KR102418123B1 - 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박 - Google Patents

선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박에 관한 것으로, 선박의 운항해역의 해수 염도가 최소 2,000~2,300 μmol/l 이상으로 감지된 경우는 황산화물 정화시스템에서 황산화물 정화기능을 정상적으로 유지하므로 연소장치에 공급하는 연료유를 HSFO로만 사용하거나, LSFO에 대한 HSFO의 혼합비율을 매우 높게 구성할 수 있으며, 반면에 선박의 운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만으로 감지된 경우는 황산화물 정화시스템에서 황산화물 정화기능이 떨어지므로 연소장치에 공급하는 혼합 연료유에서 HSFO에 대한 LSFO의 혼합비율을 상대적으로 높게 구성함으로써, 선박의 운항해역의 해수 염도에 따라 황산화물 배출제한 규정을 만족하면서도 저가의 HSFO와 고가의 LSFO 사용량을 조절하여 효율적이고 경제적인 운전을 가능하게 한다.

Description

선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박{SYSTEM AND METHOD FOR REMOVING SULFUR OXIDES ACCORDING TO SEA AREA OF LOW SALINITY, AND VESSEL HAVING THE SYSTEM}
본 발명은 연소장치에 HSFO(고유황 연료유)와 LSFO(저유황 연료유)를 혼합한 혼합 연료유를 공급하되 선박의 운항해역의 해수 염도에 따라 HSFO와 LSFO의 혼합비율을 제어하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 황산화물 배출제한 구역에서의 운항 또는 정박시 황산화물 배출제한 규정을 만족하면서도 선박의 운항해역의 해수 염도에 따라 저가(低價)의 HSFO와 고가(高價)의 LSFO 사용량을 조절하여 효율적이고 경제적인 운전을 가능하게 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박에 관한 것이다.
최근에는, 선박에서 각종 엔진의 연료로서 사용하고 있는 중유, MDO(Marine Diesel Oil) 등을 연소시킬 경우 배기가스에 포함된 각종 유해물질로 인한 환경오염의 심각성이 제기되어, 중유 등의 오일을 연료로서 사용하는 선박의 각종 엔진에 대해 규제를 강화하고 있다.
선박에서 배출되는 폐기가스 중 국제 해사 기구(International Maritime Organization)의 규제를 받고 있는 것은 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이며, 최근에는 이산화탄소(CO2)의 배출도 규제하려 하고 있다. 특히, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 경우, 1997년 해상오염 방지 협약(MARPOL: The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서를 통하여 제기되고, 2005년 5월에 발효요건을 만족하여 현재 강제규정으로 이행되고 있다.
SECA(유럽)/CARB(미국) 지역 운항 및 정박 시에는 선박의 메인 엔진(main engine) 및 제너레이터 엔진에서 배출되는 황산화물을 0.1% 이하로 규정하고 있다.
이러한 황산화물 배출제한 규정을 만족하기 위한 방안으로, 유황 0.1% 이하를 함유한 값이 비싼 저유황의 연료유(Low Sulfur Fuel Oil : LSFO)를 사용하는 방법과, 값이 싼 고유황 연료유(High Sulfur Fuel Oil : HSFO)를 사용하면서 황산화물 정화장치를 선박에 설치하여 배기가스 내의 황산화물을 제거하는 방법이 있다.
이러한 두 가지 방안을 놓고 봤을 때, 이 중 유황정화 장비를 선박에 설치하는 경우는 초기 투자비용이 많이 들어가지만, 선박의 운항 가능수명을 계산하면 결과적으로 더 이익으로 나타나므로, 최근에는 선박에 탈황장치를 설치하는 방법이 많이 적용되고 있다.
선박의 탈황장치에 대하여 살펴보면, 황산화물은 습식, 건식, 반 건식의 염기용액 또는 고체 표면에 황산화물을 흡수, 흡착시켜 제거하는 방법이 적용되어 왔다.
