KR20230027591A - 이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선체 내벽에 설치되는 단열층; 단열층의 상부에 연속하여 인접하게 설치되되 상하 방향으로 서로 이격되는 2차 방벽과 1차 방벽; 및 2차 방벽과 1차 방벽 사이에 설치되는 방벽 간 구조물을 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 있어서, 상기 방벽 간 구조물은, 1차 방벽을 2차 방벽으로부터 상측으로 이격시키고 지지하는 다수의 지지부재; 및 서로 인접하게 배치되는 지지부재 사이를 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재는 액화가스 저장탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 하중 및 액화가스 저장탱크 내부에 수용되는 극저온 액화가스에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 상방으로 돌출된 형태의 주름 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 액화가스 저장탱크의 내부에서 발생하는 슬로싱 하중에 대한 구조적 안정성을 확보하는 동시에 1, 2차 방벽의 열수축에 대해서도 유연한 대응이 가능하고, 방벽 간 구조물의 설치구조가 간소화되어 설치 작업의 효율성 및 시공성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템 {INSULATION SYSTEM FOR LIQUEFIED GAS STORAGE TANK HAVING DOUBLE METALLIC BARRIER STRUCTURE}

본 발명은 이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단열층의 상측에 연속적으로 인접하여 설치되는 1, 2차 방벽을 포함하는 액화가스 저장탱크의 내부에서 발생하는 슬로싱 하중에 용이한 대응이 가능하도록, 두 방벽 사이에 설치되는 방벽 간 구조물의 형상 및 설치구조에 특징을 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG')는 천연가스를 대략 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로서, 가스 상태일 때보다 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

해상에서 LNG를 싣고 운항하여 육상 소요처에 하역하기 위한 LNG 운반선(LNG Carrier, LNGC) 등과 같이 LNG를 수송 혹은 저장하기 위한 구조물에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있도록 특수 설계된 저장탱크(흔히 '화물창'이라고도 함)가 설치된다.

일반적으로 LNG 저장탱크는 극저온의 LNG를 안전하게 저장하기 위하여 금속 멤브레인으로 이루어지는 하나 이상의 방벽과 방벽 주위를 둘러싸고 있는 단열층으로 단열시스템이 구성되며, 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent type) 저장탱크와 멤브레인형(Membrane type) 저장탱크로 구분될 수 있다.

멤브레인형 저장탱크는 선체 구조와 일체형으로 제작되는 탱크로서, 선체 내벽 상에 2차 단열층, 2차 방벽, 1차 단열층 및 1차 방벽이 순차적으로 적층 배치되는 이중 밀봉 구조(혹은 이중 단열 구조)로 단열시스템이 구성된다. 대표적인 멤브레인형 저장탱크로는 GTT社의 NO 96 타입과 MARK Ⅲ 타입이 있다.

NO 96 타입 저장탱크는, 1차 및 2차 단열층이 플라이우드(plywood) 박스 내부에 펄라이트(perlite) 분말 또는 글라스 울(glass wool) 등의 단열재를 채운 단열박스(Insulation Box)들로 구성되고, 각 단열층의 상부에 0.5 내지 0.7㎜ 두께의 인바강(invar steel, 36% 니켈강) 멤브레인을 설치하여 방벽을 형성하는 구조를 가진다.

NO 96 타입 저장탱크는 1차 방벽과 2차 방벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 가지고 있어 1차 방벽의 누설시 2차 방벽만으로도 상당한 기간 동안 화물을 안전하게 지탱할 수 있고, 단열박스로 구성되는 단열층이 높은 압축강도와 강성을 갖출 수 있으며, 용접의 자동화율이 높다는 장점이 있다.

MARK Ⅲ 타입 저장탱크는, 단열층이 폴리우레탄폼(polyurethane foam, PUF)의 상하면에 목재 합판을 접착시킨 단열패널(Insulation Panel)들로 구성되며, 1차 단열층의 상부에는 대략 1.2mm 두께의 스테인리스강(stainless steel, SUS) 멤브레인을 설치하여 1차 방벽을 형성하고, 2차 단열층의 상부에는 트리플렉스(triplex)라는 복합재를 사용하여 2차 방벽을 형성하는 구조를 가진다.

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 타입에서 사용되는 인바강 멤브레인을 적용하는 것이 쉽지 않고, 열수축 변형을 흡수할 수 있도록 파형 주름부가 형성된 스테인리스강 멤브레인을 이용하여 1차 방벽을 형성하고 있다.

