KR102201687B1 - 선박 및 엔진출력 조절장치 그리고, 엔진출력 조절방법 - Google Patents

선박 및 엔진출력 조절장치 그리고, 엔진출력 조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 및 엔진출력 조절장치 그리고 엔진출력 조절방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 선체의 운영을 담당하는 선체운영 제어기, 엔진의 구동을 담당하는 엔진 구동기 등의 통신 파이프라인 내에, <선박이 유해물질의 배출이 엄격히 금지된 배출제한구역(ECA: Emission Control Area) 또는 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 양이 최소화될 수 있도록 해당 엔진의 각종 출력인자를 하향 조절할 수 있는 전산모듈>, <선박이 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 유해물질 저감기기를 예비 가열함으로써, 해당 유해물질 저감기기가 적시(즉, 선체가 ECA에 진입하는 시점)에 그 기능을 발휘할 수 있도록 유도할 수 있는 전산모듈> 등을 체계적으로 배치 제공하고, 이를 통해, 유해물질 저감기기 측에서, 정상가동이 가능한 충분한 가열상태를 미리 이루고 있다가, 선체의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 선박 운영주체 측에서 유해물질 저감기기의 규모를 대형화시키지 않은 상태에서도(즉, 유해물질 저감기기를 소형화한 상태 하에서도), 최근의 유해물질 규제에 탄력적으로 대응할 수 있도록 가이드 할 수 있다.

Description

선박 및 엔진출력 조절장치 그리고, 엔진출력 조절방법{Ship and engine out-put status control device and engine out-put status control method}
본 발명은 선박 및 엔진출력 조절장치 그리고 엔진출력 조절방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선체의 운영을 담당하는 선체운영 제어기, 엔진의 구동을 담당하는 엔진 구동기 등의 통신 파이프라인 내에, <선박이 유해물질의 배출이 엄격히 금지된 배출제한구역(ECA: Emission Control Area) 또는 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 양이 최소화될 수 있도록 해당 엔진의 각종 출력인자를 하향 조절할 수 있는 전산모듈>, <선박이 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 유해물질 저감기기를 예비 가열함으로써, 해당 유해물질 저감기기가 적시(즉, 선체가 ECA에 진입하는 시점)에 그 기능을 발휘할 수 있도록 유도할 수 있는 전산모듈> 등을 체계적으로 배치 제공하고, 이를 통해, 유해물질 저감기기 측에서, 정상가동이 가능한 충분한 가열상태를 미리 이루고 있다가, 선체의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 선박 운영주체 측에서 유해물질 저감기기의 규모를 대형화시키지 않은 상태에서도(즉, 유해물질 저감기기를 소형화한 상태 하에서도), 최근의 유해물질 규제에 탄력적으로 대응할 수 있도록 가이드 할 수 있는 선박 및 엔진출력 조절장치 그리고 엔진출력 조절방법에 관한 것이다.
최근, 선박에서 배출되는 유해물질, 예컨대, 질소산화물(NOx)에 대한 규제가 한층 강화되면서(참고로, 2016년에 발효되는 TierⅢ에서는 질소산화물 배출을 3.4g/KW 이하(rpm 130 미만의 경우)로 규제할 예정임), 예를 들어, SCR(Selective Catalyst Reduction; 선택적 촉매환원) 등의 기술을 활용한 다양한 종류의 선박용 유해물질 저감기기가 폭 넓게 개발/보급되고 있다.
예를 들어, 국내공개특허 제10-2010-132310호(명칭: 우레아 파우더를 이용한 선박용 SCR 시스템 및 질소산화물 저감방법)(2010.12.17.자 공개), 국내공개특허 제10-2003-127737호(명칭: 선박의 폐열을 이용한 SCR 장치의 막힘 방지장치)(2013.11.25.자 공개), 국내공개특허 제10-2014-46651호(명칭: 선박용 대형 엔진의 탈질장치)(2014.4.21.자 공개) 등에는 이러한 종래의 기술에 따른 선박용 유해물질 저감기기의 세부적인 구성이 좀더 상세하게 개시되어 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 유해물질 저감기기(10), 예를 들어, 질소산화물 저감기기는 엔진(11) 측으로부터 인출되는 배기가스 유통라인(12)과, 유해물질, 예컨대, 질소산화물(NOx)의 저감을 위한 환원제(예컨대, 우레아)를 저장하는 환원제 저장탱크(21)와, 환원제 저장탱크(21)와 연결되면서, 배기가스 유통라인(12)으로 환원제 저장탱크(21)에 저장되어 있던 환원제(예컨대, 우레아)를 분사하는 환원제 분사기(20)와, 환원제 분사기(20) 측에서 일련의 환원제 분사기능을 원활하게 수행할 수 있도록 압축공기를 공급하는 압축공기 공급기(22)와, 센서(19)들 측으로부터 출력되는 측정값을 토대로 압축공기 공급밸브(24)를 제어하여, 환원제 분사기(20)에 의한 환원제 분사량을 조절하는 제어기(23)와, 배기가스 유통라인(12)을 통해 엔진(11)과 연결되면서, 배기가스와 환원제를 함께 통과시켜, 배기가스에 포함된 유해물질(예컨대, 질소산화물(NOx))을 정화시키는 SCR 반응기(13)가 체계적으로 조합된 구성을 취하게 된다.
이때, 상기 SCR 반응기(13)는 배기가스와 환원제를 동시에 통과시키면서, 질소산화물(NOx)을 환원제와 반응시켜, 해당 질소산화물(NOx)을 생물에 무해한 질소와 수증기로 환원 처리하는 SCR 촉매(18)와, 이 SCR 촉매(18)를 수용하는 SCR 챔버(17)가 조합된 구성을 취하게 된다.
이러한 종래의 체제 하에서, 엔진(11)의 출력 량이 커지게 되면, 그에 비례하여, 유해물질 저감기기(10)의 규모도 커질 수밖에 없게 된다. 이는, 엔진(11)의 출력 량이 커지게 되면, 해당 엔진(11) 측으로부터 발생되는 배기가스의 양 역시 대폭 증가할 수밖에 없게 되기 때문이다.
그러나, 엔진(11)의 출력 량에 비례하여, 유해물질 저감기기(10)의 규모를 무작정 확장시키는 데에는 많은 한계가 따를 수밖에 없게 된다. 이는 유해물질 저감기기(10)의 규모가 커지게 되면, 예를 들어, 선박의 공간활용효율 저하 문제점, 대형 유해물질 저감기기(10)의 육상운송 불가 문제점, 각종 밸브의 대형화 불가 문제점 등이 불가피하게 발생할 수밖에 없게 되기 때문이다.
