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KR102003407B1 - 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템 - Google Patents

극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템 Download PDF

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KR102003407B1
KR102003407B1 KR1020170180711A KR20170180711A KR102003407B1 KR 102003407 B1 KR102003407 B1 KR 102003407B1 KR 1020170180711 A KR1020170180711 A KR 1020170180711A KR 20170180711 A KR20170180711 A KR 20170180711A KR 102003407 B1 KR102003407 B1 KR 102003407B1
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박성우
권승민
김현승
강중규
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
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Publication date
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Priority to CN201880039181.5A priority patent/CN110785346B/zh
Priority to EP18896602.2A priority patent/EP3733501A4/en
Priority to US16/621,124 priority patent/US11597477B2/en
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Abstract

본 발명은 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에 관한 것으로, 복수 개의 판넬을 교차로 배치하면 판넬이 샌드위치 형태로 배치되므로 표면의 플라이우드 또는 복합재가 섬유강화 폴리우레탄 폼보다 열 수축이 작게 발생하기 때문에 단일 판넬 보다 수축량이 줄어들며, 교차 배치로 인해서 판넬 사이에 발생할 수 있는 간극도 작을 뿐만 아니라 간극에서 발생할 수 있는 열손실이 2차 단열층의 하부 판넬 사이의 간극으로 연결되지 않아 열손실을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 하부 판넬 위에 설치된 상부 판넬이 하부 판넬을 하방으로 눌러서 하부 판넬의 변형을 제약하는 기능을 가지고 있어 판넬에서 발생하는 변형을 최소한으로 줄여서 2차 멤브레인이 판넬의 변형에 의한 강도적 부담을 줄일 수 있다.

Description

극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템{INSULATION SYSTEM FOR NATURAL GAS CARGO OF CARRIER AND LIQUEFIED NATURAL GAS FUEL TANK}
본 발명은 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 단열성능 향상을 위해서 2차 단열층을 복수 개의 판넬(panel)로 판넬 두께 방향으로 적층하여 교차 배치함으로써, 판넬 사이의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 온도차에 의한 변형을 최소화할 수 있는 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에 관한 것이다.
일반적으로 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas: 이하, LNG라 약칭함)의 상태로 LNG 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.
LNG는 천연가스를 극저온 대략, -163℃로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선이나, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 도착한 후, 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(regasification vessel)는 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크, 즉 화물창을 구비한다.
최근에는 LNG FPSO(floating, production, storage and offloading)나 LNG FSRU(floating storage and regasification unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 운반선이나 LNG RV에 설치되는 화물창이 구비된다.
LNG FPSO는 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 화물창 내에 저장하고, 필요 시 화물창 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다.
LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 LNG를 화물창에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.
이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 화물창이 설치된다.
화물창은 단열재에 액체화물의 하중이 직접적으로 작용하는 지의 여부에 따라 독립탱크형(independent tank)과 멤브레인형(membrane type)으로 분류할 수 있다.
통상, 멤브레인형 화물창은 GTT NO96형과 TGZ Mark Ⅲ형 등으로 나눠지며, 독립탱크형 화물창은 MOSS형과 IHI-SPB형 등으로 나눠진다.
멤브레인형 화물창은 특수 금속판의 종류에 따라 단열재 및 구조가 상이한데, GTT NO96형은 인바(Invar - 철과 니켈이 주성분인 열팽창률이 아주 작은 합금) 재질의 박판을 사용하며, MARK Ⅲ형은 스테인레스 재질의 박판을 사용한다.
GTT NO96형의 화물창은 0.5 ~ 1.5㎜ 두께의 인바 강으로 이루어지는 1차 멤브레인 및 2차 멤브레인과, 플라이우드 박스(plywood box) 및 펄라이트(perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이 선체의 내부에 번갈아 적층되어 설치된다.
GTT NO96형 화물창의 단열 시스템은 인바 강(36% 니켈 강)과 펄라이트 및 플라이우드로 제작된 단열박스가 2개의 층으로 적층되어 이루어지며, 플라이우드는 단열박스의 재료로 사용되고 있다.
