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Env201816: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2018-12-15T11:52:44Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

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2018-12-15T11:52:00Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

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2018-12-15T11:51:13Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

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2018-12-15T11:50:57Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

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2018-12-15T11:50:36Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

Env201816: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2018-12-15T11:50:06Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

Env201816: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */

2018-12-15T11:49:18Z

‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

Env201816: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */

2018-12-15T11:49:06Z

‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

Env201816: /* 특허 출원 내용 */

2018-12-15T11:46:57Z

‎특허 출원 내용

Env201816: /* 향후계획 */

2018-12-15T11:45:55Z

‎향후계획

@@ 154번째 줄: / 154번째 줄: @@
 - 이와 같은 대표적인 7가지의 유해물질은 전체 배출량의 13%를 차지하기 때문에 선박의 전체 배기가스 유출량은 다음과 같다.
 ::Q=22.7m3/min*1/0.13=174.7m3/min=6169.5ft3/min
 :'''2. SCR 이론적 계산'''
 - IMO의 NOx 규제(벌크선의 엔진회전수 = 70 ~ 90rpm)
@@ 171번째 줄: / 173번째 줄: @@
 - 원통형 일체장치의 부피가 SCR로 인해 너무 커지지 않도록 주의해야 하며, 따라서 기존 중소형선박에서 사용되는 탈질설비장치 SCR을 참고하여 촉매 모듈 규격을 정하였다.
 [[그림:스크러버-그림14.JPG|500픽셀|가운데]]
 :'''3. Scrubber'''
   Cyclone scrubber의 설계는 구조가 복잡하여 단순 계산식으로는 설계가 어렵다. Cyclone scrubber는 주로 컴퓨터 설계 프로그램을 이용해 모델링 하여 설계 하는데, 현실적으로 이번 설계에서 직접 모델링은 어렵기 때문에 차선책을 모색하였다. Cyclone 장치의 경우 선행 연구를 거쳐 효율이 좋은 사이즈의 비율이 정해져 있다는 특징이 있다. 따라서 기존에 이용되고 있는 scrubber의 각 부별 비율을 이용하고자 한다. 먼저 Darcy의 법칙을 통해 유입부의 직경을 정한 후 기존 cyclone scrubber의 비율을 참고하여 사이즈를 정하는 방식으로 진행하였다.

@@ 181번째 줄: / 181번째 줄: @@
   기존 scrubber의 사이즈 비율을 이용하여 각 부의 사이즈를 결정한 후 설계상의 편의를 위해 소수점 아래는 올림 하였다. 위 그림에서는 유입부를 한 곳 하였지만 우리는 설계의 목표 중 하나인 소형화를 위하여 구조를 변경하고자 한다. SCR을 통과한 배기가스가 아래와 같이 두 개의 통로를 통해 scrubber 내부로 유입되는 형태이다. 유입부를 한 곳으로 두는 것보다 원통의 외부 공간을 더욱더 효율적으로 이용할 수 있으리라 기대된다.
 [[그림:스크러버-그림16.JPG|200픽셀|가운데]]
-  구조를 변경함으로써 유입부의 넓이도 달라진다. 한 곳으로 유입되던 공기가 두 갈래로 나누어져 유입되므로 아래와 같은 식에 따라 Di가 결정된다.
+  구조를 변경함으로써 유입부의 넓이도 달라진다. 한 곳으로 유입되던 공기가 두 갈래로 나누어져 유입되므로 Di가 재결정된다.
 ::Di=32.09cm

@@ 150번째 줄: / 150번째 줄: @@
   - 벌크선 엔진출력 : 1776 kW
   [[그림:스크러버-그림13.JPG|500픽셀]]
- - 배가스의 온도 범위(180-250℃)에서의 선박연료 벙커C유의 비중 = 0.96
+- 배가스의 온도 범위(180-250℃)에서의 선박연료 벙커C유의 비중 = 0.96
- ::Q=11456.19*1000/(365*24*60)*1/(0.96kg/m3)=22.7m3/min=801.6ft3/min
+::Q=11456.19*1000/(365*24*60)*1/(0.96kg/m3)=22.7m3/min=801.6ft3/min
- - 이와 같은 대표적인 7가지의 유해물질은 전체 배출량의 13%를 차지하기 때문에 선박의 전체 배기가스 유출량은 다음과 같다.
+- 이와 같은 대표적인 7가지의 유해물질은 전체 배출량의 13%를 차지하기 때문에 선박의 전체 배기가스 유출량은 다음과 같다.
- ::Q=22.7m3/min*1/0.13=174.7m3/min=6169.5ft3/min
+::Q=22.7m3/min*1/0.13=174.7m3/min=6169.5ft3/min
 :'''2. SCR 이론적 계산'''
 - IMO의 NOx 규제(벌크선의 엔진회전수 = 70 ~ 90rpm)

