KR20220067672A - 이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템 - Google Patents

이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템 Download PDF

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KR20220067672A
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허행성
박광준
오훈택
강중규
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Abstract

본 발명은 선체 내벽 상에 배치되는 단열층, 2차 방벽, 이격층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층되어 이중 방벽 구조를 가지는 액화가스 단열시스템에 있어서, 단열층의 상단에 위치하는 상부 플레이트에 설치되어 2차 방벽이 용접에 의해 고정되는 2차 멤브레인 고정부; 및 2차 멤브레인 고정부의 상단부와 연결되며 1차 방벽이 용접에 의해 고정되는 1차 멤브레인 고정부를 포함하는, 이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템을 제공한다.
본 발명은 1, 2차 방벽이 액화가스의 수용 영역에 인접한 위치에서 고정되도록 시스템을 구성하고, 1, 2차 방벽 고정부의 구조를 간소화함으로써 단열효과 및 설치 시공성이 극대화되는 효과가 있다.

Description

이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템 {LIQUEFIED GAS INSULATION SYSTEM WITH DOUBLE METALLIC BARRIER STRUCTURE}
본 발명은 이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단열층의 상부에 이격되게 위치하는 1, 2차 방벽이 액화가스가 수용되는 영역에 인접한 고정부에 고정되도록 함으로써 열손실을 최소화하고, 이러한 고정부의 구조를 보다 간소화하여 단열효과 및 설치 시공성을 극대화하는 이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템에 관한 것이다.
천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나 또는 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')의 상태로 LNG 운반선에 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)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 저장탱크는 선체 내벽 상에 2차 단열층, 2차 방벽, 1차 단열층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층되는 이중 방벽 구조로 이루어지는데, 대표적으로 GTT의 NO 96 타입과 MARK Ⅲ 타입이 있다.
NO 96 타입 저장탱크는, 1차 및 2차 단열층이 플라이우드 박스 내부에 펄라이트(perlite) 분말 또는 글라스 울(glass wool) 등의 단열재를 채운 형태의 단열박스(insulation box)로 구성되고, 각 층을 이루는 단열박스의 상부에 0.5 내지 0.7㎜ 두께의 인바강(invar steel, 36% 니켈강) 멤브레인을 설치하여 방벽을 형성하는 구조를 가진다.
이러한 NO 96 타입 저장탱크는 1차 방벽과 2차 방벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어 1차 방벽의 누설시 상당한 기간동안 2차 방벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있고, 단열박스로 구성되는 단열층이 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며, 용접의 자동화율이 높다는 장점이 있다.
한편, MARK Ⅲ 타입 저장탱크는, 단열층이 폴리우레탄 폼(PUF)의 상면 또는 하면에 목재 합판을 접착시킨 형태의 단열패널(insulation panel)로 구성되고, 1차 단열층의 상부에는 대략 1.2mm 두께의 스테인리스강(stainless steel, SUS) 멤브레인을 설치하여 1차 방벽을 형성하며, 2차 단열층의 상부에는 트리플렉스(triplex)라는 복합재를 사용하여 2차 방벽을 형성하고 있다.
이러한 MARK Ⅲ 타입 저장탱크는 폴리우레탄 폼 단열재를 기반으로 한 단열패널의 단열효과가 뛰어나 BOR(Boil Off Rate)의 측면에서 유리하지만, 단열패널이 유연한 성질을 가지기 때문에 열변형이나 선체의 변형에 취약한 특징을 가진다.
따라서 MARK Ⅲ 타입 저장탱크에서는 NO 96 타입에서와 같이 인바강 소재의 멤브레인을 적용하는 것이 쉽지 않고, 열수축 변형을 흡수할 수 있도록 파형 주름부가 형성된 스테인리스강 멤브레인을 이용하여 1차 방벽을 형성한다.
또한, 파형 주름부를 가지는 스테인리스강 멤브레인의 구조적 특성상 1, 2차 단열층 사이에 금속 멤브레인을 설치하는 것에 어려움이 있기에, 현재 MARK Ⅲ 타입 저장탱크에서는 금속 대신 트리플렉스라고 하는 복합재를 사용하여 2차 방벽을 형성하고 있는데, 이는 1, 2차 방벽이 모두 금속 재질로 이루어지는 단열시스템과 대비하여 수밀에 취약하다는 단점이 있다.
