KR20200032902A - 선택적 촉매 환원 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 선박에 설치된 엔진부와 상기 엔진부의 연소에 따른 배기가스에 포함된 질소산화물을 선택적으로 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은, 내부에 촉매가 설치되고, 배기가스가 통과하는 반응기와, 상기 반응기 내부에 설치된 상기 촉매를 승온 가능한 가열부, 그리고 상기 선박이 배기가스 배출규제지역 진입여부 정보와 상기 엔진부의 작동정보를 기초로 상기 가열부를 선택적으로 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYST REDUCTION SYSTEM}
본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박이 배기가스 배출규제 지역에서 정박 후 출항시 반응기 내부에 설치된 촉매의 역할을 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선택적 촉매 환원 시스템은 엔진이 공급된 연료를 연소시켜 동력을 생산하고 이에 따라 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시켜 배출되도록 한다. 즉, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시켜 외부로 배출되도록 한다.
구체적으로, 선택적 촉매 환원 시스템은 분사된 환원제와 혼합된 질소산화물이 포함된 배기가스가 촉매를 통과하며 질소와 물(또는 수증기)로 분해되어 배출되도록 한다. 따라서, 인체 및 환경에 유해한 질소산화물의 농도가 저감되어 배기가스 외부로 배출된다.
또한, 선박의 경우 항해 영역에 따라 이러한 질소산화물이 포함된 배기가스의 배출을 규제하는 배출규제지역과, 그렇지 않은 배출비규제지역이 있다.
따라서, 선박이 배기가스 배출규제지역에 진입하는 경우 선택적 촉매 환원 시스템을 작동시켜 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시켜 배출시켜야 한다.
또한, 선박이 이러한 배기가스 배출규제지역에 위치하고 정박 한 후 출항시에도 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시켜 배출시켜야 한다.
하지만, 선박의 정박 시 반응기 내부의 온도가 떨어진다. 이에 따라, 선박이 정박 후 출항시 내부의 온도가 떨어진 반응기 내부에 위치하는 촉매가 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시키기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 선박이 정박 후 출항시 촉매가 효과적으로 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선박에 설치된 엔진부와 상기 엔진부의 연소에 따른 배기가스에 포함된 질소산화물을 선택적으로 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은, 내부에 촉매가 설치되고, 배기가스가 통과하는 반응기와, 상기 반응기 내부에 설치된 상기 촉매를 승온 가능한 가열부, 그리고 상기 선박이 배기가스 배출규제지역 진입여부 정보와 상기 엔진부의 작동정보를 기초로 상기 가열부를 선택적으로 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 가열부는 상기 반응기 내부가 180도 내지 250도 범위로 열에너지를 공급하여 상기 촉매를 보온시킬 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템의 상기 엔진부는 상기 선박에 추진력을 제공하는 추진용 엔진을 포함하고, 상기 제어부는 상기 선박이 배기가스 배출규제지역에 진입으로 판단한 후, 상기 추진용 엔진의 정지 판단에 따라 상기 가열부를 선택적으로 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 추진용 엔진의 정지 판단 시 상기 추진용 엔진의 정지를 배기가스 온도정보와 기설정된 배기가스 온도정보를 비교하여 판별하고, 상기 추진용 엔진이 정지된 경우 상기 가열부를 작동시킬 수 있다.
또는, 상기 제어부는 상기 추진용 엔진의 정지 판단 시 상기 추진용 엔진의 정지를 배기가스 압력정보와 기설정된 배기가스 압력정보를 비교하여 판별하고, 상기 추진용 엔진이 정지된 경우 상기 가열부를 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 가열부의 작동 후, 입력된 시간 경과 후 상기 가열부를 중지시킬 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템의 상기 엔진부는 상기 선박에 설치된 장치들에 전력을 제공하는 발전용 엔진을 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 가열부를 동작 후, 상기 발전용 엔진이 중지된 경우 상기 가열부를 중지시킬 수 있다.
