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KR101224914B1 - 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물 - Google Patents

액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물 Download PDF

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KR101224914B1
KR101224914B1 KR1020100112019A KR20100112019A KR101224914B1 KR 101224914 B1 KR101224914 B1 KR 101224914B1 KR 1020100112019 A KR1020100112019 A KR 1020100112019A KR 20100112019 A KR20100112019 A KR 20100112019A KR 101224914 B1 KR101224914 B1 KR 101224914B1
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KR
South Korea
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storage tank
metal thin
thin plates
insulation structure
insulation
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KR1020100112019A
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김지한
방창선
이종규
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물은 저장탱크의 단열을 위하여 다수로 설치되는 하부 인슐레이션 패널과, 하부 인슐레이션 패널 각각의 상면에 설치되는 제 1 금속박판과, 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에 제 1 금속박판에 접하도록 설치되며, 주름부가 형성되는 제 2 금속박판과, 제 1 및 제 2 금속박판이 서로 접하는 부위를 압착함으로써 제 1 및 제 2 금속박판을 서로 연결시키도록 형성되는 압착부를 포함한다.

Description

액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물{INSULATION STRUCTURE OF TANK FOR STORING LNG}
본 발명은 인슐레이션 구조물에 관한 것으로서, 구체적으로 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.
이러한 액화천연가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 수요지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 개발되었다.
그런데, 액화천연가스 운반선에는 초저온 상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(cargo)이 구비되어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.
즉, 액화천연가스는 대기압보다 높은 증기압을 가지며, 대략 -162℃ 정도의 비등 온도를 가지기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 차단할 수 있는 인슐레이션 구조물로 설계되어야 했다.
종래의 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조물을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조물을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 액화천연가스 운반선의 선체(1) 내측면에 에폭시 매스틱(13: epoxy mastic)과 스터드 볼트(14: stud bolt)에 의해 하부 인슐레이션 패널(10: bottom insulation panel)이 고정판(10a)을 매개로 하여 부착 고정된다.
이때, 하부 인슐레이션 패널(10)과 상부 인슐레이션 패널(20: top insulation panel)의 사이에는 리지드 트리플렉스(22: rigid triplex)가 개재되어 접착되어 있다. 한편, 하부 인슐레이션 패널(10)을 화물창 벽에 부착시킬 때에는 글라스 울(glass wool) 재질의 플랫 조인트(18: flat joint)가 서로 간에 형성되는 갭(40)에 삽입될 수 있도록 하부 인슐레이션 패널(10)이 간극을 가지도록 한다.
그런 다음, 상부 인슐레이션 패널(20) 사이에 탑 브릿지 패널(28)을 부착시키는데, 이때 기존에 부착되어 있는 리지드 트리플렉스(22)상에 에폭시 글루(24)로 하여 서플 트리플렉스(26: supple triplex)를 부착시키고, 그 위에 에폭시 글루(24)를 이용하여 탑 브릿지 패널(28)을 부착시킨다.
그리고 상부 인슐레이션 패널(20)과 탑 브릿지 패널(28)의 상부는 동일 평면을 갖게 되고, 이러한 동일 평면상에 코러게이티드 멤브레인(30: corrugated membrane)이 앵커 스트립(32)을 매개로 부착되어 화물창 벽면이 완성된다.
여기서, 액화천연가스 운반선의 선체(1) 내측면과 하부 인슐레이션 패널(10)의 조립 방법을 좀 더 살펴보면, 선체(1)의 내벽에 저항 용접에 의해 스터드 볼트(14)를 부착하고, 하부 인슐레이션 패널(10)에는 스터드 볼트(14)가 삽입될 수 있는 홀을 미리 형성시킨다.
따라서, 스터드 볼트(14)에 너트(14a)를 체결하고, 하부 인슐레이션 패널(10)에 형성된 홀에 원기둥 형태의 폼 플러그(15)를 삽입함으로써 조립이 완성된다.
종래의 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조물은 액화천연가스가 선체(1)에 접촉하는 것을 방지하기 위하여 1차 방벽과 2차 방벽이 존재하는데, 리지드 트리플렉스(22)와 서플 트리플렉스(26)로 이루어지는 2차 방벽은 글루(glue)를 이용한 본딩(bonding) 시스템에 의해 부착되며, 트리플렉스를 소재로 사용한다.
이와 같이 2차 방벽이 트리플렉스를 사용할 경우, 본딩면이 글래스 클로스(glass cloth)로 되어 있어서 시간이 지남에 따라 공극률(porosity)이 지속적으로 증가하고, 본딩면이 분리될 수 있으며, 설치와 유지 및 보수에 많은 시간과 비용이 소요되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 단점을 해결하기 위하여 금속성 물질의 2차 방벽이 제안되고 있다.
그러나, 금속성 물질의 박판을 이용하여 2차 방벽을 시공하는 경우 공극률이 증가하지 않는 장점은 있으나, 과도한 열수축과 극저온으로 인한 금속성의 성질 변화, 예컨대 취성의 변화로 인하여 파손을 초래하고, 2차 방벽이 여전히 본딩으로 구성되어 있어 설치와 유지 및 보수에 여전히 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 실시예들은 2차 방벽으로서 주름부를 가진 금속 재질의 박판을 사용함과 아울러 본딩방식을 회피함으로써 열수축에 따른 공극률의 증가를 초래하지 않도록 하고, 열수축 변화에 대응하도록 하며, 설치와 유지 및 보수에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물에 있어서, 상기 저장탱크의 단열을 위하여 다수로 설치되는 하부 인슐레이션 패널과, 상기 하부 인슐레이션 패널 각각의 상면에 설치되는 제 1 금속박판과, 상기 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에 상기 제 1 금속박판에 접하도록 설치되며, 주름부가 형성되는 제 2 금속박판과, 상기 제 1 및 제 2 금속박판이 서로 접하는 부위를 압착함으로써 상기 제 1 및 제 2 금속박판을 서로 연결시키도록 형성되는 압착부를 포함하고 상기 압착부는 상기 제 1 및 제 2 금속박판의 경계부위에 서로 접하도록 각각 형성되는 제 1 및 제 2 플랜지의 압착에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 금속박판은 상기 주름부가 상기 하부 인슐레이션 패널들의 갭을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 금속박판은 상기 하부 인슐레이션 패널 상에 지지되도록 양측에 지지부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 금속박판은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