전술한 NO 96 타입과 같이 단열층이 단열박스로 구성되는 단열시스템을 박스 타입(box type)의 단열시스템이라 하고, 이와 구분하여 MARK Ⅲ 타입과 같이 단열층이 단열패널로 구성되는 단열시스템을 패널 타입(panel type)의 단열시스템이라 부르기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이중 금속 방벽 구조의 단열시스템을 구현하여 우수한 수밀 성능을 확보하는 동시에, 1, 2차 방벽 고정부 구조의 간소화를 통하여 열손실을 최소화하고 설치 시공성 및 단열효과를 극대화할 수 있는 이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내벽 상에 배치되는 단열층, 2차 방벽, 이격층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층되어 이중 방벽 구조를 가지는 액화가스 단열시스템에 있어서, 상기 단열층의 상단에 위치하는 상부 플레이트에 설치되어 상기 2차 방벽이 용접에 의해 고정되는 2차 멤브레인 고정부; 및 상기 2차 멤브레인 고정부의 상단부와 연결되며 상기 1차 방벽이 용접에 의해 고정되는 1차 멤브레인 고정부를 포함하는, 이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템이 제공될 수 있다.
상기 2차 멤브레인 고정부는 하단부가 상기 상부 플레이트의 상부면에 형성된 홈에 삽입되어 고정되고 상단부는 상기 단열층의 위로 돌출되게 설치되며, 상기 1차 멤브레인 고정부는 단면이 'T'자 형상을 가지며 하단부가 상기 2차 멤브레인 고정부와 체결될 수 있다.
상기 1차 멤브레인 고정부와 상기 2차 멤브레인 고정부는 스크류를 이용한 기계적인 체결방식 또는 용접 방식으로 체결될 수 있다.
상기 2차 방벽은 소정의 폭을 가지도록 띠 형태로 제작된 다수의 제2 금속 멤브레인 시트로 구성되며, 상기 제2 금속 멤브레인 시트의 가장자리 부분이 위로 절곡되어 절곡된 가장자리가 상기 2차 멤브레인 고정부의 돌출 부위에 용접될 수 있다.
상기 1차 방벽은 다수의 제1 금속 멤브레인 시트로 구성되며, 상기 제1 금속 멤브레인 시트의 가장자리 부분이 상기 1차 멤브레인 고정부의 상면에 용접될 수 있다.
서로 이웃하는 상기 제1 금속 멤브레인 시트는 가장자리 부분이 상기 1차 멤브레인 고정부 상에서 서로 겹치기 용접될 수 있다.
상기 이격층은 소정의 두께를 가지는 다수의 갭 플라이우드로 구성되고, 상기 갭 플라이우드는 상기 2차 멤브레인 고정부 및 상기 1차 멤브레인 고정부의 설치 공간을 확보하기 위하여 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 갭 플라이우드는 양 단부가 상기 1차 멤브레인 고정부의 머리부 아래에 형성되는 공간에 끼워지는 형태로 배치될 수 있다.
상기 2차 멤브레인 고정부는, 'ㄴ'자 형상의 단면을 가지며 수평방향으로 형성되는 수평부가 상기 상부 플레이트 아래에 형성되는 홈에 삽입 및 고정되는 제1 고정부재; 및 상기 제1 고정부재에서 수직방향으로 형성되는 수직부와 연결되며 상기 단열층의 위로 돌출되어 상기 2차 방벽과 용접되는 제2 고정부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 고정부재의 수직부는 상단이 아래로 꺾인 구조로 마련되고, 상기 제2 고정부재의 하단은 위로 꺾인 구조를 가지며, 상기 제1 고정부재의 상단 꺾임부와 상기 제2 고정부재의 하단 꺾임부가 서로 걸림 지지될 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은 이중 금속 방벽 구조에 의하여 우수한 수밀 성능을 확보하는 것이 가능하고, 이와 동시에 1, 2차 방벽 고정부 구조가 간소화됨으로써 열손실이 최소화되고 단열효과 및 설치 시공성이 극대화되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 단열시스템의 제1 설치상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 단열시스템의 제2 설치상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 단열시스템의 제3 설치상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 단열시스템의 제4 설치상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 단열시스템의 제5 설치상태를 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.
본 명세서에서 액화가스 단열시스템은, 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 저장탱크에 설치되는 단열시스템을 모두 포함할 수 있다.
