KR102201249B1

KR102201249B1 - 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널

Info

Publication number: KR102201249B1
Application number: KR1020130107137A
Authority: KR
Inventors: 김용태; 신정섭; 허행성; 강중규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2021-01-11
Also published as: KR20150028498A

Abstract

본 발명은 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 주름구조를 이루는 코러게이션이 독립된 구조를 가짐으로써, 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하면서도 극저온 유체의 저장에 요구되는 강도와 열수축의 흡수를 만족시키며, 패널본체를 서로 랩핑 용접으로 조립할 수 있도록 함으로써 자동화가 용이하고, 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널은 직사각형으로 이루어지되, 가로방향과 세로방향으로 다수로 배치되어 평면을 이루도록 하는 패널본체; 및 상기 패널본체에 가장자리를 제외한 부분에 형성되는 코러게이션을 포함한다.

Description

극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널 {Membrane panel of membrane type tank for cryogenic fluid storage}

본 발명은 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하고, 패널본체의 랩핑 용접이 가능하도록 하여, 생산성과 품질을 향상시킬 수 있도록 구성된 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 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(LNG Regasification Vessel), LNG FPSO(LNG Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(LNG Floating Storage and Regasification Unit) 등은 LNG의 저장을 위해 극저온에 견디기 위한 구조 및 재질로 이루어지는 저장탱크('화물창'이라고도 함)가 마련된다.

LNG의 저장탱크 중에서 멤브레인 타입의 저장탱크는 멤브레인 금속패널로 이루어진 밀봉벽이 단열재로 둘러싸여, 외부의 잠입열량에 의한 기화가스의 발생이 최소가 되도록 한다. 또한 멤브레인 금속패널은 극저온의 LNG와 직접적으로 접촉하게 됨으로써 응력변화에 대응할 수 있도록 저온 취성에 강한 금속 재질로 제작되고, 일정한 강도를 만족시킴과 동시에 반복적인 온도변화 및 LNG의 하중변화에 대해서 팽창 및 수축이 용이하도록 코러게이션 구조를 가진다.

종래의 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널로는 한국공개특허 제10-2005-0050170호의 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널이 있다. 이는 멤브레인 금속패널에 서로 평행하게 등간격을 이루며 형성되고, 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 횡방향 직선 코러게이션과, 상기 횡방향 직선 코러게이션과 직교하고, 서로 평행하게 등간격을 이루어 형성되며, 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 종방향 직선 코러게이션과, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션 마감부와 멤브레인 금속패널의 4변 사이에 위치하고, 일정폭을 구비하는 평면화된 접촉용접부로 구성되어, 단일 멤브레인 금속패널과 또 다른 단일 멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 시, 평면화된 접촉용접부에 의해 직선 용접하도록 구성된다.

그러나 종래의 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널은 횡방향 직선 코러게이션과 종방향 직선 코러게이션이 교차하는 부분(즉, 십자(+) 형태로 교차하는 부분)의 구조가 복잡하여, 여러 번의 포밍 프로세스(forming process) 등을 비롯한 복잡한 가공이 요구되고, 이로 인해 제작에 어려움이 따를 뿐만 아니라, 많은 시간과 비용이 소요되며, 생산성 저하 및 제조 비용 증가를 초래하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하면서도, 극저온 유체의 저장에 요구되는 강도와 열수축의 흡수를 만족시키며, 자동화가 용이하고, 생산성 및 품질을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온 유체를 저장하는 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 있어서, 다수로 배치되어 평면을 이루도록 하는 패널본체와; 상기 패널본체 상에서 가장자리를 제외한 부분에 형성되는 코러게이션; 을 포함하는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널이 제공된다.

상기 패널본체의 가장자리에는 상기 코러게이션이 형성되지 않는 동시에, 상기 패널본체는 평면 상에서 이루어지는 랩핑 용접(lapping welding)에 의해 다른 패널본체와 접합되어, 상기 패널본체에 형성된 상기 코러게이션은 다른 패널본체에 형성된 코러게이션과 교차하지 않을 수 있다.

상기 패널본체는 직사각형일 수 있다.

상기 패널본체는 장변이 단변의 정수배가 되도록 만들어질 수 있다.

상기 패널본체의 단변과 장변의 길이비는 1 : 2 일 수 있다.

