KR102042887B1 - 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지 가능한 연료감지부와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부와, 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부, 그리고 상기 연료감지부의감지결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동필요 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치{SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM AND POWER GENERATING APPARATUS}
본 발명은 선택적 촉매 환원 반응을 이용하여 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템과 배기가스를 배출하는 동력 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박 등에 사용되는 동력 장치는 동력을 발생시키는 디젤 엔진과, 디젤 엔진에 소기용 공기를 공급하는 과급기(turbocharger), 그리고 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템 등을 포함한다.
선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
그런데 선박의 경우, 선박에서 배출되는 질소산화물(NOx) 및 황산화물(Sox)의 배출량이 배출 통제 지역(emission control area, ECA)에서 엔진 국제 대기 오염 방지 3차 규제(IMO Tier-III)를 만족시킬 수 있도록 디젤 엔진 및 선택적 촉매 환원 시스템의 성능과 운용이 요구된다.
이에, 선박용 디젤 엔진의 효율적인 운용을 위하여 배출 통제 지역 내에서와 배출 통제 지역 외에서 디젤 엔진에 다른 연료를 공급하는 것이 일반적이다.
구체적으로, 배출 통제 지역 외에서는 고유황 연료유(high sulfur feul oil, HFO)를 사용하다가 선박이 배출 통제 지역으로 진입하기 전에 저유황 연료유(Marine Gas oil, MGO)로 교체하고 있다. 일례로, 저유황 연료유는 황 함유량이 0.1% 이하가 되도록 탈황된 연료유이다.
하지만, 배출 통제 지역 내에서 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시키기 위해서는 단순히 디젤 엔진에 공급하는 연료만 교체하는 것으로는 어려움이 있다.
즉, 선박용 디젤 엔진 및 선택적 촉매 환원 시스템의 효율적인 운용을 위하여는 단순히 디젤 엔진에 공급하는 연료만 교체하는 것이 아니라 디젤 엔진과 선택적 촉매 환원 시스템의 효과적인 운전 제어도 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 효율적인 운용이 가능한 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지 가능한 연료감지부와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부와, 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부, 그리고 상기 연료감지부의감지결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동필요 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
상기 연료감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료정보수신부를 포함할 수 있다.
상기 연료감지부는 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 센서 및 상기 복수 연료탱크의 이종연료를 중 어느 하나를 상기 엔진에 선택적으로 공급하기 위한 연료전환밸브의 전환상태 정보를 수신하는 밸브정보 수신부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 표시부와, 사용자로부터 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 하나의 작동여부를 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우, 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동필요 여부에 대한 판단결과를 상기 표시부에 표시하고 상기 사용자 입력부의 입력결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시킬 수 있다.
상기 촉매 예열부는 상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와, 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치, 그리고 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 동력 장치는 상이한 성분의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크와, 상기 복수의 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 복수의 연료 탱크와 상기 엔진을 연결하는 연료 공급 라인과, 상기 연료 공급 라인에 설치되어 상기 엔진에 공급되는 연료의 종류를 변경시키는 연료 전환 밸브, 그리고 상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 동력 장치는 상이한 성분의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크와, 상기 복수의 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 복수의 연료 탱크와 상기 엔진을 연결하는 연료 공급 라인과, 상기 연료 공급 라인에 설치되어 상기 엔진에 공급되는 연료의 종류를 변경시키는 연료 전환 밸브와, 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 센서와, 상기 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감하기 위한 질소산화물 저감장치, 그리고 상기 센서가 측정한 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 상기 엔진의 운전상태 변경 필요여부 또는 상기 질소산화물 저감장치의 가동 필요 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 질소산화물 저감장치는 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해 상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 동력장치는 표시부 및 사용자로부터 상기 선택적 촉매 환원 시스템의 가동여부를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 엔진의 운전상태 변경 여부 또는 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나의 가동 여부를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라서 상기 엔진 상태를 변경하거나 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수 있다.
상기 질소산화물 저감장치는 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해 상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 엔진의 운전상태 변경이 필요하거나 상기 질소산화물 저감장치의 가동이 필요하다고 판단되는 경우, 상기 엔진의 출력을 제한하거나 상기 배기가스 재순환 장치 및 상기 선택적 촉매환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 환원제 공급부의 가동 여부를 제어할 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시킬 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 촉매 예열부의 가동 여부를 제어할 수 있다.
