KR101324120B1 - 선박 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인; 및 상기 배출라인에 설치되며, 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 통합유닛을 포함하고, 상기 통합유닛은, 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관; 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스에 포함된 질소산화물을 반응시키기 위한 촉매유닛; 및 상기 촉매유닛이 설치되는 설치부를 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인; 및 상기 배출라인에 설치되며, 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 통합유닛을 포함하고, 상기 통합유닛은, 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관; 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스에 포함된 질소산화물을 반응시키기 위한 촉매유닛; 및 상기 촉매유닛이 설치되는 설치부를 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 선박에 관한 것이다.
산업의 발달과 함께 발생되는 환경문제의 해결을 위해 많은 환경규제들이 대두되고 있으며 선박에 있어서도 여러 규제들이 강화되는 추세이다.
그 중 질소산화물(NOx) 규제의 경우, 국제 해사기구에서(IMO)는 하기와 같은 규제를 통해 선박엔진의 질소산화물 배출량을 규제하고 있으며 그 기준은 하기 [표 1]과 같이 강화되고 있는 추세이다.
여기서, 티어(Tier) 규제는 미국환경보호국(EPA) 및 캘리포니아주 대기보전국(CARB)의 배출가스 규제 제도의 단계 또는 수준(tier)을 의미하는 것으로서, 숫자가 높을수록 규제 강도가 높고, 선박 대기오염규제 기준 중 질소산화물(NOx) 규제기준은 티어1(Tier1), 티어2(Tier2), 티어3(Tier3)으로 구분될 수 있다. 특히 티어3의 경우 규제 지역이 배기가스 통제지역(ECA : Emission Control Area)로 한정적이지만, ECA는 그 범위가 점점 증가하는 추세이며, 현재의 ECA를 고려한다 할지라도 티어3을 만족하지 못한다면 선박운항이 불가능한 실정이다.
[표 1]의 규제의 만족을 위해 엔진업체와 조선소는 많은 관심과 노력을 기울이고 있으며 현재 적용 중인 티어2의 경우 엔진의 설계개선을 통해 이를 만족하고 있다.
그러나, 티어3 수준의 규제를 엔진의 설계 최적화만으로 만족시키기는 현 시점에서 매우 어렵다.
따라서 이를 만족하기 위해 엔진 배기가스의 후처리에 관한 다양한 연구가 진행되고 있다.
후처리 방법으로 몇 가지 방법이 언급되고 있으며, 효과가 검증된 방법으로는 선택적 촉매 환원장치(SCR:Selective Catalytic Reduction)를 이용하는 방법을 예로 들 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 우레아를 이용한 선박용 SCR 시스템의 구성을 보인 예시도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 우레아(urea) 를 이용한 선박용 SCR 시스템은, 선박엔진(1)에서 배출되는 배기가스를 배기가스 배출관(2)을 통해 SCR 촉매층(3)으로 공급시켜 배기가스내의 질소산화물을 제거하는 것으로서, 배기가스 배출관(2)에 연결 설치되는 우레아 공급부(4)와, 상기 우레아 공급부(4)에 연결되는 우레아 저장용기(5)와, 상기 우레아 저장용기(5)내에 저장되는 우레아 (6)를 포함한다.
미 설명 도면부호 7은 구동모터, 8은 가스분석기를 의미할 수 있다.
여기서, SCR 촉매층(3)에서는 배기가스에 포함된 NOx 성분과 우레아 성분이 섞여 공기중의 기본 성분인 무해한 질소 가스 및 물로 분해될 수 있다.
상기와 같은 화학 반응은 질소-산소간 분자간의 강한 결합으로 인해 일반적으로 충분한 접촉시간과 900℃ 이상의 환경이 요구되지만, 촉매(Catalyst) 반응을 이용할 경우 일반 배기가스 온도 수준인 280℃ ~ 510℃ 에서도 반응이 일어날 수 있다.