물론, 상술한 유해물질 저감기기(10)의 규모확장 제한 상황 하에서, 선박 운영주체 측에서는 엔진(11) 측으로부터 발생되는 유해물질을 정화시킴에 있어서, 큰 어려움을 겪을 수밖에 없게 되며, 결국, 그에 따른 유/무형의 피해를 고스란히 감수할 수밖에 없게 된다.
국내공개특허 제10-2010-132310호(명칭: 우레아 파우더를 이용한 선박용 SCR 시스템 및 질소산화물 저감방법)(2010.12.17.자 공개) 국내공개특허 제10-2003-127737호(명칭: 선박의 폐열을 이용한 SCR 장치의 막힘 방지장치)(2013.11.25.자 공개) 국내공개특허 제10-2014-46651호(명칭: 선박용 대형 엔진의 탈질장치)(2014.4.21.자 공개)
따라서, 본 발명의 목적은 선체의 운영을 담당하는 선체운영 제어기, 엔진의 구동을 담당하는 엔진 구동기 등의 통신 파이프라인 내에, <선박이 유해물질의 배출이 엄격히 금지된 배출제한구역(ECA: Emission Control Area) 또는 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 양이 최소화될 수 있도록 해당 엔진의 각종 출력인자를 하향 조절할 수 있는 전산모듈>, <선박이 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 유해물질 저감기기를 예비 가열함으로써, 해당 유해물질 저감기기가 적시(즉, 선체가 ECA에 진입하는 시점)에 그 기능을 발휘할 수 있도록 유도할 수 있는 전산모듈> 등을 체계적으로 배치 제공하고, 이를 통해, 유해물질 저감기기 측에서, 정상가동이 가능한 충분한 가열상태를 미리 이루고 있다가, 선체의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 선박 운영주체 측에서 유해물질 저감기기의 규모를 대형화시키지 않은 상태에서도(즉, 유해물질 저감기기를 소형화한 상태 하에서도), 최근의 유해물질 규제에 탄력적으로 대응할 수 있도록 가이드 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 선체와; 상기 선체의 추진을 위한 엔진과; 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키기 위한 유해물질 저감기기와; 상기 선체가 유해물질의 배출이 제한되는 배출제한구역(ECA: Emission Control Area) 또는 ECA 진입예비지점에 위치하는 경우, 상기 엔진의 출력을 하향 조절하여, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 양을 저감시키는 엔진출력 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박을 개시한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서는 엔진 및 유해물질 저감기기를 구비하는 선체에 탑재되는 엔진출력 조절장치에 있어서, 글로벌 위치결정 시스템(GPS: Global Positioning System) 또는 상기 선체의 운영을 위한 선체운영 제어기와 통신하면서, 상기 선체의 위치정보를 취득하는 선체위치 취득모듈과; 상기 선체의 위치정보를 기 저장되어 있던 배출제한구역(ECA: Emission Control Area)의 위치정보와 비교하여, 상기 선체가 상기 ECA 또는 ECA 진입예비지점에 위치하고 있는지를 판단하는 ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈과; 상기 선체가 상기 ECA 또는 ECA 진입예비지점에 위치하고 있는 경우, 상기 선체운영 제어기 또는 상기 엔진의 구동을 위한 엔진 구동기와 통신하여, 상기 엔진의 출력과 관계된 엔진출력인자를 하향 조절함으로써, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 양이 저감되도록 하는 엔진출력인자 조절모듈을 포함하는 것을 특징으로 엔진출력 조절장치를 개시한다.
나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서는 유해물질 저감기기를 구비하는 선체에 탑재된 엔진의 출력을 조절하는 엔진출력 조절방법에 있어서, 상기 선체의 위치정보를 취득하는 단계와; 상기 선체의 위치정보를 기 저장되어 있던 배출제한구역(ECA: Emission Control Area)의 위치정보와 비교하여, 상기 선체가 상기 ECA 또는 ECA 진입예비지점에 위치하고 있는지를 판단하는 단계와; 상기 선체가 상기 ECA 또는 ECA 진입예비지점에 위치하고 있는 경우, 상기 엔진의 출력과 관계된 엔진출력인자를 하향 조절함으로써, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 양을 저감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진출력 조절방법을 개시한다.
본 발명에서는 선체의 운영을 담당하는 선체운영 제어기, 엔진의 구동을 담당하는 엔진 구동기 등의 통신 파이프라인 내에, <선박이 유해물질의 배출이 엄격히 금지된 배출제한구역(ECA: Emission Control Area) 또는 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 양이 최소화될 수 있도록 해당 엔진의 각종 출력인자를 하향 조절할 수 있는 전산모듈>, <선박이 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 유해물질 저감기기를 예비 가열함으로써, 해당 유해물질 저감기기가 적시(즉, 선체가 ECA에 진입하는 시점)에 그 기능을 발휘할 수 있도록 유도할 수 있는 전산모듈> 등을 체계적으로 배치 제공하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 유해물질 저감기기 측에서는, 정상가동이 가능한 충분한 가열상태를 미리 이루고 있다가, 선체의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 수행할 수 있게 되며, 결국, 선박 운영주체 측에서는 유해물질 저감기기의 규모를 대형화시키지 않은 상태에서도(즉, 유해물질 저감기기를 소형화한 상태 하에서도), 최근의 유해물질 규제에 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 유해물질 저감장치를 개념적으로 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 선박이 ECA로 진입하는 모습을 개념적으로 도시한 예시도.
도 3, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 선박의 세부 구성을 개념적으로 도시한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 엔진출력 조절장치의 세부적인 구성을 개념적으로 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 엔진출력 조절장치의 세부적인 기능수행절차를 개념적으로 도시한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 유해물질 저감기기 예열장치의 세부적인 구성을 개념적으로 도시한 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 유해물질 저감기기 예열장치의 세부적인 기능수행절차를 개념적으로 도시한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 선박 및 엔진출력 조절장치, 그리고, 엔진출력 조절방법을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일련의 운항 환경 하에서, 선박(300) 측에서는 그 운항목적에 따라, 일반해상구역(N) 뿐만 아니라, 유해물질의 배출이 엄격히 금지된 배출제한구역(ECA: Emission Control Area)도 빈번히 운항하게 된다.
이러한 운항 환경 하에서, 본 발명에서는 선박(300)이 일반해상구역(N)에 위치하고 있을 때는 통상의 운항상태(예컨대, 엔진(303)의 상향가동상태, 유해물질 저감기기(100)의 가동정지상태)를 적절히 유지하고 있다가, 해당 선박(300)이 ECA 또는 ECA 진입예비지점(Y1,Y2)에 위치하게 되는 경우, <엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 양이 최소화될 수 있도록 해당 엔진(303)의 각종 출력인자를 하향 조절하는 조치>, <유해물질 저감기기(100)가 적시(즉, 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점)에 그 기능을 발휘할 수 있도록 해당 유해물질 저감기기(100)를 예비 가열하는 조치> 등을 추가적으로 강구하고, 이를 통해, 유해물질 저감기기(100) 측에서, 정상가동이 가능한 충분한 가열상태를 미리 이루고 있다가, 선체(300a)의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진(303) 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진(303) 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 수행할 수 있도록 함으로써, 선박 운영주체 측에서 유해물질 저감기기(100)의 규모를 대형화시키지 않은 상태에서도(즉, 유해물질 저감기기(100)를 소형화한 상태 하에서도), 최근의 유해물질 규제에 탄력적으로 대응할 수 있도록 가이드 하게 된다.
