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KR20120034391A - 액화가스 운반 및 저장용 탱크 - Google Patents

액화가스 운반 및 저장용 탱크 Download PDF

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KR20120034391A
KR20120034391A KR1020100095931A KR20100095931A KR20120034391A KR 20120034391 A KR20120034391 A KR 20120034391A KR 1020100095931 A KR1020100095931 A KR 1020100095931A KR 20100095931 A KR20100095931 A KR 20100095931A KR 20120034391 A KR20120034391 A KR 20120034391A
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gas
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윤중근
김대순
김화수
이병록
박태동
김도현
권오석
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 내부에 수용되는 액화가스에 의해 발생되는 응력을 최소화함으로써 외벽 내부에 설치되는 보강재의 설치를 최소화할 수 있는 외벽구조를 가짐과 동시에, 외벽의 파손이나 크랙으로 인하여 외벽 외부로 누출된 액화가스가 외벽을 따라 흘러내려 안전하게 회수될 수 있도록 하는 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크에 관한 것이다.
상기 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크는, 다수개의 원통형 실린더가 서로 연통되도록 네잎 클로버 형태로 부착되어 액화가스를 수용하는 가스탱크의 외형을 형성하는 외벽; 상기 외벽의 내부를 상하 방향으로 구분되도록 외벽 내부에 부착되되 다수개의 상하 유체 이동 홀이 일정간격으로 천공 형성되는 횡 방향 보강재; 상기 횡 방향 보강재에 일측 끝단이 부착되며 타측 끝단은 상기 외벽의 내부면에 부착되는 다수개의 종 방향 보강재; 상기 외벽에 일정간격으로 설치되는 다수개의 받침부; 상기 서로 이웃하는 받침부에 양측 끝단부가 부착되어 외벽과의 사이에 외벽 외부로 누출된 액화가스가 외벽을 따라 흘러내릴 수 있는 공간부를 형성하는 다수개의 패널; 및 상기 외벽의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 외벽, 받침부 및 패널을 둘러싸는 단열부;를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

액화가스 운반 및 저장용 탱크{Liquified Gas Carriage and/or Storage Tank}
본 발명은 독립형 내부 탱크를 가지는 액화가스 운반선의 가스탱크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 수용되는 액화가스에 의해 발생되는 응력을 최소화함으로써 외벽 내부에 설치되는 보강재의 설치를 최소화할 수 있는 외벽구조를 가짐과 동시에, 외벽의 파손이나 크랙으로 인하여 외벽 외부로 누출된 액화가스가 외벽을 따라 흘러내려 안전하게 회수될 수 있도록 하는 액화가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크관한 것이다.
이하, 배경기술과 그 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 액화천연가스(LNG), 액화 암모니아, 액화석유가스(LPG), 에틸렌, 원유, 저온액체, 극저온 액체 등과 같은 유체를 저장하거나 운송하기 위한 가스 운반선의 가스탱크는 가스탱크 주위를 소정의 물리/화학적 특성을 갖춘 두꺼운 단열재로 감싸서 내부 공간에 수용된 액체를 원하는 상(狀, Phase)으로 유지시키며 더 나아가 수용된 액체의 하중 및 물리/화학적 작용에 잘 견딜 수 있도록 설계된다.
이러한 단열가스탱크는 LNG운반선, LNG-RV운반선, LPG운반선, ETHYLENE운반선 등 액화가스 화물을 운송하는 운반선이나 RSRU, FPSO 등 액화가스 화물을 저장 및 생산하거나 혹은 기화설비를 갖춘 해상 부유설비에 적용된다.
그런데, 액화가스를 수용하는 가스탱크가 파손되어 액화가스가 새어 나오는 경우 극저온에 대한 내구성이 없는 주변 시설물이 함께 피해를 입을 수 있다. 그리고 액화가스운반선의 가스탱크에서 액화가스가 누출되면 선체에 치명적인 피해를 입힐 수 있으므로 가스탱크와 인접한 선체를 내열성 있는 재질로 건조하거나 누출된 액화가스를 안전하게 회수할 수 있는 구조로 설계하는 것이 필요로 된다.