습식방법은 물 또는 알칼리 용액으로 세정하는 것으로 황산화물 제거 효율이 높고 공정 신뢰도가 우수한 편이긴 하지만, 다량의 용수가 필요하고 2차 오염물질이 발생하는 단점이 있다.
반면, 건식방법은 수산화칼슘이나 Na계 흡수제를 사용하여 황산화물을 제거하는 방법으로, 습식방법에 비해 2차 오염물질 발생이 감소하고, 배기가스 재가열이 필요 없는 장점이 있지만, 낮은 제거 효율과 흡수제가 고가인 단점이 있다.
황산화물 정화시스템에서 원활한 황산화물 스크러빙(SOx Scrubbing) 작동을 위해서는 세정수인 해수(海水)가 적절한 알칼리성(Alkalinity)을 가져야 한다.
도 1은 종래 황산화물 정화시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 선박은 추진을 위한 메인 엔진(11), 전기 생산을 위한 제너레이터 엔진(12), 열원이나 증기를 이용한 장치 등을 위한 보조 보일러(13) 등으로 구성된 장치(10)(이하, 연소장치라 함)를 구비한다.
종래 선박에는 연소장치(10)에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위하여 황산화물 정화시스템(20)이 구비된다.
황산화물 정화시스템(20)은 세정수를 공급하여 세정하기 위하여 세정수 공급라인(L1)과 연결되는 세정 워터펌프(21)와, 세정수를 공급하기 위하여 세정수 공급라인(L1)과 연결되는 세정수 펌프(21)와, 연소장치(10)의 배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 스크러버(22)와, 세정수의 순환을 위해서 세정수 공급라인(L1)과 세정수 배출라인(L2)을 연결하는 세정수 순환라인(L5)과, 황산화물 스크러버(22)에서 세정되어 드레인 된 배출수를 배출하기 위한 세정수 배출라인(L2)과, 세정수 순환을 위해서 세정수 공급라인(L1)과 세정수 배출라인(L2)을 연결하는 세정수 순환라인(L5)과, 세정수를 저장하기 위하여 세정수 배출라인(L2)과 연결되는 스크러빙 워터 탱크(23)와, 수처리 유닛(28)에서 분리된 슬러지를 보관하기 위한 슬러지 탱크(27)와, 수처리 유닛(28)에서 분리된 강산의 배출수를 희석시키기 위하여 희석수를 제공하는 희석수 공급 부(24)와, 세정수를 냉각하기 위한 냉각기(26)와, 세정수를 순환시키기 위한 스크러빙 워터 순환펌프(25)와, 배출수의 수질(水質)을 감시하기 위한 수질 모니터 유닛(29)을 구비한다. 미설명 부호 P는 수 처리용 펌프를 나타낸다.
일반적으로 황산화물 스크러버는 평균 해수의 알칼리성(Alkalinity)을 고려하여 최소 2,000~2,300 μmol/l를 유지하여야 황산화물 스크러버 내에서 충분한 황산화물 제거효과를 얻을 수 있도록 설계되어 있다. 하지만, 발틱 해역(Baltic sea)과 같은 일부 해역의 경우는, 해수의 알칼리성(Alkalinity)이 2,000~2,300 μmol/l 미만으로 해수 염도가 낮기 때문에 이러한 저염도의 해역을 운항 및 정박 시에는 황산화물 배출제한 규정을 충족하지 못하거나 운전상 제한이 있을 수 있다. 반면, 황산화물 스크러버를 특수한 저염도 구간에 맞추어 설계할 경우 초기 투자비용이 과도하게 커지고, 대부분의 해수평균 염도 해역에서의 운용 시 시스템 최적화 및 경제적 운전 관점에서 오히려 손실이 될 수 있다.