참고로, 종래 에서는 선박(300)이 일반해상구역(N)에 위치하고 있던지, ECA에 위치하고 있던지 간에 무조건 엔진(303)의 출력을 정상 가동시켰기 때문에(즉, 엔진 측 출력인자를 선택적으로 하향 조절하지 아니하였기 때문에), 해당 엔진(303)으로부터 출력되는 유해물질을 저감시키기 위한 유해물질 저감기기(100) 역시 대형화된 규모를 항상 유지할 수밖에 없었으며, 결국, 선박 운영주체 측에서는 유해물질 저감기기(100)의 대형화에 기인한 상술한 문제점, 예를 들어, 선박(300)의 공간활용효율 저하 문제점, 대형 유해물질 저감기기(100)의 육상운송 불가 문제점, 각종 밸브의 대형화 불가 문제점 등을 고스란히 감수할 수밖에 없었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박(300)은 선체(300a)와, 선체(300a)의 추진을 위한 엔진(303)과; 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키기 위한 유해물질 저감기기(100)가 체계적으로 조합된 구성을 취하게 된다.
이 경우, 유해물질 저감기기(100), 예를 들어, 질소산화물 저감기기는 엔진(303) 측으로부터 인출되는 배기가스 유통라인(112)과, 유해물질, 예컨대, 질소산화물(NOx)의 저감을 위한 환원제(예컨대, 우레아)를 저장하는 환원제 저장탱크(121)와, 환원제 저장탱크(121)와 연결되면서, 배기가스 유통라인(112)으로 환원제 저장탱크(121)에 저장되어 있던 환원제(예컨대, 우레아)를 분사하는 환원제 분사기(120)와, 환원제 분사기(120) 측에서 일련의 환원제 분사기능을 원활하게 수행할 수 있도록 압축공기를 공급하는 압축공기 공급기(122)와, 센서(119)들 측으로부터 출력되는 측정값을 토대로 압축공기 공급밸브(124)를 제어하여, 환원제 분사기(120)에 의한 환원제 분사량을 조절하는 제어기(123)와, 배기가스 유통라인(112)을 통해 엔진(303)과 연결되면서, 배기가스와 환원제를 함께 통과시켜, 배기가스에 포함된 유해물질(예컨대, 질소산화물(NOx))을 정화시키는 SCR 반응기(113)가 체계적으로 조합된 구성을 취하게 된다.
이때, 상기 SCR 반응기(113)는 배기가스와 환원제를 동시에 통과시키면서, 질소산화물(NOx)을 환원제와 반응시켜, 해당 질소산화물(NOx)을 생물에 무해한 질소와 수증기로 환원 처리하는 SCR 촉매(118)와, 이 SCR 촉매(118)를 수용하는 SCR 챔버(117)가 조합된 구성을 취하게 된다.
여기서, 배기가스 유통라인(112) 상에 배치된 배기가스 유통경로 전환기(304) 측에서는 상황에 따라, 엔진(303) 측 배기가스의 유통경로를 배기가스 유통라인(305)(배기가스의 정화가 필요 없을 경우), 배기가스 유통라인(112)(배기가스의 정화가 필요할 경우), 배기가스 유통라인(306)(배기가스를 SCR 반응기(113) 가열용으로 활용할 경우) 등으로 전환시키는 기능을 수행하게 된다.
이때, 엔진(303) 측 배기가스가 배기가스 유통라인(306)을 통해 유통될 경우, 해당 배기가스는 가열 박스(307)의 내부를 흘러 SCR 챔버(117)와 접촉된 후, 배기가스 유통라인(308)을 통해 배출됨으로써, SCR 챔버(117), SCR 촉매(118) 등을 일정 온도(예컨대, 260℃) 이상으로 가열시키는 기능을 수행할 수 있게 된다.
한편, 이러한 본 발명의 체제 하에서도, 상술한 바와 같이, 엔진(303)의 출력 량이 커지게 되면, 그에 비례하여, 유해물질 저감기기(100)의 규모도 커질 수밖에 없게 된다. 이는, 엔진(303)의 출력 량이 커지게 되면, 해당 엔진(303) 측으로부터 발생되는 배기가스의 양 역시 대폭 증가할 수밖에 없게 되기 때문이다.
그러나, 엔진(303)의 출력 량에 비례하여, 유해물질 저감기기(100)의 규모를 무작정 확장시키는 데에는 많은 한계가 따를 수밖에 없게 된다. 이는 유해물질 저감기기(100)의 규모가 커지게 되면, 예를 들어, 선박(300)의 공간활용효율 저하 문제점, 대형 유해물질 저감기기(100)의 육상운송 불가 문제점, 각종 밸브의 대형화 불가 문제점 등이 불가피하게 발생할 수밖에 없게 되기 때문이다.
이러한 민감한 상황 하에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 선체(300a)의 운영을 담당하는 선체운영 제어기(301), 엔진(303)의 구동을 담당하는 엔진 구동기(302) 등의 통신 파이프라인 내에, <선체(300a)가 유해물질의 배출이 엄격히 제한되는 ECA 또는 ECA 진입예비지점(Y1)에 위치하게 되는 경우(도 2 참조), 엔진(303)의 출력을 하향 조절함으로써, 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 양을 저감시키는 엔진출력 조절장치(200)>를 추가 배치하는 조치를 강구하게 된다(물론, 상기 ECA 진입예비지점(Y1)은 선박(300)의 특징에 따라 그 위치에 다양한 변화를 가질 수 있다).
이 경우, 본 발명의 엔진출력 조절장치(200)는 상황에 따라, 엔진 구동기(302)의 프로그램 블록 또는 선박운영 제어기(301)의 프로그램 블록 내에 종속 설치되는 구조를 취할 수도 있다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진출력 조절장치(200)는 인터페이스 모듈(201)을 매개로 하여, 엔진 구동기(302), 선박운영 제어기(301), 글로벌 위치결정 시스템(GPS: Global Positioning System)(400), 유해물질 저감기기(100)의 SCR 챔버(117) 후단에 부착된 유해물질 감지센서(130)(도 3 참조) 등과 통신을 취하는 운영정보 저장모듈(202), 선체위치 취득모듈(203), ECA와 선체 상대위치 판단모듈(204), 엔진출력인자 조절모듈(205), 정화 유해물질 배출량 취득모듈(206), ECA 진출여부 판단모듈(208) 등이 긴밀하게 조합된 구성을 취하게 된다.