상기 촉매 예열부는 상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와, 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치, 그리고 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치는 효율적인 운용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치의 구성도이다.
도 2는 엔진에 공급되는 연료의 교체에 따른 연료의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 (selective catalytic reduction, SCR) 시스템(301) 및 이를 포함한 동력 장치(101)를 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 동력 장치(101)는 복수의 연료 탱크(281, 282), 연료 공급 라인(285), 연료전환밸브(270), 엔진(200), 그리고 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 포함할 수 있다.
복수의 연료 탱크(281, 282)는 각각 상이한 성분의 연료를 저장한다. 구체적으로, 복수의 연료 탱크(281, 282)는 제1 연료 탱크(281)와 제2 연료 탱크(282)를 포함할 수 있다. 그리고 제1 연료 탱크(281)에는 제1 연료가 저장되고 제2 연료 탱크(282)에는 제2 연료가 저장될 수 있다. 일례로, 제1 연료는 고유황 연료유(high sulfur fuel oil, HFO)일 수 있으며, 제2 연료는 저유황 연료유(Marine Gas oil, MGO)일 수 있다.
하지만, 본 발명의 제1 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수의 연료 탱크(281, 282)는 3개 이상의 연료 탱크를 포함할 수 있으며, 제1 연료 및 제2 연료로 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 연료가 사용될 수 있다.
엔진(200)은 복수의 연료 탱크(281, 282)로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키면서 배기가스를 배출한다. 이때, 엔진(200)으로부터 배출되는 배기가스는 황산화물(Sox)과 질소산화물(NOx)을 포함한다.
구체적으로, 엔진(200)은 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 엔진(200)은 4행 중속 디젤 엔진일 수도 있다. 또한, 복수의 엔진(200)이 사용될 수도 있으며, 이 경우 2행정 저속 디젤 엔진과 4행 중속 디젤 엔진이 혼용될 수 있다. 이때, 2행정 저속 디젤 엔진은 선박에 추친력을 제공하는 주동력원으로 사용될 수 있으며, 4행 중속 디젤 엔진은 발전용 또는 보조 동력원 사용될 수 있다.
또한, 엔진(200)이 반드시 선박용에 한정되는 것은 아니며 차량용 엔진일 수도 있다. 즉, 엔진(200)으로는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 동력 장치(101)는 과급기(turbo charger)를 더 포함할 수 있다. 과급기는 엔진(200)의 배기구와 연결될 수 있다. 구체적으로, 과급기는 엔진(200)에서 배출된 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈과, 터빈으로부터 동력을 전달 받아 엔진(200)으로 공급되는 공기를 압축하는 압축기를 포함할 수 있다.
연료 공급 라인(285)은 복수의 연료 탱크(281, 282)와 엔진(200)을 연결시킨다. 즉, 연료 공급 라인(285)은 복수의 연료 탱크(281, 282)에 저장된 연료를 엔진(200)에 공급한다.
연료전환밸브(270)는 연료 공급 라인(285) 상에 설치된다. 그리고 연료전환밸브(270)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 종류를 변경시킬 수 있다. 즉, 연료전환밸브(270)는 제1 연료 탱크(281)에 저장된 제1 연료와 제2 연료 탱크(282)에 저장된 제2 연료 중 하나를 선택적으로 엔진(200)에 공급할 수 있다.
즉, 연료전환밸브(270)는 제1위치에 있을 경우 제1 연료를 상기 엔진(200)에 공급하고 제2 위치에 있을 경우 제2 연료를 상기 엔진(200)에 공급하도록 마련될 수 있다. 여기서, 연료전환밸브(270)의 작동위치는 제1 위치 및 제2 위치 사이로 변경될 수 있으며, 이러한 연료전환밸브(270)의 위치정보는 후술할 제어부(700), 후술할 연료감지부(810), 또는 밸브정보 수신부(미도시) 중 하나 이상으로 제공될 수 있다. 여기서, 연료전환밸브(270)는 2종류의 연료만 선택적으로 엔진(200)으로 공급하는 것으로 도시되어 있으나, 필요 시, 3종류 이상의 연료를 선택적으로 엔진(200)에 공급하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 연료전환밸브(270)는 하나 이상의 밸브로 마련될 수도 있다.