종래 황산화물 정화시스템은 발틱 해역과 같이 저염도의 해역을 운항하는 경우에 황산화물 배출제한 규정을 충족하기 위하여 HSFO의 사용량을 제한하기 위해 각 장비 출력을 정격으로 사용하지 못하고 부하를 낮추어야 하며, 황산화물(SOx)의 제거 효율을 높이기 위해서는 장비 사용연료유 전체를 LSFO로 변경하거나, 별도로 고가의 중화제(NaOH)의 투여가 필요하다. 특히, 오픈 루프 정화시스템의 경우는 중화제(NaOH)의 소모가 커서 비용이 대폭 상승하는 문제가 있다.
국내 공개 제10-2013-0123991호 국내 공개 제10-2016-0016130호 국내 공개 제10-2014-0075204호
본 발명은 선박의 운항해역의 해수 염도가 최소 2,000~2,300 μmol/l 이상으로 감지된 경우는 황산화물 정화시스템에서 황산화물 정화기능을 정상적으로 유지하므로 연소장치에 공급하는 연료유를 HSFO로만 사용하거나 LSFO에 대한 HSFO의 혼합비율을 매우 높게 구성하며, 또한 선박의 운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만으로 감지된 경우는 황산화물 정화시스템에서 황산화물 정화기능이 현저하게 떨어지므로 연소장치에 공급하는 혼합 연료유에서 HSFO에 대한 LSFO의 혼합비율을 상대적으로 높게 구성함으로써, 황산화물 배출제한 해역에서의 운항 또는 정박시, 선박의 운항해역의 해수 염도에 따라 황산화물 배출제한 규정을 충족하면서도 저가의 HSFO와 고가의 LSFO 사용량을 조절하여 효율적이고 경제적인 운전을 가능하게 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박을 제공한다.
본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템은 세정수를 공급하기 위하여 세정수 공급라인과 연결되는 세정 워터펌프, 상기 세정수 공급라인을 따라 공급되는 세정수를 이용하여 선박의 연소장치의 배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 스크러버, 및 상기 황산화물 스크러버에서 세정되어 드레인 된 배출수를 배출하기 위한 세정수 배출라인을 구비하는 황산화물 정화장치; 선박의 운항해역의 해수 염도를 측정하는 해수 염도감지 센서; 상기 염도감지 센서의 감지 결과에 따라 상기 연소장치에 HSFO(high sulfur fuel oil)와 LSFO(low sulfur fuel oil)를 혼합한 혼합 연료유를 공급할 수 있는 연료공급 유닛; 및 배출수의 수질을 감시하기 위한 수질 모니터 유닛; 을 포함한다.
상기 연료공급 유닛은 상기 연소장치에 연료유를 공급하기 위한 연료유 공급라인; 상기 연료유 공급라인의 일측에 설치되는 HSFO 공급 부; 상기 연료유 공급라인의 타측에 설치되는 LSFO 공급 부; 및 상기 연소장치에 HSFO와 LSFO를 혼합한 혼합 연료유를 공급할 수 있도록 상기 연료유 공급라인의 중간에 설치되는 연료유 혼합기; 를 포함한다.
상기 연료유 혼합기는 해수 염도, 즉 알칼리성(Alkalinity)이 2,000~2,300 μmol/l 미만인 경우, HSFO보다 LSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하도록 구성된다. 그리고 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 이상인 경우, LSFO보다 HSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하도록 구성된다.
상기 연소장치는 메인 엔진, 제너레이터 엔진, 보조 보일러를 포함한다.
상기 세정수 공급라인과 상기 세정수 배출라인은 각각 상기 황산화물 스크러버의 입구 측과 출구 측에 각각 설치된다.
배기가스 내의 황산화물을 감시하기 위한 황산화물 모니터링 부가 더 설치될 수 있다.
상기 세정수 공급라인과 상기 세정수 배출라인을 거친 배출수가 선 외로 바로 배출되는 오픈 루프로 구성될 수 있다.