또한, 파형 주름부가 형성된 스테인리스강 멤브레인은 돌출 구조를 포함하기에 1, 2차 단열층 사이에 설치하는 것에 어려움이 있고, 따라서 현재 MARK Ⅲ 타입 저장탱크에서는 금속 멤브레인 대신 트리플렉스라고 하는 복합재를 사용하여 2차 방벽을 형성하고 있는데, 이는 1, 2차 방벽이 모두 금속 재질로 이루어지는 단열시스템과 대비하여 수밀에 취약할 수 밖에 없다는 단점이 있다.

NO 96 타입 저장탱크와 같이 단열층이 단열박스들로 구성되는 단열시스템을 박스 타입(box type)의 단열시스템이라 하고, 이와 구분하여 MARK Ⅲ 타입 저장탱크와 같이 단열층이 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 한 단열패널들로 구성되는 단열시스템을 패널 타입(panel type)의 단열시스템이라 부르기도 한다.

한편, MARK Ⅲ 타입 저장탱크와 같이 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 제작된 단열패널로 단열층을 구성함으로써 기본적으로 패널 타입의 단열시스템 구조를 취하면서, 1, 2차 단열층 사이에 방벽을 설치하지 않고 전체 단열층 위에 두 개의 방벽을 2단으로 배치하는 KC-1 단열시스템이 개발되어 알려진 바 있다.

그런데 KC-1 단열시스템은 단열패널 간이 서로 연결되어 있지 않기에 전술한 바와 같이 패널 타입의 단열시스템이 열변형이나 선체 변형에 취약한 단점이 더욱 크게 작용할 수 있다. 또한, KC-1 단열시스템에서는 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 부재들이 2차 방벽에 기설치된 체결구조에 고정되고 있으나, 방벽 사이 부재들이 외부 변형에 매우 취약하고 설치 이후에는 수리(repair)가 불가능하다는 문제점을 가진다.

본 발명은 기밀이 가능한 두 개의 방벽을 단열층의 상측에 이중으로 구현함에 있어서, 인접하는 1, 2차 방벽에 인가되는 하중에 의하여 서로 영향을 받는 것을 최소화하고, 저장탱크의 내부에서 발생하는 슬로싱 하중에 대한 용이한 대응이 가능하게 하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 액화가스 저장탱크의 내/외부에서 인가되는 하중에 의하여 인접하는 1, 2차 방벽이 서로 영향을 받지 않도록 두 방벽 사이에 방벽 간 구조물을 설치함에 있어서, 저장탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 하중에 대한 구조적 안정성을 확보하는 것과 동시에 1, 2차 방벽의 열수축에 대해서도 유연하게 대응이 가능하게 하는 방벽 간 구조물의 설치구조를 구체적으로 제시하고자 한다.

또한, 본 발명은 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 방벽 간 구조물의 설치구조를 간소화함으로써 설치 작업의 효율성 및 시공성을 크게 향상시키고, 궁극적으로는 액화가스 저장탱크의 건조 기간 단축이 가능한 효과를 도모하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내벽에 설치되는 단열층; 상기 단열층의 상부에 연속하여 인접하게 설치되되 상하 방향으로 서로 이격되는 2차 방벽과 1차 방벽; 및 상기 2차 방벽과 상기 1차 방벽 사이에 설치되는 방벽 간 구조물을 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 있어서, 상기 방벽 간 구조물은, 상기 1차 방벽을 상기 2차 방벽으로부터 상측으로 이격시키고 지지하는 다수의 지지부재; 및 서로 인접하게 배치되는 상기 지지부재 사이를 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재는 상기 액화가스 저장탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 하중 및 상기 액화가스 저장탱크 내부에 수용되는 극저온 액화가스에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 상방으로 돌출된 형태의 주름 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템이 제공될 수 있다.

상기 2차 방벽은 극저온에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 형성되는 다수의 주름을 포함하고, 상기 지지부재는 소정의 두께를 가지는 판 또는 블럭 형태로 마련되어 상기 2차 방벽 상에서 격자 형태로 교차하는 주름 간의 간격 내에 배치될 수 있다.

상기 연결부재는 양측 가장자리 단부가 평판 형태로 구성되고 중앙부에 상측으로 솟아 오르는 돌출부를 포함하며, 상기 연결부재의 양측 가장자리 단부가 각각 서로 인접하는 상기 지지부재의 상단 모서리 부분에 고정될 수 있다.

상기 지지부재의 상단 모서리 부분에는 상기 연결부재의 가장자리 단부가 안착될 수 있도록 단차부가 형성될 수 있다.

상기 돌출부는 단면이 '∧'자 또는 '∩'자 형상으로 마련될 수 있다.