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.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 단열시스템의 제1 내지 제5 설치상태를 나타낸 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템은, 선체 내벽(미도시) 상에 단열층(10), 2차 방벽(20) 및 그 위에 이격되도록 설치되는 1차 방벽(40)을 포함하여 이중 금속 방벽 구조를 가진다. 2차 방벽(20)과 1차 방벽(40) 사이에는 두 방벽(20, 40) 사이를 일정 간격으로 이격시키기 위한 이격층(30)이 배치될 수 있다.
단열층(10)은 본 발명의 단열시스템에서 주된 단열 기능, 즉 저장탱크의 외부로부터의 열침입을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 강화 폴리우레탄폼(R-PUF)의 상하면에 목재 합판을 부착시킨 단열패널로 구성되어 전술한 패널 타입 단열시스템의 단열층 구조와 유사한 구조를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 단열층(10)은 플라이우드 박스 내부에 펄라이트 또는 글라스울 단열재를 채운 단열박스로 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명에서 단열층(10)은 전술한 패널 타입 단열시스템의 단열층 구조 또는 박스 타입 단열시스템의 단열층 구조의 적용이 모두 가능하다.
후술하는 바와 같이 본 발명에서는 1, 2차 방벽(40, 20)이 모두 단열층(100)의 상부에 위치하게 되는데, 이때 단열층(100)을 단일층으로 형성하면 패널 간의 경계부에서 대류에 의한 열손실이 발생할 수 있고, 선체 변형(Hull deflection)으로 인한 패널의 수직방향 변형에도 구조적으로 취약점이 발생할 수 있으므로, 본 발명에서 단열층(100)은 적어도 2 이상의 다층 구조로 형성될 수 있다. 도면에는 이러한 단열층(100)의 상부 구조만 도시된 것으로 이해될 수 있다.
1차 방벽(40)은 저장탱크 내부에 수용되는 극저온 액화가스와 직접 접촉하여 1차적인 밀봉 기능을 수행하는 것이고, 2차 방벽(20)은 1차 방벽(40)의 누설시 2차적인 밀봉 기능을 수행하는 것으로서 1차 방벽(40)의 누설이 발생하더라도 상당한 기간동안 액화가스의 액밀 및 지탱이 가능하도록 설계되어야 한다.
1, 2차 방벽(40, 20)은 저장탱크 내부에 수용되는 액화가스의 극저온에 의한 응력 변화에 대응할 수 있도록 저온취성이 강한 금속 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스강이나 인바강 또는 알루미늄 합금 등과 같은 저온강이 이용될 수 있다.
후술하겠지만, 본 단열시스템에서 2차 방벽(20)은 단열층(10)의 상부에 설치되는 2차 멤브레인 고정부(100)에 용접에 의해 고정되고, 2차 방벽(20)의 상측에 이격층(30)을 구성하는 부재로서 갭 플라이우드(31)가 배치되는 구조의 시공성을 고려하여, 2차 방벽(20)은 인바 스트레이크(invar strake)로 불리우는 인바강 멤브레인으로 구성될 수 있다.
한편, 극저온 액화가스와 직접 접촉하여 밀봉 기능을 수행하는 1차 방벽(40)은 2차 방벽(20)과 대비하여 극저온에 의한 열수축에 보다 많은 영향을 받는다는 점을 고려하여, 본 발명에서 1차 방벽(40)은 열수축에 대응이 용이한 스테인리스강 멤브레인으로 구성될 수 있다. 이 경우 1차 방벽(40)은 열수축에 의한 변형을 흡수할 수 있도록 다수의 파형 주름부를 포함할 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 1, 2차 방벽(40, 20)을 모두 인바강 멤브레인으로 구성하거나 또는 모두 스테인리스강 멤브레인으로 구성하는 것도 가능함은 물론이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 2차 방벽(20)으로서 금속 소재의 멤브레인을 사용하여 이중 금속 방벽 구조의 단열시스템을 구현하고, 이로써 종래 MARK Ⅲ 타입 단열시스템과 대비하여 수밀에 강한 구조를 갖출 수 있도록 하는 것을 하나의 과제로 한다.