아울러, 선박은 SCR 촉매층(3)의 후단에 배치되어 배기가스에 의한 소음을 저감시키는 소음기(9)를 더 포함할 수 있다.
한편, 선박은 엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 폐열을 이용하기 위한 이코노마이저(economizer)를 포함할 수 있다. 일반적으로 이코노마이저는 스팀을 발생시키며, 이코노마이저에서 생산된 스팀은 연료(FO: Fuel Oil)의 가열 및 선실 난방 등에 이용될 수 있다. 이코노마이저의 설치에 의해 선박은 연료 가열 및 선실 난방에 사용되는 에너지를 절약할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 이코노마이저(economizer)는 다음과 같은 이유에서 SCR 촉매층(3)과 함께 설치되기 어렵다.
우선, 이코노마이저가 SCR 촉매층(3)의 전단에 설치 될 경우 이코노마이저에서 열교환을 마친 배기가스는 그 온도가 상당부분 감소하게 되고 이로 인해 SCR 내부에서 질소산화물 저감을 위한 화학적 반응온도에 미치지 못하는 결과를 낳을 수 있다.
두번째는 엔진 설계시 요구되는 배기가스 배출관 또는 배출라인의 배압손실(pressure drop) 이다.
배압손실은 배기가스가 배기가스 배출관(2) 및 배기가스 배출관(2)에 설치된 SCR 촉매층(3), 소음기(9) 등의 다양한 구성 요소를 통과할 때 발생되는 에너지 손실을 의미한다. 배압손실이 요구되는 기준에 미치지 못할 경우 엔진뿐만 아니라, SCR 촉매층, 이코노마이저, 소음기이 정상적으로 동작하지 못하게 된다.
도 1에 도시된 것처럼 SCR 촉매층(3)과 소음기(9)가 설치된 구조나, 이코노마이저와 소음기가 설치된 구조(미도시)에서는 위와 같은 배압손실에 관련된 요구 조건을 만족시키는 것이 용이하나, SCR 촉매층(3)과 이코노마이저를 함께 설치하는 구조에서는 배기가스가 선박의 외부로 배출될 때까지 거치는 구성 요소가 많아지므로 배압손실에 관련된 요구 조건을 만족시키는 것이 매우 어렵다.
본 발명의 실시예는 선박의 질소산화물 배출 규제(예: Tier3)의 요구조건을 만족하면서 선박의 폐열을 활용 할 수 있는 선박을 제공하고자 한다.
또한, 공간활용도가 높으며, 장비의 유지보수가 용이한 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인; 및 상기 배출라인에 설치되며, 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 통합유닛을 포함하고, 상기 통합유닛은, 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관; 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스에 포함된 질소산화물을 반응시키기 위한 촉매유닛; 및 상기 촉매유닛이 설치되는 설치부를 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 환원제를 저장하는 환원제 저장부; 및 상기 배출라인에 연결되며, 상기 통합유닛의 전단으로 상기 환원제 저장부에 저장되어 있던 상기 환원제를 공급하는 환원제 공급라인을 더 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 배관은 공간 격자 구조로 제공되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 설치부는 상기 배관에 의해 형성되는 공간 및 상기 배관의 외면으로 정의되고, 상기 촉매유닛은 상기 공간에 끼워져 상기 배관의 외면에 지지되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 배관 및 상기 촉매유닛 중 적어도 하나 이상을 고정하는 지지체를 더 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 지지체는 플레이트 형상으로 형성되며, 상기 설치부는 상기 플레이트에 형성된 구멍이고, 상기 촉매유닛은 상기 설치부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 지지체는 다수개가 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 지지체는 다수개의 상기 촉매유닛의 양측 단부를 지지하는 형태로 제공되고, 상기 배관은 다수개의 상기 촉매유닛의 사이 공간으로 연장되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 촉매유닛은 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 촉매유닛은 상기 배관의 외주에 촉매물질이 도포되어 형성되고, 상기 설치부는 상기 배관의 외주면인 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 촉매유닛은 다수 개가 층상 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인; 상기 배출라인에 설치되며, 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관을 내부에 포함하는 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되며, 상기 배관의 주변에 층상 구조로 배치되는 촉매유닛; 적어도 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과한 후의 배기가스의 압력을 측정하는 압력감지유닛; 및 상기 압력감지유닛의 감지 결과에 따라 상기 촉매유닛에 진동을 가하는 진동유닛을 