KR20130107150A - 선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박용 배기가스 배출 시스템은 배기가스가 청수로 여과되는 정화 탱크; 선체 하부에 마련되며 해수가 저장되는 해수 탱크; 청수로 정화 탱크에서 여과된 배기가스 및 해수의 전부 또는 일부를 선체 외부의 수중으로 배출시키는 이젝터; 및 해수 탱크에 저장된 해수가 높은 유속으로 이젝터를 통과할 수 있도록 펌핑하는 해수 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박에서 발생하는 배기가스를 이젝터에 의해 선체 외부의 수중으로 배출시키는 선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
산업화의 급속한 진전에 따른 화석연료 사용량의 증가로 인한 대기오염과 지구 온난화 문제가 날로 심각해지고 있다.
이와 같은 대기 오염의 주범 중 하나로 차량의 엔진 또는 화력발전소나 공장 등으로부터 배기가스로 배출되는 황 산화물(SOx)이나 질소 산화물(NOx)이 손 꼽히고 있으며, 최근 환경보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황 산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있는 한편, 배기가스로부터 황 산화물과 질소 산화물을 제거하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
우선, 가장 영향이 큰 황 산화물의 경우에는 주로 연료의 연소로 발생하는 것이 문제가 되기 때문에, 황 성분이 포함되지 않는 연료를 선택하여 사용하거나 연료중의 황 성분을 제거하여 연소 중에 황 산화물이 발생하는 것을 방지하는 방법이 있으며, 이러한 정책의 일환으로써 저유황유의 사용권장과 연료의 탈황 방안이 추진되고 있다.
이와는 달리, 산업경제적인 측면에서 불가피하게 황 성분이 포함된 연료를 사용하여야 할 경우에는, 연소 후 배출되는 황 산화물 가스를 중화시키는 탈황 설비를 갖추어야 하며, 현재에도 이미 기준 농도 이상의 황 산화물 배출을 억제할 수 있도록 공장이나 발전소 등에서는 탈황설비가 법적으로 의무화되어 있다.
특히 선박에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물과 황 산화물은 UN (United Nation, 국제 연합)의 산하기관인 IMO(International Maritime Organization, 국제 해사기구)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질이며, CO2 역시 지구온난화의 주범으로 지목되고 있는 온실가스로서, 그 중 황 산화물은 2010년 7월부터 SECA(sulfur Emission Control Area)에서 1% 이하로 대기 중 배출을 규제하기로 하였다.
그러나 IMO는 배기가스의 대기 중 배출 기준은 설정하고 있으나, 수중 배출에 대해서는 규제 기준을 두고 있지 않다.
현재 이용되고 있는 배기가스의 질소 및 황 산화물 저감 방법은 연소 방법을 조절하는 전처리 방법과 배기가스를 처리하여 저감하는 후처리 방법으로 구분된다. 전처리 방법으로는 배기가스 재순환 장치인 EGR 시스템이 있고, 후처리 장치로 SCR(Selective Catalyst Reduction, 선택적 촉매 환원)과 SNCR(Selective Non-catalytic Reduction, 선택적 비촉매 환원)이 주로 사용되고 있다.
그러나 이들 방법은 선박에 시스템을 설치하기 위해 대형 설비에 따른 시설비용이 소모되고, 시스템 구성을 위한 대규모의 공간을 필요로 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 1차적으로 정화 탱크를 거치며 정화된 배기가스를, 강한 압력으로 분사되는 해수를 통해 이젝터의 원리로 선체 외부의 수중으로 배출시킴으로써, 대규모 시설을 요하지 않아 경제적이면서도 국제적인 배출 기준을 충족할 수 있는 선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 배기가스에 포함된 오염물질을 제거하여 배출하는 시스템에 있어서, 배기가스가 청수로 여과되는 정화 탱크와, 선체 하부에 마련되며 해수가 저장되는 해수 탱크와, 청수로 상기 정화 탱크에서 여과된 상기 배기가스 및 상기 해수의 전부 또는 일부를 선체 외부의 수중으로 배출시키는 이젝터와, 상기 해수 탱크에 저장된 해수가 높은 유속으로 이젝터를 통과할 수 있도록 펌핑하는 해수 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 시스템이 제공될 수 있다.