배기 유로(610)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스를 이동시킨다. 또한, 동력 장치(101)가 과급기를 포함한 경우, 배기 유로(610)는 엔진(200)과 과급기(미도시) 그리고 후술할 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 반응기(300)를 순차적으로 연결한다. 즉, 엔진(200)에서 배출된 배기가스는 배기 유로(610)를 따라 이동하여 반응기(300)에 유입된다.
선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(301)은 엔진(200)의 동력 발생 과정에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시킨다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(301)은 연료감지부(810), 반응기(300), 환원제 공급부(500), 촉매 예열부(400), 및 제어부(700)를 포함한다.
반응기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치된다. 또한, 반응기(300)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매(350)를 포함한다. 촉매(350)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다.
또한, 반응기(300)의 내부에 설치되는 촉매(350)는 배기가스의 이동 방향을 기준으로 다층 구조로 배치될 수 있다. 즉, 촉매(350)가 복수의 촉매 모듈 형태로 마련될 수 있으며, 복수의 촉매 모듈은 배기가스의 이동 방향을 따라 배치될 수 있다.
촉매(350)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매(350)는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(350)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(350)가 활성 온도 범위를 벗어난 환경에서 반응하면, 촉매(350)가 피독되면서 효율이 저하된다.
예를 들어, 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다.
구체적으로, 촉매(350)를 피독시키는 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매(350)에 흡착되어 촉매(350)의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기(300) 내의 촉매(350)를 승온시켜 피독된 촉매(350)를 재생할 수 있다.
환원제로는 암모니아(NH3) 또는 우레아(urea, CO(NH2)2)가 사용될 수 있다. 환원제로 우레아(urea)가 사용될 경우, 우레아(urea, CO(NH2)2)를 가수분해 또는 열분해시켜 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해한다. 이와 같이, 우레아를 분해시켜 최종적으로 암모니아를 생성한다. 그리고 암모니아(NH3)는 질소산화물과 직접 반응하는 최종적인 환원제의 역할을 한다. 즉, 우레아(urea, CO(NH2)2)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)은 환원제 전구체에 해당한다.
또한, 반응기(300)의 하우징은, 일례로, 내열성이 우수한 스테인레스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.
환원제 공급부(500)는 반응기(300)로 유입되는 배기가스에 환원제를 공급한다. 일례로, 환원제 공급부(500)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 상에서 배기가스를 향해 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2) 또는 환원제인 암모니아(NH3)를 분사할 수 있다. 본 명세서에서 전방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상류 방향을 의미하고, 후방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 하류 방향을 의미한다.
환원제 공급부(500)는 엔진(200)의 부하에 따라 변동하는 환원제 요구량을 고려하여 적절한 양의 우레아를 공급할 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 환원제 공급부(500)는 저장 탱크, 분무용 압축 공기 공급 장치 등 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 구성을 포함할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 선택적 촉매 환원 시스템(301)은 믹싱 부재를 더 포함할 수 있다. 믹싱 부재는 배기 유로(610) 상에 설치되어 환원제 공급부(500)에서 분사된 환원제 또는 환원제 전구체가 반응기(300)에 유입되기 전에 배기가스와 효과적으로 혼합될 수 있게 한다.
촉매 예열부(400)는 반응기(300)에 설치된 촉매(350)를 예열시킨다.
구체적으로, 촉매 예열부(400)는 반응기(300)의 후단과 반응기(300)의 전단을 연결하는 예열 유로(480)와, 예열 유로(480) 상에 설치되어 예열 유로(480)를 따라 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치(410), 그리고 예열 유로(480) 상에 설치되어 가열 장치(410)가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워(450)를 포함할 수 있다.
일례로, 가열 장치(410)는 오일 버너(oil burner) 또는 플라스마 버너(plasma burner)일 수 있다. 이와 같이, 가열 장치(410)로 오일 버너 또는 플라스마 버너가 사용될 경우, 가열 장치(410)의 가동에는 산소가 요구될 수 있다. 따라서, 가열 장치(410)로 오일 버너 또는 플라스마 버너가 사용될 경우, 산소를 공급하는 외기 공급부(미도시)가 추가될 수 있다. 즉, 외기 공급부(미도시)는 가열 장치(410)의 가동을 위해 필요한 산소가 공급될 정도의 공기를 가열 장치(410) 또는 예열 유로(480)에 공급할 수 있다.
블로워(450)는 가열 장치(410)에 의해 승온된 유체의 유량과 유속을 제어할 수 있다.
