KR102231469B1 - 선박의 egr 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박 - Google Patents

선박의 egr 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 선박 엔진(10)으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하고, 선박 엔진(10)으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 하는 배기가스 세정단(100), 배기가스 세정단(100)과 연동하여, 선박 엔진(10)으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출하는 온실가스 저감단(200), 온실가스 흡수액을 재생하여 온실가스 저감단(200)으로 회귀시켜 순환시키는 흡수액 재생단(300) 및 온실가스 저감단(200)을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 선박 엔진(10)으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 배기가스 순환단(400)을 포함하여, 기존 EGR을 유지하여 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시키고, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 흡수성능 저하를 방지할 수 있는, 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 개시한다.

Description

선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박{APPARATUS FOR REDUCING GREENHOUSE GAS EMISSION IN VESSEL COOPERATED WITH EXHAUST GAS RECIRCULATION AND VESSEL INCLUDING THE SAME}
본 발명은 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시키고, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지할 수 있는, 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박에 관한 것이다.
최근, 무분별한 화석연료 사용에 따른 온실가스 배출의 영향으로 지구온난화 현상과 이와 연계된 환경 재해들이 발생하고 있다.
이에, 대표적 온실가스인 이산화탄소를 방출하지 않고 포집하여 저장하는데 관련된 일련의 기술들을 CCS(Carbon dioxide Capture and Storage) 기술이라 하여 최근 매우 큰 주목을 받고 있는데, CCS 기술 중에서 화학 흡수법(chemical absorption)은 대규모 처리가 가능하다는 측면에서 그 중에서 가장 많이 상용화된 기술이다
또한, 이산화탄소 배출 규제는 IMO의 EEDI를 통해 규제하는데, 2050년에는 2008년 배출량의 50% 이상의 절감을 목표로 하고 있고, 2030년에도 2008년 배출량의 40%를 절감해야 하므로 CO2를 배출하지 않거나, 배출된 CO2를 포집하는 기술이 주목을 받고 있다.
앞서 언급한 이산화탄소의 배출을 절감, 또는 생성된 이산화탄소를 포집하는 기술은 현재 선박에서는 상용화된 사례가 없는 실정이고, 수소나 암모니아를 연료로 사용하는 방법도 현재는 개발 중이며 상업화 수준의 단계에 이르지 못한 실정이다.
한편, 선박 엔진으로부터 배기되는 배기가스 내의 NOX를 저감하는 방법으로, 배기가스의 일부를 압축된 연소공기와 혼합하여 혼합가스를 선박 엔진의 흡입계통으로 재순환시키는 EGR(Exhaust Gas Recirculation)이 적용되고 있다.
이에, 종래 화석연료를 사용하여 운항 중이거나 또는 건조 예정인 선박에 대해 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOx 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2는 물론, SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있는 기술을 적용할 필요성이 제기된다.
또한, 선박 엔진으로부터 배출되는 배출가스 중 CO2를 흡수액으로 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 전환하여 저장하고, 흡수액의 거듭된 순환에 따른 농도변화로 인한 흡수성능 저하를 방지할 수 있는, 기술을 선박에 적용할 필요성이 제기된다.
한국 등록특허공보 제2031210호 (선박용 배기가스 저감장치 및 오염물질 제거방법, 2019.10.11) 한국 등록특허공보 제1201426호 (선박용 온실가스 저감장치, 2012.11.14)
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시키고, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지할 수 있는, 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 선박 엔진으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하며, 상기 선박 엔진으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 하는 배기가스 세정단; 상기 배기가스 세정단과 연동하여, 상기 선박 엔진으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출하는 온실가스 저감단; 상기 온실가스 흡수액을 재생하여 상기 온실가스 저감단으로 회귀시켜 순환시키는 흡수액 재생단; 및 상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 배기가스 순환단;을 포함하는, 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 제공한다.