종래 액화가스 화물창의 단열시스템에서는, 1차 단열층의 단열성능을 유지하기 위하여 1차 단열층의 두께를 줄이는 데에 기술적 한계가 있다. 즉, 1차 단열층의 두께를 너무 얇게 하는 경우 단열성능에 문제가 발생하고, 1차 단열층 고정에 기술적으로 문제가 발생한다.
한국 공개특허 제10-2000-0011347호
액화가스 화물창은 강화폴리우레탄 폼(R-PUF)으로 제조된 다수의 인슐레이션 판넬을 포함하는데, 폴리우레탄 폼으로 구성되는 단열구조는 극저온 액화천연가스 등을 효과적으로 단열시키기에 부족할 수 있으며, 이러한 이유로 단열성능을 높이기 위하여 종래에는 인슐레이션 판넬의 두께를 과도하게 두껍게 설치하기도 하였으나, 이는, 화물창의 적재부피를 감소시키는 문제가 있으며, 인슐레이션 판넬의 두께가 두꺼워짐으로써, 제조 비용이 증대될 뿐만 아니라 두꺼워진 인슐레이션 판넬의 무게에 의해서 운송비용이 상승하는 문제가 있다.
또한, 기존에 사용되는 폴리우레탄 폼이나 스티로폼 등과 같은 종래의 인슐레이션 판넬 대신 다른 인슐레이션 판넬을 대체하여 사용하는 경우, 단열성능이 저하되거나 단열성능이 우수하더라도 자체 강도나 외부의 충격에 약한 문제점이 발생할 수 있다.
도 1은 일반적인 2차 단열층과 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층을 도시한 단면도이다.
그리고 도 2는 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층 사이의 간극에서 발생하는 열손실을 설명하는 단면도이고, 도 3은 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층의 열 수축을 설명하는 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 2차 단열층(10)의 단열성능을 향상시키기 위하여 2차 단열층(10)의 두께를 단순히 확대하여서 제작한 단일구조의 2차 단열층(20)을 채용하는 방식을 사용하였다. 2차 단열층을 구성하고 있는 재료인 섬유강화 폴리우레탄 폼과 플라이우드로 구성된 단열시스템에서, 단열성능을 향상시키기 위해 섬유강화 폴리우레탄 폼의 두께 증가가 필요하나, 섬유강화 폴리우레탄 폼은 정량적 두께 증가에 한계가 있다. 두께가 증가한 판넬은 실제 온도 조건상에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 열 경로(thermal path)가 짧아져서 대류 등의 열손실이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 열 수축시 단일구조의 2차 단열층(20)의 변형이 심각하게 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 극저온에서 사용 가능한 금속소재 멤브레인을 1차 및 2차 멤브레인으로 사용하고, 1차 단열층은 플라이우드(plywood), 단열재, 복합재 등으로 조합된 복합체로 구성되어 2차 단열층 두께 대비 20-30% 이내의 두께를 가지도록 하며, 2차 단열층은 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼과 플라이우드의 샌드위치 형태 구성을 포함하되, 단열시스템의 단열성능 향상을 위해서 2차 단열층의 두께를 증가(확대)하는 방식과 구조에 있어, 2차 단열층을 구성하는 섬유강화 폴리우레탄 폼의 두께를 단순히 증가시키는 종전의 방식을 탈피하여, 2차 단열층을 복수 개의 판넬로 두께 방향으로 적층하고 교차 배치함으로써, 판넬 사이의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 단일의 판넬에 비해서 온도차에 의한 변형을 최소화할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선체 내벽 측에 설치되는 2차 단열층과, 액화가스 측에 설치되는 1차 단열층을 구비하는 단열시스템에 있어서, 상기 2차 단열층은, 복수 개의 판넬이 다단으로 두께 방향으로 적층되고, 교차 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 단열층은 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼과 플라이우드의 샌드위치 형태로 구성될 수 있다.
본 발명은 2차 단열층이 복수 개의 판넬이 다단으로 두께 방향으로 분할 적층되고, 교차 배치되어 상기 판넬 사이의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 온도차에 의한 변형을 줄일 수 있는 구성이다.