하지만, 촉매 예열부(400)가 전술한 바에 한정되는 것은 아니다. 촉매 예열부(400)는 촉매(350)를 직접적으로 가열하는 전기 히터일 수도 있으며, 촉매 예열부(400)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 방법으로 촉매(350)를 예열시킬 수 있다.
또한, 필요에 따라 촉매 예열부(400)는 촉매(350)를 가열하여 재생시킬 수도 있다.
연료감지부(810)는 상기 엔진(200)에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 연료감지부(810)는 상기 연료의 물성치(material property)를 통해 상기 연료의 종류를 감지할 수 있다. 여기서, 물성치는 상기 연료의 온도(temperature), 점도(viscosity), 연료에 포함된 황(sulfur) 성분의 비율, 연료 성분간의 조성비율 등을 포함할 수 있다. 이외에도 연료의 종류를 판별할 수 있는 것이라면 어떤 정보라도 연료의 물성치에 해당할 수 있다.
이에, 상기 연료감지부(810)는 상기 연료의 물성치를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 센서는 상기 연료의 온도를 측정하는 온도 센서 또는 상기 연료의 점도을 측정하는 점도 센서 또는 상기 연료의 황 농도를 측정하는 황 농도 센서 또는 이들 센서 중 2개 이상을 결합한 다중 센서 일 수 있다.
상기 센서들이 상기 선택적 촉매 환원 시스템(301)이 설치될 선박에 이미 설치되어 있는 경우, 상기 연료감지부(810)는 기 설치된 센서로부터 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료정보수신부(미도시)를 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 상기 연료감지부(810)는 상기 선택적 촉매 환원 시스템(301)이 설치되는 선박의 엔진(101)의 연료전환밸브(810)의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브정보 수신부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 연료전환밸브(810)는 작업자에 의해서 수동으로 또는 액츄에이터(미도시)에 의해 자동으로 전환될 수 있다. 여기서, 전환 상태 정보라 함은 연료전환밸브(270)의 작동 위치 정보이며, 연료전환밸브(270)의 작동위치에 따라서 어떤 종류의 연료가 상기 엔진(101)으로 공급되고 있는지를 알 수 있다.
필요에 따라, 상기 연료감지부(810)는 연료의 물성치를 측정하는 센서와 상기 밸브정보 수신부를 다 함께 포함할 수도 있다. 즉, 제어부(700)는 센서를 통해 측정한 연료의 물성치와 상기 밸브정보 수신부로부터 수신한 정보를 조합하여 연료의 종류 및 연료의 변경 여부를 판단할 수도 있다.
연료감지부(810)로 온도 센서가 사용된 경우를 예로 들어 설명하면, 연료감지부(810)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도를 측정한다. 구체적으로, 온도 센서는 연료전환밸브(270)와 엔진(200) 사이의 연료 공급 라인(285) 상에 설치될 수 있다. 또한, 경우에 따라, 온도 센서는 엔진(200)에 설치될 수도 있다. 이때, 제어부(700)는 연료감지부(810)인 온도 센서가 측정한 연료의 온도 변화에 따라 환원제 공급부(500)의 가동 여부를 제어한다.
구체적으로, 제어부(700)는 온도 센서가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 미만으로 낮아지면, 환원제 공급부(500)를 가동시킨다. 또한, 제어부(700)는 연료감지부(810)가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 이상이 되면 다시 환원제 공급부(500)의 가동을 중단시킬 수 있다. 여기서, 기 설정된 값은 복수의 연료 탱크(281, 282)에 저장된 연료의 종류에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템(301)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시부(780)와 사용자 입력부(770)를 더 포함할 수 있다.
표시부(780)는 제어부(700)에 의해서 제어된다. 상기 표시부(780)는 CRT, LCD, OLED 등의 다양한 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다.
사용자 입력부(770)는 사용자(작업자)로부터 상기 선택적 촉매 환원시스템(301)의 구성요소인 촉매 예열부(400) 및 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나의 가동여부를 입력받는다. 사용자 입력부(770)는 키보드, 마우스, 터치스크린, 터치패드, 전자펜 등 공지된 다양한 입력수단을 포함할 수 있다.
