300 kW급 선박용 디젤엔진 저배압 미세먼지저감 전기집진장치 설계

Abstract

최근 전 세계적으로 환경오염규제에 대한 규제가 점차 강화되고 있다. 국제해사기구(IMO)에서는 선박으로부터 대기오염 물질 배출을 규제하는 “선박으로부터 대기 오염방지협약”을 채택하였다. 그리고 130rpm이하의 선박용 대형디젤기관의 질소산화물 배출량에 대한 규제를 강화하였다. 선박용 대형디젤기관의 경우 2016년 1월에 발효된 Tier-Ⅲ의 경우 14.4g/Kwh 이하로 규제가 강화 되어졌는데, 이것은 Tier-Ⅱ 대비 80% 이상 질소산화물을 저감 해야만 하는 규제이다. 또한 2020년부터 황산화물 배출량을 0.5% 이하로 규제하였고 연안 및 배타적 경제 수역 안에서 항해하는 선박의 경우 0.05%까지 제한하도록 규정하고 있다. 선박에서 발생되는 질소산화물 및 황산화물 배출을 줄이기 위하여 SCR 및 스크러버(Scrubber)와 같은 배기가스 후처리 장치의 설치가 필수적이다. 한국의 연평균 미세먼지 발생량은 24.8의 미세먼지를 발생하고 있으며, 경제협력개발기구OECD국가 중 가장 나쁘며, 세계에서 26번째로 심각하다고 한다. 정부는 2022년 까지 국내 미세먼지 배출량을 30% 감축을 목표로 하고 있다. 현재 항구도시인 부산, 인천, 울산이 대기의 질이 좋지 않으며 선박으로부터 발생하는 대기오염물질이 유입되어 심각한 환경오염의 영향을 받고 있다. 앞으로 국제해사기구에서도 환경규제가 강화됨에 따라 미세먼지(PM)에 대한 규제가 예상되어지고 있다. 현재 선박에서 발생되는 질소산화물과 황산화물을 저감하기 위한 배기가스 후처리장치에 관한 연구가 대부분인 실정이고, 선박용 미세먼지 저감에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 300kW급 선박용 디젤엔진의 미세먼지 저감을 위한 전기집진장치에 관한 연구를 진행하였다. 선박용 전기집진장치는 배기가스에 코로나 방전현상을 일으켜서 집진판에서 미세먼지를 포집하는 장치이다. 본 연구에서는 선박용 전기집진장치의 구성요소인 집진판과 전극판을 3가지 타입으로 설계하였고, 수치해석을 통해서 구조적 안정성을 도출하고자 한다.