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KR101444313B1 - 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체 - Google Patents

액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체 Download PDF

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KR101444313B1
KR101444313B1 KR1020120121942A KR20120121942A KR101444313B1 KR 101444313 B1 KR101444313 B1 KR 101444313B1 KR 1020120121942 A KR1020120121942 A KR 1020120121942A KR 20120121942 A KR20120121942 A KR 20120121942A KR 101444313 B1 KR101444313 B1 KR 101444313B1
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support portion
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박진영
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전상언
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Abstract

액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 설치구조체는 제1플레이트; 제2플레이트; 액화천연가스 저장탱크의 내측 바닥면과 제1플레이트 사이에 개재된 바닥지지부; 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 개재된 중간지지부; 및 제2플레이트 상부에 배치되어 펌프타워 하부를 지지하는 탑지지부;를 포함하되, 바닥지지부는 내측 바닥면으로부터 상측으로 직경이 점점 줄어드는 테이퍼진 경사면을 갖는다.

Description

액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체{PUMP TOWER BASE SUPPORT STRUCTURE OF LNG STORAGE TANK}
본 발명은 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체에 관한 것이다.
운반선의 액화천연가스(LNG) 저장탱크는 대략 -163℃로 냉각된 액화천연가스를 저장하므로, 극저온에 견딜 수 있는 재료로 제작되며, 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 차단할 수 있는 인슐레이션 구조로 이루어진다. 저장탱크는 탱크 내측으로부터 외측 방향으로 1차방벽, 상부단열보드, 2차방벽 및 하부단열보드를 구비하고, 내부선체(inner hull)와 결합된 상태로 제공된다.
이러한 저장탱크는 액화천연가스를 로딩(loading) 및 언로딩(unloading) 시키는 펌프타워를 포함한다. 펌프타워는 로딩장치에 연결되어 저장탱크 내부로 액화천연가스를 유입시키기 위한 충전파이프(Filling pipe), 언로딩장치에 연결되어 저장탱크 내부의 액화천연가스를 유출시키기 위한 방출 파이프(discharge pipe) 등 다양한 부속물을 포함한다. 이러한 펌프타워의 파이프는 트러스(truss) 구조의 파이프 구조물 형태로 제공된다.
펌프타워는 통상적으로 선미 쪽의 격벽(Bulkhead)에 가깝게 설치되고, 리퀴드돔(Liquid dome)에 고정된 상태에서 저장탱크 바닥에 마련된 베이스서포트(Base support) 구조체에 의해 지지된다. 펌프타워의 설치과정은 펌프타워의 탑재 이전에 베이스서포트를 설치하고, 단열방벽 작업을 수행한 이후, 베이스서포트와 펌프타워의 하부를 결합시키는 과정으로 이루어진다.
한편, 한국공개실용신안 제20-2010-0001512호는 ＬＮＧ선 펌프타워의 지지대 연결구조에 대한 기술을 공개한 바 있다. 이때, 베이스서포트 구조체에 해당하는 지지대는 원통형의 성형물로 제작되며, 내측 바닥면(Inner bottom wall)으로부터 1차방벽의 상측 일정부분까지 직경이 점점 줄어드는 콘 형상으로 마련된다.
그러나, 이러한 형태의 지지부를 일체형의 성형물로 제작하거나 설치하는 과정은 실제 기술적으로 매우 어려운 측면이 있다.
특허문헌: 한국공개실용신안 제20-2010-0001512호(2010.02.10 공개)
본 발명의 실시 예는 펌프타워 지지를 위해, 바닥지지부, 중간지지부 및 탑지지부가 이들 사이에 각각 개재된 제1플레이트 및 제2플레이트와 결합(접합)된 형태의 베이스서포트를 제공함으로써, 베이스서포트의 제작용이성 및 작업효율성을 향상시키는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1플레이트; 제2플레이트; 액화천연가스 저장탱크의 내측 바닥면과 상기 제1플레이트 사이에 개재된 바닥지지부; 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 개재된 중간지지부; 및 상기 제2플레이트 상부에 배치되어 펌프타워 하부를 지지하는 탑지지부;를 포함하되, 상기 바닥지지부는 상기 내측 바닥면으로부터 상측으로 직경이 점점 줄어드는 테이퍼진 경사면을 갖는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체가 제공될 수 있다.
