KR102274932B1 - 배기가스 후처리 시스템 및 이를 구비한 동력 장치 - Google Patents

배기가스 후처리 시스템 및 이를 구비한 동력 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 연료 전환 밸브를 통해 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 황산화물을 저감시키는 배기가스 후처리 시스템은 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지하여 상기 연료의 종류에 따라 상기 배기가스의 이동 방향을 탈황 장치와 바이패스 유로 중에서 선택할 수 있다.

Description

배기가스 후처리 시스템 및 이를 구비한 동력 장치{EXHAUST GAS RETREATMENT SYSTEM AND POWER GENERATING APPARATUS WITH THE SAME}
본 발명은 배기가스에 함유된 황산화물을 저감시키는 배기가스 후처리 시스템과 이를 구비하며 배기가스를 배출하는 동력 장치에 관한 것이다.
산업화가 급속하게 진전됨에 따라 석유나 석탄과 같은 각종 화석 연료의 사용량이 증가하게 되었다. 이로 인하여 화석 연료의 연소 과정에서 배출되는 각종 유해 가스가 심각한 대기 오염을 야기하고 있다. 대표적인 예로서 스모그(Smog) 현상이나 산성비 등을 들 수 있다.
대기 오염의 주범은 차량 및 선박의 엔진 또는 화력 발전소나 공장 등으로부터 배출되는 배기가스의 황산화물(SOx)이나 질소산화물(NOx)이 있다.
근래에는 환경 보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있다.
우선, 가장 영향이 큰 황산화물의 경우에는 주로 연료의 연소로 발생되는 황산화물이 문제가 된다. 황산화물의 발생을 줄이는 방법으로는 황성분이 포함되지 않은 연료를 선택하여 사용하거나 연료 중의 황 성분을 제거하여 연소 중에 황산화물이 발생하는 것을 방지하는 방법과 배기가스를 후처리하여 탈황시키는 방법이 있다.
하지만, 경제적인 측면에서 불가피하게 황 성분이 포함된 연료를 사용하여야 할 경우에는, 연소 후 배출되는 황산화물 가스를 중화시키는 탈황 설비를 통해 황성분을 제거하게 된다.
구체적으로 예를 들면, 선박 등에 사용되는 동력 장치는 동력을 발생시키는 디젤 엔진과, 디젤 엔진에 소기용 공기를 공급하는 과급기(turbocharger), 그리고 디젤 엔진에서 배출된 배기가스의 황산화물을 저감시키는 배기가스 후처리 시스템 등을 포함한다.
그런데 선박의 경우, 선박에서 배출되는 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 있는 디젤 엔진 및 배기가스 후처리 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. 즉, 엔진의 운용에 따라 고유황 연료유(high sulfur feul oil, HFO) 또는 저유황 연료유(Marine Gas oil, MGO)가 선택적으로 공급된다. 일례로, 저유황 연료유는 황 함유량이 0.1% 이하가 되도록 탈황된 연료유이다.
그런데, 고유황 연료유를 사용하게 되면 엔진에서 배출되는 배기가스의 다량의 황산화물이 함유되므로 배기가스 후처리 시스템을 가동하여 배기가스 중에 함유된 황산화물을 저감시켜야 하지만, 저유황 연료유를 사용하는 경우에도 배기가스 후처리 시스템을 거쳐 배기가스를 배출하게 되면, 엔진의 효율뿐만 아니라 전반적인 에너지 이용 효율이 불필요하게 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 사용되는 연료의 종류에 따라 효율적인 운용이 가능한 배기가스 후처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 전술한 배기가스 후처리 시스템을 구비하여 사용되는 연료의 종류에 따라 효율적인 운용이 가능한 동력 장치도 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 연료 전환 밸브를 통해 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 황산화물(SOx)을 저감시키는 배기가스 후처리 시스템은 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지 가능한 연료 감지부와, 상기 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 황산화물을 저감시키는 탈황 장치와, 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 탈황 장치를 우회하는 바이패스 유로와, 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로에 각각 설치되거나 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 분기 지점에 설치되어 상기 배기가스의 이동 방향을 제어하는 제어 밸브, 그리고 상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 상기 제어 밸브를 절환 동작시키는 제어부를 포함한다.
