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KR20230000309A - 비대칭형 멤브레인 및 상기 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조, 그리고 상기 멤브레인 배열구조를 포함하는 액화가스 저장탱크 - Google Patents

비대칭형 멤브레인 및 상기 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조, 그리고 상기 멤브레인 배열구조를 포함하는 액화가스 저장탱크 Download PDF

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KR20230000309A
KR20230000309A KR1020210082587A KR20210082587A KR20230000309A KR 20230000309 A KR20230000309 A KR 20230000309A KR 1020210082587 A KR1020210082587 A KR 1020210082587A KR 20210082587 A KR20210082587 A KR 20210082587A KR 20230000309 A KR20230000309 A KR 20230000309A
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KR
South Korea
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membrane
storage tank
extension
asymmetrical
liquefied gas
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020210082587A
Other languages
English (en)
Inventor
윤용근
임기호
오병택
조용범
이영범
한해철
윤은영
Original Assignee
한국가스공사
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
Application filed by 한국가스공사 filed Critical 한국가스공사
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Priority to PCT/KR2021/009470 priority patent/WO2022270674A1/ko
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Abstract

액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크(10)에 밀봉층을 형성하기 위한 멤브레인으로서, 일방향으로 연장되는 제1 연장부(31)와, 상기 제1 연장부(31)와는 상이한 방향으로 연장되는 제2 연장부(32)를 포함하며, 상기 제1 연장부(31)의 연장 길이는 상기 제2 연장부(32)의 연장 길이와 상이하여, 상기 제1 연장부(31)와 상기 제2 연장부(32)는 비대칭 형상을 이루는 비대칭형 멤브레인(30)이 제공될 수 있다.

Description

비대칭형 멤브레인 및 상기 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조, 그리고 상기 멤브레인 배열구조를 포함하는 액화가스 저장탱크 {ASYMMETRY MEMBRANE AND MEMBRANE ARRANGEMENT STRUCTURE USING THE ASYMMETRY MEMBRANE, AND LIQUEFIED GAS STORAGE TANK INCLUDING THE STRUCTURE}
본 발명은 밀봉층을 형성하기 위해 멤브레인 타입 저장탱크에 설치되는 멤브레인에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 저장탱크의 인접하는 2개의 면 사이의 모서리 부분에 설치되는 비대칭형 멤브레인에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조 및 상기 멤브레인 배열구조를 포함하는 액화가스 저장탱크에 관한 것이다.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)의 상태로 LNG 운반선의 LNG 저장탱크에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃ 이하)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들어 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG 운반선에는 천연가스를 냉각하여 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 저장탱크(화물창이라고도 함)가 구비된다. 액화천연가스의 끓는점은 대기압에서 약 -162℃ 정도이므로, 액화천연가스의 저장탱크는 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해 알루미늄강, 스테인리스강, 36% 니켈강 등과 같은 초저온에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있으며, 열응력 및 열수축에 강인하고, 열침입을 막을 수 있는 구조로 설계된다.
액화천연가스를 저장하기 위한 LNG 저장탱크는, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선 외에도, 예를 들어 LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU (Floating, Storage, and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에도 설치된다.
LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.
또한, 최근에는 LNG를 엔진의 연료로서 사용하여 추진력을 얻는 LNG 추진선(LNG fueled ship)이나, 이 LNG 추진선에 연료를 보급하거는 등의 용도로 사용될 수 있는 LNG 셔틀 등이 개발되고 있으며, 이들 선박에도 LNG 저장탱크가 설치된다.
이러한 LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.
일반적인 멤브레인형의 LNG 저장탱크는, 외부의 열이 화물창 내부로 침입하지 못하게 하여 액화천연가스가 가열되지 않도록 하기 위한 단열층과, 액화천연가스가 저장탱크의 외부로 누출되지 않도록 하기 위한 밀봉층을 포함한다. 밀봉층이 파손되더라도 다른 밀봉층이 액화천연가스의 누출을 막을 수 있도록 화물창의 밀봉층은 이중으로 구성된다.
멤브레인형 LNG 저장탱크의 제작시, 단열층 및 밀봉층을 설치하기 위해서는, 우선 선체의 내벽 위에 복수의 단열패널을 결합시켜 단열층을 형성하고, 이들 복수의 단열패널 위에 복수의 밀봉용 멤브레인을 설치하여 밀봉층을 형성하는 과정을 수행한다.