@@ 150번째 줄: / 150번째 줄: @@
   - 벌크선 엔진출력 : 1776 kW
   [[그림:스크러버-그림13.JPG|500픽셀]]
-- 배가스의 온도 범위(180-250℃)에서의 선박연료 벙커C유의 비중 = 0.96
+ - 배가스의 온도 범위(180-250℃)에서의 선박연료 벙커C유의 비중 = 0.96
-::Q=11456.19*1000/(365*24*60)*1/(0.96kg/m3)=22.7m3/min=801.6ft3/min
+ ::Q=11456.19*1000/(365*24*60)*1/(0.96kg/m3)=22.7m3/min=801.6ft3/min
-- 이와 같은 대표적인 7가지의 유해물질은 전체 배출량의 13%를 차지하기 때문에 선박의 전체 배기가스 유출량은 다음과 같다.
+ - 이와 같은 대표적인 7가지의 유해물질은 전체 배출량의 13%를 차지하기 때문에 선박의 전체 배기가스 유출량은 다음과 같다.
-::Q=22.7m3/min*1/0.13=174.7m3/min=6169.5ft3/min
+ ::Q=22.7m3/min*1/0.13=174.7m3/min=6169.5ft3/min
 :'''2. SCR 이론적 계산'''
 - IMO의 NOx 규제(벌크선의 엔진회전수 = 70 ~ 90rpm)

@@ 147번째 줄: / 147번째 줄: @@
 :'''1. 선박 배기가스 유출량(Q) 산정'''
   중소형선박은 5만 DWT재화중량톤수( Deadweight Tonnage : DWT ) 이하로 규정되어 있으며, 우리 조는 부산항만의 입출항되는 여러 선박 중 설계 프로젝트의 편의성을 위해 중소형선박의 기준을 충족시키는 핸디, 핸디막스(3~4만 DWT) 벌크선을 기준으로 배출량을 산정하였다. 그러나 실제 공정에 적용을 위해서는 다양한 선박들의 엔진출력과 배출량을 더 고려해야 할 것이다.
 - 벌크선 엔진출력 : 1776 kW
-[[그림:스크러버-그림13.JPG|500픽셀]]
+ - 벌크선 엔진출력 : 1776 kW
 - 배가스의 온도 범위(180-250℃)에서의 선박연료 벙커C유의 비중 = 0.96
 ::Q=11456.19*1000/(365*24*60)*1/(0.96kg/m3)=22.7m3/min=801.6ft3/min

