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선박 배기가스 저감장치 시스템에 관하여

[글로벌메이커스 이지숙 기자] 최근 국제적으로 환경오염 규제가 크게 강화되고 있다.

또한 그간 세계적으로 선박으로부터 대기오염물질의 배출을 규제하는 새로운 협약이 제정되고 채택되어 온 상태다.

국제 해사기구는 1997년 9월에 런던 IMO 본부에서 열린 제 3차 MP컨퍼런스에서 '선박으로부터 대기오염방지 협약'을 채택했다.
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사진= 픽사베이


IMO는 이 협약을 통해 지구 오존층을 파괴하는 CFC계 냉매와 헬론가스의 사용을 금지하고, 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물의 배출을 줄이기 위해 황 함유량이 낮은 선박연료유를 사용하도록 규제하고 있다.

개정된 국제해사기구의 해양오염 방지협약 부속서에 따르면, 선박 배기가스의 질소산화물과 황산화물의 배출량 제한을 강화한 기준이 2010년에 발효됐고, 2016년부터 신조선에 적용되고 있다.

이에 따라 배출 규제안에 대응하기 위해 선박의 배기가스 오염물질 저감장치의 개발이 절실하게 요구되어 왔으며, 현재까지도 그 연구는 지속되고 있는 상태다.

최근 한국기계연구원은 Tier Ⅲ 대응 선박용 배기가스 후처리시스템을 선보였다. 이는 선박 엔진 배기가스의 후처리를 위해 촉매를 이용하여 암모니아와 배기 가스에 포함된 NOx를 질소와 물로 환원 및 분리하는 시스템이다.

또 선박 운항 중 엔진 부하에 따라 오염물질(NOx) 방출량이 변화하는데, IMO 규정에서 제한하는 허용기준을 만족하도록 SCR 장치를 제어하는 시스템이 개발됐다.

이는 선박의 main controller와 별도로 설치되며, 운영 안정성을 고려하여 이중화된 시스템으로 구성한다.

또 배기가스에 포함된 NOx와의 환원반응을 위해 분무되는 요소수 용액(Urea)의 분해율을 높여 SCR 시스템의 반응 효율을 높이기 위해 분무 입자의 크기를 최소화할 수 있는 이유체 노즐이 개발 됐다.

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사진= 자동설계 프로그램을 이용한 3D 모델. 한국기계연구원


선박용 배기가스 후처리시스템 설계기술이 핵심기술로, 육상에서 1만마력, 해상에서 3800마력의 실증시험도 진행한 것으로 알려졌다. 또 선박용 2행정 디젤엔진용 저온 촉매 반응기를 개발하고 있으며, 촉매 반응을 위한 최적 요소수 분무 장치를 개발, SCR반응기의 효율 상승을 위한 해석기술도 개발했다.

이미 2017년, 이에 따른 파급 효과로 전세계 저속엔진용 SCR 시장규모는 1조원으로 예상되어 국산화개발시 년간 1,300억원의 수익창출이 기대됐고, 자동차 및 플랜트 분야에 한정적으로 적용되는 SCR 관련 기술의 선박 적용에 따른 시장 선점 가능성과 독자 기술 확보가 가능하다고 평가 받았다.

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