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KR102075970B1 - 주름 집중형 멤브레인 및 이를 이용한 극저온 유체 저장탱크 - Google Patents

주름 집중형 멤브레인 및 이를 이용한 극저온 유체 저장탱크 Download PDF

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KR102075970B1
KR102075970B1 KR1020130106965A KR20130106965A KR102075970B1 KR 102075970 B1 KR102075970 B1 KR 102075970B1 KR 1020130106965 A KR1020130106965 A KR 1020130106965A KR 20130106965 A KR20130106965 A KR 20130106965A KR 102075970 B1 KR102075970 B1 KR 102075970B1
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KR
South Korea
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membrane
wrinkle
sheet member
longitudinal
pleat
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Application number
KR1020130106965A
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KR20150028896A (ko
Inventor
유현수
신정섭
강중규
엄항섭
Original Assignee
대우조선해양 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.)
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Publication date
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Priority to KR1020130106965A priority Critical patent/KR102075970B1/ko
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Abstract

주름 집중형 멤브레인 및 이를 이용한 극저온 유체 저장탱크가 개시된다. 본 발명의 주름 집중형 멤브레인은, 시트부재; 시트부재의 가장자리에 각각 마련되는 세로방향 주름부와 가로방향 주름부로 이루어지는 집중형 주름부; 및 시트부재의 코너부에 세로방향 주름부와 가로방향 주름부가 만나서 이루어지는 주름 교차부를 포함한다.

