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KR20120120862A - 면 격자 구조를 갖는 각형 압력탱크 - Google Patents

면 격자 구조를 갖는 각형 압력탱크 Download PDF

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KR20120120862A
KR20120120862A KR1020110038676A KR20110038676A KR20120120862A KR 20120120862 A KR20120120862 A KR 20120120862A KR 1020110038676 A KR1020110038676 A KR 1020110038676A KR 20110038676 A KR20110038676 A KR 20110038676A KR 20120120862 A KR20120120862 A KR 20120120862A
Authority
KR
South Korea
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wall
tank
pressure tank
pressure
cell
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Application number
KR1020110038676A
Other languages
English (en)
Inventor
장대준
쥐. 베르간 팔
Original Assignee
한국과학기술원
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Publication date
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Priority to US14/110,580 priority patent/US20140034653A1/en
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Abstract

본 발명의 면 격자 구조를 갖는 압력탱크는 내부에 고압의 저온 유체가 수용되고, 각형으로 제작되는 탱크본체와 상기 탱크본체의 내부에 위치하고, 격자형태로 제작되되, 상기 탱크본체의 일측벽으로부터 마주하는 타측벽으로 도달하며 규칙적으로 직교배열되는 평면의 셀벽이 교차하는 형상으로 제작되는 셀 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

면 격자 구조를 갖는 각형 압력탱크{prismatic pressure vessel having plate lattice}
본 발명은 압력탱크에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 육면체의 압력탱크의 내부에 면 격자 구조를 갖는 보강부재를 구비하고 있어 가스에 의한 압력을 견딜 수 있고, 각형으로 제작되어 공간효율과 물질비율을 높일 수 있는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라서 그 사용량이 급격히 증가하고 있다.
또한, 액화천연가스(LNG)를 저장 및 사용하기 위한 고정 및 부유 해상생산설비, 근해 생산 및 저장설비, 선박을 이용한 수상운반, 고정 및 부유 근해 유입터미널 및 재기화 설비, 및 육상 유입터미널 및 재기화 설비등의 요구가 증대하고 있다.
근해 생산 설비 및 유입 터미널은 LNG 사슬에서 새로운 영역을 부각되고 있으며, 다수의 프로젝트 및 발상이 현재 연구되고 있다.
오늘날 인도되는 대부분의 LNG선의 최대 크기는 138000 내지 145000
Figure pat00001
범위이며, 최대 200000 내지 250000
Figure pat00002
범위까지도 가능하다고 알려져 있다.
긴 건조 시간은 현존하는 탱크 시스템에 대한 주요 문제점들 중 하나이다. 145000
Figure pat00003
LNG선에 대한 통상적인 건조 시간은 주요 병목 사항으로서 탱크 시스템의 건조 및 시험으로 인하여 약 20개월 또는 그 이상이다.
다른 문제점으로서, 구조물의 운동에 의해 발생되는 파동과 유체의 파동 및 동적 운동에 의하여 탱크 구조물은 높은 동적 압력을 받게 되는데, 동적 압력의 크기는 내용물의 충전율에 따라서 달라지며, 부분적으로 채워진 탱크 내부에서 더욱 심하게 발생한다. 슬로싱(sloshing)으로 지칭되는 이러한 중요한 효과는 종래의 대부분의 탱크에 구조적 문제점을 일으킬 수 있다.
탱크 시스템에 대한 또다른 도전은 선박의 추진 연료로서 액화천연가스를 저장할 때 발생한다. 추진 연료로 사용하기 위하여 액화천연가스는 선박 위나 내부에 장시간 탑재되어야 하며, 시간의 경과에 따라 외부로부터 열침투가 발생하며, 이에 따라 탱크 내부의 압력이 증가한다. 이를 위해서는 저장 탱크는 내압성능을 갖는 압력 용기여야 한다.
이러한 대형 압력 용기의 필요성은 이산화탄소 선박 수송을 위해서도 요구된다. 온도를 낮추면 대기압에서 액화가 가능한 액화천연가스와 달리, 이산화탄소는 약 6기압 이상으로 압축하여야만 액화가 가능하다. 따라서, 이산화탄소를 선박 수송하기 위해서는 화물 탱크로서 대형 압력 용기가 필수적이다.