상기 바닥지지부 및 상기 중간지지부의 접합부위로부터 외측으로 돌출된 상기 제1플레이트의 주변부는 상기 저장탱크의 2차방벽과 동일 평면 상에 배치되고, 상기 중간지지부 및 상기 탑지지부의 접합부위로부터 외측으로 돌출된 상기 제2플레이트의 주변부는 상기 저장탱크의 1차방벽과 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 바닥지지부는 상기 내측 바닥면과 상기 2차방벽 사이에 개재된 하부단열보드와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 중간지지부는 상기 1차방벽과 상기 2차방벽 사이에 개재된 상부단열보드와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 바닥지지부, 상기 중간지지부 및 상기 탑지지부는 관통된 파이프로 마련되고, 상기 바닥지지부의 상부 및 상기 중간지지부의 하부는 상기 제1플레이트에 의해 밀폐되고, 상기 중간지지부의 상부 및 상기 탑지지부의 하부는 상기 제2플레이트에 의해 밀폐될 수 있다.
상기 바닥지지부는 상단 직경이 상기 중간지지부의 직경과 동일한 콘 형상의 파이프로 마련되고, 상기 중간지지부와 상기 탑지지부는 동일한 직경을 갖는 원형의 파이프로 마련될 수 있다.
상기 탑지지부의 내주면 형상에 대응되는 관통된 형상으로 마련되어, 상기 탑지지부의 내주면에 용접 접합된 보조지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 탑지지부의 하부 주변부에 상기 탑지지부와 상기 제2플레이트를 연결하는 지지부재가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체는 본 발명의 실시 예는 펌프타워 지지를 위해, 바닥지지부, 중간지지부 및 탑지지부가 이들 사이에 각각 개재된 제1플레이트 및 제2플레이트와 결합(접합)된 형태의 베이스서포트를 제공함으로써, 베이스서포트의 제작용이성 및 작업효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스서포트 구조체가 설치된 액화천연가스 저장탱크의 단면도를 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 상기 도 1의 베이스서포트 구조체와 단열방벽의 구조를 나타내는 단면 사시도이다.
도 3은 상기 도 2의 베이스서포트 구조체의 단면도이다.
도 4는 도 2의 베이스서포트 구조체에서 연결플레이트에 의해 제2플레이트와 1차방벽을 연결하는 연결구조를 나타내는 평면도이다.
도 5는 상기 도 4의 연결구조에 사용되는 커넥터의 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 상기 도 4의 연결플레이트에 마련된 연결부의 형성패턴에 대한 다른 예를 각각 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 액화천연가스 저장탱크(이하, “탱크”라 함)(1)는 탱크(1) 내측으로부터 외측 방향으로 1차방벽(6), 상부단열보드(7), 2차방벽(8) 및 하부단열보드(9)로 구성된 단열방벽층(5)을 구비하고 있다. 또, 탱크(1)의 펌프타워(2)는 탱크(1) 바닥에 마련된 베이스서포트 구조체(100)에 의해 지지된다. 여기서, 펌프타워(2)는 간략하게 블록화시켜 도면에 표시하였다.
본 발명의 실시 예에 따른 베이스서포트 구조체(100)(이하, “베이스서포트” 라 함)는 제1플레이트(20), 제2플레이트(30), 바닥지지부(40), 중간지지부(50) 및 탑지지부(60)를 포함한다.
제1플레이트(20)는 바닥지지부(40)와 중간지지부(50) 사이에 개재되며, 바닥지지부(40)의 상부 및 중간지지부(50)의 하부를 밀폐시킨다. 제1플레이트(20)는 바닥지지부(40)와 중간지지부(50)의 직경(내경 또는 외경)보다 크게 제작된다. 여기서, 바닥지지부(40) 및 중간지지부(50)의 접합부위(W1)로부터 외측으로 돌출된 제1플레이트(20)의 주변부(21)는 탱크(1)에 설치된 2차방벽(8)과 동일 평면 상에 배치된다.