그리고 가스탱크뿐만 아니라 인접한 선체 외벽을 내열성 있는 재질로 형성하여 완전한 2차 방벽을 구성하는 것은 고비용의 재질을 사용하는데 따른 비용의 증가로 이어지며, 요구되는 내열 온도가 극저온(액화천연가스의 경우 비등점이 -163도씨)인 경우 적용하기 어려운 측면이 있다.
한편, 완전 2차방벽을 구성하는 것이 아니라 누출된 액화가스를 회수하는 구조(부분 2차방벽)의 경우에는 가스탱크 외벽과 단열재 사이에 누출된 액화가스가 흘러 내릴 수 있는 소정의 유동경로를 형성하여 하부에서 이를 취합하여야 하는데, 적은 비용과 간단한 구성으로 상기 유동경로를 확보하는 것이 필요하다.
특히, 기포단열재를 살포하여 절연층을 형성하는 경우(Spray insulation을 적용하는 경우)에도 액화가스가 유동할 수 있는 경로를 확보할 수 있는 구조의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
또한, 종래의 가스탱크의 외벽은 그 단면의 형상이 통상적으로 원형, 구형 또는 사각 형상으로 형성됨으로써 사각 형상일 경우는 내부에 수용되는 액화가스에 의해 큰 응력이 발생됨으로써 외벽 내부에 다수의 횡 방향 보강재가 더 부착되어야 함으로써 가스탱크의 제작비용 증가와 더불어 가스 운반선의 건조일수가 길어지게 됨으로써 횡 방향 보강재의 수를 최소화할 수 있는 외벽 구조의 필요성이 대두되고, 원형이나 구형일 경우는 공간의 이용의 효율성 저하로 필요이상의 큰 선박이 요구되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은, 내부에 수용되는 액화가스에 의해 발생되는 응력을 최소화함으로써 외벽 내부에 설치되는 보강재의 설치를 최소화할 수 있는 외벽구조를 가지며 원형이나 구형 용기에 비해 공간활 용도가 높은 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 적은 재료를 사용하여 튼튼한 구조를 만들 수 있으므로 CO2 운반선등 내부에 상당한 압력이 걸리는 저온과 압력을 동시에 필요로 하는 저장용기의 제공 및 외벽과 단열부 사이에 공간부를 형성함으로써 외벽의 파손이나 크랙으로 인하여 외벽 외부로 누출된 액화가스가 외벽을 따라 흘러내려 안전하게 회수될 수 있도록 하는 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수개의 원통형 실린더가 서로 연통되도록 네잎 클로버 형태로 부착되어 액화가스를 수용하는 가스탱크의 외형을 형성하는 외벽; 상기 외벽의 내부를 상하 방향으로 구분되도록 외벽 내부에 부착되되 다수개의 상하 유체 이동 홀이 일정간격으로 천공 형성되는 횡 방향 보강재; 상기 횡 방향 보강재에 일측 끝단이 부착되며 타측 끝단은 상기 외벽의 내부면에 부착되는 다수개의 종 방향 보강재; 상기 외벽에 일정간격으로 설치되는 다수개의 받침부; 상기 서로 이웃하는 받침부에 양측 끝단부가 부착되어 외벽과의 사이에 외벽 외부로 누출된 액화가스가 외벽을 따라 흘러내릴 수 있는 공간부를 형성하는 다수개의 패널; 및 상기 외벽의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 외벽, 받침부 및 패널을 둘러싸는 단열부;를 포함하여 구성되는 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 탱크는, 상기 외벽의 외부면 상단부에 설치되는 다수개의 이동 방지용 초크; 및 상기 외벽의 외부면 하단부에 설치되는 다수개의 탱크 지지용 서포트;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탱크는, 패널과 외벽과의 사이에 형성된 공간부와 연통되도록 외벽의 하부에 부착된 패널과 단열부를 관통하는 배출유로; 및 상기 배출유로의 하단부에 위치하도록 선저 상판에 설치되는 드립 트레이;로 구성된 누출가스 수용수단을 더 포함할 수 있다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스 운반선의 가스탱크는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 외형을 형성하는 외벽이 다수개의 원통형 실린더가 서로 연통되도록 단면의 형상이 네잎 클로버 형태로 부착되어 형성됨으로써 종래의 일반적인 단면의 형상이 원형 또는 사각 형상의 가스탱크의 외벽에 비하여 응력이 작게 발생함으로써 외벽 내부에 상기 외벽을 보강하기 위하여 부착되는 보강재의 수량을 대폭 절감할 수 있도록 하는 효과가 있고, 또한 원형이나 구형보다는 높은 용적률을 제공하고 저온과 고압을 동시에 필요로 하는 큰 용량의 용기를 경제적으로 제작할 수 있다.
