KR101324126B1 - 폐기가스 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
폐기가스 처리 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐기가스 처리 장치는 엔진으로부터 발생된 폐기가스가 장치 외부로 배출되는 배기라인과, 상기 폐기가스의 질소산화물을 처리하도록 상기 배기라인에 설치된 SCR(Selective Catalytic Reduction)과, 상기 폐기가스에 포함된 폐열을 이용하며, 상기 배기라인에 설치된 이코노마이저와, 상기 폐기가스가 상기 SCR 또는 상기 이코노마이저를 바이패스하도록 상기 배기라인 상에 제공되는 하나 이상의 바이패스관과, 상기 바이패스관이 상기 배기라인과 만나는 곳에 배치되어서 상기 폐기가스의 유동 경로를 상기 SCR 또는 상기 이코노마이저 쪽으로 안내하는 경로전환부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐기가스 처리 장치는 엔진으로부터 발생된 폐기가스가 장치 외부로 배출되는 배기라인과, 상기 폐기가스의 질소산화물을 처리하도록 상기 배기라인에 설치된 SCR(Selective Catalytic Reduction)과, 상기 폐기가스에 포함된 폐열을 이용하며, 상기 배기라인에 설치된 이코노마이저와, 상기 폐기가스가 상기 SCR 또는 상기 이코노마이저를 바이패스하도록 상기 배기라인 상에 제공되는 하나 이상의 바이패스관과, 상기 바이패스관이 상기 배기라인과 만나는 곳에 배치되어서 상기 폐기가스의 유동 경로를 상기 SCR 또는 상기 이코노마이저 쪽으로 안내하는 경로전환부를 포함한다.
Description
본 발명은 환경 규제를 고려하면서도 선박 운항의 효율화를 도모하기 위한 선박의 폐기가스 처리 장치 및 방법에 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.
이런 [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 규제는 엔진의 설계 최적화를 통해서는 만족할 수 없는 수준이다.
따라서 이를 만족하기 위해서는 엔진 폐기가스(예: 엔진 배기가스)의 후처리가 불가피한 실정이다.
후처리 방법에는 몇 가지 방법이 언급되고 있으나 그 중 현재까지 그 효과가 검증된 방법은 선택적 촉매 환원장치(SCR:Selective Catalytic Reduction)를 이용하는 방법이 유일하다.
물론 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.
발명의 배경이 되는 기술로서, 예컨대, 특허문헌의 우레아(urea) 파우더를 이용한 선박용 SCR 시스템에서는 SCR을 이용하여 폐기가스내의 질소산화물을 제거할 뿐, 배기가스 통제지역과 공해상을 구분하여 SCR과 이코노마이저 중 어느 하나를 선택적으로 운용할 수 있는 방법이나 수단이 부재되어 있다.
또한, SCR의 촉매층에서는 폐기가스에 포함된 NOx 성분과 우레아 성분이 섞여 공기중의 기본 성분인 무해한 질소 가스 및 물로 분해되는 화학 반응이 일어날 수 있다. 상기와 같은 화학 반응은 질소 산소간 분자간의 강한 결합으로 인해 일반적으로 충분한 접촉시간이 요구되고 900℃ 이상에서만 일어나지만 촉매(Catalyst)반응을 통해 일반 폐기가스 온도 수준인 280℃ ~ 510℃ 에서도 반응이 일어날 수 있다.
그러나, 종래 기술에서와 같이, 폐기가스 경로 상에 SCR이 선박용 소음기와 함께 설치될 수 있을지언정, 스팀 발전기와 같은 이코노마이저(economizer)가 SCR과 함께 설치되기 어려운 문제점을 가지고 있다.
즉, 이코노마이저는 선박의 메인 엔진으로부터 배출되는 폐열(폐기가스)을 이용하여 스팀을 생산하는 장비로서, 생산된 스팀은 연료(FO: Fuel Oil) 가열 및 선실 난방 등에 사용되고 있다.
다시 말해 이코노마이저가 설치되지 못한다면 선박에 있어서 필수적인 연료 가열과 선실 난방 등을 위해 보일러가 가동되어야 하며, 이는 추가적인 연료소비를 의미하는 것이다.
이렇게 SCR이 설치 될 경우 이코노마이저의 설치가 용이하지 않은 이유는 아래와 같이 정리될 수 있다.
우선, 이코노마이저가 SCR의 전단에 설치 될 경우 이코노마이저에서 열교환을 마친 폐기가스는 그 온도가 상당부분 감소하게 되고 이로 인해 SCR 내부에서 질소산화물 저감을 위한 화학적 반응온도에 미치지 못하는 결과를 낳을 수 있다.
두번째는 메인 엔진 업체에서 요구하는 폐기가스 배출관 또는 배출라인의 배압손실(pressure drop) 이다.
여기서, 배압손실은 폐기가스 배출관을 따라 배출되는 폐기가스가 배출관의 길이 또는 관경에 영향을 받거나, SCR과 소음기를 거치면서 속도변화 또는 유동방향전환 등을 통해 폐기가스 에너지 손실이 일어나는 것을 의미할 수 있다.
이러한 배압손실은 메인 엔진의 성능 저하에 큰 영향을 주는 문제점이 있다.
이에 따라, 통상의 메인 엔진에 있어 엔진의 성능을 보증하기 위해 폐기가스가 빠져나가는 폐기가스 배출관의 후단에서의 배압손실을 300mmAq 이하로 규정하고 있다.
이코노마이저 및 소음기가 폐기가스 배출관에 설치된 현재 구조에서는 이를 만족하고 있으나, 여기에 SCR을 더 설치할 수 있을 정도의 배압손실에 대한 여유가 없는 상황이다.
따라서 티어3 규제의 만족을 위해 검증된 대안이 SCR 뿐이라면 이코노마이저의 역할을 보일러가 대신 할 수 밖에 없는 실정이다.
본 발명의 실시예는 선박의 질소산화물 배출 규제(예: Tier3)의 요구조건을 만족하면서 선박의 폐열을 활용 할 수 있는 SCR의 효과적인 배치 구조를 갖는 선박의 폐기가스 처리 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진으로부터 발생된 폐기가스가 장치 외부로 배출되는 배기라인과, 상기 폐기가스의 질소산화물을 처리하도록 상기 배기라인에 설치된 SCR(Selective Catalytic Reduction)과, 상기 폐기가스에 포함된 폐열을 이용하며, 상기 배기라인에 설치된 이코노마이저와, 상기 폐기가스가 상기 SCR 또는 상기 이코노마이저를 바이패스하도록 상기 배기라인 상에 제공되는 하나 이상의 바이패스관과, 상기 바이패스관이 상기 배기라인과 만나는 곳에 배치되어서 상기 폐기가스의 유동 경로를 상기 SCR 또는 상기 이코노마이저 쪽으로 안내하는 경로전환부를 포함하는 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 경로전환부는, 상기 바이패스관과 결합되는 제 1 경로전환부 내지 제 3 경로전환부 중 어느 하나로서, 상기 바이패스관과 상기 배기라인의 연결 부위에 설치될 수 있다.