본 발명에 따른 단열시스템에서 1, 2 차 방벽(40, 20)은 모두 단열층(10)의 상측에 위치한다. 즉, 본 발명은 종래 시스템과 같이 단열층 사이에 방벽이 개재되는 것은 아니므로 상하 단열층 사이에 방벽이 설치되는 공정을 삭제할 수 있고, 따라서 1, 2차 방벽(40, 20)을 모두 금속 소재의 멤브레인으로 구성하는 이중 금속 방벽 구조의 구현에 매우 유리한 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 종래와 같이 2차 방벽이 단열층 사이에 개재되는 경우에는 상하 단열층 사이의 연결 및 고정을 위하여 2차 방벽을 관통하는 고정장치의 설치가 필요하였고, 2차 방벽의 상부에 설치되는 1차 단열층의 가공에 따른 시공의 복잡성이 존재하였으며, 1차 단열층에 많은 가공이 이루어지면 결국 단열성능의 손실로 이어지는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명은 1, 2차 방벽(40, 20)이 모두 단열층(10)의 상측에 위치하고, 이때 1, 2차 방벽(40, 20)이 그 사이에 배치되는 이격층(30)에 의해 고정되는 것이 아니라 후술하는 1, 2차 멤브레인 고정부(200, 100)에 의해 고정되므로, 이격층(30)을 단순히 1, 2차 방벽(40, 20)을 이격시키는 기능만 가지는 것으로서 매우 단순한 구조로 하여 배치하는 것이 가능하다. 따라서, 2차 방벽(20)이 파형 주름부를 가지는 스테인리스강 멤브레인으로 구성되는 경우에도 단순 구조의 이격층(30)을 파형 주름부 사이의 간격에 대응되게 제작하여 배치시키면 되므로, 2차 방벽(20)이 형상과 상관없이(주름부를 가지는지의 여부와 상관없이) 금속 소재의 멤브레인으로 구성하는 것이 매우 용이해진다.
1, 2차 방벽(40, 20)은 각각 극저온 액화가스에 의한 영향으로 신축이 발생할 수 있으므로, 1차 방벽(40)과 2차 방벽(20)이 서로 접촉하지 않도록 이격된 구조로 마련되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 본 발명은 2차 방벽(20)과 1차 방벽(40) 사이에 이격층(30)을 두어 1차 방벽(40)이 2차 방벽(20)의 상측으로 일정 간격 이격되어 설치될 수 있도록 단열시스템을 구성한다.
이격층(30)은 서로 열수축 정도를 달리할 수 있는 1, 2차 방벽(40, 20)을 서로 접촉되지 않도록 이격시켜 구조적인 안정을 꾀하는 것으로서, 극저온 상태에서 사용이 가능하고 하중을 견디는 구조재로서의 역할을 하는 동시에 외부로부터 열침입을 방지하는 단열재로서의 기능도 겸할 수 있는 플라이우드 소재로 마련될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기와 같은 기능(극저온 상태에서 구조재 및 단열재로서 사용 가능한 것)을 갖춘 다양한 소재가 이용될 수 있으며, 예컨대 섬유강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic)과 같은 복합재료나 고밀도의 폴리우레탄 폼을 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에서 이격층(30)은 복수의 갭 플라이우드(gap plywood, 31)로 구성될 수 있다. 갭 플라이우드(31)는 플라이우드를 소정의 두께를 가지도록 판 형태(또는 블록 형태)로 제작한 것으로서, 2차 방벽(20)의 상부에 연속적으로 배치 및 고정되어 본 단열시스템에서 이격층(30)을 형성할 수 있다.
이때 갭 플라이우드(31)는 후술하는 2차 멤브레인 고정부(100) 및 1차 멤브레인 고정부(200)의 설치 공간 확보를 위하여 일정 간격을 두고 배치될 수 있으며, 서로 이웃하는 갭 플라이우드(31)는 그 사이에 배치되는 1차 멤브레인 고정부(200)에 의해 단열층(10) 및 2차 방벽(20)의 상부에 고정될 수 있다.
이하에서는 본 발명에서 2차 방벽(20) 및 1차 방벽(40)이 고정되는 고정부의 구조에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 단열층(10)의 상부에는 2차 방벽(20)의 고정을 위한 2차 멤브레인 고정부(100)가 구비될 수 있다.
2차 멤브레인 고정부(100)는, 단열층(10)의 상단에 위치하는 상부 플레이트(11)에 형성되는 홈에 삽입되어 고정될 수 있으며, 상단부가 단열층(10)의 위로 돌출되게 설치되어 2차 방벽(20)과의 용접부를 제공할 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 2차 멤브레인 고정부(100)는 대략 'ㄴ'자 형상을 가지면서 수평방향으로 형성되는 수평부가 단열층(10)의 상부 플레이트(11) 아래에 형성되는 홈에 직접 삽입되어 고정이 이루어지는 제1 고정부재(110)와, 제1 고정부재(110)에서 수직방향으로 형성되는 수직부와 연결되며 단열층(10)의 상부로 돌출되어 2차 방벽(20)과 용접되는 제2 고정부재(120)를 포함할 수 있다.