상기 패널본체의 단변과 장변의 길이비는 1 : 3 일 수 있다.

다수의 상기 패널본체가 배열되어 평면을 이룰 때, 하나의 상기 패널본체의 장변과 또 다른 상기 패널본체의 단변이 맞닿아 연속된 패턴을 이룰 수 있다.

본 발명에 따르면, 주름구조를 이루는 코러게이션이 독립된 구조를 가짐으로써 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하면서도 극저온 유체의 저장에 요구되는 강도와 열수축의 흡수를 만족시키며, 패널본체를 서로 랩핑 용접으로 조립할 수 있도록 함으로써 자동화가 용이하고, 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 조립 상태를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 조립 상태를 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 제1 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 조립 상태를 도시한 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널(100)은, 탱크 제작시 가로방향과 세로방향으로 다수로 배치되어 평면을 이루도록 하는 형상을 가지는 패널본체(110)를 포함한다. 이 패널본체(110) 상에 형성되는 코러게이션(corrugation; 120)은 패널본체(110)의 가장자리를 회피하도록 형성되어, 패널본체(110)의 가장자리는 모두 평평한 동시에 모두 동일평면 상에 위치된다. 여기서 패널본체(110)는 직사각형을 예로 들어 설명하겠으나, 가로방향과 세로방향으로 다수로 배치되어 평면을 이루는 형상이라면, 반드시 직사각형에 한정되지 않는다.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널(100)은 극저온 유체, 예컨대 LNG의 저장이 필요한 선박이나 부유식 해양 구조물로서, LNGC(LNG Carrier), LNG RV(LNG Regasification Vessel), LNG FPSO(LNG Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(LNG Floating Storage and Regasification Unit) 등에 마련된 저장탱크에 적용될 수 있다.

패널본체(110)는 본 실시예에서처럼 직사각형으로 이루어지되, 가로방향과 세로방향으로 다수로 배치되어 평면을 이루도록 하며, 세로인 장변(112)이 가로인 단변(111)의 정수배, 예를 들어 2배에 해당하는 길이를 가질 수 있다. 또한 패널본체(110)는 다른 패널본체(110)와의 랩핑 용접(lapping welding)에 의해 멤브레인 타입 탱크의 밀봉벽을 이룰 수 있다.

패널본체(110)는 다수로 배열되어 용접에 의해 서로 연결됨으로써 LNG 등과 같은 극저온 유체에 직접적으로 접촉하는 밀봉벽을 이룰 수 있다. 통상 멤브레인 타입 저장탱크는, LNG의 누출을 방지하는 1차 및 2차 밀봉벽과, 열전달을 막아 LNG의 기화를 방지하는 1차 및 2차 단열벽이, 선체를 구성하는 바닥 또는 내부벽 등의 내부표면에 적층 설치됨으로써 제작되는데, 본 실시예에 따른 패널본체(110)는 다수개가 서로 접합됨으로써 LNG와 직접 접촉하는 1차 밀봉벽(즉, 멤브레인 패널(100))을 형성할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 1차 밀봉벽을 형성하는 패널본체(110)의 아래쪽으로, 1차 단열벽을 형성하는 1차 단열재, 2차 밀봉벽을 형성하는 2차 패널, 및 2차 단열벽을 형성하는 2차 단열재가 순차적으로 적층되어 하나의 단위 모듈화된 상태로 사용될 수도 있다.

패널본체(110)는, 극저온 유체인 LNG와 직접적으로 접촉하게 됨으로써 야기되는 응력 변화에 대응할 수 있도록 예컨대 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있고, 이 밖에도 알루미늄 합금이나 인바(Invar)를 포함하는 니켈합금강 등과 같이, 저온 취성에 강한 금속 재질로도 제작될 수 있으며, 코러게이션(120)이 형성됨으로써 일정한 강도를 만족시킴과 동시에, 반복적인 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 대해서 팽창 및 수축이 용이하도록 한다.

패널본체(110)는 일례로 본 실시예에서처럼 가로 : 세로의 길이 비율, 즉 단변(111) : 장변(112)의 길이 비율이 1 : 2로 이루어짐으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 지그재그의 반복적인 배열에 의해 평면을 이룰 수 있다.

