KR102291925B1 - 선박의 scr용 요소수용액 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치는, 선박에 마련되며 요소 분말을 저장하는 요소저장탱크부; 상기 요소 분말을 공급받아 청수와 혼합하여 상기 선박에 마련된 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급될 요소수용액을 생성하는 교반탱크; 상기 요소저장탱크부로부터 상기 요소 분말을 공급받아 정량의 요소 분말을 상기 교반탱크로 이송하는 공급탱크; 상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말과 청수를 혼합하기 위한 기포를 생성하는 분사장치; 및 상기 요소저장탱크부 및 공급탱크로부터 요소 이송 및 교반탱크에서의 요소수용액 생성을 제어하는 컨트롤패널;을 포함한다.

Description

선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법{Producing Device And Method Of Urea Solution For SCR In Ship}

본 발명은 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 요소 분말과 청수를 혼합하여 선박의 선택적촉매환원장치로 공급될 요소수용액을 제조하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 선박에서 각종 엔진의 연료로서 종래 사용하고 있는 중유, MDO(Marine Diesel Oil) 등을 연소시킬 경우 배기가스에 포함된 각종 유해물질로 인한 환경오염의 심각성이 대두되어, 중유 등의 오일을 연료로서 사용하는 선박의 각종 엔진에 대한 규제가 강화되고 있다.

일반적으로, 선박에서 배출되는 배기가스 성분 중 UN 산하 국제 해사 기구(International Maritime Organization, IMO)의 규제를 받는 것은 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이고, EU(European Union), CARB(California Air Resources Board) 등 각 기관 및 단체에서도 황산화물(SOx) 배출에 제한을 두고 있다. 1973년 작성되고 1978년 수정, 보완하여 작성된 해양오염 방지협약(MARPOL 1973/1978; The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서도 발효되어 있다.

일부 기관 및 단체에서 규정하는 황산화물 배출 통제지역 내에서 운항하는 선박은 적용시기에 따라 황 함유량 최대 0.1% 이하의 저유황 연료유 (Low Sulphur Marine Gas Oil)의 사용을 의무화하고 있고, 2020년 발효되는 IMO의 선박 황산화물 배출규제(Global Sulphur Cap 2020)에서는 선박 연료의 황산화물 함유기준이 기존 3.5%에서 0.5%로 강화된다.

질소산화물에 대해서는 2016년부터 북미와 하와이 연안 지역, 2021년부터 북유럽과 발트해 지역의 ECA(Emission Control Area)에서는 IMO Tier Ⅲ가 적용되고, 그 외의 다른 지역에서는 Tier Ⅱ가 적용되어, 디젤엔진에서 배출되는 배기 중 질소산화물의 양을 규제하고 있다.

Tier Ⅱ 또는 Tier Ⅲ를 만족하기 위해 선박의 엔진에 적용되는 대표적인 시스템으로는 배기가스 재순환 (Exhaust Gas Recirculation, EGR) 장치 및 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 장치를 들 수 있다.

SCR은 연료의 연소 후 발생한 배기가스가 지나는 배기파이프에 SCR 반응기(reactor)를 설치하여 환원 반응에 의해 질소산화물을 감소시키는 방식이다. 보다 구체적으로는 SCR Reactor 내부에서 분사된 암모니아(Ammonia)와 NOx가 촉매 존재하에 반응하여 N₂와 H₂O로 변해 NOx 함량이 감소하며, 그 반응식은 다음과 같다.

안전을 위해 암모니아는 유레아 수용액((NH₂)₂CO) 형태로 SCR 시스템에 공급되는데, 이 유레아(Urea) 수용액에서, 유레아는 하기 반응을 통해 암모니아와 이산화탄소로 분해된다.

SCR 장치에서는 유입되는 배기가스의 온도가 중요하다. SCR의 최저 요구 온도는 연료의 황 함유량과 그에 따른 배기가스 내의 황산화물 형성에 따라 달라진다. 저온에서는 황산화물이 암모니아에 의해 중화되며, 반응물로 ABS(ammonium bisulphate, NH₄HSO₄)를 형성하는데 이는 SCR 반응기 내부에 달라붙기 쉬워 축적될 수 있다. 이러한 반응은 높은 온도를 유지함으로써 어느 정도 방지할 수 있다. 만약 연료유 내 황함유량이 0.1 또는 그 이하라면, SCR reactor 내의 온도는 310℃로도 충분하다. 배기가스 압력이 낮을수록, 필요한 최저 요구 온도도 낮아진다.

이와 반대로 너무 높은 온도에 도달하는 때에는 촉매 내부에 SO₃가 형성될 수 있는데, SO₃는 나중에 물과 반응해서 황산으로 변하고 원치 않는 흰색의 에어로졸을 형성한다. 또 다른 원치 않는 반응은 NH₃의 산화로, 배기가스 온도가 500℃에 가까워질 때 일어나며, 500 내지 550℃일 경우에는 촉매가 규산질화(소결) 되기 시작하므로, 이러한 점을 감안하여 SCR 가동의 최대 허용 온도가 결정된다.

이와 같이 확실한 SCR 가동을 위해서는 배기가스의 온도를 적정한 영역 내에서 유지하는 것이 중요하다.

도 1 및 2에는 각각 종래 SCR 시스템을 개략적으로 도시하였다.

도 1에 도시된 SCR 시스템은, Combined vaporizer/mixer unit(20)과 SCR 반응기(10)가 설치된 HP(High Pressure) SCR 시스템이다. Vaporizer(20)에서는 환원제를 분사하여 배기가스와 혼합된 후 촉매 반응이 시작되고, 혼합된 배기가스는 SCR 반응기로 유입된다.

