KR101456855B1 - 배기가스 정화장치 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박에 탑재되는 배기가스 정화장치에 관한 것으로서, 본 출원의 일 실시예에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스와 환원제를 반응시키되, 상기 환원제로서 탄화수소를 사용하여 상기 배기가스 중 유해물질을 환원시키는 촉매 및 천연가스를 액화시켜 보관하는 천연가스 저장탱크에 저장된 천연가스를 상기 환원제로서 상기 촉매에 공급하는 환원제 공급부를 포함하는 탄화수소를 이용한 배기가스 정화장치가 개시된다.

Description

배기가스 정화장치 및 이를 구비한 선박{Device for Purifying Exhaust and Vessel having the Same}
본 발명은 선박에 탑재되는 배기가스 정화장치에 관한 것이다.
산업이 발달하면서 선박을 이용한 해상운송이 보다 확대되고 있다. 또한, 산업의 발달과 함께 환경오염의 우려 또한 대두되고 있으며, 그 대응책으로 많은 환경규제들이 생겨나고 있다.
통상 물류의 운송을 위한 선박은 유류 또는 가스를 연료로 하는 엔진에 의해 추진되는데, 이러한 경우 배기가스가 필연적으로 발생한다.
상기와 같은 배기가스 중 특히 질소산화물(NOx)은 환경에 끼치는 악영향이 매우 커서 주요한 환경규제의 대상이 되고 있다.
한편, 국제해사기구(IMO)에서는 환경보호를 위해 도 1과 같이 질소산화물의 배출을 등급별로 규제하고 있다.
상기와 같은 질소산화물의 배출 규정은 지역에 따라 다르게 적용되는데, 특히 Tier3 등급은 육지와 인접한 연안 등 특별히 지정된 배출가스 제한 구역(Emission Control Area)에서 적용되고 있다.
상기와 같은 배출가스 규정을 만족시키기 위해, 엔진의 효율을 높이거나 사용연료를 변경하거나 배기가스 중 황화합물(Sox) 또는 질소산화물(NOx)을 저감시키는 후처리를 하는 기술 등이 제시되고 있다.
상기와 같이 기술 중 배기가스를 후처리 하는 기술 중 질소산화물의 저감을 위하여 요소수를 이용한 선택적촉매환원법(SCR: Selective Catalytic Reduction)이 널리 사용되고 있다.
상기 요소수를 이용한 선택적촉매환원법은 도 2에 도시된 바와 같이, Al2O3, TiO2 등의 담체와 Pd, Pt, Rd, RU등의 활성성분으로 이루어진 촉매(40)가 엔진(10)의 배기가스의 배출경로(30)상에 배치시키고, 배기가스가 촉매(40)에 진입하기 전에 상기 배기가스에 환원제로서 요소수(Urea)를 분사하여 상기 촉매(40)에서 질소 산화물들이 질소로 환원되도록 반응시키는 방법이다.
그러나, 상기와 같은 요소수를 이용한 질소산화물의 선택적촉매환원법은 선박 내에 환원제로 사용되는 요소수를 별도로 탑재 저장해야 하므로, 연료를 저장하는 연료탱크(20) 이외에도 별도의 요소수 저장탱크(50)에 소요되는 공간이 필요한 문제가 있으며, 요소수를 구입해야 하는 문제가 있다.
또한, 일반적으로 선박의 엔진은 디젤엔진이 주를 이루는데, 상기 디젤엔진은 중유(HFO: Heavy Fuel Oil) 또는 경유(MDO: Marin Diesel Oil)를 사용하고 있다.
상기 중유는 경유에 비해 상대적으로 저렴한 대신에 특정 온도 이상으로 가열하고 정화시켜야 선박에서 연료로 사용할 수 있고, 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질이 더 많이 배출되는 경향을 보인다.
또한, 상기 경유는 중유에 비하여 상대적으로 가격이 비싸며 유해물질의 배출이 적으나 그래도 여전히 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질을 배출하고 있어 배기가스의 후처리가 필요하다.
