KR20220114333A - 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 상기 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법 - Google Patents

액화가스 저장탱크의 단열구조 및 상기 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로, 상기 탱크 몸체의 외면에 설치되는 시트부; 상기 시트부 상에 중합체 폼이 분사되어 복수개의 단열층을 형성하는 단열부; 및 소정의 두께를 갖고 상기 시트부와 상기 탱크 몸체의 사이에 설치되어 상기 시트부가 상기 탱크 몸체로부터 이격되도록 하는 레벨링 웨지를 포함하고, 상기 탱크 몸체와 마주보는 상기 레벨링 웨지의 일면에는 누출된 액화가스의 이동이 가능하도록 하나 이상의 그루브 홈이 형성된다.

Description

액화가스 저장탱크의 단열구조 및 상기 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법{INSULATION STRUCTURE FOR LIQUIFIED GAS STORAGE TANK AND METHOD FOR FORMING THE INSULATION STRUCTURE}
본 발명은 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탱크 외벽에 중합체 폼(Polymeric foam)을 분사 적층시켜 이루어지는 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 형성방법에 관한 것이다.
최근 선박에 대한 환경오염 규제 기준이 강화됨으로 인해, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 또는, 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 친환경 고효율의 액화가스(Liquified gas) 연료에 대한 관심이 증가하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판과 부탄을 주성분으로 하는 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다.
특히, 액화천연가스(이하, ‘LNG’라 함)는 천연가스를 극저온(약 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
액화가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액체 상태로 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.
LNG등의 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화가스를 하역하기 위한 액화가스 운반선이나, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 액화가스 저장탱크(흔히, ‘화물창’이라 함)가 마련된다
또한, 생산된 천연가스를 해상에 직접 액화시켜 저장하고, 필요시 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등과 같은 해양구조물에도 LNG 운반선이나 LNG RV에 설치되는 액화가스 저장탱크가 포함된다.
이러한 액화가스 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 멤브레인형(Membrane Type)과 독립형(Independent Type)으로 분류할 수 있다.
멤브레인형 저장탱크는 No 96형과 Mark III형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 국제 해사 기구(IMO; International Maritime Organization)의 규정에 따라서 Type A, Type B, Type C로 나뉘며, 그 중 Type B 독립형 저장탱크는 구형(Spherical type)의 MOSS 탱크와 각형(Prismatic type)의 SPB 탱크가 있다.
멤브레인형 저장탱크는 선체의 구조에 직접 연결되어 선체와 분리되지 않으며, 선체의 내벽에 1차 방벽(Primary barrier) 및 2차 방벽(Secondary barrier)이 적층된 구조를 가진다. 멤브레인형 탱크는 선체와 직접 연결됨에 따라 내부에 저장된 액화가스의 하중을 저장탱크가 지지하지 않고 선체로 전달하게 된다.
반면, 독립형 저장탱크는 선체의 구조와 분리되어 선체에 탑재되는 형태로 제작되며, 저장탱크 외벽에 단열재가 둘러싸인 구조를 갖는다. 독립형 저장탱크는 선체와 분리되어 선체의 내부에 마련되는 서포트 구조물(Support structure)에 의해 지지됨에 따라 내부에 저장된 액화가스의 하중이 저장탱크에 적접적으로 작용하게 된다.
독립형 저장탱크는, 멤브레인형 저장탱크와 달리 복잡한 방벽의 구조를 갖지 않으며, 맴브레인형 저장탱크 대비 슬로싱(Sloshing) 등에 대한 구조적 안정성 측면에서도 상대적으로 유리할 뿐만 아니라, 저장탱크 외벽에 단열재가 마련되므로 작업자의 유지보수(Maintenance)가 용이해지는 장점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1034472호 "독립형 액화가스 탱크의 단열구조 및 그 형성방법"
종래기술에 따른 독립형 저장탱크는, 알루미늄 합금(Aluminum alloy), SUS(Steel Use Stainless) 또는, 9% 니켈 합금(9% Nickel steel) 등 저온에 강한 합금으로 제조된 탱크 외벽에 폴리우레탄 폼(PUF; Polyurethane Foam)과 같은 중합체 폼(Polymeric foam)을 이용하여 단열층을 형성하며, 선체 하부에 마련된 별도의 서포트 구조물(Support structure) 상에 놓여진다.
종래기술에서 단열층은, 스프레이 건(Spray gun) 등의 장치를 이용하여 탱크 외벽에 중합체 폼을 일정 시간을 두고 복수회 분사 적층시키는 방식이 적용될 수 있으며, 중합체 폼의 종류 또는 해당 중합체 폼의 단열 성능에 따라 그 두께가 결정된다.
