KR20230139943A - Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith - Google Patents

Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith Download PDF

Info

Publication number
KR20230139943A
KR20230139943A KR1020220038137A KR20220038137A KR20230139943A KR 20230139943 A KR20230139943 A KR 20230139943A KR 1020220038137 A KR1020220038137 A KR 1020220038137A KR 20220038137 A KR20220038137 A KR 20220038137A KR 20230139943 A KR20230139943 A KR 20230139943A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
storage tank
liquefied hydrogen
primary barrier
hydrogen storage
barrier
Prior art date
Application number
KR1020220038137A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박성우
지혜련
이종현
황윤식
박성건
Original Assignee
한화오션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화오션 주식회사 filed Critical 한화오션 주식회사
Priority to KR1020220038137A priority Critical patent/KR20230139943A/en
Publication of KR20230139943A publication Critical patent/KR20230139943A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/20—Building or assembling prefabricated vessel modules or parts other than hull blocks, e.g. engine rooms, rudders, propellers, superstructures, berths, holds or tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/08—Mounting arrangements for vessels
    • F17C13/082—Mounting arrangements for vessels for large sea-borne storage vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/025—Bulk storage in barges or on ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/08—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by vacuum spaces, e.g. Dewar flask
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B2025/087—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid comprising self-contained tanks installed in the ship structure as separate units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0325—Aerogel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0329—Foam
    • F17C2203/0333—Polyurethane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0337—Granular
    • F17C2203/0341—Perlite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0345—Fibres
    • F17C2203/035—Glass wool
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0358—Thermal insulations by solid means in form of panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0391—Thermal insulations by vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0153—Details of mounting arrangements
    • F17C2205/018—Supporting feet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

내부에 저장되는 액화수소와 직접 접하면서 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽; 1차 방벽의 외측으로부터 일정 거리 이격되어 설치되어 1차 방벽과의 사이에 공간을 형성하되, 1차 방벽의 상부면을 제외한 나머지 면을 둘러싸도록 배치되는 구획 구조물; 구획 구조물과 1차 방벽 사이에 형성되는 폐공간을 진공으로 형성하여 마련되는 진공단열층; 1차 방벽의 노출 상부면의 외측 표면에 설치되는 극저온단열층; 및 구획 구조물과 극저온단열층의 외측을 둘러싸도록 설치되는 보조단열층을 포함하는 독립형 액화수소 저장탱크 및 이를 구비한 해상 운송 수단이 개시된다.A primary barrier that provides primary airtightness while directly contacting the liquefied hydrogen stored inside; A partition structure installed at a certain distance from the outside of the primary barrier to form a space between the primary barrier and the partition structure arranged to surround the remaining surface except the upper surface of the primary barrier; A vacuum insulation layer prepared by vacuum forming a closed space formed between the partition structure and the primary barrier; A cryogenic insulation layer installed on the outer surface of the exposed upper surface of the primary barrier; and an independent liquefied hydrogen storage tank including a compartment structure and an auxiliary insulation layer installed to surround the outside of the cryogenic insulation layer, and a marine transportation vehicle equipped with the same.

Description

독립형 액화수소 저장탱크 및 이를 구비한 해상 운송 수단 {Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith}Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith}

본 발명은 독립형 액화수소 저장탱크 및 이를 구비한 해상 운송 수단에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 끓는점이 현저히 낮은 수소의 저장 및 운송에 최적화된 고성능 단열시스템을 갖춘 독립형 액화수소 저장탱크 및 이를 구비한 해상 운송 수단에 관한 것이다.The present invention relates to an independent liquefied hydrogen storage tank and a marine transportation means equipped with the same. More specifically, to an independent liquefied hydrogen storage tank equipped with a high-performance insulation system optimized for storage and transportation of hydrogen with a significantly low boiling point and equipped with the same. It concerns maritime transportation.

일반적으로 수소의 운송은 크게 내륙에서의 운송과 해상에서의 운송으로 구분할 수 있다. 내륙에서 수소의 운송은 파이프 라인을 이용하거나 전용 수송 차량 또는 철도 등을 이용하여 이루어질 수 있고, 해상에서 수소의 운송은 특수한 저장설비를 갖춘 선박을 통해 이루어질 수 있다.In general, hydrogen transportation can be broadly divided into inland transportation and maritime transportation. Transportation of hydrogen inland can be accomplished using pipelines, dedicated transport vehicles, or railways, and transportation of hydrogen at sea can be accomplished through ships equipped with special storage facilities.

파이프 라인을 제외한 내륙 및 해상을 통한 수소 운송의 공통적인 특징은 수소를 저장할 수 있는 특수한 저장설비가 갖추어진 운송 수단을 통해 이루어진다는 점이다. 특히 효율적인 수소의 운송을 위해서는 기체 상태의 수소를 냉각 그리고/혹은 가압하여 액화시킨 상태로 저장설비에 저장하여 운송하는 것이 바람직하다는 것이 일반적인 견해이다.A common feature of hydrogen transportation via inland and sea, excluding pipelines, is that it is accomplished through transportation vehicles equipped with special storage facilities that can store hydrogen. In particular, for efficient transportation of hydrogen, it is a general opinion that it is desirable to store and transport gaseous hydrogen in a storage facility in a liquefied state by cooling and/or pressurizing it.

액화수소의 저장을 위해 다양한 기술이 적용될 수 있다. 구체적으로 해상과 육상에서 모두 적용되고 있는 멤브레인형 탱크(membrane type tank) 저장기술과 주로 해상에서 적용되고 있는 독립형 탱크(independent type tank) 저장기술이 고려될 수 있다. 독립형 탱크는 압력용기(pressure vessel)로 지칭되는 Type C 탱크와 상압탱크(atmospherical tank)인 Type A 탱크 및 Type B 탱크로 구분될 수 있다.Various technologies can be applied to store liquefied hydrogen. Specifically, membrane type tank storage technology, which is applied both at sea and on land, and independent type tank storage technology, which is mainly applied at sea, can be considered. Independent tanks can be divided into Type C tanks, which are referred to as pressure vessels, and Type A tanks and Type B tanks, which are atmospheric tanks.

상기한 저장기술들은 현재 상용화되어 있는 것들로서 기술적으로 구현하는데 큰 어려움이 없지만, 이러한 기존 저장기술들은 주로 LNG(액화천연가스)나 LPG(액화석유가스)의 저장에 적합하게 설계된 것으로서, 기존의 저장기술들의 단열방식으로는 LNG나 LPG 등과 대비하여 액화 온도(끓는점)가 현저히 낮은 수소를 상당한 기간 동안 손실 없이 저장하여 운송하기에는 무리가 있다.The above-mentioned storage technologies are currently commercialized and there is no great difficulty in technically implementing them, but these existing storage technologies are mainly designed to be suitable for the storage of LNG (liquefied natural gas) or LPG (liquefied petroleum gas). It is difficult to store and transport hydrogen, which has a significantly lower liquefaction temperature (boiling point) compared to LNG or LPG, without loss for a significant period of time using the insulation methods of these technologies.

기존의 저장기술들을 액화수소의 저장에 이용하기 위해서는 저장탱크(혹은 저장용기)에 갖추어지는 단열시스템의 단열 두께를 수배에서 수십배까지 증가시키거나 진공단열재와 같은 고성능 단열재를 추가적으로 적용하는 등의 설계 변경이 필수적으로 고려될 수 밖에 없으며, 기존의 저장기술들을 끓는점이 현저히 낮은 액화수소의 저장에 바로 적용할 수는 없는 실정이다.In order to use existing storage technologies for storing liquefied hydrogen, design changes such as increasing the insulation thickness of the insulation system provided in the storage tank (or storage container) from several to several tens of times or additionally applying high-performance insulation such as vacuum insulation are required. This inevitably must be considered, and existing storage technologies cannot be directly applied to the storage of liquefied hydrogen, which has a significantly low boiling point.

기체 상태의 수소는 상압(atmospherical pressure)에서 -253℃의 끓는점을 가지기 때문에 해당 온도까지 냉각이 되어야 기체 상태에서 액체로 전환된다. 또한 가압된 환경에서도 수소가 액화되는 온도는 상당히 낮다. 대략 10barg로 가압하였을 때에도 수소는 -242℃ 수준에서 액체로 전환될 수 있다.Since gaseous hydrogen has a boiling point of -253℃ at atmospheric pressure, it must be cooled to that temperature to convert from gaseous state to liquid. Additionally, even in a pressurized environment, the temperature at which hydrogen liquefies is quite low. Even when pressurized to approximately 10 barg, hydrogen can be converted to liquid at -242°C.

이와 같은 수소의 상변화 특성 때문에 상온(atmospherical temperature)에 가까운 저장탱크의 외부 조건과 -253℃의 액화수소가 저장되는 저장탱크의 내부 간에 크게는 300℃에 달하는 온도차가 발생하게 된다. 이러한 저장탱크의 내/외부 온도 차이는 열전달의 요인이 되고, 열전달로 인해 발생하는 열류(heat flux)에 의한 열침임으로 인하여 저장탱크 내부에 저장되어 있는 액화수소의 증발을 야기시킨다.Due to the phase change characteristics of hydrogen, a temperature difference of up to 300°C occurs between the external conditions of the storage tank, which is close to atmospheric temperature, and the inside of the storage tank, where liquefied hydrogen is stored at -253°C. This difference in temperature between the inside and outside of the storage tank becomes a factor in heat transfer, and heat immersion due to heat flux generated by heat transfer causes evaporation of the liquefied hydrogen stored inside the storage tank.