본 발명은 상기 복수 개의 판넬을 고정하는 판넬 고정유닛을 더 포함한다.
상기 2차 단열층은 하부 판넬과 상부 판넬로 2단으로 구성될 수 있으며, 판넬 고정유닛은 하부 판넬 고정부와 상부 판넬 고정부를 포함한다.
상기 하부 판넬 고정부는 하부 판넬의 센터에 설치되는 센터고정용 하부 판넬 고정부와, 하부 판넬의 네 모서리 부근에 설치되는 모서리 고정용 하부 판넬 고정부를 포함할 수 있다.
상기 센터고정용 하부 판넬 고정부는, 선체 내벽에 용접되고 하부 판넬의 센터에 형성된 고정용 구멍(관통부)를 관통하여 설치되는 고정용 로드; 및 상기 고정용 로드의 상단에 결합하기 위하여 하부에는 나사 부가 형성되고 상부에는 상기 상부 판넬의 네 모서리 부분에 결합하기 위하여 4개의 스터드 볼트 부가 형성된 고정용 베이스; 를 포함할 수 있다.
상기 모서리 고정용 하부 판넬 고정부는, 선체 내벽에 가까운 하부 판넬의 네 모서리 부근에 시공된 고정용 구멍을 이용하여 선체에 용접된 스터드 볼트 그리고/또는 마스틱 본드를 이용하여 고정할 수 있다.
이와 같이 2차 단열층은, 선체 내벽에 가까운 하부 판넬은 네 모서리 인근에 시공된 고정용 구멍을 이용하여 선체에 용접된 스터드 볼트 그리고/또는 마스틱 본드를 이용하여 하부 판넬을 일차로 고정하고, 하부 판넬의 중앙부에 시공된 고정용 구멍으로 고정 로드(rod)와 상부 판넬을 고정할 수 있는 고정용 베이스를 이용하여 하부 판넬을 추가로 고정할 수 있다. 고정용 베이스는 하부 판넬의 상면에 리벳(rivet) 등으로 고정될 수 있다.
상기 상부 판넬 고정부는, 상기 스터드 볼트 부; 상기 하부 판넬의 고정을 위해 상기 스터드 볼트 부에 체결되는 너트; 상기 스터드 볼트 부에 끼워지며, 탄성도를 조절하는 탄성체; 및 상기 상부 판넬의 국부적 손상을 방지하기 위하여 스터드 볼트 부에 끼워져 상기 탄성체에 적층되는 압축 고정용 몰드를 포함할 수 있다.
더 나아가, 1차 단열층은 플라이우드(plywood), 단열재, 복합재로 조합된 복합체로 구성되어 상기 2차 단열층 두께 대비 20-30% 이내의 두께를 가질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 종래에는 단열성 향상을 위해서 단일 판넬의 두께를 단순히 증가시키는 방식을 사용하였으나, 이 경우, 판넬 두께의 한계가 존재한다. 즉, 폴리우레탄 폼의 발포 높이의 한계가 존재하기 때문에 판넬 두께를 증가시키는 데에 제약이 있었으나, 본 발명에서는 복수 개의 판넬을 다단으로 적층함으로써, 판넬의 단열 두께를 증가시키는데에 제약이 없어진다.
통상, 단열성 향상을 위해 단일 판넬의 두께를 증가시키는 경우, 2차 단열층의 상부와 하부에서 액화가스에 의해서 온도차에 따라 열 수축이 발생한다. 이때 액화가스에 더 가깝게 위치하는 상부 판넬이 하부 판넬보다 열 수축이 크게 발생하는데, 단열 두께를 증가시켰을 경우, 그 수축량은 더 증가하여 판넬 사이에 간극이 발생하여 단열성이 저하되는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명에서는 복수 개의 판넬을 교차로 배치하면 판넬이 샌드위치 형태로 배치되므로, 표면의 플라이우드 또는 복합재가 섬유강화 폴리우레탄 폼보다 열 수축이 작게 발생하기 때문에 단일 판넬 보다 수축량이 줄어들며, 판넬의 교차 배치로 인해서 판넬 사이에 발생할 수 있는 간극도 작을 뿐만 아니라 간극에서 발생할 수 있는 열손실이 2차 단열층의 하부 판넬 사이의 간극으로 연결되지 않아 열손실을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 하부 판넬 위에 설치된 상부 판넬이 하부 판넬을 하방으로 눌러서 하부 판넬의 변형을 제약하는 기능이 있으므로, 2차 단열층에서 발생하는 변형을 최소한으로 줄여서 2차 단열층 변형에 따른 2차 멤브레인의 강도적 부담을 대폭 줄일 수 있다.
