 밀봉벽(400)은 극저온의 액화가스에 의한 열수축을 주름에서 흡수한다 하더라도 액화가스와 직접 접촉하는 부위이므로 열수축/이완이 반복적으로 일어날 수 있다. 따라서 1차 밀봉벽(400)을 지지하는 1차 단열벽(300)은, 전술한 바와 같이 폴리우레탄 폼과 플라이우드(또는 복합재료)를 복합 적층시킨 패널형 단열층으로 구성되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 본 발명에서 1차 단열벽(300)은, 저장탱크의 코너부에 배치되는 1차 코너패널(320, 320')과, 저장탱크의 코너부를 제외한 구역에 배치되는 1차 단열패널(310)을 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 1차 단열패널(310)은 폴리우레탄 폼과 플라이우드(또는 복합재료)를 복합 적층시킨 단열패널 형태로 마련될 수 있으며, 2차 단열패널(110)의 상부에 구비되는 제1 고정장치(S1)에 의해 고정될 수 있다.
1차 단열패널(310)은 2차 단열패널(110)과 길이와 너비가 동일하게 제작될 수 있으며, 1차 단열패널(310)의 각 모퉁이 부분이 하부에 배치되는 2차 단열패널(110)의 중심에 고정됨으로써, 1차 단열패널(310)과 2차 단열패널(110)이 상호 교차 배치될 수 있다.
제1 고정장치(S1)는, 2차 단열패널(110)의 상부에 고정 설치된 베이스 소켓(base socket)에 체결되는 제1 스터드와, 제1 스터드에 끼워지는 원판 형태의 제1 세팅플레이트, 그리고 제1 스터드의 상단부에 체결되어 제1 세팅플레이트를 가압 및 고정시키는 제1 고정너트를 포함할 수 있다.
이때, 하나의 제1 고정장치(S1)에는 서로 인접하는 네 개의 1차 단열패널(310)의 각 모퉁이 부분이 동시에 고정될 수 있다. 이를 위해 1차 단열패널(310)의 네 모퉁이 부분에는 중심각이 90°인 부채꼴 형태의 단면 형상을 가지는 홈부가 형성될 수 있으며, 홈부의 형성에 의해 노출된 하부 플라이우드(또는 복합재료)가 제1 고정장치(S1)의 제1 세팅플레이트에 의해 하방으로 가압되어 고정이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에서 저장탱크의 코너부에 배치되는 1차 코너패널(320, 320')은, 저장탱크에서 서로 이웃하는 내벽 간에 연결이 용이하도록, 그리고 1차 단열패널(110)들의 제작 및 설치시 발생하는 공차에 구애받지 않고 용이한 시공이 가능하도록, 1차 단열패널(110)과는 다소 상이한 구조를 갖는다.
본 발명에서 1차 코너패널(320, 320')은, 저장탱크에서 두 내벽이 만나는 2-way 코너부에 배치되는 2-way 코너패널(320)과, 저장탱크에서 세 내벽이 만나는 3-way 코너부에 배치되는 3-way 코너패널(320')을 포함할 수 있다.
우선, 저장탱크의 2-way 코너부에 배치되는 2-way 코너패널(320)의 구조에 대하여 살펴본다.
도 5를 참조하면, 2-way 코너패널(320)은, 플라이우드(또는 복합재료)로 이루어지는 하부 플레이트(321)와, 하부 플레이트(321) 상에 배치되는 패널부(322) 및 연결부(323)를 포함하여 구성될 수 있다.
하부 플레이트(321)는 패널부(322)와 연결부(323)가 배치되는 공간을 제공하며 사각형의 단면을 가지는 판 형태로 마련될 수 있다.
패널부(322)는, 폴리우레탄 폼 또는 강화 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 단열재(322a)와, 플라이우드(또는 복합재료)로 이루어지며 단열재(322a)의 상부에 부착되는 제1 상부 플레이트(322b)를 포함하여 육면체 형태의 패널로 제작될 수 있으며, 일측 모서리가 하부 플레이트(321)의 일측 모서리 부분과 일치하도록 배치된다.