한편, 이러한 독립형 저장탱크는, 탱크 외벽에 액화가스의 누출이 발생되면 극저온에 취약한 선체에 치명적인 손상을 줄 수 있으므로, 누출된 액화가스가 선체와 접촉하는 것을 차단하고 누출된 액화가스를 안전하게 수집 또는, 회수하기 위한 부분 2차 방벽(Partial secondary barrier) 구조를 갖는다.
즉, 액화가스의 누출 발생 시 선체로의 직접적인 영향을 최소화할 수 있도록 저장탱크의 하부에는 드립 트레이(Drip tray)를 설치하며, 선박 건조 기준(IGC code; International code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk)에 따라 15일 동안 누출되는 양을 추정하여 드립 트레이의 크기를 설계한다.
여기에서, 탱크 외벽과 단열층 사이에는 누출된 액화가스가 중력에 의해 드립 트레이로 흐를 수 있는 누출 경로(Leakage path)가 마련되어야 하는데, 탱크 외벽에 중합체 폼을 분사시켜 단열층을 형성하는 경우, 탱크 외벽과 단열층이 완전 접착되어 액화가스의 누출을 대비하기 위한 누출 경로를 형성하는데 어려움이 있다.
본 발명은 저장탱크 내부에 수용된 액화가스의 단열을 위해 탱크 외벽에 중합체 폼을 분사 적층시켜 단열층을 형성하되, 탱크 외벽과 단열층 사이에서 누출된 액화가스의 이동을 위한 누출 경로를 형성할 수 있는 액화가스 저장탱크의 단열구조 및 그 단열구조 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서, 상기 탱크 몸체의 외면에 설치되는 시트부; 상기 시트부 상에 중합체 폼이 분사되어 복수개의 단열층을 형성하는 단열부; 및 소정의 두께를 갖고 상기 시트부와 상기 탱크 몸체의 사이에 설치되어 상기 시트부가 상기 탱크 몸체로부터 이격되도록 하는 레벨링 웨지를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조가 제공될 수 있다.
상기 탱크 몸체와 마주보는 상기 레벨링 웨지의 일면에는 하나 이상의 그루브 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브 홈은 상기 탱크 몸체와 마주보는 상기 레벨링 웨지의 일면에서 누출된 액화가스의 이동이 가능하도록 복수개가 직교방향으로 서로 교차되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 레벨링 웨지는 극저온 환경에서 상기 탱크 몸체로부터 분리되어 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에서 수축 및 팽창이 가능할 수 있도록 상기 시트부를 설치하기 이전에 상기 탱크 몸체의 외면에 임시 본딩으로 부착될 수 있다.
또한, 상기 단열부를 형성하기 이전에 상기 시트부 상에 설치되는 블록 하우징; 및 상기 블록 하우징을 상기 탱크 몸체에 고정하기 위한 고정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 블록 하우징은 상기 시트부 상에서 1단 이상으로 적층될 수 있다.
또한, 상기 블록 하우징은 상기 시트부 상에 복수개가 다단 적층되고, 상기 복수개의 블록 하우징은 상기 시트부로부터 상대적으로 멀게 위치될수록 단면폭이 작게 형성되어 외주면이 계단형식으로 단차지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 블록 하우징은, 일정 크기로 제작되어 상기 시트부 상에 위치되는 경질 폴리우레탄 폼 재질의 단열블록; 및 상기 단열블록의 상면에 결합되는 플라이우드 재질의 고정패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 블록 하우징은 상기 시트부 상에 복수개가 다단 적층되어 상기 고정부에 의해 각각 고정될 수 있다.
또한, 상기 고정패드의 상면과 맞닿는 상기 단열블록의 저면에는 상기 고정부가 수용되는 수용홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 중공의 파이프 형태를 가지며 상기 탱크 몸체의 외면에 수직되게 고정 설치되는 고정 바; 상기 고정 바의 외주면에 끼워져 상기 블록 하우징 상에 위치되는 워셔; 및 상기 워셔의 상부에서 상기 고정 바의 외주면에 형성된 나사산에 결합되어 상기 워셔를 가압하는 너트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정 바는 상기 레벨링 웨지, 상기 시트부 및 상기 블록 하우징에 순차적으로 관통되며, 상기 고정 바가 상기 시트부를 관통하는 부위에는 수밀 내지 기밀성 소재의 밀봉 테이프가 부착될 수 있다.
또한, 상기 탱크 몸체와 맞닿는 상기 고정 바의 일단부에는 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이의 공간과 연통되기 위한 유입구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입구는 상기 고정 바의 둘레 방향을 따라 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 탱크 몸체의 외측 방향을 향하는 상기 고정 바의 타단부에는 일정 압력 이상에서 가스가 외부로 배출되도록 하기 위한 파열판이 설치될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 단열층 사이 중 적어도 하나에 설치되어 중합체 폼의 균열이 진전되는 것을 방지하기 위한 보강부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보강부는 상기 블록 하우징의 상면에서 상기 고정부에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서, 상기 탱크 몸체를 감싸도록 상기 탱크 몸체의 외면에 시트부를 설치하는 단계; 및 상기 시트부 상에 중합체 폼을 분사 적층시켜 하나 이상의 층을 갖는 단열부를 형성하는 단계를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법이 제공될 수 있다.