도 1은 종래 2차 단열층과 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층을 도시한 단면도
도 2는 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층 사이의 간극에서 발생하는 열손실을 설명하는 단면도
도 3은 두께가 확대된 단일구조의 2차 단열층의 열 수축을 설명하는 단면도
도 4는 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 하부 판넬을 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 하부 판넬 및 상부 판넬을 도시한 사시도
도 6은 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 하부 판넬과 상부 판넬과 2차 멤브레인을 도시한 사시도
도 7은 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 센터고정용 하부 판넬 고정부를 도시한 단면도
도 8은 도 6의 A 부분에 대하여 본 발명의 모서리 고정용 하부 판넬 고정부를 도시한 단면도
도 9는 도 6의 B 부분에 대하여 본 발명의 센터고정용 하부 판넬 고정부와 상부 판넬 고정부를 도시한 단면도
도 10은 본 발명의 판넬 사이 간극에서의 열손실 방지를 설명하는 단면도
도 11은 본 발명의 판넬에서 열 수축을 도시한 단면도
도 12는 본 발명의 플라이우드로 구성된 1차 단열층을 도시한 사시도
도 13은 본 발명의 복합재로 구성된 1차 단열층을 도시한 사시도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 하부 판넬을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 하부 판넬 및 상부 판넬을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 2차 단열층의 하부 판넬과 상부 판넬과 2차 멤브레인을 도시한 사시도이다.
그리고 도 7은 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서, 센터고정용 하부 판넬 고정부를 도시한 단면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템은, 선체 내벽(1) 측에 설치되는 2차 단열층(200)과, 액화가스 측에 설치되는 1차 단열층(100)을 구비하며, 2차 단열층(200)은 복수 개의 판넬이 다단으로 두께 방향으로 적층되고 교차 배치될 수 있다.
즉, 본 발명은 2차 단열층(200)이 복수 개의 판넬(210, 220)이 다단으로 두께 방향으로 분할 적층되고, 교차 배치되어 판넬(210, 220) 사이의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 온도차에 의한 변형을 줄일 수 있는 구성이다.
본 실시 예에서는 설명의 편의를 위해서 2차 단열층(200)이 2단 구조, 즉 하부 판넬(210)과 상부 판넬(220)로 구성된 것을 일 예로 설명하기로 한다.
본 실시 예에서는 하부 판넬(210)과 상부 판넬(220)을 고정하는 판넬 고정유닛을 더 포함할 수 있다.
판넬 고정유닛은, 하부 판넬(210)을 선체 내벽(1)에 고정하기 위한 하부 판넬 고정부(300)와 상부 판넬(220)을 고정하기 위한 상부 판넬 고정부(400)를 포함한다.
다시, 하부 판넬 고정부(300)는, 하부 판넬(210)의 센터에 설치되는 센터고정용 하부 판넬 고정부(310)와 하부 판넬(210)의 네 모서리 부근에 설치되는 모서리 고정용 하부 판넬 고정부(320)를 포함한다.
우선, 도 9에 도시된 바와 같이, 센터고정용 하부 판넬 고정부(310)는, 선체 내벽(1)에 용접되고, 하부 판넬(210)의 센터에 형성된 고정용 구멍(관통부)(H2)를 관통하여 설치되는 고정용 로드(311); 및 고정용 로드(311)의 상단에 결합하기 위하여 하부에는 나사 부(312a)가 형성되고 상부에는 상부 판넬(220)의 네 모서리 부분에 결합하기 위하여 4개의 스터드 볼트 부(312b)가 형성된 고정용 베이스(312)를 포함한다.