연결부(323)는, 하드우드(hard wood) 또는 압축목재로 이루어지는 지지블럭(323a)과, 플라이우드(또는 복합재료)로 이루어지며 지지블럭(323a)의 상부에 부착 또는 결합되는 제2 상부 플레이트(323b)로 구성된다. 이때, 지지블럭(323a)과 제2 상부 플레이트(323b)를 일체의 부재로 구성하는 것도 가능하며, 이 경우에는 전체 구성이 하드우드 또는 압축목재로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
연결부(323)는 일측면이 패널부(322)의 타측면과 밀착되게 배치된다. 그리고, 연결부(323)의 타측면에는 저장탱크의 내벽이 이루는 각도를 고려하여 경사면이 형성될 수 있다. 예컨대, 저장탱크의 내벽이 90°각도를 이루는 경우에는 연결부(323)의 경사면은 수평방향에 대하여 45°각도로 형성될 수 있다. 그리고, 연결부(323)의 경사면 하측 끝단부가 하부 플레이트(321)의 타측 모서리 부분과 일치하도록 배치된다.
연결부(323)는 패널부(322)에 대하여 대략 제1 상부 플레이트(322b)의 두께만큼 감소된 높이를 가질 수 있으며, 이에 따라 2-way 코너패널(320)은 패널부(322)의 상면으로부터 연결부(323)의 상면이 단차진 형태로 마련될 수 있다.
또한, 연결부(323)는 패널부(322)와 대비하여 폭이 다소 감소된 형태로 마련될 수 있으며, 이에 따라 2-way 코너패널(320)에서 폭방향에 대한 연결부(323)의 양측부에는 하부 플레이트(321)가 노출된 상태로 마련될 수 있다.
2-way 코너패널(320)에서, 패널부(322)는 단열성능을 고려하여 폼 단열재를 포함하는 패널 타입으로 제작되고, 연결부(323)는 1차 밀봉벽(400)의 굽힘 하중을 지지하기 위하여 강도가 높은 하드우드나 압축목재를 사용하여 제작될 수 있다. 다만, 구조 해석을 통하여 요구되는 강도가 크지 않은 경우에는 연결부(323)를 패널 타입(폴리우레탄 폼과 플라이우드를 복합 적층시킨 형태)으로 제작하는 것도 가능하다.
2-way 코너패널(320)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 제1 고정장치(S1) 및 2차 코너박스(120)의 상부에 구비되는 제2 고정장치(S2)에 의해 모퉁이 부분이 고정될 수 있다.
제2 고정장치(S2)는, 2차 코너박스(120)의 상부에 고정 설치된 베이스 소켓에 체결되는 제2 스터드와, 제2 스터드에 끼워지는 사각판 형태의 제2 세팅플레이트, 그리고 제2 스터드의 상단부에 체결되어 제2 세팅플레이트를 가압 및 고정시키는 제2 고정너트를 포함할 수 있다.
2-way 코너패널(320)에서 일측 모퉁이 부분은 제1 고정장치(S1)에 의해 인접하는 1차 단열패널(310)의 모퉁이 부분과 동시에 고정될 수 있다. 이를 위해 2-way 코너패널(320)의 일측에 형성되는 두 모퉁이 부분에는 1차 단열패널(310)과 동일한 형태의 홈부가 형성될 수 있다.
반면, 2-way 코너패널(320)에서 타측 모퉁이 부분은 제2 고정장치(S2)에 의해 고정되는데, 이때 2-way 코너패널(320)의 하부 플레이트(321)에서 연결부(323)의 양측부에 노출되는 부분이 제2 고정장치(S2)의 제2 세팅플레이트에 의해 하방으로 가압되어 고정이 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 2-way 코너패널(320)은, 제1 고정장치(S1)에 의해 고정되는 고정점(setting point)이 픽스(fix)되는 반면, 제2 고정장치(S2)에 의해 고정되는 고정점은 연결부(323)의 양측부에 노출되는 하부 플레이트(321) 상에서 자유롭게 형성될 수 있다.
