KR101610113B1 - Gps 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템 - Google Patents
Gps 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 GPS 수신기에 의해 공해상의 선박의 위치를 감지하고, 선박의 엔진으로부터 배출되는 질소산화물의 농도를 측정한 후 자동으로 질소산화물을 제거하기 위해 환원 촉매기를 가동시키는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 질소산화물 배출 규제가 있는 지역에 도달할 경우 GPS 수신기가 이를 감지하여 환원 촉매기를 가동시키되, 배기관의 일부에 개폐밸브와 질소산화물 감지센서가 설치된 유도관을 구비하여 측정된 배기가스의 질소산화물의 농도에 따라 환원 촉매기에서 분사되는 요소수의 분사량을 조절할 수 있는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 GPS 수신기에 의해 공해상의 선박의 위치를 감지하고, 선박의 엔진으로부터 배출되는 질소산화물의 농도를 측정한 후 자동으로 질소산화물을 제거하기 위해 환원 촉매기를 가동시키는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 질소산화물 배출 규제가 있는 지역에 도달할 경우 GPS 수신기가 이를 감지하여 환원 촉매기를 가동시키되, 배기관의 일부에 개폐밸브와 질소산화물 감지센서가 설치된 유도관을 구비하여 측정된 배기가스의 질소산화물의 농도에 따라 환원 촉매기에서 분사되는 요소수의 분사량을 조절할 수 있는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System)는 GPS 위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성항법시스템으로 미국 국방부(DOD)가 군사적 폭격을 위해 개발하여 추진하였으나, 현재에는 항공기, 선박, 자동차 등의 안전한 운항을 위해 필수적으로 사용된다.
이와 같이 GPS를 사용하는 다양한 분야 중 특히 선박에서는 그 활용범위가 상당하다. 특히 국제해사기구인 IMO(International Maritime Organization)로부터 선박의 배출가스 규제가 강화됨에 따라 내륙과 인접한 해상에서는 선박에서 배출되는 배기가스의 배출이 엄격하게 제한되기 때문에 GPS에서 수신된 위치에 따라 선박에 사용하는 연료를 변경하는 등의 조치를 취하여 배기가스의 배출을 줄이는 방법이 널리 사용된다.
보다 상세히 설명하면 선박은 연료의 비용 절감을 위해서 점도성이 높고, 휘발성이 낮으며, 가연성이 낮은 저급 연료인 MDO(Marine Disesel Oil) 이나 HFO(Heavy Fuel Oil)를 주로 사용한다. 그러나 이와 같은 저급 연료는 불완전 연소로 인하여 오염물질의 농도가 높은 배기가스가 많이 발생시키며, 배출되는 배기가스 중에는 분진, 미세 먼지, 질소산화물, 황산화물 등이 포함되어 있기 때문에 대기로 배출하기 전에 제거해야만 한다. 따라서, 선박이 대륙 근해상에 도달하면 배기가스의 배출이 적은 고급연료인 LSD(Low Surfer Disesel Oil)로 연료를 전환하여 배출되는 배기가스를 제어하는 방법이 일반적이였다.
그러나 배기가스의 배출규제가 점차적으로 강화되면서 질소산화물을 제거하기 위한 장치가 추가로 개발되었고, 그중 대표적인 요소수를 분사하여 질소산화물을 제거하는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템이 선박에 장착되어 사용되었다. SCR은 선택적 촉매 환원법을 이용한 질소산화물 저감 시스템으로서, 요소수인 암모니아(NH3) 또는 우레아(Urea)를 주입하여 질소산화물을 질소와 물로 변환하여 제거하는 장치에 해당한다. 이때 엔진에서 배출되는 질소산화물의 농도에 따라 요소수의 분사량 등을 수행하여야 하는데 질소산화물의 농도를 측정하기 위해 배기가스 분석계(NOx Analyzer)를 사용하여야 한다. 그러나 배기가스 분석계는 가격이 매우 고가이며 유지보수를 해야 하기 때문에 시스템 운용관리비가 추가로 지출되는 단점이 있으며, 특히 소형선박의 경우 고가의 배기가스 분석계를 사용할 수 없는 문제가 있어 이에 대한 대책이 필요하다.