SCR 공정은 상대적으로 높은 반응 온도를 요구하기 때문에 2 행정 디젤 엔진의 경우 SCR 배관은 High Pressure Side(터보차저(T/C) 전단)에 위치하는 것이 유리하다. 엔진(50) 부하에 따라 다르지만 배기가스 온도는 Low Pressure Side(T/C 후단)보다 50 내지 175℃가량 더 높다. Tier II mode로 운전 시 Reactor Sealing Valve(RSV)와 Reactor Throttle Valve(RTV)를 닫아 SCR 시스템을 차단(cut off)한다. 또한, Reactor Bypass Valve(RBV)를 열어 배기가스를 바로 T/C로 보낸다. SCR 시스템은 저 부하 배기 우회 터닝(Low Load EGB turning)을 제공하기 위해 Exhaust Gas Bypass Valve(EGB)를 구비한다. SCR 배관을 개방할 경우에는 RSV, RTV를 열고 RBV를 닫는다.

반응기가 T/C 전단에 설치되어 있지만, 엔진이 저 부하 운전일 경우에는 배기가스 온도가 낮으므로, 배기가스의 온도를 높이기 위해서 소기 리시버(Scavenge Air Receiver)(40)에서 T/C로의 실린더 우회 배관(Cylinder Bypass line)을 설치하고 Cylinder Bypass Valve(CBV)를 통해 제어한다. Bypass Valve를 열면, 소기의 압력 저하 없이 실린더 내로 유입되는 공기의 양을 줄일 수 있고, 배기가스의 온도는 상승하게 된다. 이 시스템은 엔진의 전 부하 영역에서 배기가스의 온도를 요구 수준 이상으로 유지할 수 있게 해준다. 그러나 실린더 우회는 연료 소비량 SFOC(Specific Fuel Oil Consumption)를 일정 부분 증가시킨다.

HP SCR 반응기와 Vaporizer는 매우 큰 열 용량을 가지고 있어, T/C와 배기 리시버 사이의 열 정체현상을 가져올 수 있는데, 이로 인해 Tier III 작동 동안에는 SCR의 열용량으로 엔진과 T/C의 불안정함이 야기될 수 있어, 이러한 불안정성을 줄이기 위해 보조 송풍기(Auxiliary blower)로 차지 에어(Charge Air)를 추가로 공급하여 시스템을 안정화시킨다.

도 2에 도시된 SCR 시스템은, LP(Low Pressure) SCR 시스템으로, 연료유의 황 함유량을 0.1% 또는 그 이하로 제한하면 LP SCR를 설치할 수 있다. LP SCR 배관은 T/C 후단부에 설치할 수 있어 설치 위치에서 유연성을 가질 수 있다.

도 2에 도시된 것과 같이 LP SCR 시스템은 3개의 주요 구성요소를 포함하는데, SCR Reactor(10), 믹서(Ammonia Injection Grid, AIG), 분해 유닛(Decomposition Unit, DCU)이다. DCU는 반응기 출구와 믹서 입구 사이에 위치하며 송풍기(22), 히터(Burner, 21) 및 Vaporizer(20)로 구성된다. 환원제는 Vaporizer(20) 내에 분사되어 암모니아 증기의 혼합물을 형성하며 믹서(AIG)로 유입된 후 송풍기에 의해 SCR 반응기(10)로 이송된다. 저황 연료를 사용하더라도 엔진이 저 부하로 운전되거나 외기온도가 낮을 경우에는 배기 온도가 낮을 수가 있는데, 이 경우 배기의 온도를 높이기 위해 High pressure side의 배기가스를 배기가스 우회 배관의 밸브(EGB)를 열어 터보차저(T/C)를 우회시킬 수 있는데, 이러한 과정에서 SFOC가 일정 부분 증가하게 된다.

SCR 장치에서는 환원제로 무수 암모니아(NH3), NH₃ 수용액(25% NH₃) 또는 유레아수용액(32.5% 또는 40% 수용액) 등을 사용할 수 있다. 그중 무수 암모니아는 독성 물질로 위험성이 있고, 암모니아 수용액은 강한 부식성과 인체 및 환경 유해성으로 인해 선박에서는 유레아가 선호된다.

도 3에는 종래 선박의 SCR 장치로 유레아를 공급하기 위한 유레아 공급시스템의 일 예를 개략적으로 도시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이 유레아, 즉 요소수용액을 저장탱크(Urea Tank)에 저장해 두고, 펌프(P)를 포함한 공급 유닛(SU)을 거쳐 Vaporizer/mixer(20)로 이송한다. 제어부(미도시)를 통해 유레아의 주입 양과 Vaporizer/mixer 내로 공급되는 압축 공기의 양을 제어한다. SCR 공정이 셧다운(Shutdown)될 경우에는 유레아 주입 노즐이 막히는 것을 방지하기 위해 공급 유닛에서 탱크에 저장된 물을 사용하여 유레아 주입 노즐(IU) 등을 퍼징(Purging)한다.

이러한 종래의 유레아 공급시스템의 경우, 요소수용액을 육상으로부터 공급받아 저장해두고 SCR 장치로 공급하기 때문에 이를 저장하기 위한 탱크의 크기가 커지는데, 기존 IMO Tier Ⅱ 규정이 적용되던 때에는 이러한 탱크를 설치할 필요가 없었으므로, 한정된 선내 공간에서 탱크 설치를 위한 추가 공간을 확보하는데 설계상 어려움이 있다. 또한, 선박 제작 기준을 충족하면서, 요소수용액 저장 시 분해되며 발생하는 암모니아와의 반응성 등을 고려하면 저장탱크의 재질은 스테인리스 스틸 등 일부로 제한되며 탱크 내부에 특수 도장을 적용해야 할 수도 있어 저장탱크 및 관련 배관 제작 비용도 높은 문제가 있다.