이때 'ㄴ'자 형상의 제1 고정부재(110)에서 수직부는 상단이 아래로 꺾인 구조로 마련되고, 제2 고정부재(120)는 대략 'J'자 형상으로서 하단이 위로 꺾인 구조를 가지며, 제1 고정부재(110)의 상단 꺾임부와 제2 고정부재(120)의 하단 꺾임부가 서로 걸림 지지되도록 단열시스템을 구성할 수 있다. 이와 같이 제1 고정부재(110)와 제2 고정부재(120)가 서로 걸림 지지되는 구조에 의하여 2차 방벽(20)의 용접부에서 변형이 발생하더라도 용이한 대응이 가능하다.
본 발명에서 2차 방벽(20)은 다수의 금속 멤브레인 시트로 구성되어 상기한 2차 멤브레인 고정부(100)에 용접에 의해 고정될 수 있다. 더욱 바람직하게, 2차 방벽(20)은 다수의 인바 스트레이크(invar strake)로 구성될 수 있다. 인바 스트레이크란 얇은 두께(대략 0.5 내지 0.7mm)를 가지는 인바강 소재의 금속판을 소정의 폭을 가지도록 띠 형태로 제작한 것이다. 2차 방벽(20)을 구성하는 다수의 인바 스트레이크는 각각 폭방향 가장자리가 위로 절곡된 형태를 가지고, 절곡된 가장자리 부분이 2차 멤브레인 고정부(100)의 제2 고정부재(120)에 용접될 수 있다.
이러한 2차 방벽(20)의 고정을 위하여, 2차 멤브레인 고정부(100)는 상기에서 설명한 바와 같은 구조의 단면을 가지면서 단열층(10)의 상부에 어느 일방향을 따라 연장되는 형태로 구비될 수 있다.
한편, 2차 멤브레인 고정부(100)의 상단부에는 1차 방벽(40)의 고정을 위한 1차 멤브레인 고정부(200)가 체결되어 연결될 수 있다.
1차 멤브레인 고정부(200)는 'T'자 형상을 가지면서 하단부가 2차 멤브레인 고정부(200)의 상단부, 보다 구체적으로는 제2 고정부재(120)에 체결될 수 있다. 이때 1차 멤브레인 고정부(200)는 하단부가 제2 고정부재(120)와 일부 겹쳐진 상태에서 체결될 수 있으며, 스크류(screw) 등을 이용한 기계적 체결방식 또는 용접이나 기타 다른 방식으로 체결이 이루어질 수도 있다.
1차 방벽(40)은 다수의 금속 멤브레인 시트로 구성되어 1차 멤브레인 고정부(200)의 머리부의 편평한 부분 상측에 용접에 의해 고정될 수 있다. 더욱 바람직하게, 1차 방벽(40)은 종방향 및 횡방향으로 형성되는 다수의 주름부를 포함하는 스테인리스강 멤브레인으로 구성될 수 있으며, 서로 이웃하는 멤브레인이 1차 멤브레인 고정부(200) 상에서 서로 겹치기 용접되어 밀봉을 형성할 수 있다.
상기와 같이 1차 방벽(40)이 이격층(30) 사이에 설치되는 1차 멤브레인 고정부(200)에 용접됨에 따라, 1차 방벽(40)을 지지하는 이격층(30)의 상부면에는 1차 방벽(40)과의 용접을 위한 별도의 부재가 마련되지 않을 수 있다. 이에 따라 본 발명의 이격층(30)은 고정장치 등의 설치를 위한 별도의 가공이 필요없이 매우 단순한 구조를 가질 수 있고, 따라서 기존의 시스템들과 대비하여 단열층(10) 및 방벽(20, 40)의 설치 시공성이 극대화됨은 물론, 불필요한 가공에 의해 단열시스템의 단열성능이 떨어지는 것도 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 1차 멤브레인 고정부(200)에서 수평방향으로 형성되는 머리부는 각 단부가 2차 방벽(20)의 상부에 배치되는 갭 플라이우드(31)에 의해 지지된다. 즉, 이격층(30)을 구성하는 갭 플라이우드(31)는 1차 멤브레인 고정부(200)의 'T'자 형태에 의해 형성되는 공간에 끼워지는 형태로 배치될 수 있다.
