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KR101345809B1 - 액화천연가스 화물창의 단열구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

액화천연가스 화물창의 단열구조물 및 그 시공방법 Download PDF

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KR101345809B1
KR101345809B1 KR1020110058572A KR20110058572A KR101345809B1 KR 101345809 B1 KR101345809 B1 KR 101345809B1 KR 1020110058572 A KR1020110058572 A KR 1020110058572A KR 20110058572 A KR20110058572 A KR 20110058572A KR 101345809 B1 KR101345809 B1 KR 101345809B1
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KR
South Korea
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panel
cargo hold
insulating
metal sheet
metal
Prior art date
Application number
KR1020110058572A
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English (en)
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KR20120139043A (ko
Inventor
이재민
김현철
배준홍
아마미 소하일
이종규
임병옥
정왕조
채희문
Original Assignee
삼성중공업 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
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Abstract

액화천연가스 화물창의 단열구조 및 그 시공방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조는, 액화천연가스 화물창의 단열구조로서, 일면이 상기 액화천연가스 화물창의 내벽에 부착되는 복수의 제1 단열패널과; 단부가 상기 제1 단열패널의 타면에서 외측으로 절곡되도록 형성되며 상기 제1 단열패널의 타면에 부착되는 메탈시트(metal sheet); 및 서로 인접하는 상기 제1 단열패널에 부착된 상기 메탈시트의 단부에 양단부가 각각 용접되는 메탈연결부재를 포함할 수 있다. 이때, 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부 각각은, 서로 접하도록 절곡되어 용접될 수 있다.

Description

액화천연가스 화물창의 단열구조물 및 그 시공방법{INSULATION STRUCTURE OF LNG CARGO TANK AND METHOD FOR CONSTRUCTING THE SAME}
본 발명은 액화천연가스 화물창의 단열구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.
수소, 산소, 천연가스 등과 같은 물질을 대량으로 저장 및 수송하기 위하여 저온액화 방법이 주로 사용된다. 특히, 액화천연가스(LNG)와 같은 극저온의 액화가스를 저장 및 수송하기 위해서는, 단열용기의 단열성능이 매우 중요하다.
단열용기의 설계에 있어서, 외부로부터의 열 전달에 의한 액화가스의 기화를 방지하는 단열기술과 액화가스의 누출을 방지하는 누출방지기술은 중요하다.
특히, 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며 대략 -163℃ 정도의 기화 온도를 갖기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고 열침입을 막을 수 있는 단열 구조로 설계되어야 했다.
여기서, 먼저 종래의 액화천연가스 화물창의 단열구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 액화천연가스운반선의 화물창의 단열구조를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액화천연가스운반선의 선체(1) 내벽에 설치된 에폭시 매스틱(13:Epoxy Mastic)과 스터드 볼트(14:Stud Bolt)에 의해 제1 단열패널(10:Insulation Panel)이 고정판(10a)을 매개로 하여 부착 고정된다.
제1 단열패널(10)의 상측에는 제2 단열패널(20)이 배치되고, 제1 단열패널(10) 및 제2 단열패널(20) 사이에는 리지드 트리플렉스(22:Rigid Triplex)가 개재된다.
이렇게 제1 단열패널(10)과 제2 단열패널(20)이 부착된 리지드 트리플렉스(22)는, 미리 공장에서 제조되어 화물창 내부에 설치되며, 화물창의 2차 방벽을 구성하게 된다.
그리고 이들 제1 단열패널(10)과 제2 단열패널(20) 등의 단열패널을 화물창 벽에 부착시킬 때에는, 인접한 제1 단열패널(10)들 사이에 글라스 울(Glass Wool)재질의 플랫 조인트(18:Flat Joint)가 삽입될 수 있도록 갭(40), 즉 공간을 두고 부착시킨다.
이후, 제2 단열 패널(20) 사이에 탑 브리지 패널(28:Top Bridge Panel)을 부착시키는데, 이때 기존에 부착되어 있는 리지드 트리플렉스(22) 상에 에폭시 글루 또는 폴리우레탄 글루와 같은 접착제(24)를 이용하여 서플 트리플렉스(26:Supple Triplex)를 부착시키고, 그 위에 다시 접착제(24)를 이용하여 탑 브리지 패널(28)을 부착시킨다.