또는, 상기 제어부는 상기 가열부를 동작 후, 상기 발전용 엔진이 동작 중인 경우 상기 가열부를 유지시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 선박이 정박시 작동되고 이의 중지를 선택적으로 제어하는 가열부에 의해 선박이 정박 후 출항시 촉매가 효과적으로 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시킬 수 있고, 가열부를 선택적으로 동작을 중지시켜 가열부의 작동시 필요한 연료 또는 전력의 소비를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
도 1은 선박에 설치된 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 8은 선택적 촉매 환원 시스템의 제어과정을 나타낸 도면이다.
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.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 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 1 및 도 2를 참고하여 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 설명한다. 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 선박(10)에 설치된 엔진부(100)와 엔진부(100)의 연소에 따른 배기가스에 포함된 질소산화물을 선택적으로 저감시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 내부에 촉매(310)가 설치된 반응기(300)와 가열부(400) 그리고 제어부(200)를 포함한다.
반응기(300)는 내부에 촉매(310)가 설치되고, 엔진부(100)에서 연료를 연소시켜 생성되는 배기가스가 유입되어 이를 통과한다. 즉, 엔진부(100)에서 생성된 배기가스는 반응기(300) 내부의 촉매(310)를 통과한 후 반응기(300) 외부로 배출된다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부에 설치된 촉매(310)를 승온 가능하다. 구체적으로, 가열부(400)는 반응기(300) 내부에 설치된 촉매(310)를 보온할 수 있다.
일예로, 가열부(400)는 전기 또는 연료를 이용하여 반응기(300)에 직접 열에너지를 전달할 수 있는 히팅 와이어일 수 있다. 이러한 히팅 와이어는 반응기(300)에 권취되어 설치될 수 있다.
또는, 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)에 열에너지를 전달할 수 있는 버너일 수 있다.
제어부(200)는 가열부(400)의 작동을 선택적으로 제어한다. 또한, 제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였는지 여부의 배출규제지역 정보와 엔진부(100)의 작동정보를 기초로 가열부(400)의 작동을 선택적으로 제어한다.
즉, 제어부(200)는 현재 선박(10)이 배기가스 배출규제지역을 통과하는지, 엔진부(100)가 동작하는지에 따라 가열부(400)를 선택적으로 제어할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 선박(10)의 배기가스 배출규제지역 정보와 엔진부(100) 작동정보를 기초로 가열부(400)의 동작을 선택적으로 제어할 수 있어, 가열부(400)의 과잉동작에 불필요한 에너지 소모를 효과적으로 방지할 수 있습니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도℃ 내지 250도℃ 범위를 유지할 수 있도록 열에너지를 제공할 수 있다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도℃ 내지 250도℃ 범위를 유지할 수 있도록 열에너지를 제공하여 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태를 유지하도록 할 수 있다.
즉, 가열부(400)는 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)를 보온시킬 만큼의 열에너지를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 가열부(400)는 제어부(200)에 의해 작동이 선택적으로 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 엔진부(100)는 추진용 엔진(110)을 포함할 수 있다.
추진용 엔진(110)은 선박(10)에 추진력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 추진용 엔진(110)은 선박(10)이 항해를 위해 필요한 추진력을 연료를 연소시켜 발생시킬 수 있다. 따라서, 추진용 엔진(110)에서 생성하는 추진력에 의해 선박(10)은 항해될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입을 판단 후, 추진용 엔진(110)의 정지 판단에 따라 가열부(400)를 선택적으로 작동시킬 수 있다.
제어부(200)는 선박(10)이 현재 항해중인 영역이 배기가스 배출규제지역에 진입했다고 판단된 경우, 추진용 엔진(110)의 정지 판단에 따라 가열부(400)를 선택적으로 작동시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 선박(10)의 항해경로 또는 GPS 정보로부터 현재 선박(10)의 항해중인 영역이 배기가스 배출규제지역인지를 판별한다. 제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였다고 판단한 후, 추진용 엔진(110)의 정지 판단에 따라 가열부(400)를 선택적으로 작동시킬 수 있다.