한편, 최근에는 선박의 엔진 연료로서 중유나 경유 대신 천연가스를 연료로 사용하는 엔진이 개발되고 있다. 상기와 같은 천연가스를 사용하는 엔진의 경우 배기가스에 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질의 농도를 획기적으로 저감할 수 있다.
그러나, 비중이 매우 낮은 천연가스의 특징과 회전수가 낮고 연소실의 크기가 매우 큰 선박용 엔진의 특징으로 인해, 연소실에 공급된 천연가스중 일부가 미쳐 연소하지 못하고 배기가스로 배출되는 문제가 있다.
이러한 미연소 연료가 배기가스로 배출되는 현상을 슬립(Slip)이라 부르는데, 천연가스는 그 주성분이 메탄(CH4)이며, 메탄의 경우에는 지구온난화에 끼치는 온실효과의 영향이 이산화탄소의 23배에 달하는 점을 고려할 때, 슬립된 메탄은 반드시 해결되어야 하는 문제이다.
또한, 최근에는 앞서 설명한 중유나 경유 및 천연가스를 모두 연료로 사용할 수 있는 이중연료엔진(Dual Fual Engine)이 개발되고 있어, 질소산화물은 물론 슬립된 메탄을 모두 처리할 수 있는 배기가스 정화장치의 필요성이 대두되고 있다.
한국공개특허 10-2012-0056476
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원은 질소산화물은 물론 슬립된 메탄을 모두 처리할 수 있는 배기가스 정화장치를 제공하는 것이 과제이다.
또한, 본 출원은 중유 및 경유 또는 천연가스를 연료로 사용하는 이중연료엔진을 탑재하여 보다 청정한 배기가스를 배출하는 선박을 제공하는 것이 과제이다.
또한, 본 출원은 선박이 위치된 지역에 따라 배출가스 중 유해물질의 농도를 조절할 수 있는 선박을 제공하는 것이 과제이다.
본 출원의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 출원의 일 실시예에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스와 환원제를 반응시키되, 상기 환원제로서 탄화수소를 사용하여 상기 배기가스 중 유해물질을 환원시키는 촉매 및 천연가스 저장탱크에 저장된 천연가스를 상기 환원제로서 상기 촉매에 공급하는 환원제 공급부를 포함하는 탄화수소를 이용한 배기가스 정화장치가 개시된다.
상기 환원제 공급부는, 상기 천연가스 저장탱크 내에서 증발되어 기화된 증발가스를 공급하는 제1경로부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1공급경로부는, 상기 천연가스 저장탱크 내에서 증발되어 기화된 증발가스를 상기 촉매로 안내하는 제1라인, 상기 제1라인 내의 기화된 천연가스를 상기 촉매측으로 유동시키는 펌핑수단을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 펌핑수단은 압축기를 포함하여 이루어지며, 상기 제1공급경로부는, 상기 제1라인의 상기 압축기를 거치면서 온도가 상승한 천연가스를 냉각하는 냉각유닛을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 환원제 공급부는, 상기 천연가스 저장탱크 내에 액화된 천연가스를 기화시켜 공급하는 제2공급경로부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2공급경로부는, 상기 천연가스 저장탱크 내에 저장된 액체상태의 천연가스를 상기 촉매로 안내하는 제2라인, 상기 제2라인 내의 액체상태의 천연가스를 상기 촉매측으로 유동시키는 펌프, 상기 제2라인 내의 액체상태의 천연가스를 상기 촉매에 공급하기 전에 기화시키는 기화유닛을 포함하여 이루어질 수 있다.
또는, 상기 환원제 공급부는, 상기 천연가스 저장탱크 내에서 증발되어 기화된 증발가스를 상기 촉매로 안내하는 제1라인, 상기 제1라인 내의 기화된 천연가스를 상기 촉매측으로 유동시키는 압축기, 상기 압축기를 거치면서 온도가 상승한 천연가스를 냉각하는 제1열교환기를 포함하는 제1공급경로부 및 상기 천연가스 저장탱크 내에 저장된 액체상태의 천연가스를 상기 촉매로 안내하는 제2라인, 상기 제2라인 내의 액체상태의 천연가스를 촉매측으로 유동시키는 펌프, 상기 제2라인 내의 액체상태의 천연가스를 상기 촉매에 공급하기 전에 기화시키는 제2열교환기를 포함하는 제2공급경로부를 포함하여 이루어지며, 상기 제1열교환기 및 제2열교환기는 해수 또는 청수를 이용하여 상기 증발가스를 냉각하거나, 액체상태의 천연가스를 가열하도록 이루어지고, 상기 제1열교환기를 거친 해수 또는 청수가 상기 제2열교환기를 거치도록 배치될 수 있다.
