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KR101177904B1 - 액화천연가스 운반선의 화물창 - Google Patents

액화천연가스 운반선의 화물창 Download PDF

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KR101177904B1
KR101177904B1 KR1020090043616A KR20090043616A KR101177904B1 KR 101177904 B1 KR101177904 B1 KR 101177904B1 KR 1020090043616 A KR1020090043616 A KR 1020090043616A KR 20090043616 A KR20090043616 A KR 20090043616A KR 101177904 B1 KR101177904 B1 KR 101177904B1
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Abstract

본 발명은 액화천연가스(LNG)와 접촉하는 제1 방벽에 작용되는 하중을 흡수할 수 있는 LNG 운반선의 화물창을 개시한다. 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창은 LNG의 저장을 위하여 LNG를 그 표면에 접촉할 수 있도록 제공되어 있는 제1 방벽과, 제1 방벽의 이면에 장착되어 있는 제1 단열층을 구비한다. 제1 방벽에 작용되는 하중을 흡수하도록 제1 방벽과 제1 단열층 사이에 복수의 충격흡수부재들이 장착되어 있다. 본 발명에 의하면, 제1 방벽과 제1 단열층 사이에 충격흡수부재들이 장착되어 제1 방벽에 작용되는 충격을 흡수하는 충격흡수구조에 의하여 내압을 향상시킴으로써, LNG의 출렁임에 의한 화물창의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 충격흡수부재들이 제1 방벽과 제2 단열층 사이에 장착되는 간단한 구성에 의하여 간편하게 시공할 수 있는 효과가 있다.