여기서, 운영정보 저장모듈(202) 측에서는 자신의 정보저장영역 내에 엔진출력 조절 서비스에 필요한 각종 운영정보, 예를 들어, 엔진 구동기(302)의 등록정보, 선박운영 제어기(301)의 등록정보, GPS(400)의 등록정보, 유해물질 감지센서(130)의 등록정보, ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA 진입예비지점(Y1) 도달판단 기준정보, 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질)의 기준 양 정보, 엔진출력인자 별 하향 조절 기준정보, 엔진출력인자 별 상향 조절 기준정보, 각 전산모듈들의 기능수행에 필요한 프로그램 컴포넌트 정보, 각 전산모듈들의 통신 세션 연결/유지를 위한 프로그램 컴포넌트 정보 등을 저장/관리함으로써, 본 발명에 따른 일련의 엔진출력 조절절차가 별다른 문제점 없이 정상적으로 진행될 수 있도록 보조하는 역할을 수행하게 된다.
이러한 기반 인프라가 갖추어진 상황 하에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 선체위치 취득모듈(203) 측에서는 인터페이스 모듈(201)을 매개로 선박운영 제어기(301), GPS(400) 등과 통신을 취하면서, 이들로부터 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 취득하는 절차를 진행하게 된다,
이렇게 하여, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)가 취득 완료되면, ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈(204) 측에서는 선체위치 취득모듈(203)과 통신을 취하여, 이에 의해 획득 완료된 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 판독함과 아울러, 운영정보 저장모듈(202)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA 진입예비지점(Y1) 도달판단 기준정보 등을 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
상술한 절차를 통해, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA 진입예비지점(Y1) 도달판단 기준정보 등이 판독/추출 완료되면, ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈(204) 측에서는 ECA 진입예비지점(Y1) 도달판단 기준정보를 토대로 일련의 정보비교루틴을 진행시켜, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보) 및 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 비교하고, 이를 통해, 선체(300a)가 ECA 또는 ECA 진입예비지점(Y1)에 위치하고 있는지를 판단하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
이러한 절차 하에서, 선체(300a)가 ECA 또는 ECA 진입예비지점(Y1)에 위치하고 있는 것으로 판단되는 경우, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈(204)과 통신을 취하여, 해당 판단결과를 확인한 후, 운영정보 저장모듈(202)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 엔진출력인자 별 하향 조절 기준정보를 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
이때, 본 발명에서 채용하는 엔진출력인자로는 바람직하게, 선체(300a)의 선속, 엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute), 엔진(303)의 연료량, 엔진(303)의 유효압력 등이 선택될 수 있다.
이렇게 하여, 엔진출력인자 별 하향 조절 기준정보가 추출 완료되면, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 이를 토대로 일련의 정보생성루틴을 진행시켜, 예를 들어, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 줄여라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 줄여라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 줄여라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 줄여라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 하향조절 요청메시지를 생성하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
이러한 엔진출력인자 하향조절 요청메시지의 생성절차 하에서, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점에서부터, 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 양이 유해물질 저감기기(100)의 용량에 맞추어 질 수 있도록(즉, 유해물질 저감기기(100)의 유해물질 저감처리 가능용량 범위 내에 들도록) 선체(300a)의 선속 하향 량, 엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute) 하향 량, 엔진(303)의 연료량 하향 량, 엔진(303)의 유효압력 하향 량 등을 설정하게 된다.
상술한 절차를 통해, 예를 들어, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 줄여라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 줄여라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 줄여라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 줄여라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 하향조절 요청메시지가 생성 완료되면, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 인터페이스 모듈(201)을 매개로, 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등과 통신을 취하여, 생성 완료된 엔진출력인자 하향조절 요청메시지를 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등으로 전송하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
물론, 상술한 절차를 통해, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 줄여라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 줄여라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 줄여라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 줄여라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 하향조절 요청메시지가 수신/접수 완료되면, 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등에서는 해당 엔진출력인자 하향조절 요청메시지를 판독한 후, 그 내역에 따라, <ECA 진입예비지점(Y1)에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 선체(300a)의 선속을 하향 조절하는 절차>, <ECA 진입예비지점(Y1)에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 하향 조절하는 절차>, <ECA 진입예비지점(Y1)에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 엔진(303)의 연료량을 하향 조절하는 절차>, <ECA 진입예비지점(Y1)에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 엔진(303)의 유효압력을 하향 조절하는 절차>, <ECA에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 선체(300a)의 선속을 하향 조절하는 절차>, <ECA에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 하향 조절하는 절차>, <ECA에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 엔진(303)의 연료량을 하향 조절하는 절차>, <ECA에 선체(300a)가 진입하는 시점부터 엔진(303)의 유효압력을 하향 조절하는 절차> 등을 시행하고, 이를 통해, 엔진(303)의 출력을 하향 조절하게 되며, 결국, 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점에서, 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 양은 유해물질 저감기기(100)의 용량에 맞추어 자연스럽게 감소될 수 있게 된다(즉, 유해물질 저감기기(100)의 유해물질 저감처리 가능용량 범위 내에 자연스럽게 포함되게 된다).
이와 같이, 본 발명에서는 선체(300a)의 운영을 담당하는 선체운영 제어기(301), 엔진(303)의 구동을 담당하는 엔진 구동기(302) 등의 통신 파이프라인 내에, <선박(300)이 유해물질의 배출이 엄격히 금지된 ECA 또는 ECA 진입예비지점에 위치하게 되는 경우, 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 양이 최소화될 수 있도록 해당 엔진(303)의 각종 출력인자를 하향 조절할 수 있는 전산모듈>을 체계적으로 배치 제공하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 유해물질 저감기기(100) 측에서는, 선체(300a)의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진(303) 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진(303) 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 원활하게 수행할 수 있게 되며, 결국, 선박 운영주체 측에서는 유해물질 저감기기의 규모를 대형화시키지 않은 상태에서도(즉, 유해물질 저감기기를 소형화한 상태 하에서도), 최근의 유해물질 규제에 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.
한편, 앞의 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 엔진출력 조절장치(200) 내에는 상술한 각 전산모듈들 이외에도, 정화 유해물질 배출량 취득모듈(206), ECA 진출여부 판단모듈(208) 등이 추가 배치된다.