상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 연료 감지부는 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 하나 이상을 포함하며, 상기 센서는 온도 센서 및 점도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기한 배기가스 후처리 시스템은 표시부와, 사용자로부터 상기 제어 밸브의 절환 동작을 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우 상기 제어 밸브의 절환 동작 여부에 대한 판단 결과를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 제어 밸브를 절환 동작시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 연료의 변경을 감지한 시점으로부터 기설정된 시간이 경과된 이후에 상기 제어 밸브를 절환 동작시킬 수 있다.
상기 복수의 연료 탱크는 제1 연료를 저장하는 제1 연료 탱크와, 상기 제1 연료보다 상대적으로 황성분의 함유량이 낮은 제2 연료를 저장하는 제2 연료 탱크를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 엔진에 상기 제1 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 탈황 장치로 이동시키고, 상기 엔진에 상기 제2 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시킬 수 있다.
상기 제어 밸브가 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시키면, 상기 제어부는 상기 탈황 장치의 가동을 중단시킬 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 밸브와, 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지 가능한 연료 감지부와, 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 황산화물을 저감시키는 탈황 장치와, 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 탈황 장치를 우회하는 바이패스 유로와, 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로에 각각 설치되거나 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 분기 지점에 설치되어 상기 배기가스의 이동 방향을 제어하는 제어 밸브, 그리고 상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 상기 제어 밸브의 동작 상태를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 연료 감지부는 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 하나 이상을 포함하며, 상기 센서는 온도 센서 및 점도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기한 동력 장치는 표시부와, 사용자로부터 상기 제어 밸브의 절환 동작을 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우 상기 제어 밸브의 절환 동작 여부에 대한 판단 결과를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 제어 밸브를 절환 동작시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 연료의 변경을 감지한 시점으로부터 기설정된 시간이 경과된 이후에 상기 제어 밸브를 절환 동작시킬 수 있다.
상기 복수의 연료 탱크는 제1 연료를 저장하는 제1 연료 탱크와, 상기 제1 연료보다 상대적으로 황성분의 함유량이 낮은 제2 연료를 저장하는 제2 연료 탱크를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 엔진에 상기 제1 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 탈황 장치로 이동시키고, 상기 엔진에 상기 제2 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시킬 수 있다.
상기 제어 밸브가 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시키면, 상기 제어부는 상기 탈황 장치의 가동을 중단시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스 후처리 시스템은 사용되는 연료의 종류에 따라 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 동력 장치는 전술한 배기가스 후처리 시스템을 구비하여 사용되는 연료의 효율적인 운용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 구성도이다.
도 2는 엔진에 공급되는 연료의 교체에 따른 연료의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 1의 배기가스 후처리 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 동작 상태를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4의 배기가스 후처리 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 동작 상태를 나타낸 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 축척에 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 배기가스 후처리 시스템(301) 및 이를 포함한 동력 장치(101)를 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 동력 장치(101)는 복수의 연료 탱크(280), 연료 공급 라인(260), 연료 전환 밸브(270), 엔진(200), 그리고 배기가스 후처리 시스템(301)을 포함할 수 있다.
복수의 연료 탱크(280)는 각각 상이한 성분의 연료를 저장한다. 구체적으로, 복수의 연료 탱크(280)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. 즉, 복수의 연료 탱크(280)는 제1 연료를 저장하는 제1 연료 탱크(281)와, 제1 연료보다 상대적으로 황성분의 함유량이 낮은 제2 연료를 저장하는 제2 연료 탱크(282)를 포함할 수 있다.
하지만, 본 발명의 제1 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수의 연료 탱크(280)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(280)로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키면서 배기가스를 배출한다. 이때, 엔진(200)으로부터 배출되는 배기가스는 황산화물(SOx)을 함유한다.