또한, 요소수용액 상태로 저장 시 시간이 지남에 따라 계속해서 사용 수명이 줄어드는 문제도 있으며, 저장온도에 사용 수명이 달라지는데 선박의 1회 운항이 평균적으로 30일 정도인 점을 고려하면 온도를 35℃도 이하로 유지해야 하고, 저장탱크 내부에서 요소수용액의 빙결을 방지하기 위해서는 1℃ 이상으로 유지해야 하므로, 온도 조절을 위해 가열장치와 냉각장치가 모두 필요하여 이들의 설치 공간 및 설치 비용도 문제된다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 탱크 및 배관, 관련 장치 등의 설치 비용 및 설치 공간을 절감하고, 요소수용액을 공급할 수 있는 장치를 제안하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되며 요소 분말을 저장하는 요소저장탱크부;

상기 요소 분말을 공급받아 청수와 혼합하여 상기 선박에 마련된 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급될 요소수용액을 생성하는 교반탱크;

상기 요소저장탱크부로부터 상기 요소 분말을 공급받아 정량의 요소 분말을 상기 교반탱크로 이송하는 공급탱크;

상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말과 청수를 혼합하기 위한 기포를 생성하는 분사장치; 및

상기 요소저장탱크부 및 공급탱크로부터 요소 이송 및 교반탱크에서의 요소수용액 생성을 제어하는 컨트롤패널;을 포함하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치가 제공된다.

바람직하게는 상기 요소저장탱크부는, 상기 요소 분말을 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크로 상기 요소 분말을 투입하도록 상기 저장탱크 상부에 마련되는 맨홀; 상기 저장탱크의 하부에 마련되며 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼; 및 상기 호퍼의 하부에 마련되는 제1 이젝터;를 포함하며, 상기 제1 이젝터로 기체를 분사하며, 상기 요소 분말을 상기 제1 이젝터의 흡입부에 공급하여, 상기 요소 분말을 상기 공급탱크로 이송할 수 있다.

바람직하게는 장치는, 상기 공급탱크에 저장된 상기 요소 분말의 무게를 감지하는 잔량감지기; 및 상기 공급탱크로부터 기체를 배출하여 상기 공급탱크의 과압을 방지하는 제1 벤트라인;을 더 포함하며, 상기 잔량감지기에서 감지된 상기 요소 분말의 양에 따라 상기 컨트롤패널에서 상기 요소저장탱크부로부터 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말의 양을 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 공급탱크는 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형상으로 이루어지고, 상기 공급탱크의 내부에는 모터로 구동되는 하나 이상의 나선형 공급장치(spiral feeder)가 마련되어 상기 요소 분말이 하부로 이송될 수 있다.

바람직하게는 장치는, 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 청수 공급 라인; 상기 교반탱크에 마련되어 상기 요소수용액이 생성될 때 과냉방지를 위한 열 에너지를 공급하는 히터; 상기 교반탱크의 온도를 감지하는 제1 온도센서; 및 상기 교반탱크의 액위를 감지하는 제1 액위센서;를 더 포함하고, 상기 컨트롤패널에서는 상기 제1 액위센서에서 감지된 액위 값에 따라 상기 교반탱크로 공급될 청수의 양을 조절하고, 상기 제1 온도센서에서 감지된 온도 값에 따라 상기 히터를 제어할 수 있다.

바람직하게는 장치는, 상기 청수 공급 라인에 마련되는 이온 제거 필터; 상기 분사장치와 연결되어 상기 교반탱크 내부로 공급될 상기 기체를 이송하는 제1 기체공급라인; 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하는 농도감지장치; 및 상기 제1 기체공급라인에 연결되는 제2 이젝터;를 더 포함하고, 상기 농도감지장치를 통과한 액체가 상기 제2 이젝터의 흡입구로 공급되어 상기 제1 기체공급라인으로 공급되는 상기 기체와 함께 상기 교반탱크로 유입될 수 있다.

바람직하게는 장치는, 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액이 이송되는 서비스 탱크; 상기 서비스 탱크로부터 상기 선택적촉매환원장치부로 상기 요소수용액을 공급하는 환원제공급라인; 상기 서비스 탱크의 액위를 감지하는 제2 액위센서; 및 상기 서비스 탱크의 온도를 감지하는 제2 온도센서;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 장치는, 상기 제1 이젝터로 상기 기체를 공급하는 제2 기체공급라인;을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 기체공급라인을 통해 공급되는 상기 기체는 질소, 컨트롤 에어(Control Air), 서비스 에어(Service Air) 중 어느 하나일 수 있다.

바람직하게는 장치는, 상기 제1 및 제2 기체공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되는 제3 기체공급라인; 및

상기 저장탱크의 과압 및 부압을 해소하도록 상기 저장탱크에 마련되는 제2 벤트라인;을 더 포함하며,

상기 제3 기체공급라인을 통해 상기 저장탱크로 상기 기체를 공급하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 저장탱크로부터 상기 요소 분말이 상기 호퍼로 일정하게 이송되도록 할 수 있다.

바람직하게는 상기 컨트롤패널에서는,

1) 상기 저장탱크로부터 상기 공급탱크로 공급될 상기 요소 분말의 양을 결정하는 단계;

2) 상기 제1 이젝터로 기체를 분사하여 상기 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계;

3) 상기 제2 액위센서에서 감지된 상기 서비스 탱크의 액위에 따라 상기 요소수용액 생성 여부를 결정하는 단계;

4) 상기 교반탱크로 공급될 상기 요소 분말 및 청수의 양을 결정하는 단계;

5) 상기 나선형 공급장치를 구동하여 상기 요소 분말을 상기 교반탱크로 공급하는 단계;

6) 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 제1 액위센서에 의해 액위를 감지하면서 상기 청수 공급 라인을 통해 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계; 및

7) 상기 분사장치를 통해 상기 교반탱크 하부로 질소를 분사하고, 상기 제2 이젝터로 질소를 통과시켜 상기 교반탱크로부터 상기 농도감지장치를 거쳐 상기 교반탱크로 유입되는 액체 흐름을 형성하여 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하면서 상기 교반탱크 내부의 물질을 교반시키는 단계;로 제어하여 상기 요소수용액을 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되는 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급하기 위한 요소수용액의 제조 방법에 있어서,