포함하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 압력감지유닛은 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과하기 전의 배기가스의 압력도 측정하고, 상기 진동유닛은 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과하기 전후의 압력차이에 따라 구동되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 압력감지유닛은, 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과하기 전의 배기가스의 압력을 측정하는 제 1 압력센서; 및 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과한 후의 배기가스의 압력을 측정하는 제 2 압력센서를 포함하고, 상기 제 1 압력센서와 상기 제 2 압력센서는 각각 상기 케이스의 전단과 후단에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 진동유닛은 상기 촉매유닛을 직접 진동시키는 것을 특징으로 하는 선박을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 엔진의 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 배관과, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 촉매유닛을 포함하는 통합유닛을 통과하기 전후의 압력차이를 측정하는 단계; 상기 압력차이가 기설정된 범위에 해당하는지 판단하는 단계; 및 상기 압력차이에 따라 상기 촉매유닛을 진동시키는 진동유닛을 가동하는 단계를 포함하는 선박의 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 제거하고, 배기가스에 포함된 폐열을 활용할 수 있으며, 배기가스의 배압손실에 관한 요구 조건을 만족시킬 수 있는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 위와 같은 기능을 구비하면서도 공간활용도가 높으며, 장비의 유지 보수가 용이한 선박을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 우레아를 이용한 선박용 SCR 시스템의 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 통합유닛의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 도 3에서 촉매유닛이 설치된 모습을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 통합유닛에 설치되는 지지유닛을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 도 5의 지지유닛이 설치된 통합유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 통합유닛의 내부를 개략적으로 보여주는 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박의 구성을 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 제어 방법을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 통합유닛의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 도 3에서 촉매유닛이 설치된 모습을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 통합유닛에 설치되는 지지유닛을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 도 5의 지지유닛이 설치된 통합유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 통합유닛의 내부를 개략적으로 보여주는 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박의 구성을 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 제어 방법을 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박(10)은 엔진(110)에서 배출되는 배기가스를 선박(10)의 외부까지 안내하는 배출라인(120), 질소산화물(NOx)를 분해하기 위한 환원제(160)를 저장하는 환원제 저장부(150), 상기 환원제 저장부(150)와 상기 배출라인(120)을 연결하는 환원제 공급라인(140), 상기 환원제 공급라인(140)의 후단에 배치되며 질소산화물(NOx)을 제거하며 스팀을 발생시킬 수 있는 통합유닛(200), 및 상기 통합유닛(200)의 후단에 설치되며 배기가스에 의한 소음을 저감시키는 소음기(190)을 포함할 수 있다.
상기 환원제(160)는 우레아(Urea) 또는 암모니아일 수 있으며, 질소산화물을 분해하기 위한 공지된 환원제일 수 있다.
상기 환원제(160)는 구동모터(170)에 의해 상기 환원제 저장부(150)로부터 상기 환원제 공급라인(140)을 따라 상기 배출라인(120)에 공급될 수 있으며, 상기 배출라인(120) 내부에 제공된 소정의 공간에서 배기가스와 혼합되어 상기 통합유닛(200)으로 공급된다.
상기 구동모터(170)는 상기 엔진(110)에서 배출되는 배기가스의 성분을 분석하는 가스분석기(180)의 분석 결과에 따라 상기 배출라인(120)에 공급되는 상기 환원제(160)의 양을 조절할 수 있다.
