# 단열 저장탱크

단열 저장탱크란 외부로부터의 열 침입을 차단하여 내부 저장 물질의 온도를 일정하게 유지하거나, 내부의 저온 상태가 외부로 유출되는 것을 방지하는 특수 저장 용기이다. 주로 액화천연가스(LNG)나 액체 질소, 액체 산소와 같은 초저온 유체를 저장할 때 필수적으로 사용되며, 에너지 효율을 높이고 물질의 기화 손실을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

## 원리

단열 저장탱크는 열전달의 세 가지 주요 경로인 전도, 대류, 복사를 차단하는 원리를 적용한다.

*   **전도 차단**: 열전도율이 매우 낮은 단열재(폴리우레탄 폼, 진공 층 등)를 사용하여 고체 벽면을 통해 전달되는 열을 억제한다.
*   **대류 차단**: 탱크 내부와 외부 사이에 진공 층을 형성하여 열을 전달할 매질(공기 등)을 제거함으로써 대류에 의한 열전달을 차단한다.
*   **복사 차단**: 알루미늄 박막이나 다층 단열재(MLI, Multi-Layer Insulation)를 사용하여 복사 에너지를 반사시켜 내부로 유입되는 열량을 줄인다.

## 주요 구성 요소

*   **내조 (Inner Vessel)**: 저온 유체와 직접 접촉하는 용기로, 극저온에서도 취성 파괴가 일어나지 않는 스테인리스강이나 니켈강 등의 특수 재질로 제작된다.
*   **외조 (Outer Vessel)**: 단열재를 보호하고 외부 환경으로부터 시스템을 지지하는 외벽이다.
*   **단열층 (Insulation Layer)**: 내조와 외조 사이에 위치하며, 진공 또는 단열재가 충진되어 열 침입을 막는 핵심 층이다.
*   **서포트 (Support)**: 내조를 외조 중앙에 고정시키는 지지대로, 접촉 면적을 최소화하여 전도 열손실을 줄이는 설계가 적용된다.

## 주요 종류

| 종류 | 단열 방식 | 주요 특성 | 주요 용도 |
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| **진공 단열 탱크** | 고진공 + MLI | 열전도율이 극히 낮음, 고성능 | 초저온 액체(액체 헬륨, 질소) |
| **폴리우레탄 폼 탱크** | 폼 충진 (Foam) | 제작 비용 저렴, 구조적 안정성 | LNG 저장, 냉동 창고 |
| **펄라이트 단열 탱크** | 펄라이트 충진 + 진공 | 대형 탱크 제작에 유리 | 대규모 산업용 가스 저장 |

## 적용 분야

*   **LNG 저장 및 운송**: 액화천연가스를 -162°C의 초저온 상태로 유지하여 부피를 줄여 저장하고 운송하는 데 사용된다.
*   **산업용 가스 저장**: 액체 질소($LN_2$), 액체 산소($LO_2$), 액체 아르곤($LAr$) 등 의료 및 산업용 초저온 가스 보관에 활용된다.
*   **초저온 냉동고**: 바이오 샘플, 백신 등 극저온 보관이 필요한 의약품 및 생물학적 시료 저장에 사용된다.

## 설계 시 고려사항

### 열손실 계산 및 재질 선정
외부 온도와 내부 저장 물질의 온도 차이가 매우 크기 때문에, 정밀한 열관류율 계산을 통해 단열재의 두께와 종류를 결정해야 한다. 또한, 극저온 환경에서 금속이 깨지는 현상을 방지하기 위해 저온 충격치가 우수한 재질을 선정해야 한다.

### BOG(Boil-Off Gas) 관리
초저온 저장탱크에서는 완벽한 단열이 불가능하므로, 미세하게 유입된 열에 의해 액체 가스가 기화하는 **BOG(Boil-Off Gas)** 현상이 발생한다. 이를 관리하기 위해 다음과 같은 방안을 적용한다.
*   **재액화 장치**: 발생한 BOG를 다시 냉각시켜 액체로 되돌려 탱크로 회수한다.
*   **압력 조절 밸브**: 탱크 내부 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위해 안전 밸브 및 압력 조절 시스템을 구축한다.
*   **BOG 연소 장치**: 회수가 불가능한 가스를 안전하게 연소시켜 배출한다.

### 안전 장치
내부 압력 상승으로 인한 폭발 위험을 방지하기 위해 안전 밸브(Safety Valve)와 파열판(Rupture Disk)을 설치하며, 진공도 유지를 위한 진공 모니터링 시스템을 갖추어야 한다.