둘째, 외벽의 파손 시 외벽 외부로 누출되는 액화 가스가 공간부를 통해 외벽을 따라 흘러내린 후 누출가스 수용수단에 의해 수용되도록 하여 누출된 액화가스를 회수할 수 있도록 함으로써 누출된 액화가스에 의한 선체의 파손을 방지하여 가스 운반선의 운항 중 안전사고를 미연에 방지함과 더불어 선박의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있어 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 운반 및 저장용 탱크의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 운반 및 저장용 탱크의 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 운반 및 저장용 탱크의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 액화가스 운반 및 저장용 탱크의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)는 격벽(도시되지 않음)에 의해 구획된 선체(도시되지 않음) 내부에 설치되고, 상기 탱크(1)는 선체와 함께 건조될 수도 있고, 상기 선체와는 별도로 독립적으로 건조된 후 선체에 올려질 수 있으며, 상기 탱크(1)의 상부는 가스 운반선의 갑판(도시되지 않음) 하부에 배치된다.
상기 탱크(1)는 선저상판(2)에 설치된 다수개의 탱크 지지용 서포트(15)에 의해 지지될 수 있으며, 이 경우 상기 탱크(1)와 탱크(1) 내에 수용된 액화가스의 하중은 상기 탱크 지지용 서포트(15)에 작용하게 된다. 이때, 상기 탱크 지지용 서포트(15)에는 단열재가 포함되어 선체로 열전달이 이루어지지 않도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 탱크 지지용 서포트(15)는 탱크(1)의 열신축을 흡수할 수 있도록 소정 구간 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크 (1)는, 외벽(10), 횡 방향 보강재(11), 다수개의 종 방향 보강재(18), 다수개의 받침부(12), 다수개의 패널(13) 및 단열부(14)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)의 외벽(10)은 다수개의 원통형 실린더가 서로 연통되도록 단면의 형상이 네잎 클로버 형태로 부착되어 액화가스를 수용하는 탱크(1)의 외형을 형성한다. 여기서 상기 외벽(10)은 알루미늄 합금, 스테인리스강 및 니켈강 등과 같은 내열 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 외벽(10)은 저온의 액화가스가 선체에 영향을 미치지 않도록 하는 1차 방벽으로서 기능을 한다.
상기 횡 방향 보강재(11)는 상기 외벽(10)의 내부를 상하 방향으로 구분되도록 외벽(10) 내부에 부착되며, 상기 횡 방향 보강재(11)에는 외벽(10) 내부에 충진되는 액화가스가 상기 횡 방향 보강재(11)의 상하부를 이동할 수 있도록 상하 유체 이동 홀(110)이 일정간격으로 천공 형성된다.
상기 다수개의 종 방향 보강재(18)는 상기 횡 방향 보강재(11)에 일측 끝단이 부착되며 타측 끝단은 상기 외벽(10)의 내부면에 부착된다. 즉, 상기 다수개의 종 방향 보강재(18)는 상, 하단부에 확장부(180)가 형성되어 상기 확장부(180)가 상기 횡 방향 보강재(11)와 외벽(10)의 내부면에 부착되며, 평단면의 형상은 'T'자 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 다수개의 받침부(12)는 상기 외벽(10)에 일정간격으로 설치된다.