상기 돌출부는 상기 연결부재의 가장자리 단부와 나란하게 수평방향으로 형성되고, 상기 돌출부의 상부에 상기 1차 방벽에 형성되는 주름 강성을 보강하기 위한 보강재가 설치될 수 있다.

상기 보강재는 상기 돌출부에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

상기 방벽 간 구조물은, 적어도 2 이상의 상기 지지부재가 상기 연결부재에 의해 연결된 상태의 일체의 세트 구조물로 제작되어 상기 2차 방벽의 상부에 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 기본적으로 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 단열층이 구성되는 패널 타입의 단열시스템을 갖춤으로써 박스 타입의 단열시스템과 대비하여 우수한 단열성능을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 단열층 상측에 연속하여 설치되는 1, 2차 방벽에 의해 이중의 기밀이 구현됨으로써 수밀에 취약하다는 종래의 단점을 보완하는 것이 가능하고, 따라서 우수한 단열성능을 가질 뿐만 아니라 단열시스템의 신뢰성 및 구조적 안정성까지 확보될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 다수의 지지부재가 서로 연결된 형태로 제공됨으로써 저장탱크 내에서 발생하는 하중을 포함하여 방벽에 가해지는 하중에 대하여 구조적 안정성을 확보하는 것이 가능하고, 액화가스 저장탱크의 내/외부에서 인가되는 하중에 의하여 인접하는 1, 2차 방벽이 서로 영향을 받는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서, 이웃하는 지지부재를 서로 연결하는 연결부재 상에 슬로싱 보강을 위한 보강재가 추가로 구비되는 경우에는, 보강재를 포함하는 지지부재 연결 구조물이 지지부재를 고정하는 것과 동시에 슬로싱 하중에 대하여 방벽이 견딜 수 있도록 구조적으로 보강하는 두 가지 기능을 가질 수 있으며, 따라서 인접하는 1, 2차 방벽이 인가되는 하중에 의해 서로 영향을 받는 것을 최소화하고 용이한 대응이 가능한 효과가 있다.

더불어, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 다수의 지지부재가 연결부재에 의해 연결되어 일체로 구성되는 방벽 간 구조물을 한 번에 설치하는 것이 가능하기에 설치구조가 간소화되어 설치 작업의 효율성 및 시공성이 크게 향상되고, 궁극적으로 액화가스 저장탱크의 건조 기간 단축이 가능한 효과도 가질 수 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 저장탱크의 단열시스템의 일부를 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 방벽 간 구조물의 세트 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템의 변형 실시예를 나타낸 도면이다.

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

본 명세서에 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와는 다소 상이할 수 있으며, 도면에 도시된 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장되거나 축소될 수 있고 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 어떤 구성요소를 '포함'한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'된다고 하는 것은 직접적인 연결은 물론 간접적인 연결을 포함하는 것이며, 두 구성요소 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 액화가스 저장탱크는, 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.

본 명세서에서 액화가스 저장탱크에 대해 '1차' 및 '2차'라는 용어를 사용하는 것은, 저장탱크 내부에 저장된 액화가스를 기준으로 액화가스를 1차적으로 밀봉 또는 단열하는 것인지 2차적으로 밀봉 또는 단열하는 것인지에 대한 기준으로 구사된 것이다.

또한, 관례상 액화가스 저장탱크에 적용된 용어 '상부', '상측' 또는 '위'는 중력에 대한 방향과는 관계없이 탱크의 내측을 향하는 방향을 가리키는 것이고, 마찬가지로 용어 '하부', '하측' 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. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의하여 본 발명이 한정되지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템의 일부를 나타낸 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 방벽 간 구조물의 세트 구성을 나타낸 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템의 변형 실시예를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 선체(hull) 내벽에 설치되는 단열층(100)과, 단열층(100)의 상측에 연속하여 설치되는 2차 방벽(200) 및 1차 방벽(300)을 포함한다.

단열층(100)은 본 단열시스템에서 주된 단열 기능, 즉 저장탱크 외부로부터의 열침입을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 폴리우레탄폼 또는 강화 폴리우레탄폼(reinforced polyurethane foams, R-PUF)과 같은 단열재를 기반으로 하여, 전술한 패널 타입의 단열시스템과 유사한 구조로 마련될 수 있다.

구체적으로, 단열층(100)은 폴리우레탄폼 또는 강화 폴리우레탄폼과 같은 단열재를 포함할 수 있으며, 유연한 성질을 가지는 단열재에 기계적인 강성을 부여하기 위하여 플라이우드 또는 섬유강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)과 같은 재료가 복합된 형태로 제공될 수 있다.