제2플레이트(30)는 중간지지부(50)와 탑지지부(60) 사이에 개재되며, 중간지지부(50)의 상부 및 탑지지부(60)의 하부를 밀폐시킨다. 제2플레이트(30)는 중간지지부(50)와 탑지지부(60)의 직경보다 크게 제작된다. 또, 중간지지부(50) 및 탑지지부(60)의 접합부위(W2)로부터 외측으로 돌출된 제2플레이트(30)의 주변부(31)는 탱크(1)에 설치된 1차방벽(6)과 동일 평면 상에 배치된다. 상술한 제1플레이트(20)와 제2플레이트(30)는 본 실시 예에서 평평한 원형의 플레이트로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
바닥지지부(40)는 탱크(1)의 내측 바닥면(3)(Inner bottom wall)과 제1플레이트(20) 사이에 개재되며, 내측 바닥면(3)으로부터 상측으로 직경이 점점 줄어드는 테이퍼진 경사면(41)을 갖는 관통된 콘 형상의 파이프로 마련된다.
또, 바닥지지부(40)는 내측 바닥면(3)과 2차방벽(8) 사이에 개재된 하부단열보드(9)와 동일 평면 상에 배치된다. 이때, 바닥지지부(40)와 하부단열보드(9) 사이에 복수의 단열블록 형태로 마련된 단열층(12)이 개재될 수 있다. 단열층(12)은 예컨대, 플라이우드(Plywood), 우든박스(wooden box) 등으로 구현될 수 있다. 상술한 하부단열보드(9)는 하부보호판(9a)과 하부단열부재(9b)를 포함한다. 하부보호판(9a)은 예컨대, 플라이우드(Plywood) 등의 재료로 제작될 수 있다. 하부단열부재(9b)는 예컨대, 폴리 우레탄폼 재질(PUF, Polyurethane Form)로 제작되어 극저온 상태의 유체로부터 선체를 보호한다. 하부단열부재(9b)는 하부보호판(9a)에 접착제(예컨대 글루 등) 등에 의해 접합될 수 있다.
중간지지부(50)는 제1플레이트(20)와 제2플레이트(30) 사이에 바닥지지부(40)의 중심선(X)을 기준으로 배치되며, 예컨대 일정한 직경을 갖는 관통된 원통형의 파이프로 마련될 수 있다. 여기서, 중간지지부(50)의 직경과 바닥지지부(40) 상단의 직경은 동일한 크기로 마련된다. 중간지지부(50)는 1차방벽(6)과 2차방벽(8) 사이에 개재된 상부단열보드(7)와 동일 평면 상에 배치된다. 이때, 중간지지부(50)와 상부단열보드(7) 사이에 충진부재(14)가 삽입 충진될 수 있다. 충진부재(14)는 단열 성능을 유지시키기 위한 글라스 울(Glass wool) 등을 포함할 수 있다.
상술한 상부단열보드(7)는 상부보호판(7a)과 상부단열부재(7b)를 포함한다. 상부보호판(7a)은 하부보호판(9a)과 동일한 재료로 제작되며, 상부단열부재(7b)는 하부단열부재(9b)와 동일한 재질로 제작될 수 있다.
또, 1차방벽(6)은 액화천연가스와 직접 접하는 부분으로서 높은 기밀성을 갖도록 형성됨과 아울러, 극저온의 액화천연가스와 접할 때 열수축이 발생하고, 열수축 발생 시 용접 부위가 열응력을 받아 파손되는 것을 방지하기 위하여 낮은 면강성(In-plane Stiffness)을 유지할 수 있도록 형성될 수 있다. 1차방벽(6)은 주름부(6a)를 갖도록 형성되며, 주름부(6a)는 열수축 발생 시 일정량 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다. 1차방벽(6)은 스테인리스 스틸 등과 같은 금속 소재로 이루어질 수 있다.