저장탱크 내부에서 발생하는 액화수소의 증발은 결국 수소의 저장 및 운송 과정 동안 수소의 손실로 다가온다. 가압형 저장탱크의 경우에는 견딜 수 있도록 설계된 최대허용압력(maximum design vapour pressure) 내에서 증발가스(BOG;Boil-Off Gas)를 저장탱크 내부에 저장할 수 있겠으나, 수소의 임계점(critical point)에 이르지 않게 관리해야 할 것이 요구되고, 지속적인 액화수소의 증발로 인하여 허용 내압을 넘어설 것이 예상되는 경우에는 증발가스를 저장탱크 외부로 방출할 수 밖에 없다.Evaporation of liquefied hydrogen occurring inside a storage tank ultimately results in loss of hydrogen during the hydrogen storage and transportation process. In the case of a pressurized storage tank, boil-off gas (BOG) can be stored inside the storage tank within the maximum design vapor pressure, but it is not possible to store boil-off gas (BOG) inside the storage tank at the critical point of hydrogen. It is required to manage it so that it does not prematurely, and if it is expected to exceed the allowable internal pressure due to continuous evaporation of liquefied hydrogen, the evaporation gas has no choice but to be released outside the storage tank.

LNG나 LPG와 대비하여 끓는점이 현저히 낮은 액화수소의 해상 운송시 액체 상태의 수소의 증발률을 저감시켜 운송 손실을 최소화하기 위해서는 액화수소가 저장되는 저장탱크의 단열성능을 높이거나 열손실을 줄이는 방안이 마련되어야 한다.In order to minimize transportation losses by reducing the evaporation rate of liquid hydrogen during maritime transportation of liquefied hydrogen, which has a significantly lower boiling point compared to LNG or LPG, measures are taken to increase the insulation performance of the storage tank where liquefied hydrogen is stored or to reduce heat loss. This must be provided.

본 발명의 목적은, 수소의 해상 운송시 액체 상태의 수소를 상당한 기간 동안 열손실을 최소화한 상태로 저장하여 운송할 수 있도록 고성능 단열시스템을 갖춘 액화수소 저장탱크 및 이를 포함하는 해상 운송 수단을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to provide a liquefied hydrogen storage tank equipped with a high-performance insulation system and a maritime transportation means including the same so that liquid hydrogen can be stored and transported with minimal heat loss for a considerable period of time during maritime transportation of hydrogen. I'm doing it.

한편, 가압형 저장탱크의 경우에는 크기 증가의 제약이 존재하기 때문에 일정 수준 이상의 대용량 수소 운송을 위해서는 상압의 저장설비를 구비할 것이 요구된다. 이에 본 발명은 액화수소의 저장/운송을 위한 저장탱크 및 이에 구축되는 단열시스템을 국제해사기구(IMO;International Maritime Organization)에서 분류하고 있는 Type B 독립형 탱크 형태로 설계 및 구성하여 제안하고자 한다.Meanwhile, in the case of pressurized storage tanks, there are restrictions on size increase, so it is required to have storage facilities at normal pressure in order to transport large volumes of hydrogen above a certain level. Accordingly, the present invention proposes to design and construct a storage tank for storing/transporting liquefied hydrogen and an insulation system built thereto in the form of a Type B independent tank classified by the International Maritime Organization (IMO).

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 저장되는 액화수소와 직접 접하면서 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽; 상기 1차 방벽의 외측으로부터 일정 거리 이격되어 설치되어 상기 1차 방벽과의 사이에 공간을 형성하되, 상기 1차 방벽의 상부면을 제외한 나머지 면을 둘러싸도록 배치되는 구획 구조물; 상기 구획 구조물과 상기 1차 방벽 사이에 형성되는 폐공간을 진공으로 형성하여 마련되는 진공단열층; 상기 1차 방벽의 노출된 상부면의 외측 표면에 설치되는 극저온단열층; 및 상기 구획 구조물과 상기 극저온단열층의 외측을 둘러싸도록 설치되는 보조단열층을 포함하는, 독립형 액화수소 저장탱크가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a primary barrier that performs primary airtightness while directly contacting the liquefied hydrogen stored therein; a partition structure installed at a predetermined distance from the outside of the primary barrier to form a space between the primary barrier and the primary barrier, and arranged to surround the remaining surface except the upper surface of the primary barrier; a vacuum insulation layer provided by vacuum forming a closed space formed between the partition structure and the primary barrier; A cryogenic insulation layer installed on the outer surface of the exposed upper surface of the primary barrier; And an independent liquefied hydrogen storage tank can be provided, including an auxiliary insulation layer installed to surround the outside of the partition structure and the cryogenic insulation layer.

상기 극저온단열층은 진공단열패널(VIP;Vacuum Insulation Panel) 또는 에어로겔 블랭킷(aerogel blanket) 중 어느 하나인 고성능 단열재로 마련될 수 있다.The cryogenic insulation layer may be prepared with a high-performance insulation material, such as a vacuum insulation panel (VIP) or an airgel blanket.

상기 보조단열층은 진공단열패널(vacuum insulation panel), 폴리우레탄폼(polyurethane foam)을 포함하는 폼 형태의 유기 단열재 및 글라스울(glass wool)을 포함하는 무기 단열재 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The auxiliary insulation layer may be composed of any one of a vacuum insulation panel, a foam-type organic insulation material including polyurethane foam, and an inorganic insulation material including glass wool.

본 발명의 일 측면에 따른 독립형 액화수소 저장탱크는, 상기 진공단열층의 내부에서 상기 1차 방벽의 외측 표면을 둘러싸도록 배치되는 다층박막단열재(multi-layer insulation); 및 상기 진공단열층의 내부 공간에 충진되는 분말형 단열재 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.An independent liquefied hydrogen storage tank according to an aspect of the present invention includes a multi-layer insulation disposed to surround the outer surface of the primary barrier within the vacuum insulation layer; And it may further include at least one of a powder-type insulation material filled in the internal space of the vacuum insulation layer.

상기 분말형 단열재는 펄라이트(pelite), 중공미소유리구(hollow glass microspheres), 에어로겔(aerogel) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.The powder-type insulation material may be prepared from any one of perlite, hollow glass microspheres, and aerogel.

상기 구획 구조물은 상기 1차 방벽의 상부면보다 높은 높이로 형성되는 격벽부를 더 포함하고, 상기 격벽부의 일측 하단부가 상기 1차 방벽과 연결되되, 상기 격벽부와 상기 1차 방벽의 연결부에 수밀이 형성됨으로써, 상기 구획 구조물이 유사시 부분 2차 방벽으로 기능할 수 있다.The partition structure further includes a partition wall formed at a height higher than the upper surface of the primary barrier, and a lower end of one side of the partition wall is connected to the primary barrier, and a watertight connection between the partition wall and the primary barrier is formed. As a result, the partition structure can function as a partial secondary barrier in case of emergency.

본 발명의 일 측면에 따른 독립형 액화수소 저장탱크는, 상기 1차 방벽과 상기 구획 구조물 사이를 지지하는 다수의 제1 지지구조체; 상기 1차 방벽과 상기 액화수소 저장탱크가 탑재되는 공간을 구획하는 선체 구조물 사이를 지지하는 다수의 제2 지지구조체; 및 상기 2차 방벽과 상기 선체 구조물 사이를 지지하는 다수의 제3 지지구조체를 더 포함할 수 있다.An independent liquefied hydrogen storage tank according to one aspect of the present invention includes a plurality of first support structures supporting between the primary barrier and the partition structure; A plurality of second support structures supporting between the primary barrier and the hull structure defining a space in which the liquefied hydrogen storage tank is mounted; And it may further include a plurality of third support structures supporting between the secondary barrier and the hull structure.

상기 제1 지지구조체는 상기 1차 방벽의 상부면을 제외한 전/후면, 좌/우 측면 및 바닥면을 포함하여 적어도 5 이상의 방향에 설치되어, 상기 1차 방벽에 의해 형성되는 탱크의 내조와 상기 구획 구조물에 의해 형성되는 탱크의 외조 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 기능을 할 수 있다.The first support structure is installed in at least five directions, including front/rear, left/right sides, and bottom excluding the top surface of the primary barrier, and supports the inner tank of the tank formed by the primary barrier and the It can function to keep the distance between the outer tanks of the tank formed by the partition structure constant.

상기 제2 지지구조체는 상기 1차 방벽의 상부면에 설치될 수 있다.The second support structure may be installed on the upper surface of the primary barrier.

상기 제3 지지구조체는 적어도 상기 2차 방벽의 하부면에 설치될 수 있다.The third support structure may be installed at least on the lower surface of the secondary barrier.

상기 제1 지지구조체는 PCTFE, PTFE, UHMWPE를 포함하는 플라스틱 소재 중 어느 하나로 구성되고, 상기 제2 지지구조체 및 상기 제3 지지구조체는 PCTFE, PTFE, UHMWPE를 포함하는 플라스틱 소재 중 어느 하나 또는 목재로 구성될 수 있다.The first support structure is made of any one of plastic materials including PCTFE, PTFE, and UHMWPE, and the second and third support structures are made of any one of plastic materials including PCTFE, PTFE, and UHMWPE, or wood. It can be configured.

상기 제1 내지 제3 지지구조체는 각각 상기 1차 방벽 혹은 상기 구획 구조물의 면방향과 접하는 방향을 따라 나뉘어진 2개의 분할체로 분할 구성되고, 상기 2개의 분할체는 서로 마주하는 면이 슬라이딩 가능한 형태로 서로 접하여 배치될 수 있다.The first to third support structures are each divided into two partitions divided along a direction in contact with the surface direction of the primary barrier or the partition structure, and the two partitions have surfaces facing each other capable of sliding. They can be placed in contact with each other.

상기 다수의 제1 지지구조체, 상기 다수의 제2 지지구조체 및 상기 다수의 제3 지지구조체 중 상기 액화수소 저장탱크의 중심에 위치하는 지지구조체의 경우 상기 중심의 수직 방향에 대한 이동을 제한하는 구조를 포함할 수 있다.In the case of a support structure located at the center of the liquefied hydrogen storage tank among the plurality of first support structures, the plurality of second support structures, and the plurality of third support structures, a structure that limits movement of the center in the vertical direction may include.