또한, 상기 배기라인은, 상기 엔진의 출구와 제 1 경로전환부의 입구 사이에 연결된 엔진 배출관; 상기 제 1 경로전환부의 상측 출구와 상기 SCR의 입구 사이에 연결된 SCR 유입관; 상기 SCR의 출구와 제 2 경로전환부의 하측 입구 사이에 연결된 SCR 배출관; 상기 제 2 경로전환부의 상측 출구와 상기 이코노마이저의 입구 사이에 연결된 이코노마이저 유입관; 상기 이코노마이저의 출구와 상기 배기라인의 경로합류지점 사이에 연결된 이코노마이저 배출관; 상기 배기라인의 경로합류지점으로부터 소음기를 경유하여 선박의 외측으로 연장된 가스 배출관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 바이패스관은, 상기 SCR을 우회하여 상기 폐기가스를 상기 이코노마이저 쪽으로 유동시키도록, 상기 제 1 경로전환부의 우측 출구와 상기 제 2 경로전환부의 우측 입구 사이에 배관된 제 1 바이패스관과, 상기 SCR을 경유한 후, 상기 이코노마이저를 우회하여 상기 폐기가스를 상기 가스 배출관 쪽으로 유동시키도록, 상기 제 2 경로전환부의 좌측 출구와 상기 배기라인의 경로합류지점 사이에 배관된 제 2 바이패스관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 엔진과 상기 SCR은 엔진패키지로서 제공될 수 있다.
또한, 상기 배기라인은, 상기 엔진패키지의 출구와 상기 제 3 경로전환부의 입구 사이에 연결된 엔진패키지 배출관; 상기 제 3 경로전환부의 상측 출구와 상기 이코노마이저의 입구 사이에 연결된 이코노마이저 유입관; 상기 이코노마이저의 출구와 상기 배기라인의 경로합류지점 사이에 연결된 이코노마이저 배출관; 상기 배기라인의 경로합류지점으로부터 상기 소음기를 경유하여 선박의 외측으로 연장된 가스 배출관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 바이패스관은, 상기 이코노마이저를 우회하여 상기 엔진패키지의 폐기가스를 유동시키도록, 상기 제 3 경로전환부의 좌측 출구와 배기라인의 경로합류지점 사이에 배관된 제 3 바이패스관을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 상기 SCR 전단에 설치된 폐기물저감장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 선박이 배기가스 통제지역에 진입하거나 진출하는 시간 타이밍에 대응하게 엔진 또는 엔진패키지의 폐기가스의 유동 경로를 변경하도록 하는 장치제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경로전환부는, 상기 경로전환부에 공급될 작동력을 제어할 수 있도록 상기 장치제어기와 접속된 전환부구동기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 폐열 이용 또는 질소산화물 저감 방법에 있어서, 장치제어기는, a) 선박이 공해상에 있는지를 판단하는 단계와, b) 상기 선박이 공해상에 있는 경우, 엔진의 폐기가스가 SCR을 우회하여 이코노마이저를 경유한 후 대기중에 배출되도록 제 1, 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계와, c) 상기 선박이 배기가스 통제지역에 있는지를 판단하는 단계와, d) 상기 선박이 배기가스 통제지역에 있는 경우, 상기 엔진의 폐기가스가 상기 SCR을 경유한 후 상기 이코노마이저를 우회하여 대기중에 배출되도록 상기 제 1, 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계를 처리하는 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 b) 단계에서는, 상기 제 1 경로전환부가 SCR 유입관을 폐쇄하고, 제 1 바이패스관의 전단을 개방하는 단계와, 상기 제 2 경로전환부가 SCR 배출관과 제 2 바이패스관의 전단을 폐쇄하고, 제 1 바이패스관의 후단과 이코노마이저 유입관을 개방하는 단계가 포함될 수 있다.
또한, 상기 d) 단계에서는, 상기 제 1 경로전환부가 SCR 유입관을 개방하고, 제 1 바이패스관의 전단을 폐쇄하는 단계와, 상기 제 2 경로전환부가 SCR 배출관과 제 2 바이패스관의 전단을 개방하고, 제 1 바이패스관의 후단과 이코노마이저 유입관을 폐쇄하는 단계가 포함될 수 있다.
또한, 상기 a) 단계에서는, 상기 선박의 위치가 배기가스 통제지역에 포함되지 않는 경우 상기 선박이 배기가스 통제지역으로 진입할 것으로 판단하고, 상기 선박의 위치가 배기가스 통제지역에 포함되는 경우 상기 선박이 배기가스 통제지역에서 외부로 진출할 것으로 판단하는 판단단계와, 상기 선박의 위치와 파악된 배기가스 통제지역 및 선속을 이용하여 상기 선박이 배기가스 통제지역까지 진입하기 위해 예상되는 진입시간 또는 선박이 배기가스 통제지역을 진출하기 위해 예상되는 진출시간을 계산하는 시간계산단계를 포함하며, 상기 b) 단계에서는, 상기 제 1, 제 2 경로전환부의 작동시간을 고려하여 유동 경로 변경 신호를 상기 제 1, 제 2 경로전환부에 전송하여 배기가스 통제지역 진입 또는 진출 전 상기 제 1, 제 2 경로전환부의 작동을 시작하는 단계와, 상기 유동 경로 변경 신호에 대응하게 도어구동실린더를 제어하여 상기 제 1, 제 2 경로전환부의 작동을 완료하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 경로전환부의 작동 완료 신호를 통합자동화시스템에 전달하고, 상기 통합자동화시스템에 전달된 작동 완료 신호에 따라 선박을 배기가스 통제지역에 진입 또는 진출시키는 진출입 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 배압손실의 규정과 질소산화물 배출 규제를 모두 만족하면서도, SCR과 이코노마이저를 구비하여 선박의 폐열을 활용 할 수 있어, 선박의 경제적인 운영이 가능한 장점이 있다.
즉, 실제로 SCR의 사용이 요구되는 배기가스 통제지역(ECA)는 대부분 연안지역이며, 이 지역의 운항기간은 선박의 전체적 운항기간을 고려했을 때 길지 않은 운항기간이고, 또한 이코노마이저의 경우 메인 엔진의 폐열을 이용하는 장비(예: 폐열로부터 스팀을 생산하는 장비)이므로, 공해상 중에서 연안지역보다는 원양항해에 유용한 장비일 수 있다. 여기서, 공해상이란 배기가스 통제지역이 아닌 해상을 의미할 수 있다.
