An Empirical Study on Greenhouse Gas Emission Reduction of Fuel Cell-Battery Hybrid Ships

우리나라의 온실가스 감축 목표는 2030년까지 배출 전망치 대비 37[%]로 확정했으며, 국제해사기구에서는 전체 선박의 연간 온실가스 총배출량을 2050년까지 2008년 대비 50% 이상 감축을 목표로 하고 있다. 본 논문에서는 연료전지-배터리 하이브리드 전기추진시스템의 온실가스 배출 저감과 연료소비량 감소 특성의 장점을 입증하기 위해 연료전지-배터리 하이브리드 전기추진시스템과 동일한 출력의 디젤 추진시스템을 테스트 베드로 구축하고 실 해역 운항 선박의 부하 운전환경 설정 및 실증 실험을 통해 배기가스 배출량과 연료소비량 특성을 비교 분석하였다. 디젤엔진을 사용하는 선박의 발생 배기가스와 연료소비량을 측정하여 국제해사기구에서 규제하고 있는 질소산화물 및 이산화탄소의 배출 저감효과를 분석하고, 연료전지-배터리 하이브리드 시스템을 이용하는 선박에서 소비되는 수소 소모량 및 가격을 비교하여 두 추진시스템의 경제성을 평가하였다. 또한, 선박의 부하전력 계통의 안정성을 확인하기 위해 연료전지와 배터리를 사용하는 하이브리드 전기추진시스템을 설계하였으며 시뮬레이션을 통해 실 선박 적용에 대한 유용성을 평가하였다.|In this paper The goal of Korea’s green house gas reduction target is set at 37% of the emission estimate by 2030. The international Maritime Organization aims to reduce the total annual green house gas emissions of all vessels by more than 50%. In this paper, in order to demonstrate the advantages of fuel cell-battery hybrid electric propulsion system in reducing greenhouse gas emissions and reducing fuel consumption, a diesel propulsion system was constructed as a test bed, the characteristics of exhaust emission and fuel consumption were compared and analyzed through the load operation environment setting and verification experiment of the ship. The emission reduction of nitrogen oxides and carbon dioxide, which are regulated by the international Maritime Organization, is measured by measuring the emission gas and fuel consumption of ships using diesel engines, and the hydrogen unit price consumed in the ship using the fuel cell-battery hybrid system and compared the economics of the two propulsion systems. In addition, a hybrid electric propulsion system using a fuel cell and a battery was designed to verify the stability of the load power system of the ship.제 1 장 서론 1 1.1 연구 배경 1 1.2 연구 내용 2 1.3 논문의 구성 3 제 2 장 선박용 연료전지 5 2.1 선박용 연료전지 국내외 개발 동향 5 2.2 선박용 연료전지 시스템의 종류와 특성 5 2.3 선박 추진시스템에 적합한 연료전지 선정 10 제 3 장 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 실 선박 적용 검토 12 3.1 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 적용 대상 디젤 선박 선정 12 3.2 대상 선박의 항로 분석을 통한 부하 환경 설정 13 3.3 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 구성 14 3.3.1 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 14 3.3.2 연료전지 시스템 15 3.3.3 연료공급 시스템 17 3.3.4 리튬이온 배터리 시스템 20 3.3.5 DC-DC 컨버터의 특성 21 3.3.6 추진 전동기 22 제 4 장 부하 환경에 따른 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 시뮬레이션 24 4.1 연료전지-배터리 하이브리드 시스템을 적용한 시뮬레이션 24 4.1.1 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 부하운전 환경 24 4.1.2 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 시뮬레이션 결과 24 4.2 시뮬레이션 결과 분석 35 제 5 장 디젤엔진 추진 선박의 