상기 다수개의 패널(13)은 상기 서로 이웃하는 받침부(13)에 양측 끝단부가 부착되어 외벽(10)과의 사이에 외벽(10) 외부로 액화가스가 누출될 경우 누출된 액화가스가 외벽(10)을 따라 흘러내릴 수 있는 공간부(130)를 형성함으로써 1차 방벽의 역할을 수행하는 상기 외벽(10)이 파손되거나 크랙이 발생하여 외벽(10) 내부에 수용된 액화가스가 누출된 경우 누출된 액화가스가 외벽(10)을 따라 흘러내릴 수 있도록 하여 탱크(1)의 하부의 소정의 위치에서 이를 수집할 수 있도록 함으로써 선체에 직접적인 피해를 가하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
상기 단열부(14)는 외벽(10)의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 상기 외벽(10)과 받침부(12) 및 패널(13)을 둘러싸 외벽(10)의 열전도를 차단한다. 여기서 상기 단열부(14)는 외벽(10)의 외부면 상에 고정 부착되는 다수개의 조립식 단열패널로 이루어질 수 있는데, 이 경우 단열패널은 유연한 쿠션 조인트로 상호 연결되며, 스터드에 의해 외벽(10)에 고정될 수 있다.
그러나, 이와 같이 단열부(14)로서 단열패널을 적용하는 경우 각각의 단열패널을 외벽(10)에 고정하고 연결시키는 작업공수가 늘어나게 되고 그에 따라 선박의 건조일수가 늘어나는 단점이 있으므로 상기 단열부(14)로는 스프레이 방식으로 단열재를 외벽(10)의 외부면에 분사하여 단열층을 형성하는 방식을 적용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 단열부(14)는 기포단열재가 살포되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)는 상기 외벽(10)의 외부면 상단부에 설치되는 다수개의 이동 방지용 초크(16)와, 상기 외벽(10)의 외부면 하단부에 설치되는 다수개의 탱크 지지용 서포트(15)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 다수개의 이동 방지용 초크(16)는 가스 운반선의 갑판에 지지됨으로서 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)가 선체 내에서 이동되는 것을 방지할 수 있도록 하며, 상기 다수개의 탱크 지지용 서포트(15)는 선저 상판(2)에 설치되어 탱크(1)를 지지함으로써 탱크(1)와 탱크(1) 내에 수용된 액화가스의 하중을 받게 된다. 상기와 같은 다수개의 탱크 지지용 서포트(15)에는 탱크(1) 내에 저장된 저온의 액화가스로부터 선체로 열전달이 이루어지지 않도록 단열재가 포함되어 구성되는 것이 바람직하며, 탱크(1)의 열신축을 흡수할 수 있도록 소정 구간 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)는, 패널(13)과 외벽(10)과의 사이에 형성된 공간부(130)와 연통되도록 외벽(10)의 하부에 부착된 패널(13)과 단열부(14)를 관통하여 공간부(130)를 통해 탱크(1) 외부로 누출되어 탱크(1) 하부로 수집된 액화가스를 배출하여 후술되는 드립 트레이(171)로 안내하는 배출유로(170)와, 상기 배출유로(170)의 하단부에 위치하도록 선저 상판(2)에 설치되어 상기 배출유로(170)를 통해 안내되어 배출되는 액화가스를 수용하는 드립 트레이(171)로 구성된 누출가스 수용수단(17)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 드립 트레이(171)는 상기 드립 트레이(171)에 수용된 저온의 액화가스로부터 선저 상판(2)에 열전달이 이루어지지 않도록 하기 위하여 단열부재(172)에 의해 지지되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출유로(170)의 끝단부에는 밸브(173)가 더 설치될 수 있다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)는 외형을 형성하는 외벽(10)이 다수개의 원통형 실린더가 서로 연통되도록 단면의 형상이 네잎 클로버 형태로 부착되어 형성됨으로써 종래의 일반적인 단면의 형상이 원형 또는 사각 형상의 가스탱크의 외벽에 비하여 응력이 작게 발생함으로써 외벽(10) 내부에 상기 외벽(10)을 보강하기 위하여 부착되는 보강재(11)의 수량을 대폭 절감할 수 있도록 한다.