황산화물 정화장치는 세정수의 순환을 위해서 세정수 공급라인과 세정수 배출라인을 연결하는 세정수 순환라인; 세정수 배출라인과 연결되는 스크러빙 워터 탱크; 수처리 유닛에서 분리된 슬러지를 보관하기 위한 슬러지 탱크; 수처리 유닛에서 분리된 강산의 배출수를 희석시키기 위한 희석수를 제공하는 희석수 공급 부; 세정수를 냉각하기 위한 냉각기; 및 세정수를 순환시키기 위한 스크러빙 워터 순환펌프; 를 더 포함하고, 세정수 배출라인이 세정수 순환라인과 연결되는 클로즈 루프로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화방법은 선박의 연소장치에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물(SOx)을 정화시키되, 황산화물 배출 제한해역에서의 운항 또는 정박시, 선박의 운항해역의 해수 염도를 측정하고, 측정한 해수 염도에 따라 연소장치에 공급되는 HSFO와 LSFO의 혼합비율을 제어하면서 배기가스를 정화 시킬 수 있다.
운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 이상인 경우는 LSFO보다 HSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하고,
운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만인 경우는 HSFO보다 LSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 황산화물 배출제한 구역에서의 운항 또는 정박시 저염도 해역에서 중화제(희석수)(NaOH)를 투여하기 위한 중화제 공급시스템 없이도 각 장비 출력 유지가 가능하며, 희석수를 사용하지 않고도 장비 출력을 유지하면서도 HSFO/LSFO의 최적 혼합사용을 통해서 OPEX 측면에서 경제적인 운용 가능이 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래 황산화물 정화시스템을 도시한 구성도
도 2는 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템을 도시한 구성도(오픈 루프 구성)
도 3은 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템을 도시한 구성도(클로즈 루프 구성)
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템, 정화방법, 및 그 배기가스 정화시스템을 구비하는 선박에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템을 도시한 구성도(오픈 루프 구성)이고, 도 3은 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템을 도시한 구성도(클로즈 루프 구성)이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 선박은 추진을 위한 메인 엔진(111), 전기 생산을 위한 제너레이터 엔진(112), 및 열원이나 증기를 이용하는 장치 등을 위한 복수 개의 보조 보일러(113) 등으로 구성된 연소장치(110)를 구비한다. 연소장치(110)는 연료의 연소과정에서 황산화물이 포함된 배기가스를 발생한다.
본 발명의 선박은 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템을 구비한다.
본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템은 배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 정화장치; 배출수의 수질을 감시하기 위한 수질 모니터 유닛(129); 선박의 운항해역의 해수 염도를 측정하는 해수 염도감지 센서(S); 및 염도감지 센서(S)의 감지 결과에 따라 연소장치(110)에 HSFO(High Sulfur Fuel Oil)와 LSFO(Low Sulfur Fuel Oil)를 혼합한 혼합 연료유를 공급할 수 있는 연료공급 유닛(140)을 포함한다.
본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템은 황산화물 정화장치를 구비하는데, 황산화물 정화장치는 세정수를 공급하기 위하여 세정수 공급라인(L1)과 연결되는 세정 워터펌프(121)와, 세정수 공급라인(L1)을 따라 공급되는 세정수를 이용하여 선박의 연소장치(110)의 배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 스크러버(122)와, 황산화물 스크러버(122)에서 세정되어 드레인된 배출수를 배출하기 위한 세정수 배출라인(L2)을 구비하여 오픈 루프로 구성될 수 있다. 세정수 공급라인(L1)과 세정수 배출라인(L2)은 각각 황산화물 스크러버(122)의 입구 측과 출구 측에 각각 설치된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 황산화물 정화장치는 세정수의 순환을 위해서 세정수 공급라인(L1)과 세정수 배출라인(L2)을 연결하는 세정수 순환라인(L5); 세정수 배출라인(L2)과 연결되는 스크러빙 워터 탱크(123); 수처리 유닛(128)에서 분리된 슬러지를 보관하기 위한 슬러지 탱크(127); 세정수를 냉각하기 위한 냉각기(126); 및 세정수를 순환시키기 위한 스크러빙 워터 순환펌프(125)를 더 포함할 수 있고, 세정수 배출라인(L2)이 세정수 순환라인(L5)과 연결되는 클로즈 루프로 구성될 수 있다. 미설명 부호 P는 수 처리용 펌프를 나타낸다.