근해 생산 설비에 대해, 통상적으로 설비 위의 데크 상에 처리 장비를 구비한 구조물 내부에 탱크가 위치될 때 탱크의 형상이 매우 중요하다.
근해 생산 설비에 대해 중요한 또 다른 양태는 제조 및 설치이다. 하나의 피스 또는 적은 수의 피스로 건조 장소로 운반될 수 있도록 탱크를 미리 제작하면 건조 시간을 줄이고 수반된 비용을 감소시킬 수 있다.
완전히 미리 제작된 탱크는 또한 설치되기 전에 누출 테스트를 받을 수 있다. 종래의 멤브레인 탱크 시스템은 건조가 복잡하고 통상적으로 12 개월 또는 그 이상의 건조 시간이 필요하며, 최종 구조물 완성을 건조 장소에서 수행해야만 한다.
선박 상의 수상 운반을 위해, GTT(프랑스의 가즈 트랜스포트 에트 테크니가즈: Gaz Transport et Technigaz)에 의한 멤브레인 탱크 시스템(membrane tank system)과 모스 구형 탱크 시스템(Moss spherical tank system)의 탱크 시스템이 시장을 주도하고 있다.
IHI(일본, 이시카아지마-하리마 헤비 인더스트리즈: Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co. Ltd.))에 의해 개발된 자체 지지 SPB 탱크는 또 다른 가능한 탱크 시스템이다.
모스 구형 탱크 개념은 초기에 저온 재료로서 알루미늄을 이용하여 1969년 내지 1972년 동안 개발되었다.
이 설계는 부분적인 제 2 방벽을 구비한 독립 탱크이다. 단열재는 통상적으로 탱크 벽의 외부면에 도포되는 고분자 폼이다. 선박 및 근해 설비에 대해, 모스 구형 탱크 개념은 구형 형상에 의해 이용 가능한 부피가 제한되며 이에 따라 부피 효율이 상대적으로 낮으며, 설비 상에 평평한 데크가 많이 필요한 설비에는 적합하지 않다.
멤브레인 탱크 시스템의 개발은 1962년에 시작되었고 테크니가즈에 의해 추가로 개발되었다. 현재의 시스템은 얇은 스테인레스 강 또는 인바 강 제 1 방벽, 펄라이트 충전 합판 박스의 단열 층, 인바 강 또는 트리플렉스(Triplex) 제 2 방벽 및 마지막으로 제 2 단열 층으로 이루어진다. 스테인레스 강 멤브레인은 멤브레인의 열 수축 및 팽창을 처리하기 위하여 주름지며 인바 강 멤브레인은 어떠한 주름도 필요하지 않다.
건조에 대해, 상기 시스템은 많은 특정 부품 및 상당한 양의 용접으로 인해 복잡하다.
멤브레인 및 주름부의 용접은 응력 집중으로 변형될 수 있으며 피로와 슬로싱 모두에 의한 응력 변화는 누출에 대한 잠재적인 가능성을 제공한다. 부분적으로 채워진 탱크에서 발생하는 슬로싱은 이러한 탱크에 누출을 유발할 수 있으므로, 통상적으로 10% 내지 80%의 충전은 항해 상태에서 허용되지 않는다.
슬로싱은 일반적으로 멤브레인 탱크의 내부 벽, 특히 모서리 영역에 매우 높은 동적 압력을 제공하여, 멤브레인 및 하부 단열부에 손상을 일으킬 수 있다. 또 다른 약점으로 제 2 방벽의 검사가 불가능하다.
IHI에 의해 개발된 SPB(Self-Supporting Prismatic Type-B) 탱크는 종래의 직교 보강판 및 프레임 시스템으로서 설계되는 부분적인 제 2 방벽을 구비한 독립적인 직육면체형 탱크이다. 탱크 및 탱크의 외부면에 부착되는 단열부는 목재 블록 지지부의 시스템 상에 배치된다.