그리고, 상기 엔진에서 발생되는 배기가스 중 유해물질의 농도를 측정하는 배기센서, 상기 배출되는 배기가스가 상기 엔진이 위치된 지역의 배기가스 규정을 만족하도록 상기 환원제의 공급량을 판단하여 상기 환원제 공급부에 제어신호를 송출하는 제어부를 더 포함하며, 상기 환원제 공급부는 상기 제어부의 신호에 따라 상기 촉매에 공급되는 환원제의 양을 조절하도록 이루어질 수 있다.
본 출원의 배기가스 정화장치 및 이를 구비한 선박에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 엔진의 연료로서 천연가스를 사용하므로, 배출가스 중 유해물질의 농도를 획기적으로 저감시킬 수 있다.
둘째, 상기한 엔진이 LNG 운반선에 적용될 경우 선박에 저장된 천연가스를 연료로 사용할 수 있으므로, 별도의 연료탱크가 필요없거나 연료탱크의 크기를 줄일 수 있어 천연가스 저장탱크의 크기를 더욱 확대시킬 수 있다.
셋째, 배기가스 중 질소산화물 등의 유해물질을 환원시키는 촉매에 공급되는 환원제로서 선박에 기 저장된 천연가스를 사용할 수 있어, 별도의 요소수 저장탱크가 필요없어 선박의 한정된 공간을 더욱 효율적으로 사용할 수 있으며 요소수를 따로 구매할 필요가 없어 운용의 편리성이 향상될 수 있다.
넷째, 엔진에서 슬립된 천연가스(메탄)을 환원제로 사용할 수 있어 배기가스 중 슬립된 메탄의 처리와 질소산화물의 처리를 동시에 이룰 수 있다.
본 출원의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 출원을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 국제해사기구의 질소산화물 배출규제 규정의 한 예를 나타낸 표;
도 2는 선박에 적용되는 요소수를 이용한 선택적촉매환원법의 배기가스 처리장치를 간략하게 도시한 도면;
도 3은 본 출원의 탄화수소를 이용한 배기가스 정화장치가 선박에 적용된 모습을 간략하게 도시한 단면도;
도 4는 도 3의 배기가스 정화장치의 일 실시예의 구성을 간략하게 도시한 도면; 그리고,
도 5는 도 3의 배기가스 정화장치의 다른 실시예의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
이하 본 출원의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 배기가스 정화장치(100)가 선박(200)에 적용된 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 배기가스 저화장치는 반드시 이에 한정된 것은 아니며, 배기가스가 배출되는 엔진이 적용된 어떤 것에도 적용될 수 있다.
상기 선박(200)은 액화천연가스(LNG)를 운반하는 LNG운반선일 수 있다.
상기 LNG 운반선(200)은 액화천연가스를 저장하기 위한 다수개의 천연가스 저장탱크(210)가 구비되며, 선박(200)의 추진을 위한 엔진(230)이 구비된다.
그리고, 상기 엔진(230)에서 발생된 배기가스를 배출하는 배기관(242)이 선박(200)의 연돌(240)에 설치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 상기 엔진(230)은 전통적인 연료인 중유나 경유는 물론 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 이중연료엔진(Dual Fuel Engine)이 적용될 수 있다.
상기 이중연료엔진은 중유 또는 경유를 연료로 사용하다가 필요에 따라 상기 선박(200)의 천연가스 저장탱크(210)에 저장된 천연가스를 연료로 사용할 수 있도록 구비될 수 있다.