또한, 상기 배기가스 세정단은, 상기 선박 엔진의 각 실린더로부터 배기되는 배기가스를 임시 저장하여 맥동을 제거하는 배기가스 리시버와, 상기 배기가스 리시버로부터 배출되는 일부 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는, 세정부와, 상기 세정부를 통과한 배기가스를 임시저장하여 맥동을 제거하고, 연소공기와 혼합하여 상기 선박 엔진의 각 실린더로 급기하는, 연소공기 리시버를 포함하고, 상기 온실가스 저감단은, 상기 배기가스 리시버로부터 배출되어 상기 세정부를 우회하는 잔여 배기가스를 냉각하는 배기가스 냉각부와, 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부와, 상기 배기가스 냉각부에 의해 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워와, 상기 흡수액 제조부로부터 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액의 농도를 조절하는 흡수액 농도조절부를 포함하며, 상기 흡수액 재생단은, 상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 상기 흡수타워로 회귀시켜 흡수액으로 재사용하도록 하는, 암모니아 재생부를 포함하고, 상기 배기가스 순환단은, 상기 흡수타워를 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 연소공기 리시버로 재순환시킬 수 있다.
또한, 상기 세정부는, 청수를 공급받아 중화시켜 세정수를 공급하는 세정수 공급모듈과, 상기 세정수 공급모듈로부터의 세정수를 상기 배기가스 리시버로부터의 배기가스로 분사하여 냉각하고 세정하는 세정모듈과, 냉각수를 통해 냉각하는 냉각모듈과, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 순환시키는 세정수 순환모듈과, 상기 세정모듈 통과 후 오염된 세정수를 수처리하는 수처리모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 세정수 공급모듈은, 청수를 공급받아 순환하는 세정수를 보충하여 상기 세정모듈로 공급하는 세정수보충펌프와, 상기 세정수보충펌프로부터 상기 세정모듈로 공급되는 세정수로 중화제를 투입하는 중화제 공급밸브를 포함하고, 상기 세정모듈은, 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하는 하나 이상의 세정유닛을 포함하고, 상기 냉각모듈은, 하나 이상의 상기 세정유닛의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 하나 이상의 냉각유닛을 포함하고, 상기 세정수 순환모듈은, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 집수하는 세정수 순환탱크와, 상기 세정수 순환탱크로부터의 세정수의 pH를 측정하여서 상기 중화제 공급밸브를 조절하여 중화제의 투입량을 결정하도록 모니터링하는 pH 미터와, 세정수 초기수량을 저장하고 세정수를 보충하는 버퍼탱크와, 상기 버퍼탱크로 세정수 일부를 순환시키고 상기 세정모듈로 세정수 일부를 순환시키는 세정수 순환펌프를 포함하고, 상기 수처리모듈은, 상기 버퍼탱크로부터 배수되는 세정수를 수처리하여 수처리된 세정수를 상기 버퍼탱크로 회귀시키는 수처리유닛과, 상기 수처리유닛으로부터 배출된 슬러지를 저장하는 슬러지탱크와, 상기 수처리유닛에 의해 일정 배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브와, 상기 버퍼탱크로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크를 포함할 수 있다.
또한, 상기 세정수 순환펌프의 후단에 설치되어 순환하는 세정수를 냉각하여, 상기 냉각모듈에 의한 세정수 냉각을 보강하도록 하는 세정수 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 리시버로부터 공급되는 고온고압의 배기가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전축에 결합되어 회전하여서 연소공기를 압축하여 상기 연소공기 리시버로 공급하는 압축기와, 상기 압축기의 흡입구측에 형성되어 이물질을 필터링하는 공기흡입필터와, 상기 압축기로부터 상기 연소공기 리시버로 공급되는 배기가스를 냉각하는 연소공기 냉각모듈과, 상기 배기가스 리시버로부터 상기 터빈으로의 배기가스의 유량을 조절하는 제1조절밸브와, 상기 제1조절밸브의 전단에 형성되어 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제2조절밸브로 구성되는, 과급단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 리시버로부터 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제3조절밸브를 더 포함하고, 높은 부하 또는 높은 온도의 배기가스로 인해, 상기 터빈에 연결된 배기가스파이프에 결합된 배기가스이용 관련장치의 손상이 예상되는 경우에, 상기 제3조절밸브의 개폐를 제어하여 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 증가시켜 배기가스의 온도를 낮추도록 할 수 있다.