이 시스템은 종래의 설계된 선박 구조물에서와 같은 보강재, 프레임, 거더, 스트링거 및 격벽으로 이루어지는 판 및 보강 시스템을 이루어진다. 이러한 구조적 요소에 의해, 슬로싱은 문제가 되지 않는다. 반면, 상당한 양의 내부재 및 국부 응력 집중에 의한 피로는 이러한 탱크 시스템에 대해 문제점이다.
모빌 오일 코포레이션(Mobil Oil Corporation)은 특허 출원 제 PCT/US99/22431호에 기재된, 육지 또는 지상 구조물에 LNG의 저장을 위한 박스형 다각 탱크를 개발하였다.
이 탱크는 저장된 액체를 안정적으로 보관하기 위해 프레임 상에 커버를 가지는 내부, 트러스-지지, 강성 프레임을 포함한다. 내부, 트러스-지지, 강성 프레임은 탱크의 내부가 지진 활동에 의해 발생되는 짧은 자극에 의한 저장된 액체의 슬로싱에 의해 발생되는 동적 하중을 견디기 위해 특수하게 설계되어 있다.
이 탱크는 섹션으로 미리 제작되어 현장에서 조립된다. 탱크 구조물은 피로 수명에 대해 논의되는 다수의 상세 사항 및 응력 집중을 가진다.
육상 유입 터미널 및 재기화 설비에 대해, 단일 방벽, 완전 방벽 또는 이중 방벽 탱크로서 건조된 원통형 탱크가 시장을 주도하고 있다. 단일 방벽 탱크는 내부 탱크 및 외부 탱크를 포함한다. 내부 탱크는 저온 재료, 보통 9% Ni 강으로 제조되고 통상적으로 평평한 바닥부를 구비한 원통형 벽이다. 압축 응력을 받은 콘크리트 및 알루미늄도 내부 탱크로 이용된다. 외부 탱크는 일반적으로 단지 단열부를 제 위치에 유지하는 기능만을 가지며 내부 탱크의 파괴시 상당한 보호 기능을 제공할 수 없는 탄소 강으로 제조된다.
최근에 세계 도처에서 제조되는 LNG 저장 탱크의 대부분은 이중 또는 완전 방벽 탱크로서 설계된다. 이러한 설계에서, 외부 탱크는 내부 탱크의 파괴의 경우 내부 탱크의 내용물을 누출시키지 않도록 설계된다. 완전한 방벽 탱크에 대해, 외부 탱크 또는 벽은 통상적으로 단열 재료를 구비한 내부 탱크로부터 1 내지 2m 간격으로 떨어진 압축 응력을 받은 콘크리트 벽으로서 건조된다.
종래의 건조된 육상 LNG 탱크는 고가이며, 약 1년의 건조 시간을 가지고 상당한 국부적 기본 설비가 요구되는 장소에서 제조되어야 한다.
도 1은 종래의 압력탱크를 도시화화한 것으로서, 도 1a는 구형 압력탱크이고, 도 1b는 실린더형 압력탱크이며, 도 1c는 로브형 압력탱크이고, 도 1d는 셀룰러형 압력탱크이다.
탱크의 효율은 부피효율과 물질비율을 가지고 판단할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00004
상기 [수학식 1]은 부피효율을 구할 수 있는 수학식이다. 이때, 상기
Figure pat00005
는 부피효율을 나타내고, 상기
Figure pat00006
는 탱크의 부피를 나타내며, 상기
Figure pat00007
는 이상적인 직육면체 형태의 탱크가 갖는 부피를 나타낸다.
상기
Figure pat00008
의 값이 높을수록 탱크가 차지하는 부피가 커지며, 더 효율적인 것이다.
[수학식 2]
Figure pat00009
상기 [수학식 2]는 물질비율을 구할 수 있는 수학식이다. 이때, 상기
Figure pat00010
는 물질비율을 나타내고, 상기
Figure pat00011
는 탱크의 구성물이 차지하는 물질체적을 나타내며, 상기
Figure pat00012
는 탱크에 담겨진 유체의 양을 나타낸다.