실제로 통상적인 이코노마이저에 있어 공해상 또는 연안을 운항할 경우 메인 엔진 부하(main engine load)가 낮고, 이로 인해 메인 엔진으로부터 발생하는 폐열이 적어 보일러를 사용하는 경우도 있다.
부언 설명하면, 실제로 이코노마이저를 사용하는 선박의 운항조건 시에는 SCR을 사용하지 않지만, SCR의 설치로 인해 이코노마이저의 설치가 불가능한 결과를 가져오게 된다.
이런 점에 착안하여 본 발명의 실시예는 SCR과 이코노마이저를 선택적으로 사용할 수 있도록, GPS신호와 전자해도를 이용하여 선박이 위치한 지역 위치를 식별한 후, 그 식별 지역 위치가 배기가스 통제지역(ECA) 또는 공해상인지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 폐기가스의 유동 경로를 변경하여 SCR 또는 이코노마이저 쪽으로 폐기가스를 공급함으로써, 배기가스 통제지역(ECA)에서는 폐기가스를 SCR 쪽으로 보내어 티어3 요구조건을 만족할 수 있고, 배기가스 통제지역(ECA) 외 지역인 공해상에서는 폐기가스를 이코노마이저 쪽으로 보내어 이코노마이저에서 폐열을 이용해 선박에 필요한 스팀을 생산함으로써, 보일러의 가동에 따른 연료소비를 줄여 선박의 경제적인 운영이 가능한 장점이 있다.
즉, 본 발명의 실시예는 SCR과 이코노마이저를 동시에 사용함에 따라, 배압허용치를 초과하여 엔진 연비가 심각하게 악화되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 배기라인 상에 직렬로 배치된 SCR 및 이코노마이저을 제공하되, SCR을 우회하도록 배기라인에 설치된 제 1 바이패스관과, 이코노마이저를 우회하도록 배기라인에 설치된 제 2 바이패스관에 의해, 조건(배기가스 통제지역 또는 공해상)에 따라 SCR 및 이코노마이저를 선택적으로 사용할 수 있음과 함께, SCR 및 이코노마이저의 설치 공간 부족 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 방법을 보인 흐름도이다.
도 3와 도 4는 도 2에 도시된 폐기가스의 대기중 배출 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 선박의 배기가스 통제지역 진입과 진출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 7는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 방법을 보인 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 방법을 보인 흐름도이다.
도 3와 도 4는 도 2에 도시된 폐기가스의 대기중 배출 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 선박의 배기가스 통제지역 진입과 진출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 7는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 방법을 보인 흐름도이다.
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.
제 1
실시예
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예를 비롯한 모든 실시예들에서의 장치는 엔진룸의 내부 또는 외부, 혹은 별도로 엔진룸 주변의 기계실을 이용하여 선박에 탑재되어 사용될 수 있다.
제 1 실시예를 비롯한 모든 실시예들은 상선, 운반선, 여객선, 화물선, 해양구조물 등을 포함한 다양한 형태의 선박에 적용될 수 있으므로, 특정 선박 또는 해양구조물로 한정되지 않을 수 있다. 여기서, "선박"이라는 용어는 수상을 항해하는 구조물을 의미하는 것으로 한정되지 않으며, 수상을 항해하는 구조물뿐만 아니라, 수상에서 부유하며 작업을 수행하는 FLNG와 같은 해양구조물을 포함하는 것으로 사용될 수 있다.
제 1 실시예의 장치 구성에는 엔진(100), 직렬상의 배기라인(110), 경로전환부(120, 122), SCR(130)(Selective Catalytic Reduction), 이코노마이저(140), 소음기(150), 장치제어기(160), 통합자동화시스템(170)(IAS : Integrated Automation System), 하나 이상의 바이패스관(210, 220)이 포함될 수 있다.
엔진(100)은 선박의 발전기용 엔진 또는 선박 추진력을 발생시키는 메인 엔진을 포함한 내연기관을 의미할 수 있다.
배기라인(110)은 엔진(100)으로부터 발생된 폐기가스가 선박의 외부로 배출되기 위한 메인 경로가 될 수 있다.
바이패스관(210, 220)은 SCR(130) 또는 이코노마이저(140)를 바이패스하여 배기라인(110)의 우회 경로가 될 수 있다.
예컨대, 바이패스관(210, 220) 중 제 1 바이패스관(210)은 SCR(130)을 바이패스하는 우회 경로가 되고, 제 2 바이패스관(220)은 이코노마이저(140)를 바이패스하는 우회 경로가 될 수 있다.
경로전환부(120, 122)는 가스, 유체 등의 경로를 자동 또는 수동으로 전환시키는데 사용되는 전자 제어식 삼방 밸브 장치, 사방 밸브 장치, 댐퍼 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
이러한 경로전환부(120, 122)는 제 1 경로전환부(120)과 제 2 경로전환부(122)을 포함하여 마련될 수 있고, 경로전환부(120, 122)에 공급될 작동력을 제어할 수 있도록 장치제어기(160)와 접속된 전환부구동기(121, 123)를 포함할 수 있다.
배기라인(110)은 SCR(130)과 이코노마이저(140)를 직렬로 배치하여 폐기가스의 메인 경로를 제공하는 역할을 수행하되, 이를 위해 엔진(100)의 출구와 제 1 경로전환부(120)의 입구 사이에 연결된 엔진 배출관(111); 제 1 경로전환부(120)의 상측 출구와 SCR(130)의 입구 사이에 연결된 SCR 유입관(112); SCR(130)의 출구와 제 2 경로전환부(122)의 하측 입구 사이에 연결된 SCR 배출관(113); 제 2 경로전환부(122)의 상측 출구와 이코노마이저(140)의 입구 사이에 연결된 이코노마이저 유입관(114); 이코노마이저(140)의 출구와 배기라인(110)의 경로합류지점(C1) 사이에 연결된 이코노마이저 배출관(115); 배기라인(110)의 경로합류지점(C1)으로부터 소음기(150)를 경유하여 선박의 외측으로 연장된 가스 배출관(116)을 포함할 수 있다.
또한, 제 1 바이패스관(210)은 SCR(130)을 우회하여 폐기가스를 유동시키도록, 제 1 경로전환부(120)의 우측 출구와 제 2 경로전환부(122)의 우측 입구 사이에 배관되어 있을 수 있다.