이때, 정화 유해물질 배출량 취득모듈(206) 측에서는 유해물질 저감기기(100)의 SCR 챔버(117) 후단에 부착된 유해물질 감지센서(130)와 통신을 취하면서, 이 유해물질 감지센서(130) 측으로부터 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질)의 양을 취득하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
이렇게 하여, 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질)의 양이 취득되면, 상기 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 정화 유해물질 배출량 취득모듈(206)과 통신을 취하여, 정화 유해물질의 양을 판독함과 아울러, 운영정보 저장모듈(202)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 정화 유해물질 기준 양 정보를 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
상술한 절차를 통해, 정화 유해물질의 양, 정화 유해물질 기준 양 등이 판독/추출 완료되면, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 일련의 정보비교루틴을 진행시켜, 정화 유해물질의 양, 정화 유해물질 기준 양 등을 상호 비교하고, 이를 통해, 유해물질 저감기기(100)를 통과한 배기가스에 포함된 정화 유해물질의 양이 기 설정되어 있던 정화 유해물질 기준 양을 초과하는지의 여부를 판단하게 된다(도 5 참조).
이때, 유해물질 저감기기(100)를 통과한 배기가스에 포함된 정화 유해물질의 양이 기 설정되어 있던 정화 유해물질 기준 양을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 운영정보 저장모듈(202)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 엔진출력인자 별 하향 조절 기준정보를 추출한 후, 이를 토대로 일련의 정보생성루틴을 진행시켜, 예를 들어, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 줄여라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 줄여라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 줄여라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 줄여라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 재 하향조절 요청메시지를 생성하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
상술한 절차를 통해, 예를 들어, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 줄여라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 줄여라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 줄여라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 줄여라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 재 하향조절 요청메시지가 생성 완료되면, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 인터페이스 모듈(201)을 매개로, 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등과 통신을 취하여, 생성 완료된 엔진출력인자 재 하향조절 요청메시지를 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등으로 전송하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
물론, 상술한 절차를 통해, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 줄여라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 줄여라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 줄여라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 줄여라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 재 하향조절 요청메시지가 수신/접수 완료되면, 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등에서는 해당 엔진출력인자 재 하향조절 요청메시지를 판독한 후, 그 내역에 따라, <선체(300a)의 선속을 재 하향 조절하는 절차>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 재 하향 조절하는 절차>, <엔진(303)의 연료량을 재 하향 조절하는 절차>, <엔진(303)의 유효압력을 재 하향 조절하는 절차> 등을 시행하게 되며, 결국, 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스 및 유해물질은 그 양이 더욱 줄어들 수 있게 되고, 그 결과, 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질) 역시 그 양이 대폭 줄어들 수 있게 된다.
한편, 앞의 각 전산모듈들과 연계 동작하는 ECA 진출여부 판단모듈(208) 측에서는 선체위치 취득모듈(203)과 통신을 취하여, 이에 의해 획득 완료된 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 판독함과 아울러, 운영정보 저장모듈(202)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
상술한 절차를 통해, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보) 등이 판독/추출 완료되면, ECA 진출여부 판단모듈(208) 측에서는 일련의 정보비교루틴을 진행시켜, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보) 및 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 비교하고, 이를 통해, 선체(300a)가 ECA를 벗어났는지를 판단하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
이러한 절차 하에서, 선체(300a)가 ECA를 벗어난 것으로 판단되는 경우, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 ECA 진출여부 판단모듈(208)과 통신을 취하여, 이를 확인한 후, 운영정보 저장모듈(202)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 엔진출력인자 별 상향 조절 기준정보를 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
이렇게 하여, 운영정보 저장모듈(202)의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 엔진출력인자 별 상향 조절 기준정보가 추출 완료되면, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 이를 토대로 일련의 정보생성루틴을 진행시켜, 예를 들어, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 증가시켜라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 증가시켜라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 증가시켜라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 증가시켜라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 상향조절 요청메시지를 생성하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
상술한 절차를 통해, 예를 들어, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 증가시켜라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 증가시켜라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 증가시켜라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 증가시켜라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 상향조절 요청메시지가 생성 완료되면, 엔진출력인자 조절모듈(205) 측에서는 인터페이스 모듈(201)을 매개로, 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등과 통신을 취하여, 생성 완료된 엔진출력인자 상향조절 요청메시지를 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등으로 전송하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
물론, 상술한 절차를 통해, <선체(300a)의 선속을 AA분 동안 SS로 증가시켜라>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 YY분 동안 GG로 증가시켜라>, <엔진(303)의 연료량을 JJ분 동안 KK로 증가시켜라>, <엔진(303)의 유효압력을 CC분 동안 NN으로 증가시켜라> 하는 등의 내역을 담은 엔진출력인자 상향조절 요청메시지가 수신/접수 완료되면, 선박운영 제어기(301), 엔진 구동기(302) 등에서는 해당 엔진출력인자 상향조절 요청메시지를 판독한 후, 그 내역에 따라, <선체(300a)의 선속을 상향 조절하는 절차>, <엔진(303)의 분당회전수(Revolutions Per Minute)를 상향 조절하는 절차>, <엔진(303)의 연료량을 상향 조절하는 절차>, <엔진(303)의 유효압력을 상향 조절하는 절차> 등을 시행하게 되며, 결국, ECA를 벗어난 선체(300a)는 엔진(303)의 출력 증가 상황 속에서, 상향된(정상화된) 선속을 유지하면서, 다음 운항 목적지에 신속하게 당도할 수 있게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 선박(300)이 ECA 또는 ECA 진입예비지점(Y1)에 위치하게 되는 경우, 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 양을 최소화시킴으로써, 유해물질 저감기기(100) 측에서 별다른 용량증가 없이도, 선체(300a)의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진(303) 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진(303) 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 유도하게 된다.
그러나, 만약, 이러한 본 발명의 실시 하에서도, 유해물질 저감기기(100)가 적시(즉, 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점)에 정상적인 가열상태를 이루고 있지 못할 경우, 선박 운영주체 측에서는 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 양이 최소화되어 있다 하더라도, 유해물질 저감기기(100) 측 기능수행 미비로 인해, 배기가스에 포함된 유해물질의 정화가 정상적으로 이루어지지 못하는 심각한 문제점을 고스란히 감수할 수밖에 없게 된다.
이러한 민감한 상황 하에서, 본 발명에서는 앞의 도 3에 도시된 바와 같이, 선체(300a)의 운영을 담당하는 선체운영 제어기(301), 유해물질 저감기기(100) 측 제어기(123) 등의 통신 파이프라인 내에, <선체(300a)가 유해물질의 배출이 엄격히 제한되는 ECA에 근접한 ECA 진입예비지점(Y2)(도 2 참조)에 위치하는 경우, 유해물질 저감기기(100)를 미리 예비 가열함으로써, 유해물질 저감기기(100)가 선체(300a)의 ECA 진입 시점에서, 정상 동작할 수 있도록 유도할 수 있는 유해물질 저감기기 예열장치(500)>를 추가 배치하는 조치를 강구하게 된다(물론, 상기 ECA 진입예비지점(Y2)은 선박(300)의 특징에 따라 그 위치에 다양한 변화를 가질 수 있다).