상기 시트부를 설치하는 단계는, 상기 시트부가 상기 탱크 몸체로부터 이격되도록 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 소정의 두께를 갖는 레벨링 웨지를 설치하는 단계를 포함하고, 상기 탱크 몸체와 마주보는 상기 레벨링 웨지의 일면에는 하나 이상의 그루브 홈을 형성할 수 있다.
또한, 상기 레벨링 웨지를 설치하는 단계 이전에 중공의 파이프 형태를 가지며 외주면에 나사산이 형성된 고정 바를 상기 탱크 몸체의 외면에 수직되게 고정 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 탱크 몸체와 맞닿는 상기 고정 바의 일단부에는 상기 탱크 몸체와 상기 시트부의 사이 공간과 연통되도록 유입구를 형성할 수 있다.
본 발명은, 탱크 몸체와 단열부 사이에서 탱크 몸체의 외면을 둘러 감싸도록 설치되는 시트부를 포함하여 탱크 몸체로부터 단열부를 구획 분리하고 누출된 액화가스가 단열부로 침투되는 것을 방지할 수 있으며, 탱크 몸체의 외면에 단열부가 직접적으로 접촉되지 않아 탱크 몸체와 단열부의 열팽창계수 차이로 인한 응력이 완화되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 시트부가 탱크 몸체로부터 이격되도록 탱크 몸체와 시트부 사이에 레벨링 웨지를 설치하되, 탱크 몸체와 마주보는 레벨링 웨지의 일면에 하나 이상의 그루브 홈이 형성되어, 탱크 몸체와 시트부 사이의 전 영역에서 누출된 액화가스가 이동할 수 있는 누출 경로를 제공할 수 있다.
또한, 시트부는 탱크 몸체에 고정되는 블록 하우징과 충분한 접촉면을 가짐으로써, 시트부가 탱크 몸체의 외면에 직접적으로 부착되지 않더라도 시트부의 안정적인 고정이 가능할 수 있다.
또한, 외주면에 나사산이 형성된 중공의 파이프 형태를 가지며 탱크 몸체와 시트부 사이의 공간과 연통되는 고정 바를 포함하여, 시트부와 블록 하우징을 고정하는 역할뿐만 아니라, 탱크 몸체와 시트부 사이에서 누출된 액화가스가 외부로 배출되도록 안내하는 역할을 동시에 수행할 수 있다.
또한, 중합체 폼의 균열이 진전되는 것을 방지하기 위한 보강부는 블록 하우징의 상면에서 고정부에 의해 고정됨으로써, 단열부를 형성하는 중합체 폼에 보강부를 고정하는 방식 대비 안정적인 고정이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 단면 일부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 누출된 액화가스의 이동을 위한 주요 구성을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 레벨링 웨지의 다양한 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 고정 바에 파열판이 추가로 설치되어 있는 것을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
본 발명을 설명함에 있어서, 액화가스는 극저온(대략 -163℃ 정도)의 LNG(Liquified Natural Gas)를 비롯하여, LPG(Liquefied Petroleum Gas)나 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas) 등과 같이 일반적으로 액화시킨 상태로 저장되는 모든 가스 연료를 포함할 수 있으며, 액화가스는 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스까지 포함하는 의미일 수 있다.
본 발명은 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조에 관한 것으로, 선체의 구조와는 별도로 마련되어 선체에 탑재되는 형태로 제작되는 독립형 액화가스 저장탱크에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 SPB(Self-supporting prismatic-shape IMO Type B) 타입의 독립형 액화가스 저장탱크에 적용될 수 있다.
여기에서, 탱크 몸체는 알루미늄 합금(Aluminum alloy), SUS(Steel Use Stainless) 또는, 9% 니켈 합금(9% Nickel steel) 등 저온에 강한 합금으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는, 가격이 저렴하면서도 저온에서 내취성 특성이 우수하여 극저온에 견딜 수 있는 고망간강(High-Mn steel) 재질로 마련될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조는 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 해양 구조물 중 어디라도 적용될 수 있으며, LNG나 LPG 등을 운반하는 액화가스 운반선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트 등에 모두 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조의 단면 일부를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 누출된 액화가스의 이동을 위한 주요 구성을 확대하여 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조에서 레벨링 웨지의 다양한 변형예를 도시한 도면이며, 도 4는 도 1에 도시된 고정 바에 파열판이 추가로 설치되어 있는 것을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 탱크 몸체(10) 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 것으로, 탱크 몸체(10)의 외면에 설치되는 시트부(110)와, 시트부(110) 상에 중합체 폼이 분사되어 형성되는 단열부(130)를 포함할 수 있다.