즉, 제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하고 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 작동시킬 수 있다. 또는, 제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하고 추진용 엔진(110)이 작동중인 경우 가열부(400)를 동작시키지 않을 수 있다.
따라서, 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하고 추진용 엔진(110)이 정지된 경우, 제어부(200)는 가열부(400)를 작동시킬 수 있다. 이때, 반응기(300) 내부의 촉매(310)는 가열부(400)의 작동에 따라 보온을 유지할 수 있다.
이에 따라, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지됨에 따라 선박(10) 현재 배기가스 배출규제지역에서 정박중인 상태로 판별하고, 반응기(300) 내부의 촉매(310)가 선박(10)의 출항시 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키기 위해 촉매(310)가 최적의 상태를 가질 수 있도록 보온상태로 유지될 수 있도록 가열부(400)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 선박(10)은, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 엔진부(100)와 배기가스 배관(150)과 배기 리시브(180) 그리고 터보차져의 터빈(190)을 포함할 수 있다.
엔진부(100)에서 발생되는 배기가스는 배기 리시브(180)에 저장될 수 있다.
배기가스 배관(150)은 배기 리시브(180)와 연결될 수 있다. 그리고 배기가스 배관(150) 상에 반응기(300)가 설치될 수 있다.
환원제 공급부(170) 또한 반응기(300) 전방의 배기가스 배관(150) 상에 설치되어, 우레아를 열분해시켜 반응기(300)로 공급되도록 할 수 있다.
터보차져의 터빈(190)은 반응기(300) 후방의 배기가스 배관(150)에 배치되어, 반응기(300)를 통과하는 배기가스에 의해 회전되며 도시되지 않은 압축기를 회전시켜 엔진부(100)로 압축공기가 공급되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(200)는 배기가스 온도정보와 기설정된 배기가스 온도정보를 비교하여 추진용 엔진(110)의 정지 여부를 판별할 수 있다. 그리고 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 작동시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)의 정지를 판별할 수 있는 배기가스 온도정보가 기설정되어 있을 수 있다. 제어부(200)는 반응기(300)를 통과하는 배기가스의 온도를 검출할 수 있는 온도검출부재로부터 배기가스 온도정보를 전달받거나, 추진용 엔진(110)의 rpm 정보로부터 현재 반응기(300)를 통과하는 배기가스 온도정보를 산출할 수 있다.
따라서, 제어부(200)는 현재 반응기(300)를 통과하는 배기가스 온도정보와 기설정된 배기가스 온도정보를 비교하여, 현재 반응기(300)를 통과하는 배기가스 온도정보가 기설정된 배기가스 온도정보보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단할 수 있다. 이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 작동시켜 반응기(300) 내부의 촉매(310)가 보온상태로 유지되도록 할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 가열부(400)에 의해 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위로 열에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지되어 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에서 정박 상태로 있다고 판단한 경우 가열부(400)를 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 선박(10)이 다시 출항하는 경우 반응기(300) 내부의 보온 유지된 촉매(310)가 효과적으로 질소산화물을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(200)는 배기가스 압력정보와 기설정된 배기가스 압력정보를 비교하여 추진용 엔진(110)의 정지 여부를 판별할 수 있다. 그리고 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 작동시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)의 정지를 판별할 수 있는 배기가스 압력정보가 기설정되어 있을 수 있다. 제어부(200)는 반응기(300)를 통과 또는 유입되는 배기가스의 압력을 검출할 수 있는 압력검출부재로부터 배기가스 압력정보를 전달받거나, 추진용 엔진(110)의 rpm 정보로부터 현재 반응기(300)를 통과 또는 유입되는 배기가스 압력정보를 산출할 수 있다. 일예로, 기설정된 배기가스 압력정보는 반응기(300) 전방 또는 후방의 배기가스의 절대 압력이 1.1bar 일 수 있다.