이 경우, 본 발명의 유해물질 저감기기 예열장치(500)는 상황에 따라, 유해물질 저감기기(100) 측 제어기(123)의 프로그램 블록 또는 선박운영 제어기(301)의 프로그램 블록 내에 종속 설치되는 구조를 취할 수도 있다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유해물질 저감기기 예열장치(500)는 인터페이스 모듈(501)을 매개로 하여, 선박운영 제어기(301), 글로벌 위치결정 시스템(GPS: Global Positioning System)(400), 유해물질 저감기기(100), 유해물질 저감기기(100)의 SCR 챔버(117) 후단에 부착된 유해물질 감지센서(130)(도 3 참조) 등과 통신을 취하는 운영정보 저장모듈(502), 선체위치 취득모듈(503), ECA와 선체 상대위치 판단모듈(504), 유해물질 저감기기 가열모듈(505), 정화 유해물질 배출량 취득모듈(506), 유해물질 부가정화 유도모듈(507), ECA 진출여부 판단모듈(508) 등이 긴밀하게 조합된 구성을 취하게 된다.
여기서, 운영정보 저장모듈(502) 측에서는 자신의 정보저장영역 내에 유해물질 저감기기 예비 가열 서비스에 필요한 각종 운영정보, 예를 들어, 선박운영 제어기(301)의 등록정보, GPS(400)의 등록정보, 유해물질 저감기기(100) 측 제어기(123)의 등록정보, 유해물질 감지센서(130)의 등록정보, ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA 진입예비지점(Y1) 도달판단 기준정보, 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질)의 기준 양 정보, 열 공급 유닛 별 예비 가열 기준정보, 환원제 추가 공급 기준정보, 각 전산모듈들의 기능수행에 필요한 프로그램 컴포넌트 정보, 각 전산모듈들의 통신 세션 연결/유지를 위한 프로그램 컴포넌트 정보 등을 저장/관리함으로써, 본 발명에 따른 일련의 유해물질 저감기기 예비 가열절차가 별다른 문제점 없이 정상적으로 진행될 수 있도록 보조하는 역할을 수행하게 된다.
이러한 기반 인프라가 갖추어진 상황 하에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 선체위치 취득모듈(503) 측에서는 인터페이스 모듈(501)을 매개로 선박운영 제어기(301), GPS(400) 등과 통신을 취하면서, 이들로부터 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 취득하는 절차를 진행하게 된다,
이렇게 하여, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)가 취득 완료되면, ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈(504) 측에서는 선체위치 취득모듈(503)과 통신을 취하여, 이에 의해 획득 완료된 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 판독함과 아울러, 운영정보 저장모듈(502)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA 진입예비지점(Y2) 도달판단 기준정보 등을 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
상술한 절차를 통해, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA 진입예비지점(Y2) 도달판단 기준정보 등이 판독/추출 완료되면, ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈(504) 측에서는 ECA 진입예비지점(Y2) 도달판단 기준정보를 토대로 일련의 정보비교루틴을 진행시켜, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보) 및 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 비교하고, 이를 통해, 선체(300a)가 ECA 진입예비지점(Y2)에 위치하고 있는지를 판단하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
이러한 절차 하에서, 선체(300a)가 ECA 진입예비지점(Y2)에 위치하고 있는 것으로 판단되는 경우, 유해물질 저감기기 가열모듈(505) 측에서는 ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈(504)과 통신을 취하여, 해당 판단결과를 확인한 후, 운영정보 저장모듈(502)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 열 공급 유닛 별 예비 가열 기준정보를 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
이때, 상기 열 공급 유닛으로는 바람직하게, <엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 유통경로를 유해물질 저감기기(100) 측으로 전환시켜, 해당 유해물질 저감기기(100)의 SCR 챔버(117)를 가열시킬 수 있는 배기가스 유통경로 전환기(304)>(도 3에 도시됨), <고온의 히팅 에어를 유해물질 저감기기(100) 측으로 공급하여, 상기 유해물질 저감기기(100)의 SCR 챔버(117)를 가열시킬 수 있는 히팅 에어 공급기(600)>(도 8에 도시됨), <유해물질 저감기기(100)와 연결된 히팅 코일(701) 측으로 전기를 공급하여, 유해물질 저감기기(100)의 SCR 챔버(117)를 가열시킬 수 있는 히팅 코일 가동기(700)>(도 9에 도시됨) 등이 선택될 수 있다.
이렇게 하여, 열 공급 유닛 별 예비 가열 기준정보가 추출 완료되면, 유해물질 저감기기 가열모듈(505) 측에서는 이를 토대로 일련의 정보생성루틴을 진행시켜, 예를 들어, <엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 유통경로를 배기가스 유통라인(306)으로 전환시켜라>, <히팅 에어를 AA 동안 공급하여라>, <히팅 코일을 BB의 조건으로 CC 동안 가동시켜라> 하는 등의 내역을 담은 유해물질 저감기기 예비 가열 요청메시지를 생성하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
상술한 절차를 통해, 예를 들어, <엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 유통경로를 배기가스 유통라인(306)으로 전환시켜라>, <히팅 에어를 EE의 조건으로 AA 동안 공급하여라>, <히팅 코일을 BB의 조건으로 CC 동안 가동시켜라> 하는 등의 내역을 담은 유해물질 저감기기 예비 가열 요청메시지가 생성 완료되면, 유해물질 저감기기 가열모듈(505) 측에서는 인터페이스 모듈(501)을 매개로, 배기가스 유통경로 전환기(304), 히팅 에어 공급기(600), 히팅 코일 가동기(700) 등과 통신을 취하여, 생성 완료된 유해물질 저감기기 예비 가열 요청메시지를 배기가스 유통경로 전환기(304), 히팅 에어 공급기(600), 히팅 코일 가동기(700) 등으로 전송하는 절차를 진행하게 된다(도 5 참조).
물론, 상술한 절차를 통해, <엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스의 유통경로를 배기가스 유통라인(306)으로 전환시켜라>는 내역을 담은 유해물질 저감기기 예비 가열 요청메시지가 수신/접수되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 배기가스 유통경로 전환기(304) 측에서는 엔진(303) 측 배기가스를 배기가스 유통라인(306)을 통해 유통시키는 조치를 취함으로써, 해당 배기가스가 가열 박스(307)의 내부를 흘러 SCR 챔버(117)와 접촉된 후, 배기가스 유통라인(308)을 통해 배출되어, SCR 챔버(117), SCR 촉매(118) 등을 일정 온도(예컨대, 260℃) 이상으로 가열시키도록 유도하게 되며, 결국, 유해물질 저감기기(100) 측에서는 ECA 진입예비지점(Y2)부터 예비 가열되어, 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점에는 별다른 문제점 없이, 그 기능을 정상적으로 발휘할 수 있게 된다.