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또한, 상기 압착부는 이중권체 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 압착부는 내측에 실링 컴파운드가 도포될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 2차 방벽으로서 주름부를 가지는 금속 재질의 박판을 사용함과 아울러 본딩방식을 회피함으로써 열수축에 따른 공극률의 증가를 방지할 수 있고, 열수축 변화에 대응할 수 있으며, 설치와 유지 및 보수에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액화천연가스 운반선의 화물창 인슐레이션 구조물을 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 조립 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 분해 사시도이고,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 조립 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 조립 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물(100)은 저장탱크의 단열을 위하여 설치되는 하부 인슐레이션 패널(bottom insulation panel; 110)과, 하부 인슐레이션 패널(110) 상에 부착되는 제 1 금속박판(120)과, 하부 인슐레이션 패널(110)들의 인접 부위 상면에 설치되는 제 2 금속박판(130)과, 제 1 및 제 2 금속박판(120, 130)을 압착에 의해 서로 연결시키는 압착부(140)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물(100)은 액화천연가스를 저장하는 모든 탱크에 적용할 수 있고, 일례로 액화천연가스 운반선의 화물창에 적용될 수 있으며, 이는 모든 실시예에 따른 액화천연가스 저장 탱크의 인슐레이션 구조물에 적용된다 하겠다.
하부 인슐레이션 패널(110)은 다수로 이루어져서 선체의 내측면에 에폭시 매스틱(epoxy mastic)과 스터드 볼트(stud bolt)에 의해 고정판을 매개로 하여 부착될 수 있다.
제 1 금속박판(120)은 하부 인슐레이션 패널(110) 각각의 상면에 설치되는데, 일례로 글루를 사용하여 하부 인슐레이션 패널(110)의 상측면에 고정될 수 있다.
제 2 금속박판(130)은 하부 인슐레이션 패널(110)들의 인접 부위 상면에 제 1 금속박판(120)에 접하도록 설치되며, 주름부(131)가 형성된다. 여기서, 주름부(131)는 본 실시예에서처럼 하부 인슐레이션 패널(110)들의 갭(gap; 111)을 따라 형성될 수 있으며, 하부로 볼록하도록 형성될 수 있고, 이에 한하지 않고 상부로 볼록하도록 형성되거나, 다수가 나란하게 형성되는 등 다양한 형상과 배열로 이루어질 수 있다.
또한, 제 2 금속박판(130)은 하부 인슐레이션 패널(110) 상에 지지되도록 양측에 지지부(132)가 연장 형성될 수 있다.
제 1 및 제 2 금속박판(120, 130)은 2차 방벽으로서 역할을 수행하기 위하여 다양한 금속 재질로 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서처럼 알루미늄(Al) 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 하부 인슐레이션 패널(110)들의 모서리가 마주 대하도록 위치하는 영역의 상측에는 제 1 및 제 2 금속박판(120, 130) 중 어느 하나 또는 모두에 압착됨으로써 결합되기 위한 '＋'자 형태의 제 3 금속박판(150)이 설치될 수 있다. 따라서, 제 3 금속박판(150)은 제 1 및 제 2 금속박판(120, 130)과 마찬가지로 테두리에 선 성형, 예컨대 플랜지를 형성하여 제 1 또는 제 2 금속박판(120, 130)의 끝단에 압착에 의해 결합될 수 있다.
또한, 제 1 금속박판(120) 상에는 상부 인슐레이션 패널(top insulation pane)이 글루나 기계적인 조인트 등을 사용하여 고정될 수 있다.
압착부(140)는 제 1 및 제 2 금속박판(120, 130)이 서로 접하는 부위를 압착함으로써 제 1 및 제 2 금속박판(120, 130)을 서로 연결시키도록 형성될 수 있다. 이를 위해 제 1 및 제 2 금속박판(120, 130)의 경계부위에 서로 접하도록 수직되게 각각 형성되는 제 1 및 제 2 플랜지(141, 142)가 마련되고, 제 1 및 제 2 플랜지(141, 142)의 압착에 의해 제 1 및 제 2 금속박판(120, 130)은 연결될 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 플랜지(141, 142)는 제 1 및 제 2 금속박판(120,130)의 가장자리를 절곡함으로써 형성되거나, 제 1 및 제 2 금속박판(120,130)의 제작시 자연스럽게 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물을 도시한 조립 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물(200)은 저장 탱크의 단열을 위하여 다수로 설치되는 하부 인슐레이션 패널과(210), 하부 인슐레이션 패널(210) 각각의 상면에 설치되는 제 1 금속박판(220)과, 하부 인슐레이션 패널(210)들의 인접 부위 상면에 제 1 금속박판(220)에 접하도록 설치됨과 아울러 주름부(231)가 형성되는 제 2 금속박판(230)과, 제 1 및 제 2 금속박판(220, 230)이 서로 접하는 부위를 압착함으로써 제 1 및 제 2 금속박판(220, 230)을 서로 연결시키도록 형성되는 압착부(240)를 포함할 수 있으며, 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물(100)과의 차이점에 대해서 설명하면 다음과 같다.
압착부(240)는 제 1 및 제 2 금속박판(220, 230)의 경계부위에 서로 접하도록 수직되게 각각 형성되는 제 1 및 제 2 플랜지(241, 242)의 압착에 의해 형성되되, 이중권체 구조로 이루어진다. 여기서, 이중권체 구조는 제 1 및 제 2 플랜지(241, 242)를 시이머(seamer) 등의 권체기를 사용하여 접어서 말아 넣게 됨으로써 1차 절곡부(243) 및 2차 절곡부(244)를 가지는 구조로서, 완전 밀봉을 위하여 내측에 실링 컴파운드(sealing compound; 245)가 형성된다. 이러한 실링 컴파운드(245)는 액화천연가스의 극저온에 견디기 위한 재질로 이루어지며, 제 1 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물(100)의 압착부(140)에도 포함될 수도 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물의 작동을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 5에 의하면, 액화천연가스의 저장탱크에 단열을 위하여 설치되는 하부 인슐레이션 패널(110, 210)과 상부 인슐레이션 패널(미도시) 사이에 2차 방벽으로서 금속 재질로 이루어진 제 1 금속박판(120, 220)과 제 2 금속박판(130, 230)이 설치되고, 제 1 금속박판(120, 220)과 제 2 금속박판(130, 230)이 압착부(140, 240)에 의해 서로 연결되어 본딩방식을 회피하도록 하며, 이로 인해 열수축에 따른 공극률의 증가를 방지할 뿐만 아니라, 설치와 유지 및 보수에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있다.
또한, 제 2 금속박판(130, 230)의 경우 주름부(131, 231)가 형성됨으로써 액화천연가스의 온도변화에 대응하여 팽창 및 수축이 용이하도록 함으로써 2차 방벽에 대한 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 압착부(240)가 이중권체 구조를 가짐으로써 제 1 금속박판(220)과 제 2 금속박판(230)의 결합을 안정적으로 유지하도록 하며, 2차 방벽으로서의 성능 향상을 가져오도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
110, 210 : 하부 인슐레이션 패널
111 : 갭
120, 220 : 제 1 금속박판
130, 230 : 제 2 금속박판
131, 231 : 주름부
132 : 지지부
140, 240 : 압착부
141, 241 : 제 1 플랜지
142, 242 : 제 2 플랜지
150 : 제 3 금속박판
243 : 1차 절곡부
244 : 2차 절곡부
245 : 실링 컴파운드

