IMO에서 규제하는 대표적인 유해 배기로는 온실가스인 CO2, 질소산화물(NOX), 황산 화물(SOX), 입자상물질(PM, Particulate Matter) 등이 있다.
배출 가스의 배출 계수와 배출 제한은 Table 5.3[16]과 Fig.5.4[20]와 같으며 이를 바 탕으로 기계식 추진, 복합식 추진, IPS에서 연간 발생하는 CO2와 NOX 양의 계산 결과 는 Table 5.4와 같다. GWP(Global Warming Potential)을 고려한다 해도 CO2를 제외 한 배출가스가 지구온난화에 미치는 비중은 CO2의 비중(77%)에 비해서 극히 적으며 배출 가스의 양 중 CO2 비율이 다른 성분에 비해 훨씬 높기 때문에[16] 결국 함정이 대 체 연료를 사용하지 않을 경우, 함정의 운항이 환경에 미치는 영향은 연료의 소모량과 직결된다고 볼 수 있다.
Table 5.3 Fuel-based exhaust gas emission factors used in the 2007 inventory
Emission Emission factor
(kg emitted/tonne of fuel) Guideline reference
CO 7.4 CORINAIR
NMVOC (Non-Methane VOC) 2.4 CORINAIR
CH4 0.3 IPPC 2006/ CORINAIR
N2O 0.08 IPPC 2006/ CORINAIR
CO2
Residual fuel oil 3,130 IPPC 2006 Marine diesel oil 3,190 IPPC 2006 SO2
Residual fuel oil 54 CORINAIR
Marine diesel oil 10 CORINAIR
NOX
Slow-speed diesel
engines 90/78(85)* -
M e d i u m - s p e e d
diesel engines 60/51(56)* -
Boilers 7 -
PM
Residual fuel oil 6.7 CORINAIR Marine diesel oil 1.1 CORINAIR * NOX Emission factors : non-regulated/subject to IMO NOX regulation
Application Date
NOX Limit
n<130 (rpm) 130≤n<2,000 2,000≤n Tier I 2000.1.1. 17.0 45 × n-0.2 9.8 Tier II 2011.1.1. 14.36 44 × n-0.23 7.668 Tier III 2016.1.1. 3.4 9 × n-0.2 1.93
Fig.5.4 Regulation of ship’s NOx emission
Table 5.4 Propulsion system-based CO2 & NOX emission (per year)
Gross Tonnage
(Ton)
Power Demand
CODAG CODOG COGAG CODLAG IPS
CO2
(TON)
NOX*
(TON) CO2 NOX CO2 NOX CO2 NOX CO2 NOX
5,500 5 MW 36,260 347 36,600 331 39,400 221 37,000 347 37,540 278
6,500 6 MW 41,300 398 41,680 380 44,850 257 42,200 398 42,740 320
7,500 7 MW 46,200 448 46,600 428 50,100 293 47,175 448 47,770 361
8,500 8 MW 50,940 496 51,391 475 55,200 328 52,000 497 52,700 400
9,500 9 MW 55,570 544 56,000 520 60,140 363 56,700 545 57,450 440
10,500 10MW 60,100 591 60,645 566 65,000 397 61,370 591 62,125 478
* Supposed NOX Emission by IMO NOX limit line
이 결과는 IMO 규제를 최소한으로 만족할 경우, 즉 NOX의 배출량이 IMO 규제의 상 한을 만족할 경우를 가정하고 엔진의 RPM에 따른 배출량을 계산한 것으로 정확한 측 정량이 아니며 계산 결과 또한 한계가 있다.
현재 함정과 같은 특수선이 아닌 일반 선박을 보다 친환경 선박으로 만들기 위한 노 력이 엔진 제작사, 조선소, 연구소, 기타 기관에서 활발하게 진행 중이며 이러한 노력 을 통해 얻어진 기술은 향후 함정에도 적용 가능한 기술이 될 것이다.
제 6 장 결 론
본 논문에서는 IPS 동력 시스템의 구성 방식을 검토하고, 각 구성 방식 중에서 최적 구성의 선택을 위해 고려해야할 평가 인자와 평가 방법에 관하여 연구하였다. 평가 인 자로는 동력 시스템의 중량과 연간 연료 소비량으로 하였으며, 비교를 위한 동력 시스 템의 구성 방식은 발전용 소형 디젤 기관의 유무, 중형 디젤 발전기의 수량 및 발전 용량에 따라 구분하였다.
본 논문의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
1. IPS 동력 시스템의 최적 구성을 평가하기 위한 인자로 동력 시스템의 중량과 연간 연료 소비량을 선택하였다. 중량 인자는 전투 능력과 운용성, 연료 소비량은 경제 성과 환경 친화성에 영향을 미치는 인자로 정량화가 가능하며 이를 통해 시스템의 최적 평가가 가능하였다.
2. TYPE-45급 구축함의 동력 시스템 구성과 유사하게 가상함정의 동력 시스템을 구성 할 경우, 발전용 소형 디젤 기관은 중대형 발전기들이 최적 효율에서 운용될 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한, 정박 중 육상전력의 이용이 어려울 경우 대체 사 용이 가능하다는 점에서 그 필요성이 강조된다.
3. IPS 동력 시스템 구성의 최적화 판단 결과, 가상 함정의 경우 검토된 구성 중 발전 용 소형 디젤 기관 1대, 중대형 발전용 디젤 기관 2대, 대형 발전용 가스터빈 2대 의 구성이 최적 구성으로 판단되었다. 이 때 중대형 발전용 디젤 기관의 최대 발전 용량은 높은 운용 시간 비율을 갖는 운용 모드(3.6절의 A,B 모드)에 적합하게 선택 되어야 한다.
4. IPS는 CODOG, CODAG 체계의 중소형 전투함정보다 COGAG 체계를 운용하는 대형 함 정에 적합한 동력 시스템으로, COGAG에 비해 많은 양의 연료를 절감할 수 있다.
이 때, 추진이 아닌 무기체계, 생활에 소요되는 전력이 증가할수록 IPS의 효과는 증가한다.
5. 함정에 적용 가능한 IPS 동력 시스템의 최적 구성을 위해 인력 운용, 획득 및 유지 비용, 선형과 추진기, 배전방식과 에너지 저장장치에 따른 효과, 환경요소 등도 정량 화 하여 고려되도록 하여야 한다. 이에, 앞으로 건조되어 운용되는 IPS 함정에 대한 세부적인 연구를 통한 자료와 경험의 축적은 물론 최적화 판단 시 고려 가능한 평가 인자들의 정량화를 위한 지속적인 연구가 요구된다.
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