KR100673865B1 - 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템 - Google Patents
선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박으로부터 배출되는 배기가스의 배출허용기준을 규제하고 있는 IMO 대기오염방지협약(MARPOL ANNEX Ⅵ)에 대처하기 위하여 현재 국내의 항만교통정보센터에서 운영되고 있는 선박자동식별장치(AIS; Automatic Identification System)를 이용하여 선박의 종류, 선박의 속도, 디젤엔진의 형식 등의 정보를 통해 미리 저장된 배출계수 산출 프로그램을 통해 실시간으로 해당 선박의 배기 가스 배출량을 산출하고, 그 배출량이 위험 수준에 있을 경우 항만의 대기환경을 관리하는 중앙제어실로부터 엔진의 출력 또는 선박의 속도를 제한하게 하고, 이후 해당 선박이 항만에 정박한 시간에 따른 배출 총량을 산정한 데이터로 환경부담금 등을 부과할 수 있게 하는 시스템을 제공하며, 나아가 이러한 데이터의 축적을 통하여 항만의 대기 오염도 예측, 선박 배출 가스의 정량화 작업 수행 및 지구온난화 정책수립의 자료로 활용할 수 있게 하는 배기가스 관리 시스템을 구축하게 하는 것이다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 선박 정보를 표시한 테이블 도면.
도 3은 본 발명에 따른 선박 배출계수 정보와 배출량을 표시하는 테이블 도면.
도 4는 본 발명에 따른 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템의 개략적인 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템의 실시예 개념을 전자해도 상에 표시한 개념 가상도.
본 발명은 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템에 관한 것으로, 선박으로부터 배출되는 배기가스의 배출허용기준을 규제하고 있는 IMO 대기오염방지협약(MARPOL ANNEX Ⅵ)에 대처하기 위하여 현재 국내의 항만교통정보센터 에서 운영되고 있는 선박자동식별장치(AIS)(Automatic Identification System)를 이용한 선박의 배기가스 배출량 산출 및 이를 토대로 한 선박의 속도 규제와 환경부담금 청구, 나아가 배출량 데이터의 축적을 통하여 항만의 대기 오염도 예측, 선박 배출 가스의 정량화 작업 수행 및 지구온난화 정책수립의 자료로 활용할 수 있게 하는 배기가스 관리 시스템을 구축하는 것이다.
국가간 운송수단 중 하나인 선박은, 그 수가 기아급수적으로 증가하면서 선박으로부터 배출되는 기름 및 배기가스에 의한 해양 및 대기 오염이 지구온난화와 해양생태계 파괴를 가속시키고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 인식한 국제사회는, 1954년 기름에 의한 해양오염 방지를 위한 국제협약을 채택하게 되었고, 더 나아가 선박으로부터의 고의적인 해양오염을 방지하기 위한 협약(MARPOL 73/78)이 채택되었다.
MARPOL 73/78 협약은 선박의 기름, 하수, 폐기물 누출에 의한 해양 오염뿐만 아니라, 선박으로부터 배출되는 배기가스에 의한 대기 오염의 심각성을 지적하고 있으며, 그에 따라 1997년에 선박에 의한 대기 오염을 발생시키는 질소산화물, 황산화물, 염화불화탄소 등의 배출 허용기준을 규정한 MARPOL ANNEX Ⅵ가 개정, 2004년 상반기에 발효되었다.
대기 오염원 중, 선박의 배기가스는 전체 대기 오염원의 10% 비율 이하로 공장에서 배출되는 가스나 육상교통수단에서 배출되는 가스의 오염원 비중에 비하여 작은 수치이지만, 외국선 및 연안선 등의 선박이 드나드는 항만에서의 경우는 선박의 배기가스에 의한 대기 오염도가 현재 약 36.5%를 차지하고 있으며, 지금까지의 선박 운항 증가추이로 본다면, 2015년에는 선박에 의한 항만 대기 오염도가 약 60%를 차지할 것으로 예상된다.
이에 따라, 선박 배출가스를 국제 허용 기준 이하로의 규제가 절실히 요구되고 있으나, 현재 국내 항만 관리 시스템은, 기름, 쓰레기, 하수 등의 수질 및 토양 모염에 비중을 두고 관리하고 있을 뿐, 선박으로부터 배출되는 대기 오염물질에 대한 관리는 전혀 이루어지지 않고 있는 실정이고, 이에 대한 구체적인 대처방안조차 마련되지 않고 있다.