그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 모서리 고정용 하부 판넬 고정부(320)는, 하부 판넬(210)이 설치되는 선체 내벽(1)에 고정되는 스터드 볼트(321); 하부 판넬(210)의 고정을 위해 스터드 볼트(321)에 체결되는 너트(322); 스터드 볼트(321)에 끼워지며, 선체 내벽(1)의 변형 정도에 따라 탄성도를 조절하는 탄성체(323); 하부 판넬(210)의 국부적 손상을 방지하기 위하여 스터드 볼트(321)에 끼워져 탄성체(323)에 적층되는 압축 고정용 몰드(324); 및 선체 내벽(1)의 변형 정도에 따라 높이 조절을 위한 기준 판(325) 을 포함한다.
즉, 본 실시 예에서는 화물창의 선체 내벽(1)의 변형 조건에 따라 탄성도(spring constant)를 다르게 설정하여 고정될 수 있는데, 그 일 예로서 스터드 볼트(stud bolt)(321), 너트(nut)(322), 탄성체(washer spring)(323), 압축 고정용 몰드(mold)(324), 및 기준 판(reference wedge)(325)을 포함할 수 있다.
다시 말해서, 스터드 볼트(stud bolt)(321)는 하부 판넬(210)이 설치되는 선체 내벽(1)에 고정된다. 스터드 볼트(321)의 고정방식은 통상의 체결수단, 예를 들어, 용접 등으로 고정될 수 있다.
너트(nut)(322)는 하부 판넬(210) 고정을 위해서 스터드 볼트(321)에 체결된다.
탄성체(washer spring)(323)는 스터드 볼트(321)에 끼워지며, 하부 판넬(210)의 선체 내벽(1)의 변형 정도에 따라 탄성도를 조절하도록 구성된다. 탄성도 조절을 위해서 탄성체(323)는 3단 또는 5단 등으로 교체될 수 있다.
압축 고정용 몰드(324)는 하부 판넬(210)의 국부적 손상을 방지하기 위하여 스터드 볼트(321)에 끼워져 탄성체(323) 위에 적층되도록 구성되는 것으로, 고밀도 PUF, 압축 목재 등이 사용될 수 있다. 기준 판(reference wedge)(325)은 선체 내벽(1)에 고정되고 그 기준 판(325)에는 스터드 볼트(321)가 수직으로 고정된다.
기준 판(325)은 하부 판넬(210)의 선체 내벽(1)의 변형 정도에 따라 높이를 조절할 수 있도록 구성된다.
압축 고정용 몰드(324)의 상부에는 충진 플러그(326)가 설치되며, 충진 플러그(326)는 스터드 볼트(321)가 설치되는 고정용 구멍(관통부)(H1) 안을 채우고 하부 판넬(210)의 손상을 방지하는 역할을 한다.
그리고 도 9는 본 발명의 상부 판넬 고정부를 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상부 판넬 고정부(400)는 스터드 볼트 부(312b); 상부 판넬(220)의 고정을 위해 스터드 볼트 부(312b)에 체결되는 너트(422); 스터드 볼트 부(312b)에 끼워지며, 탄성도를 조절하는 탄성체(423); 및 상부 판넬(220)의 국부적 손상을 방지하기 위하여 스터드 볼트 부(312b)에 끼워져 탄성체(423)에 적층되는 압축 고정용 몰드(424)를 포함한다.
압축 고정용 몰드(424)의 상부에는 충진 플러그(426)가 설치되며, 충진 플러그(426)는 스터드 볼트 부(312b)가 설치되는 고정용 구멍(관통부)(H) 안을 채우고 상부 판넬(220)의 손상을 방지하는 역할을 한다.
한편, 첨부도면을 참조하여, 2차 단열층(200) 및 1차 단열층(100: 도 12 참조)의 설치순서를 살펴보면, 선체 내벽(1) 위에 하부 판넬(210)을 설치한 후에, 모서리 고정용 하부 판넬 고정부(320)를 이용하여 일차적으로 하부 판넬(210)을 고정한다. 그 다음, 센터고정용 하부 판넬 고정부(310)를 이용하여 하부 판넬(210)을 추가로 고정한다.
센터고정용 하부 판넬 고정부(310)를 이용하여 하부 판넬(210)을 고정하는 경우, 고정용 베이스(312)의 나사 부(312a)에 고정용 로드(311)를 체결함으로써, 하부 판넬(210)이 더욱 견고하게 고정된다.
하부 판넬(210) 위에는 상부 판넬(220)을 두께 방향으로 분할 적층하고, 교차 배치하여 하부 판넬(210)과 상부 판넬(220) 사이의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 온도차에 의한 변형을 줄일 수 있도록 한다. 이때, 상부 판넬 고정부(400)를 이용하여 상부 판넬(220)을 고정한다. 상부 판넬(220) 위에는 2차 멤브레인(201), 1차 단열층(100)을 설치한다.
상부 판넬 고정부(400)는 전술한 모서리 고정용 하부 판넬 고정부(320) 구성과 유사하므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 실시 예에서, 1차 단열층(100)은 플라이우드(plywood), 단열재, 복합재로 조합된 복합체로 구성되어 2차 단열층(200) 두께 대비 20-30% 이내의 두께를 가지고 구성될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 1차 단열층은 다수의 플라이우드로 구성될 수도 있고, 도 13에 도시된 바와 같이, 복합재로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 2차 단열층(200)이 복수 개의 판넬, 예를 들어 하부 판넬(210)과 상부 판넬(220)의 2단으로 두께 방향으로 분할 적층되고, 교차 배치되어 하부 판넬(210)과 상부 판넬(220) 사이의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화한다. 즉, 열 경로(thermal path)가 길어져서 대류 등의 열손실이 발생하지 않게 된다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 하부 판넬(210) 위에는 상부 판넬(220)을 두께 방향으로 분할 적층하고, 교차 배치함으로써, 열 수축시 온도차에 의한 변형을 줄여서 2차 단열층의 변형을 최소화할 수 있다.
종래에는 단열성 향상을 위해 단일 판넬의 두께를 증가시킬 경우, 판넬 두께의 한계가 존재(발포 높이의 한계)하기 때문에 판넬 두께 증가에 제약이 있으나, 본 발명에서는 복수의 판넬을 적층할 경우 단열 두께를 증가시키는데에 제약이 없어진다.
다시 말해서, 단열성 향상을 위해 단일 판넬의 두께를 증가시킬 경우, 2차 단열층의 상부와 하부의 온도차에 따라 열 수축이 발생하며, 2차 단열층 상부가 하부보다 수축이 크게 발생하고, 단열 두께를 증가시켰을 경우 그 수축량은 더 증가하여 판넬 사이의 간극을 발생시키게 되는데, 본 발명에서는 복수 개의 판넬을 교차로 배치하면 판넬이 샌드위치 형태로 배치되므로 표면의 플라이우드 또는 복합재가 섬유강화 폴리우레탄 폼보다 열 수축이 작게 발생하기 때문에 단일 판넬 보다 수축량이 줄어들며, 교차 배치로 인해서 판넬 사이에 발생할 수 있는 간극도 작을 뿐만 아니라 간극에서 발생할 수 있는 열손실이 2차 단열층의 하부 판넬 사이의 간극으로 연결되지 않아 열손실을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 하부 판넬 위에 설치된 상부 판넬이 하부 판넬을 하방으로 눌러서 하부 판넬의 변형을 제약하는 기능을 가지고 있어 판넬에서 발생하는 변형을 최소한으로 줄여서 2차 멤브레인이 판넬의 변형에 의한 강도적 부담을 줄일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
예를 들어, 본 발명의 설명에 있어 1차 단열층과 2차 단열층은 각각 액화가스에 인접하는 단열패널과 선체 내벽에 인접하는 단열층으로 구분하고 있는바, 이는 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것에 불과하고 그 반대로 변경될 수도 있다.
또한, 상부(상측)와 하부(하측)라는 표현도 설명의 편의를 위해서 임의로 설정한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며, 화물창 특성상 위치 및 보는 방향에 따라 반대로 변경될 수 있음은 물론이다.
1: 선체 내벽
100: 1차 단열층
200: 2차 단열층
210: 하부 판넬
220: 상부 판넬
300: 하부 판넬 고정부
310: 센터고정용 하부 판넬 고정부
320: 모서리 고정용 하부 판넬 고정부
311: 고정용 로드
312a: 나사 부
312b: 스터드 볼트 부
312: 고정용 베이스
321: 스터드 볼트
322: 너트
323: 탄성체
324: 압축 고정용 몰드
325: 기준 판
400: 상부 판넬 고정부
422: 너트
423: 탄성체
424: 압축 고정용 몰드
426: 충진 플러그
H1,H2: 고정용 구멍(관통부)

Claims (8)

  1. 선체 내벽 측에 설치되는 2차 단열층과, 액화가스 측에 설치되는 1차 단열층을 구비하는 단열 시스템에 있어서,
    상기 2차 단열층은, 복수 개의 판넬이 다단으로 두께 방향으로 적층되고, 교차 배치되는 것을 특징으로 하되,
    상기 복수 개의 판넬을 고정하는 판넬 고정유닛을 포함하고,
    상기 판넬 고정유닛은, 하부 판넬 고정부와 상부 판넬 고정부를 포함하고,
    상기 하부 판넬 고정부는, 하부 판넬의 센터에 설치되는 센터고정용 하부 판넬 고정부를 포함하며,
    상기 센터고정용 하부 판넬 고정부는
    상기 선체 내벽에 용접되고, 하부 판넬의 센터에 형성된 고정용 구멍(관통부)를 관통하여 설치되는 고정용 로드; 및
    상기 고정용 로드의 상단에 결합하기 위하여 하부에는 나사 부가 형성되고 상부에는 상부 판넬의 네 모서리 부분에 결합하기 위하여 4개의 스터드 볼트 부가 형성된 고정용 베이스;를 포함하는, 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 판넬 고정부는
    상기 하부 판넬의 네 모서리 부근에 설치되는 모서리 고정용 하부 판넬 고정부; 를 더 포함하는, 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 모서리 고정용 하부 판넬 고정부는
    상기 하부 판넬이 설치되는 상기 선체 내벽에 고정되는 스터드 볼트;
    상기 하부 판넬의 고정을 위해 상기 스터드 볼트에 체결되는 너트;
    상기 스터드 볼트에 끼워지며, 상기 선체 내벽의 변형 정도에 따라 탄성도를 조절하는 탄성체;
    상기 하부 판넬의 국부적 손상을 방지하기 위하여 상기 스터드 볼트에 끼워져 상기 탄성체에 적층되는 압축 고정용 몰드; 및
    상기 선체 내벽의 변형 정도에 따라 높이 조절을 위한 기준 판; 을 포함하는, 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 판넬 고정부는
    상기 스터드 볼트 부;
    상기 상부 판넬의 고정을 위해 상기 스터드 볼트 부에 체결되는 너트;
    상기 스터드 볼트 부에 끼워지며, 탄성도를 조절하는 탄성체; 및
    상기 상부 판넬의 국부적 손상을 방지하기 위하여 스터드 볼트 부에 끼워져 상기 탄성체에 적층되는 압축 고정용 몰드; 를 포함하는, 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 단열층은 플라이우드(plywood), 단열재, 복합재로 조합된 복합체로 구성되어 상기 2차 단열층 두께 대비 20-30% 이내의 두께를 가지고, 상기 2차 단열층은 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼과, 플라이우드 또는 플라이우드 및 복합재의 샌드위치 형태 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 단열층이 복수 개의 판넬이 다단으로 두께 방향으로 분할 적층되고, 교차 배치되어 상기 판넬 사이의 간격에서 발생할 수 있는 열손실을 최소화하고, 온도차에 의한 변형을 줄이는 구조인 것을 특징으로 하는, 극저온 액화가스 운반선의 화물창 및 액화가스 연료용기의 멤브레인형 단열시스템.
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