선박용 배기가스 배출 시스템은 상기 정화 탱크에 일측이 연결되어 내연 기관에서 발생한 배기가스를 상기 정화 탱크로 유입시키는 유입관; 일측부는 상기 정화 탱크에 연결되고 타측부는 상기 이젝터에 연결되어 상기 정화 탱크에서 여과된 배기가스를 상기 이젝터로 유입시키는 배기가스 연결관; 일측부는 상기 해수 탱크에 연결되고 타측부는 상기 이젝터에 연결되어 상기 해수 탱크에 저장된 해수를 상기 이젝터로 유입시키는 해수 연결관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박으로부터 배기 가스를 배출하는 방법에 있어서, 펌프에서 배출되는 유체의 배출 압력에 의해 이젝터의 원리로 배기가스를 선체 외부의 수중으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 방법이 제공될 수 있다.
상기 선박용 배기가스 배출 방법에서 상기 유체는 해수일 수 있다.
상기 선박용 배기가스 배출 방법에서 상기 배기가스는 선체에 마련된 정화 탱크를 통과하며 상기 정화 탱크에서 여과 과정을 거칠 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 선박으로부터 배기 가스를 배출하는 방법에 있어서, 상기 배기가스는 선체에 마련된 정화 탱크를 통과하며 상기 정화 탱크에서 여과 과정을 거치고 컴프레서로 가압시켜 선체 외부의 수중으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 선박용 배기가스 배출 시스템은 펌핑된 해수의 배출 압력을 통해 배기가스를 선체 외부의 수중으로 배출시킴으로써, 복잡한 장치나 대형 설비를 요하지 않아 경제적이면서도 내구성이 우수하고, 선박의 배기가스의 대기중 배출에 관한 국제적인 기준을 충족할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배기가스 배출 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배기가스 배출 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배기가스 배출 시스템은 선박의 배기가스에 포함된 오염물질을 제거하여 배출하는 시스템으로서, 배기가스가 청수로 여과되는 정화 탱크(10)와, 선체(90) 하부에 마련되며 해수가 저장되는 해수 탱크(20)와, 청수로 정화 탱크(10)에서 여과된 배기가스 및 해수의 전부 또는 일부를 선체 외부의 수중으로 배출시키는 이젝터(30)와, 해수 탱크(20)에 저장된 해수가 높은 유속으로 이젝터(30)를 통과할 수 있도록 펌핑하는 해수 펌프(40)를 포함한다.
본 실시예에 따른 선박용 배기가스 배출 시스템은 정화 탱크(10)에 일측이 연결되어 내연 기관(80)에서 발생한 배기가스를 정화 탱크(10)로 유입시키는 유입관(50)과, 일측부는 정화 탱크(10)에 연결되고 타측부는 이젝터(30)에 연결되어 정화 탱크(10)에서 여과된 배기가스를 이젝터(30)로 유입시키는 배기가스 연결관(60)과, 일측부는 해수 탱크(20)에 연결되고 타측부는 이젝터(30)에 연결되어 해수 탱크(20)에 저장된 해수를 이젝터(30)로 유입시키는 해수 연결관(70)을 더 포함한다.
높은 압력의 유체를 분사하여 주위의 다른 유체를 수송하는 펌프를 제트 펌프라고 하는데, 이젝터는 이것의 일종이다. 제트 펌프는 높은 에너지를 가진 구동유체를 세차게 뿜어서 흡입구로부터 낮은 압력을 가진 유체에 에너지를 주어 송출부로 운반한다. 이 펌프에서 구동 유체와 송출부로 내보내진 유체와의 조합은 다양하게 나타날 수 있다.
제트펌프에서의 유체의 조합은, 물 분사펌프와 같이 구동유체와 송출유체가 모두 액체인 경우, 제트 진공 펌프와 같이 구동유체는 액체이고 송출유체가 기체인 경우, 배수용 이젝터와 같이 구동유체가 증기이고 송출유체가 액체인 경우로 나뉜다.
이러한 제트펌프는 높은 속도의 구동유체가 낮은 속도의 유체를 뿜어내야 하므로 일반 펌프와 비교했을 때 유체 유출효율이 12 ~ 20 %로 떨어지지만, 운동하는 기계 부분이 없고 구조가 간단하여 제작비가 싸고, 부피와 무게가 작아 다루기가 쉬운 장점이 있다.
본 발명은 이와 같이 높은 압력으로 배출되는 구동유체의 운동에너지에 의해 낮은 압력을 가진 유체를 운반하는 제트펌프의 원리, 특히 이젝터의 원리를 이용해서 대형 설비 없이 비교적 간단하게 배기가스를 배출할 수 있는 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배기가스 배출 시스템의 작동 상태는 다음과 같다.