이에 따라, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 선박 배출가스 규제의 국제적 움직임에 적절히 대처하기 위하여 국내에 산재해 있는 각 항만에서의 선박 출입국 및 운항 현황과 이들을 관리하고 있는 선박자동식별장치(AIS)(Automatic Identification System)를 이용하여 얻은 각 선박의 고유 정보를 통해 선박 배기가스의 배출량을 실시간으로 산출하여 각 선박의 운항을 통제, 관리할 수 있고, 이와 같이 누적된 산출량 통계로서 선박의 배출가스에 의한 항만 대기오염의 확산을 예측 가능하게 하는 관리시스템을 구축하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템은, 컴퓨터 및 GPS 위성 위치 센서를 이용하여 선박의 종류, 선박의 좌표(위치), 속도, 적재화물 등의 정보를 관리하는 선박자동식별장치(AIS) 통신 프로토콜을 이용함에 있어서, 선박자동식별장치(AIS) 통신 프로토콜로부터 선박의 종류, 엔진 형식, 선박의 속도 등의 자료를 도출하는 선박 정보 도출 단계와, 상기 도출된 선박 정보로부터 미리 데이터베이스화 된 배출계수를 통해 해당 선박의 가스 배출량을 실시간으로 도출하는 배출량 산출 단계와, 상기 가스 배출량이 국제 협약 규제 규격에 적합한지의 여부를 도출하는 정보 제어 단계와, 상기 정보 제어로부터 해당 선박의 배기가스 배출량 정보 전송 및 통제 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템을 나타낸 블록도이다.
도면을 참조한 선박자동식별장치(AIS) 프로토콜은, 각 선박에 장착된 위성 위치 센서와 항만에 설치된 육상기지국의 상호 무선 데이터 교환 수단을 통해 GPS 위성 추적 시스템을 이용하는 것으로, 육상기지국에서는 각 선박으로부터 보고되는 선박 정보를 수신하여 관리하고, 필요할 경우 개별 선박 심볼을 선택하여 해당 선박의 정보를 열람할 수 있다.
또한, 선박에서는 자선의 위치 및 항행 관련정보를 주위 선박 및 육상기지국에 보고하고, 타 선박 및 육상기지국으로부터 정보를 수신하여 전자해도상에 자선의 위치 및 타 선박의 위치와 항행 속도와 육상기지국의 명령 등을 실시간으로 제공받을 수 있다.
이러한 선박자동식별장치(AIS) 프로토콜을 통해 육상기지국은 항만 주변에 위치한 선박들의 고유 정보, 즉 선박의 종류, 규모, 위치, 속도, 적재화물 및 선주 등의 정보를 보고 받을 수 있으며, 본 발명은 특히 선박의 종류로부터의 엔진 형식과, 선박의 속도 정보가 중앙제어실에 보고되는 선박정보도출 단계를 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 선박 정보를 수동으로 입력하기 위한 테이블을 출력한 도면으로서, 상기 선박정보도출 단계에 의한 선박 고유 정보에 의하여 미리 데이터베이스화 된 각 선박의 고유 배출계수(하기 표 1 참조)에 근거한 자동 프로그램에 의하여 해당 선박의 배출가스 배출량을 실시간으로 산출할 수 있으며, 본 발명은 이러한 배출량산출 단계를 포함한다.
[표 1]
정속 및 감속 모드에서의 선박 디젤엔진의 배출계수(g/hp-hr)
| 엔진 형태 | HC | CO | NOX | PM | SOX |
| 저속 | 0.395 | 0.82 | 17.60 | 1.29 | 9.56 |
| 정속 | 0.395 | 0.52 | 12.38 | 1.31 | 9.69 |
한편, 상기 선박의 배출량 산출시, GPS 시스템으로부터 인식된 특정 선박에 대한 선박 고유 정보를 알 수 없는 경우가 있으며, 이는 배출계수에 의한 배출가스 배출량을 자동으로 산출할 수 없는 경우이다.
따라서, 특정 선박과의 무선 통신으로부터 습득된 선박의 종류와 엔진 형식을 도 2에서와 같은 입력창에 수동으로 입력하여 고유 번호를 지정, 저장할 수 있 으며, 이때, 미확인 선박의 속도는 GPS 시스템으로부터 시간 당 위치의 변화 거리로부터 산출된 값으로 저의될 수 있으므로, 상기 수동 입력 수치와 GPS 시스템으로부터의 자동 속도 감지에 의한 배출계수 연산으로 지속적인 가스 배출량 산출이 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 선박 배출계수 정보와 배출량을 표시하는 테이블 도면으로서, 상기 정보제어 단계를 가시화 한 것이다.
GPS 시스템으로부터 습득된 선박 고유의 배출계수 또는 도 2에서와 같은 수동 입력 수치에 의하여 미리 데이터 베이스화 된 자료를 통해 도 3과 같이 전자해도 상에 표시된 임의 선택된 선박의 배출가스 내에 포함된 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소 등의 배출계수를 통해 가스 배출량을 산출하여 표시할 수 있고, 또한 이를 허용 기준치와 대비가 가능하도록 표시할 수도 있다.
이와 같은 형태로 GPS 시스템 상에 인식된 항만 인근의 모든 선박의 배출가스 배출량을 동시에 산출, 저장, 관리할 수 있으며, 본 발명은 이러한 정보제어 단계를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템의 개략적인 구성도로서, 본 발명의 응용 예를 도시한 것이다.