이와 같은 문제점으로 인해 고가의 배기가스 분석계 대신 차량용 질소산화물 측정센서(NOx Sensor)가 사용되었는데, 상기 측정센서가 배기가스에 포함된 황(Surfer)에 노출 될 경우 황 피독(Poisoning)에 의해 센서의 기능을 상실하는 경우가 빈번하여 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 저유황 경유를 사용할 때에만 질소산화물 측정센서가 배기가스를 측정할 수 있으며, GPS 신호에 의해 선박이 설정된 해상 영역으로 이동하면 배출관에 설치된 질소산화물 측정센서가 구동하여 SCR 시스템을 작동시킬 수 있는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 GPS 위성으로부터 선박의 위치를 감지할 수 있는 GPS 수신기를 통해 선박의 위치가 설정된 해상 영역으로 이동하면 SCR 시스템이 자동으로 작동할 수 있는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 선박이 저유황 경유를 사용하는 공해상으로 이동하는 경우 배출되는 배기가스가 포함하는 질소산화물의 농도를 선택적으로 측정할 수 있도록 배기관에 차량용 질소산화물 측정센서를 장착하기 위한 별도의 유도관을 마련하고, 유도관의 양측에 개폐밸브를 추가로 설치하여 개폐밸브의 개폐에 의해 배기가스가 유도관으로 유입됨으로써 선박의 위치에 따라 배출되는 배기가스의 질소산화물 농도를 측정할 수 있다.
본 발명의 GPS수신기를 포함하는 질소산화물 측정 시스템은 선박에 동력을 제공하는 엔진(100); 상기 엔진(100)이 구동되면서 배출되는 배기가스를 외부로 배출하기 위해 일측이 상기 엔진(100)에 연결되고, 타측이 외부와 접해 있는 배기관(200); 상기 배기관(200)에 설치되며, 상기 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하기 위한 요소수가 분사되는 환원 촉매기(300); 상기 엔진(100)과 상기 환원 촉매기(300) 사이에 위치하며, 상기 배기가스가 일정량 유입될 수 있도록 일측단과 타측단이 상기 배기관(200)과 연통되는 유도관(400); 상기 환원 촉매기(300)에서 분사되는 요소수의 분사량을 제어하기 위해 상기 유도관(400)에 설치되어 상기 배기가스가 포함하는 질소산화물의 농도를 측정하는 측정 센서(500); GPS 위성 또는 DGPS 위성이 보내는 신호를 수신하는 GPS안테나(600); 상기 GPS 안테나(600)로부터 수신된 신호를 감지하여 상기 선박의 현재 위치정보를 획득하는 GPS수신기(700); 상기 GPS수신기로부터 선박의 위치정보를 전달받아 선박이 설정된 지역에 도달하는 경우 상기 환원 촉매기(300)를 가동시키고, 상기 선박이 설정된 지역에서 이탈하면 상기 환원 촉매기(300)의 가동을 정지시키는 제어부(800);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유도관(400)의 일측에 형성되며, 상기 유도관(400)으로 이동하는 상기 배기가스의 유입을 제어하는 제1 개폐밸브(410); 상기 유도관(400)의 타측에 형성되며, 상기 유도관(400)으로 이동된 상기 배기가스의 유출을 제어하는 제2 개폐밸브(420);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제1 개폐밸브(410)가 개방되면 상기 유도관(400)의 일측으로 상기 배기가스의 유입이 원활하게 이루어지도록 상기 유도관(400)의 일측과 상기 배기관(200)이 접하는 부분에 상기 배기가스의 이동방향과 반대방향으로 예각을 이루며 경사지는 부분 차단벽(900)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제1 개폐밸브(410)가 개방되면 상기 배기가스 중 일부는 상기 부분차단벽(900)을 통과하고, 일부는 상기 유도관(400)으로 유입되도록 상기 부분 차단벽(900)에는 다수개의 관통홀(910)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 유도관(400)은 상기 배기관(200)으로부터 상기 배기가스가 유입되며 상기 제1 개폐밸브(510)가 설치되는 유입관(430); 상기 유입관(430)과 연결되며 상기 측정 센서(500)가 설치되는 이동관(440); 상기 이동관(440)으로부터 이송된 배기가스를 상기 배기관(200)으로 배출시키도록 상기 이동관(440)과 연결되고 상기 제2 개폐밸브(520)가 설치되는 유출관(450);을 포함하되, 상기 유입관(430)의 내부에는 내측면을 따라 슬라이딩되며 이동하는 내부관(460); 상기 내부관(460)의 외측면으로부터 돌출 형성되며 측면에 다수의 기어 치(齒)가 형성되는 제1 기어(470); 및 상기 제1 기어(470)와 맞물리되, 일측에 형성된 구동모터(M)에 의해 회전력을 전달받기 위해 상기 내부관(460)을 이동시키는 제2 기어(480);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 배기가스의 제약이 있는 공해상으로 선박이 진입하면 GPS 위성과 연결된 GPS 수신기가 이를 감지하여 환원 촉매기를 자동으로 작동시켜 배기가스의 유해물질의 배출을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 고가의 질소산화물 분석계에 비해 저렴한 차량용 질소산화물 측정센서를 장착하여 선박의 위치 및 사용하는 연료에 따라 배기가스의 농도를 측정할 수 있어 인건비 및 시스템 운용관리비를 절감할 수 있다.