상기 통합유닛(200)은 상기 배출라인(120)에 설치되며, 상기 환원제 공급라인(140)이 상기 배출라인(120)에 연결되는 위치의 후단에 배치된다. 배기가스에 포함된 질소산화물은 상기 통합유닛(200)을 통과하며 촉매 반응에 의해 분해되어 제거된다. 또한, 상기 통합유닛(200)은 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시킨다. 상기 통합유닛(200)에 관해서는 이후 도면을 참조하여 구체적으로 설명하겠다.
상기 통합유닛(200)에서 배출되는 배기가스는 상기 소음기(190)를 통해 상기 선박(10)의 외부로 배출될 수 있다. 다만, 상기 소음기(190)는 선택적으로 설치될 수 있다.
도 3은 도 1의 통합유닛의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에서 촉매유닛이 설치된 모습을 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 통합유닛(200)은 케이스(202), 상기 케이스(202)의 내부에 설치되며 물이 유입되어 흐르는 배관(210), 상기 케이스(202) 내부에 배치되는 촉매유닛(230), 및 상기 촉매유닛(230)이 설치되는 설치부(220)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(202)는 상기 배출라인(120)을 따라 공급되는 배기가스가 상기 케이스(202)의 내부로 유입된 후, 상기 배관(210)의 주변 및 상기 촉매유닛(230)을 통과하여 배출될 수 있는 임의의 형상으로 형성될 수 있으며, 일 예로 상부와 하부의 일부가 개방되어 있는 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다.
상기 배관(210)의 일측으로는 물이 유입되며, 타측으로는 스팀이 배출된다. 상기 배관(210)은 상기 배관(210)의 내부를 흐르는 물이 상기 케이스(202) 내부로 유입된 배기가스와 열 교환하여 스팀으로 증발될 수 있도록 충분한 길이 및 열 교환 면적을 갖도록 형성된다.
또한, 상기 배관(210)은 다수 개의 가로 배관과 다수 개의 세로 배관이 서로 연결되어 공간 격자 형태를 이룰 수 있다.
이때, 상기 설치부(220)는 상기 배관(210)에 의해 형성되는 공간(211) 및 상기 공간(211)을 둘러싸는 상기 배관(210)의 외면일 수 있다. 구체적으로, 상기 배관(210)이 직사각형 형태의 공간 격자 구조로 형성되는 경우, 상기 공간(211)은 직육면체 형태를 띨 수 있으며, 상기 촉매유닛(230)은 상기 공간(211)으로 삽입되어 상기 공간(211)을 형성하는 상기 배관(210)의 외면에 지지되어 층상 구조로 배치될 수 있다.
상기와 같은 상기 설치부(220)의 구성은 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다. 상기 설치부(220)는 상기 촉매유닛(230)을 지지하는 기능을 수행하는 임의의 구조 및 장치일 수 있으며, 예를 들면, 상기 배관(210)에 설치되어 상기 촉매유닛(230)을 지지하는 브라켓일 수도 있다.
한편, 상기 촉매유닛(230)은 배기가스가 통과하며 질소산화물이 분해될 수 있도록 다공성의 플레이트 형상 또는 허니컴 형태의 입체 형상 등의 구조체에 촉매가 물질이 도포되는 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 상기 촉매유닛(230)의 구조는 일 예에 불과하며, 상기 촉매유닛(230)은 상기 배관(210) 주변에 설치될 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다. 상기 촉매유닛(230)은 상기 설치부(220)에 착탈 가능하게 삽입될 수 있으며, 수명이 다한 경우 도 3에 도시된 것처럼 교체될 수 있다. 이를 위해, 상기 케이스(202)에는 상기 촉매유닛(230)의 설치 위치에 대응되며, 상기 촉매유닛(230)을 상기 케이스(202)의 외부로 반출하기 위한 입구 또는 출구가 형성될 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 상기 통합유닛(200)의 작용에 대해 설명하겠다.