또한, 본 발명은 상기에 기술된 특징들 중 적어도 어느 하나의 특징을 포함하는 독립형 액화수소 저장탱크를 구비한 해상 운송 수단을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a maritime transportation means equipped with an independent liquefied hydrogen storage tank including at least one of the features described above.

상기 액화수소 저장탱크는 IMO Type B 탱크일 수 있다.The liquefied hydrogen storage tank may be an IMO Type B tank.

상기 해상 운송 수단은 액화수소 운반선일 수 있다.The maritime transport vehicle may be a liquefied hydrogen carrier.

본 발명은 끓는점이 현저히 낮은 액화수소의 저장 및 운송에 최적화된 것으로서, 대량의 수소 저장이 가능한 상압의 독립형 탱크 구현을 통해 운송 용량의 제약이 적은 동시에 액화수소를 상당한 기간 동안 열손실을 최소화한 상태로 저장하여 운송할 수 있도록 고성능 단열시스템을 갖춘 액화수소 저장탱크 및 이를 포함하는 해상 운송 수단을 제공한다. The present invention is optimized for the storage and transportation of liquefied hydrogen with a significantly low boiling point. By implementing an independent tank at normal pressure capable of storing large quantities of hydrogen, there are few restrictions on transportation capacity while minimizing heat loss for a considerable period of time. We provide a liquefied hydrogen storage tank equipped with a high-performance insulation system so that it can be stored and transported by sea, as well as a marine transportation method including the same.

본 발명에 따른 액화수소 저장탱크는 1차 방벽의 외측에 진공 환경을 구현할 수 있는 구획을 상당 부분 형성함과 더불어 진공 환경이 미형성된 구역에 대해서는 고성능 단열재를 사용하여 우수한 단열성능을 확보할 수 있고, 따라서 열침입에 의한 액화수소의 손실율을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The liquefied hydrogen storage tank according to the present invention forms a significant portion of the compartment that can create a vacuum environment outside the primary barrier, and can secure excellent insulation performance by using high-performance insulation materials in areas where a vacuum environment is not formed. , Therefore, there is an effect of minimizing the loss rate of liquefied hydrogen due to heat intrusion.

따라서 수소의 원거리 운송시 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크를 이용하면, 운송 과정에서 액화수소의 증발률(BOG;Boil-Off Rate)을 현저하게 저감시킬 수 있고, 궁극적으로는 에너지 손실을 최소화하는 경제적인 효과가 있다.Therefore, by using the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention when transporting hydrogen over long distances, the evaporation rate (BOG; Boil-Off Rate) of liquefied hydrogen can be significantly reduced during the transport process, ultimately minimizing energy loss. It has an economic effect.

또한, 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크는 진공 환경을 구현하기 위한 구획 구조물과 이의 연장된 형태로 유사시 사용 가능한 부분 2차 방벽으로서 기능할 수 있도록 단열시스템이 구성됨으로써, 단열성능은 물론 구조적 안정성의 측면에서도 뛰어난 성능을 확보할 수 있다.In addition, the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention is composed of a partition structure to implement a vacuum environment and an insulation system that can function as a partial secondary barrier that can be used in an emergency in its extended form, thereby improving not only insulation performance but also structural stability. Excellent performance can be achieved from the side as well.

본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and other effects not mentioned may be clearly understood from the description below.

도 1은 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 1차 방벽과 구획 구조물 사이에 설치되는 제1 지지구조체를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 1차 방벽과 선체 구조물 사이에 설치되는 제2 지지구조체를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 구획 구조물과 선체 구조물 사이에 설치되는 제3 지지구조체를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the structure of a liquefied hydrogen storage tank according to the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the first support structure installed between the primary barrier and the partition structure of the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a second support structure installed between the first barrier and the hull structure of the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a third support structure installed between the partition structure of the liquefied hydrogen storage tank and the hull structure according to the present invention.

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.In order to fully understand the present invention, its operational advantages, and the purposes and effects achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

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.Matters expressed in the drawings attached to this specification may be somewhat different from the form actually implemented in schematic drawings to easily explain the embodiments of the present invention, and the sizes of each component shown in the drawings are for explanatory purposes. It can be exaggerated or reduced and does not mean the size that is actually applied.

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.The terminology used herein is merely used to describe specific embodiments and is not intended to limit the invention. For example, in this specification, “including” a certain component does not mean excluding other components, but may further include other components, unless specifically stated to the contrary.

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.In addition, it should be understood that saying that a component is 'connected' to another component includes direct connection as well as indirect connection, and that other components may exist between the two components. Singular expressions may be interpreted to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서 저장탱크에 대해 '1차' 및 '2차'라는 용어를 사용하는 것은, 저장탱크 내부에 저장된 액화수소를 기준으로 액화수소를 1차적으로 밀봉 또는 단열하는 것인지 2차적으로 밀봉 또는 단열하는 것인지에 대한 기준으로 구사된 것이다.In this specification, the terms 'primary' and 'secondary' for storage tanks are used to indicate whether the liquefied hydrogen is primarily sealed or insulated or secondarily sealed or insulated based on the liquefied hydrogen stored inside the storage tank. It was used as a standard for whether or not to do something.

또한, 관례상 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.Additionally, the terms 'top', 'upper side' or 'above' conventionally applied to storage tanks refer to the direction toward the inside of the tank, regardless of the direction relative to gravity, and similarly the terms 'lower', 'lower side' or ' 'Down' refers to the direction toward the outside of the tank, regardless of the direction with respect to gravity.

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.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 1차 방벽과 구획 구조물 사이에 설치되는 제1 지지구조체를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 1차 방벽과 선체 구조물 사이에 설치되는 제2 지지구조체를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크의 구획 구조물과 선체 구조물 사이에 설치되는 제3 지지구조체를 나타낸 도면이다. 도 2 내지 도 4는 각각 도 1에서 'A', 'B', 'C'로 표시된 부분을 확대 도시한 것이다.Figure 1 is a diagram showing the structure of a liquefied hydrogen storage tank according to the present invention. Figure 2 is a diagram showing the first support structure installed between the primary barrier and the partition structure of the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention, and Figure 3 is a diagram showing the first support structure between the primary barrier and the hull structure of the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention. This is a diagram showing the second support structure installed in, and Figure 4 is a diagram showing the third support structure installed between the compartment structure and the hull structure of the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention. Figures 2 to 4 are enlarged illustrations of portions marked 'A', 'B', and 'C' in Figure 1, respectively.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)는, 내부에 저장되는 액화수소와 직접 접하면서 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽(primary barrier, 110); 1차 방벽(110)의 외측으로부터 일정 거리 이격 설치되어 1차 방벽(110)과의 사이에 공간을 형성하며, 1차 방벽(110)의 상부면을 제외한 나머지 면을 둘러싸도록 배치되는 구획 구조물(120); 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120)에 의해 구획되는 폐공간을 진공으로 형성하여 마련되는 진공단열층(130); 1차 방벽(110)의 노출된 상부면의 외측 표면에 설치되는 극저온단열층(140); 구획 구조물(120)과 극저온단열층(140)의 외측을 둘러싸도록 설치되는 보조단열층(150); 상부면을 제외한 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이에 설치되어 1차 방벽(110)을 지지하는 다수개의 제1 지지구조체(160); 1차 방벽(110)의 상부면과 선체(H) 구조물 사이에 설치되는 제2 지지구조체(170); 및 구획 구조물(120)과 선체(H) 구조물 사이에 설치되어 부분 2차 방벽으로서 기능하는 구획 구조물(120)을 지지하는 다수개의 제3 지지구조체(180)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention includes a primary barrier 110 that is in direct contact with the liquefied hydrogen stored therein and performs primary airtightness; A partition structure ( 120); A vacuum insulation layer 130 provided by vacuum forming a closed space divided by the primary barrier 110 and the partition structure 120; A cryogenic insulation layer 140 installed on the outer surface of the exposed upper surface of the primary barrier 110; An auxiliary insulation layer 150 installed to surround the outside of the partition structure 120 and the cryogenic insulation layer 140; A plurality of first support structures 160 installed between the primary barrier 110 and the partition structure 120, excluding the upper surface, to support the primary barrier 110; A second support structure 170 installed between the upper surface of the primary barrier 110 and the hull (H) structure; And it may include a plurality of third support structures 180 installed between the partition structure 120 and the hull (H) structure to support the partition structure 120, which functions as a partial secondary barrier.

본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)는 운송 수단의 내부에 구획되는 공간(S)에 탑재될 수 있다. 여기서 운송 수단은 바람직하게는 해상 운송 수단, 즉 선박일 수 있으며, 액화수소 저장탱크(100)가 탑재되는 공간(S)은 선체(hull, H) 구조물에 의해 구획된 공간일 수 있다.The liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention can be mounted in a space (S) defined inside a transportation vehicle. Here, the means of transportation may preferably be a marine transportation means, that is, a ship, and the space (S) in which the liquefied hydrogen storage tank 100 is mounted may be a space partitioned by a hull (H) structure.

1차 방벽(110)은 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)에서 액화수소가 저장되는 공간을 구획하는 역할을 하고, 액화수소와 직접 접하면서 1차적인 기밀을 수행한다.The primary barrier 110 serves to partition the space where liquefied hydrogen is stored in the liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention, and performs primary airtightness while directly contacting the liquefied hydrogen.