배기가스 및 연료 소모량 측정 36 5.1 디젤엔진 추진 선박의 배기가스 측정 36 5.1.1 배기가스 측정 장비 36 5.1.2 배기가스 측정 방법 38 5.1.3 디젤엔진 추진 선박 배기가스 측정결과 40 5.1.4 디젤엔진 추진 선박의 운전 특성 결과 분석 44 5.2 디젤엔진 추진 선박의 연료 소모량 46 5.2.1 연료 소모량 측정 장비 46 5.2.2 연료 소모량 측정 방법 46 5.2.3 디젤엔진 추진 선박의 연료 소모량 47 제 6 장 연료전지-배터리 하이브리드 시스템 선박과 디젤엔진 추진 선박의 배기가스 배출량 및 연료 소모량 비교 48 6.1 연료전지-배터리 하이브리드 선박 수소 소모량 48 6.2 디젤엔진 추진 선박과 연료전지-배터리 하이브리드 선박의 연료 소모량 비교분석 49 제 7 장 결론 50 참고문헌 51Maste

A Study on Suitability of Container Freight Rates for Road Transportation

우리나라 컨테이너 화물의 운송수단은 크게 도로, 철도, 연안, 항공운송으로 나눌 수 있다. 컨테이너 화물의 대부분은 도로운송에 의존하고 있으며, 국내 컨테이너 화물 운송은 국가 물류에서 매우 중요한 역할을 차지하고 있으며, 대부분 도로운송에 의존하고 있다. 그러나 컨테이너 도로운송은 운송업체의 영세화, 지입제 위주의 경영구조, 다단계거래 등이 관행처럼 지속되어 이로 인한 구조적인 문제가 지적되어 왔다. 1997년 8월「화물자동차운수사업법」의 개정으로 면허제에서 등록제로 전환되고, 업종이 6개에서 3개(일반, 개별, 용달)로 축소되는 등 규제가 완화되어 많은 기업이 운송시장에 진입하였으나, 경쟁력을 갖추기에는 구조적으로 문제가 상존하고 있었다. 화물자동차운송시장에서는 이론적으로 1대의 화물자동차만 확보하면 운송서비스의 제공이 가능하나, 2004년 이전까지는 신규시장 진입규제 정책의 최소보유 대수 기준(예 : 10대)에 따라 차량을 1대 보유한 운송사업자의 진입이 인위적으로 억제되어 왔다. 또한, 2004년 화물자동차운송사업에 대한 허가제 시행과 함께 정부는 지입차량중심의 시장구조를 개선하기 위한 제도적 장치를 마련하였으나, 여전히 화물자동차운송시장은 위․수탁 계약이 허용되고 있고, 기존 운송사업자 보유 허가 대수(T/E)분이 다시 지입형태로 시장에 진입하는 등 실질적으로 지입제도의 개선이 미흡한 상황이다. 지입제의 근거가 되는 현행 위․수탁 계약은 시장 진․퇴출 시 재산상의 분쟁뿐만 아니라 불공정 거래 등의 문제점들을 끊임없이 야기하고 있어 근본적인 제도적 개선책이 요구되고 있다. 또한, 2003년 물류대란이 발생한 이후 2004년 정부는 화물운송시장의 진입을 허가제로 전환하는 등 정책적으로 화물운송시장의 경쟁력을 확보하기 위한 노력을 하고 있다. 현재 화물자동차 운송시장에서 지입의 형태는 차량 소유주가 화물운송업체와 지입차주 간의 위수탁관리계약(또는 차량지입관리계약)을 통해서 운송업체 명의로 등록하는 방식을 취하고 있다. 2001년 제1차 에너지세제 개편에 따라 화주의 물류비 절감을 통한 경쟁력 제고와 화물자동차 운전자의 경영지원을 도모하고자 유가보조금 지급 지침(국토해양부 2008.7.1)에서도 유가보조금 지급 청구권자 규정에 위․수탁차주를 명시(6조 2항)함으로써 실질적으로 지입차주를 인정하고 있다. 하지만 2004년 지입에 대한 허가제 전환 이후 화물자동차 등록 대수는 많이 증가했지만, 허가제하에서 화물자동차운송사업의 최소 차량단위(필요조건)가 1대로 완화되어 주선업체 또는 운송업체는 확보된 화물을 운송효율이 낮은 직영차량 대신 지입 차량을 이용할 수밖에 없는 실정이다. 화물자동차운송시장의 가장 큰 특징은 개별차주 또는 지입차주 중심으로 영업이 이루어진다는 데 있다. 운송업무가 다단계 거래구조를 형성하게 하고 있으며, 이는 운송업체와 개별 및 지입차주로 이원화되고 있기 때문이다. 다단계구조로 인해 생겨난 부당한 비현실적인 화물 운송요율이 조정되지 않아 컨테이너 운송자는 화물연대 파업으로 운송요율인상을 요구하고 있지만, 운송실적을 이용한 적정성 평가 등 화물자동차 운전자의 논리를 뒷받침할만한 제도적 측면의 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 대다수의 차주가 위수탁 차주로서 컨테이너 운송업계가 지니는 관행과 실무를 반영하여 선행연구와의 차별화를 행하고자 하였으며, 컨테이너 운송요율에 대한 연구 자료가 없는 가운데 컨테이너화물 운전자들의 운송실적을 이용한 효율성 평가 결과를 바탕으로한 연구를 수행하였다. 본 연구의 컨테이너화물 운송 적정요율 분석의 진행을 위하여 M사 운행일보 자료와 컨테이너 화물차량 운전자의 설문조사를 통해 차량운전자의 생활에 직접적으로 유의한 영향을 미치는 요인을 알아보고자 한다. 또한, 컨테이너운송업 간의 관계에 대한 컨테이너 적정요율 분석과 컨테이너운전자 설문 분석 및 컨테이너 화물 운전자 실태 분석을 통하여 화물운전자의 현상을 파악하고, 향후 컨테이너 육상운송시장의 발전을 위해 긍정적인 시사점을 제공하고자 하였다. 