일례로, 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 수 있으며 플랜트에 사용되는 엔진일 수도 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에서, 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(260)은 복수의 연료 탱크(280)와 엔진(200)을 연결시킨다. 즉, 연료 공급 라인(260)은 복수의 연료 탱크(280)에 저장된 연료를 엔진(200)에 공급한다.
연료 전환 밸브(270)는 연료 공급 라인(260) 상에 설치된다. 그리고 연료 전환 밸브(270)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 종류를 변경시킬 수 있다. 즉, 엔진(200)은 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크(280) 중 어느 하나의 연료 탱크(281, 282)로부터 연료 전환 밸브(270)를 통해 선택적으로 연료를 공급받을 수 있다. 구체적으로, 연료 전환 밸브(270)는 제1 연료 탱크(281)에 저장된 제1 연료와 제2 연료 탱크(282)에 저장된 제 연료 중 하나를 선택적으로 엔진(200)에 공급할 수 있다. 즉, 연료 전환 밸브(270)는 제1 연료 탱크(281)에 저장된 제1 연료를 엔진(200)에 공급할 때 개방되는 제1 연료 전환 밸브(271)와, 제2 연료 탱크(282)에 저장된 제2 연료를 엔진(200)에 공급할 때 개방되는 제2 연료 전환 밸브(272)를 포함할 수 있다.
하지만, 본 발명의 제1 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 하나의 연료 전환 밸브(270)를 사용하여 제1 연료와 제2 연료를 선택적으로 엔진(200)에 공급할 수도 있다.
또한, 도 1에서, 연료 전환 밸브(270)는 두 종류의 연료만 선택적으로 엔진(200)으로 공급하는 것으로 도시되어 있으나, 필요 시, 세 종류 이상의 연료를 선택적으로 엔진(200)에 공급하도록 마련될 수 있다.
또한, 연료 전환 밸브(270)는 사용자에 의해서 수동으로 전환되거나 액츄에이터(미도시)에 의해 자동으로 전환될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서, 배기가스 후처리 시스템(301)은 연료 감지부(810), 배기 유로(610), 탈황 장치(300), 바이패스 유로(630), 제어 밸브(500), 및 제어부(700)를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 배기가스 후처리 시스템(301)은 표시부(780)와 사용자 입력부(770)를 더 포함할 수 있다.
배기 유로(610)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스를 이동시킨다. 또한, 동력 장치(101)가 과급기를 포함하는 경우, 배기 유로(610)는 엔진(200)과 과급기(미도시) 그리고 후술할 탈황 장치(300)를 순차적으로 연결한다. 즉, 엔진(200)에서 배출된 배기가스는 배기 유로(610)를 따라 이동하여 탈황 장치(300)에 유입된다.
탈황 장치(300)는 배기가스에 함유된 황산화물을 저감시킨다. 탈황 장치로(300)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 탈황 설비가 사용될 수 있다.
일례로, 탈황 장치(300)는 스크러버(Scrubber)를 포함할 수 있으며, 배기가스를 스크러버에 통과시키는 방법으로 황산화물(SOx)을 제거할 수 있다. 구체적으로, 배기가스가 스크러버 내부로 유입되면, 스크러버 내부에서 배기가스에 탈황용수를 분무할 수 있다. 분무된 탈황용수가 배기가스에 분산되면, 이물질 또는 황산화물 입자와 탈황용수의 방울의 충돌, 확산에 의한 미소 입자의 접촉, 습도 증가에 의한 입자의 부착 응집, 액막에 의한 포집 입자의 재비산 방지, 응축에 의한 입자 지름의 증대 등에 의해 이물질 및 황산화물 입자가 포집(捕集)된다.
이와 같이, 탈황 장치(300)는 탈황용수를 이용하여 배기가스 속에 부유하는 이물질 또는 황산화물 입자를 포집하는 방식으로 배기가스 내 황산화물을 저감시킬 수 있다.