또한, 제 2 바이패스관(220)은 이코노마이저(140)를 우회하여 폐기가스를 유동시키도록, 제 2 경로전환부(120)의 좌측 출구와 배기라인(110)의 경로합류지점(C1) 사이에 배관되어 있을 수 있다.
예컨대, 제 1 경로전환부(120)는 엔진 배출관(111), 제 1 바이패스관(210)의 전단 및 SCR 유입관(112)이 합류되는 곳에 설치된 삼방 덕트형 몸체와, 엔진 배출관(111)의 폐기가스의 유동경로를 SCR 유입관(112) 또는 제 1 바이패스관(210) 쪽으로 변경하도록 삼방 덕트형 몸체 내부에 설치된 제 1 경로 전환 기구(예: 도어, 도어구동실린더, 도어 및 도어구동실린더 사이의 작동력 전달용 링크)와, 제 1 경로 전환 기구와 장치제어기(160) 사이에 연결되어 장치제어기(160)의 유동 경로 변경 신호에 따라 제 1 경로 전환 기구를 작동시키는 제 1 전환부구동기(121)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예들에서 언급된 도어구동실린더들은 자체 피드백 센서를 구비하여 작동 시작 시점과 작동 완료 시점을 장치제어기(160) 쪽으로 피드백 시킬 수 있도록 마련될 수 있다.
또한, 제 2 경로전환부(122)는 SCR 배출관(113), 제 1 바이패스관(210)의 후단, 이코노마이저 유입관(114) 및 제 2 바이패스관(220)의 전단이 합류되는 곳에 설치된 사방 덕트형 몸체와, SCR 배출관(113)의 폐기가스의 유동경로를 제 2 바이패스관(220) 쪽으로 변경하거나, 제 1 바이패스관(210)의 폐기가스의 유동경로를 이코노마이저 유입관(114) 쪽으로 변경하도록 사방 덕트형 몸체 내부에 설치된 제 2 경로 전환 기구(예: 도어, 도어구동실린더, 도어 및 도어구동실린더 사이의 작동력 전달용 링크)와, 제 2 경로 전환 기구와 장치제어기(160) 사이에 연결되어 장치제어기(160)의 유동 경로 변경 신호에 따라 제 2 경로 전환 기구를 작동시키는 제 2 전환부구동기(123)를 포함할 수 있다.
SCR(130)은 선택적으로 공급되어 온 폐기가스의 질소산화물을 처리하도록 하는 제반 설비로 마련될 수 있다. 즉, 폐기가스에 암모니아나 수용액을 주입하여 촉매상에서 폐기가스의 질소산화물과 선택적으로 반응시킴으로써 질소산화물을 처리하는, 즉 무해한 질소와 물로 환원시키는 선택적 촉매 환원 장치 또는 제반 설비로 마련될 수 있다.
이코노마이저(140)는 선택적으로 공급되어 온 폐기가스에서 나오는 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 장치 또는 제반 설비로 마련될 수 있다.
SCR(130)이 먼저 배치되고, 그 후에 이코노마이저(140)가 배치되는 이유, 즉 SCR(130)이 엔진(100)에 가깝게 선행 배치되고 이코노마이저(140)가 상대적으로 엔진(100)으로부터 멀리 후행 배치된 이유는 SCR(130) 내부에 우레아가 뿌려져서 반응하기 위한 온도가 낮을 경우, 촉매반응 환경이 나빠질 수 있기 때문이다.
아울러, SCR(130)에 사용되는 촉매가 소모성이므로, 교체가 필요할 수 있고, 실제로 선박이 운항하는 전체 운항 경로 상에서 배기가스 통제지역이 차지하는 부위가 많지 않기 때문에, SCR(130) 및 이코노마이저(140)의 직렬 배치를 통해서, SCR(130) 및 이코노마이저(140)가 설치될 수 있는 펀넬 또는 연돌의 내부 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
소음기(150)는 가스 배출관(116)에 설치되는 중공형 관체와, 관체에 설치되는 흡음재를 포함하여 마련될 수 있다.
장치제어기(160)는 제 1 경로전환부(120), 제 2 경로전환부(122)의 작동 제어를 위한 폐기가스의 유동 경로 변경 신호와, SCR(130)의 온,오프 신호와, 이코노마이저(140)의 온,오프 신호를 처리하는 장치로 이해될 수 있다.
장치제어기(160)는 SCR(130)과 이코노마이저(140)를 선택적으로 사용하기 위하여, GPS신호에 의한 선박의 위치가 공해상 또는 배기가스 통제지역인지를 판단하여, 선박이 배기가스 통제지역의 진입 또는 진출의 시간 타이밍에 대응하게 폐기가스의 유동 경로를 변경하도록 하는 장치일 수 있다. 이때, 장치제어기(160)는 선택적으로 SCR(130) 또는 이코노마이저(140) 쪽으로 폐기가스를 공급하도록 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해서, 장치제어기(160)는 제 1 경로전환부(120)의 제 1 전환부구동기(121)와, 제 2 경로전환부(122)의 제 2 전환부구동기(123)와, SCR(130)의 SCR구동기(131)와, 이코노마이저(140)의 이코노마이저구동기(141)에 접속되어 있을 수 있다.
장치제어기(160)는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부와, GPS 신호로 전자해도의 지도 데이터 상에서 선박의 위치를 식별하고, 선박의 운항경로 정보를 이용하여 배기가스 통제지역을 파악하는 위치파악부와, 식별된 선박의 위치와 파악된 배기가스 통제지역 및 선속을 이용하여 선박이 배기가스 통제지역까지 진입하기 위한 예상 시간, 또는 선박이 배기가스 통제지역을 진출하기 위한 예상 시간을 계산하는 진출입시간계산부와, 진출입시간계산부로부터 계산된 예상 시간에서 전환부구동기의 작동시간을 뺀 시간 타이밍에 맞춰 폐기가스의 유동 경로 변경 신호를 자동으로 전환부구동기(121, 123) 쪽으로 전송하거나, 통합자동화시스템(170)의 조작패널의 스위치 조작에 따라 폐기가스의 유동 경로 변경 신호를 수동으로 전환부구동기(121, 123) 쪽으로 전송하는 작동제어부를 포함할 수 있다.
작동제어부는, 작동제어부의 수동 제어시, 작동 제어부의 자동 제어에 제한이 가해질 수 있고, 수동 제어가 자동 제어에 비해 우선 순위를 가질 수 있도록 전자 회로적으로 마련될 수 있다.
따라서, 본 실시예들을 통해 개시된 방법은 공해상 또는 배기가스 통제지역을 구분할 필요가 없는 경우, 수동 조작에 의해 탄력적으로 SCR(130)과 이코노마이저(140) 중 어느 하나를 선택적으로 운용할 수 있다.