보다 구체적으로, 단열층(100)은 폴리우레탄폼 또는 강화 폴리우레탄폼 단열재로 코어가 구성된 다수의 단열패널들이 선체 내벽 상에 복수개 연달아 배열됨으로써 형성될 수 있는데, 이때 1, 2차 방벽(300, 200)이 모두 단열층(100)의 상측에 위치하는 본 단열시스템은 방벽에 의해 단열층이 분리되지 않는 구조이므로, 단열층(100)을 단일층으로 형성하면 단열층(100)을 구성하는 단열패널 간의 경계부에서 대류에 의한 열손실이 발생할 수 있고, 선체 변형(hull deflection)으로 인한 단열패널의 수직방향 변형에도 구조적으로 취약점이 발생할 수 있다.

이를 보완하기 위하여, 본 단열시스템에서 단열층(100)은 적어도 2 이상의 다층 구조로 형성됨이 바람직하고, 하부 단열층을 구성하는 단열패널들과 상부 단열층을 구성하는 단열패널들의 수직방향 가장자리가 서로 어긋나도록 교차 배치되는 것이 구조적 안정성의 측면이나 단열패널 간의 경계부를 통한 열손실 방지의 측면에서 좋다. 본 명세서에 첨부된 도면에는 단열층(100)의 상층 일부 구조만 도시된 것으로 이해될 수 있다.

본 단열시스템은 단열층(100)의 상측에 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300)을 연속적으로 설치함으로써 이중 금속 방벽 구조를 구현한다. 즉, 본 발명은 종래의 단열시스템에서 상하 단열층 사이에 방벽(2차 방벽)을 설치하는 공정을 삭제하고, 전체적으로 두꺼운 단열층(100)을 형성(필요에 따라 다층 구조로)한 후 그 위에 이중의 방벽(200, 300)을 설치하는 것이다.

본 단열시스템에서 방벽(200, 300)은 저장탱크 내부에 수용되는 액화가스를 밀봉(액밀/기밀)하는 역할을 수행한다. 여기서 1차 방벽(300)은 저장탱크 내부에 수용되는 극저온 액화가스와 직접 접촉하여 1차적인 밀봉 기능을 수행하는 것이고, 2차 방벽(200)은 1차 방벽(300)의 누설시 2차적인 밀봉 기능을 수행하는 것으로서 1차 방벽(300)의 누설이 발생하더라도 상당한 기간동안 액화가스의 액밀 및 지탱이 가능하도록 설계되어야 한다.

방벽(200, 300)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.

본 단열시스템에서는 단열층(100)이 유연한 성질을 가지는 패널 타입의 구조를 취하는 특성상 방벽(200, 300)이 응력 변화에 대응이 용이한 스테인리스강 소재로 마련되는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있으며, 스테인리스강 멤브레인으로 이루어지는 방벽(200, 300)은 극저온에 의한 열수축에 대응이 가능하도록 다수의 주름(corrugation)을 포함할 수 있다.

주름은 방벽(200, 300) 상에서 저장탱크의 내측을 향하여 융기되는 형태로 형성될 수 있으며, 저장탱크의 횡방향을 따라 연장되는 다수의 횡방향 주름과 종방향을 따라 연장되는 다수의 종방향 주름이 서로 교차하는 형태로 형성되어, 위에서 내려다 보았을 때에는 대략 격자 형태를 이룰 수 있다.

방벽(200, 300)은 각각 단위유닛으로 마련되는 다수의 멤브레인 시트가 연속적으로 이어짐으로써 형성될 수 있다. 멤브레인 시트는 소정의 길이와 폭을 가지는 대략 사각형의 금속 시트로 마련될 수 있으며, 복수의 멤브레인 시트가 연달아 배치됨에 있어서 서로 이웃하는 멤브레인 시트의 가장자리가 겹치기 용접되어 방벽(200, 300)의 밀봉 구조가 형성될 수 있다.

방벽(200, 300)에 형성되는 주름은 멤브레인 시트의 길이방향 및 폭방향을 따라 다수개가 나란히 형성될 수 있으며, 이웃하는 멤브레인 시트의 주름이 서로 연결됨으로써 저장탱크 내부에 종방향 및 횡방향을 따라 연장되는 다수의 주름이 격자 형상으로 배치될 수 있다.