1차 방벽(110)은 금속 기밀 구조를 갖출 수 있다. 1차 방벽(110)은 극저온의 액화수소를 안전하게 저장할 수 있도록 저온취성이 강한 금속 소재로 구성될 수 있으며, 예컨대 스테인리스강(stainless steel)을 포함하여 액화수소의 저장이 가능한 것으로 검증된 저온강재가 적용될 수 있다.The primary barrier 110 may have a metal airtight structure. The primary barrier 110 may be made of a metal material with strong low-temperature brittleness to safely store cryogenic liquefied hydrogen. For example, low-temperature steel that has been proven to be capable of storing liquefied hydrogen, including stainless steel, can be used. It can be applied.

1차 방벽(110)의 내부 공간, 즉 액화수소가 저장되는 공간에는 액화수소의 적하역을 위한 배관, 펌프, 펌프 고정 구조, 탱크 및 화물 운용과 관련된 각종 센서, 밸브, 의장품 및 장비 등이 구비될 수 있다. 액화수소의 적하역과 관련된 배관 및 의장품은 1차 방벽(110)을 관통하여 외부로 연결될 수 있으며, 1차 방벽(110)의 관통부는 용접 등을 통하여 기밀이 유지되어야 한다.The internal space of the primary barrier 110, that is, the space where liquefied hydrogen is stored, is equipped with piping for loading and unloading of liquefied hydrogen, a pump, a pump fixing structure, and various sensors, valves, equipment and equipment related to tank and cargo operation. It can be. Piping and equipment related to the loading and unloading of liquefied hydrogen can be connected to the outside through the primary barrier 110, and the penetration part of the primary barrier 110 must be kept airtight through welding, etc.

1차 방벽(110) 내부로부터의 관통부는 1차 방벽(110) 내부에 구비되는 각종 센서 및 장비의 운용, 화물의 이송 등을 위해 1차 방벽(110)을 관통하여 외측으로 연결되는 부분에 해당하며, 최소한 하나 이상의 관통부가 형성되는 것을 특징으로 한다.The penetration part from inside the primary barrier 110 corresponds to the part that penetrates the primary barrier 110 and connects to the outside for the operation of various sensors and equipment provided inside the primary barrier 110 and the transfer of cargo. And, it is characterized in that at least one penetrating portion is formed.

구획 구조물(120)은 1차 방벽(110)의 외측으로부터 일정 거리 이격되게 설치되어 1차 방벽(110)과의 사이에 공간을 형성한다. 구획 구조물(120)은 적어도 1차 방벽(110)의 전/후/좌/우 및 바닥면을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다. 1차 방벽(110)의 상부면(ceiling area)의 전체 혹은 일부는 외측에 형성되는 구획 구조물 없이 노출된 구조를 가지게 된다.The partition structure 120 is installed at a certain distance from the outside of the primary barrier 110 to form a space between the primary barrier 110 and the primary barrier 110 . The partition structure 120 may be provided in a form that surrounds at least the front/back/left/right and bottom surface of the primary barrier 110. All or part of the upper surface (ceiling area) of the primary barrier 110 has an exposed structure without a partition structure formed on the outside.

본 발명에서 구획 구조물(120)은 1차 방벽(110)을 모두 감싸는 형태가 아니므로 부분 2차 방벽(partial secondary barrier)으로서의 역할에 기여한다. 구획 구조물(120)은 1차 방벽(110)과 동일 수준의 금속 소재(극저온용 강재)로 구성될 수 있다.In the present invention, the partition structure 120 is not shaped to completely surround the primary barrier 110, so it contributes to the role of a partial secondary barrier. The partition structure 120 may be made of a metal material (cryogenic steel) at the same level as the primary barrier 110.

한편, 구획 구조물(120)이 미형성되는 1차 방벽(110)의 상부면의 경계부에는 일정 높이 이상의 격벽(혹은 댐)이 구비되어, 1차 방벽(110)의 상부면에서 누수가 발생하는 경우 해당 격벽과 1차 방벽(110) 상부 외부면이 누수된 화물을 임시로 저장할 수 있도록 수밀의 형태로 구성되며, 이로써 부분 2차 방벽이 1차 방벽(110)의 구역별로 별도 형성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the case where a partition (or dam) of a certain height or higher is provided at the boundary of the upper surface of the primary barrier 110 where the partition structure 120 is not formed, and water leakage occurs on the upper surface of the primary barrier 110 The bulkhead and the upper outer surface of the primary barrier 110 are configured in a watertight form to temporarily store leaked cargo, and as a result, partial secondary barriers are formed separately for each section of the primary barrier 110. do.

구획 구조물(120)은 상부면이 오픈된 수조/탱크 형태로 마련되어 대략 'U'자 형태의 단면을 가지며 그 내부 공간에 1차 방벽(110)에 의해 구성되는 탱크 내조가 수용되는 구조를 가질 수 있다. 이때 구획 구조물(120)의 상단부는 적어도 1차 방벽(110)보다 높게 돌출되도록 격벽 혹은 댐 형태로 구성될 수 있다.The partition structure 120 is provided in the form of a water tank/tank with an open upper surface, has an approximately 'U'-shaped cross-section, and can have a structure in which the inner tank formed by the primary barrier 110 is accommodated in its internal space. there is. At this time, the upper end of the partition structure 120 may be configured in the form of a partition or dam so as to protrude at least higher than the primary barrier 110.

보다 구체적으로, 구획 구조물(120)은, 'U'자 형태의 단면을 가지면서 내부에 1차 방벽(110)에 의해 구성되는 탱크 내조가 수용되는 공간이 형성되는 수용부(121); 그리고 수용부(121)의 상단으로부터 탱크 내측으로 절곡 연장되는 절곡부(122a)와 절곡부(122a)와 1차 방벽(110) 사이를 연결하는 연결부(122b)로 구성되는 격벽부(혹은 댐부)(122)를 포함할 수 있다. 여기서 수용부(121)의 상단은 적어도 1차 방벽(110)의 상부면보다는 높게 형성되어야 하고, 격벽부(122)와 1차 방벽(110)의 연결부에는 수밀이 형성될 수 있다.More specifically, the partition structure 120 includes a receiving portion 121 having a 'U'-shaped cross-section and forming a space inside which the tank inner tank formed by the primary barrier 110 is accommodated; And a partition wall (or dam part) consisting of a bent part 122a extending from the top of the receiving part 121 to the inside of the tank and a connection part 122b connecting the bent part 122a and the primary barrier 110. It may include (122). Here, the top of the receiving portion 121 must be formed at least higher than the upper surface of the primary barrier 110, and the connection portion between the partition portion 122 and the primary barrier 110 may be watertight.

또한, 격벽부(122)의 구성에 의해 구획 구조물(120)과 1차 방벽(110) 사이에 'U'자 형태의 폐공간부가 형성되는데, 이 공간을 폐공간부로 형성하는 것은 후술하는 바와 같이 해당 공간을 진공단열층(130)으로 형성함으로써 액화수소의 저장에 적합한 고도의 단열성능을 확보하기 위함이다.In addition, a 'U' shaped closed space is formed between the partition structure 120 and the primary barrier 110 by the configuration of the partition wall 122. This space is formed as a closed space as will be described later. This is to secure a high level of insulation performance suitable for storage of liquefied hydrogen by forming the space with a vacuum insulation layer 130.

상부면을 제외한 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이의 공간은 크게 진공 단열 기능층과 1차 방벽(110) 지지 구조로 구성될 수 있고, 1차 방벽(110)의 상부면 외측 공간은 고성능의 극저온 단열 및 보조 단열 기능층과 1차 방벽(110) 지지 구조, 1차 방벽(110) 내부로부터의 관통부 등으로 구성될 수 있다. 그리고 구획 구조물(120)의 외측 공간은 보조 단열 기능층과 2차 방벽(120) 지지 구조, 2차 방벽(120) 외부로의 관통부 등으로 구성될 수 있다.The space between the primary barrier 110 and the partition structure 120, excluding the upper surface, may be largely composed of a vacuum insulation functional layer and a support structure for the primary barrier 110, and the outer upper surface of the primary barrier 110 The space may be composed of a high-performance cryogenic insulation and auxiliary insulation functional layer, a support structure for the primary barrier 110, and a penetration portion from inside the primary barrier 110. In addition, the outer space of the partition structure 120 may be composed of an auxiliary thermal insulation functional layer, a support structure for the secondary barrier 120, and a penetration portion to the outside of the secondary barrier 120.

1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이에 형성되는 폐공간은 진공을 형성하여 줌으로써 진공단열층(130)으로 만들어 준다. 그리고 1차 방벽(110)의 상부면은 진공 상태를 부가할 수 있는 폐공간이 형성되지 않아므로 일반적인 유기/무기 단열재와 대비하여 단열성능이 우수한 진공단열패널(VIP;Vacuum Insulation Panel)이나 에어로겔 블랭킷(aerogel blanket) 등의 고성능 단열재를 이용하여 극저온단열층(140)을 구성한다. 이때 극저온단열층(140)의 두께는 해당 구역에서 부분 2차 방벽의 유효 수위를 고려하여 선정될 수 있으며, 1차 방벽(110) 내부로부터의 관통부로 인한 간섭이 발생되지 않도록 시공될 수 있다.The closed space formed between the primary barrier 110 and the partition structure 120 is converted into a vacuum insulation layer 130 by forming a vacuum. In addition, since no closed space is formed on the upper surface of the primary barrier 110 where a vacuum can be added, a vacuum insulation panel (VIP) or an airgel blanket is used, which has excellent insulation performance compared to general organic/inorganic insulation materials. The cryogenic insulation layer 140 is constructed using a high-performance insulation material such as an aerogel blanket. At this time, the thickness of the cryogenic insulation layer 140 can be selected in consideration of the effective water level of the partial secondary barrier in the corresponding area, and can be constructed so that interference due to penetrations from inside the primary barrier 110 does not occur.