그리고 제2 단열패널(20)과 탑 브리지 패널(28)의 제2는 동일 평면을 갖게 되고, 이러한 동일 평면상에 1차 방벽으로 다수의 주름이 형성된 코러게이티드 멤브레인(30:Corrugated Membrane)이 부착되어 액화천연가스 운반선 화물창의 단열구조가 완성된다.
그러나, 종래와 같이 제1 단열패널(10)과 제2 단열패널(20)이 폼(form)과 같은 단열재로만 구성되는 경우, 열팽창계수(CTE, coefficient of thermal expansion)에 의해 저온 조건에서 상당량의 수축 변위가 발생하게 된다.
이로 인해, 제1 단열패널(10)과 제2 단열패널(20) 사이에 설치되는 2차 방벽, 즉 리지드 트리플렉스(22)에 열수축 변위가 발생되며, 2차 방벽에도 과도한 변형량 혹은 열응력이 발생하게 된다.
이에 따라, 2차 방벽의 기밀성이 시간에 따라 성능이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해, 2차 방벽을 메탈시트(metal sheet)로 대체하는 기술이 개발되고 있다.
그러나, 2차 방벽을 메탈시트로 구성하는 경우, 메탈시트 간의 용접을 수행하는 과정에서 접합부의 기밀성을 확보하는데 상당한 시공상의 주의를 필요로 하는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 2차 방벽의 기밀성을 높임과 동시에 작업성을 향상시키고 시공기간을 단축시킬 수 있는 액화천연가스 화물창의 단열구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 화물창의 단열구조로서, 일면이 상기 액화천연가스 화물창의 내벽에 부착되는 복수의 제1 단열패널과; 단부가 상기 제1 단열패널의 타면에서 외측으로 절곡되도록 형성되며 상기 제1 단열패널의 타면에 부착되는 메탈시트(metal sheet); 및 서로 인접하는 상기 제1 단열패널에 부착된 상기 메탈시트의 단부에 양단부가 각각 용접되는 메탈연결부재를 포함하는 액화천연가스 화물창의 단열구조가 제공될 수 있다.
이때, 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부 각각은, 서로 접하도록 절곡되어 용접될 수 있다.
상기 메탈시트는, 단부가 상기 제1 단열패널의 타면에서 외측으로 직각으로 절곡될 수 있다.
상기 제1 단열패널의 타면 모서리부에는 단차부(step)가 형성될 수 있으며, 상기 단차부가 형성된 복수의 상기 제1 단열패널이 서로 인접하게 설치되어 제1 수용홈을 형성할 수 있으며, 상기 메탈연결부재는 상기 제1 수용홈에 상응하여 절곡될 수 있다.
상기 액화천연가스 화물창의 단열구조는, 상기 메탈시트에 부착되는 제2 단열패널; 및 서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이를 충진하도록 서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이에 삽입되는 탑 브리지 패널(top bridge panel)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 탑 브리지 패널에는 상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부를 수용하는 제2 수용홈이 형성될 수 있다.
상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에는, V자형의 절곡부가 형성될 수 있다.
상기 제2 수용홈은, 상기 V자형의 절곡부와 결합되도록 내부에 접착제가 주입될 수 있다.
상기 액화천연가스 화물창의 단열구조는 상기 V자형의 절곡부를 클립핑(clipping)하는 클립부(clip part)를 더 포함할 수 있으며, 상기 클립부는 상기 제2 수용홈에 끼워맞춤으로 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법으로서, 제1 단열패널 및 단부가 상기 제1 단열패널의 외측으로 절곡되도록 형성되어 상기 제1 단열패널에 부착되는 메탈시트를 구비한, 단위단열부재를 제공하는 단계; 복수의 상기 단위단열부재를 상기 액화천연가스 화물창의 내벽에 부착하는 단계; 및 서로 인접하는 상기 단위단열부재 사이에 배치되도록, 서로 인접하는 상기 메탈시트의 단부에 메탈연결부재의 양단부를 각각 용접하는 단계를 포함하는 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법이 제공될 수 있다.
이때, 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부 각각은, 서로 접하도록 절곡되어 용접될 수 있다.
액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법은, 상기 단위단열부재를 제공하는 단계 이전에, 상기 제1 단열패널의 모서리부에 단차부를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 서로 인접하는 상기 메탈시트의 단부에 메탈연결부재의 양단부를 각각 용접하는 단계 이전에, 상기 단차부가 형성된 복수의 상기 제1 단열패널을 서로 인접하게 설치하여 제1 수용홈을 형성하는 단계와; 상기 제1 수용홈에 상응하여 상기 메탈연결부재를 절곡하는 단계를 더 포함할 수 있다.