2차 방벽(200)은 단열층(100)의 상부에 설치되는 멤브레인 고정부(미도시)에 의해 고정될 수 있다. 멤브레인 고정부(미도시)는 예컨대 단열층(100)의 상부면에 설치되는 앵커스트립(anchor strip)과 같은 금속 띠 부재일 수 있으며, 2차 방벽(200)을 구성하는 멤브레인 시트의 가장자리가 앵커스트립 상에 용접되어 단열층(100)의 상부에 단단하게 고정될 수 있다.

2차 방벽(200) 상에는 후술하는 지지부재(410) 및 1차 방벽(300)의 고정을 위해 단열층(100)의 상부에 설치되는 고정장치(500)의 스터드볼트가 관통될 수 있도록 관통홀이 형성될 수 있으며, 스터드볼트가 관통된 상태에서 관통홀의 주변부를 고정장치(500) 측에 용접하여 2차 방벽(200)의 밀봉을 유지시킬 수 있다.

한편, 단열층(100)의 상측에 연속적으로 인접하여 설치되는 2차 방벽(200) 및 1차 방벽(300)은 액화가스의 극저온에 의한 영향을 받아 신축이 발생할 수 있으므로, 1, 2차 방벽(300, 200)은 서로 접촉하지 않도록 이격된 구조로 마련되어야 하고, 서로 간의 영향을 받을 가능성을 최대한 방지하는 방향으로 단열시스템을 구성할 필요가 있다.

이를 위하여, 본 단열시스템의 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300) 사이에는 두 방벽(200, 300)을 소정의 간격으로 상호 이격시키고 상호 간에 영향을 받는 것을 최소화하기 위한 목적으로 방벽 간 구조물(400)이 설치될 수 있다.

방벽 간 구조물(400)은, 1차 방벽(300)을 2차 방벽(200)으로부터 상측으로 이격시키고 지지하기 위한 지지부재(410)와, 서로 이웃하는 지지부재(410) 사이를 연결하는 연결부재(420)를 포함할 수 있다.

지지부재(410)는 서로 열수축 정도를 달리할 수 있는 두 방벽(200, 300) 사이를 이격시켜 구조적 안정을 꾀하는 것으로서, 소정의 두께를 가지는 판(plate) 또는 블럭(block) 형태로 마련되어 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300) 사이에 배치될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이 지지부재(410)는 2차 방벽(200) 상에서 주름이 형성되는 간격 사이의 평평한 영역에 설치될 수 있다. 이때 지지부재(410)는 2차 방벽(200)에 형성되는 주름 간의 모든 간격 내에 대응하도록 배치될 수도 있으나, 1차 방벽(300)에 가해지는 하중을 허용 수준까지 견딜 수 있는 정도라면 주름이 형성된 부분을 제외한 나머지 영역 중에서 일부에만 소정의 간격을 두고 배치될 수도 있음은 물론이다.

지지부재(410)의 소재로는 극저온 상태에서 사용이 가능하고 하중을 견디는 구조재로서의 역할을 할 수 있는 것, 예컨대 플라이우드나 섬유강화 플라스틱과 같은 복합재료가 사용될 수 있으며, 또는 고밀도·고강도의 폴리우레탄폼을 사용하는 것도 가능하다.

지지부재(410)는 2차 방벽(200) 상의 주름 간격 내에 배치된 상태에서 단열층(100)의 상부에 설치되는 고정장치(500)에 의해 고정될 수 있다. 이를 위해 지지부재(410)에는 고정장치(500)의 스터드볼트가 관통될 수 있도록 두께방향으로 관통되는 체결홀이 형성될 수 있으며, 고정장치(500)의 스터드볼트가 전술한 2차 방벽(200)의 관통홀과 지지부재(410)의 체결홀을 차례로 관통된 후 너트 등의 고정부재가 체결됨으로써 지지부재(410)의 고정이 이루어질 수 있다.

본 단열시스템에서 지지부재(410)는 서로 이웃하는 구성들끼리 적어도 2 이상의 복수개가 후술하는 연결부재(420)에 의해 연결된 채 2차 방벽(200)의 상부에 설치될 수 있으며, 따라서 모든 지지부재(410)가 개별적으로 고정되어야 하는 것은 아니고 일부만 고정되더라도 무방하다. 즉, 본 단열시스템에서 고정장치(500)는 다수의 지지부재(410) 각각에 모두 대응하도록 구비될 필요는 없다.

연결부재(420)는 서로 이웃하는 지지부재(410)를 연결하여 구조적인 안정성을 꾀함과 동시에 복수의 지지부재(410)를 한 번에 설치하는 것이 가능하도록 하기 위해 마련되는 구성이다.