또한 본 발명은 유도관의 일측과 타측에 각각 제어밸브를 구비하였으며, 사용하는 연료 및 선박의 위치에 따라 선택적으로 유도관에 배기가스를 유입시킨 후 질소산화물의 농도를 측정할 수 있기 때문에 질소산화물 측정센서가 고유황 경유를 사용하는 경우에 제어밸브를 차단하여 황 산화물에 의해 측정센서가 손상되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 제어밸브가 개방되는 경우 유도관의 일측에 배기가스를 유도관으로 유도하는 부분 차단벽이 구비되고, 부분 차단벽에 다수개의 관통홀이 형성됨으로 인해 제어밸브가 닫히면 배출가스가 관통홀을 통과할 수 있기 때문에 배기가스의 흐름에 영향을 주지 않도록 하는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명의 전체적인 시스템을 나타낸 개략도.
도 2 는 본 발명의 유도관과 배기관의 연결관계를 간략하게 나타낸 개략도.
도 3 은 본 발명의 유도관 및 배기관의 내부의 주요 구성 및 배기가스의 배출 흐름을 나타내기 위한 부분 단면도.
도 4 는 본 발명의 유도관 및 배기관의 내부에 형성된 부분 차단벽 및 배기가스의 흐름을 도시한 부분 단면도.
도 5 는 본 발명의 부분 차단벽을 관통한 다수개의 관통홀을 도시한 부분 절개 사시도.
도 6 은 본 발명의 관통홀을 통과하는 배기가스의 흐름을 나타낸 단면도.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 부분 절개 사시도.
도 8 은 본 발명의 다른 실시예의 주요구성을 나타내기 위한 부분 단면도.
도 2 는 본 발명의 유도관과 배기관의 연결관계를 간략하게 나타낸 개략도.
도 3 은 본 발명의 유도관 및 배기관의 내부의 주요 구성 및 배기가스의 배출 흐름을 나타내기 위한 부분 단면도.
도 4 는 본 발명의 유도관 및 배기관의 내부에 형성된 부분 차단벽 및 배기가스의 흐름을 도시한 부분 단면도.
도 5 는 본 발명의 부분 차단벽을 관통한 다수개의 관통홀을 도시한 부분 절개 사시도.
도 6 은 본 발명의 관통홀을 통과하는 배기가스의 흐름을 나타낸 단면도.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 부분 절개 사시도.