Description

액화천연가스 운반선의 화물창{CARGO CONTAINMENT SYSTEM FOR LIQUEFIED NATURAL GAS CARRIER}
본 발명은 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 운반선의 화물창에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG와 접촉하는 제1 방벽에 작용되는 하중을 흡수할 수 있는 LNG 운반선의 화물창에 관한 것이다.
LNG 운반선의 화물창(Cargo Containment System)은 -165℃의 초저온 LNG를 저장 및 운반하기 위하여 구형 탱크(Spherical Type Tank)보다 용량이 크고 제작이 간편한 멤브레인형 탱크(Membrane Type Tank)가 선호되고 있다. 멤브레인형 LNG 운반선의 보냉 시스템은 프랑스의 가즈트랜스포트 이트 테크니가즈(Gaz Transport Et Technigaz, France)사에 의하여 개발된 가즈트랜스포트 시스템(Gaz Transport System)과 테크니가즈 시스템(Technigaz System)이 사용되고 있다.
가즈트랜스포트 시스템은 마크-Ⅲ(Mark??Ⅲ) 시스템으로 부르고도 있다. 가즈트랜스포트 시스템의 제1 방벽과 제2 방벽은 열팽창이 매우 낮은 인바강(Invar, 36% 니켈강)이 사용되고 있으며, 제1 및 제2 방벽 사이에는 펄라이트(Pearlite)가 채워진 단열 박스가 사용되고 있다. 테크니가즈 시스템의 제1 방벽은 열변형으로 인한 수축 및 팽창을 흡수하기 위하여 주름(Corrugation)이 성형된 스테인리스스틸시트(Stainless Steel Sheet)가 사용되고 있으며, 제2 방벽은 알루미늄포일(Aluminium Foil)의 양면에 유리섬유 복합재료가 접합된 형태의 트리플렉스(Triplex)가 사용되고 있다. 그리고 단열재 역할을 하는 폴리우레탄폼(Polyurethane Form)이 제1 및 제2 방벽 사이에 장착되어 있다. 가즈트랜스포트 시스템과 테크니가즈 시스템의 가스 기화율(BOR, Boil??off Rate)은 비슷한 것으로 알려져 있으나, 인바 멤브레인에 비해 스테인리스스틸시트 및 트리플렉스의 가격이 싸고 시공이 간편하며 폴리우레탄폼의 단열효과가 뛰어나기 때문에 테크니가즈 시스템이 선호되고 있다.
미국공개특허공보 제2005/0082297호에는 테크니가즈 시스템의 구조 및 시공방법이 개시되어 있다. 이 특허 문헌의 기술은 스테인리스스틸시트의 멤브레인에 의하여 제1 방벽을 시공하고 있다. 멤브레인은 LNG의 저장 온도인 -165℃에서 열수축(Thermal Shrinkage)에 의한 화물창의 열변형을 방지하기 위하여 주름을 구비하여 면강성(Surface Stiffness)을 낮추고 있다.
그러나 화물창의 운송 용량이 큰 경우, LNG 운반선의 롤링(Rolling), 피칭(Pitching) 등에 의하여 LGN의 출렁임(Sloshing)이 발생되어 큰 압력이 제1 방벽과 단열재에 작용된다. 제1 방벽과 단열재에 작용되는 압력에 의한 응력(Stress)이 제1 방벽과 단열재의 강도를 초과하면, 영구변형(Plastic Deformation) 및 파손이 발생되어 화물창의 안전성이 저하된다. 특히, 스테인리스스틸시트와 단열재의 접합부는 선체의 변형 및 출렁임에 의한 충격하중에 더욱 취약하다.
한편, 화물창의 안전성은 제1 방벽의 형상을 개선하여 향상시킬 수 있으나, 스테인리스스틸시트의 성형이 곤란하여 많은 제약을 받고 있다. 또한, 화물창의 안전성을 향상시키기 위하여 단열재의 밀도(Density)를 높일 수 있으나, 단열재의 열전도율(Thermal Conductivity)이 상승되어 단열성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 제1 방벽에 작용되는 충격을 흡수하는 충격흡수구조에 의하여 내압(Pressure Resistance)을 향상시킬 수 있는 LNG 운반선의 화물창을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 간단한 구성에 의하여 간편하게 시공할 수 있는 LNG 운반선의 화물창을 제공함에 있다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, LNG의 저장을 위하여 LNG를 그 표면에 접촉할 수 있도록 제공되어 있는 제1 방벽과, 제1 방벽의 이면에 장착되어 있는 제1 단열층을 구비하는 LNG 운반선의 화물창에 있어서, 제1 방벽에 작용되는 하중을 흡수하도록 제1 방벽과 제1 단열층 사이에 복수의 충격흡수부재들이 장착되어 있는 LNG 운반선의 화물창에 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이 다.
이하, 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창은 LNG 운반선의 화물창을 구성하는 벽(2)의 내측에 설치되며 LNG와 접촉되어 액밀(Liquid Tightness)을 지지하는 제1 방벽(10)을 구비한다. 제1 방벽(10)은 벽(2)의 내측에 장착되어 있는 복수의 멤브레인(12)들로 구성되어 있다. 멤브레인(12)들은 열변형으로 인한 수축 및 팽창이 가능하도록 형성되어 있는 복수의 주름(14)들을 갖는다. 멤브레인(12)들은 스테인리스스틸시트로 구성될 수 있다. 스테인리스스틸시트의 멤브레인(12)들은 그 가장자리따라 용접하여 인접하는 두 개의 멤브레인(12)들을 접합한다.
제1 패널(Panel: 20)이 제1 방벽(10)의 이면에 장착되어 있다. 제1 패널(20)은 제1 방벽(10)의 이면에 장착되어 있는 복수의 플라이우드(Fly wood: 22)들로 구성되어 있다. 제1 단열층(30)이 제1 패널(20)의 이면에 장착되어 있다. 제1 단열층(30)은 복수의 제1 단위단열블록(32)들로 구성되어 있다. 제1 단위단열블록(32)들은 우수한 단열성을 보유하는 단열재, 예를 들어 폴리우레탄폼, 샌드위치폼(Sandwich Form), 마이크로셀룰로이드폼(Micro-celluloid Form), 나노셀룰로이드폼(Nano-celluloid Form) 등으로 구성될 수 있다.