액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법은, 상기 단위단열부재의 상기 메탈시트에 제2 단열패널을 부착하는 단계; 및 서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이를 충진하도록 서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이에 탑 브리지 패널을 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 탑 브리지 패널에는, 상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부를 수용하는 제2 수용홈이 형성될 수 있다.
액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법은, 상기 탑 브리지 패널을 삽입하는 단계 이전에, 상기 제2 수용홈에 접착제를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에는 V자형의 절곡부가 형성될 수 있다.
액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법은, 상기 탑 브리지 패널을 삽입하는 단계 이전에, 상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에 클립부를 클립핑하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에는 V자형의 절곡부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 메탈시트의 단부와 메탈연결부재의 단부 각각의 바닥면을 서로 접하게 용접함으로써, 용접 시 고온의 열에 의해 단열재가 녹는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 액화천연가스 화물창의 단열구조에 열에 의한 응력이 작용하는 경우, 2차 방벽에 가해지는 열수축 또는 열팽창 변위를 흡수할 수 있으며, 2차 방벽의 기밀성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 전극을 이루는 한 쌍의 롤러 사이에 서로 이웃하는 메탈시트의 단부와 메탈연결부재의 단부를 배치한 다음 상기 두 단부를 심용접함으로써, 2차 방벽의 기밀성을 높임과 동시에 작업성을 향상시키고 시공기간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조의 메탈시트와 메탈연결부재를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조의 메탈시트와 메탈연결부재 간을 결합상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조에 응력이 작용하는 상태를 나타낸 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조에 탑 브리지 패널을 부착하는 과정을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 및 그 시공방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조의 메탈시트와 메탈연결부재를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)는 제1 단열패널(120), 메탈시트(130) 및 메탈연결부재(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단열패널(120)은 일면이 액화천연가스 화물창(101)의 내벽에 부착되는 박스 형태의 단열부재로서, 폴리우레탄 소재의 단열재로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에서는, 제1 단열패널(120)이 액화천연가스 운반선의 화물창(101) 내벽에 에폭시 메스틱 (Epoxy Mastic)과 같은 접착제(102)와 스터드 볼트(104) 등에 의해 부착될 수 있다.
여기서, 제1 단열패널(120)은 화물창(101)의 내벽과 접하는 제1 단열패널(120)의 일면에 부착되는 고정판(110)을 포함하는 개념이다.
고정판(110)은, 에폭시 글루 또는 폴리우레탄 글루와 같은 접착제 등에 의해 제1 단열패널(120)의 일면에 부착될 수 있다.
고정판(110)은, 제1 단열패널(120)을 화물창(101) 내벽에 고정 부착하기 위한 판형의 부재로서, 플라이우드(plywood)와 같은 목재 재질로 형성될 수 있다. 고정판(110)의 단부에는 고정판(110)을 화물창(101) 내벽에 고정 부착하기 위한 고정부(108)가 설치되어 있다.
고정부(108)는 스트립형상의 금속재질로 이루어질 수 있다. 고정부(108)는 고정판(110)의 단부에 미리 형성된 홈(미도시)에 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되거나 돌출될 수 있다.
즉, 고정부(110)는 고정판(108)의 홈에 삽입된 체로 화물창(101) 내로 반입된 다음, 고정판(108)을 화물창(101) 내벽에 시공 시 고정부(110)를 고정판(108)의 홈에서 돌출시키게 된다. 이렇게 돌출된 고정부(110)의 볼트체결구멍(미도시)에 스터드 볼트(104)를 삽입하게 된다.
도 2 및 도 3에서 알 수 있듯이, 고정부(108)는 화물창(101) 내벽에 용접 결합된 스터드 볼트(104)에 나사 결합된다.
본 실시예에서는, 스터드 볼트(104)를 고정부(108)의 볼트체결구멍에 삽입한 다음 스터드 볼트(104)의 일단부에 너트(109)를 체결함으로써, 제1 단열패널(120)을 화물창(101) 내벽에 부착할 수 있다.
즉, 화물창(101)의 내벽에 고정 결합된 스터드 볼트(104)의 일단부가 고정부(108)의 볼트체결구멍에 삽입됨으로써, 너트(109)를 상기 일단부에 체결하여 제1 단열패널(120)을 화물창(101) 내벽에 고정 결합할 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 제1 단열패널(120)은 이외에도 다양한 방식으로 액화천연가스 운반선의 화물창(101) 내벽에 부착 고정될 수 있음은 물론이다.