바이패스 유로(630)는 배기 유로(610)에서 분기되어 탈황 장치(300)를 우회한다. 즉, 바이패스 유로(630)를 따라 이동하는 배기가스는 탈황 장치(300)를 거치지 않고 외부로 배출된다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 바이패스 유로(630)는 탈황 장치(300)의 일측에 일체로 형성될 수도 있다.
제어 밸브(500)는 배기가스의 이동 방향을 제어한다. 즉, 제어 밸브(500)는 배기 유로(610)로 이동하던 배기가스를 선택적으로 탈황 장치(300)로 이동시키거나 바이패스 유로(630)로 이동시킬 수 있다. 또한, 제어 밸브(500)는 배기 유로(610)와 바이패스 유로(630)에 각각 설치되거나 배기 유로(610)와 바이패스 유로(630)의 분기 지점에 설치될 수 있다.
연료 감지부(810)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 종류를 감지할 수 있다. 구체적으로, 연료 감지부(810)는 연료의 물성치(material property)를 통해 연료의 종류를 감지할 수 있다. 여기서, 물성치는 연료의 온도(temperature), 점도(viscosity), 연료에 포함된 황(sulfur) 성분의 비율, 연료 성분간의 조성 비율 등을 포함할 수 있다. 이외에도 연료의 종류를 판별할 수 있는 것이라면 어떤 정보라도 연료의 물성치에 해당할 수 있다.
또한, 연료 감지부(810)는 연료의 물성치를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 센서는 연료의 온도를 측정하는 온도 센서, 연료의 점도를 측정하는 점도 센서, 또는 연료의 황 농도를 측정하는 황 농도 센서이거나 이들 센서 중 2개 이상이 결합된 다중 센서 일 수 있다.
한편, 전술한 센서들이 배기가스 후처리 시스템(301)이 설치될 선박에 이미 설치되어 있는 경우, 연료 감지부(810)는 기 설치된 센서로부터 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부(미도시)를 포함할 수 있다.
연료 감지부(810)로 온도 센서가 사용된 경우를 예로 들어 설명하면, 연료 감지부(810)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도를 측정한다. 구체적으로, 온도 센서는 연료 전환 밸브(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 연료 감지부(810)인 온도 센서가 측정한 연료의 온도 변화에 따라 후술할 제어 밸브(500)의 절환 동작을 제어한다. 즉, 제어부(700)는 온도 센서가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 미만으로 낮아지면, 공급되는 연료가 변경된 것으로 판단하고 제어 밸브(500)를 절환 동작시킨다.
또한, 제어부(700)는 연료의 변경을 감지한 시점으로부터 기설정된 시간이 경과된 이후에 제어 밸브(500)를 절환 동작시킬 수 있다. 이는 센서가 연료의 변경을 감지한 시점부터 연료가 엔진에 실제로 공급되는 시점까지의 시간 차이를 고려하여 제어 밸브(500)를 정밀하게 제어하기 위함이다.
여기서, 기설정된 시간은 연료 공급 라인(260)의 길이와 연료 공급 펌프(미도시)의 성능에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
표시부(780)는 제어부(700)에 의해서 제어된다. 표시부(780)는 브라운관(CRT) 표시 장치, 액정 표시 장치(LCD), 또는 유기 발광 표시 장치(OLED) 등의 다양한 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다.
사용자 입력부(770)는 사용자로부터 제어 밸브(500)의 절환 동작 여부를 입력받는다. 사용자 입력부(770)는 키보드, 마우스, 터치스크린, 터치패드, 및 전자펜 등 공지된 다양한 입력 수단을 포함할 수 있다.