본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)에서 진공단열층(130)과 극저온단열층(140)은 1차 방벽(110)의 내부에 저장되는 액화수소를 1차적으로 단열시키는 주 단열층으로서 기능한다.In the liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention, the vacuum insulation layer 130 and the cryogenic insulation layer 140 function as the main insulation layer that primarily insulates the liquefied hydrogen stored inside the primary barrier 110.

또한, 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)는 1차 방벽(110)의 외측 표면을 둘러싸도록 설치되는 다층박막단열재(MLI;Multi-Layer Insulation, 131) 또는 진공단열층(130)의 내부 공간에 충진되는 분말형/비드형 댄열재를 더 포함하여 단열성능을 향상시킬 수 있다. 분말형/비드형 단열재는 펄라이트(pelite), 중공미소유리구(hollow glass microspheres), 에어로겔(aerogel) 등과 같이 진공 환경 하에서 단열성능이 우수한 가루 형태의 단열재로 마련될 수 있다.In addition, the liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention is an internal space of a multi-layer thin-film insulation (MLI) 131 or a vacuum insulation layer 130 installed to surround the outer surface of the primary barrier 110. Insulation performance can be improved by further including powder-type/bead-type insulation material filled in. Powder-type/bead-type insulation materials can be prepared from powder-type insulation materials that have excellent insulation performance in a vacuum environment, such as perlite, hollow glass microspheres, and aerogel.

보다 구체적으로, 1차 방벽(110)의 외측에 다층박막단열재(131)를 10겹 내지 100겹으로 감거나 또는 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이의 공간에 상술한 분말형 단열재를 채운 후 해당 공간에 대한 진공 형성 작업을 수행하여 진공단열층(130)을 형성할 수 있다. More specifically, 10 to 100 layers of multilayer thin film insulation material 131 is wrapped around the outside of the primary barrier 110, or the above-described powder-type insulation material is placed in the space between the primary barrier 110 and the partition structure 120. After filling, a vacuum forming operation for the corresponding space can be performed to form the vacuum insulation layer 130.

여기서 다층박막단열재(131)는 1차 방벽(110)의 외측 표면 뿐만 아니라 구획 구조물(120)에서 1차 방벽(110)과 연결되는 연결부(122b)의 표면에도 함께 설치될 수 있다. 또한, 도면에는 다층박막단열재(131)가 1차 방벽(110)의 상부면을 제외하고 설치되는 것으로 도시되어 있으나 해당 영역에도 다층박막단열재(131)가 설치될 수 있음은 물론이다.Here, the multilayer thin film insulation 131 may be installed not only on the outer surface of the primary barrier 110 but also on the surface of the connection portion 122b connected to the primary barrier 110 in the partition structure 120. In addition, the drawing shows that the multilayer thin film insulation 131 is installed except for the upper surface of the primary barrier 110, but of course, the multilayer thin film insulation 131 can be installed in that area as well.

본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)는 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이의 공간에 진공 상태를 부가함과 동시에 해당 공간 내에 단열 성능이 우수한 다층박막단열재(131)를 설치하거나 분말 또는 가루 형태의 단열재를 충진하여 "진공단열 + 다층박막단열재" 혹은 "진공단열 + 분말형 단열재" 형태의 단열 구조를 갖출 수 있다. 다층박막단열재(131)와 분말형 단열재는 진공 단열에 더하여 선택적으로 적용되거나 혹은 둘 모두 적용될 수도 있다.The liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention adds a vacuum state to the space between the primary barrier 110 and the partition structure 120, and at the same time installs a multi-layer thin film insulation material 131 with excellent insulation performance within the space. Alternatively, it can be filled with powder or powder-type insulation to have an insulation structure in the form of “vacuum insulation + multi-layer thin film insulation” or “vacuum insulation + powder-type insulation”. The multilayer thin film insulation material 131 and the powder-type insulation material may be selectively applied in addition to vacuum insulation, or both may be applied.

진공 단열층(130)에 대한 진공 형성 작업은 저장탱크(100)의 외부에 설치되는 진공펌프(VP)를 가동하여 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이 공간의 공기를 빨아들임으로써 수행될 수 있다. 공기를 흡입하는 진공라인(VL)은 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120)의 사이 공간으로부터 구획 구조물(120)을 관통하여 외부로 연장되어 진공펌프(VP)와 연결될 수 있다. 진공라인(VL) 상에는 진공 형성시 진공도를 확인할 수 있도록 압력 게이지(PT)가 설치될 수 있다.The vacuum forming operation for the vacuum insulation layer 130 is performed by operating a vacuum pump (VP) installed on the outside of the storage tank 100 to suck air from the space between the primary barrier 110 and the partition structure 120. It can be. The vacuum line (VL) for sucking air may extend from the space between the primary barrier 110 and the partition structure 120 to the outside through the partition structure 120 and be connected to the vacuum pump VP. A pressure gauge (PT) may be installed on the vacuum line (VL) to check the degree of vacuum when forming a vacuum.

1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이, 즉 진공단열층(130)의 공간 내에는 두 구조물(110, 120) 사이를 지지하고 공간을 확보하기 위한 제1 지지구조체(160)가 설치될 수 있다.A first support structure 160 will be installed between the primary barrier 110 and the partition structure 120, that is, within the space of the vacuum insulation layer 130, to support and secure space between the two structures 110 and 120. You can.

도 2를 참조하면, 제1 지지구조체(160)는 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이에 키(key) 또는 서포트(support) 형태로 설치될 수 있으며, 1차 방벽(110)의 구조 건전성과 진공단열층(130)으로 구성되는 단열 공간의 구획을 일정하게 유지하는 기능을 담당할 수 있다.Referring to FIG. 2, the first support structure 160 may be installed in the form of a key or support between the primary barrier 110 and the partition structure 120, and the primary barrier 110 It can be responsible for maintaining the structural integrity of the structure and the division of the insulation space composed of the vacuum insulation layer 130.

제1 지지구조체(160)는 지지되는 두 구조물(110, 120) 사이의 열전달에 의한 손실을 최소화할 수 있도록 PCTFE(PolyChloroTriFluoroEthylene), PTFE(PolyTetraFluoroEthylene), UHMWPE(Ultra-High-Molecular-Weight PolyEthylene) 등 극저온에서 사용 가능한 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.The first support structure 160 is made of PCTFE (PolyChloroTriFluoroEthylene), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene), UHMWPE (Ultra-High-Molecular-Weight PolyEthylene), etc. to minimize loss due to heat transfer between the two supported structures 110 and 120. It may be made of plastic material that can be used at extremely low temperatures.

다수개로 마련되는 제1 지지구조체(160)는 각각이 위치하는 지점에서 1차 방벽(110)의 외측에 형성되는 지지체 수용부(111)에 고정되거나 접하는 동시에 구획 구조물(120)의 수용부(121) 내측에 형성되는 지지체 수용부(121a)에 고정되거나 접하는 형태로 구성될 수 있다.The first support structure 160, which is provided in plural pieces, is fixed to or in contact with the support receiving portion 111 formed on the outside of the primary barrier 110 at each position, and at the same time, the receiving portion 121 of the partition structure 120 ) It may be fixed to or in contact with the support receiving portion 121a formed on the inside.

또한, 제1 지지구조체(160)는 1차 방벽(110) 측에 형성되는 지지체 수용부(111)에 고정되는 것과 구획 구조물(120) 측에 형성되는 지지체 수용부(121a)에 고정되는 것을 포함하도록 2개로 분할 구성될 수 있으며, 상하로 배치된 분할체가 서로 접하도록 배치될 수 있다. 참고로 여기서 '상하'란 중력에 대한 방향과는 관계없이 저장탱크의 '내외측'을 의미하는 것이다.In addition, the first support structure 160 includes one fixed to the support receiving part 111 formed on the side of the primary barrier 110 and the other fixed to the support receiving part 121a formed on the partition structure 120 side. It may be divided into two parts, and the partitions arranged up and down may be arranged to contact each other. For reference, here, ‘top and bottom’ refers to the ‘inside and outside’ of the storage tank, regardless of the direction of gravity.

제1 지지구조체(160)를 2개로 분할 구성하는 이유는, 극저온에 의한 열수축 및/또는 액화수소 저장탱크(100)가 탑재되는 운송 수단(예컨대, 선박)의 자유도 운동에 따라 내조를 구성하는 1차 방벽(110)과 외조를 구성하는 구획 구조물(120) 간에 상대 변위가 발생하였을 때, 상하로 분할 구성된 제1 지지구조체(160)가 서로 슬라이딩 운동하여 구조적인 안정성을 꾀할 수 있도록 하기 위함이다(도 2 참조).The reason for dividing the first support structure 160 into two is to configure the inner tank according to heat shrinkage due to cryogenic temperature and/or the degree of freedom movement of the transportation vehicle (e.g., ship) on which the liquefied hydrogen storage tank 100 is mounted. This is so that when a relative displacement occurs between the primary barrier 110 and the partition structure 120 constituting the outer tank, the first support structure 160 divided into the upper and lower parts slides against each other to ensure structural stability. (See Figure 2).

또한, 다수의 제1 지지구조체(160) 중 액화수소 저장탱크(100)의 중심에 위치하는 지지구조체의 경우 액화수소 저장탱크(100)의 수직 방향에 대한 이동을 제한하는 구조를 포함할 수 있다.In addition, among the plurality of first support structures 160, the support structure located at the center of the liquefied hydrogen storage tank 100 may include a structure that limits movement of the liquefied hydrogen storage tank 100 in the vertical direction. .