상기 케이스(202)의 내부로 유입된 배기가스는 상기 배관(210) 사이에 배치된 상기 촉매유닛(230)을 통과한 후 상기 케이스(202)의 외부로 배출된다.
배기가스는 상기 배관(210)의 주변을 통과하게 되고, 배기가스가 갖고 있는 폐열은 상기 배관(210)을 흐르는 물을 가열한다. 상기 배관(210)의 물은 배기가스의 폐열에 의해 가열되어 증발되며, 상기 통합유닛(200)의 외부로 배출될 때에는 스팀 형태로 배출될 수 있다. 상기 배관(210)의 입구 및 출구 측에는 각각 유입되는 물의 양 및 배출되는 스팀의 양을 조절할 수 있는 밸브(미도시)가 제공될 수 있다.
또한, 배기가스는 상기 통합유닛(200)에 유입되기 전에 상기 환원제(160)와 혼합된 상태이므로, 상기 촉매유닛(230)을 통과하며 질소와 물로 분해될 수 있다. 상기 촉매유닛(230)에 배기가스의 통과로 인해 먼지가 많이 쌓이게 된 경우에는, 상기 촉매유닛(230)을 상기 설치부(220)로부터 제거한 후 새로운 상기 촉매유닛(230)을 끼워 넣음으로써, 배압손실을 방지함과 동시에 질소산화물 제거 성능을 유지할 수 있다.
즉, 상기 통합유닛(200)은 배기가스에 포함된 폐열을 이용해 스팀을 발생시키는 기능과, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 기능을 동시에 할 수 있다.
또한, 종래 기술에 비해 배기가스가 이동하는 경로의 길이를 증가시키지 않았으므로, 종래 기술에 대한 기능 추가에 따른 배압손실을 최소화할 수 있으며, 상기 선박(10)에 요구되는 배기가스 기준, 에너지 절약 등의 목적을 모두 달성할 수 있다.
또한, 종래의 기술에 비해 외형적으로 추가되는 구조물이 없으므로, 기능은 추가되었으면서도 상기 선박(10) 내부의 공간활용도를 유지할 수 있다.
또한, 상기 촉매유닛(230)을 착탈 가능한 구조로 제공함으로써, 상기 통합유닛(200)의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 제 2 실시예는 제 1 실시예와 비교하여, 상기 통합유닛(200)의 구성에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 통합유닛에 설치되는 지지유닛을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 지지유닛이 설치된 통합유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 통합유닛(200')은 케이스(202'), 상기 케이스(202')의 내부에 다수 개가 배치되며 촉매유닛(230')이 설치되는 설치부(220')를 구비하는 지지체(240), 상기 지지체(240)에 고정되며 물이 유입되어 흐르는 배관(210')을 포함할 수 있다.
상기 지지체(240)는 소정 두께를 가지며 상하 방향으로 연장되는 판 형태로 형성될 수 있으며, 상기 배관(210')은 상기 지지체(240)에 지그재그 형태로 연장되도록 고정될 수 있다. 상기 제 1 실시예와 마찬가지로 상기 배관(210')으로 유입된 물은 배기가스와 열 교환하여 스팀으로 변화되어 상기 통합유닛(200')의 외부로 배출될 수 있다.
상기 지지체(240)는 지그재그 형태로 연장되는 상기 배관(210')의 사이에 상기 촉매유닛(230')이 끼워질 수 있도록 형성되는 상기 설치부(220')를 구비할 수 있다. 상기 설치부(220')는 상기 촉매유닛(230')이 착탈 가능하게 끼워질 수 있는 구멍일 수 있다.