시트부(110)는, 탱크 몸체(10)의 외부에서 중합체 폼을 분사하기 이전에 탱크 몸체(10)를 둘러 감싸도록 설치되는 것으로, 탱크 몸체(10)로부터 단열부(130)를 구획 분리하여 누출된 액화가스가 단열부(130)로 침투되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 시트부(110)는 수밀(Water-tight) 내지 기밀(Air-tight)이 가능한 소재로 이루어진 필름층과 단열부(130)를 형성하는 중합체 폼을 보강하기 위한 섬유층으로 구성될 수 있으며, 해당 재질에 적합한 접착제를 이용하여 상호 접착되는 것이 바람직할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 시트부(110)는 저온 취성에 강한 알루미늄(Aluminum) 필름과 유리섬유 매트(Glass fiber mat)를 PU 본드에 의해 상호 접착시켜 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예의 시트부(110)는, 탱크 몸체(10)의 외면 크기에 대응되는 하나의 시트로 구비될 수도 있으나, 설치 작업의 편의를 위하여 소정의 크기를 갖는 복수개의 단위시트로 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
여기에서, 시트부(110)가 복수개의 단위시트로 구비되는 경우, 복수개의 단위시트는 가장자리가 서로 중첩되도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 탱크 몸체(10)와 단열부(130) 사이에서 탱크 몸체(10)의 외면을 둘러 감싸도록 설치되는 시트부(110)를 포함하여 탱크 몸체(10)로부터 단열부(130)를 구획 분리하고 누출된 액화가스가 단열부(130)로 침투되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 탱크 몸체(10)의 외면에 단열부(130)가 직접적으로 접촉되지 않아 탱크 몸체(10)와 단열부(130)의 열팽창계수 차이로 인한 응력이 완화되는 효과를 가질 수 있다.
한편, 탱크 몸체(10)와 단열부(130) 사이에는, 종래기술에서 전술한 바와 같이, 누출된 액화가스의 이동을 위한 누출경로가 형성되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 시트부(110)가 탱크 몸체(10)로부터 이격될 수 있도록 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 설치되는 레벨링 웨지(Leveling wedge)(120)를 더 포함할 수 있다.
레벨링 웨지(120)는, 소정의 두께를 갖고 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 설치되어 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이의 빈 공간으로 누출된 액화가스의 이동이 가능할 수 있다.
본 실시예의 레벨링 웨지(120)는, 경질 폴리우레탄 폼(Rigid PUF) 재질로 이루어질 수 있으며, 원형이나 사각형 등의 다양한 평면 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 레벨링 웨지(120)는, 극저온 환경에서 탱크 몸체(10)로부터 분리되어 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에서 독립적으로 수축 및 팽창이 가능할 수 있도록, 시트부(110)를 설치하기 이전에 탱크 몸체(10)의 외면에 임시 본딩(Temporary bonding)으로 부착되는 것이 바람직할 수 있다.
본 실시예의 레벨링 웨지(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면과 맞닿는 일면에 하나 이상의 그루브 홈(121)이 형성될 수 있다.
탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에는 빈 공간이 형성되어 누출된 액화가스의 이동이 가능할 수 있으나, 레벨링 웨지(120)의 일면이 탱크 몸체(10)의 외면과 맞닿게 되므로, 해당 부위에서 누출된 액화가스의 원활한 이동이 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 탱크 몸체(10)와 마주보는 레벨링 웨지(120)의 일면에 하나 이상의 그루브 홈(121)이 형성되어, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이의 전 영역에서 누출된 액화가스가 탱크 몸체(10)의 하부에 마련된 드립트레이(미도시)로 이동할 수 있는 누출 경로를 제공할 수 있다.
본 실시예의 레벨링 웨지(120)는, 도면에 도시되진 않았으나, 누출된 액화가스의 원활한 이동이 가능할 수 있도록 복수개의 그루브 홈(121)이 직교방향으로 서로 교차되게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
다시 말해, 본 실시예의 레벨링 웨지(120)는, 탱크 몸체(10)의 외면과 마주보는 일면에서 임의의 제1 방향으로 일정한 간격을 두고 복수의 제1 그루브가 형성되고, 제1 방향과 직교하는 제2 방향에서 일정한 간격으로 복수의 제2 그루브가 형성되어, 누출된 액화가스의 보다 원활한 이동이 가능할 수 있다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 제1 방향 및 제2 방향은 탱크 몸체(10)와 마주보는 레벨링 웨지(120)의 일면을 평면으로 간주할 때, 그 평면의 가로 방향 및 세로 방향을 의미할 수 있다.