즉, 본 발명에서 2-way 코너패널(320)의 타측 모퉁이 부분은 하부 플레이트(321)가 패널의 길이방향을 따라 소정의 길이를 가지면서 연장되는 형태로 노출됨에 따라, 설치 공차가 발생하더라도 2-way 코너패널(320)의 타측 모퉁이 부분의 고정점을 자유롭게 형성하면서 설치하는 것이 가능하다.
따라서 본 발명에서는 종래와 같이 저장탱크의 코너부에 배치하기 위한 특수한 사이즈의 단열패널을 제작하여 설치할 필요가 없고, 2-way 코너패널(320)을 나머지 1차 단열패널(310)들과 마찬가지로 미리 정해진 사이즈로 외부에서 사전 제작한 후, 저장탱크 내부로 투입하여 1차 단열패널(310)들과 함께 순차적으로 설치할 수 있다.
한편, 1차 단열패널(310)과 2-way 코너패널(320)의 설치가 순차적으로 이루어짐에 따라, 저장탱크의 코너부에는 1차 단열패널(310) 및 2-way 코너패널(320)의 제작 및 설치에서 기인하는 공차가 발생하게 되는데, 이러한 설치 공차에 대하여 아래와 같은 방법으로 보완이 가능하다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 2-way 코너패널(320)의 상부에 형성되는 단차면, 즉 연결부(323)의 상면은 설치 공차에 대응할 수 있는 정도로 충분한 사이즈로 형성된다. 여기서 충분한 사이즈란, 설치 공차가 가장 크게 발생하는 경우에도 후술하는 2-way 코너스틸(330)의 배치 공간을 확보할 수 있는 정도의 사이즈를 의미한다.
그리고, 2-way 코너패널(320)은 연결부(323)가 저장탱크의 코너부를 향하도록 배치되고, 저장탱크에서 서로 이웃하는 두 내벽 상에 각각 배치되는 2-way 코너패널(320)을 상호 연결하도록 2-way 코너스틸(330)이 설치되어 1차 단열벽(300)을 마감한다.
2-way 코너스틸(330)은 저장탱크의 코너부에 대응하는 각도로 절곡된 금속 플레이트로 마련되어, 양 단부가 각각 저장탱크에서 서로 이웃하는 내벽 상에 설치되는 2-way 코너패널(320)의 연결부(323) 상부에 고정될 수 있다. 도면에는 2-way 코너스틸(330)이 90°로 절곡된 형태로 마련되는 실시예가 도시되어 있으나, 챔퍼면을 구비하는 저장탱크의 코너부에서는 해당 코너부에 대응하는 각도로 절곡될 수 있다.
2-way 코너스틸(330)은 지지강도 보강의 목적으로 하측으로 돌출되게 형성되는 스티프너(stiffener)를 포함할 수 있다. 스티프너는 2-way 코너스틸(330)과 동종의 재질로 마련되어 2-way 코너스틸(330)의 하면에 용접에 의해 연결될 수 있으며, 적어도 하나 이상이 일정한 간격을 이루며 설치될 수 있다. 2-way 코너패널(320)의 연결부(323)에는 스티프너의 삽입을 위한 홈(groove)이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 저장탱크의 내벽 상에 1차 단열패널(310)의 설치와 함게 순차적으로 2-way 코너패널(320)의 설치가 이루어질 수 있다. 이때, 도 7의 (a)에서 도시된 같이, 2-way 코너패널(320)에서 제2 고정장치(S2)에 의해 고정되는 고정점은 하부 플레이트(321)의 노출된 부위 내에서 자유롭게 이동('↔'로 표시)이 가능하다.