한편, 제1 단열패널(120)의 타면 모서리부에는 단차부(step)가 형성될 수 있다.
설명의 이해를 돕기 위해, 본 발명에서 사용되는 "모서리부"라 함은 물체의 모가 진 가장자리, 즉 다면체의 각 면의 경계를 이루는 선분들을 의미하는 것이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 각각의 모서리부에 단차부가 형성된 복수의 제1 단열패널(120)이 그 단부가 서로 대면하도록 인접하게 설치될 수 있으며, 이렇게 서로 대면하여 배치된 제1 단열패널(120)의 단차부들에 의해 제1 수용홈(122)이 형성될 수 있다.
제1 수용홈(122)은 후술할 메탈연결부재(140)를 수용하기 위한 공간을 제공하며, 제1 수용홈(122)이 형성하는 단면의 모양은 설계조건에 따라 사각형, 사다리꼴 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 메탈시트(130)는, 그 단부가 제1 단열패널(120)의 타면에서 외측으로 소정의 각도로 절곡되도록 제1 단열패널(120)의 타면에 부착되는 금속 박막(metal foil)으로서, 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)의 2차 방벽을 형성하게 된다.
구체적으로, 메탈시트(130)는, 그 단부가 제1 단열패널(120)의 타면에서 외측으로 직각으로 절곡될 수 있다.
메탈시트(130)는, 평편하고 얇은 스테인리스 강(stainless steel), 알루미늄 합금, 인바(invar) 합금과 같은 금속재질로 이루어질 수 있다.
메탈시트(130)는, 에폭시 글루 등과 같은 접착제에 의해 제1 단열패널(120)의 타면에 부착될 수 있다. 이때, 접착 강도 향상을 위하여, 메탈시트(130)의 내벽은 먼저 프라이머(primer) 또는 실란(silane)으로 코팅 처리될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 메탈연결부재(140)는 금속 박막으로 이루어진 채널(channel)모양의 부재로서, 서로 인접하는 제1 단열패널(120) 사이에 배치되어 둘 간을 이어주는 역할을 한다.
메탈연결부재(140)는 메탈시트(130)의 모서리부에 형성된 제1 수용홈(122)에 상응하여 절곡될 수 있다. 이 경우, 메탈연결부재(140)는 채널모양을 형성하게 된다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 수용홈(122)이 사각형상을 가지는 경우, 메탈연결부재(140)는 제1 수용홈(122)에 상응하여 사각형상이 되도록 액화천연가스 화물창(101)의 내벽을 향하여 오목하게 절곡될 수 있다.
이렇게 제1 수용홈(122)에 상응하여 절곡되어 형성된 메탈연결부재(140)는, 서로 인접하는 제1 단열패널(120)에 부착된 각 메탈시트(130)의 단부에 양단부가 각각 용접될 수 있다. 이 경우, 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부 각각은, 서로의 바닥면이 서로 접하도록 절곡되어 용접될 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)의 메탈시트(130)와 메탈연결부재(140) 간을 결합상태를 나타낸 도면이다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는 심용접(seam welding) 방식이 사용될 수 있다. 즉, 용접할 들을 서로 겹치거나 맞대어 붙인 다음, 이들을 전극(電極)을 이루는 한 쌍의 롤러(106, 도 3 참조) 사이에 삽입하고, 각 롤러(106)의 회전에 의하여 차례로 용접선을 따라서 연속적으로 용접하는 방법이다.
심용접이란, 기밀 또는 수밀을 필요로 하는 탱크 등의 용접이나 배관 제작 등과 같은 용접작업에 주로 사용되는 의 일종으로서, 비교적 얇은 메탈시트의 이음 용접에 사용되는 방법이다.
심 용접의 원리는, 전극 역할을 하는 원판모양의 한 쌍의 롤러 전극 사이에 용접할 2장의 금속판을 두고 가압 통전(通電)하면서 롤러 전극을 회전시킴으로써, 상기 2장의 금속판이 바느질하듯이 연속적으로 용접되는 방식이다. 이 경우, 상기 2장의 금속판에는 예를 들어 바느질선과 같이 연속된 실선 모양의 용접접합부가 형성되며, 이를 통해 상기 2장의 금속판은 서로 기밀(또는 수밀)하게 접합된다.