본 실시예의 그루브 홈(121)은, 도 2에 도시된 레벨링 웨지(120)의 단면을 기준으로, 레벨링 웨지(120)의 높이방향(또는, 레벨링 웨지(120)의 두께방향)으로는 길고 폭 방향으로는 좁은 직사각형의 단면 형상을 가질 수 있으며, 이 밖에도 극저온의 환경에서 레벨링 웨지(120)의 수축 및 팽창에 상관 없이 항시 누출 경로를 제공할 수 있다면 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)에서 레벨링 웨지(120)의 일면에 형성되는 그루브 홈(121)의 다양한 변형예를 도시한 도면으로서, 본 실시예의 그루브 홈(121)은, 전술한 바와 같이, 사각형의 단면 형상을 가질 수도 있으며(도 3의 (a) 참조), 탱크 몸체(10) 맞닿는 부분에서 멀어질수록 폭이 점차 작아지게 형성되어 삼각형 또는 반원형의 단면 형상을 가질 수도 있다(도 3의 (b), 또는 (c) 참조).
다시 도 1을 참조하면, 본 실시예의 단열부(130)는, 스프레이 건(spray gun) 등의 장치를 이용하여 시트부(110) 상에 폴리우레탄 폼(PUF)과 같은 중합체 폼이 분사 적층되어 형성되는 것으로, 탱크 몸체(10)의 크기와 타입에 따라 두께를 달리 적용할 수 있으며, 탱크 몸체(10)의 외면에 분사되는 중합체 폼의 종류 또는 밀도를 고려하여 충분한 단열 성능이 확보될 수 있도록 적절한 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
본 실시예의 단열부(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면으로부터 멀어지는 방향으로 제1 단열층(131), 제2 단열층(133), 및 제3 단열층(133)이 순차적으로 설치되어, 세개의 층으로 이루어질 수 있다.
본 실시예의 제1 내지 제3 단열층(131, 133, 135)은, 동일한 밀도를 갖는 중합체 폼이 분사 적층되어 형성될 수도 있으며, 제1 내지 제3 단열층(131, 133, 135) 중 적어도 하나는 동일한 소재로 이루어지되 나머지와 다른 밀도를 갖도록 형성될 수도 있다.
또한, 제1 내지 제3 단열층(131, 133, 135)이 서로 밀도가 상이하게 마련되는 경우, 밀도가 높을수록 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 시트부(110)의 상면에 중합체 폼이 분사되기 이전에 시트부(110) 상에 설치되는 블록 하우징(140)과, 블록 하우징(140)을 탱크 몸체(10)에 고정하기 위한 고정부(150)를 더 포함할 수 있다.
블록 하우징(140)은, 원기둥이나 사각기둥, 또는 다각기둥 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있으며, 필요에 따라 단열부(130)와의 충분한 접착 면적을 확보하기 위하여 1단 이상으로 구성이 가능할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 블록 하우징(140)이 복수개가 마련되어 다단 적층되는 경우, 복수개의 블록 하우징(140) 각각은 시트부(110)로부터 멀어지는 방향으로 단면폭이 달리 적용되어, 외주면이 단차지게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
여기에서, 복수개의 블록 하우징(140)은, 시트부(110)로부터 상대적으로 멀게 위치될수록 단면폭이 작게 형성되어 외주면이 계단형식으로 단차지게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
본 실시예의 블록 하우징(140)은, 일정 크기로 제작되어 시트부(110) 상에 위치되는 단열블록(141)과, 단열블록(141)의 상면에 결합되는 고정패드(143)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 단열블록(141)과 고정패드는 경질 폴리우레탄(Rigid PUF) 재질과 플라이우드 (Plywood) 재질로 각각 마련될 수 있으며, 시트부(110)를 고정하기 위한 충분한 접촉면을 가짐으로써, 후술하는 고정부(150)에 의해 시트부(110)를 탱크 몸체(10)에 고정하는 역할을 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 블록 하우징(140)은 시트부(110) 상에 2단 적층되며, 복수개의 블록 하우징(140) 각각이 단열블록(141)과 고정패드(143)로 구성되는 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 탱크 몸체(10)와 상대적으로 가까운, 다시 말해, 시트부(110) 상에 바로 위치되는 블록 하우징(140)은 고정패드(143)의 구성이 생략될 수도 있다.
본 실시예에서, 복수개의 블록 하우징(140)은 단열부(130)의 제1 단열층(131) 및 제2 단열층(133)에 각각 대응되는 높이를 가질 수 있다.