또한, 상기 지지체(240)는 다수 개가 서로 평행하게 나열되는 구조로 상기 케이스(202')의 내부에 배치될 수 있다. 이때, 상기 지지체(240)들 사이의 간격은 어느 하나의 상기 지지체(240)에 설치된 상기 촉매유닛(230')이 인접한 상기 지지체(240)에 설치된 상기 촉매유닛(230')에 소정 거리 이내로 근접하거나 서로 접촉될 수 있도록 설정될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 상기 지지체(240)는 상기 배관(210') 및 상기 촉매유닛(230')을 모두 고정하는 것으로 설명되었으나, 이는 일 예에 불과하며, 상기 배관(210') 및 상기 촉매유닛(230') 중 어느 하나 이상을 고정할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 상기 통합유닛(200')에 의해서도 상기 제 1 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 제 3 실시예는 제 1 실시예와 비교하여, 상기 통합유닛(200)의 구성에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 통합유닛의 내부를 개략적으로 보여주는 부분 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 통합유닛(200")은 케이스(200"), 상기 케이스(200")의 내벽에 설치되는 지지체(240"), 상기 지지체(240")의 사이에 지그재그 형태로 연장되는 배관(210"), 상기 배관(210")의 사이에 배치되며 상기 지지체(240")에 고정되는 촉매유닛(230")을 포함할 수 있다.
상기 지지체(240")는 상기 촉매유닛(230")을 양측에서 지지할 수 있도록 한 쌍이 제공될 수 있으며, 상기 촉매유닛(230")의 단부가 안착될 수 있도록 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 배관(210")은 상기 촉매유닛(230")들 사이의 공간으로 지그재그 형태로 연장될 수 있다.
본 실시예에서 설치부는 상기 지지체(240")에 형성된 돌출부일 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 상기 통합유닛(200")에 의해서도 상기 제 1 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 선박은 배기가스의 폐열을 회수하여 스팀을 발생시키는 기능과 질소산화물을 분해하여 제거하는 기능을 가진 통합유닛을 제공하는 것을 기본 사상으로 하며, 이를 달성하기 위한 배관의 구조 및 배치, 촉매유닛의 구조 및 배치, 설치부의 구조 및 배치는 당업자가 목적에 맞게 설계를 변경할 수 있으며, 이와 같은 설계 변경도 본 발명의 권리 범위에 포함될 수 있다.
일 예로, 촉매유닛은 구조체로서 별도로 제공되지 않고, 배관의 외주에 도포되어 고착되는 촉매물질 형태로 제공될 수 있으며, 이 경우 설치부는 배관의 외주면에 대응될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 제 4 실시예는 제 1 실시예와 비교하여, 압력감지유닛(300)과 진동유닛(400)이 더 제공된다는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박(10')은 상기 통합유닛(200)을 통과하기 전후의 압력차이를 측정하는 압력감지유닛(300)과 상기 통합유닛(200) 내부에 배치된 상기 촉매유닛(230)에 진동을 가할 수 있는 진동유닛(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 압력감지유닛(300)은 상기 통합유닛(200)을 통과하기 전의 배기가스의 압력을 측정하는 제 1 압력센서(310)와, 상기 통합유닛(200)을 통과한 후의 배기가스의 압력을 측정하는 제 2 압력센서(320)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 압력센서(310)와 상기 제 2 압력센서(320)는 상기 케이스(202)의 전단과 후단에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제 1 압력센서(310)와 상기 제 2 압력센서(320)는 상기 배출라인(120) 상에 배치되는 것으로 도시되었으나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 제 1 압력센서(310)와 상기 제 2 압력센서(320)는 상기 통합유닛(200) 내부에 제공될 수도 있으며, 상기 촉매유닛(230) 및 상기 배관(210) 층을 통과하기 전후의 배기가스의 압력을 측정할 수 있으면 임의의 위치에 제공되어도 무방하다.
상기 진동유닛(400)은 상기 압력감지유닛(300)에서 측정된 압력차이가 기설정된 범위에서 벗어나는 경우, 상기 촉매유닛(230)에 배기가스에 포함된 먼지가 많이 부착되어 압력손실을 일으키는 것으로 판단하여 상기 촉매유닛(230)에 진동을 가할 수 있다. 이에 의해 상기 촉매유닛(230)에 부착된 먼지는 떨어질 수 있고, 배기가스의 흐름은 다시 원활해질 수 있다.