상기
Figure pat00013
의 값이 낮을수록 같은 부피의 탱크를 구성하는 물질의 양이 작으므로, 탱크가 더 효율적인 것이다
압력 탱크의 방식
Figure pat00014
Figure pat00015
원형 0.52 1.5
실린더형 0.78 1.73-2.0
로브형 0.85 1.73-2.0
셀룰러형 <1.0 1.73-2.0
상기 표 1은 종래의 탱크의 부피효율과 물질비율을 나타내는 표이다.
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 부피효율을 셀룰러형 탱크가 가장 효율적이며, 물질비율은 실린더형 탱크, 로브형 탱크, 및 셀룰러형 탱크가 유사한 값을 가진다.
그러나, 상기 로브형 탱크는 원형의 탱크를 교차시켜 제작하기 때문에 제작하기 힘들고, 교차점에 응력이 집중되어 파손될 가능성이 있으며, 외벽을 이중벽으로 형성하는데 문제점이 있었다.
상기 셀룰러형 탱크는 부피효율이 다른 형태의 탱크와 거의 동일하고, 큰 용량의 탱크를 만드는데 있어서 플레이트의 두께를 증가 시킬 필요가 없어 효율적이지만, 제작하는데 있어서 형태가 복잡하여 어려움이 있고, 벤딩부에 응력이 집중되어 파손의 위험이 있는 문제점이 있었다.
또한, 상기 셀룰러형 탱크의 외벽을 이중벽으로 형성하는데 있어서, 설계상 어려움이 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하려는 것으로, 더욱 상세하게 직육면체 형상을 가지는 새로운 타입의 고압 탱크를 제공하려는 것으로, 즉, 어떠한 차원으로 크기가 연장이 가능하고 유체의 높은 압력 및 온도 변화에 견딜 수 있는 압력탱크를 제공하는 것이 그 목적이다.
또한, 높은 부피효율을 구비한 압력탱크를 제공하고, 압력탱크 내부의 유체가 누수되는 것을 방지할 수 있는 압력탱크를 제공한다.
또한, 유체에 의한 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있는 압력탱크를 제공한다.
본 발명의 면 격자 구조를 갖는 압력탱크는 내부에 고압의 유체가 수용되고, 각형으로 제작되는 탱크본체(50)와 상기 탱크본체(50)의 내부에 위치하고, 격자형태로 제작되되, 상기 탱크본체(50)의 일측벽으로부터 마주하는 타측벽으로 도달하며 규칙적으로 직교배열되는 평판의 셀벽(110)이 교차하는 형상으로 제작되어 압력 부하를 견디는 셀 구조물(100)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셀벽(110)에 복수개의 홀(미도시)이 형성되어 유체가 셀 사이로 자유로이 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탱크본체(50)는 상기 셀 구조물(100)이 접촉되는 내벽(20)과 상기 내벽과 일정거리를 두고 위치하는 외벽(30)을 포함하되, 상기 내벽(20)과 상기 외벽(30)이 내압성과 내열성을 갖는 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내벽(20)의 내측면, 상기 내벽(20)의 외측면, 상기 외벽(30)의 내측면 및 상기 외벽(30)의 외측면 중 하나 이상의 면에 격자형태의 보강부재(21)가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보강부재(21)는 단면이 'ㅗ'자형태로 제작되고, 상기 내벽(20) 또는 상기 외벽(30)에 상부면이 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내벽(20)과 외벽(30)사이에 판형태의 복수개 거더(40)가 위치하되, 기 거더(40)는 상기 셀 구조물(100)이 상기 내벽(20)에 접촉하는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하며, 상기 외벽(30)의 내측에 타측이 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 단면이 'ㅗ'자형태의 복수개 거더(40)가 위치하되, 상기 거더(40)의 상부면이 상기 셀 구조물(100)이 상기 내벽(20)에 접촉하는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하며, 상기 거더(40)의 플랜지(41)에 복수개의 상기 외벽(30)이 용접되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 거더(40)는 상기 셀벽(110)이 교차하고, 상기 내벽(20)에 접촉되는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 가스를 감지할 수 있는 가스감지기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외벽(30)의 외측에 단열층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력탱크(10)는 상기 내벽(20)과 외벽(30)을 중 하나의 벽면이나 다수의 벽면을 조합한 구조물을 미리 제작하여 건조할 수 한다.