또한, 상기 연소공기 냉각모듈은, 냉각수를 순환시켜 연소공기를 냉각하는 1단 이상의 쿨링재킷과, 굴곡진 다판 형태로 형성되어 상기 쿨링재킷을 통과한 연소공기의 수분을 제거하는 미스트 캐쳐를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 냉각부는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되어 상기 흡수타워의 하단을 통과하는 배기가스로 해수를 공급받아 분사하여 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부이거나, 배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관으로 청수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는 청수 열교환부일 수 있다.
또한, 상기 CO2 제거부는 상기 배기가스 냉각부를 통과한 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거할 수 있다.
또한, 상기 흡수액 제조부는, 청수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브; 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소; 상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 NH3저장소로부터 공급되는 NH3를 분사하여 흡수액인 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크; 상기 암모니아수탱크 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서; 및 상기 암모니아수탱크로부터 상기 흡수액 농도조절부로 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지할 수 있다.
또한, 상기 흡수액 농도조절부는, 청수를 공급하는 청수공급라인; 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액인 암모니아수의 농도를 측정하는 pH센서; 상기 흡수액 제조부로부터 공급되는 암모니아수의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 pH센서에 의한 암모니아수 농도에 따라, 상기 흡수액 제조부로부터의 고농도 암모니아수를 혼합하여 농도를 높이거나 상기 청수공급라인의 청수를 혼합하여 농도를 낮추어, 암모니아수의 농도를 조절하는 믹서; 및 상기 믹서에 의한 혼합시 NH3의 증발을 방지하는 압력유지용 밸브;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 CO2 제거부는, 상기 흡수액 농도조절부로부터 공급되는 암모니아수를 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐; CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재; 상기 충진재가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2제거반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷; CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이; 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수를 상기 충진재 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판; 암모니아수가 역류하지 않도록 형성된 격벽; 및 상기 격벽으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 상기 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 배기가스 세정단과 상기 온실가스 저감단 사이에 형성되어, 상기 선박 엔진의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 암모니아 재생부는, 상기 2가 금속수산화물 수용액를 저장하는 저장탱크; 상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액과 상기 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크; 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터; 상기 용액 및 침전물을 상기 필터로 고압으로 이송하는 고압펌프; 및 상기 필터에 의해 분리된 암모니아수 또는 청수를 저장하고 상기 흡수액 농도조절부로 공급하는 암모니아수 저장탱크;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장탱크에 저장된 상기 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2일 수 있다.
또한, 상기 배기가스 냉각부는 해수를 공급받아 분사하여 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하는 SOx흡수부이고, 상기 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하여 상기 흡수타워로부터 배출되는 세정된 수를 저장하는 세정수탱크, 상기 세정수탱크로 이송펌프에 의해 이송된 세정된 수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치, 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크로 구성되는, 배출단을 더 포함할 수 있다.
또한, 티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에, 상기 배기가스 순환단은 배기가스 재순환팬 출구측의 밸브를 통해, 연소공기의 상기 배기가스 재순환팬으로의 역류를 방지하고, 연소공기의 압력에 따라 상기 배기가스 재순환팬의 송풍압력을 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높여 재순환시키고, 티어 3(Tier Ⅲ) 모드 운전시에, 상기 과급단으로 공급되는 배기가스의 일부를 우회시키거나, 압축된 연소공기의 일부를 외부로 배출하거나, 슬러지 건조용으로 공급할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 세정단은 상기 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 배기가스 순환단은 상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스의 30% 내지 40%를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용할 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 구성에 따른 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구비한 선박을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시킬 수 있으며, 재순환하는 배기가스에서 SOX와 CO2를 제거하여 엔진의 부식을 방지하고 환경오염을 줄일 수 있으며, 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성하여 설치공간을 절약할 수 있어 여유공간을 확보할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에 추가 설치가 가능하도록 하여 변경사항이 적도록 구성할 수 있고, 배기가스로부터 NOX와 SOX와 CO2를 IMO 온실가스 배출규제를 충족시키도록 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 분리 배출하거나 유용한 물질로 전환하여 저장하며, NH3 재생비용을 절감할 수 있고, 필터 후단부의 용량 크기를 줄일 수 있고, CO2 제거시 비교적 저렴한 NH3와 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2만 소모되어 CO2 제거비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지하도록 하고, 가압시스템을 적용하여 고농도 흡수액의 자연증발로 인한 흡수액 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구현한 회로도 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 회로도 시스템의 배기가스 세정단을 분리 도시한 것이다.