이때 1차 방벽(40)의 설치면을 편평하게 형성하기 위하여 갭 플라이우드(31)의 상단 가장자리에는 1차 멤브레인 고정부(200)의 머리부가 안착될 수 있도록 단차면이 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 본 발명에서 1차 멤브레인 고정부(200)는 1차 방벽(40)의 용접부를 제공할 뿐만 아니라 갭 플라이우드(31)를 고정시키는 역할도 겸할 수 있다. 이때, 1차 멤브레인 고정부(200)를 갭 플라이우드(31) 상부면에 리벳(rivet) 등의 부재로 체결하여 추가적인 고정력을 부여할 수도 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 단열시스템의 시공방법을 순차적인 과정에 따라 살펴보도록 한다.
도 2에는 본 발명의 단열시스템에서 단열층(10)이 설치된 상태가 도시되어 있다. 단열층(10)은 선체 내벽(미도시) 상에 배치되는 다수의 단열패널 또는 단열박스에 의해 구성될 수 있으며, 이때 단열층(10)의 상단에 위치하는 상부 플레이트(11)에는 2차 멤브레인 고정부(100)가 설치된다.
도 3을 참조하면, 다수의 금속 멤브레인 시트(예컨대, 인바 스트레이크)로 구성되는 2차 방벽(20)이 단열층(10)의 상부에 설치된다. 이때 하나의 시트를 구성하는 2차 방벽(20)은 가장자리 부분이 위로 절곡된 형태를 가지며, 절곡된 가장자리 부위가 2차 멤브레인 고정부(100)에 용접에 의해 고정된다. 이러한 2차 방벽(20)이 단열층(10)의 상부에 설치되는 2차 멤브레인 고정부(100) 사이의 간격에 연속적으로 배치되어 본 단열시스템의 2차적인 밀봉을 형성하게 된다.
2차 방벽(20)의 설치가 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 2차 멤브레인 고정부(100)의 상단부에 1차 멤브레인 고정부(200)가 연결 및 고정된다. 이때 1차 멤브레인 고정부(200)는 이격층(30)을 구성하는 갭 플라이우드(31)가 배치될 공간을 고려하여 높이 위치가 결정되며, 1차 멤브레인 고정부(200)와 2차 멤브레인 고정부(100) 간의 체결은 스크류 등을 이용한 기계적 체결방식이나 용접 또는 기타 다른 방식으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 2차 방벽(20)의 상부에 갭 플라이우드(31)가 설치된다. 이때 갭 플라이우드(31)는 'T'자 형상의 1차 멤브레인 고정부(200) 아래에 형성되는 공간에 양 단부가 끼워지는 형태로 배치될 수 있다. 갭 플라이우드(31)는 다수로 마련되어 1, 2차 멤브레인 고정부(200, 100)가 설치될 공간을 제외하고는 연속적으로 배치되어 본 단열시스템의 이격층(30)을 형성하게 된다.
한편, 1차 멤브레인 고정부(200)를 2차 멤브레인 고정부(100)와 체결시키는 작업이 좁은 틈에서도 용이하게 이루어질 수 있다면, 상기의 과정에서 이격층(30)을 구성하는 갭 플라이우드(31)가 먼저 설치되고 그 다음으로 2차 멤브레인 고정부(100)가 설치되는 것으로 시공 순서가 변경될 수도 있다.
마지막으로, 도 6을 참조하면, 이격층(30)의 상부에 1차 방벽(40)이 설치됨으로써 본 발명에 따른 액화가스 단열시스템의 시공이 마무리될 수 있다. 1차 방벽(40)은 예컨대 스테인리스강 주름 멤브레인과 같은 다수의 금속 멤브레인 시트로 구성될 수 있으며, 멤브레인 시트의 가장자리 부분이 1차 멤브레인 고정부(200)의 상면에 용접에 의해 고정될 수 있다. 이때 1차 방벽(40)을 구성하는 다수의 멤브레인 시트는 서로 이웃하는 멤브레인 시트와 가장자리가 겹치기 용접되어 밀봉을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 단열시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
일반적으로 기존의 멤브레인형 저장탱크의 단열시스템은 1, 2차 방벽에 의해 단열층이 구분되고, 각각의 방벽 및 인접한 단열층을 고정하는 고정장치가 각각 구비된다. 이러한 고정장치는 단열시스템에 있어서 열손실 및 구조상 취약부에 해당하게 된다.