즉, 상기와 같이 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)는 종래의 일반적인 원형 또는 사각 형상의 가스탱크의 외벽에 비하여 응력이 작게 발생되도록 외벽(10)이 다수개의 원통형 실린더가 서로 연통되도록 네잎 클로버 형태로 부착되어 형성됨으로써 상하 유체 이동 홀(110)이 천공된 하나의 횡 방향 보강재(11)를 상기 외벽(10)의 내부를 상하 방향으로 구분되도록 외벽(10) 내부에 부착함과 동시에 다수개의 종 방향 보강재(18)를 횡 방향 보강재(11)에 일측 끝단이 부착되며 타측 끝단은 상기 외벽(10)의 내부면에 부착하는 것만으로도 종래의 매우 많은 수의 보강재가 외벽 내부에 부착된 원형 또는 사각 형상의 외벽과 동일 유사한 강도를 가지게 됨으로써 보강재의 수량을 대폭 절감하여 탱크(1)의 제작비용을 절감할 수 있도록 함과 동시에, 가스 운반선의 건조일수를 획기적으로 단축시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크(1)는 외벽(10)의 파손 시 외벽(10) 외부로 누출되는 액화가스가 공간부(130)를 통해 외벽(10)을 따라 흘러내린 후 누출가스 수용수단(17)에 의해 수용되도록 하여 누출된 액화가스를 회수할 수 있도록 함으로써 누출된 액화가스에 의한 선체의 파손을 방지하여 가스 운반선의 운항 중 안전사고를 미연에 방지함과 더불어 선박의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다.
즉, 1차 방벽의 역할을 수행하는 외벽(10)이 파손되거나 크랙이 발생하여 외벽(10) 내부에 수용된 액화가스가 누출된 경우 패널(13)과 외벽(10) 사이에 형성된 공간부(130)를 통해 누출된 액화가스가 외벽(10)을 따라 흘러내려 탱크(1)의 하부의 소정의 위치에서 수집되도록 한 다음, 상기 탱크(1)의 하부에서 수집된 누출된 액화가스가 패널(13)과 외벽(10)과의 사이에 형성된 공간부(130)와 연통되도록 외벽(10)의 하부에 부착된 패널(13)과 단열부(14)를 관통하는 배출유로(170)를 통해 드립 트레이(171)로 안내되어 회수되도록 함으로써 누출된 액화가스에 의한 선체의 파손을 방지하여 가스 운반선의 운항 중 안전사고를 미연에 방지함과 더불어 선박의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
(1) : 탱크 (10) : 외벽
(11) : 횡 방향 보강재 (12) : 받침부
(13) : 패널 (14) : 단열부
(15) : 탱크 지지용 서포트 (16) : 이동방지 초크
(17) ; 누출가스 수용수단 (18) : 종 방향 보강재

Claims (3)

  1. 다수개의 원통형 실린더가 서로 연통되도록 네잎 클로버 형태로 부착되어 액화가스를 수용하는 가스탱크의 외형을 형성하는 외벽;
    상기 외벽의 내부를 상하 방향으로 구분되도록 외벽 내부에 부착되되 다수개의 상하 유체 이동 홀이 일정간격으로 천공 형성되는 횡 방향 보강재;
    상기 횡 방향 보강재에 일측 끝단이 부착되며 타측 끝단은 상기 외벽의 내부면에 부착되는 다수개의 종 방향 보강재;
    상기 외벽에 일정간격으로 설치되는 다수개의 받침부;
    상기 서로 이웃하는 받침부에 양측 끝단부가 부착되어 외벽과의 사이에 외벽 외부로 누출된 액화가스가 외벽을 따라 흘러내릴 수 있는 공간부를 형성하는 다수개의 패널; 및
    상기 외벽의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 외벽, 받침부 및 패널을 둘러싸는 단열부;를 포함하여 구성되는 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크는,
    상기 외벽의 외부면 상단부에 설치되는 다수개의 이동 방지용 초크; 및
    상기 외벽의 외부면 하단부에 설치되는 다수개의 탱크 지지용 서포트;를 더 포함하여 구성되는 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탱크는,
    패널과 외벽과의 사이에 형성된 공간부와 연통되도록 외벽의 하부에 부착된 패널과 단열부를 관통하는 배출유로; 및
    상기 배출유로의 하단부에 위치하도록 선저 상판에 설치되는 드립 트레이;로 구성된 누출가스 수용수단을 더 포함하여 구성되는 가스 운반선의 액화가스 운반 및 저장용 탱크.
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