상기 제어부(700)는 상기 연료감지부(810)의 감지신호로부터 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우, 상기 촉매 예열부(400) 및 상기 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나의 가동 필요 여부에 대한 판단한다. 그리고, 상기 판단결과를 상기 표시부(780)에 표시하고, 사용자의 입력을 기다린다.
상기 사용자 입력부(770)를 통해 사용자의 입력이 있는 경우, 입력결과에 따라 상기 촉매 예열부(400) 및 상기 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나를 가동시킨다. 즉, 상기 제어부(700)는 상기 연료 종류가 변경된 것으로 판단된 경우, 자동으로 상기 촉매 예열부(400) 및 상기 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수도 있지만, 사용자에게 가동 여부를 상기 표시부(780)에 표시하고 상기 사용자 입력부(770)를 통해 사용자의 지시가 있는 경우에 비로소 상기 촉매 예열부(400) 및 상기 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나를 가동시키도록 할 수도 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(200)에 공급되는 연료가 연료전환밸브(270)의 동작에 의해 고유황 연료유인 제1 연료에서 저유황 연료유인 제2 연료로 교체될 경우, 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도가 변화함을 알 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 연료감지부(810)가 측정한 연료의 온도에 근거하여 제어부(700)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동 여부를 결정할 수 있다.
따라서, 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(Sox) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 가동하여 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 상시 가동하지 않고 필요한 경우에만 가동할 수 있을 뿐만 아니라 환원제 공급부(500)의 가동 시점과 중단 시점을 연료의 온도를 측정하는 방법만으로 간단하게 결정할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 제어부(700)는 환원제 공급부(500)를 가동시키기 이전에 촉매 예열부(400)를 먼저 가동시킬 수 있다.
이때, 촉매 예열부(400)의 가동 시점은 환원제 공급부(500) 가동 시점의 기준이 되는 기 설정된 온도값보다 높은 온도로 설정될 수 있다. 이에, 연료 교체에 따라 연료의 온도가 낮아져 환원제 공급부(500)가 가동되기 이전에 먼저 촉매 예열부(400)를 가동시킬 수 있다.
또한, 촉매 예열부(400)의 가동 시점은 연료의 온도가 아닌 연료 교체를 위한 사전 작업을 기준으로 삼을 수 있다. 예를 들어, 연료 교체를 하기 전에 수행되는 점검 단계에서 촉매 예열부(400)를 가동시키거나 연료전환밸브(270)에 조작 신호가 전달되는 시점에서 촉매 예열부(400)를 가동시킬 수 있다. 이와 같이, 연료전환밸브(270)가 동작하여 연료의 교체가 시작된 후 연료의 온도가 상승하여 환원제 공급부(500)가 가동하기까지는 소정의 경과 시간이 요구되므로, 연료전환밸브(270)에 조작 신호가 전달되는 시점에서 촉매 예열부(400)를 가동시킨다면, 환원제 공급부(500)의 가동보다 촉매 예열부(400)의 가동을 선행시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 효율적으로 운용할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예의 변형례를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따르면, 제어부(700)는 연료감지부(810)가 측정한 연료의 온도 변화에 따라 촉매 예열부(400)의 가동 여부를 제어한다. 즉, 본 발명의 제1 실시예의 변형례는 제어부(700)가 환원제 공급부(500)에 우선하여 연료의 온도 변화에 따라 촉매 예열부(400)의 가동 여부를 제어하는 점을 제외하면 제1 실시예와 동일하다.
구체적으로, 제어부(700)는 연료감지부(810)가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 미만으로 낮아지면, 촉매 예열부(400)를 가동시킨다.
촉매 예열부(400)는 일정 시간 가동되어 촉매(350)가 예열되면 가동을 중단한다.
이때, 촉매 예열부(400)가 가동되는 시간은 촉매(350)의 현재 온도와, 기후 환경, 그리고 가열 장치(410)의 성능에 따라 달라질 수 있다.
일례로, 촉매(350)는 촉매 예열부(400)에 의해 섭씨 200도 이상의 온도 승온될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따르면, 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치 또는 연료전환밸브(270)의 밸브전환상태 정보에 근거하여 제어부(700)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동을 위한 예열을 시작할 수 있다. 여기서, 연료의 물성치는 연료의 온도, 연료의 점도, 연료의 황성분비, 또는 연료 구성 성분 간의 조성비 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
따라서, 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(Sox) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 가동하여 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 상시 가동하지 않고 필요한 경우에만 가동할 수 있을 뿐만 아니라 촉매(350)의 예열 시점을 연료의 물성치를 직접 측정하거나 간접적으로 측정정보를 수신하거나 연료전환밸브(270)의 밸브전환상태 정보를 수신함으로써 간단하게 결정할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 제어부(700)는 촉매 예열부(400)를 가동시킨 이후에 환원제 공급부(500)를 가동시킬 수 있다.