제어부(700)는 연료 감지부(810)의 감지 신호로부터 연료가 변경된 것으로 판단된 경우, 판단 결과를 표시부(780)에 표시하고, 사용자의 입력을 기다릴 수 있다. 그리고 사용자 입력부(770)를 통해 사용자의 입력이 있는 경우, 입력 결과에 따라 제어 밸브(500)의 절환 동작을 수행할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 연료 종류가 변경된 것으로 판단된 경우, 자동으로 제어 밸브(500)를 절환 동작 시킬 수 있지만, 사용자의 지시가 있는 경우에 비로소 제어 밸브(500)의 절환 동작을 수행할 수도 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(200)에 공급되는 연료가 연료 전환 밸브(270)의 동작에 의해 고유황 연료유인 제1 연료에서 저유황 연료유인 제2 연료로 교체될 경우, 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도가 변화함을 알 수 있다. 또한, 고유황 연료유인 제1 연료에서 저유황 연료유인 제2 연료로 교체되면, 엔진(200)에 공급되는 연료의 점도도 변화될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 온도 또는 점도에 근거하여 제어부(700)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 제어 밸브(500)의 절환 동작을 수행할 수 있다.
구체적으로, 제어부(700)는 엔진(200)에 제1 연료가 공급되면 제어 밸브(500)를 절환 동작시켜 배기가스를 탈황 장치(300)로 이동시키고, 도 3에 도시한 바와 같이, 엔진(200)에 제2 연료가 공급되면 제어 밸브(500)를 절환 동작시켜 배기가스를 바이패스 유로(630)로 이동시킬 수 있다.
그리고 제어 밸브(500)가 배기가스를 바이패스 유로(630)로 이동시키면, 제어부(700)는 탈황 장치(300)의 가동을 중단시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(301)은 사용되는 연료의 종류에 따라 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 동력 장치(101)는 전술한 배기가스 후처리 시스템(301)을 구비하여 사용되는 연료의 효율적인 운용이 가능하다.
즉, 배기가스 후처리 시스템(301)을 상시 가동하지 않고 연료의 교체에 따라 필요한 경우에만 효율적으로 가동할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 엔진(200)의 공급되는 연료의 교체 여부를 간단하게 파악하여 동력 장치(101)의 운용에 적용시킬 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(302) 및 이를 포함한 동력 장치(102)를 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 동력 장치(102)는 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치에 대한 정보 또는 개방 여부에 대한 정보를 제어부(700)에 제공한다. 또한, 동력 장치(102)는 배기가스 후처리 시스템(301)이 설치되는 선박의 엔진(101)의 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치에 대한 정보 또는 개방 여부에 대한 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부(미도시)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치에 대한 정보 또는 개방 여부에 대한 정보가 밸브 정보 수신부(미도시)로 제공될 수도 있다. 밸브 정보 수신부(미도시)가 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치에 대한 정보 또는 개방 여부에 대한 정보를 수신한 경우, 이를 다시 제어부(700)로 전달한다. 즉, 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치에 대한 정보 또는 개방 여부에 대한 정보는 최종적으로 제어부(700)에 전달될 수 있다.
또한, 도 4에서, 연료 전환 밸브(270)는 두 종류의 연료만 선택적으로 엔진(200)으로 공급하는 것으로 도시되어 있으나, 필요 시, 세 종류 이상의 연료를 선택적으로 엔진(200)에 공급하도록 마련될 수 있다.
또한, 연료 전환 밸브(270)는 사용자에 의해서 수동으로 전환되거나 액츄에이터(미도시)에 의해 자동으로 전환될 수 있다. 여기서, 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치 또는 개방 여부에 따라서 어떤 종류의 연료가 엔진(200)으로 공급되고 있는지를 파악할 수 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에서, 연료 감지부(810)는 연료 전환 밸브(270)의 전환 상태 정보를 수신하는 전술한 밸브 정보 수신부(미도시)일 수 있다. 따라서 제어부(700)는 연료 감지부(810)인 밸브 정보 수신부가 수신한 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치에 대한 정보 또는 개방 여부에 대한 정보에 따라 연료의 변경 여부를 판단할 수 있다.