1) 요소 분말이 저장된 저장탱크로부터 공급탱크로 공급할 요소 분말의 양을 결정하는 단계;

2) 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계;

3) 생성된 요소수용액을 저장하는 서비스 탱크의 액위를 감지하여 요소수용액의 생성 여부를 판단하는 단계;

4) 요소수용액을 생성하는 교반탱크로 투입될 청수 및 요소 분말의 양을 결정하는 단계;

5) 상기 공급탱크로부터 상기 교반탱크로 요소 분말을 이송하면서, 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 교반탱크의 액위를 감지하면서 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계;

6) 상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 생성되는 기포에 의해 상기 요소 분말과 청수를 혼합하며, 상기 교반탱크에서 생성된 용액 일부를 탱크 외부로 배출시켜 농도를 감지한 후 상기 교반탱크로 유입시키는 단계;를 포함하고,

상기 단계 2)에서 상기 공급탱크로의 상기 요소 분말의 이송 및 단계 6)에서의 농도를 감지한 용액의 상기 교반탱크 내로의 유입은, 이젝터로 기체를 분사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 단계 5)에서 상기 공급탱크로부터 교반탱크로의 상기 요소 분말의 이송은 상기 공급탱크의 내측 하부에 마련되는 나선형 공급장치(spiral feeder)에 의해 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 저장탱크의 하부에는 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼가 마련되고, 상기 저장탱크 내부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 요소 분말이 상기 저장탱크로부터 상기 호퍼로 일정하게 이송될 수 있다.

본 발명의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법에 따르면, 요소를 분말 상태로 저장하고 필요한 때에 선내에서 요소수용액을 생성하고 SCR로 공급할 수 있어, 요소수용액을 저장하기 위한 대규모 저장탱크를 설치할 필요가 없어 탱크 및 배관 등의 제작 및 설치 비용을 절감하고 선박의 생산성을 향상시키며 선내 공간 확보에 기여할 수 있다.

또한, 요소수용액 제조 시 교반탱크 하부로 질소 등 기체를 분사하여 생성된 기포에 의해 요소 분말의 용해가 원활하게 이루어지도록 한다.

특히 요소수용액 상태로 장기간 보관하지 않고 필요한 경우에 요소수용액을 제조하여 즉시 SCR로 공급할 수 있으므로, 장기간 보관 시 저장탱크 내부에서 요소수용액이 농도 구배에 따라 성층화되거나 해리되어 환원제로서 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

도 1 및 2에는 각각 종래 SCR 시스템 중 HP(High Pressure) SCR 시스템과 LP(Low Pressure) SCR 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 3에는 종래 선박의 SCR 장치로 유레아를 공급하기 위한 유레아 공급시스템의 일 예를 개략적으로 도시하였다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치를 개략적으로 도시하였다.
도 5에는 도 4에 도시된 요소수용액 제조 장치를 보다 구체화하여 도시하였다.
도 6에는 도 4 및 5에 개략적으로 도시된 요소수용액 제조 장치를 구현한 장치의 구체적인 형상을 도시하였다.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

후술하는 본 발명의 실시예들에서 선박은, 추진용 엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 저유황유 및 고유황유 등 연료유를 단독으로 사용하거나 LNG 등 다른 연료와 함께 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 연료유를 사용하는 기관이 마련되어 배기가스를 처리하기 위한 선택적촉매환원장치(SCR)가 적용되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR용 요소수용액 제조 장치를 개략적으로 도시하였다. 도 5에는 도 4에 도시된 요소수용액 제조 장치를 보다 구체화하여 도시하였고, 도 6에는 도 4 및 5에 개략적으로 도시된 요소수용액 제조 장치를 구현한 장치의 구체적인 형상을 도시하였다.

도 4 내지 6을 참조하여 본 실시예의 장치를 살펴보면, 선박에 마련되며 요소 분말을 저장하는 요소저장탱크부(100), 요소 분말을 공급받아 청수와 혼합하여 선박에 마련된 선택적촉매환원장치(SCR, 미도시)로 공급될 요소수용액을 생성하는 교반탱크(200), 요소저장탱크부로부터 요소 분말을 공급받아 정량의 요소 분말을 교반탱크로 이송하는 공급탱크(300), 교반탱크에서 생성되어 선내 SCR로 공급될 요소수용액이 이송되는 서비스 탱크(500)를 포함하여 구성된다.

교반탱크 하부로 기체를 분사하여 요소 분말과 청수를 혼합하기 위한 기포를 생성하는 분사장치가 교반탱크에 마련되고, 요소저장탱크부 및 공급탱크로부터 요소 이송 및 교반탱크에서의 요소수용액 생성 등 각 구성들의 제어는 컨트롤패널(400)에 의해 이루어진다.

요소저장탱크부(100)는, 요소 분말을 저장하는 저장탱크(110)와, 저장탱크로 요소 분말을 투입할 수 있도록 저장탱크 상부에 마련되는 맨홀(120), 저장탱크의 하부에 마련되어 공급탱크로 이송될 요소 분말이 공급되는 호퍼(130)를 포함한다. 호퍼의 하부에는 제1 이젝터(140)를 마련한다. 제1 이젝터로 기체를 분사하고, 요소 분말을 제1 이젝터의 흡입부에 공급하여, 요소 분말이 기체와 함께 공급탱크로 이송되도록 한다.

저장탱크에서는 공급탱크로 이송되어 공급탱크에 충진되는 요소 분말의 양은 교반탱크에서 약 2회의 요소수용액을 생성할 수 있는 용량이 될 수 있다.

저장탱크로부터 호퍼를 거쳐 제1 이젝터의 흡입력에 의해 요소 분말을 공급탱크로 이송하는 대신, 후술하는 공급탱크와 같이 나선형 공급장치(spiral feeder)를 구비하여 요소 분말을 이송할 수도 있다.