이때, 환원제 공급부(500)의 가동 시점은 촉매(350)가 예열된 이후일 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따른 경우에도, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 효율적으로 운용할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력장치(102)는, 질소산화물 저감장치를 포함한다. 여기서, 질소산화물 저감장치는 선택적 촉매환원 시스템(301) 및 배기가스 재순환장치(240)를 포함한다. 경우에 따라서, 질소산화물 저감장치는 선택적 촉매환원 시스템(301)과 배기가스 재순환장치(240) 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 동력 장치(102)에서는 제어부(700)가 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치 변화에 따라 엔진(200)의 운전을 제어한다. 이때, 연료감지부(810)는 제1 실시예에서 선택적 촉매 환원 시스템(301)에 사용된 연료감지부(810)와 동일하므로 중복 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 제어부(700)는 연료감지부(810)가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 미만이 되면 엔진(200)의 출력(power), 회전 속도(RPM), 또는 부하(load) 중 하나 이상을 제한하거나 배기가스 재순환(EGR)율을 높일 수 있다.
이와 같이, 엔진(200)의 운전이 제어되면, 엔진(200)에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소산화물의 함유량이 감소한다. 즉, 엔진(200)의 출력, 회전 속도, 또는 부하를 낮추거나 배기가스 재순환율을 높이면 엔진(200)에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소산화물의 함유량이 감소한다.
예를 들어, 재순환된 배기가스에는 질소(N2)에 비해 열용량이 큰 이산화탄소(CO2)가 많이 함유되어 있어, 동일한 양의 연료를 연소시킬 때 온도상승률이 낮다. 또한 공기에 비해 산소 함량이 적은 배기가스가 연소에 관여하게 됨으로 연소 속도가 감소하여 연소 최고 온도가 낮아지게 된다. 그렇게 되면 질소산화물(NOx)의 양은 현저하게 감소한다. 대신, 엔진(200)의 출력은 감소하게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력 장치(102)는, 질소산화물저감장치로서 선택적 촉매 환원 시스템(302) 외에 배기가스를 재순환시키기 위한 배기가스 재순환 장치(240)를 더 포함할 수 있다.
배기가스 재순환 장치(240)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스를 다시 엔진(200)으로 유입시키기 위한 재순환 유로(248)와, 재순환 유로(248)를 통해 재순환되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있는 재순환 밸브(247)를 포함할 수 있다. 그리고 재순환 밸브(247)는 제어부(700)의 제어를 받을 수 있다.
또한, 제어부(700)는 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)가 기 설정된 값 이상이 되면 엔진의 출력(power), 회전 속도(RPM), 및 부하(load)에 대한 제한을 해제하거나 배기가스 재순환(EGR)율을 다시 낮출 수 있다.
앞서, 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(200)에 공급되는 연료가 연료전환밸브(270)의 동작에 의해 고유황 연료유인 제1 연료에서 저유황 연료유인 제2 연료로 교체될 경우, 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도가 변화함을 알 수 있다. 여기서, 도 2는 연료 종류 변경에 따른 온도 변화를 나타내는 일례로서, 연료의 종류가 변경되게 되면 연료의 물성치인 온도 외에도 점도, 황성분비율, 연료 구성성분간의 조성비 등이 변경되게 된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)에 근거하여 제어부(700)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 엔진(200)의 운전을 제어함으로써 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(Sox) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 엔진의(200) 효율적인 운용이 가능하다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 제어부(700)가 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)의 변화에 따라 질소산화물 저감장치의 가동여부를 제어할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 제어부(700)는 상기 배기가스 재순환 장치(240) 및 상기 선택적 촉매 환원 시스템(302) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 상기 제어부(700)는 상기 배기가스 재순환 장치(240)만을 제어할 수도 있고 상기 선택적 촉매 환원 시스템(302)만을 제어할 수도 있다. 가령, 상기 제어부(700)는 연료 감지부(810)를 통해 연료의 종류가 변경된 것으로 판단된 경우, 상기 배개가스 재순환 장치(240)만을 제어하고, 상기 선택적 촉매 환원 시스템(302)은 NOx농도 또는 엔진부하 등 다른 판단조건에 따라 별개로 독립적으로 제어할 수 있다.