즉, 선박(200)의 천연가스 저장탱크(210)에 기 저장된 천연가스를 연료로 사용할 수 있으므로 중유 또는 경유의 저장량을 줄일 수 있으며, 액화천연가스의 운송시 천연가스 저장탱크(210) 내에서 액화천연가스가 기화하여 발생하는 증발가스(BOG: Boilled Off Gas)를 연료로 활용할 수 있으며 배기가스 중 유해물질의 농도를 낮출 수 있다.
물론, 본 발명이 적용되는 엔진(230)이 반드시 이중연료엔진에 한정될 필요는 없으며, 종래의 전통적인 중유나 경유를 연료로 사용하는 엔진 또는 천연가스만을 연료로 사용하는 엔진에도 적용 가능하다.
한편, 상기와 같은 엔진(230)은 배기가스가 필연적으로 발생되며, 발생된 배기가스는 배기관(242)을 타고 연돌(240)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 배기가스의 배출경로상에 본 실시예의 배기가스 정화장치(100)가 설치될 수 있다.
본 실시예에 따른 배기가스 정화장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 촉매(110)와 환원제 공급부(120)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 촉매(110)는 상기 엔진(230)에서 배출되는 배기가스와 환원제를 반응시켜 배기가스 중 유해물질을 환원시키도록 이루어지는 구성요소이다. 이 때, 본 실시예에 따른 배기가스 정화장치의 촉매(110)는 환원제로서 종래의 요소수가 아닌 탄화수소계 물질을 환원제로 사용하도록 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유해물질은 질소산화물(NOx)일 수 있다.
상기 촉매(110)에 공급되는 탄화수소계열의 환원제로서 탄화수소(Hydro Carbon)가 포함된 물질, 예를 들어 경유 등의 연료를 사용할 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 선박(200)의 천연가스 저장탱크(210)에 대량으로 저장된 천연가스를 환원제로 사용할 수 있다.
상기 환원제 공급부(120)는, 상기 선박의 천연가스 저장탱크(210)에 저장된 천연가스를 상기 환원제로서 상기 촉매(110)에 공급하도록 이루어질 수 있다.
상기 천연가스는 메탄(CH4)이 주성분이며, 이러한 천연가스가 환원제로서 촉매에 공급되면, 상기 배기가스와 혼합되어 촉매에서 다음과 같이 반응 할 수 있다.
2NO + CH4 +O2 -> N2 + CO2 + 2H2O
즉, 촉매(110)에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 환원제 및 산소와 반응하여 무해한 질소와 이산화탄소 및 수분으로 환원될 수 있다.
이 때, 상기 촉매(110)는 그 전단에 구비되어 배기가스와 환원제를 혼합하는 믹서(112)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 환원제는 상기 믹서(112)로 공급되어 배기가스와 혼합된 후에 촉매(110)로 공급될 수 있다.
상기 환원제 공급부(120)는, 상기 선박(200)에 구비된 천연가스 저장탱크(210) 내에서 증발되어 기화된 증발가스를 공급하는 제1공급경로부(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 선박(200)의 천연가스 저장탱크(210)의 내부에는 액체상태의 천연가스가 온도나 압력의 영향에 의해 자연적으로 증발한 증발가스(BOG: Boilled Off Gas)가 발생하며, 이러한 증발가스를 환원제로서 활용하는 것이다.
상기와 같은 제1공급경로부(130)는 제1라인(132)과 펌핑수단(134)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1라인(132)은 일단이 상기 천연가스 저장탱크(210)의 상측에 연결되며, 타측이 상기 촉매(110) 전단에 구비된 믹서(112)에 연결되어 상기 천연가스 저장탱크(210) 내에서 기화된 증발가스를 상기 믹서(112)까지 안내하도록 파이프의 형태로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 펌핑수단(134)은 상기 제1라인(132) 내의 기체상태의 천연가스가 상기 촉매(110)측으로 흐르도록 압력을 형성하는 구성요소일 수 있다.
상기 제1라인(132) 내의 가스가 기체상태이므로, 상기 펌핑수단(134)은 압축기로 이루어질 수 있다. 상기 펌핑수단(134)으로서 압축기가 적용된 경우 상기 압축기를 통과한 천연가스는 그 온도가 상승될 수 있다.