또, 2차방벽(8)은 예컨대, 스테인리스스틸, 알루미늄, 황동, 아연 등의 금속 재료로 제작된 복수의 시트로 구성될 수 있다. 또한, 다른 예로서 2차방벽(8)은 금속 시트와 섬유 강화복합재료로 구성된 복합재료시트로 구성될 수 있다.
탑지지부(60)는 제2플레이트(30) 상부에 중간지지부(50)의 중심선(X)을 기준으로 배치되며, 중간지지부(50)와 동일한 직경과 형상을 갖는 관통된 파이프로 마련된다.
또, 탑지지부(60)는 펌프타워(2) 하부를 지지하며, 내측에 보조지지부(62)를 하나 이상 구비할 수 있다. 보조지지부(62)는 탑지지부(60)의 내주면 형상에 대응되는 관통된 형상으로 마련되어, 예컨대 탑지지부(60)의 내주면에 용접 접합될 수 있다.
또, 탑지지부(60)의 하부 주변부에는 탑지지부(60)와 제2플레이트(30)를 연결하는 브라켓, 리브 등을 포함하는 지지부재(64)가 마련되어 보조지지부(62)와 함께 베이스서포트(100)의 내구성 및 강성을 높일 수 있다. 이러한 지지부재(64)는 다른 예로서 중간지지부(50)의 하부 주변부에 마련되어, 중간지지부(50)와 제1플레이트(20)를 연결할 수도 있다.
상술한 바닥지지부(40), 중간지지부(50) 및 탑지지부(60)와, 제1플레이트(20) 및 제2플레이트(30)는 각각 접합되는 부위가 용접에 의해 접합될 수 있다.
한편, 도 2와 도 4를 참조하면, 상술한 제2플레이트(30)는 본 발명의 실시 예에 따른 연결플레이트(110)에 의해 1차방벽(6)과 연결될 수 있다. 여기서, 1차방벽(6)은 시트층(6b)과 시트층(6b)으로부터 일정 패턴의 볼록한 곡면 형상으로 돌출된 주름부(6a)를 가진다. 주름부(6a)는 예컨대, 종횡 방향으로 교차된 형상으로 마련될 수 있으며, 종방향 및 횡방향의 각 주름부(6a-1,6a-2)는 교차 지점에서 서로 불연속적인 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 1차방벽(6)은 스테인리스 스틸 등과 같은 금속 소재로 이루어질 수 있다.
연결플레이트(110)는 제2플레이트(30)의 주변부를 둘러싸는 평판형 플레이트로 마련될 수 있으며, 제2플레이트(30)를 1차방벽(6)에 연결시켜 제2플레이트(30)와 1차방벽(6) 간의 공간을 커버한다. 연결플레이트(110)는 1차방벽(6)과 동일한 재질로 마련될 수 있으며, 1차방벽(6)과 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 또, 연결플레이트(110)는 여러 개의 블록이 용접 접합된 형태이거나 하나의 일체형으로 마련될 수 있다.
이러한 연결플레이트(110)는 평탄부(111)와, 상술한 1차방벽(6)의 주름부(6a)와 마찬가지로 평탄부(111)로부터 곡면 형상으로 돌출된 일정 패턴의 연결부(113)를 포함할 수 있다. 연결부(113)는 종방향의 제1연결부(113a)와 횡방향의 제2연결부(113b)를 포함하고, 예컨대, 제1연결부(113a)와 제2연결부(113b)는 서로 일정 거리 이격되게 제2플레이트(30)의 주변부를 둘러싸는 패턴으로 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 1차방벽(6)의 주름부(6a)는 커넥터(112)에 의해 연결플레이트(110)의 가장자리에 연결된다. 이때, 커넥터(112)는 연결플레이트(110)의 주변부에 하나 이상 마련되고, 일단(112a)이 연결플레이트(110)의 가장자리에 연결되고, 타단(112b)이 1차방벽(6)의 주름부(6a) 끝단에 연결된다. 커넥터(112)의 일단(112a)은 연결플레이트(110)의 가장자리에 오버랩되는 방식으로 용접 접합되거나, 연결플레이트(110)와 동일 평면 상에 배치되어 용접 접합될 수 있다. 커넥터(112)의 타단(112b)은 1차방벽(6)의 주름부(6a) 형상에 대응되는 곡면 형상으로 마련되어 1차방벽(6)의 주름부(6a)와 연결될 수 있다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 상술한 연결플레이트(110)의 제1연결부(113a)는 제2연결부(113b)와 교차되는 지점에서 불연속적인 형상을 갖도록 마련되어, 1차방벽(6)의 주름부(6a)와 직접 연속되는 형태로 연결될 수 있다. 제2연결부(113b)는 연속적인 형상으로 차방벽(6)의 주름부(6a)와 직접 연결될 수 있다. 그리고, 연결플레이트(110) 상의 제1연결부(113a)와 제2연결부(113b)의 중심 부위에 1차방벽(6)의 주름부(6a)와 직접 연결되는 제4연결부(113d)가 형성될 수 있다. 본 실시 예에서 커넥터(112)는 생략 가능하다.