황산화물 정화장치는 수처리 유닛(128)에서 분리된 강산의 배출수를 희석시키기 위한 희석수를 제공하는 희석수 공급 부를 추가로 구비할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 황산화물 정화장치에서는 세정 워터펌프(121)에 의해서 펌핑된 세정수(해수)가 세정수 공급라인(L1), 황산화물 스크러버(122), 세정수 배출라인(L2)을 거치면서 선 외로 바로 배출되거나(오픈 루프 구성, 도 2), 세정수 순환라인(L5)으로 재순환되도록 구성될 수 있다(클로즈 루프 구성, 도 3).
세척수 배출라인(L2)에는 세척수를 선 외로 배출시키거나 또는 스크러빙 워터 탱크(123)로 보내기 위해 밸브, 예를 들어 3-way 밸브(B)가 설치될 수 있다. 밸브(B)는 선박이 환경 규제구역을 운항중이거나 접안중일 때 황산화물 스크러버(121)에서 배출된 세척수를 스크러빙 워터 탱크(123)로 보내도록 조절된다. 밸브(B)는 황산화물 스크러버(121)의 동작을 제어하는 스크러버 판넬(미도시)에 의해 제어될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수처리 유닛(128)에서 분리된 슬러지는 슬러지 탱크(127) 안에 보관되고, 배출수는 선 외로 배출된다. 수질 모니터 유닛(129)은 배출되는 배출수의 수질을 측정하고 감시하여 해수오염을 방지한다.
희석수 공급 부는 희석수를 제공하여 수처리 유닛(128)에서 분리된 강산의 배출수를 희석시키며, 세정수는 냉각기(126)에 의해 냉각된 이후에 스크러빙 워터 순환펌프(125)에 의해서 재순환된다.
황산화물 스크러버(121)는 선박이 황산화물 배출 제한에 대하여 규제가 심한 황산화물 ECA 등의 지역을 운항할 때에 가동하는 장치이기 때문에, 황산화물 ECA 이외의 지역에서는 황산화물 스크러버(121)를 휴면상태로 두고 수 처리와 관련된 수 처리유닛(128)을 포함하는 설비만 가동하는 방식으로 운용할 수 있으며, 또는 상황에 따라 연속적으로 불순물 관리를 하는 방식으로 운용할 수도 있다.
해수 염도감지 센서(S)는 선박의 운항해역의 해수 염도를 측정하는 장치로서 선체의 하부에 설치되거나 세정수 공급라인(L1) 상에 설치될 수도 있다.
연료공급 유닛(140)은 염도감지 센서(S)의 감지 결과에 따라 연소장치(110)에 HSFO(high sulfur fuel oil)와 LSFO(low sulfur fuel oil)를 혼합한 혼합 연료유를 공급할 수 있는 장치이다.
연료공급 유닛(140)은 연소장치(110)에 연료유를 공급하기 위한 연료유 공급라인(141)과, 연료유 공급라인(141)의 일측에 설치되는 HSFO 공급 부(142)와, 연료유 공급라인(141)의 타측에 설치되는 LSFO 공급 부(143)와, 연소장치(110)에 HSFO와 LSFO를 혼합한 혼합 연료유를 공급할 수 있도록 연료유 공급라인(141)의 중간에 설치되는 연료유 혼합기(144)를 포함한다.