따라서, 상기 압축기(134)를 거치면서 온도가 상승한 천연가스를 냉각하는 냉각유닛(136)이 제1라인(132)의 믹서(112) 전단에 구비될 수 있다.
상기 냉각유닛(136)은 여러 방식으로 구현 가능하나, 본 실시예에서는 상기 선박(200)이 위치된 지역의 해수나 청수 또는 선박(200)내 비치된 액체로서 상기 제1라인(132)을 흐르는 천연가스와 열교환하여 천연가스를 냉각하도록 이루어지는 제1열교환기가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
물론, 상기 제1열교환기(136)를 흐르는 열교환 매체는 전술한 해수나 청수 이외에도 여타 다른 물질을 열교환 매체로 활용할 수도 있다.
또한, 상기 제1라인(132) 상에는 상기 제1라인(132)을 개방하거나 폐쇄하는 제1밸브(138)가 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 환원제 공급부(120)는 상기 천연가스 저장탱크(210) 내에 액화된 천연가스를 기화시켜 공급하는 제2공급경로부(140)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 제1공급경로부(130)가 천연가스 저장탱크(210)에서 이미 기화된 증발가스를 환원제로 이용하는 것이라면, 상기 제2공급경로부(140)는 상기 천연가스 저장탱크(210)에 액체상태로 저장된 천연가스를 기화시켜 공급하는 점이 차이점이다.
상기와 같은 제2공급경로부(140)는 제2라인(142), 펌프(144) 및 기화유닛(146)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2라인(142)은 일단이 상기 천연가스 저장탱크(210)에 연결되며 타측이 상기 촉매(110) 전단에 구비된 믹서(112)까지 연결되어 상기 천연가스 저장탱크(210)의 천연가스를 상기 믹서(112)까지 안내하도록 파이프의 형태로 이루어질 수 있다.
상기 펌프(144)는, 상기 제2라인(142) 내의 액체상태의 천연가스가 상기 촉매(110) 측으로 흐르도록 압력을 형성하는 구성요소일 수 있다.
상기 제2라인(142)에 흐르는 천연가스는 액체상태의 천연가스이므로 상기 촉매에 공급하기 전에 기화시켜 기체상태로 공급할 필요가 있다.
따라서, 상기 기화유닛(146)이 상기 제2라인(142)상의 믹서(112)의 전단에 구비되어 상기 제2라인(142)에 흐르는 액체상태의 천연가스를 기화시킨 후 믹서(112)로 공급할 수 있다.
상기 냉각유닛(136)은 여러 방식으로 구현 가능하나, 본 실시예에서는 상기 선박(200)이 위치된 지역의 해수나 청수 또는 선박(200)내 비치된 액체로서 상기 제2라인(142)을 흐르는 천연가스와 열교환하여 상기 천연가스를 가열하는 제2열교환기(146)가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
그리고, 상기 제2라인(142) 상에는 상기 제2라인(142)을 개방하거나 폐쇄하는 제2밸브(148)가 더 구비될 수 있다.
상기 제1라인(132)과 제2라인(142)은 이중관으로 이루어져 가스 누출에 대비하도록 이루어질 수도 있다.
상기 환원제 공급부(120)는 제1공급경로부(130) 또는 제2공급경로부(140) 로만 이루어질 수도 있으며, 또는 제1공급경로부(130)와 제2공급경로부(140)가 조합되어 구비될 수 있다.
상기 환원제 공급부(120)가 제1공급경로부(130)와 제2공급경로부(140)의 조합으로 이루어진 경우, 상기 제1열교환기(136)와 제2열교환기(146)는 직렬로 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1열교환기(136)를 거치면서 상기 가열된 가스상태의 천연가스에 의해 가열된 물이 상기 제2열교환기(146)를 거치면서 액체상태의 천연가스를 가열하도록 이루어질 수 있다.
한편, 상기 엔진(230)으로부터 배기가스가 배출되는 지점에는 배기가스 중 질소산화물 등의 유해물질의 농도를 측정하는 배기센서(234)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 천연가스 저장탱크(210)에는 천연가스 저장탱크(210) 내의 증발가스량을 측정하는 증발가스센서(212) 및 액체상태의 천연가스의 수위를 측정하는 수위센서(214)가 구비될 수 있다.