따라서, 제어부(200)는 현재 반응기(300)를 통과하는 또는 반응기(300)로 유입되는 배기가스 압력정보와 기설정된 배기가스 압력정보를 비교하여, 현재 반응기(300)로 유입 또는 통과하는 배기가스 압력정보가 기설정된 배기가스 압력정보보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단할 수 있다. 이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 작동시켜 반응기(300) 내부의 촉매(310)가 보온상태로 유지되도록 할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 가열부(400)에 의해 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위로 열에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지되어 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에서 정박 상태로 있다고 판단한 경우 가열부(400)를 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 선박(10)이 다시 출항하는 경우 반응기(300) 내부의 보온 유지된 촉매(310)가 효과적으로 질소산화물을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(200)는 가열부(400)의 작동 후, 입력된 시간 경과 후 가열부(400)를 중지시킬 수 있다.
제어부(200)는 추진용 엔진(110)의 정지를 판별하여 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 작동시키고, 이후 입력된 시간이 경과된 후 가열부(400)의 동작을 중지시킬 수 있다.
이때, 입력된 시간은 제어부(200)에 기설정된 가열부(400)의 동작시간일 수 있다.
또는, 입력된 시간은 선박(10)에 설치된 입력부(500)로부터 사용자가 입력한 가열부(400)의 동작시간일 수 있다. 즉, 사용자는 현재 선박(10)의 다양한 정보를 기초로 선박(10)이 정박상태를 유지하고자 하는 시간을 입력부(500)로 입력하여 가열부(400)가 선박(10)이 정박 중인 경우 작동을 유지하도록 할 수 있다.
따라서, 제어부(200)는 가열부(400)를 작동 후, 입력된 시간 경과 후 이의 동작을 중지시킬 수 있어 가열부(400)의 동작을 위한 연료 또는 전력의 소모를 효과적으로 줄일 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 엔진부(100)는 발전용 엔진(120)을 더 포함할 수 있다.
발전용 엔진(120)은 선박(10)에 설치된 장치들에 전력을 제공할 수 있다. 즉, 엔진부(100)는 추진용 엔진(110)과 발전용 엔진(120)을 포함할 수 있다.
제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 것으로 판단하여 가열부(400)를 동작시킨 후, 발전용 엔진(120)이 중지된 경우 가열부(400)의 동작을 중지시킬 수 있다. 제어부(200)는 발전용 엔진(120)의 작동 여부를 발전용 엔진(120)의 상태정보로부터 판별할 수 있다. 제어부(200)는 발전용 엔진(120)의 상태정보로부터 발전용 엔진(120)의 작동 중지된 상태임을 판단한 경우 가열부(400)의 동작을 중지시킬 수 있다.
일예로, 발전용 엔진(120)의 상태정보는 발전용 엔진(120)의 FWE(Finished with Engine)의 신호 정보로부터 제어부(200)는 입력받을 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 발전용 엔진(120)의 상태정보로부터 발전용 엔진(120)이 중지되었다고 판단한 경우 선박(10)이 유지보수를 하거나 장시간 체류를 한다고 판단하여 가열부(400)의 동작을 중지시킬 수 있다. 따라서, 제어부(200)는 선박(10)이 장시간 정박하는 경우, 가열부(400)를 중지시켜 가열부(400)에 제공되는 에너지 손실을 절감할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 발전용 엔진(120)의 상태정보로부터 발전용 엔진(120)이 동작 중인 상태임을 판단한 경우 가열부(400)의 동작을 유지시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 발전용 엔진(120)의 상태정보로부터 발전용 엔진(120)이 현재 동작 중이라고 판단한 경우 선박(10)이 잠시 정박된 상태라고 판단하여 가열부(400)의 동작을 유지시켜 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태를 유지되도록 할 수 있다.