또한, 상술한 절차를 통해, <히팅 에어를 EE의 조건으로 AA 동안 공급하여라>는 내역을 담은 유해물질 저감기기 예비 가열 요청메시지가 수신/접수되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 히팅 에어 공급기(600) 측에서는 히팅 박스(601) 측으로 히팅 에어를 공급하는 조치를 취함으로써, 해당 히팅 에어가 히팅 박스(601) 내부에서 SCR 챔버(117)와 접촉되어, SCR 챔버(117), SCR 촉매(118) 등을 일정 온도(예컨대, 260℃) 이상으로 가열시키도록 유도하게 되며, 결국, 이 경우에도, 유해물질 저감기기(100) 측에서는 ECA 진입예비지점(Y2)부터 예비 가열되어, 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점에는 별다른 문제점 없이, 그 기능을 정상적으로 발휘할 수 있게 된다.
나아가, 상술한 절차를 통해, <히팅 코일을 BB의 조건으로 CC 동안 가동시켜라>는 내역을 담은 유해물질 저감기기 예비 가열 요청메시지가 수신/접수되면, 도 9에 도시된 바와 같이, 히팅 코일 가동기(700) 측에서는 히팅 코일(701) 측으로 전기적인 에너지를 공급하는 조치를 취함으로써, 해당 히팅 코일이 SCR 챔버(117)와 접촉되어, SCR 챔버(117), SCR 촉매(118) 등을 일정 온도(예컨대, 260℃) 이상으로 가열시키도록 유도하게 되며, 결국, 이 경우에도, 유해물질 저감기기(100) 측에서는 ECA 진입예비지점(Y2)부터 예비 가열되어, 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점에는 별다른 문제점 없이, 그 기능을 정상적으로 발휘할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 선체의 운영을 담당하는 선체운영 제어기, 유해물질 저감기기(100) 측 제어기(123) 등의 통신 파이프라인 내에, <선박(300)이 ECA 진입예비지점(Y2)에 위치하게 되는 경우, 유해물질 저감기기(100)를 예비 가열함으로써, 해당 유해물질 저감기기가 적시(즉, 선체(300a)가 ECA에 진입하는 시점)에 그 기능을 정상적으로 발휘할 수 있도록 유도할 수 있는 전산모듈> 등을 체계적으로 배치 제공하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 유해물질 저감기기(100) 측에서는, 정상가동이 가능한 충분한 가열상태를 미리 이루고 있다가, 선체(300a))의 ECA 운항이 개시되는 즉시, 최소량의 엔진 측 배기가스(또는, 최소량의 엔진 측 유해물질)만을 대상으로 하여, 일련의 유해물질 저감기능을 수행할 수 있게 되며, 결국, 선박 운영주체 측에서는 유해물질 저감기기(100) 측 기능수행 미비로 인해, 배기가스에 포함된 유해물질의 정화가 정상적으로 이루어지지 못하는 심각한 문제점을 손쉽게 회피할 수 있게 된다..
한편, 앞의 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유해물질 저감기기 예열장치(500) 내에는 상술한 각 전산모듈들 이외에도, 정화 유해물질 배출량 취득모듈(506), 유해물질 부가정화 유도모듈(507), ECA 진출여부 판단모듈(508) 등이 추가 배치된다.
이때, 정화 유해물질 배출량 취득모듈(506) 측에서는 유해물질 저감기기(100)의 SCR 챔버(117) 후단에 부착된 유해물질 감지센서(130)와 통신을 취하면서, 이 유해물질 감지센서(130) 측으로부터 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질)의 양을 취득하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
이렇게 하여, 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질)의 양이 취득되면, 유해물질 부가정화 유도모듈(507) 측에서는 정화 유해물질 배출량 취득모듈(506)과 통신을 취하여, 정화 유해물질의 양을 판독함과 아울러, 운영정보 저장모듈(502)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 정화 유해물질 기준 양 정보를 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
상술한 절차를 통해, 정화 유해물질의 양, 정화 유해물질 기준 양 등이 판독/추출 완료되면, 유해물질 부가정화 유도모듈(507) 측에서는 일련의 정보비교루틴을 진행시켜, 정화 유해물질의 양, 정화 유해물질 기준 양 등을 상호 비교하고, 이를 통해, 유해물질 저감기기(100)를 통과한 배기가스에 포함된 정화 유해물질의 양이 기 설정되어 있던 정화 유해물질 기준 양을 초과하는지의 여부를 판단하게 된다(도 7 참조).
이때, 유해물질 저감기기(100)를 통과한 배기가스에 포함된 정화 유해물질의 양이 기 설정되어 있던 정화 유해물질 기준 양을 초과하는 것으로 판단되는 경우, 유해물질 부가정화 유도모듈(507) 측에서는 운영정보 저장모듈(502)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 환원제 추가 공급 기준정보를 추출한 후, 이를 토대로 일련의 정보생성루틴을 진행시켜, 예를 들어, <환원제의 양을 AA 조건으로 FF 만큼 증가시켜라>는 내역을 담은 환원제 증가요청 메시지를 생성하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
상술한 절차를 통해, <환원제의 양을 AA 조건으로 FF 만큼 증가시켜라>는 내역을 담은 환원제 증가요청 메시지가 생성 완료되면, 유해물질 부가정화 유도모듈(507) 측에서는 인터페이스 모듈(501)을 매개로, 유해물질 저감기기(100) 측 제어기(123)와 통신을 취하여, 생성 완료된 환원제 증가요청 메시지를 유해물질 저감기기(100) 측 제어기(123)로 전송하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
물론, 상술한 절차를 통해, <환원제의 양을 AA 조건으로 FF 만큼 증가시켜라>는 내역을 담은 환원제 증가요청 메시지가 수신/접수 완료되면, 제어기(123) 측에서는 환원제 증가요청 메시지를 판독한 후, 그 내역에 따라, <압축공기 공급밸브(124)를 제어하여, 환원제 분사기(120)에 의한 환원제 분사량을 증가시키는 절차>를 시행하게 되며, 결국, 엔진(303)으로부터 배출되는 배기가스 및 유해물질은 더욱 심화된 정화절차를 겪을 수 있게 되고, 그 결과, 정화 유해물질(유해물질 저감기기(100)를 통과하여 정화된 배기가스에 포함된 유해물질)은 그 양이 대폭 줄어들 수 있게 된다.