2-way 코너패널(320)의 설치가 완료되면, 서로 이웃하는 내벽 상에 배치되는 2-way 코너패널(320) 사이를 연결하도록 2-way 코너스틸(330)이 설치된다. 2-way 코너스틸(330)은 리벳(rivet)이나 스크류(screw) 또는 볼트(bolt) 등의 체결부재에 의해 2-way 코너패널(320)의 연결부(323) 상부에 고정될 수 있다.
2-way 코너스틸(330)은 설치 이전에 미리 정해진 사이즈로 제작된다. 따라서 1차 단열패널(310)들의 제작 및 설치에서 기인하는 공차에 의해, 2-way 코너패널(320) 상에 형성되는 단차부에는 남는 공간이 발생할 수 있다.
본 발명은 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 2-way 코너스틸(330)의 설치 이후에 2-way 코너패널(320)의 단차부에 남는 공간, 즉 2-way 코너스틸(330)과 패널부(322) 사이의 거리(L1, L2)를 계측하고, 계측된 치수로 가변 플라이우드(340)를 가공하여 해당 공간에 배치함으로써 설치 공차를 보완한다.
가변 플라이우드(340)는 단차부의 높이, 즉 전술한 제1 상부 플레이트(322b)의 동일한 두께를 가질 수 있으며, 연결부(323)의 상면에 접착제에 의해 고정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 단면이 사각형인 단순한 구조의 가변 플라이우드(340)를 가공하여 단차부의 남는 공간에 배치함으로써, 1차 단열벽(300)의 레벨에서 발생 공차에 대하여 종래 대비 손쉽게 보완할 수 있다.
저장탱크에서 서로 이웃하는 내벽 상에 각각 설치되는 2-way 코너패널(320) 사이의 공간(E: 도 2 참조)은 보이드 스페이스(void space)로 남겨지거나 또는 공간 내에 글라스울 등의 단열재가 삽입될 수 있다.
2-way 코너스틸(330)에는 1차 밀봉벽(400)의 끝단이 용접에 의해 밀봉 연결된다. 이때 1차 밀봉벽(400)이 주름을 포함하는 주름 멤브레인으로 이루어지는 경우에는, 주름의 밀봉 마감을 위하여 엔드캡(end cap)이나 앵글피스(angle piece)와 같은 주름마감부재가 추가로 설치될 수 있다.
다음으로, 저장탱크의 3-way 코너부에 배치되는 3-way 코너패널(320')의 구조에 대하여 살펴본다.
도 8을 참조하면, 3-way 코너패널(320')은 연결부(323')가 패널부(322')의 두 측면 방향으로 형성된다는 것을 제외하고는 전술한 2-way 코너패널(320)과 유사한 구조로 마련될 수 있다. 즉, 전술한 2-way 코너패널(320)에서는 연결부(323)가 패널부(322)의 한 측면 방향으로만 형성되었는데, 3-way 코너패널(320')은 저장탱크의 세 내벽이 만나는 구역에 설치되므로 이에 대응하여 패널부(322')의 두 측면 방향에 형성되는 것이다.
구체적으로, 3-way 코너패널(320')은, 플라이우드(또는 복합재료)로 이루어지는 하부 플레이트(321')와, 하부 플레이트(321') 상에 배치되는 패널부(322') 및 연결부(323')를 포함하여 구성될 수 있다.
하부 플레이트(321')는 패널부(322')와 연결부(323')가 배치되는 공간을 제공하며 사각형의 단면을 가지는 판 형태로 마련될 수 있다.
패널부(322')는, 폴리우레탄 폼 또는 강화 폴리우레탄 폼으로 이루어지는 단열재(322a')와, 플라이우드(또는 복합재료)로 이루어지며 단열재(322a')의 상부에 부착되는 제1 상부 플레이트(322b')를 포함하여 육면체 형태의 패널로 제작될 수 있으며, 두 방향 모서리가 하부 플레이트(321)의 모서리 부분과 일치하도록 배치된다.