그런데, LNG 등의 액화가스는 액체 상태로 저장탱크 내에 저장되어 있고 선박이나 부유식 해상 구조물은 유동이 발생하는 해상에서 사용되는 것이기 때문에, 저장탱크의 벽면에는 저장된 액화가스가 유동하면서 발생하는 슬로싱 하중이 필연적으로 야기된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 멤브레인형 LNG 저장탱크는, 슬로싱 하중에 대응하기 위해, 전체적인 형상이 팔각기둥 형태를 이루도록 설계된다. 이는 저장탱크를 형성하기 위한 내부선체의 각 모서리를 둔각으로 설계하여 응력집중을 분산하기 위함이다. 또한, 화물창의 모든 영역에서 극저온 열수축에 대응할 수 있도록 밀봉층은 주름부를 갖는 멤브레인(corrugated membrane)으로 이루어진다.
팔각기둥 형태의 저장탱크에는 상부면과 좌우측면 사이, 그리고 하부면과 좌우측면 사이에 경사면이 존재하기 때문에, 주름부를 갖는 멤브레인이 모든 영역에 걸쳐 균일하게 연결되기 어려운 단점이 있다. 그로 인해 멤브레인의 배열이 국부적으로 불규칙하고 복잡하게 이루어질 수밖에 없고, 멤브레인의 제작 과정도 어려워지게 된다.
저장탱크의 면과 면이 맞닿는 부위에서의 구조적 성능 저하를 방지하면서 멤브레인 배열을 단순화하기 위한 연구가 계속될 필요가 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다수의 멤브레인을 접합하여 밀봉층을 형성함에 있어서, 저장탱크의 인접하는 2개의 면 사이의 모서리 부분에 설치되어, 밀봉층을 형성하는 멤브레인의 배열을 단순화할 수 있는 비대칭형 멤브레인을 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명은, 상기 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조 및 상기 멤브레인 배열구조를 포함하는 액화가스 저장탱크를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크에 밀봉층을 형성하기 위한 멤브레인으로서, 일방향으로 연장되는 제1 연장부와, 상기 제1 연장부와는 상이한 방향으로 연장되는 제2 연장부를 포함하며, 상기 제1 연장부의 연장 길이는 상기 제2 연장부의 연장 길이와 상이하여, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는 비대칭 형상을 이루는 비대칭형 멤브레인이 제공될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 비대칭형 멤브레인은, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부 사이에 개재되어 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부를 연결하는 연결부를 더 포함하며, 상기 제1 연장부 및 상기 제2 연장부는 평면 형상이고 상기 연결부는 곡면 형상을 가질 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 비대칭형 멤브레인은 하나 이상의 주름부를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 주름부는 상기 제1 연장부로부터 상기 제2 연장부까지 뻗어 있도록 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 비대칭형 멤브레인에 형성된 상기 주름부는 3개이며, 상기 주름부 중 가운데에 위치하는 중앙 주름부는, 상기 주름부 중 양쪽 가장자리에 위치하는 2개의 가장자리 주름부보다 길게 연장될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크의 인접한 제1 면과 제2 면을 연결하는 밀봉층을 형성하기 위한 멤브레인 배열구조로서, 전술한 바와 같은 비대칭형 멤브레인을 상기 저장탱크의 상기 제1 면과 상기 제2 면에 걸쳐 설치하여, 상기 제1 면에 설치되는 멤브레인들과 상기 제2 면에 설치되는 멤브레인들은 비대칭을 이루는 멤브레인 배열구조가 제공될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 복수의 상기 비대칭형 멤브레인은, 상기 저장탱크의 인접하는 상기 제1 면의 가장자리와 상기 제2 면의 가장자리가 이어지는 부분인 모서리선을 따라, 서로 간격을 두고 수평방향으로 연장되도록 배열될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 복수의 상기 비대칭형 멤브레인은, 상기 제1 연장부가 교대로 반대쪽을 향하도록 배향될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 저장탱크는 전방면, 후방면, 좌측면, 우측면, 상부면, 및 하부면을 포함하며, 상기 제1 면은 상기 전방면 