통합자동화시스템(170)은 선박의 중앙관제실(예: CACC, Centralized Administration Control Center) 또는 선박 내 모든 제어 가능한 장치를 전사적 조작 및 운용할 수 있는 선박에 기 설치되어 있는 장치 구성으로 이해될 수 있다.
통합자동화시스템(170)은 통상적인 통합항법장치를 포함할 수 있고, 운항경로, 선속, 전환부구동기의 작동시간 등과 같은 각종 정보를 기록 저장 관리 및 전송할 수 있고, 제 1 실시예 및 이하의 실시예들에서 언급될 각종 장치의 작동에 관련된 세부 정보를 기록 저장 관리 및 전송할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.
예컨대, 제 1 전환부구동기(121), 제 2 전환부구동기(123)의 작동에 관한 세부 정보란 실험을 통해 미리 기록 저장 및 관리하고 있는 전환부구동기의 작동시간에 해당하는 작동 관련 정보를 의미할 수 있다.
또한, 운항경로 정보에는 공해상 또는 배기가스 통제지역에 대한 데이터가 포함되어 있으므로, 장치제어기(160)의 위치파악부는 통상의 위치인식기술로 GPS신호, 운항경로 정보 및 전자해도를 통해 선박의 위치, 선박이 운항할 경로 상에 포함될 배기가스 통제지역 또는 공해상 위치를 검출 및 파악할 수 있다.
또한, 전환부구동기의 작동시간이란 엔진 배출관(111)의 폐기가스의 유동경로를 SCR 유입관(112) 또는 제 1 바이패스관(210) 쪽으로 변경하는 제 1 경로 전환 기구가 작동하는데 소요되는 시간이거나, SCR 배출관(113)의 폐기가스의 유동경로를 제 2 바이패스관(220) 쪽으로, 또는 제 1 바이패스관(210)의 폐기가스의 유동경로를 이코노마이저 유입관(114) 쪽으로 변경하는데 소요되는 시간을 의미할 수 있고, 이는 미리 실험을 통해 통합자동화시스템(170)에서 기록 저장 및 관리되고 있는 정보일 수 있다.
통합자동화시스템(170)의 조작패널은 통합자동화시스템(170)에 설치되어 있는 것으로 설명하였으나, 장치제어기(160)에도 설치 가능하므로, 조작패널의 설치 위치는 통합자동화시스템(170)에 있는 것으로 한정되지 않을 수 있다.
또한, 조작패널은 작동 표시 장치와, 유동 경로 변경 신호 또는 온,오프 신호를 수동으로 발생시키는 스위치와, 신호처리기를 포함하고 있을 수 있다.
이하, 도 2는 도 1에 도시된 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 방법을 보인 흐름도로서, 앞서 설명한 장치에 의해 실현될 수 있는 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 방법에 대하여 설명하고자 한다.
도 2를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 방법의 주체는 장치제어기로서, 장치제어기에 의해 제 1 실시예에 따른 방법이 수행될 수 있다.
선박의 운항시(S110), 장치제어기는, 선박이 공해상에 있는지를 판단하는 단계(S120)와, 선박이 공해상에 있는 경우, 엔진의 폐기가스가 SCR을 우회하여 이코노마이저를 경유한 후 대기중에 배출되도록 제 1, 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계(S130)와, 선박이 배기가스 통제지역에 있는지를 판단하는 단계(S140)와, 선박이 배기가스 통제지역에 있는 경우, 엔진의 폐기가스가 SCR을 경유한 후 이코노마이저를 우회하여 대기중에 배출되도록 제 1, 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계(S150)를 수행할 수 있다.
선박이 공해상 또는 배기가스 통제지역에 있는지를 판단하는 단계(S120, S140)에서는 앞서 도 1을 통해 설명한 바와 같이, 장치제어기가 위치파악부, GPS신호, 운항경로 정보 및 전자해도에 의해 선박이 운항할 경로 상의 공해상 위치 또는 배기가스 통제지역을 검출 및 판단할 수 있고, 선박이 공해상에서 배기가스 통제지역으로 진입하거나, 또는 배기가스 통제지역에서 공해상으로 진출하는 것을 판단할 수 있다.
도 3와 도 4는 도 2에 도시된 폐기가스의 대기중 배출 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 엔진의 폐기가스가 SCR을 우회하여 이코노마이저를 경유한 후 대기중에 배출되도록 제 1, 제 2 경로전환부의 제 1, 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계(S130)에서는, 장지체어기에 의해 제어되는 제 1 경로전환부가 SCR 유입관을 폐쇄하고 제 1 바이패스관의 전단을 개방하는 단계(S131)와, 장지체어기에 의해 제어되는 제 2 경로전환부가 SCR 배출관과 제 2 바이패스관의 전단을 폐쇄하고 제 1 바이패스관의 후단과 이코노마이저 유입관을 개방하는 단계(S132)를 포함할 수 있다.
이런 경우, 도 1을 참조하면, 엔진(100)의 폐기가스는 엔진 배출관(111), 제 1 경로전환부(120)의 우측 출구, 제 1 바이패스관(210), 제 2 경로전환부의 우측 입구, 제 2 경로전환부의 상측 출구, 이코노마이저 유입관(114), 이코노마이저(140), 이코노마이저 배출관(115), 가스 배출관(116) 및 소음기(150)를 통해 대기중으로 배출될 수 있다.
특히, 제 2 바이패스관(220)의 전단이 제 2 경로전환부(122)에 의해 폐쇄되어 있는 상태이므로, 압력차에 의해, 이코노마이저 배출관(115)의 폐기가스는 경로합류지점(C1)에서 제 2 바이패스관(220) 쪽으로 역류하지 않고 가스 배출관(116) 쪽으로 유동할 수 있다.
도 4를 참조하면, 엔진의 폐기가스가 SCR을 경유한 후 이코노마이저를 우회하여 대기중에 배출되도록 제 1, 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계(S150)에서는, 장지체어기에 의해 제어되는 제 1 경로전환부가 SCR 유입관을 개방하고 제 1 바이패스관의 전단을 폐쇄하는 단계(S151)와, 장지체어기에 의해 제어되는 제 2 경로전환부가 SCR 배출관과 제 2 바이패스관의 전단을 개방하고 제 1 바이패스관의 후단과 이코노마이저 유입관을 폐쇄하는 단계(S152)를 포함할 수 있다.
이런 경우, 도 1을 참조하면, 엔진(100)의 폐기가스는 엔진 배출관(111), 제 1 경로전환부(120)의 상측 출구, SCR 유입관(112), SCR(130), SCR 배출관(113), 제 2 경로전환부의 좌측 출구, 제 2 바이패스관(220), 가스 배출관(116) 및 소음기(150)를 통해 대기중으로 배출될 수 있다.