도 4는 도 2의 회로도 시스템의 온실가스 저감단을 분리 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 회로도 시스템의 흡수액 재생단을 분리 도시한 것이다.
도 6은 도 2의 회로도 시스템의 배기가스 순환단을 분리 도시한 것이다.
도 7은 도 2의 회로도 시스템의 배기가스 냉각부를 분리하여 예시한 것이다.
도 8은 도 2의 회로도 시스템의 과급단을 분리 도시한 것이다.
도 9는 도 2의 회로도 시스템의 EGE를 분리 도시한 것이다.
도 10은 도 2의 도 2의 회로도 시스템의 배출단을 분리 도시한 것이다.
도 11은 도 2의 회로도 시스템에 적용되는 충진재를 예시한 것이다.
도 12는 도 2의 회로도 시스템의 암모니아수 분사노즐을 예시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치는, 선박 엔진(10)으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하고, 선박 엔진(10)으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 하는 배기가스 세정단(100), 배기가스 세정단(100)과 연동하여, 선박 엔진(10)으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출하는 온실가스 저감단(200), 온실가스 흡수액을 재생하여 온실가스 저감단(200)으로 회귀시켜 순환시키는 흡수액 재생단(300) 및 온실가스 저감단(200)을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 선박 엔진(10)으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 배기가스 순환단(400)을 포함하여, 기존 EGR을 유지하여 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시키고, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 흡수성능 저하를 방지하는 것을 요지로 한다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 전술한 구성의 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구체적으로 상술하면 다음과 같다.
배기가스 세정단(100)은 주엔진 또는 발전용엔진인 선박 엔진(10)으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하고, 선박 엔진(10)으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 한다.
즉, 배기가스 세정단(100)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선박 엔진(10)의 각 실린더로부터 배기되는 배기가스를 임시 저장하여 맥동을 제거하는 배기가스 리시버(110)와, 배기가스 리시버(110)로부터 배출되는 일부 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트(soot)를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하는 세정부(120)와, 세정부(120)를 통과한 배기가스를 임시저장하여 맥동을 제거하고, 연소공기와 혼합하여 선박 엔진(10)의 각 실린더로 급기하여 재사용하도록 하는, 연소공기 리시버(130)로 구성된다.
여기서, 배기가스 리시버(exhaust gas receiver)(110)는 선박 엔진(10)의 다수로 구성된 각 실린더(미도시)의 연소실로부터 연소 후 배기행정에 의해 배기가스 배출구로부터 배기되는 고온고압의 배기가스를 임시 저장하여 배기가스의 맥동을 제거하고, 조절밸브의 개폐를 통해 후단의 세정부(120) 또는 과급단(500)으로 선택적으로 공급한다.
예컨대, 각 실린더별 점화순서가 상이하므로 배기가스의 배출시점도 상이하여 맥동이 발생하는데, 배기가스 리시버(110)는 배기가스 압력의 맥동을 제거하기에 적합한 용량을 구비하며 보온이 가능한 실린더 형태로 형성되고 일측은 연소실의 배기가스 배출구와 연결되고 타측은 과급단(500)의 터빈(510) 입구측 또는 세정부(120)의 세정모듈(122) 입구측과 연결되어 배기가스를 공급한다.
또한, 세정부(120)는 EGR(Exhaust Gas Recirculation)로서, 배기가스의 세정, 냉각 및 중화를 수행하는 구성요소로서, 배기가스 리시버(110)로부터 공급되는 배기가스로 세정수를 1차 또는 2차로 순차적으로 분사하여 배기가스에 함유된 SOX과 슈트를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하여서, 연소공기 리시버(130)로 공급한다.
