• 선박 매연 잡는 저감 장치 개발…시장 진출 '청신호'
    선박 매연 잡는 저감 장치 개발…시장 진출 '청신호'
    기계연, 강화된 규제 충족 SCR 시스템 개발…육상·해상 실험 마쳐
    • 이정민 기자
    • 승인 2017.08.30 15:41
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    1만 마력 급 SCR 시스템 및 2행정 디젤엔진 3D 설계도.사진=기계연 제공

    [굿모닝충청 이정민 기자]한국기계연구원이 선박 배기가스 저감 시스템을 개발했다.

    한국기계연구원은 에너지기계연구본부 에너지플랜트안전연구실 정경열 박사 연구팀이 선박용 2행정 디젤엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)를 오염물질이 없는 질소와 수증기로 바꾸는 ‘SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템’을 개발했다고 30일 밝혔다.

    15만 마력 급의 컨테이너 선박 한 대가 1년 동안 내뿜는 배기가스는 디젤 자동차 1만 대의 배출량과 맞먹을 정도이다. 특히, 초미세먼지와 산성비 주범인 질소산화물에 대한 규제가 필요성이 제기되고 있다.

    따라서 국제해사기구(IMO·International Maritime Organization)는 지난해부터 새로 건조되는 선박을 대상으로 NOx의 배출량을 기존보다 80% 더 줄이도록 강화된 규제를 적용하고 있다.

    이에 따라 디젤엔진의 연소기술을 개선하는 방법으로 규제를 충족시켜왔다.

    하지만, 연소기술 개선으론 한계에 부딪혔다.

    기계연 연구팀은 오염물질을 줄이기 위해 종합적인 시스템 기술 개발에 착수, 선박용 SCR  시스템을 개발했다.

    이 시스템은 촉매 반응기와 환원제 공급제어 시스템, 배기 가스관, 매연 저감 장치, 덕트 버너 등으로 이뤄진다.

    선박의 추진력을 얻기 위해 쓰는 2행정 디젤엔진은 배기가스가 온도가 200∼300도 정도로 비교적 낮아 별도의 저온용 촉매가 필요하다. 또 한정된 공간 내에 SCR 시스템을 설치하면서 배압의 증가를 최소화해야하기 때문에 최적의 설계가 필요하다.

    연구팀은 배기가스 내 NOx를 환원시키는 요소수(암모니아 희석 용액·NH3)의 공급량을 디젤엔진의 출력 변화에 따라 자동으로 제어하는 시스템을 만들었다.

    또 저온에서도 빠른 반응이 일어날 수 있도록 요소수를 미세한 입자로 분사, 배기가스 배출 속도와 반응하는 데 최적화 시켰다. 배기가스 관도 반응에 가장 적합하도록 설계했다.

    3800 마력 급 SCR 시스템 해상 성능시험 수행.사진=기계연 제공

    이렇게 개발한 시스템을 1만 마력 급 선박과 3800마력 급 선박에 탑재, 육상과 해상 실험을 한 각각 한 결과, 규제를 충족했다.

    기계연은 이 시험과 SCR 시스템 기술 전체 개발을 토대로 즉각 시장 진출 가능성을 바라보고 있다.

    또 연구팀은 향후 다양한 규모의 선박에 기술을 적용할 가능성도 봤다.

    기계연 정경열 박사는 “엔진은 수천억 원대 선박 1척 가격의 10∼15%를 차지할 정도로 중요할 뿐 아니라 시장이 큰 기술 분야 중 하나”라며 “2행정 디젤엔진 배기가스 후처리 시스템 시장에서 이 기술을 활용하면 국내 시장의 선점은 물론 세계 시장 점유율을 확대해 가는 새로운 활로를 모색할 수 있을 것”이라고 말했다.

    한편 이 연구성과는 국내 기업 ㈜덱코에 기술 이전됐다.


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