이를 통해, 메탈시트(130)와 메탈연결부재(140) 간의 단부 용접품질을 향상시킬 수 있으며, 메탈시트(130)들이 연속적으로 용접되어 2차 방벽의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 단열패널(120)이 격자상으로 복수개가 배치되는 경우, 2차 방벽의 기밀성을 유지하기 위해 서로 이웃하여 배치되는 메탈시트(130)의 각 교차부를 서로 용접할 필요가 있다. 이 경우, 상기 교차부와 같은 부분은 심용접으로 용접작업을 수행할 수 없는 문제가 있다. 이때는, 텅스텐 불활성 아크 용접(Tungsten Inert Gas welding, or TIG) 방식으로 용접작업을 수행할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부 각각의 바닥면을 서로 접하게 용접함으로써, 용접 시 고온의 열에 의해 제1 단열패널(120)의 단열재가 녹는 현상을 방지할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에 응력이 작용하는 상태를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 5는 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에 압축력이 작용하는 상태를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에 냉열에 의한 응력(예를 들어, 압축력 또는 인장력)이 작용하는 경우, 메탈시트(130)에 가해지는 열수축 또는 열팽창 변위를 흡수할 수 있다.
즉, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부가, 열에 의한 팽창 및 수축을 흡수함으로써 메탈시트(130)의 열변형에 의한 2차 방벽의 기밀성 저하를 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 반복적인 열응력을 받을 경우, 내부 보강 섬유와 수지 간의 열팽창 계수 차이로 인하여 균열이 발생되고 이로 인해 가스 누설을 야기하는 종래의 접착식 결합방식 대신에, 메탈시트와 메탈연결부재 각각의 단부를 소정의 각도로 외측으로 절곡시키고 이들을 서로 용접결합함으로써 열변형에 대응할 수 있으며 2차 방벽의 기밀성을 유지할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에 탑 브리지 패널(160)을 부착하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)는 제2 단열패널(150) 및 탑 브리지 패널(160, top bridge panel)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 단열패널(150)은 메탈시트(130)에 부착될 수 있다. 제1 단열패널(120)과 제2 단열패널(150)은 동일 유사한 단열 판재로서 폴리우레탄 소재의 단열재로 형성될 수 있다.
탑 브리지 패널(160)은 서로 인접하는 제2 단열패널(150) 사이를 충진하도록 서로 인접하는 제2 단열패널(150) 사이에 삽입될 수 있다.
탑 브리지 패널(160)은, 제2 단열패널(150)과 같은 폴리우레탄 소재의 단열재로 형성될 수 있다.
탑 브리지 패널(160)에는, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부를 수용하기 위한 제2 수용홈(162)이 길이방향으로 형성될 수 있다.
제2 수용홈(162)은, 탑 브리지 패널(160)의 저면에 형성될 수 있으며, 서로 인접하는 제2 단열패널(150) 사이에 형성된 공간에 탑 브리지 패널(160)을 삽입할 때 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부를 그 내부에 수용할 수 있다.
제2 수용홈(162)이 형성하는 단면은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 사각형상일 수 있으나, 이외에도 다양한 형상이 가능하다.
제2 수용홈(162)에 대응하여, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부에는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 V자형의 절곡부(164)가 형성될 수 있다.
V자형의 절곡부(164)는, 제2 수용홈(162) 및 상기 제2 수용홈(162) 내부에 수용되는 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부 간의 접촉면적을 크게 하고 이를 통해 제2 수용홈(162) 내부에 끼워맞춤하기 위한 것으로, 미리 공장에서 각각의 단부가 가공되어 화물창(101) 내부로 공급할 수도 있으며, 시공과정에서 절곡기(folding machine) 등을 사용하여 각각의 단부를 절곡할 수도 있다.
이와 같이, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부에 V자형의 절곡부(164)를 형성함으로써, 제2 수용홈(162)에 끼워맞춤할 수 있다.
또한, 탑 브리지 패널(160)이 V자형의 절곡부(164)와 결합될 수 있도록, 제2 수용홈(162) 내에 접착제(도 6 참조)를 주입할 수 있다. 이를 통해, 탑 브리지 패널(160)은 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부 및 메탈연결부재(140)의 단부와 보다 견고하게 결합될 수 있다.
이외에도, 도 7에 도시된 바와 같이, V자형의 절곡부(164)를 클립핑(clipping)하는 클립부(clip part, 166)를 더 구비할 수 있다.
클립부(166)는, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부를 클립핑한다. 클립부(166)는 탄성재질로 이루어지며 극저온에도 견딜 수 있도록 내열 재질로 이루어질 수 있다. 클립부(166)는 예를 들어 알루미늄 합금, 스테인리스강, Ni-9%강과 같은 금속재질로 이루어질 수 있다.