Description

주름 집중형 멤브레인 및 이를 이용한 극저온 유체 저장탱크{Wrinkle-intensive membrane and cryogenic fluid storage tank using the same}
본 발명은 주름 집중형 멤브레인 및 이를 이용한 극저온 유체 저장탱크에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 극저온 유체와 접촉하는 멤브레인 방벽이 열수축을 원활히 흡수할 수 있도록, 멤브레인의 가장자리 부분에 가로와 세로 양방향 주름을 집중적으로 배치하도록 구성된 주름 집중형 멤브레인 및 이를 이용한 극저온 유체 저장탱크에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquified Natural Gas, 이하, 'LNG'라 함)는 천연가스를 -163℃ 정도의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.
이러한 LNG의 저장이 필요한 선박이나 부유식 해양 구조물, 예를 들면, LNGC(LNG Carrier), LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등은 LNG의 저장을 위해 극저온에 견디기 위한 구조 및 재질로 이루어지는 저장탱크('화물창'이라고도 함)가 마련된다.
종래의 극저온 유체 저장탱크로는 한국공개특허 제10-2012-0039861호의 "직선 굴곡형 멤브레인 시트를 이용한 극저온 물질 운반선의 화물창"이 있다. 이는 극저온 물질을 저장하는 화물창으로서, 화물창의 외부를 형성하는 선체 셸과, 화물창의 내부에서 극저온 물질과 접촉하는 멤브레인 1차 방벽과, 상기 1차 방벽의 외측에 설치되는 1차 단열벽과, 상기 1차 단열벽의 외측에 설치되는 멤브레인 2차 방벽과, 상기 2차 방벽의 외측에 배치되어 선체 셸에 고정되는 2차 단열벽을 포함하고, 상기 1차 방벽은 바닥, 세로벽 및 천장이 횡벽과 만나 형성하는 횡벽 코너부 둘레를 따라, 코너 라인으로부터 양측 벽면으로 절곡되어 연장되는 평판 모양의 절곡판부와, 양측 절곡판부로부터 연장되는 것으로 복수의 주름단면이 코너 라인을 따라 평행하게 연속하여 형성되는 주름부를 구비하는 1차 코너 주름 패널과; 상기 1차 코너 주름 패널 이외의 주벽 및 횡벽 영역에 배치되는 평탄형의 1차 메인 패널을 포함하고, 상기 2차 방벽은, 바닥, 세로벽 및 천장이 횡벽과 만나 형성하는 횡벽 코너부 둘레를 따라, 코너 라인으로부터 양측 벽면으로 절곡되어 연장되는 평판 모양의 절곡판부와, 양측 절곡판부로부터 연장되는 것으로 복수의 주름단면이 코너 라인을 따라 평행하게 연속하여 형성되는 주름부를 구비하는 2차 코너 주름 패널과; 상기 2차 코너 주름 패널 이외의 주벽 및 횡벽 전체에 배치되는 평탄형의 2차 메인 패널을 포함한다.
그러나 이와 같은 종래의 극저온 유체 저장탱크는 전 영역에 주름이 일방향으로만 형성됨으로써 열수축을 충분히 흡수하기 어려우며, 이로 인해 저가의 스테인레스 스틸을 사용하는 것이 어려우므로 고가의 인바(Invar) 재질을 사용할 수 밖에 없고, 제조비용의 상승을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 멤브레인의 주름을 집중적으로 배치함으로써 화물창의 분할 제작 및 탑재가 가능하도록 하여 시공 기간을 단축시킬 수 있고, 멤브레인의 가장자리 또는 중앙부에 집중적으로 배치된 양방향 주름 부분과, 코너부 또는 중앙부에 배치된 교차 주름 부분에서 열수축에 대한 변형을 충분히 흡수하도록 하며, 이러한 흡수로 인해 저가의 스테인레스 스틸 재료를 사용할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온 유체를 저장하는 탱크의 멤브레인에 있어서, 시트부재; 상기 시트부재의 가장자리에 각각 마련되는 세로방향 주름부와 가로방향 주름부로 이루어지는 집중형 주름부; 및 상기 시트부재의 코너부에 상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 만나서 이루어지는 주름 교차부를 포함하는 주름 집중형 멤브레인이 제공된다.
상기 주름 교차부는 상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 직교하여 이루어질 수 있다.
상기 주름 교차부는 상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 대각선 형태로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 극저온 유체를 저장하는 탱크의 멤브레인에 있어서, 시트부재; 상기 시트부재의 중앙부를 가로지르도록 각각 마련되는 세로방향 주름부와 가로방향 주름부로 이루어지는 집중형 주름부; 및 상기 시트부재의 중앙부에 상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 만나서 이루어지는 주름 교차부를 포함하는 주름 집중형 멤브레인이 제공된다.
상기 주름 교차부는 상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 십자 형태로 교차하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 극저온 유체를 저장하는 탱크에 있어서, 상기 극저온 유체와 접촉하는 1차 멤브레인 방벽; 상기 1차 멤브레인 방벽의 외측에 설치되는 1차 인슐레이션 패널; 상기 1차 인슐레이션 패널의 외측에 설치되는 2차 멤브레인 방벽; 및 상기 2차 멤브레인 방벽의 외측에 설치되는 2차 인슐레이션 패널을 포함하고, 상기 1차 멤브레인 방벽은 상기한 주름 집중형 멤브레인의 조립에 의해 이루어지는 극저온 유체 저장탱크가 제공된다.
상기 2차 멤브레인 방벽은 상기 주름 집중형 멤브레인의 조립에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 멤브레인의 주름을 집중적으로 배치함으로써 화물창의 분할 제작 및 탑재가 가능하도록 하여 시공 기간을 단축시킬 수 있고, 멤브레인의 가장자리 또는 중앙부에 집중적으로 배치된 양방향 주름 부분과, 코너부 또는 중앙부에 배치된 교차 주름 부분에서 열수축에 대한 변형을 충분히 흡수하도록 하며, 이로 인해 저가의 스테인레스 스틸을 사용할 수 있도록 하여 재료 비용을 줄일 수 있고, 멤브레인의 주름을 작게 형성할 수 있도록 하여 주름 성형에 소요되는 시간과 비용을 대폭 줄일 수 있으며, 멤브레인의 시공에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크의 멤브레인을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크의 멤브레인에서 주름 교차부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크의 멤브레인에서 주름 교차부의 다른 예를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크의 멤브레인을 도시한 평면도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크(10)는 극저온 유체와 접촉하는 1차 멤브레인 방벽(11), 1차 멤브레인 방벽(11)의 외측에 설치되는 1차 인슐레이션 패널(12), 1차 인슐레이션 패널(12)의 외측에 설치되는 2차 멤브레인 방벽(13), 그리고 2차 멤브레인 방벽(13)의 외측에 설치되는 2차 인슐레이션 패널(14)을 포함한다. 여기서 외측은 선체(1)를 향하는 측을 의미한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크(10)는 극저온 유체, 예컨대 LNG의 저장이 필요한 선박이나 부유식 해양 구조물에 해당하는 LNGC(LNG Carrier), LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등에 화물창에 적용될 수 있다. 이는 제 2 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크에도 적용될 수 있다.