상기 진동유닛(400)은 직접 상기 촉매유닛(230)에 부착된 가진기일 수 있으며, 실시예에 따라 상기 촉매유닛(230)이 설치되는 설치부 또는 지지체에 진동을 가하는 장치일 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 제어 방법을 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 압력감지유닛(300)은 상기 통합유닛(200), 더욱 구체적으로는 상기 배관(210)과 상기 촉매유닛(230)이 설치된 공간을 통과하기 전후의 배기가스의 압력차이를 측정한다(S110). 상기 선박(10')에 제공된 제어부(미도시)는 상기 압력감지유닛(300)에서 측정한 압력차이 값이 메모리(미도시)에 저장된 기설정된 범위에 포함되는지 판단하며(S120), 기설정된 범위를 벗어난다고 판단되는 경우 상기 진동유닛(400)을 구동시킨다(S130).
이때, 상기 압력감지유닛(300)은 단순히 측정된 압력값을 상기 제어부에 전달하는 기능만 수행할 수도 있으며, 상기 제어부에서 압력차이를 산출하는 과정과 기설정된 범위와 비교하는 과정을 모두 수행할 수도 있다.
위와 같은 일련의 과정은 상기 엔진(110)의 가동 중 또는 상기 통합유닛(200)의 가동 중 연속적으로 수행될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선박 또는 선박의 제어 방법에 의하면, 배기가스에 포함된 먼지 등의 이물질이 상기 촉매유닛(230)에 쌓여 배기가스의 흐름을 방해하는 문제를 해결할 수 있으므로, 선박에서 요구하는 배압조건을 만족시킬 수 있다.
한편, 상기 압력감지유닛(300)은 상기 통합유닛(200)을 통과하기 전후의 압력차이가 아니라, 상기 통합유닛(200)을 통과한 후의 배기가스의 압력만을 측정할 수도 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 통합유닛(200)을 통과한 후의 배기가스 압력만으로 상기 진동유닛(400)의 구동을 제어할 수 있으며, 일 예로 상기 압력감지유닛(300)의 감지 값이 기설정된 값보다 작은 경우 배압손실이 있다고 판단하여 상기 진동유닛(400)을 구동함으로써, 상기 통합유닛(200)에서 배출되는 배기가스의 압력을 일정 수준 높일 수도 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10 : 선박 110 : 엔진
120 : 배출라인 140 : 환원제 공급라인
150 : 환원제 저장부 160 : 환원제
170 : 구동모터 180 : 가스분석기
200 : 통합유닛 210 : 배관
220 : 설치부 230 : 촉매유닛
240 : 지지체 300 : 압력감지유닛
400 : 진동유닛
120 : 배출라인 140 : 환원제 공급라인
150 : 환원제 저장부 160 : 환원제
170 : 구동모터 180 : 가스분석기
200 : 통합유닛 210 : 배관
220 : 설치부 230 : 촉매유닛
240 : 지지체 300 : 압력감지유닛
400 : 진동유닛
Claims (15)
- 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인;
상기 배출라인에 설치되며, 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 통합유닛;
환원제를 저장하는 환원제 저장부; 및
상기 배출라인에 연결되며, 상기 통합유닛의 전단으로 상기 환원제 저장부에 저장되어 있던 상기 환원제를 공급하는 환원제 공급라인을 포함하고,
상기 통합유닛은,
케이스;
상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관;
상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스에 포함된 질소산화물을 반응시키기 위한 촉매유닛; 및
상기 촉매유닛이 설치되는 설치부
를 포함하는 선박. - 삭제
- 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인; 및
상기 배출라인에 설치되며, 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 통합유닛을 포함하고,
상기 통합유닛은,
케이스;
상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관;
상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스에 포함된 질소산화물을 반응시키기 위한 촉매유닛; 및
상기 촉매유닛이 설치되는 설치부를 포함하고,
상기 배관은 공간 격자 구조로 제공되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 제 3 항에 있어서,
상기 설치부는 상기 배관에 의해 형성되는 공간 및 상기 배관의 외면으로 정의되고,
상기 촉매유닛은 상기 공간에 끼워져 상기 배관의 외면에 지지되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 제 1 항에 있어서,