클립부(166)는 도 7에 도시된 바와 같이 길이방향으로 일측이 개방된 파이프 형상일 수 있다. 즉, 원주모양의 클립부(166)의 개방된 부분을 V자형의 절곡부(164)에 끼움으로써, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부를 클립핑할 수 있다.
이렇게 클립핑된 클립부(166)를 탑 브리지 패널(160)의 제2 수용홈(162)에 끼워맞춤함으로써, 탑 브리지 패널(160)이 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부 및 메탈연결부재(140)의 단부에 결합될 수 있다.
도 7에서 알 수 있듯이, 단면이 원형인 클립부(166)의 직경은 제2 수용홈(162)의 폭방향 길이보다 크다. 따라서, 탄성재질로 이루어진 클립부(166)가 그 직경보다 좁은 제2 수용홈(162)에 가압되어 삽입되면, 클립부(166)가 타원 형상으로 변형되면서 제2 수용홈(162) 내벽을 밀착하여 가압하게 된다.
결과적으로, 제2 수용홈(162)에 억지끼워맞춤(snug fitting)으로 삽입된 클립부(166)에 의해, 탑 브리지 패널(160)이 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부 및 메탈연결부재(140)의 단부에 결합될 수 있다.
한편, 제2 단열패널(150)과 탑 브리지 패널(160)의 상면은 동일 평면을 갖게 되며, 이러한 동일 평면상에 멤브레인(170)을 부착하여 액화천연가스 화물창(100)의 단열구조를 완성할 수 있다.
멤브레인(170)은, 액화천연가스 화물창(100)의 단열구조에서 1차 방벽을 구성하는 부분으로 화물창의 기밀성을 유지하기 위해 금속재 시트로 형성될 수 있다. 멤브레인(170)은, 적재화물에 의한 온도변화에 대응하여 팽창 및 수축이 용이할 수 있도록 길이 또는 너비방향으로 주름이 형성된 스테인리스 강으로 이루어질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 측면에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 상기 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)를 시공하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법에 대해 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법을 나타낸 순서도이다.
본 실시예의 경우, 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법은, 제1 단열패널(120) 및 단부가 상기 제1 단열패널(120)의 외측으로 절곡되도록 형성되어 상기 제1 단열패널(120)에 부착되는 메탈시트(130)를 구비한, 단위단열부재(180)를 제공하는 단계(S100); 복수의 상기 단위단열부재(180)를 상기 액화천연가스 화물창(101)의 내벽에 부착하는 단계(S200); 및 서로 인접하는 상기 단위단열부재(180) 사이에 배치되도록, 서로 인접하는 상기 메탈시트(130)의 단부에 메탈연결부재(140)의 양단부를 각각 용접하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
이 경우, 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부 각각은, 서로의 바닥면이 서로 접하도록 절곡되어 용접될 수 있다.
먼저, 화물창(101)의 내벽에 복수의 단위단열부재(180)를 부착하여 형성되는 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)의 시공방법에 있어서, 제1 단열패널(120) 및 메탈시트(130)를 구비한 단위단열부재(180)를 제공할 수 있다(S100).
여기서, 메탈시트(130)는 그 단부가 외측으로 소정의 각도로 절곡되도록 제1 단열패널(120)에 부착될 수 있다.
여기서, 제1 단열패널(120) 및 메탈시트(130)를 포함하는 단위단열부재(180)는, 미리 공장에서 제2 단열패널(150)과 서로 접합되어 하나의 단위체를 형성한 후, 화물창(101) 내부로 공급될 수 있다. 이때, 제1 단열패널(120) 및 제2 단열패널(150) 그리고 그 사이에 개재되는 메탈시트(130)는, 폴리우레탄 접착제 등에 의해 서로 접합될 수 있다.
다음으로, 복수의 단위단열부재(180)를 액화천연가스 화물창(101)의 내벽에 부착할 수 있다(S200).
앞서 상술한 바와 같이, 복수의 단위단열부재(180)는 에폭시 메스틱과 같은 접착제(102)와 스터드 볼트(104) 등에 의해 화물창(101)의 내벽에 부착될 수 있다.
다음으로, 서로 인접하는 단위단열부재(180) 사이에 배치되도록, 서로 인접하는 메탈시트(130)의 단부에 메탈연결부재(140)의 양단부를 각각 용접할 수 있다(S300).