코러게이션(120)은, 패널본체(110)에 가장자리를 제외한 부분에 형성됨으로써 패널본체(110)간의 랩핑 용접시 다른 코러게이션(120)과의 간섭을 일으키지 않도록 한다. 또한 코러게이션(120)은 패널본체(110)의 포밍(forming) 공정에 의해 패널본체(110)로부터 돌출되도록 형성될 수 있으며, 포밍 공정에 의해 단면이 반원이나 원호, 혹은 이에 유사한 형상, 또는 ∩자나 ∧자 형상 등으로 이루어질 수 있다.

코러게이션(120)은 본 실시예에서처럼 패널본체(110)에 세로방향을 따라 직선을 이루도록 형성될 수 있다. 또한 코러게이션(120)은 패널본체(110)에 다수개가 나란하도록 형성될 수 있다. 한편 코러게이션(120)은 패널본체(110)에 가로방향을 따라 형성됨은 물론, 직선 이외의 형상을 가지도록 형성될 수 있으나, 본 실시예에서처럼 패널본체(110)에 장변(112)에 해당하는 방향으로 형성됨으로써 길이 증가에 유리할 뿐만 아니라, 패널본체(110)의 안정적인 팽창과 수축을 가능하도록 한다. 특히, 패널본체(110)가 가로방향과 세로방향으로 배열됨에 따라 코러게이션(120)도 가로방향과 세로방향으로 배열됨으로써 열수축이 가로방향과 세로방향 모두 용이하도록 한다.

본 발명에 따르면, 패널본체(110)는 그 규격과 코러게이션(120)의 형성 구조가 동일한 단일의 종류만으로 1차 밀봉벽을 이루는 평면을 형성할 수 있다.

도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤브레인 패널(100)이 패턴을 이루어 배열됨으로써 1차 밀봉벽을 형성한 모습이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 멤브레인 패널(100)은 2개씩 서로 맞닿아 대략 L자형의 연속된 패턴(131, 132)을 이룰 수 있다. L자형 패턴을 이루기 위해서는 하나의 멤브레인 패널(100)의 단변과 또 다른 멤브레인 패널(100)의 장변이 서로 맞닿는 것이 바람직하다.

L자형 패턴 중 부재번호 131이 부여된 것은, 도 2에서 볼 때, 왼쪽에 위치한 하나의 멤브레인 패널(100)의 장변에 대하여, 오른쪽에 위치한 다른 하나의 멤브레인 패널(100)의 단변이 맞닿아 패턴을 형성하는 예를 나타낸다. 또, L자형 패턴 중 부재번호 132가 부여된 것은, 도 2에서 볼 때, 왼쪽에 위치한 하나의 멤브레인 패널(100)의 단변에 대하여, 오른쪽에 위치한 다른 하나의 멤브레인 패널(100)의 장변이 맞닿아 패턴을 형성하는 예를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 조립 상태를 도시한 평면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널(200)은, 직사각형으로 이루어지며 가로방향과 세로방향으로 다수로 배치되어 평면을 이루도록 하는 패널본체(210)와, 패널본체(210)에 가장자리를 제외한 부분에 형성되는 코러게이션(220)을 포함할 수 있는데, 패널본체(210)와 코러게이션(220)은 이전의 실시예에서 상세히 설명하였으므로 본 발명의 제1 실시예에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널(100)과의 차이점 위주로 설명하기로 한다.

본 실시예에서 패널본체(210)는 가로 : 세로의 길이 비율, 즉 단변(211) : 장변(212)의 길이 비율이 1: 3으로 이루어지는데, 이로 인해 일례로 한 쌍의 패널본체(210)를 L자가 되도록 한 상태에서, 이들의 반복적인 배열에 의해 상기한 평면, 즉 연속적인 1차 밀봉벽을 이루도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 패널본체(210)는 그 규격과 코러게이션(220)의 형성 구조가 동일한 단일의 종류만으로 1차 밀봉벽을 이루는 평면을 형성할 수 있다.

도 4에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤브레인 패널(200)이 패턴을 이루어 배열됨으로써 1차 밀봉벽을 형성한 모습이 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 멤브레인 패널(200)은 2개씩 서로 맞닿아 대략 L자형의 연속된 패턴(231, 232)을 이룰 수 있다. L자형 패턴을 이루기 위해서는 하나의 멤브레인 패널(200)의 단변과 또 다른 멤브레인 패널(200)의 장변이 서로 맞닿는 것이 바람직하다.