1차 멤브레인 방벽(11) 또는 1차 및 2차 멤브레인 방벽(11,13)은 본 발명에 따른 주름 집중형 멤브레인(100)의 조립에 의해 이루어질 수 있는데, 주름 집중형 멤브레인(100)에 대해서는 후술하기로 한다.
1차 인슐레이션 패널(12)은 1차 멤브레인 방벽(11)과 2차 멤브레인 방벽(13) 사이에 설치될 수 있다. 또한 2차 인슐레이션 패널(14)은 스터드 볼트 등과 같은 고정부재에 의해 선체(1)에 고정됨으로써 2차 멤브레인 방벽(13)이 선체(1) 사이에 설치될 수 있다.
1차 인슐레이션 패널(12)과 2차 인슐레이션 패널(14)은 일례로 목재로 만든 단열 상자 내부에 펄라이트(Pearlite) 분말을 채운 형태로 이루어질 수 있다. 이때 각각의 단열 상자들은 커플러로 연결될 수 있다.
여기서 1차 인슐레이션 패널(12)과 2차 인슐레이션 패널(14)은 예시적인 것으로서, 단열을 위한 다양한 재질과 구조를 가질 수 있음은 물론이다. 또한 1차 멤브레인 방벽(11), 1차 인슐레이션 패널(12), 2차 멤브레인 방벽(13) 그리고 2차 인슐레이션 패널(14)은 접착제로 접착된 상태로 서로 결합되거나, 그 밖에 다른 방법에 의해 서로 결합될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주름 집중형 멤브레인(100)은 시트부재(110), 집중형 주름부(120), 그리고 주름 교차부(130)를 포함하며, 1차 멤브레인 방벽(11; 도 1에 도시)의 각 면을 이루거나, 나아가서 2차 멤브레인 방벽(13; 도 1에 도시)의 각 면을 이룰 수 있다.
시트부재(110)는 본 실시예에서처럼 사각형의 시트 형태를 가질 수 있고, 다수로 배열되어 일례로 용접에 의해 서로 연결될 수 있으며, 멤브레인 앵커링라인(150)이 대각선 방향으로 설치될 수 있고, 극저온 유체인 LNG와 직접적으로 접촉하게 됨으로써 열에 의한 스트레스의 변화에 대응할 수 있도록 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다.
한편 시트부재(110)는 스테인레스 스틸에 반드시 한하지 않고, 알루미늄 합금이나 인바(Invar)를 포함하는 니켈합금강 등과 같이, 저온 취성에 강한 금속 재질로도 제작될 수 있다.
집중형 주름부(120)는 시트부재(110)의 가장자리에 각각 마련되는 세로방향 주름부(121)와 가로방향 주름부(122)로 이루어질 수 있다. 즉, 세로방향 주름부(121)는 시트부재(110)의 가장자리에서 세로방향에 해당하는 부분에 마련된다. 또한 가로방향 주름부(122)는 시트부재(110)의 가장자리에서 가로방향에 해당하는 부분에 마련된다. 따라서 세로방향 주름부(121)와 가로방향 주름부(122)는 서로의 연결에 의해 시트부재(110)의 가장자리를 차지하게 된다.
세로방향 주름부(121)와 가로방향 주름부(122) 각각은 서로 나란하도록 다수로 배열되는 주름(121a,122a)으로 이루어질 수 있으며, 시트부재(110)에 직접 포밍(forming) 공정에 의해 형성되거나, 별도로 제작되어 시트부재(110)에 연결되도록 부착될 수도 있다.
주름 교차부(130)는 시트부재(110)의 코너부에 세로방향 주름부(121)와 가로방향 주름부(122)가 만나서 이루어진다. 주름 교차부(130)는 본 실시예에서처럼 세로방향 주름부(121)와 가로방향 주름부(122)가 직교하여 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 주름 교차부(130)는 세로방향 주름부(121)와 가로방향 주름부(122)가 서로 직교하게 됨으로써, 세로방향 주름부(121)를 이루게 되는 주름(121a) 각각과 가로방향 주름부(122)를 이루게 되는 주름(122a) 각각이 십자로 교차하여 입체 구조를 이루는 입체 교차부분(131)을 포함하도록 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다른 예에 따른 주름 교차부(140)는 시트부재(110; 도 2에 도시)의 모서리 부분에 위치하게 됨으로써 서로 만나는 세로방향 주름부(121)와 가로방향 주름부(122)를 대각선(141) 형태로 연결할 수 있다. 여기서 대각선(141)에 해당 부분은 주름 구조로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크를 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크(20)는 1차 멤브레인 방벽(21), 1차 인슐레이션 패널(22), 2차 멤브레인 방벽(23) 그리고 2차 인슐레이션 패널(24)을 포함하는 점에서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크(10)와 동일하되, 1차 멤브레인 방벽(21) 또는 1차 및 2차 멤브레인 방벽(21,23)을 이루는 멤브레인(200)에서, 집중형 주름부(220)와 주름 교차부(230)의 형성 위치가 본 발명의 제 1 실시예에 따른 극저온 유체 저장탱크(10)의 멤브레인(100)과 상이하며, 이에 대해서 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에서 주름 집중형 멤브레인(200)은 시트부재(210)와, 시트부재(210)의 중앙부를 가로지르도록 각각 마련되는 세로방향 주름부(221)와 가로방향 주름부(222)로 이루어지는 집중형 주름부(220)와, 시트부재(210)의 중앙부에 세로방향 주름부(221)와 가로방향 주름부(222)가 만나서 이루어지는 주름 교차부(230)를 포함한다.
또한 주름 교차부(230)는 세로방향 주름부(221)와 가로방향 주름부(222)가 십자 형태로 교차함으로써 입체 교차부분(231)을 가질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 주름 집중형 멤브레인 및 이를 이용한 극저온 유체 저장탱크의 작용을 설명하면 다음과 같다.
멤브레인(100,200)의 주름, 즉 집중형 주름부(120,220)를 가장자리 또는 중앙부에 집중적으로 배치함으로써 화물창의 분할 제작 및 탑재가 가능하도록 하고, 이로 인해 시공 기간을 단축시킬 수 있다.
멤브레인(100,200)의 가장자리 또는 중앙부에 집중적으로 배치된 양방향 주름 부분인 집중형 주름부(120,220)와, 코너부 또는 중앙부에 배치된 교차 주름 부분인 주름 교차부(130,230)에서 열수축에 대한 변형을 충분히 흡수하도록 하며, 이러한 흡수로 인해 저가의 스테인레스 스틸로 제작될 수 있도록 하여 재료 비용을 줄일 수 있다.
멤브레인(100,200)의 주름이 열수축에 대한 변형을 충분히 흡수하게 됨으로써 종래의 멤브레인 주름보다 양적인 측면에서 작게 형성할 수 있으며, 주름 성형에 소요되는 시간과 비용을 대폭 줄일 수 있으며, 멤브레인(100,200)의 시공에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
1 : 선체 10,20 : 극저온 유체 저장탱크
11,21 : 1차 멤브레인 방벽 12,22 : 1차 인슐레이션 패널
13,23 : 2차 멤브레인 방벽 14,24 : 2치 인슐레이션 패널
100,200 : 멤브레인 110,210 : 시트부재
120,220 : 집중형 주름부 121,221 : 세로방향 주름부
121a : 주름 122,222 : 가로방향 주름부
122a : 주름 130,140,230 : 주름 교차부
131,231 : 입체 교차부분 141 : 대각선
150 : 멤브레인 앵커링라인