선체(90) 내의 엔진이나 기타 설비 등의 내연 기관(80)에서 발생한 배기가스가 유입관(50)을 통해 청수가 저장된 정화 탱크(10)로 유입된다. 청수를 거치면서 배기가스 내의 잔류 유분 및 분진 등의 불순물이 1차적으로 여과되고, 이러한 여과를 거친 배기가스가 배기가스 연결관(60)을 통해 이젝터(30)로 유입된다. 여과를 거친 배기가스는 유속이 매우 느려진 상태로 이동한다. 배기가스의 여과로 혼탁해지거나 오염된 정화 탱크(10) 내의 청수는 별도의 장치(미도시)로 여과하여 정화 탱크로 순환시킬 수 있을 것이다.
한편, 선체(90) 하부에 배치된 해수 탱크(20)에 저장된 해수가 해수 연결관(70)을 통해 이젝터(30)로 유입된다. 해수 연결관(70)에는 해수 배출을 위한 대형 펌프가 설치되어, 해수 탱크(20)에 저장된 해수가 강한 배출 압력으로 이젝터(30)를 통과하도록 펌핑한다. 해수를 펌핑하는 해수 펌프(40)는 별도로 설치될 수도 있으나, 선박 내에 기설치된 펌프를 활용함으로써 펌프설치 비용을 절감할 수도 있을 것이다.
해수 펌프(40)로 펌핑되어 고압으로 배출되는 해수의 운동에너지에 의해, 정화 탱크(10)에서 1차적으로 여과되어 낮은 운동에너지로 느리게 유입관(50)을 흐르던 배기가스가 이젝터(30)를 통과하며 해수와 함께 선체 외부의 수중으로 배출되는 것이다.
해수와 배기가스가 배출되는 위치는 적절히 조절할 수 있으며, 특히 선미 부분으로 배치함으로써, 이들의 배출 압력에 의해 선박의 추진력을 얻을 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박으로부터 배기 가스를 배출하는 방법에 있어서, 펌프에서 배출되는 유체의 배출 압력에 의해 이젝터의 원리로 배기가스를 선체 외부의 수중으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 방법이 제공될 수 있다.
본 실시예에서 유체는 해수를 포함한다.
본 실시예의 선박용 배기가스 배출 방법에서 배기가스는 선체에 마련된 정화 탱크(10)를 통과하며 정화 탱크(10)에서 여과 과정을 거칠 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 선체에 마련된 정화 탱크(10)를 통과하며 청수로 여과된 배기가스를 컴프레서(미도시)로 가압하여 선체 외부의 수중으로 배출하는 방법이 제공될 수 있다. 이러한 경우, 전술한 일 실시예에서의 이젝터(30, 도 1 참조), 해수 탱크(20, 도 1 참조), 해수 펌프(40, 도 1 참조) 등의 장치는 필요치 않으며 배기가스의 가압을 위한 컴프레서가 설치되면 충분하다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배기가스 배출 시스템의 작동 상태를 간략히 설명한다.
내연 기관(80)에서 발생한 배기가스가 유입관(50)을 통해 청수가 저장된 정화 탱크(10)로 유입된다. 청수를 거치면서 배기가스 내의 잔류 유분 및 분진 등의 불순물이 1차적으로 여과되고, 이러한 여과를 거친 배기가스가 배기가스 연결관(60)을 통해 이젝터(30)로 유입된다.
한편, 선체 하부에 배치된 해수 탱크(20)에 저장된 해수가 해수 연결관(70)을 통해 이젝터(30)로 유입된다. 해수 연결관(70)에는 해수 배출을 위한 대형 펌프가 설치되어, 해수 탱크(20)에 저장된 해수가 강한 배출 압력으로 이젝터(30)를 통과하도록 펌핑한다.
펌프로 펌핑되어 고압으로 배출되는 해수의 운동에너지에 의해, 정화 탱크(10)에서 1차적으로 여과되어 낮은 운동에너지로 느리게 유입관(50)을 흐르던 배기가스가 이젝터(30)를 통과하며 해수와 함께 선체 외부의 수중으로 배출된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예의 선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법은 고압으로 펌핑된 해수의 운동에너지를 이용하여 배기가스를 배출시킴으로써 배기가스 배출 설비 중 복잡한 장치나 기계 부분이 없으므로 고장 요소가 거의 없고, 구조가 간단하여 운전 방법이 쉽고 시스템의 유지 보수가 용이하다.
해수 및 배기가스의 배출 방향을 선미 방향의 수중으로 하는 경우, 이의 배출 압력을 통해 선박의 추진력을 얻을 수도 있다.