이는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 이웃하는 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부를 사이에 두고 한 쌍의 롤러(106)를 배치하여 심용접(seam welding)함으로써, 둘 간의 단부 용접을 수행할 수 있다.
이를 통해, 메탈시트(130)와 메탈연결부재(140) 간의 단부 용접품질을 향상시킬 수 있으며, 메탈시트(130)들이 연속적으로 용접되어 형성하는 2차 방벽의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법은, 상기 단위단열부재(180)를 제공하는 단계(S100) 이전에, 제1 단열패널(120)의 모서리부에 단차부를 형성하는 단계(S10)를 더 포함할 수 있으며, 상기 서로 인접하는 상기 메탈시트의 단부에 메탈연결부재의 양단부를 각각 용접하는 단계(S300) 이전에, 단차부가 형성된 복수의 제1 단열패널(120)을 서로 인접하게 설치하여 제1 수용홈(122)을 형성하는 단계(S20)와; 제1 수용홈(122)에 상응하여 메탈연결부재(140)를 절곡하는 단계(S30)를 더 포함할 수 있다.
제1 수용홈(122)은 미리 공장에서 제1 단열패널(120)의 모서리부를 깎아서 성형한 다음 화물창(101) 내부로 공급될 수 있다.
마찬가지로, 메탈연결부재(140)도 제1 수용홈(122)의 형상에 상응하여 절곡된 다음 화물창(101) 내부로 공급될 수 있다. 이 경우, 메탈연결부재(140)는 채널모양을 형성하게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법은, 단위단열부재(180)의 메탈시트(130)에 제2 단열패널(150)을 부착하는 단계(S40); 및 서로 인접하는 제2 단열패널(150) 사이를 충진하도록 서로 인접하는 상기 제2 단열패널(150) 사이에 탑 브리지 패널(160)을 삽입하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
앞서 상술한 바와 같이, 메탈시트(130)의 상면에는 제2 단열패널(150)이 부착될 수 있다.
또한, 서로 인접하는 제2 단열패널(150) 사이에 형성되는 공간을 충진하기 위해, 그 사이에 탑 브리지 패널(160)을 삽입할 수 있다. 이 경우, 제2 단열패널(150)과 탑 브리지 패널(160)의 상면은 동일 평면을 형성하게 된다.
또한, 탑 브리지 패널(160)에는, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부를 수용하는 제2 수용홈(162)을 형성할 수 있다.
이 경우, 상기 탑 브리지 패널(160)을 삽입하는 단계(S500) 이전에, 제2 수용홈(162)에 접착제를 주입하는 단계(S400)를 더 포함할 수 있다.
즉, 서로 인접하는 제2 단열패널(150) 사이에 탑 브리지 패널(160)을 삽입하기 전에, 제2 수용홈(162) 내에 에폭시 글루 등과 같은 접착제를 미리 주입할 수 있다.
또한, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부에는 V자형의 절곡부(164)를 형성할 수 있다.
이와 같이 제2 수용홈(162)에 접착제를 주입하는 방법 외에도, 다른 예로서, 상기 탑 브리지 패널(160)을 삽입하는 단계(S500) 이전에, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부에 클립부(166)를 클립핑하는 단계(S400')를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 클립핑된 클립부(166)가 제2 수용홈(162)에 끼워맞춤으로 삽입됨으로써, 상호 용접된 메탈시트(130)의 단부 및 메탈연결부재(140)의 단부가 탑 브리지 패널(160)에 결합될 수 있다.