세정수 배출라인(L2)을 통해서 배출되는 배출수의 수질을 감시하기 위한 수질 모니터 유닛(129)이 더 구비될 수 있는데, 수질 모니터 유닛(129)은 환경 규제구역이나 접안시에 선 외로 배출되는 배출수의 오염 정도를 모니터링 한다.
연료유 혼합기(144)는 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만인 경우, HSFO보다 LSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하도록 구성된다. 그리고 해수 염도, 즉 알칼리성(Alkalinity)이 2,000~2,300 μmol/l 이상인 경우, LSFO보다 HSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하도록 구성된다.
배기가스 배관(110a)을 통해서 배출되는 배기가스 내의 황산화물을 감시하기 위한 황산화물 모니터링 부(150)가 더 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화방법은 해수 염도감지 센서(S)가 환경 규제구역 운항시 선박의 운항해역의 해수 염도를 측정하는 단계; 선박의 운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 이상인 경우는 연료유 혼합기(144)가 LSFO보다 HSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하고, 운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만인 경우는 연료유 혼합기(144)가 HSFO보다 LSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화방법은 황산화물 정화장치의 구동에 의해서 선박의 연소장치(110)에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물(SOx)을 정화하되 측정한 해수 염도에 따라 연료유 혼합기(144)가 연소장치(110)에 공급되는 HSFO와 LSFO의 혼합비율을 제어하면서 배기가스를 정화시키는 방법이다.
즉, 선박의 운항해역의 해수 염도가 최소 2,000~2,300 μmol/l 이상으로 감지된 경우는 황산화물 정화시스템에서 황산화물 정화기능을 정상적으로 유지하므로 연소장치에 공급하는 연료유를 HSFO로만 사용하거나, LSFO에 대한 HSFO의 혼합비율을 매우 높게 구성할 수 있으며, 반면에 선박의 운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만으로 감지된 경우는 황산화물 정화시스템에서 황산화물 정화기능이 떨어지므로 연소장치(110)에 공급하는 혼합 연료유에서 HSFO에 대한 LSFO의 혼합비율을 상대적으로 높게 구성함으로써, 황산화물 배출제한 구역에서의 운항 또는 정박시 황산화물 배출제한 규정을 만족하면서도 선박의 운항해역의 해수 염도에 따라 저가의 HSFO와 고가의 LSFO 사용량을 조절하여 효율적이고 경제적인 운전을 가능하게 한다. 황산화물 모니터링 부(150)는 배기가스 배출관(110a)을 통해서 배출되는 배기가스 내의 황산화물을 감시하여 황산화물 배출규정을 충족할 수 있도록 감시한다.
본 발명에서는 황산화물 배출제한 구역 내의 저염도 해역 운항 또는 정박시 희석수(NaOH)를 투여하기 위한 희석수 공급시스템 없이도 각 장비 출력 유지가 가능하며, 희석수를 사용하지 않고도 장비 출력을 유지하면서도 HSFO/LSFO의 최적 혼합사용을 통해서 OPEX 측면에서 경제적인 운용 가능이 가능한 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 설명에서는 저염도 해역의 해수 염도기준을 2,000~2,300 μmol/l로 하고 있으나, 이는 예시에 불과하고 저염도 해역의 해수 염도기준은 설계조건에 따라 변경될 수 있다.
