실습선 한바다호 주기관 배기가스 배출물질 특성 고찰에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 국제해사기구(IMO)의 뜨거운 관심분야로 부상되고 있는 선박기인 입자상물질(PM)과 오염물질 배출에 관하여 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 계측하였다. 특히, PM은 TEM 그리드를 이용해 채취하고 전자현미경으로 구조를 파악하였으며, NOx, <TEX>$CO_2$</TEX>, CO 등의 배기가스는 연소가스분석기(PG-250A, HORIBA)를 이용해 측정하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 선박이 항구에서 출항할 때, Bunker Change로 인한 PM 배출량은 최대 30 % 정도 차이가 있었다. 2) 정속 운항을 하면서 Bunker-A에서 L.R.F.O(3 %)로 변경할 때 측정한 PM 배출량은 <TEX>$1.34mg/m^3$</TEX>, L.R.F.O(3 %)로 고정해 측정한 PM 배출량은 <TEX>$1.19mg/m^3$</TEX>, L.R.F.O(3 %)만 사용하며 주기관 회전수를 20 % 증가시키면서 계측한 PM 배출량은 <TEX>$1.40mg/m^3$</TEX> 이었다. 또한, 저질유(L.R.F.O(3 %))로 변경시 CO 농도는 약 16 % 증가하는데 비해 RPM을 20 % 상승시킨 경우에는 152 % 이상 급격한 증가를 보였다. 이러한 결과로부터 배기가스 배출의 증가는 연료유종의 영향도 있으나, RPM의 변화에 민감하다는 것을 알 수 있었다. 3) TEM 그리드로 채취한 PM은 약 <TEX>$4{\sim}10{\mu}m$</TEX> 정도의 다양한 입경을 가지는 다공질 응집체 형상의 구조인 것으로 확인하였다. In this study, we measured particulate matter(PM) which emerged as the hot issue from the International Maritime Organization(IMO) and the exhaust emission using HANBADA, the training ship of Korea Maritime University. In particular, the PM was obtained with TEM grid. PM structure was observed by electron microscopy. And exhaust gases such as NOx, <TEX>$CO_2$</TEX>, and CO were measured using the combustion gas analyzer(PG-250A, HORIBA). The results of this study are as follows. 1) When the ship departed from the port, the maximum difference in PM emissions were up to 30 % due to the Bunker Change. 2) Under the steady navigation, emission of PM was <TEX>$1.34mg/m^3$</TEX> when Bunker-A is changing L.R.F.O(3 %). And, at the fixed L.R.F.O (3 %), emission of PM was <TEX>$1.19mg/m^3$</TEX>. When the main engine RPM increased up to 20 % with fixed L.R.F.O(3 %), emission of PM was <TEX>$1.40mg/m^3$</TEX>. When we changed to low quality oil(L.R.F.O(3 %)), CO concentration from main engine increased about 16 %. On the other hand, when the main engine RPM is rising up to 20 %, CO concentration is increased more than 152 percent. These results imply that the changes of RPM is a dominant factor in exhaust emission although fuel oil type is an important factor. 3) The diameter of PM obtained with TEM grid is about <TEX>$4{\sim}10{\mu}m$</TEX> and its structure shows porous aggregate.