저장탱크

플랜트 산업에서 기름, 물, 화학적 성분을 갖고 있는 유체는 공정과정간 다양항 형상과 크기를 갖고 있는 탱크에 수집 및 저장된다. 저장탱크를 설계하는 과정에서 유체가 가지고 있는 특성과 사용압력을 고려하여 적절한 혹은 적합한 형태를 선정하고 설계를 진행하는 것이 중요하다. 

 

  저장탱크는 크게 바닥과 원통형 쉘(수직벽) 혹은 구 모양의 쉘과 지붕을 갖고 있는 구조이다. 사용하고자 하는 압력(목적)으로 구분하면 대기압탱크, 저압탱크, 중압탱크, 고압탱크로 나눌 수 있고, 형상에 따라 CRT, DRT, FRT, Sphere Tank로 나눌 수 있다.

 

1. CRT (Cone Roof Tank)

 

출처 플랜트인사이트

 

수직 원통형의 shell (측판), cone roof (원추형 지붕), bottom (바닥판)으로 구성된 탱크이다. 가장 일반적으로 사용되는 탱크로서 건설비와 유지비가 적게 들어 가장 경제적인 탱크이다. 대기압 또는 대기압보다 약간 높은 압력하에서 모든 액체 저장에 적용된다. 내,외압의 변화에 약한 단점이 있어 지붕에 pressure or vacuum vent를 설치하거나 그렇지 않은 경우에는 vent를 설치하여 대기압과 동일한 압력을 유지하게 한다. 또한, 상부와 하부에 각각 manhole을 만들어 유지보수가 용이하도록 설계되어 있다. 타 저장탱크와 다르가 간단한 구조이므로 대형으로 제작할 수 있지만, 커질수록 roof structure의 개수가 많아지면서 frt보다 건설비용이 높아질 수 있다.

 

2. DRT (Dome Roof Tank)

 

 

출처 https://whatispiping.com/a-short-description-of-various-types-of-atmospheric-storage-tanks

 

  수직 원통형의 shell과 dome roof (반구형 지붕), bottom으로 구성된 탱크로서 대기압 또는 저압(15psi)하에서 사용된다. CRT가 roof 구조상 대기압보다 약간 높은 정도의 압력하에만 사용되는 단점을 보완하여 roof형태가 cone형태보다 높은 압력에서 견딜수 있는 dome 형태이다. CRT, FRT에 비해 높은 압력에서 사용되므로 저장물의 증발을 억제하여 증발손실을 줄일 수 있다. 

 

3. FRT (Floating Roof Tank)

 

 

출처 http://www.ansonindustry.com/floating-roof-tank.html

 

  구조적으로 CRT에 존재하는 vapor zone에 의한 증발손실을 막기위해 roof가 액면에 밀착하여 움직이는 구조이다. 이로인해 탱크 내의 증발공간을 최소화하고, roof의 부식과 화재에 대한 위험을 감소하는 효과를 갖고 있다. floating roof와 shell사이에는 seal을 설치하여 vapor의 대기 유출을 방지한다. 증기압이 높거나 휘발성이 강한 유종의 저장에 적용된다. 인화점인 약 27도 이하인 원유, 휘발유, 나프타 등을 CRT에 저장하면 액면상부의 공간에 공기와 증기가 섞여서 폭발의 위험이 있으므로, 이러한 유종은 FRT에 저장한다. 그림에서 알 수 있듯이 roof가 바닥에 내려온다 하여도 약 1.2m의 공간이 남아 있기 때문에 CRT보다 DEAD STOCK이 크다는 것을 알 수 있다. 

 

출처 http://www.ansonindustry.com/floating-roof-tank.html

오른쪽은 기존 FRT이고 왼쪽은 IFRT이다. 

 

4. Sphere Tank (Ball Tank)

 

 

출처 SK이노베이션

 

  상온, 상압하에서 기체로 존재하나 중, 고압하에서 액체로 존재하는 물질을 저장하는 탱크이다. 동일한 압력 하에서 구형은 원동형에 비해 발생하는 응력이 작기 때문에 원통형에 비하여 높은 압력하에서 사용하기 적합하다. 완전 구형인 sphere tank와 타원형인 spheroid tank로 나눌 수 있다.

 

4.1 Sphere

 

  중압, 고압하에서 액체, 기체를 저장하는 탱크로서 이론적으로 가장 우수한 형태이다. 구형은 일정 체적에 대하여 최소의 표면적을 가진 형상으로 강도적으로 안전한 구조이다. 즉 동일한 압력하에서 동일한 내경, 동일한 두께를 가진 구형과 원통형에 작용하는 응력은 2배 차이가 난다) 하지만 제작이 원통형에 비해 어렵고 단가가 높다. 그러므로 작게 만들어 여러개를 사용하는 것 보다 크게 만들어 사용하는게 경제적으로 좋다. 

 

4.2 Spheriod

 

출처 구글

 

  구형을 약간 평평하게 한 타원형의 탱크이다.  작용 응력이 어느 부분에서도 일정하기 때문에 사용재료를 최소화하여 가장 경제적인 설계가 된다.