세계 운송시장에서 선박으로 운송되어지는 화물의 비중은 매우 크며 갈수록 증가하고 있다. 선박에 의한 운송은 전 세계 화물 운송량의 약 80%를 차지하면서 탄소배출량은 세계 탄소배출량의 3.3% 정도로 낮은 수준이기 때문에 선박은 타 운송수단과 비교하여 효율적이며 친환경적인 운송수단이라고 할 수 있다.
그러나 선박의 추진기관 및 발전기관으로 주로 사용되는 디젤엔진은 연소과정 중에 유해 배기가스인 질소산화물(NOx)을 다량으로 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 이에 따라 국제해사기구는 해양오염방지협약(MARPOL 73/78) 부속서 VI에 의해 선박 배기가스에 포함된 질소산화물의 배출 제한을 강화하였다. 이러한 배출 규제 기준을 만족시키기 위하여 현재 선박용 디젤엔진에서는 SCR 시스템이 널리 이용되고 있다.
본 연구에서는 SCR 시스템 중 저압형 SCR 시스템의 시제품을 육상 실험용 엔진에 직접 설치하여 IMO NOx Technical Code에 따라 Tier III 성능을 만족하는지에 대한 실증실험을 실시하였다.
육상엔진 실증실험을 통하여, 해당 저압형 SCR 시스템의 환원제 분사량 제어 상태 및 암모니아 슬립 상태 등을 확인하였으며 최종적으로 해당 저압형 SCR 시스템이 MARPOL 부속서 Ⅵ 제13규칙에서 규정하고 있는 Tier III의 NOx 배출 기준치를 만족하는 NOx 저감 성능을 나타내고 있음을 확인하였다.
|The share of freight transported by ship in the world transport market is very large and freight volume by ship is also increasing. Shipping by ship accounts for about 80% of the world's freight traffic. In addition, carbon emissions from shipping are as low as 3.3% of global carbon emissions. Therefore, ships are an efficient and environmentally friendly means of transportation compared to other modes of transportation.
However, the diesel engine, which is mainly used as a propulsion engine and a power generation engine of a ship, has a problem that a large amount of NOx(Nitrogen Oxide), which is harmful exhaust gas, is generated.
According to Annex VI of Maritime Pollution Prevention Convention(MARPOL 73/78), the IMO Tier Ⅲ standard, which tightened the emission limits of nitrogen oxides contained in ship exhaust gases, was applied when ships built after 2016 navigate the NECA(NOx Emission Control Area) since 2010. The SCR system is widely used to satisfy these emission control standards
In this study, the experimental equipment of SCR system was installed, which is widely used as the nitrogen oxides abatement system and the demonstration experiment was conducted to see if it meets the Tier III performance according to the IMO NOx Technical Code.
The performance of the SCR system was verified through NOx abatement performance test and ammonia slip test for each load variation and it was confirmed that the performance of the low pressure type SCR system satisfies the emission standard of Tier III as stipulated in Regulation 13 of MARPOL Annex VI.목차
Abstract ⅶ
1. 서 론
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구의 방법 3
2. 대기오염물질 배출규제 동향 및 저감 기술
2.1 대기오염물질의 종류 및 규제 동향 4
2.1.1 대기오염물질의 종류 4
2.1.2 배기배출물의 규제 동향 10
2.2 질소산화물의 생성원리 및 저감 기술 17
2.2.1 디젤기관의 질소산화물 생성원리 17
2.2.2 디젤기관의 질소산화물 저감 기술 23
3. 실험장치 및 실험방법
3.1 실험엔진 및 동력계 34
3.1.1 실험엔진 34
3.1.2 동력계 37
3.2 SCR 시스템 38
3.2.1 SCR 시스템 설계기준 38
3.2.2 촉매모듈 42
3.2.3 기계장치 43
3.2.4 요소수용액 공급 시스템 47
3.2.5 계측용 센서 48
3.2.6 제어 시스템 50
3.3 가스분석 시스템 52
3.3.1 엔진 배기 후단 가스분석시스템 52
3.3.2 촉매반응기 전단 가스분석시스템 54
3.3.3 촉매반응기 후단 가스분석시스템 56
3.3.4 배출가스 통합모니터링 시스템 58
3.4 실험방법 60
3.4.1 SCR 시스템 구성품 작동실험 61
3.4.2 엔진 부하별 엔진 파라미터 획득실험 63
3.4.3 NOx 저감성능 및 암모니아 슬립 측정실험 65
4. 실험결과 및 고찰
4.1 SCR 구성품 작동실험 68
4.2 엔진 부하별 엔진 파라미터 획득실험 71
4.3 NOx 저감성능 및 암모니아 슬립 측정실험 73
4.3.1 실험엔진 NOx 배출 특성 78
4.3.2 반응기 입구와 출구 NOx 농도 비교 79
4.3.3 암모니아 슬립 80
4.3.4 NOx 저감 성능 81
5. 결론
참고 문헌 85Maste