저장탱크로부터 하부의 호퍼로 요소 분말을 이송하는 배관이 연결되고, 배관에는 제1 밸브(V1)가 마련된다. 제1 밸브의 개폐 및 개도는 컨트롤패널에 의해 제어할 수 있다.

요소저장탱크부(100)에는 저장탱크에 저장된 요소 저장량이 기준치 이하로 떨어지면 요소 분말 충진이 필요함을 알리기 위한 저장량 측정장치(150)가 마련된다.

공급탱크(300)에는 저장된 요소 분말의 무게를 감지하는 잔량감지기(310)가 마련되어, 감지된 요소 분말 잔량에 따라 저장탱크(110)로부터 호퍼(130)를 거쳐 제1 이젝터에 의해 요소 분말을 이송하여 공급탱크(300)에 요소 분말을 채운다. 이와 같이 요소저장탱크로부터 공급탱크로의 요소 분말의 이송은 컨트롤패널(400)에 의해 제어된다.

잔량감지기 및 요소저장탱크부에 마련된 저장량 측정장치 등은 중량센서를 포함하며, 선박의 진동과 피치/요/롤 운동에 따라 노이즈가 발생할 수 있으므로, 본 장치에 마련되는 중량센서들에는 노이즈를 억제하는 전자적 필터를 설치하거나, 그에 상응하는 기능이 구비될 수 있다.

호퍼로부터 제1 이젝터를 통해 요소 분말과 기체가 함께 공급탱크로 공급되므로, 공급탱크(300)로부터 기체를 배출하여 공급탱크의 과압을 방지할 수 있도록 제1 벤트라인(VL1)이 마련된다. 또한, 저장탱크의 과압 및 부압을 해소하도록 저장탱크(110)에도 제2 벤트라인(VL2)이 마련되며, 장치 외부로 저장탱크 내 기체를 배출할 수 있다.

공급탱크(300)는 내부가 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형상, Hopper형 구조로 이루어지고, 하부의 배출구를 통해 요소 분말이 공급탱크로부터 교반탱크로 이송된다. 공급탱크의 내부에는 모터로 구동되는 나선형 공급장치(spiral feeder, 320)를 마련하여, 모터에 의해 나선형 공급장치가 회전하면서 일정량의 요소 분말이 하부로 이송될 수 있다.

나선형 공급장치(320)는 2개가 공급탱크의 내측 하부에 설치된다. 일측의 나선형 공급장치만을 작동시키면 공급탱크 타측의 요소 분말은 교반탱크로 이송되지 않고 쌓일 수 있으므로, 양쪽에 설치된 나선형 공급장치를 함께 작동시키거나 번갈아 작동시키는 것이 바람직하다.

나선형 공급장치(320)를 구동시키는 모터의 작동 역시 컨트롤패널(400)에 의해 제어되며, 컨트롤패널에 의해 요소 분말의 이송 속도를 조절할 수 있다.

나선형 공급장치에 의해 공급탱크 하부로 이송된 요소 분말은 교반탱크로 연결된 배관을 통해 교반탱크(200)로 공급된다. 배관에는 컨트롤패널에 의해 개폐 및 개도가 조절되는 제2 밸브(V2a, V2b)가 마련되어, 교반탱크로 공급되는 요소 분말의 양을 미세하게 조절할 수 있다.

정량의 요소 분말을 교반탱크로 이송하여 필요한 농도의 요소수용액을 생성할 수 있도록, 교반탱크로 요소 분말이 이송되는 동안에는 저장탱크로부터 공급탱크로의 요소 분말 공급은 이루어지지 않을 수 있다.

공급탱크로부터 교반탱크로 이송된 요소 분말은 교반탱크에서 청수에 용해되면서, 교반탱크에서는 요소수용액이 생성된다.

교반탱크(200)로 청수를 공급하는 청수 공급 라인(CL)이 마련되어, 선박의 청수공급시스템(미도시)으로부터 교반탱크로 요소수용액 생성을 위한 청수를 공급할 수 있다. 청수 공급 라인에는, 청수공급을 조절하기 위한 청수공급밸브(미도시)와, 불필요한 Ca, Mg 등의 이온을 제거할 수 있는 이온 제거 필터(250)가 마련된다. 청수의 공급 또한, 컨트롤패널(400)에서 청수공급밸브를 제어하여 조절할 수 있다.

교반탱크에서는 하부에 마련된 분사장치(210)로부터 기체가 분사되면, 분사된 기체가 기포 형태로 교반탱크 상부로 이동하면서 요소 분말과 청수를 교반시킨다.

교반탱크에는 요소수용액이 생성될 때 과냉방지를 위한 열 에너지를 공급하는 히터(220)와, 교반탱크의 온도를 감지하는 제1 온도센서(230), 교반탱크의 액위를 감지하는 제1 액위센서(240)가 마련될 수 있다.

컨트롤패널(400)에서는 제1 액위센서(240)에서 감지된 액위 값에 따라 밸브의 개폐 및 개도를 제어하여 교반탱크로 공급될 청수의 양을 조절하고, 제1 온도센서(230)에서 감지된 온도 값에 따라 히터(220)를 제어하여 교반탱크 내 요소수용액의 온도를 조절할 수 있다. 요소의 용해는 흡열 반응이므로, 히터(220)를 통해 교반탱크로 열에너지를 공급하면 과냉을 방지하면서 용해 속도를 높일 수 있다. 예를 들어 500kg의 AUS40(40% Urea 용액)을 제조할 경우 용해열은 - 61.1 kcal/kg x 500 kg x 0.4 = -12220kcal이다. 히터는 전기 히터나 스팀 히터 타입 등으로 설치될 수 있다.