연결부재(420)는 얇은 플레이트로 마련되어 양측 가장자리 단부가 각각 서로 이웃하는 지지부재(410)의 상단 모서리 부분에 고정될 수 있다. 지지부재(410)의 상단 모서리 부분에는 연결부재(420)의 가장자리 단부가 안착되기 위한 단차부가 형성될 수 있으며, 단차부에 연결부재(420)의 가장자리 단부가 배치된 상태에서 리벳(rivet)이나 스크류(screw), 스테이플(staple) 등을 이용한 기계적 체결 또는 접착 방식으로 고정될 수 있다.

연결부재(420)는, 저장탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 하중 및 저장탱크 내에 수용되는 극저온 액화가스에 의한 열수축을 흡수하기 용이한 구조로서, 도면에 도시된 바와 같이 상방을 돌출된 형태의 주름 구조를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 연결부재(420)는 양측 가장자리 단부는 평판 형태로 구성되고 중앙부에 상측으로 솟아 오르는 돌출부를 포함할 수 있다. 도면에는 연결부재(420)에 형성되는 돌출부의 단면이 '∧'자 형태를 가지는 것이 도시되어 있으나, 돌출부의 형상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, '∩'자 형태 등 열수축을 용이하게 흡수할 수 있는 구조라면 어떠한 형상을 가지더라도 무방하다.

또한, 연결부재(420)의 면내방향 열수축에 대응하기 위한 목적으로 전술한 지지부재(410) 상에 슬릿(slit, 411)을 추가로 형성하여 줄 수도 있다. 슬릿(411)은 지지부재(410)의 상부면으로부터 두께방향을 따라 일정한 깊이로 가공되는 좁은 틈새로서, 연결부재(420) 및 1차 방벽(300)의 열수축에 의해 지지부재(410)에 가해지는 응력을 분산시키는 역할을 할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 연결부재(420)의 돌출부를 가장자리 단부와 나란하게 수평방향으로 형성하고, 돌출부의 상부에 1차 방벽(300)에 형성되는 주름을 보강하기 위한 보강재(430)를 설치할 수도 있다.

보강재(430)는 연결부재(420)의 상부에 설치되며 이후 덮어지는 1차 방벽(300)에 형성되는 주름 내에 수용되어 1차 방벽(300)의 주름 강성을 보강하고 변형을 방지하는 기능을 한다. 보강재(430)는 저장탱크 내에서 발생하는 슬로싱 하중에 대한 1차 방벽(300) 주름의 저항력을 보강하고, 극저온에 의한 1차 방벽(300)의 열수축시 주름의 내면을 지지하여 주름이 붕괴되는 것을 방지하여 줄 수 있다.

도면에는 보강재(430)의 단면이 육각형인 것으로 도시되어 있으나, 보강재(430)의 단면 형상이 1차 방벽(300)의 주름 내부 형상에 대응되도록 형성될 수도 있으며, 1차 방벽(300)의 주름 구조를 보강하고 변형을 방지할 수 있는 것이라면 어떠한 형상으로라도 변형될 수 있음은 물론이다.

도 3에 도시된 실시예에서와 같이 연결부재(420)가 상방으로 돌출되는 주름 구조를 포함하면서 그 상부에 보강재(430)까지 추가로 구비하는 경우에는, 연결부재(420)의 절곡된 구조에 의하여 극저온에 의한 열수축의 흡수가 가능하면서, 저장탱크 내에서 발생하는 슬로싱 하중에 대하여 보다 효과적인 대응이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 보강재(430)가 연결부재(420)에 간단하게 결합됨으로써 슬로싱 보강이 용이하도록 단열시스템을 구성하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 보강재(430)는 착탈이 가능한 다양한 체결방식을 이용하여 연결부재(420)의 상면에 결합될 수 있으며, 이러한 체결방식으로는 억지끼움 방식이나 후크결합 방식 등을 예로 들 수 있다. 후크결합 방식이란 연결부재(420) 및 보강재(430) 중 어느 하나에 형성되는 돌기부가 나머지 하나에 형성되는 홈부에 삽입된 후 걸림지지되는 방식을 의미할 수 있다.

도 2를 참조하면, 지지부재(410) 및 연결부재(420)를 포함하는 본 단열시스템의 방벽 간 구조물(400)은, 적어도 2 이상의 지지부재(410)가 그 사이를 연결하는 연결부재(420)에 의해 체결된 일종의 세트 구조물로 제작될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 실시예에서와 같이 보강재(430)가 추가로 구비되는 경우에는, 방벽 간 구조물(400)은 연결부재(420)의 상부에 보강재(430)까지 결합된 상태로 제공되어, 지지부재(410), 연결부재(420) 및 보강재(430)의 세 구성을 하나의 세트로 하였을 때 적어도 2 이상의 세트가 반복 연결되는 일체의 구조물로 제작될 수 있으며, 이러한 세트 구조물의 설치가 한 번에 이루어질 수 있다.