연결부(323')는, 하드우드 또는 압축목재로 이루어지는 지지블럭(323a')과, 플라이우드(또는 복합재료)로 이루어지며 지지블럭(323a')의 상부에 부착 또는 결합되는 제2 상부 플레이트(323b')로 구성된다. 이때, 지지블럭(323a')과 제2 상부 플레이트(323b')를 일체의 부재로 구성하는 것도 가능하며, 이 경우에는 전체 구성이 하드우드 또는 압축목재로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
3-way 코너패널(320')에서 연결부(323')는, 패널부(322')의 측면 중에서 서로 인접하는 두 측면 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 연결부(323')는 서로 직교하는 두 방향으로 각각 형성될 수 있으며, 이에 따라 단면이 'ㄴ'자 형상으로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 연결부(323')는 내측 절곡면이 패널부(322')에 밀착되게 배치된다. 그리고, 연결부(323')의 외측 절곡면에는 저장탱크의 내벽이 이루는 각도를 고려하여 경사면이 형성될 수 있다. 예컨대, 저장탱크의 내벽이 90°각도를 이루는 경우에는 연결부(323')의 경사면은 수평방향에 대하여 45°각도로 형성될 수 있다. 그리고, 연결부(323')의 경사면 하측 끝단부가 하부 플레이트(321')의 모서리 부분과 일치하도록 배치된다.
연결부(323')는 패널부(322')에 대하여 대략 제1 상부 플레이트(322b')의 두께만큼 감소된 높이를 가질 수 있으며, 이에 따라 3-way 코너패널(320')은 패널부(322')의 상면으로부터 연결부(323')의 상면이 단차진 형태로 마련될 수 있다.
또한, 'ㄴ'자 형태로 마련되는 연결부(323')의 외측부에는 3-way 코너패널(320')의 하부 플레이트(321')가 일부 노출된 상태로 마련되고, 연결부(323')의 절곡부에도 하부 플레이트(321')가 일부 노출된 상태로 마련될 수 있다.
3-way 코너패널(320')에서, 패널부(322')는 단열성능을 고려하여 폼 단열재를 포함하는 패널 타입으로 제작되고, 연결부(323')는 1차 밀봉벽(400')의 굽힘 하중을 지지하기 위하여 강도가 높은 하드우드나 압축목재를 사용하여 제작될 수 있다. 다만, 구조 해석을 통하여 요구되는 강도가 크지 않은 경우에는 연결부(323')를 패널 타입(폴리우레탄 폼과 플라이우드를 복합 적층시킨 형태)으로 제작하는 것도 가능하다.
3-way 코너패널(320')은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 제1 고정장치(S1) 및 2차 코너박스(120)의 상부에 구비되는 제2 고정장치(S2)에 의해 모퉁이 부분이 고정될 수 있다.
이때, 2-way 코너패널(320)은 두 모퉁이 부분이 제1 고정장치(S1)에 의해 고정되는 반면, 3-way 코너패널(320') 하나의 모퉁이 부분만 제1 고정장치(S1)에 의해 고정된다.
3-way 코너패널(320')에서 제1 고정장치(S1)에 의해 고정되는 부분은 인접하는 1차 단열패널(310) 및 2-way 코너패널(320)과 동시에 고정될 수 있다. 이를 위해 3-way 코너패널(320')에서 저장탱크의 내측 방향을 향하여 배치되는 모퉁이 부분에는 1차 단열패널(310)과 동일한 형태의 홈부가 형성될 수 있다.
그리고, 3-way 코너패널(320')에서 저장탱크의 가장 구석진 부분에 배치되는 모퉁이 부분은 제2 고정장치(S2)에 의해 단독으로 고정되고, 나머지 두 모퉁이 부분은 제2 고정장치(S2)에 의해 인접하는 2-way 코너패널(320)과 동시에 고정된다.