제2 방벽(40)이 제1 단열층(30)의 이면에 장착되어 있다. 제2 방벽(40)은 스테인리스스틸, 알루미늄, 황동, 아연 등을 소재로 제작되어있는 시트로 구성될 수 있다. 제2 단열층(50)이 제2 방벽(40)의 이면에 장착되어 있다. 제2 단열층(50)은 복수의 제2 단위단열블록(52)들로 구성되어 있다. 제2 단위단열블록(52)들은 제1 단위단열블록(32)들 각각의 계면과 제2 단위단열블록(52)들 각각의 계면은 LNG의 누출 방지를 위하여 서로 어긋나도록 배열되어 있다. 제2 단위단열블록(52)들은 폴리우레탄폼, 샌드위치폼, 마이크로셀룰로이드폼, 나노셀룰로이드폼 등으로 구성될 수 있다. 도 1에 제2 방벽(40)은 제2 단위단열블록(52)들 사이의 계면을 덮도록 제1 단열층(30)의 이면에 장착되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 제2 방벽(40)은 제1 패널(20)과 제2 단열층(50) 사이에 제2 단열층(50)의 표면 전체를 덮을 수 있도록 장착될 수 있다.
제2 패널(60)이 제2 방벽(40)의 이면에 장착되어 있다. 제2 패널(60)은 플라이우드(62), 샌드위치패널 등으로 구성될 수 있다. 제2 패널(60)의 이면은 매스틱(Mastic: 64)에 의하여 LNG 운반선의 벽(2)의 내면에 부착되어 있으며, 매스틱(64)은 에폭시수지로 구성될 수 있다. 제2 패널(60)의 관통구멍(60a)들을 통하여 벽(2)에 복수의 볼트(56)들이 체결되어 있으며, 볼트(56)들의 체결에 의하여 제2 패널(60)들은 벽(2)에 견고하게 고정된다.
도 1과 도 2를 참조하면, 복수의 충격흡수부재(70)들이 제1 방벽(10)에 작용되는 충격을 흡수할 수 있도록 제1 방벽(10)과 제1 패널(20) 사이에 장착되어 있다. 충격흡수부재(70)들은 판(Plate: 72), 시트(Sheet), 메시(Mesh), 발포성형체 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 충격흡수부재(70)들은 제1 방벽(10), 제1 패널(20)과 제1 단열층(30)보다 강성이 낮은 소재, 예를 들어 고분자수지, 고무로 구 성될 수 있다. 충격흡수부재(70)들의 표면과 이면에 제1 방벽(10)과 제1 패널(20)과의 마찰로 인한 손상을 방지하기 위하여 윤활제가 도포되어 있다. 본 발명의 실시예에 있어서 제1 패널(20)은 필요에 따라 삭제될 수 있고, 제1 방벽(10)의 이면에 제1 단열층(30)이 구성될 수도 있다. 이 경우, 충격흡수부재(70)들은 제1 방벽(10)과 제1 단열층(30) 사이에 장착된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창에 있어서 LNG 운반선의 운행 중에 LNG의 출렁임에 의하여 제1 방벽(10)이 하중을 받게 된다. 출렁임 압력은 0.001초 정도의 짧은 시간에 제1 방벽(10)의 표면에 작용되고, 제1 패널(20), 제1 단열층(30), 제2 방벽(40), 제2 단열층(50)에 전달된다. 제1 및 제2 단열층(50)의 단위단열블록(52)들은 충격하중에 취약하여 출렁임 압력에 의하여 파손될 우려가 있다.
한편, 제1 방벽(10)과 제1 패널(20) 사이에 장착되어 있는 충격흡수부재(70)들은 제1 방벽(10)에 작용되는 충격하중을 흡수하여 완화시킨다. 또한, 충격흡수부재(70)들은 제1 방벽(10)과 제1 패널(20) 사이의 내압을 향상시킨다. 따라서 제1 방벽(10)으로부터 제1 단열층(30)으로 전달되는 충격하중이 최소화되므로, 제1 및 제2 단열층(50)의 파손을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 충격흡수부재(70)들은 중공을 갖는 튜브(Tube: 74)로 구성되어 있다. 튜브(74)의 일단은 제1 방벽(10)의 이면에 지지되어 있으며 타단은 제1 패널(20)의 표면에 지지되어 있다. 튜브(74)는 주름관으로 구성될 수 있다. 튜브(74)는 제1 방벽(10)에 작용되는 충격하중을 탄성변형에 의하여 흡수한다.
도 4를 참조하면, 복수의 충격흡수부재(70)들은 스프링(76)으로 구성되어 있다. 스프링(76)의 일단은 제1 방벽(10)의 이면에 지지되어 있으며 타단은 제1 패널(20)의 표면에 지지되어 있다. 스프링(76)은 제1 방벽(10)에 작용되는 충격하중을 탄성변형에 의하여 흡수한다. 도 4에 스프링(76)은 코일스프링(Coiled Spring)으로 구성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 스프링(76)은 볼류트 스프링(Volute Spring), 접시스프링(Disc Spring), 겹판스프링(Leaf Spring) 등으로 구성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 플라이우드(22)들의 표면에 복수의 금속부착판(80)들이 리벳(82)들의 리벳팅(Riveting)에 의하여 장착되어 있다. 금속부착판(80)은 충격흡수부재(70)의 일례로 판(72)의 표면에 노출되어 있다. 멤브레인(12)들의 말단(16)은 금속부착판(80)들에 용접되어 있다. 플라이우드(22)들과 금속부착판(80)들의 사이에 멤브레인(12)들에 작용되는 충격하중을 흡수하는 보조충격흡수부재(90)가 장착되어 있다. 보조충격흡수부재(90)는 충격흡수부재(70)와 마찬가지로 판, 시트, 메시, 발포성형체, 튜브, 스프링 등으로 구성될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창에 의하면, 제1 방벽과 제1 단열층 사이에 충격흡수부재들이 장착되어 제1 방벽에 작용되는 충격을 흡수하는 충격흡수구조에 의하여 내압을 향상시킴으로써, LNG의 출렁임에 의한 화물창의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 충격흡수부재들이 제1 방벽과 제2 단열층 사이에 장착되는 간단한 구성에 의하여 간편하게 시공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창을 부분적으로 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창에서 충격흡수부재들의 다른 실시예를 부분적으로 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창에서 충격흡수부재들의 또 다른 실시예를 부분적으로 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창에서 보조충격흡수부재들을 부분 적으로 나타낸 단면도이다.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣
10: 제1 방벽 12: 멤브레인
20: 제1 패널 22: 플라이우드
30: 제1 단열층 40: 제2 방벽
50: 제2 단열층 60: 제2 패널
70: 충격흡수부재 72: 패널
74: 판 74: 튜브
76: 스프링 80: 보조충격흡수부재