또한, 상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 콘크리트나 단열 복합재료를 채워서 구조적으로 보강하고 단열 성능을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셀구조물(100)은 반복된 구조의 특징을 이용하여, 2개 이상의 조각으로 미리 제작하여 건조 장소에서 합칠 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하려는 것으로, 더욱 상세하게 직육면체 형상을 가지는 새로운 타입의 고압 탱크를 제공하려는 것으로, 즉, 어떠한 차원으로 크기의 연장이 가능하고 유체의 높은 압력 및 온도 변화에 견딜 수 있다.
또한, 높은 부피효율을 구비한 탱크, 즉 탱크가 직육면체 형상으로 제작되어 주변 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 이중벽 구조로 되어 있고, 외벽과 내벽사이에 가스감지기를 설치하여 유체가 누수되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 탱크의 내부에 격자형태의 면구조물을 설치하여, 유체에 의한 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 압력탱크의 단면도
도 2는 본 발명의 압력탱크의 개략도
도 3은 본 발명의 단위격자 사시도
도 4는 본 발명의 면 격자 압력탱크 부분 사시도
도 5는 본 발명의 면 격자 압력탱크 내벽 부분 사시도
도 6은 본 발명의 면 격자 압력탱크 벽면 제1 실시예
도 7은 본 발명의 면 격자 압력탱크 벽면 제2 실시예
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 도 4를 이용하여, 본 발명의 면 격자 구조를 갖는 압력탱크(10)의 구성과 형태에 대해서 설명한다.
본 발명의 압력탱크(10)는 내부에 고압의 유체가 수용되고, 각형으로 제작되는 탱크본체(50)와 상기 탱크본체(50)의 일측벽으로부터 마주하는 타측벽으로 도달하며 규칙적으로 직교배열되는 평면의 셀벽(120)이 교차하는 형상으로 제작되는 셀 구조물(100)을 포함한다.
각변의 길이가 a1, a2, a3인 직육면체의 중심부에 교차부(114)가 위치하는 하나의 유닛을 단위격자라고 할 때, 상기 셀구조물(100)은 상기 단위격자(110)가 반복적으로 형성된다고 볼 수 있다.(도 3참조)
따라서, 상기 단위격자(110)의 형태를 설명함으로써, 상기 셀구조물(100)의 전체적인 형상을 유추할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 상기 셀구조물(100)은 XY평면과 평행하게 형성되어 있는 복수개의 제1 셀벽(121), YZ평면과 평행하게 형성되어 있는 복수개의 제2 셀벽(122), 및 ZX평면과 평행하게 형성되어 있는 복수개의 제3 셀벽(123)을 포함한다.
또한, 상기 제1 셀벽(121)은 Y-Z평면과 평행하게 형성되는 상기 탱크본체(50)의 벽과 Z-X평면과 평행하게 형성되는 상기 압력탱크의 상기 압력탱크의 내벽에 단부가 접촉되어 고정되며, 상기 제2 셀벽(122)은 X-Y평면과 평행하게 형성되는 상기 탱크본체(50)의 벽과 Z-X평면과 평행하게 형성되는 상기 탱크본체(50)의 상기 탱크본체(50)의 내벽에 단부가 접촉되어 고정되며, 상기 제3 셀벽(123)은 X-Y평면과 평행하게 형성되는 상기 탱크본체(50)의 벽과 Y-Z평면과 평행하게 형성되는 상기 탱크본체(50)의 상기 탱크본체(50)의 내벽에 단부가 접촉되어 고정된다.
또한, 상기 제1 셀벽(121), 상기 제2 셀벽(122), 상기 제3 셀벽(123)은 각각 일정간격을 두고 규칙적으로 형성되며, 상기 셀구조물(100)은 상기 제1 셀벽(121), 상기 제2 셀벽(122), 상기 제3 셀벽(123)이 만나는 교차점인 복수개의 교차부(114)을 포함한다.