또는 상기 후방면이고, 상기 제2 면은 상기 좌측면 또는 상기 우측면일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 다면체 형상을 가지며 액화가스를 저장하는 저장탱크로서, 선체 내벽에 설치되어 외부로부터의 열 유입을 차단하는 단열층과, 천연가스가 저장탱크의 외부로 누출되지 않도록 밀봉하는 밀봉층을 포함하며, 상기 밀봉층은 상기 저장탱크의 인접한 제1 면과 제2 면을 연결하는 모서리 부분에 설치되는 복수의 비대칭형 멤브레인을 포함하며, 상기 비대칭형 멤브레인은, 일방향으로 연장되는 제1 연장부와, 상기 제1 연장부와는 상이한 방향으로 연장되는 제2 연장부를 포함하며, 상기 제1 연장부의 연장 길이는 상기 제2 연장부의 연장 길이와 상이하여, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는 비대칭 형상을 이루는, 저장탱크가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다수의 멤브레인을 접합하여 밀봉층을 형성함에 있어서, 저장탱크의 인접하는 2개의 면 사이의 모서리 부분에 설치될 수 있는 비대칭형 멤브레인, 상기 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조, 및 상기 멤브레인 배열구조를 포함하는 액화가스 저장탱크가 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명의 비대칭형 멤브레인에 의하면, 저장탱크의 내부에서 밀봉층을 형성하는 멤브레인의 배열을 단순화할 수 있게 된다. 또한, 저장탱크의 모서리 부분에 비대칭형 멤브레인을 적용하지 않는 경우에 비해, 멤브레인의 형상 다양화를 억제할 수 있어, 저장탱크 제작시 필요한 멤브레인의 종류가 감소될 수 있다.
따라서 멤브레인의 제품군이 감소되어 저장탱크 제작시의 시공관리 측면에서 유리하며, 멤브레인 제작을 위한 금형의 종류도 감소될 수 있어 멤브레인 및 저장탱크의 제작 비용이 감소될 수 있다.
도 1은 경사면을 가지는 일반적인 형태의 액화가스 저장탱크의 사시도,
도 2는 경사면을 가지는 일반적인 형태의 액화가스 저장탱크의 전개도,
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 액화가스 저장탱크의 인접하는 2개의 면 사이의 모서리 부분에 설치되는 비대칭형 멤브레인의 사시도,
도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조를 설명하기 위한, 액화가스 저장탱크의 부분적인 전개도,
도 5는, 비대칭형 멤브레인을 활용하지 않은 일반적인 멤브레인 배열구조를 설명하기 위한, 액화가스 저장탱크의 부분적인 전개도,
도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비대칭형 멤브레인을 이용한 멤브레인 배열구조를 설명하기 위한, 액화가스 저장탱크의 부분적인 내부 사시도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 구성 및 작용을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
액화가스 저장탱크는, 특히 LNG, LPG 등과 같이 극저온에서 액화되는 탄화수소성분을 포함하는 액체화물을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 또, 액화가스 저장탱크는, LNG와 같은 극저온 액체화물을 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열방벽을 갖는 멤브레인형 탱크일 수 있다. 밀봉 및 단열방벽은, 저장탱크의 내부에 수용되어 있는 액화가스의 누출을 방지하고 외부로부터의 열전달을 차단하기 위해, 저장탱크의 모든 방향의 벽면, 즉 전방면, 후방면, 좌측면, 우측면, 상부면 및 하부면에 모두 적층 설치된다. 또, 슬로싱 하중으로 인한 영향을 감소시키기 위해 저장탱크가 경사면을 갖는 경우, 모든 경사면, 즉 상부좌측 경사면, 상부우측 경사면, 하부좌측 경사면 및 하부우측 경사면에도 밀봉 및 단열방벽이 적층 설치된다.
LNG를 저장하기 위한 멤브레인형 LNG 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽은, 선체 내벽 위에 설치되는 단열층과, 단열층 위에 설치되는 밀봉층을 포함할 수 있다. 단열층은 외부의 열이 화물창 내부로 침입하지 못하게 하여 액화천연가스가 가열되지 않도록 하기 위한 것이다. 밀봉층은 액화천연가스가 저장탱크의 외부로 누출되지 않도록 하기 위한 것으로서, 하나의 밀봉층이 파손되더라도 다른 밀봉층이 액화천연가스의 누출을 막을 수 있도록 화물창의 밀봉구조는 이중으로 구성된다. 즉, 밀봉층은 1차 밀봉층 및 2차 밀봉층을 포함한다.