참고로, 연소실에서, 연소공기에 함유된 산소 중 일부는 연료와 연소하여 CO2를 생성하고 나머지는 NOX과 SOX을 생성하는데, 세정부(120)는 연소후 CO2가 다량 함유된 배기가스를 세정 및 냉각하여 과급단(500)으로부터의 연소공기와 함께 연소에 필요한 최소한의 산소(O2)만을 선박 엔진(10)의 연소실로 공급하여서, 연소공기 자체의 CO2 농도를 높이고 산소의 농도를 낮춰서 NOX의 생성을 억제하도록 할 수 있다.
한편, 세정부(120)에 의한 배기가스의 재순환 비율에 비례하여 NOX의 감소량도 증가하는데 전체 배기가스의 30% 내지 40% 정도가 선박 엔진(10)과 세정부(120) 사이에 재순환되어 선박 엔진(10)으로 급기되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 세정부(120)는 청수(fresh water)를 공급받아 중화시켜 세정수를 공급하는 세정수 공급모듈(121)과, 세정수 공급모듈(121)로부터 공급되는 세정수를 배기가스 리시버(110)로부터의 배기가스로 분사하여 냉각하고 세정하는 세정모듈(122)과, 냉각수를 세정모듈(122)로 순환시켜 배기가스를 냉각하는 냉각모듈(123)과, 세정모듈(122)을 통과한 세정수를 순환시켜 재사용하도록 하는 세정수 순환모듈(124)과, 세정모듈(122) 통과 후 오염된 세정수를 수처리하는 수처리모듈(WTS;Water Treatment System)(125)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 세정수 공급모듈(121)은, 청수공급밸브(121a)를 통해 청수를 공급받아 순환하는 세정수를 보충하여 세정모듈(122)로 공급하는 세정수보충펌프(121b)와, 세정수보충펌프(121b)로부터 세정모듈(122)로 공급되는 세정수로 중화제, 예컨대 SOX에 의해 생성된 황산을 제거하기 위한 염기성 중화제를 투입하는 중화제 공급밸브(121c)를 포함한다.
세정모듈(122)은, 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하는 하나 이상의 세정유닛을 포함하는데, 즉 세정수 공급모듈(121) 또는 세정수 순환모듈(124)로부터 공급되는 중화된 세정수를 배기가스로 1차분사하여(pre-spray) 고온의 배기가스를 200℃ 내지 300℃로 냉각하고 SOX과 슈트 등의 파티클 성분을 제거하여 세정하는 전단의 제1세정유닛(122a)과, 세정수를 2차분사하여(EGR cooler spray) 배기가스를 45℃ 내외로 냉각하고 SOX과 슈트 등의 파티클 성분을 제거하여 세정하는 후단의 제2세정유닛(122b)으로 각각 구성될 수 있다.
냉각모듈(123)은, 하나 이상의 세정유닛의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 하나 이상의 냉각유닛을 포함하는데, 즉 제1세정유닛(122a)의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 제1냉각유닛(123a)과, 제2세정유닛(122b)의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 제2냉각유닛(123b)으로 각각 구성될 수 있다.
세정수 순환모듈(124)은, 세정모듈(122)을 통과한 세정수를 집수하는 세정수 순환탱크(124a)와, 세정수 순환탱크(124a)로부터의 세정수의 pH를 측정하여서 중화제 공급밸브(121c)를 조절하여 염기성 중화제의 투입량을 결정하도록 하는 pH 미터(124b)와, 세정수 초기수량을 저장하고 세정모듈(122)로의 세정수를 보충하는 버퍼탱크(buffer tank)(124c)와, 버퍼탱크(124c)로 세정수 일부를 순환시키고 세정모듈(122)로 세정수 일부를 순환시키는 세정수 순환펌프(124d)와, 세정수 순환펌프(124d)의 후단에 설치되어 순환하는 세정수를 냉각하여 냉각모듈(123)에 의한 세정수 냉각을 보강하도록 하는 세정수 냉각유닛(124e)으로 구성된다.
여기서, pH 미터(124b)는 순환하는 세정수에 함유된 황산에 의한 pH를 측정하고, 측정된 pH에 따라, 중화제 공급밸브(121c)에 의해 염기성 중화제, 예컨대 NaOH의 투입량을 조절하여 세정수를 중화시켜 세정수가 순환하는 파이프라인과 관련 구성요소의 부식을 방지하도록 하고, 버퍼탱크(124c)는 배기가스의 연소로 인해 부수적으로 발생한 추가 수분을 집수하여 제거하고 수처리모듈(125)에 의해 수처리되어 정화된 세정수를 저장하여 보충할 수도 있다.
