선박 엔진 부하에 따른 폐열회수 발전시스템의 성능해석 및 CO2 배출량 감축 효과 분석

Abstract

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.