멤브레인형 저장탱크의 종류에 따라, 2차 밀봉층은 단열층의 내부에 개재되도록 설치될 수도 있고, 단열층의 표면에 1차 밀봉층과 함께 적층되도록 설치될 수도 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 비대칭형 멤브레인은 어떠한 종류의 저장탱크에도 사용될 수 있다.
2차 밀봉층이 단열층의 내부에 개재되는 밀봉 및 단열방벽은, 우선 선체의 내벽에 복수의 2차 단열패널을 결합시켜 2차 단열층을 형성하고, 2차 단열패널에 의해 형성된 2차 단열층에 금속 멤브레인, 트리플렉스 등의 밀봉부재를 설치하여 2차 밀봉층을 형성하고, 밀봉부재에 의해 형성된 2차 밀봉층에 1차 단열패널을 설치하여 1차 단열층을 형성하고, 마지막으로 1차 단열패널에 의해 형성된 1차 단열층에 예를 들어 SUS 등의 재료로 제작된 멤브레인을 설치하여 1차 밀봉층을 형성하는 과정을 통해 제작될 수 있다.
단열층의 표면에 1차 및 2차 밀봉층을 함께 적층하는 밀봉 및 단열방벽은, 우선 선체의 내벽에 복수의 단열패널을 단일 층 혹은 다중 층으로 결합시켜 단열층을 형성하고, 복수의 단열패널에 의해 형성된 단열층에 예를 들어 SUS 등의 재료로 제작된 멤브레인을 이중으로 설치하여 1차 및 2차 밀봉층을 형성하는 과정을 통해 제작될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 비대칭형 멤브레인은 위에서 언급된 1차 밀봉층 및 2차 밀봉층 중 어느 하나 혹은 양쪽 모두에 사용될 수 있다. 이어지는 설명에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비대칭형 멤브레인이 1차 밀봉층에 사용된 것으로 예를 들어 설명하지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
또, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비대칭형 멤브레인을 사용하여 밀봉층을 형성한 액화가스 저장탱크는 해양 구조물의 선체 내에 설치될 수 있다. 본 명세서에서 해양 구조물이란, LNG 운반선(LNG carrier)과 같은 각종 액화가스 운반선, LNG를 연료로 사용하는 LNG 추진선, LNG 셔틀 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO (LNG Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU (LNG Floating Storage and Regasification Unit), LNG FRU (LNG Floating and Regasification Unit), BMPP (Barge Mounted Power Plant), FSPP (Floating and Storage Power Plant) 등의 해상 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.
도 1에는 슬로싱 하중으로 인한 충격을 감소시키기 위한 경사면을 가지는 일반적인 멤브레인형 액화가스 저장탱크(10)의 외형이 도시되어 있으며, 도 2에는 경사면을 가지는 일반적인 형태의 액화가스 저장탱크(10)의 전개도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액화가스 저장탱크(10)는 선체의 선수측을 향하는 전방면(11), 선체의 선미측을 향하는 후방면(12), 선체의 좌현측을 향하는 좌측면(13), 선체의 우현측을 향하는 우측면(14), 선체의 위쪽을 향하는 상부면(15), 및 선체의 바닥쪽을 향하는 하부면(16)을 포함한다. 또, 액화가스 저장탱크(10)는, 상부면(15)과 좌측면(13) 사이에 경사지게 형성되는 상부좌측 경사면(17a), 상부면(15)과 우측면(14) 사이에 경사지게 형성되는 상부우측 경사면(17b), 하부면(16)과 좌측면(13) 사이에 경사지게 형성되는 하부좌측 경사면(18a), 및 하부면(16)과 우측면(14) 사이에 경사지게 형성되는 하부우측 경사면(18b)을 포함한다.