또한, 상기 셀벽(110)에 복수개의 홀(미도시)이 형성되어 있어, 상이한 셀들 사이의 유체가 소통할 수 있게 제작되는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 탱크본체(50)의 내벽(20)과 외벽(30) 구조에 대해서 상세히 설명한다.
상기 탱크본체(50)는 내벽(20)과 외벽(30)으로 이루어진 이중구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
더욱 상세하게는 상기 셀구조물(100)이 접촉되는 내벽(20)과 상기 내벽(20)과 일정거리를 두고 위치하는 외벽(30)을 포함한다.
또한, 상기 내벽(20)과 상기 외벽(30)이 내압성과 내열성을 갖는 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내벽(20)과 외벽(30)사이에 판형태의 복수개 거더(40)가 위치하되, 상기 거더(40)는 상기 셀 구조물(100)이 상기 내벽(20)에 접촉하는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하며, 상기 외벽(30)의 내측에 타측이 접촉한다.
큰 용량의 탱크본체(50)를 설계할 경우 상기 내벽(20)과 상기 외벽(30) 사이의 거리가 넓어, 사람이 상기 내벽(20)과 상기 외벽(30) 사이에 들어가서 상기 거더(40)의 일측을 상기 내벽(20)의 외측에 용접하고, 타측을 상기 외벽(30)의 내측에 용접하여 형성될 수 있다. 이를 위한 용접 방법으로는 맞대기 용접(Butt Welding) 또는 필렛 용접(Fillet Welding)을 이용할 수 있다.
작은 용량의 탱크본체(50)는 상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 단면이 'ㅗ'자형태의 복수개 거더(40)가 위치하되, 상기 거더(40)의 상부면이 상기 셀 구조물(100)이 상기 내벽(20)에 접촉하는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하며, 상기 거더(40)의 플랜지(41)에 복수개의 상기 외벽(30)이 용접되어 결합한다.
즉, 작은 용량의 탱크본체(50)는 상기 내벽(20)과 상기 외벽(30) 사이의 거리가 좁아, 사람이 상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 들어가서 작업을 할 수 없기 때문에, 상기 거더의 상부를 상기 내벽(20)의 외측에 용접한 후 상기 플랜지(41)에 상기 외벽(30)의 외측에서 상기 외벽(30)을 상기 플랜지(41)에 용접함으로써 상기 외벽(30)을 형성할 수 있다. 이를 위한 용접 방법으로는 맞대기 용접(Butt Welding) 또는 필렛 용접(Fillet Welding)을 이용할 수 있다.
또한, 상기 내벽(20) 또는 외벽(30)에 보강부재(21)를 설치하되, 상기 보강부재(21)가 상기 내벽(20)의 내측면 또는 외측면에 위치할 경우 상기 셀벽(120)의 사이에 격자형태로 위치하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 보강부재(21)는 단면이 'ㅗ'자형태로 휨강도가 강하게 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에는 가스를 감지할 수 있는 하나 이상의 가스 감지기(미도시)가 위치되어, 상기 내벽(20)에 크랙이 발생하여 유체가 유출될 경우 즉각 감지하여 처리하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외벽(30)의 외측에 단열층을 형성하여 상기 압력탱크(10)의 내부 열이 외부로 나가는 것을 방지한다.
또한, 상기 내벽(20)과 상기 외벽(30) 중 하나의 벽면이나 다수의 벽면을 조합한 구조물을 미리 제작하여 건조할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 콘크리트나 단열복합재료를 채워서 구조적으로 보강하고 단열 성능을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 단열복합재료는 FRP(유리섬유강화플라스틱), 고분자화합물 등으로 이루어 질 수 있다.
또한, 상기 셀구조물(100)은 반복된 구조로 형성되어 있어, 2개 이상의 조각을 미리 제작하여 건조한 후에 건조장소에서 서로 합쳐 하나의 완성된 상기 빔조물(100)을 완성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 격자빔 압력탱크(10)는 직육면체 형상을 가지는 새로운 타입의 고압 저온 탱크를 제공하려는 것으로, 즉, 압력탱크(10)의 어떠한 차원으로 크기가 연장이 가능하고 유체의 압력 및 온도 변화에 견딜 수 있다.