이는 2차 방벽(200)과 1차 방벽(300) 사이에 설치되는 방벽 간 구조물(400)의 설치구조를 간소화하고 소요되는 작업시수를 줄이기 위한 방안으로서, 다수의 지지부재(410)와 연결부재(420) 및 보강재(430)들을 일정 규격 이상으로 모듈화하여 설치하는 것으로 이해될 수 있다.

도 2에는 지지부재(410) 및 연결부재(420)로 구성되는 세트 구성이 좌우로 나란히 연결되는 것이 도시되어 있으나, 이러한 세트 구성은 도면을 기준으로 전후 방향으로도 연결될 수 있는 것으로 이해되어야 하며, 따라서 방벽 간 구조물(400)은 세트 구성이 종방향 및 횡방향으로 배열됨에 따라 오와 열을 가지는 구조물로 제작될 수 있음은 물론이다.

1차 방벽(300)은 방벽 간 구조물(400)의 설치에 의하여 지지부재(410)의 두께에 해당하는 높이만큼 2차 방벽(200)의 상측으로 이격되게 배치될 수 있다.

2차 방벽(200)에서 설명한 바와 마찬가지로, 1차 방벽(300)은 단위유닛으로 마련되는 다수의 멤브레인 시트가 연속되는 구조로 이루어질 수 있으며, 멤브레인 시트는 소정의 길이와 폭을 가지는 사각형의 금속 시트로서 저장탱크의 내측 방향을 향하여 융기된 주름을 포함할 수 있다. 이때 서로 이웃하는 멤브레인 시트의 가장자리끼리 겹치기 용접되어 1차 방벽(300)의 밀봉 구조가 형성될 수 있음도 마찬가지이다.

또한, 지지부재(410)의 상부면에는 단열층(100)의 상부에 설치되는 것과 유사하게 앵커스트립과 같은 멤브레인 고정부(미도시)가 설치될 수 있으며, 1차 방벽(300)을 구성하는 다수의 멤브레인 시트의 가장자리가 앵커스트립 상에 용접되어 지지부재(410)의 상부에 단단하게 고정될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템의 시공방법을 순차적인 과정에 따라 살펴보도록 한다.

1) 먼저, 선체 내벽면에 단열층(100)을 설치하는 작업이 수행된다.

2) 단열층(100)의 설치가 완료되면, 단열층(100)의 상부에 2차 방벽(200)을 설치하는 작업이 수행된다. 이때 다수의 멤브레인 시트가 단열층(100) 상부면에 구비되는 멤브레인 고정부(예컨대, 앵커스트립) 상에서 겹치기 용접되어 2차 방벽(200)을 구성할 수 있다.

3) 2차 방벽(200)의 설치 이후에는, 2차 방벽(200)의 상부에 방벽 간 구조물(400)로서 연결부재(420)로 체결된 지지부재(410)를 설치하는 작업이 수행된다. 이때 연결부재(420)는 상부에 보강재(430)가 결합된 상태(도 3 참조)로 제공될 수도 있으며, 지지부재(410)는 단열층(100)의 상부면에 구비된 고정장치(500)에 의해 고정된다. 이 단계에서 적어도 2 이상의 지지부재(410)가 연결부재(420)에 의해 연결된 일체의 세트 구조물로 제공되어 설치가 이루어짐에 따라 설치에 소요되는 작업시수가 경감되는 효과를 가질 수 있다.