한편, 진공단열층(130)과 극저온단열층(140)을 포함하는 주 단열층의 전체를 둘러싸는 보조단열층(150)이 저장탱크(100)의 최외각에 설치된다. 보조단열층(150)은 1차 방벽(110)의 손상으로 인해 누수가 발생하여 구획 구조물(120)이 15일 동안 임시 저장의 기능을 담당하는 동안 운송 수단(예컨대, 선박)이 극저온에 노출되는 것을 방지하기 위해 저장탱크(100)의 외측에 설치되는 보조적인 단열층이다.Meanwhile, an auxiliary insulation layer 150 surrounding the entire main insulation layer including the vacuum insulation layer 130 and the cryogenic insulation layer 140 is installed at the outermost part of the storage tank 100. The auxiliary insulation layer 150 prevents transportation (e.g., ships) from being exposed to extremely low temperatures while the compartment structure 120 functions as temporary storage for 15 days due to water leakage due to damage to the primary barrier 110. It is an auxiliary heat insulating layer installed on the outside of the storage tank 100 to prevent heat loss.

보조단열층(150)은 진공단열패널이나 폴리우레탄폼(polyurethane foam)과 같은 폼 형태의 유기 단열재 혹은 글라스울(glass wool)과 같은 무기 단열재 등을 포함하는 다양한 단열재 중 어느 하나를 구획 구조물(120) 및 극저온단열층(140)의 외측면에 시공하여 형성될 수 있다.The auxiliary insulation layer 150 is a partition structure 120 made of any one of various insulation materials, including a vacuum insulation panel, a foam-type organic insulation material such as polyurethane foam, or an inorganic insulation material such as glass wool. And it can be formed by constructing it on the outer surface of the cryogenic insulation layer 140.

한편, 1차 방벽(110)의 상부면과 선체(H) 내벽 사이에도 두 구조물 사이를 지지하고 공간을 확보하기 위한 제2 지지구조체(170)가 설치될 수 있고, 구획 구조물(120)과 선체(H) 내벽 사이에도 두 구조물 사이를 지지하고 공간을 확보하기 위한 제3 지지구조체(180)가 설치될 수 있다.Meanwhile, a second support structure 170 may be installed between the upper surface of the primary barrier 110 and the inner wall of the hull (H) to support and secure space between the two structures, and the partition structure 120 and the hull (H) A third support structure 180 may be installed between the inner walls to support the two structures and secure space.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 지지구조체(170) 및 제3 지지구조체(180)는 제1 지지구조체(160)와 유사하게 각각의 설치 위치에서 키 또는 서포트 형태로 설치될 수 있으며, 1차 방벽(110) 및 구획 구조물(120)의 구조 건전성을 유지하는 기능을 한다. Referring to Figures 3 and 4, the second support structure 170 and the third support structure 180 may be installed in the form of a key or support at each installation position similar to the first support structure 160, It functions to maintain the structural integrity of the primary barrier 110 and the partition structure 120.

제2 및 제3 지지구조체(170, 180)는 지지되는 두 구조물, 즉 1차 방벽(110)과 선체(H) 사이 또는 구획 구조물(120)과 선체(H) 사이의 열전달에 의한 손실을 최소화할 수 있도록 PCTFE, PTFE, UHMWPE 등과 같이 극저온에서 사용 가능한 플라스틱 소재나 목재(wood)를 사용하여 구성될 수 있다. 제2 및 제3 지지구조체(170, 180)는 보조단열층(150)의 유효 두께 이상으로 구비되도록 크기가 결정될 수 있다.The second and third support structures 170 and 180 minimize loss due to heat transfer between the two supported structures, that is, between the primary barrier 110 and the hull (H) or between the compartment structure 120 and the hull (H). It can be constructed using wood or plastic materials that can be used at extremely low temperatures, such as PCTFE, PTFE, UHMWPE, etc. The second and third support structures 170 and 180 may be sized to be larger than the effective thickness of the auxiliary insulation layer 150.

다수개로 마련되는 제2 지지구조체(170)는 각각이 위치하는 지점에서 1차 방벽(110)의 상부면 외측에 형성되는 지지체 수용부(111)에 고정되거나 접하는 동시에 선체(H) 내벽에 형성되는 지지체 수용부(HA)에 고정되거나 접하는 형태로 구성될 수 있다.The second support structure 170, which is provided in plural pieces, is fixed to or in contact with the support receiving portion 111 formed on the outside of the upper surface of the primary barrier 110 at each position, and is formed on the inner wall of the hull (H). It may be fixed to or in contact with the support receiving portion (HA).

그리고, 다수개로 마련되는 제3 지지구조체(180)는 각각이 위치하는 지점에서 구획 구조물(120)의 수용부(121) 외측에 형성되는 지지체 수용부(121a)에 고정되거나 접하는 동시에 선체(H) 내벽에 형성되는 지지체 수용부(HA)에 고정되거나 접하는 형태로 구성될 수 있다.In addition, the third support structure 180, which is provided in plural pieces, is fixed to or in contact with the support receiving portion 121a formed outside the receiving portion 121 of the partition structure 120 at the point where each is located, and at the same time, the hull (H) It may be fixed to or in contact with the support receiving portion (HA) formed on the inner wall.

또한, 제2 및 제3 지지구조체(170, 180)는 2개로 분할 구성되어 상하로 배치된 분할체의 마주하는 면이 서로 접하도록 배치되고, 저장탱크(100)의 내조를 구성하는 1차 방벽(110)과 선체(H) 간에 상대 변위가 발생하였을 때 혹은 저장탱크(100)의 외조를 구성하는 구획 구조물(120)과 선체(H) 간에 상대 변위가 발생하였을 때 상하로 분할 구성된 지지구조체(170, 180)가 서로 슬라이딩 운동하여 구조적인 안정성을 꾀할 수 있음(도 3 및 4 참조)은 제1 지지구조체(160)에서 설명한 것과 동일한 원리를 이용하는 것이다.In addition, the second and third support structures 170 and 180 are divided into two pieces and arranged so that the opposing surfaces of the split bodies arranged upward and downward are in contact with each other, and serve as a primary barrier constituting the inner tank of the storage tank 100. When a relative displacement occurs between (110) and the hull (H) or when a relative displacement occurs between the compartment structure (120) constituting the outer tank of the storage tank (100) and the hull (H), a support structure divided into upper and lower parts ( 170 and 180) can achieve structural stability by sliding against each other (see FIGS. 3 and 4) using the same principle as described for the first support structure 160.

다수의 제2 지지구조체(170) 및 다수의 제3 지지구조체(180) 중 액화수소 저장탱크(100)의 중심에 위치하는 지지구조체의 경우에도 액화수소 저장탱크(100)의 수직 방향에 대한 이동을 제한하는 구조를 포함할 수 있다.Even in the case of the support structure located at the center of the liquefied hydrogen storage tank 100 among the plurality of second support structures 170 and the plurality of third support structures 180, the movement of the liquefied hydrogen storage tank 100 in the vertical direction It may contain a structure that limits .

다시 도 1을 참조하면, 제1 지지구조체(160)는 저장탱크(100)의 내조를 구성하는 1차 방벽(110)에 대하여 상부면을 제외한 모든 방향, 즉 좌/우 측면과 바닥면 뿐만 아니라 도면상으로는 확인되지 않는 전/후 방향으로도 배치될 수 있다. 제1 지지구조체(160)는 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이의 간격, 즉 진공단열층(130)의 구획을 일정하게 유지하는 중요한 기능을 담당하기 때문에, 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)가 탑재된 해상 운송 수단(예컨대, 선박)의 6자유도 운동이나 운항 중 탱크 내부에서 발생하는 슬로싱 하중 등에 대하여 보다 건전성이 높은 구조를 구현하기 위하여 제1 지지구조체(160)를 상부면을 제외한 5방향으로 모두 배치하는 것이다. 제1 지지구조체(160)는 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120)이 서로 마주하게 되는 각 면 상에 다수개가 일정한 간격으로 배치될 수 있다. Referring again to FIG. 1, the first support structure 160 extends in all directions except the top surface with respect to the primary barrier 110 constituting the inner tank of the storage tank 100, that is, as well as the left/right sides and bottom surface. It can also be placed in a forward/backward direction that is not visible on the drawing. Since the first support structure 160 performs an important function of maintaining the gap between the primary barrier 110 and the partition structure 120, that is, the partition of the vacuum insulation layer 130, at a constant level, the liquefied hydrogen according to the present invention In order to implement a structure with higher soundness against the six-degree-of-freedom movement of a marine transportation vehicle (e.g., a ship) equipped with the storage tank 100 or the sloshing load generated inside the tank during operation, the first support structure 160 is provided. are placed in all five directions except the upper surface. A plurality of first support structures 160 may be arranged at regular intervals on each side where the primary barrier 110 and the partition structure 120 face each other.

제2 지지구조체(170)는 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)에서 1차 방벽(110)의 노출된 상부면과 선체(H) 사이를 지지하도록 저장탱크(100)의 상부면에 배치될 수 있다. 제2 지지구조체(170)는 1차 방벽(110)의 상부면에 다수개가 일정한 간격으로 배치될 수 있다.The second support structure 170 is disposed on the upper surface of the storage tank 100 to support between the exposed upper surface of the primary barrier 110 and the hull (H) in the liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention. It can be. A plurality of second support structures 170 may be arranged at regular intervals on the upper surface of the primary barrier 110.

한편, 부분 2차 방벽으로서 기능하는 구획 구조물(120)과 선체(H) 사이를 지지하는 제3 지지구조체(180)는 적어도 저장탱크(100)의 하부면에만 배치되어도 충분하다. 그러나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 선박에 발생하는 운동 및 저장탱크(100)에 작용하는 외력의 정도 등을 고려하여 필요시 저장탱크(100)의 좌/우 측면이나 전/후면에도 제3 지지구조체(180)를 배치할 수 있음은 물론이다.Meanwhile, it is sufficient for the third support structure 180, which supports between the partition structure 120, which functions as a partial secondary barrier, and the hull (H) to be disposed at least on the lower surface of the storage tank 100. However, the present invention is not limited to this, and if necessary, considering the movement occurring in the ship and the degree of external force acting on the storage tank 100, a third layer may be installed on the left/right sides or front/rear of the storage tank 100. Of course, the support structure 180 can be arranged.