본 실시예의 장치로 기체를 공급하는 라인은, 분사장치(210)와 연결되어 교반탱크 내부로 공급될 기체를 이송하는 제1 기체공급라인(SL1), 요소저장탱크부(100)의 제1 이젝터(140) 및 호퍼(130)로 공급될 기체를 이송하는 제2 기체공급라인(SL2), 요소저장탱크부의 저장탱크(110)로 연결되는 제3 기체공급라인(SL3)을 포함하며, 장치 외부에서 단일한 공급라인을 통해 장치 내로 기체를 공급한 후 제1 내지 제3 기체공급라인으로 분기시켜 각 구성으로 기체를 공급할 수 있다. 제1 내지 제3의 각 기체공급라인들을 통해 각 구성으로 공급되는 기체는 예를 들어 질소(N₂), 건조 공기(dry air), 컨트롤 에어(Control Air), 서비스 에어(Service Air) 등이 될 수 있다.

제3 기체공급라인을 통해 저장탱크로 기체를 공급하여 요소 분말의 고착 및 뭉침 등 고형화를 방지하고, 저장탱크로부터 요소 분말이 호퍼로 일정하게 이송되도록 할 수 있다. 또한, 공급탱크(300)로도 기체를 공급하는 제4 기체공급라인(SL4)을 마련하여 요소 분말의 이송이 원활하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

교반탱크(200) 외측에는 교반탱크에서 생성된 요소수용액의 농도를 감지하는 농도감지장치(260)가 마련되고, 제1 기체공급라인(SL1)으로부터 분기된 라인에 제2 이젝터(270)를 연결하여, 농도감지장치를 통과한 액체가 제2 이젝터의 흡입구로 공급되도록 하여 기체와 함께 교반탱크로 유입될 수 있도록 한다.

농도감지장치(260)를 통해 필요한 농도의 요소수용액이 생성되었음이 확인되면, 생성된 요소수용액은 교반탱크(200)로부터 서비스 탱크(500)로 연결된 배관을 통해 교반탱크 하부의 서비스 탱크로 공급된다. 배관에는 컨트롤패널에 의해 제어할 수 있는 제3 밸브(V3)가 마련된다.

교반탱크에서 생성되는 요소수용액은 40±1% 내외의 농도일 수 있고, 필요한 농도의 요소수용액 생성이 확인되면 서비스 탱크로 이송하고, 필요한 농도 조건을충족하지 못하면 요소 분말 또는 청구를 추가 투입하고 교반시키며 농도를 측정하는 과정을 반복하게 된다.

서비스 탱크로부터 장치 외부의 선내 선택적촉매환원장치부로 요소수용액을 공급하는 환원제공급라인(UL)과, 서비스 탱크로 요소수용액을 복귀시키는 리턴라인(RL)이 각 마련된다. 환원제공급라인에는 요소수용액을 펌핑하는 공급펌프(미도시)가 마련될 수 있다.

서비스 탱크에는 서비스 탱크의 액위를 감지하는 제2 액위센서(520) 및 서비스 탱크의 온도를 감지하는 제2 온도센서(510)가 마련된다. 제2 액위센서(520)에서 감지된 서비스 탱크의 액위에 따라 컨트롤 패널(400)에서는 요소수용액 생산이 필요한지 여부를 판단한다.

예를 들어 요소수용액이 장치 외부로 공급 및 사용되어 서비스 탱크의 액위가 70% 내외로 내려가면 컨트롤 패널에서 요소수용액의 생산이 시작되도록 제어할 수 있다. 컨트롤 패널의 제어에 의해 교반탱크에서 요소수용액이 생성되는 동안에도 서비스 탱크로부터 장치 외부로 중단없이 필요한 요소수용액이 지속적으로 공급되며, 필요한 농도의 요소수용액 생성이 완료되면 40% 내외의 요소수용액이 남은 서비스 탱크로 생성된 요소수용액을 투입한다.

컨트롤패널에서는, 하기 단계에 의해 장치 내에서 요소수용액 생성을 제어할 수 있다.

1) 저장탱크로부터 호퍼를 거쳐 공급탱크로 공급될 요소 분말의 양을 결정하는 단계;

2) 제1 이젝터로 기체를 분사하여 단계 1)에서 결정된 양만큼 공급탱크로 요소 분말을 이송하는 단계;

3) 제2 액위센서에서 감지된 서비스 탱크의 액위에 따라 요소수용액 생성 여부를 결정하는 단계;

4) 교반탱크로 공급될 요소 분말 및 청수의 양을 결정하는 단계;

5) 모터에 의해 나선형 공급장치를 구동하여 공급탱크 하부로부터 요소 분말을 교반탱크로 공급하는 단계;

6) 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 제1 액위센서에 의해 액위를 감지하면서 청수 공급 라인을 통해 단계 4)에서 결정된 양만큼 교반탱크로 청수를 공급하는 단계; 및

7) 분사장치를 통해 교반탱크 하부로 질소를 분사하고, 제2 이젝터로 질소를 통과시켜 교반탱크로부터 농도감지장치를 거쳐 교반탱크로 유입되는 액체 흐름을 형성하여 교반탱크에서 생성된 요소수용액의 농도를 감지하면서 교반탱크 내부의 물질을 교반시켜 요소수용액을 생성하는 단계;를 거쳐 요소수용액을 제조할 수 있다.

각 단계를 거쳐 생성된 요소수용액은 서비스 탱크로 이송되고, 교반탱크에 마련된 중량센서에 의해 수용액 이송이 완료된 것으로 감지되면, 제3 밸브를 닫는다.

그중 단계 4) 내지 7)의 요소 분말 및 청수가 공급되어 교반탱크에서 요소수용액이 생성되는 과정을 보다 상세히 살펴보면, 다음의 과정에 따라 순차적으로 이루어진다.

- 공급될 청수와 요소 분말의 양을 결정하는 단계;

- 청수 공급 단계: 청수 공급 라인(CL)의 밸브(Solenoid Valve)를 작동;

- 요소 분말 공급 단계: 청수 공급 개시 약 1분 후 요소 공급, 공급 탱크 내 나선형 공급장치를 양쪽 번갈아가며 작동;

- 가열 단계: 히터가 교반탱크 내로 공급된 물에 잠기면 히터에 의한 가열 개시. 20도에서 작동, 35도에서 중지. 교반 탱크의 요소 분말 + 물의 양이 250kg 이상이 될 경우 On/Off 기능 작동 시작.