도 8 은 본 발명의 다른 실시예의 주요구성을 나타내기 위한 부분 단면도.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 전체적인 시스템을 나타낸 개략도, 도 2 는 본 발명의 유도관과 배기관의 연결관계를 간략하게 나타낸 개략도, 도 3 은 본 발명의 유도관 및 배기관의 내부의 주요 구성 및 배기가스의 배출 흐름을 나타내기 위한 부분 단면도, 도 4 는 본 발명의 유도관 및 배기관의 내부에 형성된 부분 차단벽 및 배기가스의 흐름을 도시한 부분 단면도, 도 5 는 본 발명의 부분 차단벽을 관통한 다수개의 관통홀을 도시한 부분 절개 사시도, 도 6 은 본 발명의 관통홀을 통과하는 배기가스의 흐름을 나타낸 단면도, 도 7 은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 부분 절개 사시도, 다른 실시예를 나타낸 사시도, 도 8 은 본 발명의 다른 실시예의 주요구성을 나타내기 위한 부분 단면도에 관한 것이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 본 발명의 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템은 선박에 동력을 제공하는 엔진(100)을 갖는다. 엔진(100)은 선박에 추진력을 제공하는 프로펠러를 회전시키기 위해 연료를 사용하여 구동한다. 이때 엔진(100)은 MOD(Marine Diese Oil), HFO(Feavy Fuel Oil) 및 LSD(Low surfer Diesel Oil) 등의 중 연로를 사용하여 엔진(100)을 구동시키는데, 엔진(100)이 구동됨에 따라 연료가 연소되면서 유해가스가 다량 포함된 배기가스가 발생한다. 이와 같은 배기가스는 엔진(100)과 연결된 배기관(200)을 통해 선박의 외부로 배출된다. 즉 배기관(200)은 일측이 엔진(100)과 연결되고 타측은 선박의 외부에 노출되어 있다. 따라서, 엔진(100)이 구동하며 배출되는 배기가스를 외부로 배출할 수 있는 것이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 배기관(200)의 일측에는 환원 촉매기(300)가 설치된다. 환원 촉매기(300)는 배기가스가 포함하고 있는 질소산화물을 산화열과 촉매의 환원기능을 이용한다. 즉 질소산화물의 형태를 물과 이산화탄소 그리고 질소의 형태로 환원하여 유해가스의 배출을 억제할 수 있는 것이다. 이때 질소산화물을 환원시키기 위해 일정량의 요소수가 분사되는데, 바람직하게는 우레아(Urea) 요소수가 분사된다.
도 1 을 참조하면 엔진(100)과 환원 촉매기(300) 사이에 위치하는 유도관(400)이 형성된다. 유도관(400)은 배기관(200)을 통과하는 배기가스가 일정량 유입된 후 다시 배기관(200)으로 이동할 수 있도록 일측단과 타측단이 배기관(200)의 측면에 각각 연통되도록 설치된다. 즉 유도관(400)을 통해 배기관(200)의 배기가스의 일부가 유도관(400)을 통해 우회하여 다시 배기관(200)으로 재공급되는 과정을 수행할 수 있다. 이때 유도관(400)은 배기관(200)의 직경보다 작은 직경을 유지하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 유도관(400)에는 엔진(100)에 투입되는 연료에 따라 다르게 발생하는 질소산화물의 농도를 측정할 수 있는 측정 센서(500)가 설치된다. 측정 센서(500)는 차량에 사용되는 질소산화물 측정센서로 구성된다. 측정 센서(500)는 유도관(400)으로 유입된 배기가스의 질소산화물의 농도를 감지하여 환원 촉매기(300)에서 분사되는 요소수의 분사량을 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 유도관(400)의 일측, 즉 유도관(400)으로 배기가스가 유입되는 부분에 제1 개폐밸브(410)가 형성된다. 제1 개폐밸브(410)는 유도관(400)으로 이동하는 배기가스의 유입을 제어한다. 제1 개폐밸브(410)는 유도관(400)의 일측을 밀폐시키며 개폐할 수 있는 밸브라면 그 어떠한 것을 사용하여도 무방하나 바람직하게는 일측에 구동용 모터가 구비된 버터플라이 밸브(butterfly valve)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 유도관(400)의 타측, 즉 유도관(400)으로부터 배기가스가 다시 배기관(200)으로 배출되는 부분에 제2 개폐밸브(420)가 형성된다. 제2 개폐밸브(420) 또한 제1 개폐밸브(410)와 동일한 목적을 가지며, 상기 제1 개폐밸브(410)와 동일한 버터플라이 밸브로 사용되는 것이 바람직하다.
한편 상기 자동차에 사용되는 측정 센서(500)는 배기가스에 포함된 황산화물에 의해 쉽게 오작동을 일으키는 단점을 가지고 있지만, 황산화물이 다량 배출되는 연료를 사용하는 경우에는 제1 개폐밸브(410) 및 제2 개폐밸브(420)를 밀폐하여 유도관(400)으로 배기가스의 유입을 차단하고, 저유황 연료를 사용하는 경우에는 제1 개폐밸브(410) 및 제2 개폐밸브(420)를 개방한 후 유도관(400)으로 배기가스를 유입시켜 질소산화물의 농도를 측정한다.