이와 같이 액화가스 저장탱크(10)는 예를 들어 10개의 면으로 이루어질 수 있다. 이하에서는 10개의 면을 갖는 8각기둥 형태의 액화가스 저장탱크(10)에 본 발명이 적용된 예를 설명하지만, 액화가스 저장탱크(10)의 형태로 인해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 도 1 및 도 2에 예시된 것과는 상이한 형태의 액화가스 저장탱크에도 적용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 액화가스 저장탱크(10)의 전방면(11) 및 후방면(12)은 대략 8각형을 이루며, 각 경사면(17a, 17b, 18a, 18b)이 연결되는 부위에 있어서 밀봉을 유지하면서 열변형으로 인한 응력을 효율적으로 분산시킬 수 있도록 주름 멤브레인(도 4를 참조하여 후술함)을 배열하기 위해 복잡한 멤브레인 배열구조를 형성할 수밖에 없다. 즉, 액화가스 저장탱크(10)의 모든 면에 대해 주름 멤브레인을 단순히 수평 혹은 수직방향으로만 배향하여 배열할 경우, 전방면(11) 및 후방면(12)과 각 경사면(17a, 17b, 18a, 18b)이 연결되는 부위나 3개의 면이 연결되는 부위에 응력이 집중되어 밀봉층이 파손될 우려가 있으므로, 이를 회피하기 위해 멤브레인 배열구조(특히 주름 멤브레인의 배열구조)가 복잡하게 이루어지게 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 액화가스 저장탱크(10)의 인접하는 2개의 면 사이의 모서리 부분에 비대칭형 멤브레인(30)(도 3 참조)을 설치함으로써, 다수의 멤브레인을 접합하여 밀봉층을 형성함에 있어서 멤브레인의 배열을 단순화할 수 있게 된다. 비대칭형 멤브레인(30)은, 예를 들어, 액화가스 저장탱크(10)를 형성하는 면들 중 전방면(11)과 좌측면(13) 사이의 모서리 부분, 전방면(11)과 우측면(14) 사이의 모서리 부분, 후방면(12)과 좌측면(13) 사이의 모서리 부분, 및 후방면(12)과 우측면(14) 사이의 모서리 부분에 배열될 수 있다.
전술한 모서리 부분에 비대칭형 멤브레인(30)을 설치함으로써, 전술한 모서리 부분을 통해 이어지는 2개의 면에 배열되는 멤브레인 배열구조는 비대칭으로 이루어질 수 있다(도 4 및 도 6 참조).
도 3에는, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 액화가스 저장탱크(10)의 인접하는 2개의 면 사이의 모서리 부분에 설치되는 비대칭형 멤브레인(30)의 사시도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 비대칭형 멤브레인(30)은, 평면으로 형성되는 제1 연장부(31)와, 평면으로 형성되고 제1 연장부(31)와는 상이한 방향으로 연장되는 제2 연장부(32)와, 곡면으로 형성되어 제1 연장부(31)와 제2 연장부(32)를 연결하는 연결부(33)를 포함한다.
제1 연장부(31)의 길이와 제2 연장부(32)의 길이가 상이하므로, 비대칭형 멤브레인(30)은 연결부(33)를 중심으로 제1 연장부(31)와 제2 연장부(32)가 비대칭인 형상을 갖도록 형성되어 있다. 제1 연장부(31)와 제2 연장부(32)가 이루는 각도는, 예를 들어 대략 90도일 수 있다. 액화가스 저장탱크의 형상에 따라, 제1 연장부(31)와 제2 연장부(32)가 이루는 각도는 90도 이외의 각도를 가질 수 있다.
비대칭형 멤브레인(30)은 하나 이상의 주름부(35, 36, 37)를 가질 수 있다. 도 3에는 3개의 주름부(35, 36, 37)가 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 3개의 주름부 중 가운데에 위치하는 중앙 주름부(35)는, 3개의 주름부 중 양쪽 가장자리에 위치하는 2개의 가장자리 주름부(36, 37)보다 길게 연장될 수 있다. 도 3에 도시된 주름부의 개수 및 형상은 예시일 뿐이며, 본 발명의 비대칭형 멤브레인(30)은 필요에 따라 다양한 형상 및 개수의 주름부를 가질 수 있다.
도 4에는, 본 발명의 비대칭형 멤브레인(30)을 이용한 멤브레인 배열구조를 설명하기 위한, 액화가스 저장탱크의 부분적인 전개도가 도시되어 있다. 그에 비해 도 5에는, 비대칭형 멤브레인 대신에 대칭형 멤브레인(30A)을 이용한 일반적인 멤브레인 배열구조를 설명하기 위한, 액화가스 저장탱크의 부분적인 전개도가 도시되어 있다.