- 분사장치로 기체를 교반탱크에 분사하여 Air Bubbling을 통한 교반 단계: 요소 분말 투입된 직후부터 개시.

- 공급탱크의 무게 감소를 감지하는 단계;

- 교반탱크의 무게 증가를 감지하는 단계;

- 교반탱크의 무게로부터 공급탱크의 무게 감소량을 빼서 투입된 물의 중량을 계산하는 단계;

- 계산된 물의 양과 투입된 요소 분말의 양으로 예상 농도를 계산하는 단계;

- 물과 요소의 투입을 계산된 예상 농도에 따라 보정하는 단계;

- 설정된 요소수용액의 Mixing 량에 도달할 경우 Water와 요소의 투입을 중지하는 단계;

- 중지 후 추가 5분 동안 Air Bubbling을 지속하는 단계;

- Air Bubbling과 가열을 중단하는 단계;

- Sensor line에 연결된 Ejector에 질소 또는 건조 공기를 분사하여 농도 센서로의 흐름을 형성하고, 농도를 측정하는 단계;

- 제2 이젝터(270) 및 농도감지장치(260)에 의해 농도를 측정하여 농도가 40 ± 1%에 들어오는지를 판단하는 단계

- 농도 조건을 만족할 경우: 서비스 탱크로 연결된 제3 밸브를 열어 생성 완료된 요소 수용액을 이송

- 농도 조건을 만족하지 못할 경우: 청수 또는 요소 분말의 투입량을 계산 -> 히터, 분사 장치 작동 -> 계산된 요소 또는 청수 투입 -> 투입 완료 5분 후 ㅎ히터 및 분사장치 정지 -> 제2 이젝터 및 농도감지장치를 통해 요소수 용액 흐름을 형성한 후 농도 감지 단계 반복.

컨트롤패널은 제1 및 제2 액위센서, 제1 및 제2 온도센서를 포함하여 각 감지기 및 감지장치 등에서 감지된 측정값을 수신하고, 이를 통해 각 밸브를 포함한 장치 내 각 구성 등의 작동을 제어하여, 요소 분말을 이송하여 필요한 농도 및 양의 요소수용액을 생성하고, 저장된 요소수용액를 SCR로 공급할 수 있다.

이와 같은 컨트롤패널은 선박의 통합자동제어시스템(Integrated Automation System, IAS)에 연계되어, 선택적촉매환원장치부의 운전 시 자동으로 요소수용액 제조를 시작하도록 제어할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 요소수용액탱크에서 감지된 탱크 내부의 액위 값에 따라 컨트롤패널에서 교반탱크에서의 요소수용액 생성을 제어하고, 요소수용액탱크로 요소수용액을 공급하여 SCR로 공급함으로써, 필요한 경우 적절히 요소수용액을 제조하여 공급할 수 있어 다량의 요소수용액을 저장해두기 위한 저장탱크를 설치할 필요가 없어, 탱크 및 배관 등의 설치 비용 및 설치 공간을 줄이고 작업 시수를 절감할 수 있다. 또한, 장치 내 탱크 및 배관을 고가의 재질로 마련하거나 특수 도장을 하지 않을 수 있어 제작 비용을 절감할 수 있다.

요소수용액 제조 시 기체, 즉 질소를 교반탱크 하부로 분사하여 생성된 기포로 요소 분말과 청수를 혼합하고 이젝터에 의해 교반탱크 내 요소수용액 농도를 감지하면서 교반탱크 내 용액을 교반시킴으로써, 요소수용액 제조 시 교반 효율을 높여 제조 시간을 단축할 수 있다.

또한, 요소수용액 상태로 장기간 보관하지 않고 필요한 경우에 요소수용액을 제조하여 SCR로 공급함으로써, 장기간 보관 시 탱크 내부에서 요소수용액이 농도 구배에 따라 성층화되거나 해리되어 환원제로서 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 특히 요소수용액 상태로 장기 보관 시 온도 조절을 위한 가열장치와 냉각장치도 필요하지 않으므로 이들 장치의 설치 공간 및 설치 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

100: 요소저장탱크부
110: 저장탱크
120: 맨홀
130: 호퍼
140: 제1 이젝터
150: 저장량 측정장치
200: 교반탱크
210: 분사장치
220: 히터
230: 제1 온도센서
240: 제1 액위센서
250: 이온 제거 필터
260: 농도감지장치
270: 제2 이젝터
300: 공급탱크
310: 잔량감지기
320: 나선형 공급장치
400: 컨트롤패널
500: 서비스탱크
510: 제2 온도센서
520: 제2 액위센서
SL1: 제1 기체공급라인
SL2: 제2 기체공급라인
SL3: 제3 기체공급라인
SL4: 제4 기체공급라인
CL: 청수 공급 라인
UL: 환원제공급라인
RL: 리턴라인

Claims (13)