특히, 이코노마이저 유입관(114)이 제 2 경로전환부(122)에 의해 폐쇄되어 있는 상태이므로, 압력차에 의해, 제 2 바이패스관(220)의 폐기가스는 경로합류지점(C1)에서 이코노마이저 배출관(115) 쪽으로 역류하지 않고 가스 배출관(116) 쪽으로 유동할 수 있다.
도 5는 선박의 배기가스 통제지역 진입과 진출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제 1 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 방법은 선박의 배기가스 통제지역 진입과 진출 방법을 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 선박의 운항시(S110), 장치제어기의 위치파악부는 선박의 위치가 배기가스 통제지역에 포함되지 않는 경우 선박이 배기가스 통제지역으로 진입할 것으로 판단하고, 선박의 위치가 배기가스 통제지역에 포함되는 경우 선박이 배기가스 통제지역에서 외부로 진출할 것으로 판단하는 판단단계(S103)를 포함할 수 있다.
또한, 장치제어기의 진출입시간계산부는 식별된 선박의 위치와 파악된 배기가스 통제지역 및 선속을 이용하여 선박이 배기가스 통제지역까지 진입하기 위해 예상되는 진입시간을 계산하는 제 1 시간계산단계(S104), 또는 선박이 배기가스 통제지역을 진출하기 위해 예상되는 진출시간을 계산하는 제 2 시간계산단계(S114)를 처리할 수 있다.
이후, 장치제어기의 작동제어부는 제 1, 제 2 경로전환부의 작동시간을 고려하여 유동 경로 변경 신호를 배기가스 통제지역 진입 또는 진출 전 상기 제 1, 제 2 경로전환부에 전송하여 제 1, 제 2 경로전환부의 작동을 시작하는 단계(S211, S221)을 처리할 수 있다.
이 단계(S211, S221)에서는, 진출입시간계산부로부터 계산된 진입시간 또는 진출시간에서 제 1, 제 2 경로전환부의 작동시간을 뺀 시간 타이밍에 맞춰 폐기가스가 제 1 바이패스를 거쳐 이코노마이저 쪽으로 유동하게 하는 유동 경로 변경 신호(S211 단계 참조), 또는 폐기가스가 SCR을 거쳐 제 2 바이패스 쪽으로 유동하게 하는 유동 경로 변경 신호(S211 단계 참조)를 제 1 경로전환부의 제 1 전환부구동기 또는 제 2 경로전환부의 전환부구동기 쪽으로 전송하게 된다.
이후, 장치제어기의 작동제어부는 각 유동 경로 변경 신호에 대응하게 도어구동실린더를 제어하여 제 1, 제 2 경로전환부의 작동을 완료하는 단계(S212, S222)를 처리할 수 있다.
이후, 장치제어기의 작동제어부는 제 1, 제 2 경로전환부의 작동 완료 신호를 통합자동화시스템(170)에 전달하고, 통합자동화시스템(170)에 전달된 작동 완료 신호에 따라 선박을 배기가스 통제지역에 진입 또는 진출시키는 진출입 단계(S213, S223)를 처리할 수 있다.
제 2
실시예
제 2 실시예는 SCR과 제 1 경로전환부 사이에 폐기물저감장치가 더 구성되어 있는 것을 제외하고, 제 1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 제 2 실시예의 특징적인 구성을 중심으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 6을 참조하면, 제 2 실시예에서는 SCR(130)과 제 1 경로전환부(122) 사이의 SCR 유입관(112)에 설치된 폐기물저감장치(180)가 더 포함될 수 있다.
상기 폐기물저감장치(180)가 SCR(130) 전단에 설치되므로써, SCR(130)에 먼지(PM)나 황산화물 등으로 이루어진 불순물이 붙지 않도록 할 수 있다.
폐기물저감장치(180)는 DPF(Diesel Particulate Filter) 등의 필터, 전기 집진기(electro static precipitator)로 마련될 수 있다.
폐기물저감장치(180)는 배압허용치를 초과하지 않는 범위 내에서 한 개 또는 복수개로 설치될 수 있다.
한편, 본 설명에 포함된 모든 실시예는 배압허용치 범위 내에서 장치제어기가 경로전환부(120, 122)에 의해 바이패스관(210, 220)을 차단하는 대신 배기라인(110)을 개방시켜서, 엔진 등의 폐기가스가 SCR(130) 및 이코노마이저(140)를 모두 경유할 수 있도록 제어할 수도 있다.
제 3
실시예
제 3 실시예는 엔진과 SCR이 턴키(turn-key) 방식, 즉 설계시공일괄방식에 의해 엔진패키지로 구성되어 있고, 기존의 제 1, 제 2 바이패스관 대신 제 3 바이패스관을 구비하고 있다는 것을 제외하고, 제 1 실시예의 구성과 유사 내지 동일하므로, 이하에서는 제 3 실시예의 특징적인 구성을 중심으로 설명한다.
도 7는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 7을 참조하면, 엔진(100)과 SCR(130a)은 엔진패키지(100a)로서 제 3 실시예의 장치 구성에 제공될 수 있다.
또한, 제 3 실시예의 장치 구성은 엔진패키지(100a)로부터 연장되어 폐기가스의 메인 경로가 되는 배기라인(110a)와, 배기라인(110a) 상에 설치된 제 3 경로전환부(124), 이코노마이저(140) 및 소음기(150)와, 장치제어기(160)와, 통합자동화시스템(170)와, 제 3 바이패스관(230)이 포함될 수 있다.
엔진패키지(100a)에는 엔진의 배기가스를 직접적으로 엔진패키지 배출관(111a) 쪽으로 공급하는 경로제어수단(미 도시) 및 제 1 패키지내부배관(111b)과, 엔진의 배기가스를 SCR(130a)을 경유하여 엔진패키지 배출관(111a) 쪽으로 공급하는 경로제어수단(미 도시) 및 제 2 패키지내부배관(111c)과, 경로제어수단과 장치제어기(160) 사이에 접속되어 경로제어수단의 작동을 제어하는 패키지구동기(101a)가 더 포함되어 있을 수 있다.
엔진패키지(100a) 내부의 엔진(100)도 선박의 발전기용 엔진 또는 선박 추진력을 발생시키는 메인 엔진을 포함한 각종 내연기관일 수 있다.