수처리모듈(125)은, 버퍼탱크로부터 배수되는 세정수를 수처리하여 수처리된 세정수를 버퍼탱크로 회귀시키는 수처리유닛과, 수처리유닛으로부터 배출된 슬러지를 저장하는 슬러지탱크와, 수처리유닛에 의해 일정 배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브와, 버퍼탱크로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크를 포함할 수 있다.
구체적으로, 수처리모듈(125)은, 버퍼탱크(124c)로부터 배수되는 세정수를 원심분리 또는 필터링에 의해 수처리하고 수처리되어 정화된 세정수를 버퍼탱크(124c)로 회귀시키는 수처리유닛(125a)과, 수처리유닛(125a)에 의해 분리배출되는 슬러지(sludge)를 저장하는 슬러지탱크(125b)와, 수처리유닛(125a)에 의해 일정 선외배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브(125c)와, 버퍼탱크(124c)로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크(125d)로 구성되어서, 세정수에 포함된 슈트 등의 찌꺼기를 분리하여 저장하고 분리된 배출수를 선외배출하도록 한다.
한편, 배기가스 세정단(100)은 선박 엔진(10)의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성되어서, 선박 엔진(10)의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성하여 설치공간을 절약할 수 있어 여유공간을 확보할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에 추가 설치가 가능하도록 하여 변경사항이 적도록 구성할 수 있으며, 기존 EGR 시스템이 설치된 선박에 추가 설치가 용이한 효과가 있다.
온실가스 저감단(200)은 배기가스 세정단(100)과 연동하여, 선박 엔진(10)으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출한다.
즉, 온실가스 저감단(200)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스 리시버(110)로부터 배출되어 세정부(120)를 우회하여 흡수타워(230)로 공급되는 잔여 배기가스를 냉각하는 배기가스 냉각부(210)와, 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부(220)와, 배기가스 냉각부(210)에 의해 냉각된 배기가스와 흡수액 제조부(220)로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워(230)와, 흡수액 제조부(220)로부터 흡수타워(230)로 공급되는 흡수액의 농도를 조절하는 흡수액 농도조절부(240)로 구성된다.
배기가스 냉각부(210)는 배기가스의 온도를 낮춰 흡수타워(230)로 공급하여 흡수액에 의한 CO2 흡수를 원활하게 한다.
예컨대, 배기가스 냉각부(210)는, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 선박 엔진(10)으로부터 배출되어 흡수타워(230)의 하단을 통과하는 배기가스로, 씨체스트(sea chest)(미도시)를 통해 선외로부터 해수를 흡입하여 해수펌프(211)에 의해 해수를 공급받아 해수조절밸브(212)와 다단의 해수분사노즐(213)을 통해서 분사량을 조절하여 분사하여서, 배기가스를 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하고 슈트의 분진을 제거하는 SOX 흡수부일 수 있다.
여기서, SOX 흡수부 형태인 배기가스 냉각부(210)는 배출단(700)으로 배액되는 세정수가 역류하지 않도록 하는, 격벽 형태의 배기가스 유입관(214) 또는 배기가스 유입관(214)을 커버하는 우산형태의 차단판(215)을 포함할 수도 있다.
참고로, 선박의 접안시 또는 항해시에 따라, 수심에 따라 상부의 해수를 흡입하는 하이(high) 씨체스트 또는 하부의 해수를 흡입하는 로우(low) 씨체스트로부터 해수펌프(211)로 선택적으로 공급할 수 있다. 즉, 선박의 접안시에는 하부의 해수보다는 상부의 해수가 깨끗하므로 하이 씨체스트를 사용하고, 선박의 항해시에는 상부의 해수보다는 하부의 해수가 깨끗하므로 로우 씨체스트를 사용할 수 있다.