L자형 패턴 중 부재번호 231이 부여된 것은, 도 4에서 볼 때, 왼쪽에 위치한 하나의 멤브레인 패널(200)의 장변에 대하여, 오른쪽에 위치한 다른 하나의 멤브레인 패널(200)의 단변이 맞닿아 패턴을 형성하는 예를 나타낸다. 또, L자형 패턴 중 부재번호 232가 부여된 것은, 도 4에서 볼 때, 왼쪽에 위치한 하나의 멤브레인 패널(200)의 단변에 대하여, 오른쪽에 위치한 다른 하나의 멤브레인 패널(200)의 장변이 맞닿아 패턴을 형성하는 예를 나타낸다.

이와 같은 본 발명에 따른 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널의 작용을 설명하기로 한다.

극저온 유체인 LNG 저장을 위한 멤브레인 타입의 저장탱크에서, LNG에 직접 접하는 1차 밀봉벽으로서의 멤브레인 패널(100, 200)에는 코러게이션(120, 220)이 각각 독립된 구조를 가지도록 형성된다. 즉, 각각의 코러게이션(120, 220)은 인접하는 또 다른 멤브레인 패널(100, 200)에 형성되는 코러게이션(120, 220)과 연결되지 않는다.

나아가서, 패널본체(110, 210)가 가로방향과 세로방향으로 배열됨으로써 코러게이션(120, 220)도 이와 함께 가로방향과 세로방향으로 배열된다. 따라서, 코러게이션의 교차 부분을 없애도록 하면서도 극저온 유체의 저장에 요구되는 강도와 열수축 및 열팽창시의 변형을 만족시키도록 한다.

또한 패널본체(110, 210)가 서로 랩핑 용접으로 조립될 수 있게 됨으로써 모든 용접이 평면상에서 이루어질 수 있어, 용접 과정에 소요되는 시간과 노력을 최소화하도록 하고, 자동화가 용이하도록 하며, 이로 인해 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 품질을 높일 수 있다.

한편, 위에서는 패널본체(110, 210)가 직사각형으로 이루어지되, 패널본체의 세로인 장변(112, 212)이 가로인 단변(111, 211)의 정수배, 예를 들어 2배(제1 실시예)나 3배(제2 실시예)에 해당하는 길이를 가지는 것으로 설명하였지만, 장변이 반드시 단변의 정수배가 될 필요는 없으며, 본 발명에 따르면 설계시 필요에 따라 장변이 단변의 정수배가 되지 않도록 만들어질 수도 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.

110, 210 : 패널본체 111, 211 : 단변
112, 212 : 장변 120, 220 : 코러게이션

Claims

극저온 유체를 저장하는 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널에 있어서,
상기 탱크 내에 가로방향과 세로방향으로 다수로 배치되어 평면을 이루되, 장변이 단변의 정수배를 가지는 직사각형 형태로 마련되는 패널본체; 및
상기 패널본체 상에서 가장자리를 제외한 부분에 형성되되, 상기 패널본체의 장변을 따른 일방향으로만 연장되도록 형성되는 코러게이션을 포함하고,
다수의 상기 패널본체가 배열되어 평면을 이룰 때, 하나의 패널본체의 장변에 다른 패널본체의 단변이 맞닿아 L자형 구조를 이루는 패턴이 반복적으로 배열되어 밀봉벽을 구성하고, 이때 상기 패널본체의 장변에는 이웃하는 다른 패널본체의 장변과 이웃하는 또 다른 패널본체의 단변이 맞닿게 배치되는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
청구항 1에 있어서,
상기 패널본체의 가장자리에는 상기 코러게이션이 형성되지 않는 동시에, 상기 패널본체는 평면 상에서 이루어지는 랩핑 용접(lapping welding)에 의해 다른 패널본체와 접합되어, 상기 패널본체에 형성된 상기 코러게이션은 다른 패널본체에 형성된 코러게이션과 교차하지 않는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
청구항 1에 있어서,
상기 코러게이션은 각각의 상기 패널본체마다 다수개로 마련되어 나란하게 배치되는 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 패널본체의 단변과 장변의 길이비는 1 : 2 인 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
청구항 1에 있어서,
상기 패널본체의 단변과 장변의 길이비는 1 : 3 인 극저온 유체 저장용 멤브레인 타입 탱크의 멤브레인 패널.
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