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 :'''1. 선택적 촉매 환원법(SCR)'''
   NOx와 를 촉매에 접촉시켜 NOx를 와 로 생성하는 방법으로 경제성, NOx 제거 효율과 공정 특성 등을 비교해봤을 때 가장 우수한 공정으로 알려져 있다. SCR 반응에 사용되는 환원제로 탄화수소(hydrocarbon)를 사용하는 HC-SCR, 수소(hydrogen)를 사용하는 H2-SCR 및 암모니아 (ammonia)를 사용하는 NH3-SCR로 구분할 수 있으며 자세한 내용은 아래와 같다
-  :◇'''HC-SCR''' : 촉매로 Co 및 Cu를 제올라이트(zeolite)에 이온 교환하여 합성한 촉매들이 우수한 초기 활성을 보이나, 촉매 피독물질에 대한 내구성이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 또한, Ag/가 우수한 활성 및 에 대한 내구성으로 인해 연구되어 왔으나 -SCR에 비해서는 상대적으로 낮은 NOx 제거효율 및 에 대한 내구성을 나타내고 있다.
+  ◇'''HC-SCR''' : 촉매로 Co 및 Cu를 제올라이트(zeolite)에 이온 교환하여 합성한 촉매들이 우수한 초기 활성을 보이나, 촉매 피독물질에 대한 내구성이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 또한, Ag/가 우수한 활성 및 에 대한 내구성으로 인해 연구되어 왔으나 -SCR에 비해서는 상대적으로 낮은 NOx 제거효율 및 에 대한 내구성을 나타내고 있다.
-  :◇'''H2-SCR''' : 150 ℃ 이하의 낮은 온도에서 높은 활성 및 선택도를 갖는 기술이며 Pt, Pd 및 Rh과 같은 귀금속을 첨가한 촉매들이 주로 연구되었다. 그러나 우수한 활성을 보이는 온도가 80-120 ℃로 매우 좁으며, , CO, 에 의한 활성저하 및 낮은  선택도가 극복해야 할 과제로 남겨져 있다.
+  ◇'''H2-SCR''' : 150 ℃ 이하의 낮은 온도에서 높은 활성 및 선택도를 갖는 기술이며 Pt, Pd 및 Rh과 같은 귀금속을 첨가한 촉매들이 주로 연구되었다. 그러나 우수한 활성을 보이는 온도가 80-120 ℃로 매우 좁으며, , CO, 에 의한 활성저하 및 낮은  선택도가 극복해야 할 과제로 남겨져 있다.
-  :◇'''NH3-SCR''' : 고정원에서 배출되는 NOx를 90% 이상을 제거할 수 있는 기술로써, 가격 경쟁력 및 촉매활성의 안정성 측면에서 현재까지 NOx 제어 기술에 있어서 최적방지기술(Best Available Control Technology, BACT)로 상업화에 있다. -SCR에 사용되는 촉매는 크게 귀금속 촉매, 금속산화물, Cu 또는 Fe가 이온 교환된 제올라이트의 형태로 구분할 수 있다. 제올라이트 촉매는 200-300℃ 또는 500℃ 이상의 고온에서 비교적 우수한 활성을 나타내지만 수분에 의한 활성저하, 에 의한 활성저하 및 배기가스 내의 존재하는 탄화수소에 의한 활성저하 등의 문제점이 있다. 금속산화물 촉매 중, 망간산화물과 세륨산화물을 이용한 촉매는  250℃ 이하의 저온에서 우수한 촉매활성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이를 저온 SCR 촉매(Low-temperature SCR catalyst; LTC)라 한다. 이들 촉매는 저온에서의 우수한 활성에 비해 에 의한 비활성화가 매우 크게 작용하며, 특히 망간산화물을 활성성분으로 한 촉매는 배기가스에 포함된 수분에 의해 촉매활성이 크게 저하되는 것으로 알려져 있다.
+  ◇'''NH3-SCR''' : 고정원에서 배출되는 NOx를 90% 이상을 제거할 수 있는 기술로써, 가격 경쟁력 및 촉매활성의 안정성 측면에서 현재까지 NOx 제어 기술에 있어서 최적방지기술(Best Available Control Technology, BACT)로 상업화에 있다. -SCR에 사용되는 촉매는 크게 귀금속 촉매, 금속산화물, Cu 또는 Fe가 이온 교환된 제올라이트의 형태로 구분할 수 있다. 제올라이트 촉매는 200-300℃ 또는 500℃ 이상의 고온에서 비교적 우수한 활성을 나타내지만 수분에 의한 활성저하, 에 의한 활성저하 및 배기가스 내의 존재하는 탄화수소에 의한 활성저하 등의 문제점이 있다. 금속산화물 촉매 중, 망간산화물과 세륨산화물을 이용한 촉매는  250℃ 이하의 저온에서 우수한 촉매활성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이를 저온 SCR 촉매(Low-temperature SCR catalyst; LTC)라 한다. 이들 촉매는 저온에서의 우수한 활성에 비해 에 의한 비활성화가 매우 크게 작용하며, 특히 망간산화물을 활성성분으로 한 촉매는 배기가스에 포함된 수분에 의해 촉매활성이 크게 저하되는 것으로 알려져 있다.
 :'''2. 선박 엔진용 배기가스 정화 시스템 연구현황'''
 ) 기존 NOx 저감기술들이 가지는 취약성의 해결방안으로 UV/H2O2 기법을 이용한 습식흡수  탈질법을 이용하기 위해 과산화수소의 광분해 속도 및 수산화라디칼 생성속도를 규명하고, 회분식 반응기를 이용하여 NO의 산화 및 흡수속도를 산정하여 최종적으로 여러 조건에서 UV/H2O2 스크러버 연계 시스템의 NOx 제거효율에 대한 연구가 진행되었다.(강지순, 2016)

@@ 216번째 줄: / 216번째 줄: @@
   향후에 이 기술이 실제로 시장에 도입되게 된다면 지금까지 Scrubber의 도입이 어려워 비싸고 양이 한정적인 저유황유를 써야만 하였던 중소형 선박에 큰 도움이 될 것이다. 물론 기존의 시장 흐름을 한 번에 바꿀 수는 없겠지만 2020년부터 강화된 규제에 직면하게 되고, 한정되어 있는 저유황유의 양이 부족해져서 가격이 점점 오른다면 모두들 새로운 방안을 생각하는 과정에서 이러한 기술에 관심을 갖지 않을 수 없을 것이다. 그렇게 우리나라에서도 Scrubber 시장이 점점 확대되면서 우리의 기술이 큰 시장 경쟁력을 가질 수 있을 것이라고 보여 진다.
-===특허 출원 내용===
+===고찰===
-내용
+ ◇원래의 scrubber 공정은 흡수액으로 해수를 이용하는가의 여부에 따라 구조가 변한다. 하지만 우리의 설계는 scrubber 와 SCR 공정의 일체화라는 것에 초점을 맞추었기 때문에 흡수액을 따로 사용할지, 바닷물을 이용하여 흡수할지 결정해야한다.

@@ 210번째 줄: / 210번째 줄: @@
 :-> 기존의 스크러버와 비교하였을 때, 높이 60% 길이 52%가 감소되었음을 알 수 있다.
-===향후계획===
+===향후평가===
-내용
+ 최종적으로 우리가 이루려고 하였던 목표는 현재 Scrubber의 도입이 구조적, 경제적으로 어려운 중소형 선박에 설치할 수 있는 SOx, NOx 저감 장치였다. 우리는 이러한 목적을 이루기 위해서 Scrubber와 SCR이 같이 이루어 질 수 있는 구조를 생각해 내었고 그것들의 효율을 최대한 이끌어 낼 수 있는 방안을 설계하였다. 지금까지 소개해준 우리의 설계를 보았을 때, 이러한 최초의 목적들은 달성되었다고 보인다.
 ===특허 출원 내용===
 내용