방벽(110, 120) 관통부는, 1차 방벽(110) 내부에 구비되는 각종 센서 및 장비의 운용, 화물의 이송을 위해 1차 방벽(110)을 관통하여 탱크의 외부로 연결되는 부분과, 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이의 공간에 구비되는 각종 센서 및 단열재의 충진, 진공 등 내부 환경 구현을 위한 배관 등이 구획 구조물(120)을 관통하여 탱크 외부로 연결되는 부분을 포함할 수 있으며, 보조단열층(150) 그리고 필요에 따라 극저온단열층(140)이 함께 관통될 수 있다.The penetration part of the barriers 110 and 120 is a part that penetrates the primary barrier 110 and connects to the outside of the tank for the operation of various sensors and equipment provided inside the primary barrier 110 and the transfer of cargo, and 1 Includes a portion where various sensors provided in the space between the car barrier 110 and the partition structure 120, filling of insulation materials, and piping for implementing an internal environment such as vacuum penetrate the partition structure 120 and are connected to the outside of the tank. This can be done, and the auxiliary insulation layer 150 and, if necessary, the cryogenic insulation layer 140 may be penetrated together.

저장탱크(100)의 외부로부터 보조단열층(150)과 극저온단열층(140) 및 1차 방벽(110)을 관통하여 1차 방벽(110)의 내부 공간으로 연결되는 대표적인 구성으로는, 탱크 내부로 액화수소를 선적/하역하는데 이용되는 로딩/언로딩 배관(L1), 1차 방벽(110)에 의해 형성되는 탱크 내조의 상부 공간에 소량의 액화수소를 분사하여 액화수소의 증발을 방지하는 내조 냉각 라인(L2), 1차 방벽(110)에 의해 형성되는 탱크 내조 공간에서 발생하는 증발가스를 배출하는 증발가스 배출 배관(L3), 1차 방벽(110) 내부에 설치되는 각종 센서 및 전계장 장비들과 연결되는 센서 및 전계장 라인(L4)을 들 수 있다. 센서 및 전계장 라인(L4)은 분기되는 라인이 구획 구조물(120)을 관통하여 구획 구조물(120) 공간 내에 설치되는 각종 센서 및 전계장 장비들과도 연결될 수 있다.A typical configuration that connects from the outside of the storage tank 100 through the auxiliary insulation layer 150, the cryogenic insulation layer 140, and the primary barrier 110 to the internal space of the primary barrier 110 is liquefied into the tank. An inner tank cooling line that prevents evaporation of liquefied hydrogen by spraying a small amount of liquefied hydrogen into the upper space of the tank inner tank formed by the loading/unloading pipe (L1) used to load/unload hydrogen and the primary barrier 110. (L2), an evaporative gas discharge pipe (L3) that discharges evaporative gas generated in the tank inner space formed by the primary barrier 110, and various sensors and electric field equipment installed inside the primary barrier 110. A sensor and electric field line (L4) connected to can be mentioned. The branching lines of the sensor and electric field line L4 may penetrate the partition structure 120 and be connected to various sensors and electric field equipment installed in the space of the partition structure 120.

그리고, 저장탱크(100)의 외부로부터 보조단열층(150)과 구획 구조물(120)을 관통하여 1차 방벽(110)과 구획 구조물(120) 사이의 공간으로 연결되는 대표적인 구성으로는, 전술한 진공라인(VL)을 들 수 있겠다.In addition, a representative configuration that penetrates the auxiliary insulation layer 150 and the partition structure 120 from the outside of the storage tank 100 and is connected to the space between the primary barrier 110 and the partition structure 120 is the vacuum as described above. A line (VL) can be mentioned.

방벽(110, 120)의 관통시에는 용접 등을 통해 관통부의 기밀이 유지되어야 한다. 1차 방벽(110)으로부터의 관통부와 구획 구조물(120)에서의 관통부는 같은 위치에 형성되거나 또는 별도의 위치에 형성될 수 있다. When penetrating the barriers 110 and 120, the airtightness of the penetrating portion must be maintained through welding, etc. The penetration portion from the primary barrier 110 and the penetration portion in the partition structure 120 may be formed at the same location or may be formed at separate locations.

본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)는 상압 탱크로 마련될 수 있고, 보다 바람직하게는 IMO에서 규정하는 Type B 독립형 탱크로 마련될 수 있다. IMO에서 규정하고 있는 기준을 근거로 할 때 설계 가스 압력(design vapour pressure)이 0.7barg 이하로 설계되는 탱크를 상압 탱크로 구분할 수 있다.The liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention may be provided as an atmospheric pressure tank, and more preferably, may be provided as a Type B independent tank specified by IMO. Based on the standards stipulated by IMO, tanks designed with a design vapor pressure of 0.7 barg or less can be classified as normal pressure tanks.

본 발명에 따른 액화수소 저장탱크(100)는 예컨대 액화수소 운반선과 같은 선박에 탑재되어 해상을 통한 수소의 원거리 수송에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상은 액화수소 운반선과 같이 자체적으로 추진 능력을 가진 선박은 물론 액화수소를 해상에서 상당한 기간동안 저장하기 위한 것이라면 자체적으로 추진 능력이 없더라도 해상에 부유하고 있는 다양한 부유식 해상 구조물에 적용될 수 있다.The liquefied hydrogen storage tank 100 according to the present invention can be mounted on a ship, such as a liquefied hydrogen carrier, and used for long-distance transport of hydrogen through the sea. In addition, the technical idea of the present invention is not only to ships with self-propulsion capabilities, such as liquefied hydrogen carriers, but also to various floating marine structures floating on the sea even if they do not have self-propulsion capabilities if they are to store liquefied hydrogen at sea for a considerable period of time. can be applied to

이상에서 설명된 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크는, 대량의 수소 저장이 가능한 상압의 독립형 탱크 구현을 통해 운송 용량 제약이 적은 상압의 액화수소 저장설비를 마련함과 동시에 1차 방벽의 외측에 진공 환경을 구현할 수 있는 구획을 상당 부분 형성하고 진공 환경이 미형성된 구역에 대해서는 고성능 단열재를 사용하여 우수한 단열성능을 확보함으로써, 열침입에 의한 액화수소의 손실율을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The liquefied hydrogen storage tank according to the present invention described above provides an atmospheric liquefied hydrogen storage facility with few transport capacity restrictions by implementing an atmospheric independent tank capable of storing large quantities of hydrogen, and at the same time maintains a vacuum environment outside the primary barrier. By creating a significant portion of the compartment where a vacuum environment is not formed and using high-performance insulation materials to secure excellent insulation performance in areas where a vacuum environment is not formed, there is an effect of minimizing the loss rate of liquefied hydrogen due to heat intrusion.

또한, 본 발명에 따른 액화수소 저장탱크는 진공 환경을 구현하기 위한 구획 구조물과 이의 연장된 형태로 유사시 사용 가능한 부분 2차 방벽으로서 기능할 수 있도록 단열시스템이 구성됨으로써, 단열성능은 물론 구조적 안정성의 측면에서도 뛰어난 성능을 확보할 수 있다.In addition, the liquefied hydrogen storage tank according to the present invention is composed of a partition structure to implement a vacuum environment and an insulation system that can function as a partial secondary barrier that can be used in an emergency in its extended form, thereby improving not only insulation performance but also structural stability. Excellent performance can be achieved from the side as well.

본 발명에 따른 액화수소 저장탱크는 특히 끓는점이 현저히 낮은 액화수소의 저장 및 운송에 최적화된 것으로서, 진공 단열의 구현을 통해 고성능의 단열성능이 확보됨에 따라 열침입에 의한 액화수소의 손실율을 최소화할 수 있고, 따라서 해상을 통한 원거리 수소 운송시 액화수소의 증발률을 현저하게 저감시키고 에너지 손실을 최소화하는 경제적인 효과를 가진다.The liquefied hydrogen storage tank according to the present invention is especially optimized for the storage and transportation of liquefied hydrogen with a significantly low boiling point. High-performance insulation performance is secured through the implementation of vacuum insulation, thereby minimizing the loss rate of liquefied hydrogen due to heat intrusion. Therefore, it has the economic effect of significantly reducing the evaporation rate of liquefied hydrogen and minimizing energy loss when transporting hydrogen over long distances by sea.

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.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, such modifications or variations should be considered to fall within the scope of the claims of the present invention.

