저유황 연료유의 저온 거동특성 연구

국문 초록 (Abstract)

2020년 1월 1일부터 시행된 국제해사기구의 선박용 연료유의 황함유량 규제에 따라 저유황 연료유는 다양한 공정에 의해 생산되고 있다. 동일한 정유사에서 생산되는 저유황 연료유일지라도, 원유의 특성 및 생산조건에 따라 물리 화학적인 특성이 다르게 나타난다.
본 연구에서는 50℃ ～ 0℃의 온도범위에서 저유황 연료유의 절대점도, 전단응력, modulus 및 loss modulus 등 유변학적 거동에 대한 연구를 실시하였다. 50℃의 고온에서 저유황유는 일반적인 고유황유에 동일하게 액체의 특성이 나타난다. 그러나, 온도가 내려 감에 따라 유동점이 낮은 저유황유는 파라핀 왁스의 유동성 저하에 의해 고형화가 일어난다. 이러한 고형화가 진행됨에 따라 저유황유는 탄성과 점성이 나타나는 반고체의 특성을 가지게 된다. 유동점이 높은 저유황 연료유는 온도가 내려 감에 따라 절대점도 및 전단응력의 증가가 나타나며, 이는 저유황 연료유가 액체에서 고체로 상태변화가 일어나 Storage modulus가 급격히 증가하게 된다. 저온에서의 반고체 형태의 저유황 연료유는 일반적인 디스크 형태의 회수기 및 이송과정으로는 회수가 어렵다. 벨트형식으로 반고체 형태의 저유황 연료유를 회수하거나, 스크류 기어형태로 전단응력이 적용될 수 있는 이송형태가 적합할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Very low sulfur fuel oil(VLSFO) has been produced by various process in accordance with the International Maritime Organization(IMO)' sulfur cap since January 1, 2020. Even VLSFO produced by the same refinery has different physico-chemical properties depending on the characteristics and production conditions of the crude oil. In this study, the absolute viscosity, shear stress, modulus, and loss modulus of VLSFO were conducted in the temperature range of 50~ 0℃. At a high temperature of 50℃, VLSFO exhibits the same properties of the liquid as typical high sulfur fuel oil(HSFO). However, as the temperature decreases, VLSFO with low pour point is solidified by a low flow rate of paraffin wax. As this solidification progresses, VLSFO has the characteristics of semicrystallinity with the viscoelasticity. LSFO with high pour point increases absolute viscosity and shear stress as the temperature decreases, which causes VLSFO to change state from liquid to solid, resulting in a sharp increase in storage modulus. VLSFO in semicrystallinity form at low temperatures is difficult to recover by conventional disk type recovery and transfer processes. It is suitable to recover VLSFO in semicrystallinity form with a belt type, or to transfer the transfer type in which shear stress can be applied in the form of screw gear.