Claims (7)

  1. 액화천연가스 저장탱크의 단열을 위하여 다수로 설치되는 하부 인슐레이션 패널과,
    상기 하부 인슐레이션 패널 각각의 상면에 설치되는 제 1 금속박판과,
    상기 하부 인슐레이션 패널들의 인접 부위 상면에 상기 제 1 금속박판에 접하도록 설치되며, 주름부가 형성되는 제 2 금속박판과,
    상기 제 1 및 제 2 금속박판이 서로 접하는 부위를 압착함으로써 상기 제 1 및 제 2 금속박판을 서로 연결시키도록 형성되는 압착부를 포함하고,
    상기 압착부는 상기 제 1 및 제 2 금속박판의 경계부위에 서로 접하도록 각각 형성되는 제 1 및 제 2 플랜지의 압착에 의해 형성되는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 금속박판은 상기 주름부가 상기 하부 인슐레이션 패널들의 갭을 따라 형성되는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    상기 제 2 금속박판은 상기 하부 인슐레이션 패널 상에 지지되도록 양측에 지지부가 형성되는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속박판은 알루미늄 재질로 이루어지는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압착부는 이중권체 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 압착부는 내측에 실링 컴파운드가 도포되는
    액화천연가스 저장탱크의 인슐레이션 구조물.
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