도 1 을 참조하면 GPS 위성(610) 또는 DGPS 위성이 보내는 신호를 수신하는 GPS안테나(600)가 설치된다. GPS안테나(600)는 선박의 내부 또는 외부에 설치될 수 있으며, GPS안테나(600)의 수신 신호의 레벨(level)을 증폭시킬 수 있도록 내부에 증폭회로가 추가될 수 있어 보다 정확한 위치를 GPS위성(610)으로부터 수신받을 수 있다.
또한 도 1 을 참조하면 GPS안테나(600)로부터 수신된 신호를 감지하여 선박의 위치 정보를 획득하는 GPS수신기(700)가 구비된다. 즉 GPS수신기(700)는 GPS안테나(700)와 연결되며, 별도의 모니터 등으로 선박의 위치정보를 전송하여 사용자에게 시각적으로 선박의 위치를 안내할 수 있다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 GPS수신기(700)로부터 데이터를 제공받는 제어부(800)가 형성된다. 제어부(800)는 GPS수신기로부터 선박의 위치정보를 전달받아 선박이 설정된 지역에 도달하는 경우 환원 촉매기(300)를 가동시켜 질소산화물의 배출을 억제하고, 선박이 설정된 지역에서 이탈하면 상기 환원 촉매기(300)의 가동을 정지시킨다. 상기의 내용과 동일하게 제어부(800)는 선박이 위치하는 지역에 따라 엔진(100)에 공급되는 연료의 종류를 변경할 수 있는 등의 추가적인 작업 수행이 가능할 수 있다.
또한 도 3 을 참조하면 제어부(800)는 사용자의 선택이나, 사용되는 연료의 종류에 따라 유도관(400)으로 유입되는 배기가스를 제어하도록 제1 및 제2 개폐밸브(410,420)와 연결되어 제1 및 제2 개폐밸브(410,420)의 개폐를 제어할 수 있으며, 측정 센서(500)로부터 측정된 질소산화물의 농도 값의 데이터를 전송받아. 환원 촉매기(300)에서 분사되는 요소수의 분사량을 제어할 수 있도록 환원 촉매기(300) 및 측정 센서(500)와 연결되어 있다.
도 3 을 참조하면 유도관(400)의 일측과 배기관(200)이 접하는 부분에는 부분 차단벽(900)이 형성된다. 부분 차단벽(900)은 소정의 두께를 가지며 배기관(200)의 내측면으로부터 배기관(200)의 중심점을 향하여 소정의 거리만큼 돌출 형성된다. 또한 부분 차단벽(900)은 배기가스의 이동방향과 반대방향으로 예각을 이루며 경사지도록 형성되어 제1 개폐밸브(410)가 개방되면 배기가스는 부분 차단벽(900)에 안내되어 일정량이 유도관(400)으로 유입될 수 있다. 이때 부분 차단벽(900)의 돌출되는 거리가 배기관(200)의 반지름보다 작은 거리만큼 돌출되면 제1 개폐밸브(410)가 배기가스의 유입을 차단하는 경우 부분 차단벽(900)은 배기가스의 이동에 크게 영향을 끼치지 않는다.
도 5 및 도 6 을 참조하면 부분 차단벽(900)에는 다수개의 관통홀(910)이 부분 차단벽(900)을 관통하며 형성된다. 이는 제1 개폐밸브(410)가 개방되면 배기가스 중 일부는 부분 차단벽(900)을 통과하고, 일부는 유입관(430)으로 유입될 수 있는 이점이 있다. 또한 제1 개폐밸브(410)가 배기가스의 유입을 차단하면 관통홀(910)을 배기가스가 통과하게 되므로 배기가스의 원활한 이동을 유도할 수 있으며, 관통홀(910)로 인해 배기관(200) 내부에서 발생하는 와류 현상을 방지할 수 있는 장점이 발생한다.
도 3 도 4 및 도 5 를 참조하면 유도관(400)은 유입관(430), 이동관(440) 및 유출관(450)을 포함한다. 유입관(310)은 배기관(200)과 연통되며 배기관(200)으로부터 배기가스가 유입되어 이동관(440)으로 배기가스를 공급한다. 이때, 유입관(430)에는 제1 개폐밸브(410)가 구비된다.