또한, 높은 부피효율을 구비한 탱크, 즉 탱크본체(50) 부피이 직육면체 형상으로 제작되어 주변 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 이중벽 구조로 되어 있고, 외벽(30)과 내벽(20)사이에 가스감지기를 설치하여 유체가 누수되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 탱크본체(50)의 내부에 격자형태의 셀구조물(100)을 설치하여, 유체에 의한 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있고,탱크본체(50)의 외벽(20)과 내벽(30)에 가해지는 힘을 분산시킬 수 있다.
10 : 압력탱크 20 : 내벽
21 : 보강부재 30 : 외벽
40 : 거더 41 : 플랜지
50 : 탱크본체
100 : 셀 구조물 110 : 단위격자
120 : 셀벽
121 : 제1 셀벽 122 : 제2 셀벽
123 : 제3 셀벽

Claims (13)

  1. 내부에 고압의 유체가 수용되고, 각형으로 제작되는 탱크본체(50); 와
    상기 탱크본체(50)의 내부에 위치하고, 격자형태로 제작되되, 상기 탱크본체(50)의 일측벽으로부터 마주하는 타측벽으로 도달하며 규칙적으로 직교배열되는 평판의 셀벽(110)이 교차하는 형상으로 제작되어 압력 부하를 견디는 셀 구조물(100);을 포함하는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 셀벽(110)에 복수개의 홀(미도시)이 형성되어 유체가 셀 사이로 자유로이 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 탱크본체(50)는 상기 셀 구조물(100)이 접촉되는 내벽(20)과 상기 내벽과 일정거리를 두고 위치하는 외벽(30)을 포함하되, 상기 내벽(20)과 상기 외벽(30)이 내압성과 내열성을 갖는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 격자 빔 구조를 갖는 압력탱크.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내벽(20)의 내측면, 상기 내벽(20)의 외측면, 상기 외벽(30)의 내측면, 및 상기 외벽(30)의 외측면 중 하나 이상의 면에 격자형태의 보강부재(21)가 위치하는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보강부재(21)는 단면이 'ㅗ'자형태로 제작되고, 상기 내벽(20) 또는 상기 외벽(30)에 상부면이 접합되는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 내벽(20)과 외벽(30)사이에 판형태의 복수개 거더(40)가 위치하되, 기 거더(40)는 상기 셀 구조물(100)이 상기 내벽(20)에 접촉하는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하며, 상기 외벽(30)의 내측에 타측이 접촉하는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 단면이 'ㅗ'자형태의 복수개 거더(40)가 위치하되, 상기 거더(40)의 상부면이 상기 셀 구조물(100)이 상기 내벽(20)에 접촉하는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하며, 상기 거더(40)의 플랜지(41)에 복수개의 상기 외벽(30)이 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 격자 빔 구조를 갖는 압력탱크.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 거더(40)는 상기 셀벽(110)이 교차하고, 상기 내벽(20)에 접촉되는 부분과 상응하게 상기 내벽(20)의 외측에 접촉하는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 가스를 감지할 수 있는 가스감지기가 설치되는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  10. 제 4항 에 있어서,
    상기 외벽(30)의 외측에 단열층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 압력탱크는 상기 내벽(20)과 외벽(30) 중 하나의 벽면이나 다수의 벽면을 조합한 구조물을 미리 제작하여 건조할 수 있는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 내벽(20)과 외벽(30) 사이에 콘크리트나 단열 복합재료를 채워서 구조적으로 보강하고 단열 성능을 증대시키는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력탱크.
  13. 제 4항에 있어서,
    상기 셀구조물(100)은 반복된 구조의 특징을 이용하여, 2개 이상의 조각으로 미리 제작하여 건조 장소에서 합칠 수 있는 것을 특징으로 하는 면 격자 구조를 갖는 압력 탱크.
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