따라서, 제어부(200)는 선박(10)이 다시 출항시 반응기(300) 내부에 보온상태로 유지된 촉매(310)에 의해 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감되도록 할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어과정을 설명한다.
도 1 내지 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어과정을 설명한다.
제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입했다고 판단한 경우(S110), 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보를 전달받는다(S120). 구체적으로, 제어부(200)는 선박(10)의 항해정보 또는 GPS를 기초로 현재 운항중인 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였는지 판단할 수 있다. 또한, 제어부(200)가 전달 받은 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보는 별도의 온도검출부재에 의해 배기가스 온도가 검출될 수도 있고, 추진용 엔진(110)의 rpm과 같은 부하정보를 기초로 산출된 배기가스 온도일 수 있다.
제어부(200)는 배기가스 온도와 기설정된 배기가스 온도를 비교하여 추진용 엔진(110)이 정지되었는지를 판단한다(S130).
구체적으로, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 온도와 반응기(300)를 통과하는 현재 배기가스 온도를 비교하여, 현재 배기가스 온도가 기설정되 배기가스 온도보다 높은 경우 추진용 엔진(110)이 가동중이라 판단한다. 그리고, 제어부(200)는 다시 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보를 전달받는다(S120).
또는, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 온도와 반응기(300)를 통과하는 현재 배기가스 온도를 비교하여, 현재 배기가스 온도가 기설정된 배기가스 온도보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단한다.
이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 동작시킨다(S140). 구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 동작시켜 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위의 온도로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다.
제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는지 판별한다(S150). 구체적으로, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하는지, 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하지 못하는지를 판별할 수 있다.
이에 따라, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하지 못하는 경우, 계속 가열부(400)의 동작이 유지되도록 할 수 있다(S140).
또는, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는 경우, 가열부(400)를 중지시킨다(S160). 즉, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 초과하여 작동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가열부(400)를 동작시기기 위해 필요한 연료 또는 전력의 소모를 방지할 수 있다.
도 1, 2 및 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어과정을 설명한다.
제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입했다고 판단한 경우(S210), 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보를 전달받는다(S220). 구체적으로, 제어부(200)는 선박(10)의 항해정보 또는 GPS를 기초로 현재 운항중인 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였는지 판단할 수 있다. 또한, 제어부(200)가 전달 받은 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보는 별도의 온도검출부재에 의해 배기가스 온도가 검출될 수도 있고, 추진용 엔진(110)의 rpm과 같은 부하정보를 기초로 산출된 배기가스 온도일 수 있다.
제어부(200)는 배기가스 온도와 기설정된 배기가스 온도를 비교하여 추진용 엔진(110)이 정지되었는지를 판단한다(S230).
구체적으로, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 온도와 반응기(300)를 통과하는 현재 배기가스 온도를 비교하여, 현재 배기가스 온도가 기설정되 배기가스 온도보다 높은 경우 추진용 엔진(110)이 가동중이라 판단한다. 그리고, 제어부(200)는 다시 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보를 전달받는다(S220).
또는, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 온도와 반응기(300)를 통과하는 현재 배기가스 온도를 비교하여, 현재 배기가스 온도가 기설정된 배기가스 온도보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단한다.
이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 동작시킨다(S240). 구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 동작시켜 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위의 온도로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다.
제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간을 사용자로부터 입력받는다(S250). 구체적으로, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간을 사용자가 입력부(500)로부터 입력한 정보로부터 전달받을 수 있다.
제어부(200)는 사용자에 의해 입력된 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는지 판별한다(S260). 구체적으로, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하는지, 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하지 못하는지를 판별할 수 있다.
이에 따라, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하지 못하는 경우, 계속 가열부(400)의 동작이 유지되도록 할 수 있다(S240).
또는, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는 경우, 가열부(400)를 중지시킨다(S270). 즉, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 초과하여 작동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가열부(400)를 동작시기기 위해 필요한 연료 또는 전력의 소모를 방지할 수 있다.
도 1, 2 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어과정을 설명한다.