상기 제어부(700)가 상기 배기가스 재순환 장치(240)를 제어하고자 하는 경우, 상기 배기가스 재순환 장치(240)의 상기 재순환 밸브(247)을 제어할 수 있다.
한편, 상기 제어부(700)가 상기 선택적 촉매 환원 시스템(302)을 제어하는 경우, 상기 선택적 촉매 환원 시스템(302)의 상기 환원제 공급부(500) 및 상기 촉매 예열부(400)의 가동여부를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(700)는 상기 촉매 예열부(400)를 상기 환원제 공급부(500)보다 먼저 가동할 수 있다.
또한, 상기 제어부(700)는 연료의 종류가 변경된 것으로 판단된 경우 자동으로 직접 상기 질소산화물 저감장치를 제어할 수도 있지만, 경우에 따라서는 사용자에게 질소산화물 저감장치 가동여부를 문의하여 사용자의 지시에 따라서 질소산화물 저감장치를 가동할 수도 있다. 보다 상세하게 설명하면, 제2 실시예에 따른 동력장치(102)는 상기 사용자에게 질소산화물 저감장치의 가동여부를 문의하기 위한 표시부(780)와, 사용자의 질소산화물 저감장치 가동여부를 입력받기 위한 사용자 입력부(770)를 더 포함할 수 있다. 제어부(700)는 사용자 입력부(770)의 입력결과에 따라서 상기 질소산화물 저감장치를 작동시키거나 정지상태로 유지하거나 작동정지시킬 수 있다.
이와 같이, 제어부(700)가 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)의 변화에 대한 정보에 근거하여 환원제 공급부(500) 및 촉매 예열부(400)를 제어하지 않는 점을 제외하면, 선택적 촉매 환원 시스템(302)은 제1 실시예의 선택적 촉매 환원 시스템(301)과 동일할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 동력 장치(102)를 효율적으로 운용할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 동력 장치(103)에서는 제어부(700)는 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)의 변화에 따라 엔진(200)의 운전을 제어함과 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 제어한다. 여기서, 제1 실시예에서 상술한 바와 같이, 연료감지부(810)는 자신이 직접 측정하지 않고 외부에서 연료의 물성치 정보를 수신하거나, 연료전환밸브(270)의 밸브전환상태 정보를 수신함으로써 연료의 종류를 감지할 수도 있음은 물론이다.
이때, 제어부(700)는 엔진(200)을 제어하는 엔진 제어부(720)와, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 제어하는 후처리 제어부(730)를 포함할 수 있다. 후처리 제어부(730)는 환원제 공급부(500) 또는 촉매 예열부(400) 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
상기 엔진 제어부(720)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스 재순환 장치(240)을 제어하고, 상기 후처리 제어부(730)는 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 제어하는 것으로 역할이 분리되어 있다. 상기 엔진 제어부(720)와 상기 후처리 제어부(730)는 서로 정보들을 통신할 수 있도록 마련될 수 있다.
가령, 상기 후처리 제어부(730)는 상기 엔진 제어부(720)로부터 상기 연료전환밸브(720)의 전환상태 정보를 수신할 수 있다. 반대로, 상기 엔진 제어부(720)는 상기 후처리 제어부(730)로부터 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동상태 정보를 입수할 수 있다. 여기서, 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동상태 정보는 환원제 공급부(500) 또는 촉매 예열부(400) 중 하나 이상의 동작여부에 대한 정보를 말한다.
제3 실시예에 따른 동력장치(103)는 제1 및 제2 실시예에서 상술한 표시부(780) 및 사용자 입력부(770)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 표시부(780) 및 상기 사용자 입력부(770)는 상기 후처리 제어부(730)에 의해서 제어될 수 있다. 물론, 필요에 따라서는 상기 엔진 제어부(720)에 의해서 제어될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 제3 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 하나의 제어부(700)가 엔진(200)과 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 모두 제어할 수도 있다.
엔진 제어부(720)의 동작은 제2 실시예에서 설명된 제어부(700)의 동작과 동일할 수 있으며, 후처리 제어부(730)의 동작은 제1 실시예 또는 제1 실시예의 변형례에서 설명된 제어부(700)의 동작과 동일할 수 있다.