한편, 제2 단열패널(150)과 탑 브리지 패널(160)의 상면은 동일 평면을 갖게 되며, 이러한 동일 평면상에 멤브레인(170)을 부착하여 액화천연가스 화물창(100)의 단열구조를 완성할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 시공방법에 따르면, 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부 각각의 바닥면을 서로 접하게 용접함으로써, 용접 시 고온의 열에 의해 제1 단열패널(120)의 단열재가 녹는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 액화천연가스 화물창의 단열구조(100)에 냉열에 의한 응력이 작용하는 경우, 메탈시트(130)에 가해지는 열수축 또는 열팽창 변위를 흡수할 수 있으며, 메탈시트(130)의 열변형에 의한 2차 방벽의 기밀성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 전극을 이루는 한 쌍의 롤러(106) 사이에 서로 이웃하는 메탈시트(130)의 단부와 메탈연결부재(140)의 단부를 배치한 다음 상기 두 단부를 심용접함으로써, 2차 방벽의 기밀성을 높임과 동시에 작업성을 향상시키고 시공기간을 단축시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 단열구조 및 그 시공방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 액화천연가스 화물창의 단열구조 101 : 화물창
102 : 접착제 104 : 스터드 볼트
108 : 고정부 110 : 고정판
120 : 제1 단열패널 122 : 제1 수용홈
130 : 메탈시트 140 : 메탈연결부재
150 : 제2 단열패널 160 : 탑 브리지 패널
162 : 제2 수용홈 164 : V자형의 절곡부
166 : 클립부 170 : 멤브레인
180 : 단위단열부재

Claims (12)

  1. 액화천연가스 화물창의 단열구조물로서,
    일면이 상기 액화천연가스 화물창의 내벽에 부착되는 복수의 제1 단열패널과;
    단부가 상기 제1 단열패널의 타면에서 외측으로 절곡되도록 형성되며 상기 제1 단열패널의 타면에 부착되는 메탈시트(metal sheet); 및
    서로 인접하는 상기 제1 단열패널에 부착된 상기 메탈시트의 단부에 양단부가 각각 용접되는 메탈연결부재를 포함하며,
    상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부 각각은, 서로의 바닥면이 서로 접하도록 절곡되어 용접되며,
    상기 제1 단열패널의 타면 모서리부에는 단차부(step)가 형성되며,
    상기 단차부가 형성된 복수의 상기 제1 단열패널이 서로 인접하게 설치되어 제1 수용홈을 형성하며,
    상기 메탈연결부재는,
    상기 제1 수용홈에 상응하여 절곡되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메탈시트는,
    단부가 상기 제1 단열패널의 타면에서 외측으로 직각으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메탈시트에 부착되는 제2 단열패널; 및
    서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이를 충진하도록 서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이에 삽입되는 탑 브리지 패널(top bridge panel)을 더 포함하며,
    상기 탑 브리지 패널에는,
    상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부를 수용하는 제2 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물.
  5. 제4항에 있어서,
    상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에는,
    V자형의 절곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 수용홈은,
    상기 V자형의 절곡부와 결합되도록 내부에 접착제가 주입되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 V자형의 절곡부를 클립핑(clipping)하는 클립부(clip part)를 더 포함하며,
    상기 클립부는,
    상기 제2 수용홈에 끼워맞춤으로 결합되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물.
  8. 액화천연가스 화물창의 단열구조물 시공방법으로서,
    제1 단열패널 및 단부가 상기 제1 단열패널의 외측으로 절곡되도록 형성되어 상기 제1 단열패널에 부착되는 메탈시트를 구비한, 단위단열부재를 제공하는 단계;
    복수의 상기 단위단열부재를 상기 액화천연가스 화물창의 내벽에 부착하는 단계; 및
    서로 인접하는 상기 단위단열부재 사이에 배치되도록, 서로 인접하는 상기 메탈시트의 단부에 메탈연결부재의 양단부를 각각 용접하는 단계를 포함하며,
    상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부 각각은, 서로의 바닥면이 서로 접하도록 절곡되어 용접되며,
    상기 단위단열부재를 제공하는 단계 이전에,
    상기 제1 단열패널의 모서리부에 단차부를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 서로 인접하는 상기 메탈시트의 단부에 메탈연결부재의 양단부를 각각 용접하는 단계 이전에,
    상기 단차부가 형성된 복수의 상기 제1 단열패널을 서로 인접하게 설치하여 제1 수용홈을 형성하는 단계와;
    상기 제1 수용홈에 상응하여 상기 메탈연결부재를 절곡하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물 시공방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단위단열부재의 상기 메탈시트에 제2 단열패널을 부착하는 단계; 및
    서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이를 충진하도록 서로 인접하는 상기 제2 단열패널 사이에 탑 브리지 패널을 삽입하는 단계를 더 포함하며,
    상기 탑 브리지 패널에는,
    상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부를 수용하는 제2 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물 시공방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탑 브리지 패널을 삽입하는 단계 이전에,
    상기 제2 수용홈에 접착제를 주입하는 단계를 더 포함하며,
    상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에는 V자형의 절곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물 시공방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 탑 브리지 패널을 삽입하는 단계 이전에,
    상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에 클립부를 클립핑하는 단계를 더 포함하며,
    상호 용접된 상기 메탈시트의 단부와 상기 메탈연결부재의 단부에는 V자형의 절곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 화물창의 단열구조물 시공방법.
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