기존 선박의 디젤발전기용 SCR 시스템 설치에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

IMO MEPC에서는 해양환경 보호를 위해서 선박으로부터 배출되는 배기가스 규제를 날로 점점 강화하고 있다. 특히, 2016년부터 건조되어 국제항해를 하는 모든 신조 선박에 대한 질소산화물(NO<SUB>x</SUB>) 배출량은 Tier-III 규제를 만족하게 되어 있다. 본 연구에서는 선박용으로 개발된 NO<SUB>x</SUB> 저감용 SCR(선택적 환원 촉매) 시스템을 기존 선박의 디젤발전기에 설치하여 NO<SUB>x</SUB> 저감성능을 파악하고자 하였다. 본 연구를 위하여 목포해양대학교 실습선 새누리호 디젤발전기의 배기 파이프라인을 개조 공사하여 요소 SCR 시스템을 설치하였으며, 요소 용액(40%) 분사 방법은 수동 모드와 PLC를 통한 자동 모드로 나누어 두 가지 방법으로 실험을 하였다. 수동 모드 방법을 통하여 암모니아 슬립 발생구간을 찾을 수 있었으며, 엔진부하별(25, 35 및 50%)로 최적의 요소 분사량을 조절할 수 있었다. 부하를 Down-Up(25%에서 50%로 올리면서) 시보다도 Up-Down(50%에서 25%로 내리면서) 시에 NO<SUB>x</SUB> 저감성능이 더 좋음을 알 수 있었으며, 본 바나듐계 촉매가 사용된 SCR 시스템을 기존 선박의 디젤발전기에 설치하여 질소산화물이 80% 이상 절감됨을 확인할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The IMO MEPC has been increasingly strengthening the emission standard for marine environment protection. In particular, nitrogen oxide (NO<SUB>x</SUB>) emissions of all ocean-going ships built from 2016 will be required to comply with the Tier-III regulation. In this study, a vanadia based SCR (Selective Catalytic Reduction) system developed for ship application was installed on a diesel engine for power generation of the training ship T/S SAENURI in Mokpo National Maritime University. For the present study, the exhaust pipeline of the generator diesel engine was modified to fit the urea SCR system. This study investigated the NO<SUB>x</SUB> reduction performance according to the two kind of injection method of urea solution (40%): Auto mode through the PLC (Programable Logic Control) and Manual mode. We were able to find the ammonia slip conditions when in manual mode method. So, the optimal urea injection quantity can be controlled at each engine load (25, 35, 50%) condition. It was achieved 80% reduction on nitrogen oxide. Furthermore, we found that the NO<SUB>x</SUB> reduction performance was better with the load up-down (while down to 25% from 50%) than the load down-up (while up to 50% from 25%) test.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 디젤발전기에 SCR 설치
• 3. 요소 환원제를 이용한 실험장치 및 방법
• 4. 실험결과 및 고찰
• 5. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

• 1 윤병규, "바나듐 기반의 Urea-SCR과 DOC가 결합된 Heavy-Duty 디젤 배출가스 후처리 시스템의 SCR De-NOx 성능 향상에 관한 수치해석 연구" 한국자동차공학회 18 (18): 24-30, 2010
• 2 남정길, "Water Injection/Urea SCR System Experimental Results for NOx Reduction on a Light Duty Diesel Engine" 한국마린엔지니어링학회 32 (32): 394-403, 2008
• 3 J.-G. NAM, "STATIC CHARACTERISTICS OF A UREA-SCR SYSTEM FOR NOx REDUCTION IN DIESEL ENGINES" 한국자동차공학회 8 (8): 283-288, 2007
• 4 B. Guan, "Review of state of the art technologies of selective catalytic reduction of NOx from diesel engine exhaust" 66 (66): 395-414, 2014
• 5 Air Pollution and Energy Efficiency, "Report of the Correspondence Group" MEPC 2013
• 6 "MEPC 66/6/6; Consideration and Adoption of Amendments to Mandatory Instruments, “Comments to the approval at MEPC 65 of amendments to the effective date of the NOx Tier III standards,”"
• 7 Jeong-Gil Nam, "Dynamic Characteristics of a Urea SCR Systemfor NOx Reduction in Diesel Engine" 한국마린엔지니어링학회 31 (31): 235-242, 2007
• 8 남정길, "Cu-Chabazite SCR Catalysts의 황 피독 및 탈황에 의한 NOx 저감성능에 관한 연구" 한국마린엔지니어링학회 37 (37): 855-861, 2013
• 9 "Consideration and Adoption of Amendments to Mandatory Instruments, “Tier III NOx emission standards under MARPOL Annex VI:date of entry into force,” Russian Federation" MEPC 2014
• 10 "Consideration and Adoption of Amendments to Mandatory Instruments, “Comments to the approval at MEPC 65 of amendments to the effective date of the NOx Tier III standards,” Marshall Islands and Norway" MEPC 2014