또한, 제3 실시예의 선택적 촉매 환원 시스템(301)은 제1 실시예와 동일할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 연료감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)에 근거하여 제어부(300)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 엔진(200)의 운전을 제어하면서 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301) 및 배기가스 재순환장치(240) 중 적어도 어느 하나의 가동 여부를 결정하거나 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동을 위한 예열을 시작할 수 있다.
따라서, 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(Sox) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 엔진(200)과 질소산화물 저감장치인 선택적 촉매 환원 시스템(301) 및/또는 배기가스 재순환장치(240)의 효율적인 운용이 가능하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301) 및 이를 포함한 동력 장치(103)를 효율적으로 운용할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101, 102, 103: 동력 장치
200: 엔진
240: 배기가스 재순환 장치
247: 재순환 밸브
248: 재순환 유로
270: 연료전환밸브
281: 제1 연료 탱크
282: 제2 연료 탱크
285: 연료 공급 라인
300: 반응기
350: 촉매
400: 촉매 예열부
410: 가열 장치
450: 블로워
480: 예열 유로
500: 환원제 공급부
610: 배기 유로
700: 제어부
720: 엔진 제어부
730: 후처리 제어부
770: 사용자 입력부
780: 표시부
810: 연료감지부

Claims (16)

  1. 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
    상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지 가능한 연료감지부;
    상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기;
    상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부;
    상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부; 및
    상기 연료감지부의 감지결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동필요 여부를 판단하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 연료감지부는 상기 연료의 점도를 측정하는 점도 센서와, 상기 연료의 황 농도를 측정하는 황 농도 센서, 그리고 상기 연료의 온도를 측정하는 온도 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료감지부는,
    외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료정보수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연료감지부는,
    상기 복수 연료탱크의 이종연료를 중 어느 하나를 상기 엔진에 선택적으로 공급하기 위한 연료전환밸브의 전환상태 정보를 수신하는 밸브정보 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    표시부와;
    사용자로부터 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 하나의 작동여부를 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우, 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동필요 여부에 대한 판단결과를 상기 표시부에 표시하고 상기 사용자 입력부의 입력결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나를 가동시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 예열부는,
    상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와;
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치; 그리고
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  8. 상이한 성분의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크;
    상기 복수의 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진;
    상기 복수의 연료 탱크와 상기 엔진을 연결하는 연료 공급 라인;
    상기 연료 공급 라인에 설치되어 상기 엔진에 공급되는 연료의 종류를 변경시키는 연료전환밸브; 및
    제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력장치.
  9. 상이한 성분의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크;
    상기 복수의 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진;
    상기 복수의 연료 탱크와 상기 엔진을 연결하는 연료 공급 라인;
    상기 연료 공급 라인에 설치되어 상기 엔진에 공급되는 연료의 종류를 변경시키는 연료전환밸브;
    상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 점도, 황 농도, 및 온도 중 하나 이상을 측정하는 센서;
    상기 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감하기 위한 질소산화물 저감장치; 및
    상기 센서가 측정한 상기 연료의 점도, 황 농도, 및 온도 중 하나 이상의 변화에 따라 상기 연료의 변경여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 엔진의 운전상태 변경 필요여부 또는 상기 질소산화물 저감장치의 가동 필요 여부를 판단하는 제어부
    를 포함하는 동력 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 질소산화물 저감장치는,
    상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 동력장치는,
    표시부; 및
    사용자로부터 상기 질소산화물 저감장치의 가동여부를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 엔진의 운전상태 변경 여부 또는 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나의 가동 여부를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라서 상기 엔진 상태를 변경하거나 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나를 가동시키는 것을 특징으로 하는 동력장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 질소산화물 저감장치는,
    상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 엔진의 운전상태 변경이 필요하거나 상기 질소산화물 저감장치의 가동이 필요하다고 판단되는 경우, 상기 엔진의 출력을 제한하거나 상기 배기가스 재순환 장치 및 상기 선택적 촉매환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 가동시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선택적 촉매 환원 시스템은, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 환원제 공급부의 가동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 선택적 촉매 환원 시스템은, 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 선택적 촉매 환원 시스템은, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기; 및 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 촉매 예열부의 가동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 촉매 예열부는,
    상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와;
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치; 그리고
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
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