여기에서, 시트부(110)의 상부에 바로 위치되는 블록 하우징(140)은, 중합체 폼을 분사하기 이전, 보다 상세하게는, 시트부(110) 상에 제1 단열층(131)을 형성하기 이전에 설치될 수 있으며, 복수개의 블록 하우징(140) 중 상대적으로 시트부(110)와 멀리 위치하는 블록 하우징(140)은 제1 단열층(131)이 형성되고 난 이후에 설치되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 시트부(110) 상에 다단 적층된 복수개의 블록 하우징(140)이 고정부(150)에 의해 각각 고정되는 경우, 고정패드(143)의 상면과 맞닿는 단열블록(141)의 저면에는 하부에 마련된 블록 하우징(140)을 고정하기 위한 고정부(150)가 수용되는 수용홈(140a)이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
고정부(150)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면에 수직되게 고정 설치되는 고정 바(151)와, 고정 바(151)의 외주면에 끼워져 블록 하우징(140)의 상면에 위치되는 워셔(153)와, 워셔(153)의 상부에서 고정 바(151)의 외주면에 형성된 나사산(미도시)에 결합되어 워셔(153)를 가압하는 너트(155)를 포함할 수 있다.
고정 바(151)는, 중공의 파이프 형태를 가지며, 용접(W)에 의해 탱크 몸체(10)의 외면에 수직되게 고정되어 탱크 몸체(10)의 외측 방향으로 길게 연장 형성될 수 있다.
본 실시예의 고정 바(151)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외면에서 레벨링 웨지(120), 시트부(110) 및 블록 하우징(140)을 순차적으로 관통할 수 있으며, 외주면의 일정 부분에는 너트(155)가 체결되기 위한 나사산이 형성될 수 있다.
여기에서, 고정 바(151)가 시트부(110)를 관통하는 부위에는 수밀 내지 기밀성 소재의 밀봉 테이프(157)가 부착되어, 누출된 액화가스가 시트부(110) 상에 유입되지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
워셔(153)는, 블록 하우징(140)의 상부에 돌출되는 고정 바(151)에 끼워질 수 있으며, 워셔(153)의 상부에서 고정 바(151)의 외주면에 나사 결합되어 워셔(153)를 가압하는 너트(155)에 의해 시트부(110) 및 블록 하우징(140)을 고정하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 탱크 몸체(151)와 맞닿는 고정 바(151)의 일단부(또는, 하단부)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이의 공간과 연통되는 유입구(151a)가 형성될 수 있으며, 본 실시예의 유입구(151a)는 고정 바(151)의 둘레 방향을 따라 복수개가 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
본 실시예의 고정부(150)는, 시트부(110)와 블록 하우징(140)을 고정하는 역할뿐만 아니라, 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이의 공간과 연통되게 고정부(150)의 일단부에 형성된 유입구(151a)를 통해 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에서 누출된 액화가스가 외부로 배출되도록 안내하는 역할을 동시에 수행할 수 있다.
한편, 탱크 몸체(10)에서 액화가스의 누출이 발생되면, 탱크 몸체(10)와 단열부(130) 사이의 압력 증가로 인해 단열부(130)를 구성하는 중합체 폼이 수축 또는 이완되어 단열부(130)에 균열(Crack)이 발생될 수 있으며, 단열부(130)의 단열 성능 저하를 초래할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조(100)는, 복수개의 단열층(131, 133, 135) 사이에 설치되는 보강부(160)를 더 포함할 수 있다.
보강부(160)는, 금속이나 유리섬유, 또는 복합재 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 패턴을 갖는 그물망 형태 또는 격자구조를 갖는 플레이트나 시트 형태로 마련될 수 있다.
본 실시예의 보강부(160)는, 복수개의 단열층(131, 133, 135) 사이 중 적어도 하나에 설치되어, 액화가스의 누출로 인한 압력 상승 시 단열부(130)의 균열이 발생되거나 진전되는 것을 방지하는 보강재(Crack arrester) 역할을 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 보강부(160)는, 제1 단열층(131)과 제2 단열층(133) 사이 및 제2 단열층(133)과 제3 단열층(135) 사이에 각각 제1 크랙방지층(161)과 제2 크랙방지층(163)이 설치되는 것이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 실시예의 보강부(160)는 제1 단열층(131)과 제2 단열층(133) 사이 및 제2 단열층(133)과 제3 단열층(135) 사이 중 하나에 제1 크랙방지층(161)이 설치되고 제2 크랙방지층(163)은 제외될 수도 있다.
본 실시예에서, 보강부(160)는, 블록 하우징(140)의 상면에 위치되어 블록 하우징(140)을 고정하는 고정부(150)에 의해 고정될 수 있으며, 단열부(130)를 형성하는 중합체 폼에 고정하는 방식 대비 보다 안정적인 고정이 가능할 수 있다.