Claims (7)

  1. 극저온 유체를 저장하는 탱크의 멤브레인에 있어서,
    사각형의 시트 형태로 마련되어 상기 탱크의 각 면을 이루는 시트부재;
    상기 시트부재의 세로방향 양 가장자리에 마련되는 세로방향 주름부;
    상기 시트부재의 가로방향 양 가장자리에 마련되는 가로방향 주름부; 및
    상기 시트부재의 각 코너부에 상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 서로 만나서 이루어지는 주름 교차부를 포함하는 주름 집중형 멤브레인.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주름 교차부는,
    상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 직교하여 이루어지는 주름 집중형 멤브레인.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주름 교차부는,
    상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 대각선 형태로 연결되는 주름 집중형 멤브레인.
  4. 극저온 유체를 저장하는 탱크의 멤브레인에 있어서,
    상기 탱크의 각 면을 이루는 시트부재;
    상기 시트부재의 중앙부를 가로지르도록 각각 마련되는 세로방향 주름부와 가로방향 주름부로 이어지는 집중형 주름부; 및
    상기 시트부재의 중앙부에 상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 만나서 이루어지는 주름 교차부를 포함하고,
    상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부는 각각 동일한 방향으로 나란하게 배열되는 2 이상의 주름을 포함하되,
    상기 세로방향 주름부는 상기 시트부재의 너비에 대한 중심 라인을 따라서만 형성되고, 상기 가로방향 주름부는 상기 시트부재의 길이에 대한 중심 라인을 따라서만 형성되는 주름 집중형 멤브레인.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 주름 교차부는,
    상기 세로방향 주름부와 상기 가로방향 주름부가 십자 형태로 교차하여 이루어지는 주름 집중형 멤브레인.
  6. 극저온 유체를 저장하는 탱크에 있어서,
    상기 극저온 유체와 접촉하는 1차 멤브레인 방벽;
    상기 1차 멤브레인 방벽의 외측에 설치되는 1차 인슐레이션 패널;
    상기 1차 인슐레이션 패널의 외측에 설치되는 2차 멤브레인 방벽; 및
    상기 2차 멤브레인 방벽의 외측에 설치되는 2차 인슐레이션 패널을 포함하고,
    상기 1차 멤브레인 방벽은,
    청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 주름 집중형 멤브레인의 조립에 의해 이루어지는 극저온 유체 저장탱크.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 2차 멤브레인 방벽은,
    상기 주름 집중형 멤브레인의 조립에 의해 이루어지는 극저온 유체 저장탱크.
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