이동관(440)은 일측이 유입관(430)의 타측 끝단과 연결되며, 이동관(440)의 중앙에 측정 센서(500)가 설치됨으로 인해 유입관(430)으로 유입된 배기가스의 농도를 측정할 수 있다.
유출관(450)은 일측이 이동관(440)과 연결되며 이동관(440)으로부터 이송된 배기가스를 배기관(200) 내부로 배출시키기 위해 타측이 배기관(200)과 연통된다. 또한 유출관(450)에는 제2 개폐밸브(420)가 구비되어 배기가스의 배출을 제어한다. 이때 유출관(450)의 끝단, 즉 배기관(200)과 인접한 부분에는 음압이 발생하여 배기가스가 배기관(200)으로 원활하게 배출될 수 있다.
한편, 유입관(430)은 배출가스의 이동방향과 예각을 이루며 일정각도(θ) 경사지도록 형성하면 제1 개폐밸브(410)의 개방 시 배출가스의 유입이 원활하게 이루어질 수 있는 장점이 발생한다.
도 7 및 도 8 을 참조하면 유입관(430)에는 유입관(430)의 내측면과 밀착되며 내부가 중공된 내부관(460)이 형성된다. 이때 내부관(460)은 유입관(430)의 내측면을 따라 유입관(430)의 경사진 방향으로 슬라이딩되면서 상하방향으로 이동할 수 있다. 즉 내부관(460)이 상하방향으로 이동함에 따라 일측단이 배기관(200)의 내측면으로부터 돌출되거나 유입관(430) 내부로 인입될 수 있다.
이때 내부관(460)의 외측면에는 측면에 다수의 기어 치(齒)가 형성되는 제1 기어(470)가 돌출 형성될 수 있으며, 유입관(430)에는 제1 기어(470)가 수용될 수 있는 수용공간을 포함하는 안내 하우징(431)이 형성된다. 즉 제1 기어(470)는 렉기어(Rack Gear)로 형성되며, 안내 하우징(431)은 제1 기어(470)가 상하방향으로 이동할 수 있도록 제1 기어(470)의 이동방향을 가이드하는 목적으로 형성된다.
또한 안내 하우징(431) 내부에는 제1 기어(470)와 맞물리는 제2 기어(480)가 구비된다. 제2 기어(480)는 회전함에 따라 제1 기어(470)를 상하방향으로 이동시킬 수 있는 원형기어로 형성될 수 있으며, 일측에 형성된 구동모터(M)에 의해 회전력을 전달받아 제1 기어(470)를 이동시킬 수 있다. 즉 제1 및 제2 개폐밸브(410,420)가 개방되면, 구동모터(M)가 일측으로 회전하고 내부관(460)의 일측이 배기관(200)의 내측면으로부터 돌출되면서 배기가스가 유입관(430)으로 유입되는 것을 안내한다. 이와 반대로 제1 및 제2 개폐밸브(410,420)가 밀폐되면 구동모터(M)가 타측으로 회전하여 내부관(460)의 일측이 유입관(430)의 내부로 인입되고 배기가스는 배기관(200)에서 원활하게 이동할 수 있다. 구동모터(M)는 상기된 제어부(500)에 의해 구동방향이 제어될 수 있으며, 양방향으로 구동이 가능한 스텝모터 또는 서보모터 등으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명은 배기가스의 제약이 있는 공해상으로 선박이 진입하면 GPS 위성으로부터 GPS안테나(600) 및 GPS수신기(700)가 선박의 위치를 감지하여 환원 촉매기(300)를 자동으로 작동시켜 배기가스의 유해물질의 배출을 감소시킬 수 있고, 고가의 질소산화물 분석계에 비해 저렴한 차량용 질소산화물 측정센서(500)를 장착하여 인건비 및 시스템 운용관리비를 절감할 수 있다.