이때, 3-way 코너패널(320')의 하부 플레이트(321')에서 연결부(323')의 외측부와 절곡부에 각각 노출되게 형성되는 부분이 제2 고정장치(S2)의 제2 세팅플레이트에 의해 하방으로 가압되어 고정이 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 3-way 코너패널(320')은, 2-way 코너패널(320)에서와 유사한 원리로, 제1 고정장치(S1)에 의해 고정되는 고정점이 픽스(fix)되는 반면, 제2 고정장치(S2)에 의해 고정되는 세 고정점은 하부 플레이트(321) 상에서 자유롭게 형성될 수 있다.
즉, 본 발명에서 3-way 코너패널(320')의 세 모퉁이 부분은 제2 고정장치(S2)의 고정점이 이동될 수 있도록 면적을 가지는 형태로 노출되고, 사각판 형태의 제2 세팅플레이트(제2 고정장치)가 상기 면적 중에서 일부 면적을 차지하면서 고정시킴에 따라, 설치 공차가 발생하더라도 3-way 코너패널(320')의 세 모퉁이 부분의 고정점을 자유롭게 형성하면서 설치하는 것이 가능하다.
따라서 본 발명에서는 종래와 같이 저장탱크의 코너부에 배치하기 위한 특수한 사이즈의 단열패널을 제작하여 설치할 필요가 없고, 3-way 코너패널(320')을 나머지 1차 단열패널(310)들과 마찬가지로 미리 정해진 사이즈로 외부에서 사전 제작한 후, 저장탱크 내부로 투입하여 1차 단열패널(310)들과 함께 순차적으로 설치할 수 있다.
한편, 1차 단열패널(310)과 3-way 코너패널(320')의 설치가 순차적으로 이루어짐에 따라, 저장탱크의 코너부에는 1차 단열패널(310) 및 3-way 코너패널(320')의 제작 및 설치에서 기인하는 공차가 발생하게 되는데, 이러한 설치 공차에 대하여 아래와 같은 방법으로 보완이 가능하다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 3-way 코너패널(320')의 상부에 형성되는 단차면, 즉 연결부(323')의 상면은 설치 공차에 대응할 수 있는 정도로 충분한 사이즈로 형성된다. 여기서 충분한 사이즈란, 설치 공차가 가장 크게 발생하는 경우에도 전술한 2-way 코너스틸(330) 및 후술하는 3-way 코너스틸(331)의 배치 공간을 확보할 수 있는 정도의 사이즈를 의미한다.
그리고, 3-way 코너패널(320')은 연결부(323')가 저장탱크의 코너부를 향하도록 배치되고, 저장탱크에서 서로 이웃하는 세 내벽 상에 각각 배치되는 3-way 코너패널(320')을 상호 연결하도록 2-way 코너스틸(330) 및 3-way 코너스틸(331)이 설치되어 1차 단열벽(300)을 마감한다.
2-way 코너스틸(330)에 대해서는 전술한 바 있다. 3-way 코너스틸(331)은 저장탱크의 세 내벽이 만나는 3-way 코너부에 대응하여 세 방향으로의 면방향을 가지는 금속 플레이트가 용접에 의해 접합된 구조물로 마련될 수 있다. 도면에는 3-way 코너스틸(331)의 면방향이 각각 90°를 이루는 형태의 실시예가 도시되어 있으나, 챔퍼면을 구비하는 저장탱크의 코너부에서는 해당 코너부에 대응하는 각도로 변형될 수 있다.
전술한 바와 같이, 저장탱크의 내벽 상에 1차 단열패널(310)의 설치와 함께 순차적으로 3-way 코너패널(320')의 설치가 이루어질 수 있다. 이때, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 3-way 코너패널(320')에서 제2 고정장치(S2)에 의해 고정되는 고정점은 하부 플레이트(321')의 노출된 부위 내에서 자유롭게 이동('↔'로 표시)이 가능하다.
저장탱크의 3-way 코너부에 설치되는 세 개의 3-way 코너패널(320')의 설치 순서는 제약을 받지 않는다. 즉, 각각 동일한 구조를 가지는 3-way 코너패널(320')은 순서에 상관없이 하나씩 순차적으로 설치가 이루어질 수 있다.