그러나, 본 발명은 1, 2차 방벽(40, 20)을 모두 단열층(10)의 상측에 위치하도록 하여 1, 2차 방벽(40, 20)을 단열층(10)과 구분함으로써, 기존에 단열층 및 방벽 간을 연결시키기 위하여 구비되는 고정장치에 의한 열손실 및 구조적 취약부를 없앨 수 있도록 단열시스템을 구성한 것이다.
또한, 본 발명은 1, 2차 방벽(40, 20)이 액화가스의 수용 영역에 인접한 위치에서 고정부(100, 200)에 고정되도록 함으로써 열손실을 최소화하고, 2차 방벽(20)을 고정시키기 위한 2차 멤브레인 고정부(100)와 1차 방벽(40)을 고정시키기 위한 1차 멤브레인 고정부(200)의 구조가 통합 및 간소화됨으로써 단열효과를 극대화됨은 물론 시공성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
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.
10 : 단열층
11 : 상부 플레이트
20 : 2차 방벽
30 : 이격층
31 : 갭 플라이우드
40 : 1차 방벽

Claims (10)

  1. 선체 내벽 상에 배치되는 단열층, 2차 방벽, 이격층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층되어 이중 방벽 구조를 가지는 액화가스 단열시스템에 있어서,
    상기 단열층의 상단에 위치하는 상부 플레이트에 설치되어 상기 2차 방벽이 용접에 의해 고정되는 2차 멤브레인 고정부; 및
    상기 2차 멤브레인 고정부의 상단부와 연결되며 상기 1차 방벽이 용접에 의해 고정되는 1차 멤브레인 고정부를 포함하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 멤브레인 고정부는 하단부가 상기 상부 플레이트의 상부면에 형성된 홈에 삽입되어 고정되고 상단부는 상기 단열층의 위로 돌출되게 설치되며,
    상기 1차 멤브레인 고정부는 단면이 'T'자 형상을 가지며 하단부가 상기 2차 멤브레인 고정부와 체결되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 1차 멤브레인 고정부와 상기 2차 멤브레인 고정부는 스크류를 이용한 기계적인 체결방식 또는 용접 방식으로 체결되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 방벽은 소정의 폭을 가지도록 띠 형태로 제작된 다수의 제2 금속 멤브레인 시트로 구성되며, 상기 제2 금속 멤브레인 시트의 가장자리 부분이 위로 절곡되어 절곡된 가장자리가 상기 2차 멤브레인 고정부의 돌출 부위에 용접되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 1차 방벽은 다수의 제1 금속 멤브레인 시트로 구성되며, 상기 제1 금속 멤브레인 시트의 가장자리 부분이 상기 1차 멤브레인 고정부의 상면에 용접되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 제1 금속 멤브레인 시트는 가장자리 부분이 상기 1차 멤브레인 고정부 상에서 서로 겹치기 용접되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 이격층은 소정의 두께를 가지는 다수의 갭 플라이우드로 구성되고,
    상기 갭 플라이우드는 상기 2차 멤브레인 고정부 및 상기 1차 멤브레인 고정부의 설치 공간을 확보하기 위하여 일정 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 갭 플라이우드는 양 단부가 상기 1차 멤브레인 고정부의 머리부 아래에 형성되는 공간에 끼워지는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 2차 멤브레인 고정부는,
    'ㄴ'자 형상의 단면을 가지며 수평방향으로 형성되는 수평부가 상기 상부 플레이트 아래에 형성되는 홈에 삽입 및 고정되는 제1 고정부재; 및
    상기 제1 고정부재에서 수직방향으로 형성되는 수직부와 연결되며 상기 단열층의 위로 돌출되어 상기 2차 방벽과 용접되는 제2 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 고정부재의 수직부는 상단이 아래로 꺾인 구조로 마련되고, 상기 제2 고정부재의 하단은 위로 꺾인 구조를 가지며, 상기 제1 고정부재의 상단 꺾임부와 상기 제2 고정부재의 하단 꺾임부가 서로 걸림 지지되는 것을 특징으로 하는,
    이중 금속 방벽 구조의 액화가스 단열시스템.
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