제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입했다고 판단한 경우(S310), 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보를 전달받는다(S320). 구체적으로, 제어부(200)는 선박(10)의 항해정보 또는 GPS를 기초로 현재 운항중인 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였는지 판단할 수 있다. 또한, 제어부(200)가 전달 받은 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보는 별도의 온도검출부재에 의해 배기가스 온도가 검출될 수도 있고, 추진용 엔진(110)의 rpm과 같은 부하정보를 기초로 산출된 배기가스 온도일 수 있다.
제어부(200)는 배기가스 온도와 기설정된 배기가스 온도를 비교하여 추진용 엔진(110)이 정지되었는지를 판단한다(S330).
구체적으로, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 온도와 반응기(300)를 통과하는 현재 배기가스 온도를 비교하여, 현재 배기가스 온도가 기설정되 배기가스 온도보다 높은 경우 추진용 엔진(110)이 가동중이라 판단한다. 그리고, 제어부(200)는 다시 추진용 엔진(110)의 배기가스 온도정보를 전달받는다(S320).
또는, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 온도와 반응기(300)를 통과하는 현재 배기가스 온도를 비교하여, 현재 배기가스 온도가 기설정된 배기가스 온도보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단한다.
이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 동작시킨다(S340). 구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 동작시켜 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위의 온도로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다.
제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 정지되었는지 여부를 판별한다(S350). 구체적으로, 제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 가동 중인 경우 FWE 신호 OFF를 전달 받아 현재 가열부(400)의 작동을 유지시킬 수 있다. 즉, 제어부(200)는 현재 선박(10)이 잠시 정박 중인 상태로 판별하여 출항시 촉매(310)가 최적의 상태로 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 가열부(400)의 작동을 유지시킬 수 있다.
또는, 제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 정지된 경우 FWE 신호 ON을 전달 받을 수 있다.
제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 정지되었다고 판단한 경우, 가열부(400)의 작동을 중지시킨다(S360). 즉, 제어부(200)는 현재 선박(10)이 장시간 정박 중인 상태로 판별하여 가열부(400)의 작동을 중지시켜 가열부(400)의 작동에 필요한 연료 및 전력의 소비를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
도 1, 2 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어과정을 설명한다.
제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입했다고 판단한 경우(S410), 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보를 전달받는다(S420). 구체적으로, 제어부(200)는 선박(10)의 항해정보 또는 GPS를 기초로 현재 운항중인 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였는지 판단할 수 있다. 또한, 제어부(200)가 전달 받은 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보는 별도의 압력검출부재에 의해 반응기(300) 전방 또는 후방의 배기가스 압력이 검출될 수도 있고, 추진용 엔진(110)의 rpm과 같은 부하정보를 기초로 산출된 배기가스 압력일 수 있다.
제어부(200)는 배기가스 온도와 기설정된 배기가스 압력을 비교하여 추진용 엔진(110)이 정지되었는지를 판단한다(S430). 일예로, 기설정된 배기가스 절대 압력은 1.1bar일 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 압력와 반응기(300)를 통과하거나 반응기(300)로 유입되는 현재 배기가스 압력을 비교하여, 현재 배기가스 압력이 기설정되 배기가스 압력보다 높은 경우 추진용 엔진(110)이 가동중이라 판단한다. 그리고, 제어부(200)는 다시 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보를 전달받는다(S420).
또는, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 압력과 반응기(300)를 통과하거나 반응기(300)로 유입되는 현재 배기가스 압력을 비교하여, 현재 배기가스 압력이 기설정된 배기가스 압력보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단한다.
이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 동작시킨다(S440). 구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 동작시켜 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위의 온도로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다.
제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는지 판별한다(S450). 구체적으로, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하는지, 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하지 못하는지를 판별할 수 있다.
이에 따라, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하지 못하는 경우, 계속 가열부(400)의 동작이 유지되도록 할 수 있다(S440).