한편, 앞의 각 전산모듈들과 연계 동작하는 ECA 진출여부 판단모듈(508) 측에서는 선체위치 취득모듈(503)과 통신을 취하여, 이에 의해 획득 완료된 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 판독함과 아울러, 운영정보 저장모듈(502)과 통신을 취하여, 이의 정보저장영역에 기 저장되어 있던 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 추출하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
상술한 절차를 통해, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보), ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보) 등이 판독/추출 완료되면, ECA 진출여부 판단모듈(508) 측에서는 일련의 정보비교루틴을 진행시켜, 선체(300a)의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보) 및 ECA의 위치정보(예컨대, 위치좌표정보)를 비교하고, 이를 통해, 선체(300a)가 ECA를 벗어났는지를 판단하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
이러한 절차 하에서, 선체(300a)가 ECA를 벗어난 것으로 판단되는 경우, 유해물질 저감기기 가열모듈(505) 측에서는 ECA 진출여부 판단모듈(508)과 통신을 취하여, 이를 확인한 후, 일련의 정보생성루틴을 진행시켜, <유해물질 저감기기(100)에 대한 가열과정을 중단하라>는 내역을 담은 유해물질 저감기기 가열중단 요청메시지를 생성하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
이렇게 하여, <유해물질 저감기기(100)에 대한 가열과정을 중단하라>는 내역을 담은 유해물질 저감기기 가열중단 요청메시지가 생성 완료되면, 유해물질 저감기기 가열모듈(505) 측에서는 인터페이스 모듈(501)을 매개로 배기가스 유통경로 전환기(304), 히팅 에어 공급기(600), 히팅 코일 가동기(700) 등과 통신을 취하여, 생성 완료된 유해물질 저감기기 가열중단 요청메시지를 배기가스 유통경로 전환기(304), 히팅 에어 공급기(600), 히팅 코일 가동기(700) 등으로 전송하는 절차를 진행하게 된다(도 7 참조).
물론, 상술한 절차를 통해, <유해물질 저감기기(100)에 대한 가열과정을 중단하라>는 내역을 담은 유해물질 저감기기 가열중단 요청메시지가 수신/접수 완료되면, 배기가스 유통경로 전환기(304), 히팅 에어 공급기(600), 히팅 코일 가동기(700) 등에서는 해당 유해물질 저감기기 가열중단 요청메시지를 판독한 후, 그 내역에 따라, 일련의 열 공급 비 활성화 상태로 전환되어, 유해물질 저감기기(100) 측으로 가해지던 배기가스/히팅 에어 공급, 열/전기 공급 등을 중단시키게 되며, 결국, 선박 운영주체 측에서는 <선박(300)이 ECA를 벗어난 상황 하에서도, 유해물질 저감기기(100)가 불필요하게 가열되는 문제점>을 손쉽게 회피할 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 유해물질의 정화가 필요한 여러 분야에서, 전반적으로 유용한 효과를 발휘한다.
그리고, 앞에서, 본 발명의 특정한 실시 예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
100: 유해물질 저감기기
200: 엔진출력 조절장치
201: 인터페이스 모듈
202: 운영정보 저장모듈
203: 선체위치 취득모듈
204: ECA와 선체 상대위치 판단모듈
205: 엔진출력인자 조절모듈
206: 정화 유해물질 배출량 취득모듈
208: ECA 진출여부 판단모듈
300: 선박
300a: 선체
301: 선체운영 제어기
302: 엔진 구동기
303: 엔진
304: 배기가스 유통경로 전환기
400: GPS
500: 유해물질 저감기기 예열장치
501: 인터페이스 모듈
502: 운영정보 저장모듈
503: 선체위치 취득모듈
504: ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈
505: 유해물질 저감기기 가열모듈
506: 정화 유해물질 배출량 취득모듈
507: 유해물질 부가정화 유도모듈
508: ECA 진출여부 판단모듈
600: 히팅 에어 공급기
700: 히팅 코일 가동기

Claims (6)

  1. 상향가동상태 또는 하향가동상태의 출력을 가지는 엔진;
    선체가 유해물질의 배출이 제한되는 배출제한구역(ECA: Emission Control Area) 또는 ECA 진입예비지점에 위치하는 경우, 상기 엔진의 출력을 상향가동상태 또는 하향가동상태로 조절하는 엔진출력 조절장치;
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키기 위한 유해물질 저감기기;를 포함하며,
    상기 유해물질 저감기기는 그 크기가 상기 엔진의 하향가동상태에 맞추어 소형으로 설치되고, 상기 선체가 상기 ECA 진입예비지점에 위치하는 경우, 상기 유해물질 저감기기를 예비 가열하는 유해물질 저감기기 예열장치를 포함하며,
    상기 엔진출력 조절장치는, 글로벌 위치결정 시스템(GPS:Global Positioning System) 또는 상기 선체의 운영을 위한 선체운영제어기와 통신하면서 상기 선체의 위치정보를 취득하는 선체위치 취득모듈; 상기 선체의 위치정보를 미리 저장되어 있던 상기 ECA의 위치정보와 비교하여 상기 선체가 상기 ECA 진입예비지점에 위치하고 있는지 여부를 판단하는 ECA와 선체와의 상대위치 판단모듈; 상기 선체가 상기 ECA 또는 ECA 진입예지지점에 위치하고 있는 경우, 상기 선체운영제어기 또는 상기 엔진의 구동을 위한 엔진 구동기와 통신하여, 상기 선체가 배출제한구역( 상기 ECA: Emission Control Area) 또는 ECA 진입예비지점에서는 상기 엔진의 출력을 하향가동상태로 조절하며, 상기 ECA 또는 ECA 진입예비지점 이외의 일반해상구역에서는 상기 엔진의 출력을 상향가동상태로 조절하는 엔진출력인자 조절모듈을 포함하고,
    상기 유해물질 저감기기 예열장치는, 상기 선체의 위치정보를 취득하는 선체위치 취득모듈; 상기 선체가 ECA 진입예비지점에 위치하고 있는지를 판단하는 ECA와 선체 간 상대위치 판단모듈; 상기 선체가 상기 ECA 진입예지지점에 위치하고 있는 경우, 상기 유해물질 저감기기와 연결된 열 공급 유닛과 통신하여, 상기 유해물질 저감기기를 예비 가열하는 유해물질 저감기기 가열모듈;을 포함하고, 상기 유해물질 저감기기 가열 모듈 측에서는 상기 선체가 상기 ECA를 떠난 것으로 판단되었을 경우, 상기 열 공급 유닛과 통신하여 상기 열 공급 유닛을 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유해물질 저감기기는 상기 ECA 또는 ECA 진입예비지점에서는 동작하고, 상기 일반해상구역에서는 동작하지 않는 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 엔진출력인자 조절모듈에 의해 조절되는 엔진출력인자는 선체의 선속, 엔진의 분당회전수(Revolutions Per Minute), 엔진의 연료량 또는 엔진의 유효압력 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 삭제
  6. 삭제
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