선박자동식별장치(AIS)에서 습득된 선박의 고유 정보, 즉 도시된 바와 같이 선박의 길이, 폭, 적재화물정보, 시각, 속도, 좌표 및 선수방위 등의 정보에서 필요한 요소를 추출하여 얻어진 배출가스 배출량 정보는 항만을 담당하고 있는 정부 또는 지자체에 통보되어 법규에 근거, 배출가스의 배출량에 따라 환경부담금을 책 정, 해당 선주에게 청구할 수 있고, 이러한 수익은 친환경 항만을 운영하는 대체 비용으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 시스템에 의하여 관리, 누적된 데이터를 통해 선박 배출가스 정량화 작업의 수행 및 지구 온난화 대책을 마련하는 기초자료로 활용 가능하며, 이러한 시스템이 국제적으로 확대될 경우, 범국제적 선박의 배출가스 관리 시스템이 구축될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템의 실시예 개념을 전자해도 상에 표시한 개념 가상도로서, 도면을 참조하면 상기와 같은 본 발명의 시스템에 의하여 항만으로 입국하는 선박의 배출가스 배출량을 실시간으로 측정하고, 그 측정량이 국제 허용기준을 초과할 경우, 해당 선박에 대하여 엔진 출력의 감속을 명령하는 통신 작업을 수행한다.
또한, 선박의 속도 측정이 가능하므로, 항만과 선박의 거리에 비례하여 적정한 운항 속도 정보를 선박에 제공할 수 있으며, 출국하는 선박에 대해서는 정박 시간과 배출가스 배출량에 대하여 책정된 환경부담금을 통신 수단에 의하여 청구할 수 있는 바, 본 발명은 이러한 정보전송 및 통제 단계를 포함한다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리 시스템에 의하면, 국내에 산재해 있는 각 항만에서의 선박 출입국 및 운항 현황과 이들을 관리하고 있는 선박자동식별장치(AIS)(Automatic Identification System)를 이용하여 얻은 각 선박의 고유 정보를 통해 선박 배기가 스의 배출량을 실시간으로 산출하여 총 배출량을 산출함으로서 각 선박의 운항을 통제, 관리할 수 있고, 이를 근거로 환경 부담금을 책정, 청구함으로서 정부는 소정의 수익을 거둘 수 있을 뿐만 아니라, 선주는 배출 가스를 줄이기 위한 노력으로 대기 오염의 확산 속도를 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 상기와 같은 방법으로 누적된 산출량 통계로서 선박의 배출가스에 의한 항만 대기오염의 확산을 예측 가능하게 하는 관리시스템을 구축할 수 있고, 이를 통해 선박 배출가스 규제의 국제적 움직임에 적절히 대처할 수 있는 효과적인 발명이다.
Claims (4)
- 컴퓨터 및 GPS 위성 위치 센서를 이용한 선박자동식별장치 통신 프로토콜로부터 선박의 고유 정보를 도출하는 선박 정보 도출 단계를 포함하는 선박 배출가스 관리시스템에 있어서,상기 선박 정보 도출 단계로부터 미리 데이터베이스화 된 선박의 배출가스 배출계수를 통해 해당 선박의 가스 배출량을 실시간으로 도출하는 배출량 산출 단계와, 상기 산출된 배출가스 배출량이 국제 협약 규제 규격에 적합한지 여부를 도출하는 정보 제어 단계와, 상기 정보 제어로부터 해당 선박의 배출가스 배출량 정보 전송 및 통제 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템.
- 청구항 1에 있어서,상기 배출량 산출단계는, 각 선박으로부터 실시간으로 산출된 배출가스의 배출량을 컴퓨터 모니터를 통해 표시 및 출력이 가능하고, 미확인 선박에 대해서는 통신 프로토콜로부터 습득된 해당 선박의 고유 정보를 사용자가 직접 입력할 수 있게 하고, 상기 입력된 정보 데이터와 상기 선박자동식별장치를 통한 해당 선박의 시간에 대한 위치 변화로부터 얻어진 속도 정보로써 미확인 선박의 배출가스 배출량을 산출 및 표시하는 것을 특징으로 하는 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,상기 정보제어단계는, 각 선박의 배출가스에 내에 함유된 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소의 각 농도를 산출 및 컴퓨터 모니터를 통한 출력 및 표시가 가능하고, 이를 저장하여 데이터베이스화하는 것을 특징으로 하는 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,정보 전송 및 통제 단계는, 상기 정보제어단계를 통해 얻어진 결과로써 선박의 배출가스 배출량 정보를 해당 선박에 실시간으로 전송 및 운항을 통제하고, 출국 선박에 대해서 배출량을 통해 책정된 환경부담금 부과하는 것을 특징으로 하는 선박 배출가스에 의한 항만 대기오염 배출 관리시스템.
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