또한, 선박(200)의 조타실(250) 등에 선박의 현재위치를 측정하는 GPS 항법장치등의 위치측정부(252)가 구비될 수 있다.
또한, 선박 엔진(230)의 회전수 등의 운전상태를 모니터링 하고 제어하는 ECU(232)가 구비될 수 있다.
그리고, 본 실시예의 배기가스 정화장치(100)는 선박에 설치된 각종 센서에서 입력된 정보 및 기 저장된 정보를 바탕으로 상기 환원제 공급부(120)를 제어하는 제어부(150)가 구비될 수 있다.
상기 제어부(150)에는 배기가스 규정 정보가 기 저장될 수 있다.
상기 배기가스 규정 정보는 도 1에 도시된 바와 같이, 지역별, 엔진운전상태별로 허용되는 질소산화물 등의 유해가스 배출허용량에 대한 정보일 수 있다.
그리고, 상기 제어부(150)는 전술한 배기센서(234)로부터 배기가스에 포함된 질소산화물의 농도에 관한 정보를 입력받으며, 상기 엔진의 ECU(232) 등으로부터 엔진의 회전수 등의 운전상태에 관한 정보를 입력받고, 상기 증발가스센서(212) 및 수위센서(214)로부터 천연가스 저장탱크(210)내의 증발가스의 양 및 액체상태의 천연가스의 양에 대한 정보를 입력받도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제어부(150)는 상기 위치측정부(252)로부터 선박(200)의 현재위치에 대한 정보를 입력받도록 이루어질 수 있다. 상기 엔진(230)은 상기 선박(200)의 내부에 구비되므로, 상기 위치측정부(252)에서 측정한 선박(200)의 현재위치는 상기 엔진(230)의 위치를 뜻할 수도 있다.
또한, 상기 제1밸브(138) 및 제2밸브(148)는 상기 제어부(150)의 신호에 의해 개방되거나 폐쇄되도록 이루어질 수 있으며, 상기 제어부(150)는 상기 제1밸브(138) 및 제2밸브(148)를 개방하거나 폐쇄하는 신호를 송출하도록 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(150)는 상기 펌핑수단(134) 및 펌프(144)의 작동여부 및 작동속도를 제어하는 신호를 송출하도록 구비되며, 상기 펌핑수단(134) 및 펌프(144)는 상기 제어부(150)의 신호에 의해 on/off 및 작동속도가 제어되도록 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제어부(150)는 상기 제1공급경로부(130) 및 제2공급경로부(140)를 제어하여, 상기 촉매(110)에 공급되는 환원제의 공급여부 및 공급량을 조절하도록 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 제어부(150)는, 상기 배기센서(234), 엔진의 ECU(232), 증발가스센서(212), 수위센서(214), 위치측정부(252)로부터 얻은 정보 및 기 저장된 위치별 엔진운전상태별 배기가스 규정을 비교하여, 상기 제1밸브(138) 및 제2밸브(148)의 개폐여부를 제어하며, 상기 펌핑수단(134) 및 펌프(144)의 작동여부 및 작동속도를 제어하여 상기 촉매(110)로 공급되는 환원제의 양을 조절하도록 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 배기센서(234)에서 측정된 배기가스의 유해물질 농도가 짙어 배기가스 규정을 만족하기 위해서 보다 많은 환원제의 공급이 필요하다고 판단되거나, 상기 위치측정부(252)로부터 측정된 현재 위치가 Tier3 지역으로서 배기가스의 유해물질을 경감시킬 필요가 있다고 판단되면, 상기 제1밸브(138), 제2밸브(148) 또는 펌핑수단(134), 펌프(144)를 제어하여 환원제의 양을 조절할 수 있다.
또한, 상기 증발가스센서(212)로부터 증발가스의 양을 측정하여 증발가스의 양이 충분할 때에는 상기 제1밸브(138)와 펌핑수단(134)을 제어하여 상기 제1공급경로부(130)만 가동하여 환원제를 공급할 수 있고, 상기 증발가스의 양이 충분하지 않을 때에는 상기 제2밸브(148)와 펌프(144)를 제어하여 상기 제2공급경로부(140)를 통하여 환원제를 추가적으로 공급할 수도 있다.