엔진패키지(100a)의 배기라인(110a)은 엔진패키지(100a)의 출구와 제 3 경로전환부(124)의 입구 사이에 연결된 엔진패키지 배출관(111a); 제 3 경로전환부(124)의 상측 출구와 이코노마이저(140)의 입구 사이에 연결된 이코노마이저 유입관(114); 이코노마이저(140)의 출구와 배기라인(110a)의 경로합류지점(C2) 사이에 연결된 이코노마이저 배출관(115); 배기라인(110a)의 경로합류지점(C2)으로부터 소음기(150)를 경유하여 선박의 외측으로 연장된 가스 배출관(116)을 포함할 수 있다.
제 3 바이패스관(230)은 이코노마이저(140)를 우회하여 엔진패키지(100a)의 폐기가스를 유동시키도록, 제 3 경로전환부(124)의 좌측 출구와 배기라인(110a)의 경로합류지점(C2) 사이에 배관되어 있을 수 있다.
제 3 경로전환부(124)도 가스, 유체 등의 경로를 자동 또는 수동으로 전환시키는 전자 제어식 삼방 밸브 장치 또는 댐퍼로 마련될 수 있다.
예컨대, 제 3 경로전환부(124)는 엔진패키지 배출관(111a), 제 3 바이패스관(230)의 전단 및 이코노마이저 유입관(114)이 합류되는 곳에 설치된 삼방 덕트형 몸체와, 엔진패키지 배출관(111a)의 폐기가스의 유동경로를 이코노마이저 유입관(114) 또는 제 3 바이패스관(230) 쪽으로 변경하도록 삼방 덕트형 몸체 내부에 설치된 제 3 경로 전환 기구(예: 도어, 도어구동실린더, 도어 및 도어구동실린더 사이의 작동력 전달용 링크)와, 제 3 경로 전환 기구와 장치제어기(160) 사이에 연결되어 장치제어기(160)의 유동 경로 변경 신호에 따라 제 3 경로 전환 기구를 작동시키는 제 3 전환부구동기(125)를 포함할 수 있다.
아울러, 엔진패키지(100a)의 SCR(130a)은 터보차져 SCR일 수 있고, 엔진(100)의 터보차져(미 도시)의 전단 또는 후단에 설치되어 있을 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 선박의 폐열 이용과 질소산화물 저감을 위한 장치의 방법을 보인 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 제 3 실시예의 방법에서, 선박의 운항시(S110), 장치제어기는, 선박이 공해상에 있는지를 판단하는 단계(S120)와, 선박이 공해상에 있는 경우, SCR을 사용하지 않은 엔진패키지의 폐기가스가 이코노마이저를 경유하여 대기중에 배출하도록 제 3 경로전환부를 작동시키는 단계(S130a)와, 선박이 배기가스 통제지역에 있는지를 판단하는 단계(S140)와, 선박이 배기가스 통제지역에 있는 경우, SCR을 사용한 엔진패키지의 폐기가스가 이코노마이저를 우회하여 대기중에 배출하도록 제 3 전환부구동기를 작동시키는 단계(S150a)를 수행할 수 있다.
SCR을 사용하지 않은 엔진패키지의 폐기가스가 이코노마이저를 경유하여 대기중에 배출하도록 제 3 경로전환부를 작동시키는 단계(S130a)에서는, 장지체어기에 의해 제어되는 제 3 경로전환부가 제 3 바이패스관을 폐쇄하고 이코노마이저 유입관을 개방하게 된다.
이런 경우, 도 7을 참조하면, 엔진패키지(100a)의 엔진(100)의 폐기가스는 제 1 패키지내부배관(111b), 엔진패키지 배출관(111a), 제 3 경로전환부(124)의 상측 출구, 이코노마이저 유입관(114), 이코노마이저(140), 이코노마이저 배출관(115), 가스 배출관(116) 및 소음기(150)를 통해 대기중으로 배출될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, SCR을 사용한 엔진패키지의 폐기가스가 이코노마이저를 우회하여 대기중에 배출하도록 제 3 경로전환부를 작동시키는 단계(S150a)에서는, 장지체어기에 의해 제어되는 제 3 경로전환부가 제 3 바이패스관을 개방하고 이코노마이저 유입관을 폐쇄하게 된다.
이에 따라, 도 7을 참조하면, 엔진패키지(100a)의 엔진(100)의 폐기가스는 제 2 패키지내부배관(111c), SCR(130a), 엔진패키지 배출관(111a), 제 3 경로전환부(124)의 좌측 출구, 제 3 바이패스관(230), 가스 배출관(116) 및 소음기(150)를 통해 대기중으로 배출될 수 있다.
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.
100 : 엔진 100a : 엔진패키지
110, 110a : 배기라인 120, 122, 124 : 제 1, 제 2, 제 3 경로전환부
130, 130a : SCR 140 : 이코노마이저
150 : 소음기 160 : 장치제어기
170 : 통합자동화시스템 180 : 폐기물저감장치
110, 110a : 배기라인 120, 122, 124 : 제 1, 제 2, 제 3 경로전환부
130, 130a : SCR 140 : 이코노마이저
150 : 소음기 160 : 장치제어기
170 : 통합자동화시스템 180 : 폐기물저감장치
Claims (14)
- 엔진으로부터 발생된 폐기가스가 장치 외부로 배출되도록, 상기 엔진의 출구와 제 1 경로전환부의 입구 사이에 연결된 엔진 배출관, 상기 제 1 경로전환부의 상측 출구와 상기 SCR의 입구 사이에 연결된 SCR(Selective Catalytic Reduction) 유입관, SCR의 출구와 제 2 경로전환부의 하측 입구 사이에 연결된 SCR 배출관, 상기 제 2 경로전환부의 상측 출구와 이코노마이저의 입구 사이에 연결된 이코노마이저 유입관, 상기 이코노마이저의 출구에 연결된 이코노마이저 배출관, 및 상기 배기라인의 경로합류지점으로부터 소음기를 경유하여 선박의 외측으로 연장된 가스 배출관을 갖는 배기라인;
상기 폐기가스의 질소산화물을 처리하도록 상기 배기라인에 설치된 상기 SCR(Selective Catalytic Reduction);
상기 폐기가스에 포함된 폐열을 이용하며, 상기 배기라인에 설치된 상기 이코노마이저;
상기 SCR을 우회하여 상기 폐기가스를 상기 이코노마이저 쪽으로 유동시키도록, 상기 제 1 경로전환부의 우측 출구와 상기 제 2 경로전환부의 우측 입구 사이에 배관된 제 1 바이패스;
상기 SCR을 경유한 후, 상기 이코노마이저를 우회하여 상기 폐기가스를 상기 가스 배출관 쪽으로 유동시키도록, 상기 제 2 경로전환부의 좌측 출구와 상기 배기라인의 경로합류지점 사이에 배관된 제 2 바이패스관;
상기 엔진 배출관으로부터 상기 폐기가스를 유입받아서, 상기 폐기가스의 유동경로를 SCR 유입관 또는 상기 제 1 바이패스관 쪽으로 변경하는 상기 제 1 경로전환부; 및
상기 SCR 배출관, 상기 제 1 바이패스관의 후단, 상기 이코노마이저 유입관 및 상기 제 2 바이패스관의 전단이 합류되는 곳에 설치되고, 상기 SCR 배출관의 폐기가스의 유동경로를 상기 제 2 바이패스관 쪽으로 변경하거나, 상기 제 1 바이패스관의 폐기가스의 유동경로를 상기 이코노마이저 유입관 쪽으로 변경하는 제 2 경로전환부를 포함하는