또는, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는 경우, 가열부(400)를 중지시킨다(S460). 즉, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 초과하여 작동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가열부(400)를 동작시기기 위해 필요한 연료 또는 전력의 소모를 방지할 수 있다.
도 1, 2 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어과정을 설명한다.
제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입했다고 판단한 경우(S510), 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보를 전달받는다(S520). 구체적으로, 제어부(200)는 선박(10)의 항해정보 또는 GPS를 기초로 현재 운항중인 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였는지 판단할 수 있다. 또한, 제어부(200)가 전달 받은 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보는 별도의 압력검출부재에 의해 반응기(300) 전방 또는 후방의 배기가스 압력이 검출될 수도 있고, 추진용 엔진(110)의 rpm과 같은 부하정보를 기초로 산출된 배기가스 압력일 수 있다.
제어부(200)는 배기가스 온도와 기설정된 배기가스 압력을 비교하여 추진용 엔진(110)이 정지되었는지를 판단한다(S530). 일예로, 기설정된 배기가스 절대 압력은 1.1bar일 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 압력와 반응기(300)를 통과하거나 반응기(300)로 유입되는 현재 배기가스 압력을 비교하여, 현재 배기가스 압력이 기설정되 배기가스 압력보다 높은 경우 추진용 엔진(110)이 가동중이라 판단한다. 그리고, 제어부(200)는 다시 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보를 전달받는다(S520).
또는, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 압력과 반응기(300)를 통과하거나 반응기(300)로 유입되는 현재 배기가스 압력을 비교하여, 현재 배기가스 압력이 기설정된 배기가스 압력보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단한다.
이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 동작시킨다(S540). 구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 동작시켜 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위의 온도로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다.
제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간을 사용자로부터 입력받는다(S550). 구체적으로, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간을 사용자가 입력부(500)로부터 입력한 정보로부터 전달받을 수 있다.
제어부(200)는 사용자에 의해 입력된 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는지 판별한다(S560). 구체적으로, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하는지, 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간에 도달하지 못하는지를 판별할 수 있다.
이에 따라, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하지 못하는 경우, 계속 가열부(400)의 동작이 유지되도록 할 수 있다(S540).
또는, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 만족하는 경우, 가열부(400)를 중지시킨다(S570). 즉, 제어부(200)는 가열부(400)의 동작시간이 기설정된 시간을 초과하여 작동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가열부(400)를 동작시기기 위해 필요한 연료 또는 전력의 소모를 방지할 수 있다.
도 1, 2 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어과정을 설명한다.
제어부(200)는 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입했다고 판단한 경우(S610), 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보를 전달받는다(S620). 구체적으로, 제어부(200)는 선박(10)의 항해정보 또는 GPS를 기초로 현재 운항중인 선박(10)이 배기가스 배출규제지역에 진입하였는지 판단할 수 있다. 또한, 제어부(200)가 전달 받은 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보는 별도의 압력검출부재에 의해 반응기(300) 전방 또는 후방의 배기가스 압력이 검출될 수도 있고, 추진용 엔진(110)의 rpm과 같은 부하정보를 기초로 산출된 배기가스 압력일 수 있다.
제어부(200)는 배기가스 온도와 기설정된 배기가스 압력을 비교하여 추진용 엔진(110)이 정지되었는지를 판단한다(S630). 일예로, 기설정된 배기가스 절대 압력은 1.1bar일 수 있다.
구체적으로, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 압력와 반응기(300)를 통과하거나 반응기(300)로 유입되는 현재 배기가스 압력을 비교하여, 현재 배기가스 압력이 기설정되 배기가스 압력보다 높은 경우 추진용 엔진(110)이 가동중이라 판단한다. 그리고, 제어부(200)는 다시 추진용 엔진(110)의 배기가스 압력정보를 전달받는다(S620).