100: 액화수소 저장탱크
110: 1차 방벽
120: 구획 구조물
121: 수용부
122: 격벽부
122a: 절곡부
122b: 연결부
130: 진공단열층
140: 극저온단열층
150: 보조단열층
160: 제1 지지구조체
170: 제2 지지구조체
180: 제3 지지구조체
H: 선체100: Liquefied hydrogen storage tank
110: Primary barrier
120: Compartment structure
121: Receiving part
122: Bulkhead part
122a: bend part
122b: connection part
130: Vacuum insulation layer
140: Cryogenic insulation layer
150: Auxiliary insulation layer
160: first support structure
170: Second support structure
180: Third support structure
H: hull

Claims (16)

내부에 저장되는 액화수소와 직접 접하면서 1차적인 기밀을 수행하는 1차 방벽;
상기 1차 방벽의 외측으로부터 일정 거리 이격되어 설치되어 상기 1차 방벽과의 사이에 공간을 형성하되, 상기 1차 방벽의 상부면을 제외한 나머지 면을 둘러싸도록 배치되는 구획 구조물;
상기 구획 구조물과 상기 1차 방벽 사이에 형성되는 폐공간을 진공으로 형성하여 마련되는 진공단열층;
상기 1차 방벽의 노출된 상부면의 외측 표면에 설치되는 극저온단열층; 및
상기 구획 구조물과 상기 극저온단열층의 외측을 둘러싸도록 설치되는 보조단열층을 포함하는,
독립형 액화수소 저장탱크.A primary barrier that provides primary airtightness while directly contacting the liquefied hydrogen stored inside;
a partition structure installed at a predetermined distance from the outside of the primary barrier to form a space between the primary barrier and the primary barrier, and arranged to surround the remaining surface except the upper surface of the primary barrier;
a vacuum insulation layer provided by vacuum forming a closed space formed between the partition structure and the primary barrier;
A cryogenic insulation layer installed on the outer surface of the exposed upper surface of the primary barrier; and
Comprising an auxiliary insulation layer installed to surround the outside of the partition structure and the cryogenic insulation layer,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 1에 있어서,
상기 극저온단열층은 진공단열패널(VIP;Vacuum Insulation Panel) 또는 에어로겔 블랭킷(aerogel blanket) 중 어느 하나인 고성능 단열재로 마련되는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 1,
The cryogenic insulation layer is characterized in that it is prepared with a high-performance insulation material, either a vacuum insulation panel (VIP) or an airgel blanket.
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 2에 있어서,
상기 보조단열층은 진공단열패널(vacuum insulation panel), 폴리우레탄폼(polyurethane foam)을 포함하는 폼 형태의 유기 단열재 및 글라스울(glass wool)을 포함하는 무기 단열재 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 2,
The auxiliary insulation layer is characterized in that it is composed of one of a vacuum insulation panel, a foam-type organic insulation material containing polyurethane foam, and an inorganic insulation material containing glass wool,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 3에 있어서,
상기 진공단열층의 내부에서 상기 1차 방벽의 외측 표면을 둘러싸도록 배치되는 다층박막단열재(multi-layer insulation); 및
상기 진공단열층의 내부 공간에 충진되는 분말형 단열재 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 3,
a multi-layer insulation disposed inside the vacuum insulation layer to surround the outer surface of the primary barrier; and
Further comprising at least one of powder-type insulation materials filled in the internal space of the vacuum insulation layer,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 4에 있어서,
상기 분말형 단열재는 펄라이트(pelite), 중공미소유리구(hollow glass microspheres), 에어로겔(aerogel) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 4,
The powder-type insulation material is characterized in that it is one of perlite, hollow glass microspheres, and aerogel.
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 3에 있어서,
상기 구획 구조물은 상기 1차 방벽의 상부면보다 높은 높이로 형성되는 격벽부를 더 포함하고, 상기 격벽부의 일측 하단부가 상기 1차 방벽과 연결되되, 상기 격벽부와 상기 1차 방벽의 연결부에 수밀이 형성됨으로써, 상기 구획 구조물이 유사시 부분 2차 방벽으로 기능하는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 3,
The partition structure further includes a partition wall formed at a height higher than the upper surface of the primary barrier, and a lower end of one side of the partition wall is connected to the primary barrier, and a watertight connection between the partition wall and the primary barrier is formed. By doing so, the partition structure is characterized in that it functions as a partial secondary barrier in case of emergency.
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 3에 있어서,
상기 1차 방벽과 상기 구획 구조물 사이를 지지하는 다수의 제1 지지구조체;
상기 1차 방벽과 상기 액화수소 저장탱크가 탑재되는 공간을 구획하는 선체 구조물 사이를 지지하는 다수의 제2 지지구조체; 및
상기 2차 방벽과 상기 선체 구조물 사이를 지지하는 다수의 제3 지지구조체를 더 포함하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 3,
a plurality of first support structures supporting between the primary barrier and the partition structure;
A plurality of second support structures supporting between the first barrier and the hull structure defining a space in which the liquefied hydrogen storage tank is mounted; and
Further comprising a plurality of third support structures supporting between the secondary barrier and the hull structure,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 지지구조체는 상기 1차 방벽의 상부면을 제외한 전/후면, 좌/우 측면 및 바닥면을 포함하여 적어도 5 이상의 방향에 설치되어, 상기 1차 방벽에 의해 형성되는 탱크의 내조와 상기 구획 구조물에 의해 형성되는 탱크의 외조 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 기능을 하는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 7,
The first support structure is installed in at least five directions, including front/rear, left/right sides, and bottom excluding the top surface of the primary barrier, and supports the inner tank of the tank formed by the primary barrier and the Characterized in that it functions to maintain a constant gap between the outer tanks of the tank formed by the partition structure,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 8에 있어서,
상기 제2 지지구조체는 상기 1차 방벽의 상부면에 설치되는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 8,
Characterized in that the second support structure is installed on the upper surface of the first barrier,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 9에 있어서,
상기 제3 지지구조체는 적어도 상기 2차 방벽의 하부면에 설치되는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 9,
Characterized in that the third support structure is installed at least on the lower surface of the secondary barrier,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 7에 있어서,
상기 제1 지지구조체는 PCTFE, PTFE, UHMWPE를 포함하는 플라스틱 소재 중 어느 하나로 구성되고,
상기 제2 지지구조체 및 상기 제3 지지구조체는 PCTFE, PTFE, UHMWPE를 포함하는 플라스틱 소재 중 어느 하나 또는 목재로 구성되는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 7,
The first support structure is made of any one of plastic materials including PCTFE, PTFE, and UHMWPE,
The second support structure and the third support structure are characterized in that they are made of wood or any one of plastic materials including PCTFE, PTFE, and UHMWPE,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 11에 있어서,
상기 제1 내지 제3 지지구조체는 각각 상기 1차 방벽 혹은 상기 구획 구조물의 면방향과 접하는 방향을 따라 나뉘어진 2개의 분할체로 분할 구성되고, 상기 2개의 분할체는 서로 마주하는 면이 슬라이딩 가능한 형태로 서로 접하여 배치되는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 11,
The first to third support structures are each divided into two partitions divided along a direction in contact with the surface direction of the primary barrier or the partition structure, and the two partitions have surfaces facing each other capable of sliding. Characterized in that they are arranged in contact with each other,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 12에 있어서,
상기 다수의 제1 지지구조체, 상기 다수의 제2 지지구조체 및 상기 다수의 제3 지지구조체 중 상기 액화수소 저장탱크의 중심에 위치하는 지지구조체의 경우 상기 중심의 수직 방향에 대한 이동을 제한하는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는,
독립형 액화수소 저장탱크.In claim 12,
In the case of a support structure located at the center of the liquefied hydrogen storage tank among the plurality of first support structures, the plurality of second support structures, and the plurality of third support structures, a structure that limits movement of the center in the vertical direction Characterized in that it includes,
Independent liquefied hydrogen storage tank. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 독립형 액화수소 저장탱크를 구비한 해상 운송 수단.A maritime transportation means equipped with an independent liquefied hydrogen storage tank according to any one of claims 1 to 13. 청구항 14에 있어서,
상기 액화수소 저장탱크는 IMO Type B 탱크인 것을 특징으로 하는,
해상 운송 수단.In claim 14,
The liquefied hydrogen storage tank is an IMO Type B tank,
Maritime transport. 청구항 15에 있어서,
상기 해상 운송 수단은 액화수소 운반선인 것을 특징으로 하는,
해상 운송 수단.In claim 15,
Characterized in that the marine transportation means is a liquefied hydrogen carrier,
Maritime transport.
KR1020220038137A 2022-03-28 2022-03-28 Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith KR20230139943A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220038137A KR20230139943A (en) 2022-03-28 2022-03-28 Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220038137A KR20230139943A (en) 2022-03-28 2022-03-28 Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230139943A true KR20230139943A (en) 2023-10-06

Family

ID=88296187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220038137A KR20230139943A (en) 2022-03-28 2022-03-28 Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230139943A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6838067B2 (en) Ship containment system for liquefied gas
US11674643B2 (en) Corner structure for a sealed, thermally insulated tank
JP6050836B2 (en) Configuration for containment of liquefied natural gas (LNG)
US3566824A (en) Marine transportation of liquified gases
KR20220125329A (en) Liquefied gas storage facility
KR20230139943A (en) Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith
KR20120126997A (en) Insulation structure of a storage tank for low temperature liquid cargo
KR20230139944A (en) Independent liquefied hydrogen storage tank and marine transportation means equipped therewith
KR101125104B1 (en) Apparatus for connecting liquefied gas storage tanks and floating marine structure having the apparatus
KR20220149451A (en) Roll-on/Roll-off Ship Comprising a Tank for Storing Liquefied Gas
KR102596193B1 (en) Systems for storing and transporting cryogenic fluids on board ships
KR101532278B1 (en) Insulating structure of lng cargo containment system
KR20230040141A (en) Liquid hydrogen storage container and marine transportation means including the same
KR20230171064A (en) Independent liquid hydrogen storage tank including a vacuum insulation layer and a method for implementing vacuum insulation thereof, marine transportation means including an independent liquid hydrogen storage tank
KR20230040145A (en) Liquid hydrogen storage container and marine transportation means including the same
KR20230151137A (en) Independent Type Storage Tank for Liquefied Hydrogen
KR20230040142A (en) Marine transportation means including liquid hydrogen storage container
KR20230040143A (en) Marine transportation means including liquid hydrogen storage container
KR20230040140A (en) Marine transportation means including liquid hydrogen storage container
RU2799152C1 (en) Liquefied gas storage, a ship including a storage, a cold liquid product transfer system on a ship, and a method for loading or unloading a ship
KR20140021198A (en) Insulation system for membrane type lng cargo tank
KR20230040144A (en) Marine transportation means including liquid hydrogen storage container
KR102608693B1 (en) Lower barrier structure of independence type storage tank
KR20220142131A (en) Insulation structure for liquified gas storage tank and method for forming the insulation structure
KR20090131331A (en) Storage tank and floating structure having the storage tank