즉, 본 실시예의 보강부(160)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 단열층(131)과 제2 단열층(133) 사이 및 제2 단열층(133)과 제3 단열층(135) 사이에 각각 제1 크랙방지층(161)과 제2 크랙방지층(163)이 설치될 수 있으며, 제1 크랙방지층(161) 및 제2 크랙방지층(163)에는 고정 바(151)가 관통되어 워셔(153) 및 너트(155)에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단열구조(100)는, 단열부(130)의 수밀성 향상 및 외부 충격으로 인한 단열부(130)의 손상을 방지하기 위하여 단열부(130) 상에 도포되는 보호 코팅층(170)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열구조(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 탱크 몸체(10)의 외측 방향을 향하는 고정 바(151)의 타단부(또는, 상단부)에 파열판(Rupture disc)(180)을 추가로 설치하여 일정 압력 이상에서 가스가 배출되도록 구성될 수 있으며, 또는 온도 변화에 따라 조절되는 써모스탯(Thermostat)을 적용하여 가스가 배출되도록 구성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법에 대해 간략히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법은, 탱크 몸체(10)를 둘러 감싸도록 시트부(110)를 설치하는 단계와, 시트부(110) 상에 중합체 폼이 분사되어 하나 이상의 층을 갖는 단열부(230)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
시트부(110)를 설치하는 단계는, 시트부(110)가 탱크 몸체(10)로부터 이격되도록 탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 소정의 두께를 갖는 레벨링 웨지(120)를 설치하는 단계와, 레벨링 웨지(120)를 설치하는 단계 이전에 중공의 파이프 형태를 가지며 외주면에 나사산이 형성된 고정 바(151)를 상기 탱크 몸체(10)의 외면에 수직되게 고정 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
탱크 몸체(10)와 시트부(110) 사이에 레벨링 웨지(120)를 설치하는 단계에서, 탱크 몸체(10)와 마주보는 레벨링 웨지(120)의 일면에는 하나 이상의 그루브 홈(121)을 형성할 수 있으며, 보다 상세하게는, 레벨링 웨지(120)의 일면에서 누출된 액화가스의 원활한 이동이 가능할 수 있도록 복수개의 그루브 홈(121)을 직교방향으로 서로 교차되도록 형성할 수 있다.
탱크 몸체(10)의 외면에 고정 바(151)를 설치하는 단계에서, 탱크 몸체(10)와 맞닿는 고정 바(151)의 일단부에는 탱크 몸체(10)와 시트부(110)의 사이 공간과 연통되도록 유입구(151a)를 형성할 수 있으며, 보다 상세하게는, 고정 바(151)의 둘레 방향을 따라 복수개의 유입구(151a)를 형성할 수 있다.
본 발명은, 탱크 몸체와 단열부 사이에서 탱크 몸체의 외면을 둘러 감싸도록 설치되는 시트부를 포함하여 탱크 몸체로부터 단열부를 구획 분리하고 누출된 액화가스가 단열부로 침투되는 것을 방지할 수 있으며, 탱크 몸체의 외면에 단열부가 직접적으로 접촉되지 않아 탱크 몸체와 단열부의 열팽창계수 차이로 인한 응력이 완화되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 시트부가 탱크 몸체로부터 이격되도록 탱크 몸체와 시트부 사이에 레벨링 웨지를 설치하되, 탱크 몸체와 마주보는 레벨링 웨지의 일면에 하나 이상의 그루브 홈이 형성되어, 탱크 몸체와 시트부 사이의 전 영역에서 누출된 액화가스가 이동할 수 있는 누출 경로를 제공할 수 있다.
또한, 시트부는 탱크 몸체에 고정되는 블록 하우징과 충분한 접촉면을 가짐으로써, 시트부가 탱크 몸체의 외면에 직접적으로 부착되지 않더라도 시트부의 안정적인 고정이 가능할 수 있다.
또한, 외주면에 나사산이 형성된 중공의 파이프 형태를 가지며 탱크 몸체와 시트부 사이의 공간과 연통되는 고정 바를 통해, 시트부와 블록 하우징을 고정하는 역할뿐만 아니라, 탱크 몸체와 시트부 사이에서 누출된 액화가스가 외부로 배출되도록 안내하는 역할을 동시에 수행할 수 있다.