또는, 제어부(200)는 기설정된 배기가스 압력과 반응기(300)를 통과하거나 반응기(300)로 유입되는 현재 배기가스 압력을 비교하여, 현재 배기가스 압력이 기설정된 배기가스 압력보다 낮은 경우 추진용 엔진(110)이 정지되었다고 판단한다.
이때, 제어부(200)는 가열부(400)를 동작시킨다(S640). 구체적으로, 제어부(200)는 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 동작시켜 반응기(300) 내부에 배치된 촉매(310)가 보온상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
가열부(400)는 반응기(300) 내부가 180도 내지 250도 범위의 온도로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다.
제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 정지되었는지 여부를 판별한다(S650). 구체적으로, 제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 가동 중인 경우 FWE 신호 OFF를 전달 받아 현재 가열부(400)의 작동을 유지시킬 수 있다. 즉, 제어부(200)는 현재 선박(10)이 잠시 정박 중인 상태로 판별하여 출항시 촉매(310)가 최적의 상태로 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 가열부(400)의 작동을 유지시킬 수 있다.
또는, 제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 정지된 경우 FWE 신호 ON을 전달 받을 수 있다.
제어부(200)는 발전용 엔진(120)이 정지되었다고 판단한 경우, 가열부(400)의 작동을 중지시킨다(S660). 즉, 제어부(200)는 현재 선박(10)이 장시간 정박 중인 상태로 판별하여 가열부(400)의 작동을 중지시켜 가열부(400)의 작동에 필요한 연료 및 전력의 소비를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 선박(10)이 배기가스 배출규제지역 진입시 추진용 엔진(110)이 정지된 경우 가열부(400)를 동작시킬 수 있어, 선박(10)이 출항시 보온상태로 유지된 촉매(310)가 효과적으로 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 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.
10: 선박 100: 엔진부
101: 선택적 촉매 환원 시스템 110: 추진용 엔진
120: 발전용 엔진 200: 제어부
300: 반응기 310: 촉매
400: 가열부

Claims (8)

  1. 선박에 설치된 엔진부와 상기 엔진부의 연소에 따른 배기가스에 포함된 질소산화물을 선택적으로 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
    내부에 촉매가 설치되고, 배기가스가 통과하는 반응기;
    상기 반응기 내부에 설치된 상기 촉매를 승온 가능한 가열부; 및
    상기 선박이 배기가스 배출규제지역 진입여부 정보와 상기 엔진부의 작동정보를 기초로 상기 가열부를 선택적으로 제어하는 제어부
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 가열부는,
    상기 반응기 내부가 180도 내지 250도 범위로 열에너지를 공급하여 상기 촉매를 보온시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 엔진부는 상기 선박에 추진력을 제공하는 추진용 엔진을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 선박이 배기가스 배출규제지역에 진입으로 판단한 후, 상기 추진용 엔진의 정지 판단에 따라 상기 가열부를 선택적으로 작동시키는 선택적 촉매 환원 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 제어부는,
    상기 추진용 엔진의 정지 판단 시 상기 추진용 엔진의 정지를 배기가스 온도정보와 기설정된 배기가스 온도정보를 비교하여 판별하고, 상기 추진용 엔진이 정지된 경우 상기 가열부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  5. 제3항에서,
    상기 제어부는,
    상기 추진용 엔진의 정지 판단 시 상기 추진용 엔진의 정지를 배기가스 압력정보와 기설정된 배기가스 압력정보를 비교하여 판별하고, 상기 추진용 엔진이 정지된 경우 상기 가열부를 작동시키는 것 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  6. 제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 제어부는,
    상기 가열부의 작동 후, 입력된 시간 경과 후 상기 가열부를 중지시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  7. 제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 엔진부는 상기 선박에 설치된 장치들에 전력을 제공하는 발전용 엔진을 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 가열부를 동작 후, 상기 발전용 엔진이 중지된 경우 상기 가열부를 중지시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 제어부는,
    상기 가열부를 동작 후, 상기 발전용 엔진이 동작 중인 경우 상기 가열부를 유지시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
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