제어부(700)가 연료의 변경 여부를 판단하는 방법을 제외하면 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 동일하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기가스 후처리 시스템(302)은 사용되는 연료의 종류에 따라 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 동력 장치(102)는 전술한 배기가스 후처리 시스템(302)을 구비하여 사용되는 연료의 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명을 실시하기 위한 실시예로 제1 실시예와 제2 실시예를 혼합할 수도 있다. 즉, 연료 감지부(810)는 연료의 물성치를 측정하는 센서와 밸브 정보 수신부를 다 함께 포함할 수도 있다. 이에, 제어부(700)는 센서를 통해 측정한 연료의 물성치와 밸브 정보 수신부로부터 수신한 정보를 조합하여 연료의 종류 및 연료의 변경 여부를 더욱 정밀하게 판단할 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: 동력 장치
200: 엔진
260: 연료 공급 라인
270: 연료 전환 밸브
271: 제1 연료 전환 밸브
272: 제2 연료 전환 밸브
280: 연료 탱크
281: 제1 연료 탱크
282: 제2 연료 탱크
300: 탈황 장치
301, 302: 배기가스 후처리 시스템
500: 제어 밸브
610: 배기 유로
630: 바이패스 유로
700: 제어부
770: 사용자 입력부
780: 표시부
810: 연료 감지부

Claims (16)

  1. 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 연료 전환 밸브를 통해 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 황산화물(SOx)을 저감시키는 배기가스 후처리 시스템에 있어서,
    상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지 가능한 연료 감지부;
    상기 배기가스가 이동하는 배기 유로;
    상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 황산화물을 저감시키는 탈황 장치;
    상기 배기 유로에서 분기되어 상기 탈황 장치를 우회하는 바이패스 유로;
    상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로에 각각 설치되거나 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 분기 지점에 설치되어 상기 배기가스의 이동 방향을 제어하는 제어 밸브; 및
    상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 제어 밸브를 절환 동작시키는 제어부
    를 포함하며,
    상기 연료 감지부는 연료의 황성분 농도를 측정하는 황 농도 센서를 포함하는 배기가스 후처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    표시부와;
    사용자로부터 상기 제어 밸브의 절환 동작을 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우 상기 제어 밸브의 절환 동작 여부에 대한 판단 결과를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 제어 밸브를 절환 동작시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연료의 변경을 감지한 시점으로부터 기설정된 시간이 경과된 이후에 상기 제어 밸브를 절환 동작시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  7. 제1항, 제2항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 연료 탱크는 제1 연료를 저장하는 제1 연료 탱크와, 상기 제1 연료보다 상대적으로 황성분의 함유량이 낮은 제2 연료를 저장하는 제2 연료 탱크를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 엔진에 상기 제1 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 탈황 장치로 이동시키고, 상기 엔진에 상기 제2 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 밸브가 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시키면, 상기 제어부는 상기 탈황 장치의 가동을 중단시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.
  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 연료 전환 밸브;
    상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지 가능한 연료 감지부;
    배기가스가 이동하는 배기 유로;
    상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 황산화물을 저감시키는 탈황 장치;
    상기 배기 유로에서 분기되어 상기 탈황 장치를 우회하는 바이패스 유로;
    상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로에 각각 설치되거나 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 분기 지점에 설치되어 상기 배기가스의 이동 방향을 제어하는 제어 밸브; 및
    상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 제어 밸브의 동작 상태를 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 연료 감지부는 연료의 황성분 농도를 측정하는 황 농도 센서를 포함하는 동력 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    표시부와;
    사용자로부터 상기 제어 밸브의 절환 동작을 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우 상기 제어 밸브의 절환 동작 여부에 대한 판단 결과를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 제어 밸브를 절환 동작시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연료의 변경을 감지한 시점으로부터 기설정된 시간이 경과된 이후에 상기 제어 밸브를 절환 동작시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  15. 제9항, 제10항, 제13항, 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 연료 탱크는 제1 연료를 저장하는 제1 연료 탱크와, 상기 제1 연료보다 상대적으로 황성분의 함유량이 낮은 제2 연료를 저장하는 제2 연료 탱크를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 엔진에 상기 제1 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 탈황 장치로 이동시키고, 상기 엔진에 상기 제2 연료가 공급되면 상기 제어 밸브를 절환 동작시켜 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어 밸브가 상기 배기가스를 상기 바이패스 유로로 이동시키면, 상기 제어부는 상기 탈황 장치의 가동을 중단시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
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