도 4는, 예를 들어, 액화가스 저장탱크(10)의 전방면(11)과 좌측면(13) 사이의 모서리 부분을 국부적으로 확대하여 전개도 형식으로 펼쳐 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 밀봉층(예컨대 1차 밀봉층)은 용접에 의해 서로 접합되는 복수개의 멤브레인으로 이루어지며, 예를 들어 비대칭형 멤브레인(30), 코너 멤브레인(60), 주름 멤브레인(40) 및 평판 멤브레인(50)을 포함할 수 있다.
비대칭형 멤브레인(30)은 액화가스 저장탱크(10)의 인접하는 2개의 면(예컨대 전방면(11)과 좌측면(13))에 걸쳐 연장되도록 수평방향으로 배열된다. 모서리 부분에 수평방향으로 배열된 비대칭형 멤브레인(30)은 복수개가 상하로 이격되어 배열된다. 모서리 부분에 서로 간격을 두고 수평방향으로 배열된 비대칭형 멤브레인(30)은, 제1 연장부(31)가 교대로 반대방향을 향하도록 배열된다. 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 하나의 비대칭형 멤브레인(30)의 제1 연장부(길이가 긴 쪽)가 전방면(액화가스 저장탱크의 인접하는 2개의 면 중 하나의 면) 상에서 연장되도록 배열되어 있다면, 상기 하나의 비대칭형 멤브레인(30)의 위아래에 배열된 다른 비대칭형 멤브레인(30)의 제1 연장부(31)는 좌측면(액화가스 저장탱크의 인접하는 2개의 면 중 다른 하나의 면) 상에서 연장되도록 배열된다.
코너 멤브레인(60)은 액화가스 저장탱크(10)의 인접하는 2개의 면을 곡면으로 연결하고 있다. 각각의 코너 멤브레인(60)은 서로 이격되어 있는 비대칭형 멤브레인(30)들 사이에 수직방향으로 배열된다. 코너 멤브레인(60)은 곡면을 이루는 곡면부만으로 이루어질 수도 있고, 곡면부와 평면부를 포함하여 이루어질 수도 있다.
설명의 편의상, 복수의 코너 멤브레인(60)이 배열된 방향으로 코너 멤브레인(60)의 중심을 통과하는 선(다시 말해서, 액화가스 저장탱크(10)의 인접하는 2개의 면의 가장자리들이 이어지는 부분에 상응함)을 저장탱크의 모서리선(또는 간단하게 모서리선(L))이라고 한다. 비대칭형 멤브레인(30)은, 모서리선(L)이 비대칭형 멤브레인(30)의 연결부(33)(도 3 참조)를 통과하도록, 배열되어 있다.
주름 멤브레인(40)은 액화가스 저장탱크(10)에 액화가스를 선적 또는 하역함에 따라 발생하는 열변형을 흡수할 수 있도록 형성되어 있는 주름을 갖는다. 주름의 형상 및 개수는 도면에 도시된 것만으로 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.
주름 멤브레인(40)은, 코너 멤브레인(60) 즉 모서리선(L)과 평행하게 수직방향으로 배열되는 수직방향 주름 멤브레인과, 코너 멤브레인(60) 즉 모서리선(L)과 직각인 수평방향으로 배열되는 수평방향 주름 멤브레인을 포함할 수 있다. 수직방향 주름 멤브레인과 수평방향 주름 멤브레인은 모두 동일한 형상 및 치수를 가질 수 있으며, 밀봉층을 형성할 때의 배향에 따른 명칭일 수 있다.
또한, 코너 멤브레인(60)과 직접 접합되는 위치에 배열된 주름 멤브레인(수직방향 주름 멤브레인)은 보더 멤브레인(42)이라고 할 수도 있다. 보더 멤브레인(42)은, 도 6에 도시된 바와 같이 주름 멤브레인(40)과 동일한 형상 및 치수를 가질 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 주름 멤브레인(40)과 길이는 동일하지만 폭이 좁은 형상을 가질 수도 있다. 도 4와 같이 보더 멤브레인(42)의 폭이 주름 멤브레인(40)의 폭에 비해 좁은 경우, 주름의 개수도 상이하게 형성될 수 있다.
평판 멤브레인(50)은 대략 사각형 플레이트 형상을 가지며, 복수개(예컨대 4개)의 주름 멤브레인(40)에 의해 혹은 복수개(예컨대 3개)의 주름 멤브레인(40)과 하나의 비대칭형 멤브레인(30)에 의해 둘러싸이도록 배열될 수 있다.