1. 선박에 마련되며 요소 분말을 저장하는 요소저장탱크부;
   상기 요소 분말을 공급받아 청수와 혼합하여 상기 선박에 마련된 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급될 요소수용액을 생성하는 교반탱크;
   상기 요소저장탱크부로부터 상기 요소 분말을 공급받아 정량의 요소 분말을 상기 교반탱크로 이송하는 공급탱크;
   상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말과 청수를 혼합하기 위한 기포를 생성하는 분사장치;
   상기 요소저장탱크부 및 공급탱크로부터 요소 이송 및 교반탱크에서의 요소수용액 생성을 제어하는 컨트롤패널;
   상기 공급탱크에 저장된 상기 요소 분말의 무게를 감지하는 잔량감지기; 및
   상기 공급탱크로부터 기체를 배출하여 상기 공급탱크의 과압을 방지하는 제1 벤트라인;을 포함하며,
   상기 잔량감지기에서 감지된 상기 요소 분말의 양에 따라 상기 컨트롤패널에서 상기 요소저장탱크부로부터 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 요소저장탱크부는,
   상기 요소 분말을 저장하는 저장탱크;
   상기 저장탱크로 상기 요소 분말을 투입하도록 상기 저장탱크 상부에 마련되는 맨홀;
   상기 저장탱크의 하부에 마련되며 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼; 및
   상기 호퍼의 하부에 마련되는 제1 이젝터;를 포함하며,
   상기 제1 이젝터로 기체를 분사하며, 상기 요소 분말을 상기 제1 이젝터의 흡입부에 공급하여, 상기 요소 분말을 상기 공급탱크로 이송하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,
   상기 공급탱크는 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형상으로 이루어지고, 상기 공급탱크의 내부에는 모터로 구동되는 하나 이상의 나선형 공급장치(spiral feeder)가 마련되어 상기 요소 분말이 하부로 이송되는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 교반탱크로 청수를 공급하는 청수 공급 라인;
   상기 교반탱크에 마련되어 상기 요소수용액이 생성될 때 과냉방지를 위한 열 에너지를 공급하는 히터;
   상기 교반탱크의 온도를 감지하는 제1 온도센서; 및
   상기 교반탱크의 액위를 감지하는 제1 액위센서;를 더 포함하고,
   상기 컨트롤패널에서는 상기 제1 액위센서에서 감지된 액위 값에 따라 상기 교반탱크로 공급될 청수의 양을 조절하고, 상기 제1 온도센서에서 감지된 온도 값에 따라 상기 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 청수 공급 라인에 마련되는 이온 제거 필터;
   상기 분사장치와 연결되어 상기 교반탱크 내부로 공급될 상기 기체를 이송하는 제1 기체공급라인;
   상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하는 농도감지장치; 및
   상기 제1 기체공급라인에 연결되는 제2 이젝터;를 더 포함하고,
   상기 농도감지장치를 통과한 액체가 상기 제2 이젝터의 흡입구로 공급되어 상기 제1 기체공급라인으로 공급되는 상기 기체와 함께 상기 교반탱크로 유입되는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액이 이송되는 서비스 탱크;
   상기 서비스 탱크로부터 상기 선택적촉매환원장치로 상기 요소수용액을 공급하는 환원제공급라인;
   상기 서비스 탱크의 액위를 감지하는 제2 액위센서; 및
   상기 서비스 탱크의 온도를 감지하는 제2 온도센서;를 더 포함하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제1 이젝터로 상기 기체를 공급하는 제2 기체공급라인;을 더 포함하고,
   상기 제1 및 제2 기체공급라인을 통해 공급되는 상기 기체는 질소, 컨트롤 에어(Control Air), 서비스 에어(Service Air) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 기체공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되는 제3 기체공급라인; 및
   상기 저장탱크의 과압 및 부압을 해소하도록 상기 저장탱크에 마련되는 제2 벤트라인;을 더 포함하며,
   상기 제3 기체공급라인을 통해 상기 저장탱크로 상기 기체를 공급하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 저장탱크로부터 상기 요소 분말이 상기 호퍼로 일정하게 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
10. 제 7항에 있어서, 상기 컨트롤패널에서는,
    1) 상기 저장탱크로부터 상기 공급탱크로 공급될 상기 요소 분말의 양을 결정하는 단계;
    2) 상기 제1 이젝터로 기체를 분사하여 상기 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계;
    3) 상기 제2 액위센서에서 감지된 상기 서비스 탱크의 액위에 따라 상기 요소수용액 생성 여부를 결정하는 단계;
    4) 상기 교반탱크로 공급될 상기 요소 분말 및 청수의 양을 결정하는 단계;
    5) 상기 나선형 공급장치를 구동하여 상기 요소 분말을 상기 교반탱크로 공급하는 단계;
    6) 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 제1 액위센서에 의해 액위를 감지하면서 상기 청수 공급 라인을 통해 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계; 및
    7) 상기 분사장치를 통해 상기 교반탱크 하부로 질소를 분사하고, 상기 제2 이젝터로 질소를 통과시켜 상기 교반탱크로부터 상기 농도감지장치를 거쳐 상기 교반탱크로 유입되는 액체 흐름을 형성하여 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하면서 상기 교반탱크 내부의 물질을 교반시키는 단계;로 제어하여 상기 요소수용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
11. 선박에 마련되는 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급하기 위한 요소수용액의 제조 방법에 있어서,
    1) 요소 분말이 저장된 저장탱크로부터 공급탱크로 공급할 요소 분말의 양을 결정하는 단계;
    2) 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계;
    3) 생성된 요소수용액을 저장하는 서비스 탱크의 액위를 감지하여 요소수용액의 생성 여부를 판단하는 단계;
    4) 요소수용액을 생성하는 교반탱크로 투입될 청수 및 요소 분말의 양을 결정하는 단계;
    5) 상기 공급탱크로부터 상기 교반탱크로 요소 분말을 이송하면서, 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 교반탱크의 액위를 감지하면서 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계;
    6) 상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 생성되는 기포에 의해 상기 요소 분말과 청수를 혼합하며, 상기 교반탱크에서 생성된 용액 일부를 교반탱크 외부로 배출시켜 농도를 감지한 후 상기 교반탱크로 유입시키는 단계;를 포함하고,
    상기 단계 2)에서 상기 공급탱크로의 상기 요소 분말의 이송 및 단계 6)에서의 농도를 감지한 용액의 상기 교반탱크 내로의 유입은, 이젝터로 기체를 분사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 단계 5)에서 상기 공급탱크로부터 교반탱크로의 상기 요소 분말의 이송은 상기 공급탱크의 내측 하부에 마련되는 나선형 공급장치(spiral feeder)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 저장탱크의 하부에는 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼가 마련되고,
    상기 저장탱크 내부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 요소 분말이 상기 저장탱크로부터 상기 호퍼로 일정하게 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법.

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