상기 배관 및 상기 촉매유닛 중 적어도 하나 이상을 고정하는 지지체
를 더 포함하는 선박. - 제 5 항에 있어서,
상기 지지체는 플레이트 형상으로 형성되며,
상기 설치부는 상기 플레이트에 형성된 구멍이고,
상기 촉매유닛은 상기 설치부에 삽입 설치되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 제 6 항에 있어서,
상기 지지체는 다수개가 서로 평행하게 배치되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 제 5 항에 있어서,
상기 지지체는 다수개의 상기 촉매유닛의 양측 단부를 지지하는 형태로 제공되고,
상기 배관은 다수개의 상기 촉매유닛의 사이 공간으로 연장되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 제 1 항에 있어서,
상기 촉매유닛은 상기 배관의 외주에 촉매물질이 도포되어 형성되고,
상기 설치부는 상기 배관의 외주면인 것
을 특징으로 하는 선박. - 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촉매유닛은 착탈 가능한 것
을 특징으로 하는 선박. - 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인; 및
상기 배출라인에 설치되며, 배기가스에 포함된 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 통합유닛을 포함하고,
상기 통합유닛은,
케이스;
상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관;
상기 케이스 내부를 흐르는 배기가스에 포함된 질소산화물을 반응시키기 위한 촉매유닛; 및
상기 촉매유닛이 설치되는 설치부를 포함하고,
상기 촉매유닛은 다수 개가 층상 구조로 배치되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인;
상기 배출라인에 설치되며, 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관을 내부에 포함하는 케이스;
상기 케이스 내부에 설치되며, 상기 배관의 주변에 층상 구조로 배치되는 촉매유닛;
적어도 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과한 후의 배기가스의 압력을 측정하는 압력감지유닛; 및
상기 배관의 외면에 설치되고, 상기 압력감지유닛의 감지 결과에 따라 상기 촉매유닛에 진동을 가하는 진동유닛
을 포함하는 선박. - 제 12 항에 있어서,
상기 압력감지유닛은 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과하기 전의 배기가스의 압력도 측정하고,
상기 진동유닛은 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과하기 전후의 압력차이에 따라 구동되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 제 13 항에 있어서,
상기 압력감지유닛은,
상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과하기 전의 배기가스의 압력을 측정하는 제 1 압력센서; 및
상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과한 후의 배기가스의 압력을 측정하는 제 2 압력센서를 포함하고,
상기 제 1 압력센서와 상기 제 2 압력센서는 각각 상기 케이스의 전단과 후단에 설치되는 것
을 특징으로 하는 선박. - 엔진에서 배출되는 배기가스를 선체의 외부로 안내하는 배출라인;
상기 배출라인에 설치되며, 배기가스와 열 교환하여 스팀을 발생시키는 배관을 내부에 포함하는 케이스;
상기 케이스 내부에 설치되며, 상기 배관의 주변에 층상 구조로 배치되는 촉매유닛;
적어도 상기 배관과 상기 촉매유닛을 통과한 후의 배기가스의 압력을 측정하는 압력감지유닛; 및
상기 촉매유닛에 부착되고, 상기 압력감지유닛의 감지 결과에 따라 상기 촉매유닛에 직접 진동을 가하는 진동유닛
을 포함하는 선박.
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|---|---|---|---|
| KR1020120009751A KR101324120B1 (ko) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | 선박 |
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|---|---|---|---|
| KR1020120009751A KR101324120B1 (ko) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | 선박 |
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