또한, 중합체 폼의 균열이 진전되는 것을 방지하기 위한 보강부는 블록 하우징의 상면에서 고정부에 의해 고정됨으로써, 단열부를 형성하는 중합체 폼에 보강부를 고정하는 방식 대비 보다 안정적인 고정이 가능할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 단열구조
110: 시트부
120: 레벨링 웨지(Leveling wedge)
121: 그루브 홈
130: 단열부
131: 제1 단열층
133: 제2 단열층
135: 제3 단열층
140: 블록 하우징
141: 단열블록
143: 고정패드
150: 고정부
151: 고정 바
153: 워셔
155: 너트
157: 밀봉 테이프
160: 보강층
161: 제1 크랙방지층
163: 제2 크랙방지층
170: 보호 코팅층
180: 파열판(Rupture disc)
10: 탱크 몸체

Claims (15)

  1. 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조로서,
    상기 탱크 몸체의 외면에 설치되는 시트부;
    상기 시트부 상에 중합체 폼이 분사되어 복수개의 단열층을 형성하는 단열부; 및
    소정의 두께를 갖고 상기 시트부와 상기 탱크 몸체의 사이에 설치되어 상기 시트부가 상기 탱크 몸체로부터 이격되도록 하는 레벨링 웨지를 포함하고,
    상기 탱크 몸체와 마주보는 상기 레벨링 웨지의 일면에는 하나 이상의 그루브 홈이 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브 홈은 상기 탱크 몸체와 마주보는 상기 레벨링 웨지의 일면에서 누출된 액화가스의 이동이 가능하도록 복수개가 직교방향으로 서로 교차되게 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레벨링 웨지는 극저온 환경에서 상기 탱크 몸체로부터 분리되어 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에서 수축 및 팽창이 가능할 수 있도록 상기 시트부를 설치하기 이전에 상기 탱크 몸체의 외면에 임시 본딩으로 부착되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단열부를 형성하기 이전에 상기 시트부 상에 설치되는 블록 하우징; 및
    상기 블록 하우징을 상기 탱크 몸체에 고정하기 위한 고정부를 더 포함하고,
    상기 블록 하우징은 상기 시트부 상에서 1단 이상으로 적층되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 블록 하우징은 상기 시트부 상에 복수개가 다단 적층되고,
    상기 복수개의 블록 하우징은 상기 시트부로부터 상대적으로 멀게 위치될수록 단면폭이 작게 형성되어 외주면이 계단형식으로 단차지게 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 블록 하우징은,
    일정 크기로 제작되어 상기 시트부 상에 위치되는 경질 폴리우레탄 폼 재질의 단열블록; 및
    상기 단열블록의 상면에 결합되는 플라이우드 재질의 고정패드를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 블록 하우징은 상기 시트부 상에 복수개가 다단 적층되어 상기 고정부에 의해 각각 고정되고,
    상기 고정패드의 상면과 맞닿는 상기 단열블록의 저면에는 상기 고정부가 수용되는 수용홈이 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 고정부는,
    중공의 파이프 형태를 가지며 상기 탱크 몸체의 외면에 수직되게 고정 설치되는 고정 바;
    상기 고정 바의 외주면에 끼워져 상기 블록 하우징 상에 위치되는 워셔; 및
    상기 워셔의 상부에서 상기 고정 바의 외주면에 형성된 나사산에 결합되어 상기 워셔를 가압하는 너트를 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 고정 바는 상기 레벨링 웨지, 상기 시트부 및 상기 블록 하우징에 순차적으로 관통되며,
    상기 고정 바가 상기 시트부를 관통하는 부위에는 수밀 내지 기밀성 소재의 밀봉 테이프가 부착되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 탱크 몸체와 맞닿는 상기 고정 바의 일단부에는 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이의 공간과 연통되기 위한 유입구가 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 고정 바의 둘레 방향을 따라 복수개가 형성되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 탱크 몸체의 외측 방향을 향하는 상기 고정 바의 타단부에는 일정 압력 이상에서 가스가 외부로 배출되도록 하기 위한 파열판이 설치되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  13. 제 4항에 있어서,
    상기 복수개의 단열층 사이 중 적어도 하나에 설치되어 중합체 폼의 균열이 진전되는 것을 방지하기 위한 보강부를 더 포함하고,
    상기 보강부는 상기 블록 하우징의 상면에서 상기 고정부에 의해 고정되는 액화가스 저장탱크의 단열구조.
  14. 탱크 몸체 내부에 저장된 액화가스를 단열하기 위한 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법으로서,
    상기 탱크 몸체를 감싸도록 상기 탱크 몸체의 외면에 시트부를 설치하는 단계; 및
    상기 시트부 상에 중합체 폼을 분사 적층시켜 하나 이상의 층을 갖는 단열부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 시트부를 설치하는 단계는,
    상기 시트부가 상기 탱크 몸체로부터 이격되도록 상기 탱크 몸체와 상기 시트부 사이에 소정의 두께를 갖는 레벨링 웨지를 설치하는 단계를 포함하고,
    상기 탱크 몸체와 마주보는 상기 레벨링 웨지의 일면에는 하나 이상의 그루브 홈을 형성하는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 레벨링 웨지를 설치하는 단계 이전에 중공의 파이프 형태를 가지며 외주면에 나사산이 형성된 고정 바를 상기 탱크 몸체의 외면에 수직되게 고정 설치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 탱크 몸체와 맞닿는 상기 고정 바의 일단부에는 상기 탱크 몸체와 상기 시트부의 사이 공간과 연통되도록 유입구를 형성하는 액화가스 저장탱크의 단열구조 형성방법.
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