Claims (7)

  1. 액화천연가스의 저장을 위하여 상기 액화천연가스를 그 표면에 접촉할 수 있도록 제공되어 있는 제1 방벽과, 상기 제1 방벽의 이면에 장착되어 있는 제1 단열층을 구비하는 액화천연가스 운반선의 화물창에 있어서,
    상기 제1 방벽에 작용되는 하중을 흡수하도록 상기 제1 방벽과 상기 제1 단열층 사이에 복수의 충격흡수부재들이 장착되고,
    상기 제1 방벽들은 복수의 멤브레인들로 이루어지고, 상기 제1 패널은 상기 제1 방벽의 이면에 장착되어 있는 복수의 플라이우드들로 이루어지며, 상기 플라이우드들의 표면에 복수의 금속부착판들이 복수의 리벳들의 리벳팅에 의하여 장착되어 있고, 상기 멤브레인들의 말단은 상기 금속부착판들에 용접되어 있으며, 상기 플라이우드들과 상기 금속부착판들의 사이에 상기 멤브레인들에 작용되는 하중을 흡수하는 보조충격흡수부재가 장착되어 있는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 방벽과 상기 제1 단열층에 접촉하는 상기 충격흡수부재들의 이면과 표면에 윤활제가 도포되어 있는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 단열층과 충격흡수부재들 사이에 제1 패널이 더 포함되는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 충격흡수부재들은 판, 시트와 메시 중 어느 하나로 이루어지는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 충격흡수부재들은 중공을 갖는 튜브로 이루어지는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 충격흡수부재들은 스프링으로 이루어지는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  7. 삭제
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