한편, 엔진(230)에서 슬립된 미연소된 메탄가스 또한 탄화수소계열 물질이므로, 배기가스에 포함된 슬립된 메탄가스는 상기 촉매(110)에서 환원제로 작용하여 배출가스에 포함된 질소산화물을 환원시킬 수 있다.
또 한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 천연가스 저장탱크(210)로부터 환원제로 사용할 천연가스를 미리 저장해 놓는 버퍼탱크(160)가 더 구비될 수 있다.
상기 버퍼탱크(160)는 상기 제2라인(142) 상에 설치될 수 있으며, 상기 천연가스 저장탱크(210)로부터 천연가스를 상기 버퍼탱크(160)로 이송시키는 펌프(162) 및 밸브(164)가 더 구비될 수 있고, 상기 펌프(162) 및 밸브(164)는 상기 제어부(150)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 미설명된 도면부호 220은 상기 엔진(230)이 디젤엔진인 경우 연료인 중유 및 경유를 저장하는 연료탱크(220)일 수 있다. 물론, 상기 연료탱크(220)는 상기 엔진(230)이 중유 및 경유는 물론 천연가스도 연료로 사용하는 혼소엔진인 경우에도 설치될 수 있다.
이상과 같이 본 출원에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 출원은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 배기가스 정화장치 110: 촉매
112: 믹서 120: 환원제 공급부
130: 제1공급경로부 132: 제1라인
134: 펌핑수단 136: 냉각유닛
138: 제1밸브 140: 제2공급경로부
142: 제2라인 144: 펌프
146: 가열유닛 148: 제2밸브
150: 제어부 160: 버퍼탱크
162: 펌프 164: 밸브
200: 선박 210: 천연가스 저장탱크
212: 증발가스센서 214: 수위센서
220: 연료탱크 230: 엔진
232: ECU 234: 배기센서
240: 연돌 242: 배기관
250: 조타실 252: 위치측정부

Claims (8)

  1. 엔진에서 배출되는 배기가스와 환원제를 반응시키되, 상기 환원제로서 탄화수소를 사용하여 상기 배기가스 중 유해물질을 환원시키는 촉매; 및
    천연가스 저장탱크에 저장된 천연가스를 상기 환원제로서 상기 촉매에 공급하는 환원제 공급부;를 포함하고,
    상기 환원제 공급부는,
    상기 천연가스 저장탱크 내에서 증발되어 기화된 증발가스를 상기 촉매로 안내하는 제1라인, 상기 제1라인 내의 기화된 천연가스를 상기 촉매측으로 유동시키는 압축기, 상기 압축기를 거치면서 온도가 상승한 천연가스를 냉각하는 제1열교환기를 포함하는 제1공급경로부;
    상기 천연가스 저장탱크 내에 저장된 액체상태의 천연가스를 상기 촉매로 안내하는 제2라인, 상기 제2라인 내의 액체상태의 천연가스를 촉매측으로 유동시키는 펌프, 상기 제2라인 내의 액체상태의 천연가스를 상기 촉매에 공급하기 전에 기화시키는 제2열교환기를 포함하는 제2공급경로부;를 포함하며,
    상기 제1열교환기 및 제2열교환기는 해수 또는 청수를 이용하여 상기 증발가스를 냉각하거나, 액체상태의 천연가스를 가열하고,
    상기 제1열교환기를 거친 해수 또는 청수가 상기 제2열교환기를 거치는 탄화수소를 이용한 배기가스 정화장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 엔진에서 배출되는 배기가스 중 유해물질의 농도를 측정하는 배기센서; 및
    상기 배출되는 배기가스가 상기 엔진이 위치된 지역의 배기가스 규정을 만족하도록 상기 환원제의 공급량을 판단하여 상기 환원제 공급부에 제어신호를 송출하는 제어부;를 더 포함하며,
    상기 환원제 공급부는 상기 제어부의 신호에 따라 상기 촉매에 공급되는 환원제의 양을 조절하는 배기가스 정화장치.
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