주름 멤브레인(40) 및 평판 멤브레인(50)은 액화가스 저장탱크(10)의 인접하는 2개의 면 중에서 하나의 면에서만 연장된다. 즉, 주름 멤브레인(40) 및 평판 멤브레인(50)은, 비대칭형 멤브레인(30)과는 달리, 동시에 2개의 면에 걸쳐 연장되도록 배열되지 않는다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 비대칭형 멤브레인(30)을 이용하여 액화가스 저장탱크(10)의 밀봉층을 형성할 경우, 밀봉층의 멤브레인 배열구조는 모서리선(L)을 중심으로 비대칭을 이룬다. 상세하게는, 본 발명에 따르면, 액화가스 저장탱크(10)의 인접하는 2개의 면의 가장자리들이 이어지는 부분인 모서리선(L)을 따라, 복수개의 비대칭형 멤브레인(30)이 서로 간격을 두고 배열된다. 이 때 비대칭형 멤브레인(30)은 수평방향으로 연장되도록 배열된다. 또, 비대칭형 멤브레인(30)은, 길이가 긴 쪽(제1 연장부(31))이 교대로 반대쪽을 향하도록, 배향되어 배열된다.
그에 비해, 도 5에 도시된 바와 같이, 비대칭형 멤브레인 대신에 대칭형 멤브레인(30A)을 이용한 일반적인 멤브레인 배열구조는 모서리선(L)을 중심으로 대칭을 이룬다. 비교를 위해, 도 5를 참조하면, 밀봉층(예컨대 1차 밀봉층)은 용접에 의해 서로 접합되는 복수개의 멤브레인으로 이루어지며, 예를 들어 대칭형 멤브레인(30A), 코너 멤브레인(60A), 주름 멤브레인(40) 및 평판 멤브레인(50)을 포함할 수 있다. 또한, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 주름 멤브레인 중에서 코너 멤브레인(60A)에 접합되는 것을 보더 멤브레인(42A)이라고 할 수도 있으며, 보더 멤브레인(42A)의 형상 및 크기는 주름 멤브레인(60A)과 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
대칭형 멤브레인(30A)을 사용하여 밀봉층을 형성할 경우, 액화가스 저장탱크의 각각의 면 상에 배열되는 주름 멤브레인(40) 및 평판 멤브레인(50)은, 비대칭형 멤브레인을 사용하여 밀봉층을 형성하는 경우에 사용되는 주름 멤브레인(40) 및 평판 멤브레인(50)과 동일한 것일 수 있다. 다만, 양쪽 연장부의 길이가 동일한 대칭형 멤브레인(30A)이 모서리선(L)을 따라 배열되므로, 액화가스 저장탱크의 인접하는 양쪽 면 상에 배열되는 멤브레인 배열구조는 모서리선(L)을 기준으로 대칭이다. 이 경우, 액화가스 저장탱크의 전방면 및 후방면과 경사면 사이의 연결 부위에 배열되는 멤브레인의 배열구조(특히 주름 멤브레인의 배열구조)는 상당히 복잡해지게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다수의 멤브레인을 접합하여 밀봉층을 형성함에 있어서, 저장탱크의 인접하는 2개의 면 사이의 모서리 부분에 비대칭형 멤브레인(30)을 설치함으로써, 경사면을 갖는 액화가스 저장탱크의 전방면 및 후방면 상에서의 경사면과 인접한 부위에 있어서, 밀봉층을 형성하기 위해 배열되는 멤브레인 배열구조(특히, 열변형 흡수를 위한 주름 멤브레인의 배열구조)를 단순화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 비대칭형 멤브레인을 활용하면, 저장탱크의 모서리 부분에 비대칭형 멤브레인을 적용하지 않는 경우에 비해, 멤브레인의 형상 다양화를 억제할 수 있어, 저장탱크 제작시 필요한 멤브레인의 종류가 감소될 수 있다. 따라서 멤브레인의 제품군이 감소되어 저장탱크 제작시의 시공관리 측면에서 유리하며, 멤브레인 제작을 위한 금형의 종류도 감소될 수 있어 멤브레인 및 저장탱크의 제작 비용이 감소될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
10: (액화가스) 저장탱크, 11: 전방면, 12: 후방면, 13: 좌측면, 14: 우측면, 15: 상부면, 16: 하부면, 30: 비대칭형 멤브레인, 31: 제1 연장부, 32: 제2 연장부, 33: 연결부, 35, 36, 37: 주름부, 40: 주름 멤브레인, 42: 보더 멤브레인, 50: 평판 멤브레인, 60: 코너 멤브레인.