110: 연소장치
110a: 배기가스 배출라인
111: 메인 엔진
112: 제너레이터 엔진
113: 보조 보일러
121: 세정 워터펌프
122: 황산화물 스크러버
129: 수질 모니터 유닛
140: 연료공급 유닛
141: 연료유 공급라인
142: HSFO 공급 부
143: LSFO 공급 부
144: 연료유 혼합기
L1: 세정수 공급라인
L2: 세정수 배출라인
L5: 세정수 순환라인
S: 해수 염도감지 센서

Claims (16)

  1. 세정수를 공급하기 위하여 세정수 공급라인(L1)과 연결되는 세정 워터펌프(121), 상기 세정수 공급라인(L1)을 따라 공급되는 세정수를 이용하여 선박의 연소장치(110)의 배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 황산화물 스크러버(122), 상기 황산화물 스크러버(122)에서 세정되어 드레인된 배출수를 배출하기 위한 세정수 배출라인(L2)을 구비하는 황산화물 정화장치;
    선박의 운항해역의 해수 염도를 측정하는 해수 염도감지 센서(S); 및
    상기 염도감지 센서(S)의 감지 결과에 따라 상기 연소장치(110)에 HSFO(high sulfur fuel oil)와 LSFO(low sulfur fuel oil)를 혼합한 혼합 연료유를 공급할 수 있는 연료공급 유닛(140);을 포함하되,
    상기 연료공급 유닛(140)은
    상기 연소장치(110)에 연료유를 공급하기 위한 연료유 공급라인(141);
    상기 연료유 공급라인(141)의 일측에 설치되는 HSFO 공급 부(142);
    상기 연료유 공급라인(141)의 타측에 설치되는 LSFO 공급 부(143); 및
    상기 연소장치(110)에 HSFO와 LSFO를 혼합한 혼합 연료유를 공급할 수 있도록 상기 연료유 공급라인의 중간에 설치되는 연료유 혼합기(144);를 포함하고,
    상기 연료유 혼합기는 상기 염도감지 센서에서 측정된 해수 염도에 따라 상기 연소장치에 공급되는 HSFO와 LSFO의 혼합비율을 제어하는 것을 특징으로 하는, 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    배출수의 수질을 감시하기 위한 수질 모니터 유닛(129)을 더 포함하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료유 혼합기는 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만인 경우, HSFO보다 LSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하도록 구성되고,
    해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 이상인 경우, LSFO보다 HSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연소장치(110)는 메인 엔진(111), 제너레이터 엔진(112), 보조 보일러(113)를 포함하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정수 공급라인(L1)과 상기 세정수 배출라인(L2)은 각각 상기 황산화물 스크러버(122)의 입구 측과 출구 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    배기가스 내의 황산화물을 감시하기 위한 황산화물 모니터링 부(150)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정수 공급라인(L1)과 상기 세정수 배출라인(L2)을 거친 배출수가 해상으로 배출되는 개방 루프로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 황산화물 정화장치는
    세정수의 순환을 위해서 상기 세정수 공급라인(L1)과 상기 세정수 배출라인(L2)을 연결하는 세정수 순환라인(L5);
    상기 세정수 배출라인(L2)과 연결되는 스크러빙 워터 탱크(123);
    수처리 유닛(128)에서 분리된 슬러지를 보관하기 위한 슬러지 탱크(127);
    상기 수처리 유닛(128)에서 분리된 강산의 배출수를 희석시키기 위한 희석수를 제공하는 희석수 공급 부;
    세정수를 냉각하기 위한 냉각기(126); 및
    세정수를 순환시키기 위한 스크러빙 워터 순환펌프(125); 를 더 포함하고,
    상기 세정수 배출라인(L2)이 상기 세정수 순환라인(L5)과 연결되는 클로즈 루프로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 선박의 연소장치(110)에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물(SOx)을 정화시키되, 선박의 운항해역의 해수 염도를 측정하고, 측정한 해수 염도에 따라 연료유 혼합기가 상기 연소장치(110)에 공급되는 HSFO와 LSFO의 혼합비율을 제어하면서 상기 연소장치에서 발생하는 황산화물의 양을 조절함으로써 상기 배기가스를 정화시키는 것을 특징으로 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 이상인 경우는 LSFO보다 HSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하고,
    상기 운항해역의 해수 염도가 2,000~2,300 μmol/l 미만인 경우는 HSFO보다 LSFO를 상대적으로 더 많이 혼합한 혼합 연료유를 연료로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 운항해역의 해수 염도를 고려한 배기가스 정화방법.
  16. 삭제
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