또 도 7에 도시한 바와 같이, 연결플레이트(110)의 제1연결부(113a)와 제2연결부(113b)는 도 6에서와 마찬가지로 서로 일정 거리 이격되게 제2플레이트(30)의 주변부를 둘러싸는 패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 연결플레이트(110)의 각 모서리 부분에 곡선 형태로 마련된 제3연결부(113C)의 양단부는 1차방벽(6)의 주름부(6a)와 직접 연결될 수 있다.
또 도 8에 도시한 바와 같이, 상술한 도 9의 형태에서 2플레이트(30)의 주변부를 둘러싸는 제1연결부(113a)와 제2연결부(113b)의 중심 부위에 1차방벽(6)의 주름부(6a)와 직접 연결되는 제4연결부(113d)가 형성될 수 있다. 본 실시 예에서 커넥터(112)는 생략 가능하다.
이와 같이, 상술한 각 연결부(113a~113d)는 열수축 발생 시 일정량 변형됨으로써 열응력을 효과적으로 줄여준다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1: 저장탱크 20: 제1플레이트
30: 제2플레이트 40: 바닥지지부
50: 중간지지부 60: 탑지지부
100: 베이스서포트 구조체 110: 연결플레이트
112: 커넥터 113a~113d: 연결부

Claims (8)

  1. 액화천연가스 저장탱크의 2차방벽과 동일 평면 상에 배치된 제1플레이트;
    상기 저장탱크의 1차방벽과 동일 평면 상에 배치된 제2플레이트;
    상기 저장탱크의 내측 바닥면과 상기 제1플레이트 사이에 개재되며, 상기 내측 바닥면과 상기 2차방벽 사이에 개재된 하부단열보드와 동일 평면 상에 배치된 바닥지지부;
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 개재되며, 상기 1차방벽과 상기 2차방벽 사이에 개재된 상부단열보드와 동일 평면 상에 배치된 중간지지부; 및
    상기 제2플레이트 상부에 배치되어 펌프타워 하부를 지지하는 탑지지부;를 포함하되,
    상기 바닥지지부는 상기 내측 바닥면으로부터 상측으로 직경이 점점 줄어드는 테이퍼진 경사면을 가진 콘 형상의 파이프로 마련되며, 상단 직경이 상기 중간지지부의 직경과 동일하고,
    상기 중간지지부와 상기 탑지지부는 동일한 직경을 갖는 파이프로 마련되며,
    상기 바닥지지부의 상부 및 상기 중간지지부의 하부는 상기 제1플레이트에 의해 밀폐되고, 상기 중간지지부의 상부 및 상기 탑지지부의 하부는 상기 제2플레이트에 의해 밀폐된 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 상기 바닥지지부 및 상기 중간지지부의 접합부위로부터 외측으로 돌출되게 마련되고, 상기 제2플레이트는 상기 중간지지부 및 상기 탑지지부의 접합부위로부터 외측으로 돌출되게 마련된 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탑지지부의 내주면 형상에 대응되는 관통된 형상으로 마련되어, 상기 탑지지부의 내주면에 용접 접합된 보조지지부를 더 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탑지지부의 하부 주변부에 상기 탑지지부와 상기 제2플레이트를 연결하는 지지부재가 마련된 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체.
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