Claims (10)

  1. 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크(10)에 밀봉층을 형성하기 위한 멤브레인으로서,
    일방향으로 연장되는 제1 연장부(31)와,
    상기 제1 연장부(31)와는 상이한 방향으로 연장되는 제2 연장부(32)
    를 포함하며,
    상기 제1 연장부(31)의 연장 길이는 상기 제2 연장부(32)의 연장 길이와 상이하여, 상기 제1 연장부(31)와 상기 제2 연장부(32)는 비대칭 형상을 이루는, 비대칭형 멤브레인(30).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 연장부(31)와 상기 제2 연장부(32) 사이에 개재되어 상기 제1 연장부(31)와 상기 제2 연장부(32)를 연결하는 연결부(33)를 더 포함하며,
    상기 제1 연장부(31) 및 상기 제2 연장부(32)는 평면 형상이고 상기 연결부(33)는 곡면 형상을 가지는, 비대칭형 멤브레인(30).
  3. 청구항 1에 있어서,
    하나 이상의 주름부를 포함하는, 비대칭형 멤브레인(30).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 주름부는 상기 제1 연장부(31)로부터 상기 제2 연장부(32)까지 뻗어 있도록 형성되는, 비대칭형 멤브레인(30).
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 비대칭형 멤브레인(30)에 형성된 상기 주름부(35, 36, 37)는 3개이며,
    상기 주름부 중 가운데에 위치하는 중앙 주름부(35)는, 상기 주름부 중 양쪽 가장자리에 위치하는 2개의 가장자리 주름부(36, 37)보다 길게 연장되는, 비대칭형 멤브레인(30).
  6. 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크(10)의 인접한 제1 면과 제2 면을 연결하는 밀봉층을 형성하기 위한 멤브레인 배열구조로서,
    청구항 1에 기재된 비대칭형 멤브레인(30)을 상기 저장탱크(10)의 상기 제1 면과 상기 제2 면에 걸쳐 설치하여, 상기 제1 면에 설치되는 멤브레인들과 상기 제2 면에 설치되는 멤브레인들은 비대칭을 이루는, 멤브레인 배열구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    복수의 상기 비대칭형 멤브레인(30)은, 상기 저장탱크(10)의 인접하는 상기 제1 면의 가장자리와 상기 제2 면의 가장자리가 이어지는 부분인 모서리선(L)을 따라, 서로 간격을 두고 수평방향으로 연장되도록 배열되는, 멤브레인 배열구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    복수의 상기 비대칭형 멤브레인(30)은, 상기 제1 연장부(31)가 교대로 반대쪽을 향하도록 배향되는, 멤브레인 배열구조.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 저장탱크(10)는 전방면(11), 후방면(12), 좌측면(13), 우측면(14), 상부면(15), 및 하부면(16)을 포함하며,
    상기 제1 면은 상기 전방면(11) 또는 상기 후방면(12)이고, 상기 제2 면은 상기 좌측면(13) 또는 상기 우측면(14)인, 멤브레인 배열구조.
  10. 다면체 형상을 가지며 액화가스를 저장하는 저장탱크(10)로서,
    선체 내벽에 설치되어 외부로부터의 열 유입을 차단하는 단열층과;
    천연가스가 저장탱크의 외부로 누출되지 않도록 밀봉하는 밀봉층; 을 포함하며,
    상기 밀봉층은 상기 저장탱크(10)의 인접한 제1 면과 제2 면을 연결하는 모서리 부분에 설치되는 복수의 비대칭형 멤브레인(30)을 포함하며,
    상기 비대칭형 멤브레인(30)은, 일방향으로 연장되는 제1 연장부(31)와, 상기 제1 연장부(31)와는 상이한 방향으로 연장되는 제2 연장부(32)를 포함하며,
    상기 제1 연장부(31)의 연장 길이는 상기 제2 연장부(32)의 연장 길이와 상이하여, 상기 제1 연장부(31)와 상기 제2 연장부(32)는 비대칭 형상을 이루는, 저장탱크(10).
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