3-way 코너패널(320')의 설치가 완료되면, 서로 이웃하는 세 내벽 상에 각각 배치되는 3-way 코너패널(320') 사이를 연결하도록 3-way 코너스틸(331)이 설치되고, 이와 함께 서로 이웃하는 두 내벽 상에 배치되는 3-way 코너패널(320') 사이를 연결하도록 2-way 코너스틸(330)이 설치된다. 2-way 코너스틸(330)과 3-way 코너스틸(331)은 리벳, 스크류, 볼트 등의 체결부재에 의해 3-way 코너패널(320')의 연결부(323') 상부에 고정될 수 있다.
3-way 코너스틸(331)은 2-way 코너스틸(330)과 마찬가지로 설치 이전에 미리 정해진 사이즈로 제작될 수 있다. 따라서 1차 단열패널(310)들의 제작 및 설치에서 기인하는 공차에 의해, 3-way 코너패널(320') 상에 형성되는 단차부에는 남는 공간이 발생할 수 있다.
본 발명은 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 2-way 코너스틸(330) 및 3-way 코너스틸(331)의 설치 이후에 3-way 코너패널(320')의 단차부에 남는 공간을 계측하고, 계측된 치수로 가변 플라이우드(340)를 가공하여 해당 공간에 배치함으로써 설치 공차를 보완한다.
즉, 2-way 코너패널(320)에서와 마찬가지로, 단차부의 남는 공간에 가공이 손쉬운 가변 플라이우드(340)를 배치하는 방법으로 저장탱크의 3-way 코너부에서 발생하는 공차를 종래 대비 손쉽게 보완할 수 있다.
저장탱크에서 서로 이웃하는 내벽 상에 각각 설치되는 3-way 코너패널(320') 사이의 공간은 보이드 스페이스로 남겨지거나 또는 공간 내에 글라스울 등의 단열재가 삽입될 수 있다.
3-way 코너스틸(331)에는 1차 밀봉벽(400)의 끝단이 용접에 의해 밀봉 연결된다. 이때 1차 밀봉벽(400)이 주름을 포함하는 주름 멤브레인으로 이루어지는 경우에는, 주름의 밀봉 마감을 위하여 엔드캡이나 앵글피스와 같은 주름마감부재가 추가로 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 설치 공차와는 상관없이 1차 코너패널(320, 320')을 동일한 사이즈로 제작하는 것이 가능하며, 저장탱크에서 서로 이웃하는 내벽 상에 각각 설치되는 1차 코너패널(320, 320') 사이에 코너스틸(330, 331)을 설치하고, 코너스틸(330, 331)과 1차 코너패널(320, 320')의 패널부(322, 322') 사이의 남는 공간에 가변 플라이우드(340)를 가공하여 배치하는 간단한 방법으로 설치 공차에 대한 보완이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 1차 단열패널(310)들의 설치가 모두 완료된 후 1차 코너패널(320, 320')의 설치가 이루어지는 것이 아니라, 다른 1차 단열패널(310)들과 함께 1차 코너패널(320, 320')의 설치 작업이 순차적으로 수행될 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 종래와 같이 표준 사이즈의 단열패널의 설치가 완료된 이후에 남는 공간의 계측 및 해당 공간에 배치될 특수한 사이즈의 단열패널의 제작 및 설치가 이루어지는 비효율적인 공정을 삭제하는 것이 가능하다.