또한 시스템의 운전 성능이 일정하며 내구성이 길고 경제적이면서도, 국제적인 배출 기준을 충족할 수 있는 선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 정화 탱크
20 : 해수 탱크
30 : 이젝터
40 : 해수 펌프
50 : 유입관
60 : 배기가스 연결관
70 : 해수 연결관
80 : 내연 기관
90 : 선체
20 : 해수 탱크
30 : 이젝터
40 : 해수 펌프
50 : 유입관
60 : 배기가스 연결관
70 : 해수 연결관
80 : 내연 기관
90 : 선체
Claims (6)
- 선박의 배기가스에 포함된 오염물질을 제거하여 배출하는 시스템에 있어서,
배기가스가 청수로 여과되는 정화 탱크;
선체 하부에 마련되며 해수가 저장되는 해수 탱크;
상기 정화 탱크에서 여과된 상기 배기가스 및 상기 해수의 전부 또는 일부를 선체 외부의 수중으로 배출시키는 이젝터; 및
상기 해수 탱크에 저장된 해수가 높은 유속으로 이젝터를 통과할 수 있도록 펌핑하는 해수 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 정화 탱크에 일측이 연결되어 내연 기관에서 발생한 배기가스를 상기 정화 탱크로 유입시키는 유입관;
일측부는 상기 정화 탱크에 연결되고 타측부는 상기 이젝터에 연결되어 상기 정화 탱크에서 여과된 배기가스를 상기 이젝터로 유입시키는 배기가스 연결관; 및
일측부는 상기 해수 탱크에 연결되고 타측부는 상기 이젝터에 연결되어 상기 해수 탱크에 저장된 해수를 상기 이젝터로 유입시키는 해수 연결관을 더 포함하는 선박용 배기가스 배출 시스템. - 선박으로부터 배기 가스를 배출하는 방법에 있어서,
펌프에서 배출되는 유체의 배출 압력에 의해 이젝터의 원리로 배기가스를 선체 외부의 수중으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 방법. - 제 3항에 있어서,
상기 유체는 해수를 포함하는 선박용 배기가스 배출 방법. - 제 3항에 있어서,
상기 배기가스는 선체에 마련된 정화 탱크를 통과하며 상기 정화 탱크에서 여과 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 방법. - 선박으로부터 배기 가스를 배출하는 방법에 있어서,
상기 배기가스는 선체에 마련된 정화 탱크를 통과하며 상기 정화 탱크에서 여과 과정을 거치고 컴프레서로 가압시켜 선체 외부의 수중으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박용 배기가스 배출 방법.
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| KR1020120029016A Ceased KR20130107150A (ko) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | 선박용 배기가스 배출 시스템 및 방법 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101876977B1 (ko) * | 2017-03-24 | 2018-07-10 | 대우조선해양 주식회사 | 선박용 가스 배출 시스템 및 가스 배출 방법 |
| WO2018174359A1 (ko) * | 2017-03-24 | 2018-09-27 | 대우조선해양 주식회사 | 선박용 가스 배출 시스템과 가스 배출 방법 및 배출가스의 재활용 방법 |
| KR101908564B1 (ko) * | 2017-05-08 | 2018-10-16 | 대우조선해양 주식회사 | 가스 배출 시스템을 포함하는 선박 및 배출가스의 재활용 방법 |
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2012
- 2012-03-21 KR KR1020120029016A patent/KR20130107150A/ko not_active Ceased
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|---|---|---|---|---|
| KR101876977B1 (ko) * | 2017-03-24 | 2018-07-10 | 대우조선해양 주식회사 | 선박용 가스 배출 시스템 및 가스 배출 방법 |
| WO2018174359A1 (ko) * | 2017-03-24 | 2018-09-27 | 대우조선해양 주식회사 | 선박용 가스 배출 시스템과 가스 배출 방법 및 배출가스의 재활용 방법 |
| CN110461706A (zh) * | 2017-03-24 | 2019-11-15 | 大宇造船海洋株式会社 | 船舶用气体排出系统、气体排出方法及排出气体回收方法 |
| JP2020511355A (ja) * | 2017-03-24 | 2020-04-16 | デウ シップビルディング アンド マリン エンジニアリング カンパニー リミテッド | 船舶用のガス排出システム及びガス排出方法、並びに排出ガスのリサイクル方法 |
| KR101908564B1 (ko) * | 2017-05-08 | 2018-10-16 | 대우조선해양 주식회사 | 가스 배출 시스템을 포함하는 선박 및 배출가스의 재활용 방법 |
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20130819 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event date: 20131224 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20130819 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |