액화천연가스 운반선의 화물창 document_id A220623112324

LNG 운반선의 화물창(Cargo Containment System)은 -165℃의 초저온 LNG를 저장 및 운반하기 위하여 구형 탱크(Spherical Type Tank)보다 용량이 크고 제작이 간편한 멤브레인형 탱크(Membrane Type Tank)가 선호되고 있다. 멤브레인형 LNG 운반선의 보냉 시스템은 프랑스의 가즈트랜스포트 이트 테크니가즈(Gaz Transport Et Technigaz, France)사에 의하여 개발된 가즈트랜스포트 시스템(Gaz Transport System)과 테크니가즈 시스템(Technigaz System)이 사용되고 있다. 가즈트랜스포트 시스템은 마크-Ⅲ(Mark??Ⅲ) 시스템으로 부르고도 있다. 가즈트랜스포트 시스템의 제1 방벽과 제2 방벽은 열팽창이 매우 낮은 인바강(Invar, 36% 니켈강)이 사용되고 있으며, 제1 및 제2 방벽 사이에는 펄라이트(Pearlite)가 채워진 단열 박스가 사용되고 있다. 테크니가즈 시스템의 제1 방벽은 열변형으로 인한 수축 및 팽창을 흡수하기 위하여 주름(Corrugation)이 성형된 스테인리스스틸시트(Stainless Steel Sheet)가 사용되고 있으며, 제2 방벽은 알루미늄포일(Aluminium Foil)의 양면에 유리섬유 복합재료가 접합된 형태의 트리플렉스(Triplex)가 사용되고 있다. 그리고 단열재 역할을 하는 폴리우레탄폼(Polyurethane Form)이 제1 및 제2 방벽 사이에 장착되어 있다. 가즈트랜스포트 시스템과 테크니가즈 시스템의 가스 기화율(BOR, Boil??off Rate)은 비슷한 것으로 알려져 있으나, 인바 멤브레인에 비해 스테인리스스틸시트 및 트리플렉스의 가격이 싸고 시공이 간편하며 폴리우레탄폼의 단열효과가 뛰어나기 때문에 테크니가즈 시스템이 선호되고 있다. 미국공개특허공보 제2005/0082297호에는 테크니가즈 시스템의 구조 및 시공방법이 개시되어 있다. 이 특허 문헌의 기술은 스테인리스스틸시트의 멤브레인에 의하여 제1 방벽을 시공하고 있다. 멤브레인은 LNG의 저장 온도인 -165℃에서 열수축(Thermal Shrinkage)에 의한 화물창의 열변형을 방지하기 위하여 주름을 구비하여 면강성(Surface Stiffness)을 낮추고 있다. 그러나 화물창의 운송 용량이 큰 경우, LNG 운반선의 롤링(Rolling), 피칭(Pitching) 등에 의하여 LGN의 출렁임(Sloshing)이 발생되어 큰 압력이 제1 방벽과 단열재에 작용된다. 제1 방벽과 단열재에 작용되는 압력에 의한 응력(Stress)이 제1 방벽과 단열재의 강도를 초과하면, 영구변형(Plastic Deformation) 및 파손이 발생되어 화물창의 안전성이 저하된다. 특히, 스테인리스스틸시트와 단열재의 접합부는 선체의 변형 및 출렁임에 의한 충격하중에 더욱 취약하다. 한편, 화물창의 안전성은 제1 방벽의 형상을 개선하여 향상시킬 수 있으나, 스테인리스스틸시트의 성형이 곤란하여 많은 제약을 받고 있다. 또한, 화물창의 안전성을 향상시키기 위하여 단열재의 밀도(Density)를 높일 수 있으나, 단열재의 열전도율(Thermal Conductivity)이 상승되어 단열성능이 저하되는 문제가 있다.