폐기가스 처리 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 엔진과 SCR이 엔진패키지로서 제공되는 폐기가스 처리 장치에 있어서,
상기 엔진과 엔진패키지 배출관의 사이에 연결된 제 1 패키지내부배관, 상기 엔진의 배기가스를 SCR을 경유하여 상기 엔진패키지 배출관 쪽으로 공급하는 제 2 패키지내부배관을 갖는 엔진패키지;
상기 엔진패키지로부터 연장되어 폐기가스의 메인 경로가 되도록, 제 3 경로전환부의 상측 출구와 이코노마이저의 입구 사이에 연결된 이코노마이저 유입관, 상기 이코노마이저의 출구와 배기라인의 경로합류지점 사이에 연결된 이코노마이저 배출관, 상기 배기라인의 경로합류지점으로부터 소음기를 경유하여 선박의 외측으로 연장된 가스 배출관을 갖는 배기라인;
상기 엔진의 터보차져의 전단 또는 후단에 설치된 상기 SCR;
상기 이코노마이저 유입관과 상기 이코노마이저 배출관의 사이에 설치된 상기 이코노마이저;
상기 이코노마이저를 우회하여 상기 엔진패키지의 폐기가스를 유동시키도록, 상기 제 3 경로전환부의 좌측 출구와 상기 배기라인의 경로합류지점 사이에 배관된 제 3 바이패스관; 및
상기 엔진패키지 배출관, 상기 제 3 바이패스관의 전단 및 상기 이코노마이저 유입관이 합류되는 곳에 설치된 제 3 경로전환부를 포함하는
폐기가스 처리 장치.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 SCR의 전단에 설치된 폐기물저감장치를 더 포함하는
폐기가스 처리 장치.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
선박이 배기가스 통제지역에 진입하거나 진출하는 시간 타이밍에 대응하게 엔진 또는 엔진패키지의 폐기가스의 유동 경로를 변경하도록 하는 장치제어기를 더 포함하되,
장치제어기는,
a) 선박이 공해상에 있는지를 판단하는 단계;
b) 상기 선박이 공해상에 있는 경우, 엔진의 폐기가스가 SCR을 우회하여 이코노마이저를 경유한 후 대기중에 배출되도록 제 1 경로전환부 및 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계;
c) 상기 선박이 배기가스 통제지역에 있는지를 판단하는 단계; 및
d) 상기 선박이 배기가스 통제지역에 있는 경우, 상기 엔진의 폐기가스가 상기 SCR을 경유한 후 상기 이코노마이저를 우회하여 대기중에 배출되도록 상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계를 처리하는
폐기가스 처리 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부는,
상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부에 공급될 작동력을 제어할 수 있도록 상기 장치제어기와 접속된 전환부구동기를 포함하는
폐기가스 처리 장치.
- 선박이 배기가스 통제지역에 진입하거나 진출하는 시간 타이밍에 대응하도록, 엔진 또는 엔진패키지의 폐기가스의 유동 경로가 장치제어기에 의해 변경되는 폐기가스 처리 방법에 있어서,
상기 장치제어기는,
a) 선박이 공해상에 있는지를 판단하는 단계;
b) 상기 선박이 공해상에 있는 경우, 엔진의 폐기가스가 SCR을 우회하여 이코노마이저를 경유한 후 대기중에 배출되도록 제 1 경로전환부 및 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계;
c) 상기 선박이 배기가스 통제지역에 있는지를 판단하는 단계; 및
d) 상기 선박이 배기가스 통제지역에 있는 경우, 상기 엔진의 폐기가스가 상기 SCR을 경유한 후 상기 이코노마이저를 우회하여 대기중에 배출되도록 상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부를 작동시키는 단계를 처리하는
폐기가스 처리 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 b) 단계에서는,
상기 제 1 경로전환부가 SCR 유입관을 폐쇄하고, 제 1 바이패스관의 전단을 개방하는 단계와,
상기 제 2 경로전환부가 SCR 배출관과 제 2 바이패스관의 전단을 폐쇄하고, 제 1 바이패스관의 후단과 이코노마이저 유입관을 개방하는 단계가 포함되는
폐기가스 처리 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 d) 단계에서는,
상기 제 1 경로전환부가 SCR 유입관을 개방하고, 제 1 바이패스관의 전단을 폐쇄하는 단계와,
상기 제 2 경로전환부가 SCR 배출관과 제 2 바이패스관의 전단을 개방하고, 제 1 바이패스관의 후단과 이코노마이저 유입관을 폐쇄하는 단계가 포함되는
폐기가스 처리 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 a) 단계에서는,
상기 선박의 위치가 배기가스 통제지역에 포함되지 않는 경우 상기 선박이 배기가스 통제지역으로 진입할 것으로 판단하고, 상기 선박의 위치가 배기가스 통제지역에 포함되는 경우 상기 선박이 배기가스 통제지역에서 외부로 진출할 것으로 판단하는 판단단계와,
상기 선박의 위치와 파악된 배기가스 통제지역 및 선속을 이용하여 상기 선박이 배기가스 통제지역까지 진입하기 위해 예상되는 진입시간 또는 선박이 배기가스 통제지역을 진출하기 위해 예상되는 진출시간을 계산하는 시간계산단계를 포함하며,
상기 b) 단계에서는,
상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부의 작동시간을 고려하여 유동 경로 변경 신호를 상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부에 전송하여 배기가스 통제지역 진입 또는 진출 전 상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부의 작동을 시작하는 단계와,
상기 유동 경로 변경 신호에 대응하게 도어구동실린더를 제어하여 상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부의 작동을 완료하는 단계와,
상기 제 1 경로전환부 및 상기 제 2 경로전환부의 작동 완료 신호를 통합자동화시스템에 전달하고, 상기 통합자동화시스템에 전달된 작동 완료 신호에 따라 선박을 배기가스 통제지역에 진입 또는 진출시키는 진출입 단계를 포함하는
폐기가스 처리 방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| GRNT | Written decision to grant | ||
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