선박 엔진 부하에 따른 폐열회수 발전시스템의 성능해석 및 CO2 배출량 감축 효과 분석 (Analysis of Ship’s Waste Heat Recovery System and CO2 Emission Reduction According to Engine Loads)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 28권 / 1호 / 34 ~ 43페이지
· 저자명 : 윤지원, 이호생, 임승택, 손창효, 설성훈

초록

본 논문은 IMO의 선박 환경오염 물질 배출규제에 대응하기 위해 다양한 출력의 선박용 디젤엔진 조사를 통해 열원 온도 및 유량 특성 분석 후 엔진을 선정하고, 엔진 배기가스를 회수하여 재활용하는 유기랭킨사이클 성능해석을 수행하였다. 이때 작동유체는 R1233zd, R1234ze, R1336mzz(Z)를 적용하여 엔진 부하에 따른 발전출력 및 효율 변화를 도출하였다. 이후 임의의 선박 운항 및 운전 조건을제시하고, 해당 항로 운항 시 얻을 수 있는 연료 절감량 및 CO2 감축량을 도출하였다. 해석 결과, 엔진부하 변동에 따른 발전 사이클 순 출력은 70~302 kW, 11.22~12.12% 효율을 나타냈으며, 부하에 따라배기가스 열량의 1.72~4.73% 수준의 폐열 회수율을 도출하였다. 이를 다양한 선박 운항 경로 적용 시202~2,550 kg의 연료 소모량, 0.54-6.78 ton 이산화탄소 배출 저감이 가능함을 확인하였다.

영어초록

In response to IMO regulations on shipborne environmental pollutants, this paper investigates the adjustment of organic rankine cycle in ships. Various marine diesel engines were analyzed to figure out the exhaust gas characteristics of ships. Among the data, a 25,000 kW 2 stroke engine is taken into account for cycle simulation. The cycle simulation used R1233zd, R1234ze, R1336mzz as working fluid to compare the net power and efficiency. Additionally, various navigating routes and operating conditions were presented to derive the potential CO2 reduction and fuel oil saving rate achieved by using the organic rankine cycle. Results showed that net power output of the cycle showed 70 to 302 kW with respect to engine operating load, and 11.22 to 12.12% thermal efficiency. Moreover, the system recovered approximately 1.72 to 4.73% of the main engine waste heat. The system was then applied to some assumed ship navigating routes to figure out fuel saving and CO2 depletion rate. Results showed that 202 to 2,550 kg of fuel saving and 0.54 to 6.78 ton of CO2 was depleted by applying the waste heat recovery system.

참고자료

· 없음