4) 2차 방벽(200)의 상부에 방벽 간 구조물(400)의 설치까지 완료되면, 마지막으로 1차 방벽(300)의 설치 작업이 수행된다. 1차 방벽(300)을 구성하는 다수의 멤브레인 시트는 2차 방벽(200)에서와 유사하게 지지부재(410)의 상부면에 별도로 설치되는 멤브레인 고정부(예컨대, 앵커스트립)에 용접되어 고정되거나 또는 고정장치(500)의 상단부를 이용하여 고정이 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 기본적으로 폴리우레탄폼 단열재를 기반으로 단열층이 구성되는 패널 타입의 단열시스템을 갖춤으로써 박스 타입의 단열시스템과 대비하여 우수한 단열성능을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 단열층 상측에 연속하여 설치되는 1, 2차 방벽에 의해 이중의 기밀이 구현됨으로써 수밀에 취약하다는 종래의 단점을 보완하는 것이 가능하고, 따라서 우수한 단열성능을 가질 뿐만 아니라 단열시스템의 신뢰성 및 구조적 안정성까지 확보될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 1, 2차 방벽 사이에 설치되는 다수의 지지부재가 서로 연결된 형태로 제공됨으로써 저장탱크 내에서 발생하는 하중을 포함하여 방벽에 가해지는 하중에 대하여 구조적 안정성을 확보하는 것이 가능하고, 액화가스 저장탱크의 내/외부에서 인가되는 하중에 의하여 인접하는 1, 2차 방벽이 서로 영향을 받는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템에서, 이웃하는 지지부재를 서로 연결하는 연결부재 상에 슬로싱 보강을 위한 보강재가 추가로 구비되는 경우에는, 보강재를 포함하는 지지부재 연결 구조물이 지지부재를 고정하는 것과 동시에 슬로싱 하중에 대하여 방벽이 견딜 수 있도록 구조적으로 보강하는 두 가지 기능을 가질 수 있으며, 따라서 인접하는 1, 2차 방벽이 인가되는 하중에 의해 서로 영향을 받는 것을 최소화하고 용이한 대응이 가능한 효과가 있다.

더불어, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 다수의 지지부재가 연결부재에 의해 연결되어 일체로 구성되는 방벽 간 구조물을 한 번에 설치하는 것이 가능하기에 설치구조가 간소화되어 설치 작업의 효율성 및 시공성이 크게 향상되고, 궁극적으로 액화가스 저장탱크의 건조 기간 단축이 가능한 효과도 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크의 단열시스템은, 이중의 금속 방벽이 선체 내벽과 연결되는 구조를 회피함으로써 선체의 변형으로 인한 거동이 방벽으로 직접 전달되는 것을 방지할 수 있고, 종래 단열시스템에서 1, 2차 방벽이 금속 소재의 고정구를 통하여 선체 내벽과 연결되는 경우에 열손실이 발생하는 문제가 발생할 우려도 없다.

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: 단열층
200: 2차 방벽
300: 1차 방벽
400: 방벽 간 구조물
410: 지지부재
420: 연결부재
430: 보강재
500: 고정장치

Claims (8)

1. 선체 내벽에 설치되는 단열층; 상기 단열층의 상부에 연속하여 인접하게 설치되되 상하 방향으로 서로 이격되는 2차 방벽과 1차 방벽; 및 상기 2차 방벽과 상기 1차 방벽 사이에 설치되는 방벽 간 구조물을 포함하는 액화가스 저장탱크의 단열시스템에 있어서,
   상기 방벽 간 구조물은,
   상기 1차 방벽을 상기 2차 방벽으로부터 상측으로 이격시키고 지지하는 다수의 지지부재; 및
   서로 인접하게 배치되는 상기 지지부재 사이를 연결하는 연결부재를 포함하고,
   상기 연결부재는 상기 액화가스 저장탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 하중 및 상기 액화가스 저장탱크 내부에 수용되는 극저온 액화가스에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 상방으로 돌출된 형태의 주름 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 2차 방벽은 극저온에 의한 열수축을 흡수할 수 있도록 저장탱크의 횡방향 및 종방향으로 형성되는 다수의 주름을 포함하고,
   상기 지지부재는 소정의 두께를 가지는 판 또는 블럭 형태로 마련되어, 상기 2차 방벽 상에서 격자 형태로 교차하는 주름 간의 간격 내에 배치되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 연결부재는 양측 가장자리 단부가 평판 형태로 구성되고 중앙부에 상측으로 솟아 오르는 돌출부를 포함하며,
   상기 연결부재의 양측 가장자리 단부가 각각 서로 인접하는 상기 지지부재의 상단 모서리 부분에 고정되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 지지부재의 상단 모서리 부분에는 상기 연결부재의 가장자리 단부가 안착될 수 있도록 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 돌출부는 단면이 '∧'자 또는 '∩'자 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 연결부재의 가장자리 단부와 나란하게 수평방향으로 형성되고, 상기 돌출부의 상부에 상기 1차 방벽에 형성되는 주름 강성을 보강하기 위한 보강재가 설치되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 보강재는 상기 돌출부에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 방벽 간 구조물은, 적어도 2 이상의 상기 지지부재가 상기 연결부재에 의해 연결된 상태의 일체의 세트 구조물로 제작되어 상기 2차 방벽의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는,
   이중 금속 방벽 구조를 가지는 액화가스 저장탱크의 단열시스템.

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