연구는 전국화물자동차운송연합회의 육상운송요율표(2012년 8월 1일 발행)와 컨테이너 운송시장의 M사의 운행일보를 토대로 운송시장의 적정요율의 한계를 효과적으로 분석 및 비교하여 정책적 시사점을 육상운송시장에 발전적 시사점을 제공하고자 하였다. | Container transportation business has been pointed out as a structural problem due to the persistence of the transportation industry, the management structure focused on the import industry, and the multi-level transactions. As the transportation business is separated from the transportation company and the individual and the import business, this is a factor for forming the multi-level transaction structure. The overall efficiency of the container transportation industry has been increasing due to the increase in transportation efficiency. However, there is insufficient study on the institutional aspects based on the efficiency evaluation result using the transportation performance of the drivers. In this paper, we analyzed the adequacy of the container freight transportation rates with the focus on opinions such as imports, spending, insurance premiums, other expenses of the first container carriers, and government subsidies. As a result of the survey of freight rates of container cargo drivers, monthly average transportation income was analyzed as 8.34 million won, but monthly average total expenditure including oil subsidy was 7.04 million won, which suggests that wage structure of container cargo driver is 1.30 million won per month. The average freight rate for container car drivers is 1.30 million won, while the average monthly freight rate for newly purchased vehicle drivers is 1.78 million won, which is 480 thousand won more than the average freight rate. In addition, the average monthly fare of the driver of the used car driver is 1.06 million won, which is lower than the average fare by 240 thousand won. As a result of analysis of income and expenditure, the operating income of the new car purchasing group was higher than that of the used car purchasing group. However, the container freight driver is still considered to be working in a poor working environment, and the government should work together with related industries and institutions to improve freight rates through freight forwarding policies through steady support policies. Research is needed to improve the profitability of container cargo operators in the future.제 1 장 서 론 1 1.1 연구의 배경 및 목적 1 1.2 연구의 내용 및 방법 3 제 2 장 이론적 고찰 5 2.1 화물자동차 운송시장의 개념 및 특징 5 2.2 화물자동차 운송시장의 제도변화 7 2.3 화물자동차 운수사업의 종류 9 2.4 선행연구 고찰 15 제 3 장 화물자동차 운송시장의 구조 및 문제점 17 3.1 다단계운송거래구조 17 3.2 지입제 18 3.3 법적·제도적 장치의 미흡 22 3.4 그 외 문제점 24 제 4 장 컨테이너 화물 운송요율 적정성 분석 27 4.1 컨테이너 화물 운전자 실태 조사 27 4.2 M사와 Tariff 운송요율 적정성 사례 분석 34 4.3 컨테이너 화물 운송의 운임 분석 38 4.4 분석 및 고찰 43 제 5 장 결 론 45 5.1 결론 45 5.2 연구의 한계점 및 향후 연구내용 46 참고문헌 47 부록 1 : 컨테이너화물 운송요율표 49 부록 2 : 설문지 63Maste

다중모델 접근방법을 이용한 화학공정 안정성 자동분석기 개발에 관한 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :화학공학과,1998.Maste