또한 본 발명은 유도관(400)의 일측과 타측에 각각 제1 및 제2 개폐밸브(410,420)를 구비하였으며, 이로 인해 사용하는 연료 및 선박의 위치에 따라 선택적으로 유도관(400)에 배기가스를 유입시킨 후 질소산화물의 농도를 측정할 수 있어 측정 센서(500)가 황 산화물에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
100 : 엔진 200 : 배기관
300 : 환원 촉매기 400 : 유도관
410 : 제1 개폐밸브 420 : 제2 개폐밸브
430 : 유입관 440 : 이동관
450 : 유출관 460 : 내부관
470 : 제1 기어 480 : 제2 기어
500 : 측정 센서 600 : GPS안테나
700 : GPS수신기 800 : 제어부
900 : 부분 차단벽 910 : 관통홀
300 : 환원 촉매기 400 : 유도관
410 : 제1 개폐밸브 420 : 제2 개폐밸브
430 : 유입관 440 : 이동관
450 : 유출관 460 : 내부관
470 : 제1 기어 480 : 제2 기어
500 : 측정 센서 600 : GPS안테나
700 : GPS수신기 800 : 제어부
900 : 부분 차단벽 910 : 관통홀
Claims (5)
- 선박에 동력을 제공하는 엔진(100);
상기 엔진(100)이 구동되면서 배출되는 배기가스를 외부로 배출하기 위해 일측이 상기 엔진(100)에 연결되고, 타측이 외부와 접해 있는 배기관(200);
상기 배기관(200)에 설치되며, 상기 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하기 위한 요소수가 분사되는 환원 촉매기(300);
상기 엔진(100)과 상기 환원 촉매기(300) 사이에 위치하며, 상기 배기가스가 일정량 유입될 수 있도록 일측단과 타측단이 상기 배기관(200)과 연통되는 유도관(400);
상기 환원 촉매기(300)에서 분사되는 요소수의 분사량을 제어하기 위해 상기 유도관(400)에 설치되어 상기 배기가스가 포함하는 질소산화물의 농도를 측정하는 측정 센서(500);
GPS 위성 또는 DGPS 위성이 보내는 신호를 수신하는 GPS안테나(600);
상기 GPS 안테나(600)로부터 수신된 신호를 감지하여 상기 선박의 현재 위치정보를 획득하는 GPS수신기(700);
상기 GPS수신기로부터 선박의 위치정보를 전달받아 선박이 설정된 지역에 도달하는 경우 상기 환원 촉매기(300)를 가동시키고, 상기 선박이 설정된 지역에서 이탈하면 상기 환원 촉매기(300)의 가동을 정지시키는 제어부(800);
상기 유도관(400)의 일측에 형성되며, 상기 유도관(400)으로 이동하는 상기 배기가스의 유입을 제어하는 제1 개폐밸브(410);
상기 유도관(400)의 타측에 형성되며, 상기 유도관(400)으로 이동된 상기 배기가스의 유출을 제어하는 제2 개폐밸브(420);를 포함하되,
상기 제1 개폐밸브(410)가 개방되면 상기 유도관(400)의 일측으로 상기 배기가스의 유입이 원활하게 이루어지도록 상기 유도관(400)의 일측과 상기 배기관(200)이 접하는 부분에 상기 배기가스의 이동방향과 반대방향으로 예각을 이루며 경사지는 부분 차단벽(900)이 형성되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 개폐밸브(410)가 개방되면 상기 배기가스 중 일부는 상기 부분차단벽(900)을 통과하고, 일부는 상기 유도관(400)으로 유입되도록 상기 부분 차단벽(900)에는 다수개의 관통홀(910)이 형성되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 유도관(400)은 상기 배기관(200)으로부터 상기 배기가스가 유입되며 상기 제1 개폐밸브(410)가 설치되는 유입관(430);
상기 유입관(430)과 연결되며 상기 측정 센서(500)가 설치되는 이동관(440);
상기 이동관(440)으로부터 이송된 배기가스를 상기 배기관(200)으로 배출시키도록 상기 이동관(440)과 연결되고 상기 제2 개폐밸브(420)가 설치되는 유출관(450);을 포함하되,
상기 유입관(430)의 내부에는 내측면을 따라 슬라이딩되며 이동하는 내부관(460);
상기 내부관(460)의 외측면으로부터 돌출 형성되며 측면에 다수의 기어 치(齒)가 형성되는 제1 기어(470); 및
상기 제1 기어(470)와 맞물리되, 일측에 형성된 구동모터(M)에 의해 회전력을 전달받기 위해 상기 내부관(460)을 이동시키는 제2 기어(480);를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템.
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| KR1020140101807A KR101610113B1 (ko) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | Gps 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020140101807A KR101610113B1 (ko) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | Gps 수신기를 포함하는 선박용 질소산화물 측정 시스템 |
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| KR20160017988A KR20160017988A (ko) | 2016-02-17 |
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