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
120 : 2차 코너박스 130 : 가변단열재
140 : 연결 브릿지
200 : 2차 밀봉벽
300 : 1차 단열벽 310 : 1차 단열패널
320, 320' : 1차 코너패널 321, 321' : 하부 플레이트
322, 322' : 패널부 323, 323' : 연결부
330 : 2-way 코너스틸 331 : 3-way 코너스틸
340 : 가변 플라이우드
400 : 1차 밀봉벽
500 : 크로스 커넥터 510 : 코너 지지부재
600 : 트라이헤드론

Claims (10)

  1. 액화가스 저장탱크의 단열벽을 구성하는 다수의 단열패널; 및
    상기 단열벽에서 상기 액화가스 저장탱크의 코너부에 설치되는 코너패널;을 포함하고,
    상기 단열패널과 상기 코너패널은 하부에 설치된 고정장치에 의해 모퉁이 부분이 고정되되,
    상기 코너패널은, 상기 단열패널과 마주하는 일측 모퉁이 부분은 고정점(setting point)이 픽스(fix)된 채로 고정되고, 상기 액화가스 저장탱크의 내벽을 향한 타측 모퉁이 부분은 고정점이 상기 코너패널의 길이방향을 따라 이동 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코너패널은,
    하부 플레이트;
    상기 하부 플레이트 상에 배치되며, 폼 단열재로 이루어지는 단열재의 상부에 제1 상부 플레이트가 부착되어 구성되는 패널부; 및
    상기 하부 플레이트 상에서 상기 코너패널의 길이방향을 따라 상기 패널부와 나란하게 배치되며, 하드우드 또는 압축목재로 이루어지는 지지블럭의 상부에 제2 상부 플레이트가 결합되어 구성되는 연결부를 포함하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 연결부는, 일측면이 상기 패널부의 타측면과 밀착되게 배치되고, 타측면이 상기 코너부를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연결부는 상기 패널부보다 폭이 감소된 형태로 마련되어, 상기 코너패널의 타측 모퉁이 부분에서 폭방향에 대한 상기 연결부의 양측부에는 상기 하부 플레이트가 노출된 상태로 마련되고,
    상기 하부 플레이트의 노출된 부분이 상기 고정장치에 의해 하방으로 가압되어 상기 코너패널의 타측 모퉁이 부분의 고정이 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하부 플레이트의 노출된 부분은 상기 코너패널의 길이방향을 따라 소정의 길이를 가지면서 연장되는 형태로 마련됨에 따라, 상기 고정장치의 고정점이 상기 하부 플레이트의 노출된 부분 상에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 코너패널의 일측 모퉁이 부분에는 부채꼴 형태의 홈부가 형성되고,
    상기 홈부의 형성에 따라 노출되는 상기 하부 플레이트 부분이 상기 고정장치에 의해 하방으로 가압되어 상기 코너패널의 일측 모퉁이 부분의 고정이 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 연결부의 타측면에는 상기 액화가스 저장탱크의 내벽이 이루는 각도를 고려하여 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 코너부에서 서로 이웃하는 상기 액화가스 저장탱크의 두 내벽 상에 각각 배치되는 상기 코너패널의 상부면을 연결하도록 설치되는 코너스틸을 더 포함하고,
    상기 연결부는 상기 패널부보다 높이가 감소된 형태로 마련되어, 상기 코너패널은 상기 패널부의 상면으로부터 상기 연결부의 상면이 단차진 형태로 마련되며,
    상기 코너스틸은 상기 코너부가 이루는 각도에 대응하는 각도로 절곡된 형태로 마련되어, 양단부가 상기 코너부에서 서로 이웃하는 상기 액화가스 저장탱크의 두 내벽 상에 각각 배치되는 상기 코너패널의 상기 연결부 상부에 고정되는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 코너스틸의 설치 후 상기 연결부의 상부에 남는 공간에는, 상기 남는 공간을 계측하여 가공되는 가변 플라이우드가 배치함으로써, 상기 단열패널 및 상기 코너패널의 제작 및 설치에서 기인하는 공차를 보완하는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 가변 플라이우드는, 상기 코너스틸과 상기 패널부 사이의 거리에 해당하는 너비를 가지며, 상기 연결부와 상기 패널부의 높이 차이에 해당하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는,
    액화가스 저장탱크의 단열시스템.
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