또한, 해수펌프(211)는 선외로부터 해수를 흡입하는 흡인펌프(suction pump)와 해수를 해수조절밸브(212)로 펌핑하여 이송하는 해수이송펌프로 분리 구성될 수 있고, 해수조절밸브(212)는 해수의 유량을 조절하는 수동조작형 다이아프램 밸브 또는 솔레노이드 타입 밸브일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배기가스의 양에 따라 해수분사노즐(213)을 통한 해수 분사량을 조절할 수 있는 것이라면, 어떠한 형태의 밸브라도 적용 가능하다.
또는, 배기가스 냉각부(210)는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관으로 선내 냉각시스템으로부터 제공되는 청수를 순환시켜 배기가스를 27℃ 내지 33℃의 온도로 냉각하는 청수 열교환부일 수 있다.
예컨대, 청수 열교환부 형태의 배기가스 냉각부(210)는 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스를 청수의 열교환방식으로 냉각할 수 있으며, 구체적으로는 배기가스가 유동하는 배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관(216)으로 선내 냉각시스템(20)으로부터 제공되는 청수를 순환시켜 청수와의 열교환방식에 의해 배기가스를 27℃ 내지 33℃의 온도로 냉각할 수 있다.
즉, 청수에 의해 배기가스를 직접 냉각하는 수냉방식은 청수의 투입으로 인해 흡수액의 농도가 낮아져 온실가스 흡수성능이 저하되는데, 이를 개선하여 열교환방식에 의해 배기가스를 냉각하여 흡수액의 농도가 낮아지는 것을 방지하여 온실가스 흡수성능을 일정하게 유지할 수 있다.
흡수액 제조부(220)는 다음의 [화학식 1]과 같이 청수와 NH3를 반응시켜 고농도 CO2 흡수액인 고농도 암모니아수(NH4OH(aq))를 제조하여 흡수액 농도조절부(240)를 거쳐 흡수타워(230)로 공급한다.
Figure 112020113663242-pat00001
구체적으로, 흡수액 제조부(220)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 청수를 저장하는 청수탱크(미도시), 청수탱크로부터 청수를 암모니아수탱크(223)로 공급하는 청수조절밸브(221), 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소(222), 청수조절밸브(221)에 의해 공급되는 청수에 NH3저장소(222)로부터 공급되는 NH3를 분사하여 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크(223), 암모니아수탱크(223) 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서(224), 및 암모니아수탱크(223)로부터 흡수액 농도조절부(240)로 고농도 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프(225)로 구성될 수 있다.
예컨대, 흡수타워(230)와 흡수액 재생단(300)을 순환하는 암모니아수는 운전을 거듭하면서 농도가 변하게 되는데, 농도가 낮아지는 경우에는 고농도의 암모니아수를 암모니아수 순환라인(A, 도 1 참)에 공급하여, 낮아진 암모니아수 농도를 보상하여 설계된 암모니아수 농도로 일정하게 유지할 수 있다.
한편, 고농도 암모니아수는 동일 온도에서 저농도 암모니아수에 대비하여 NH3(g)의 분압(partial pressure)이 높아서, 대기압 상태에서는 NH3가 상대적으로 증발이 더 잘 일어나 손실이 증가한다. 이에, 고농도 암모니아수를 저장하기 위해서는 용해도가 높고 NH3(g)의 증기압이 낮아지도록 온도를 낮추고 가압 시스템 하에서 운전해야 한다.
즉, NH3(g)가 대기 중으로 증발 손실되는 현상을 방지하기 위해 암모니아수탱크(223) 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여서, 암모니아수탱크(223) 내의 압력을 높은 상태로 유지하여 NH3의 증발손실을 방지할 수 있다.
예를 들면, NH3는 -34℃, 85bar에서 액체 상태로 저장이 가능하므로 선내에서 가용한 7bar 압축공기를 사용하여 암모니아수탱크(223) 내부를 일정압력으로 유지하여서, 50% 농도의 암모니아수를 암모니아수탱크(223)에 저장할 수 있다.
또한, 암모니아수탱크(223)의 과압방지를 위해 안전영역(Safe Area)로 배기하여 압력을 낮추는 안전밸브(safety valve)(226)가 설치될 수 있다.
흡수타워(230)의 CO2 제거부는 배기가스 냉각부(210)에 의해 냉각된 배기가스와 흡수액 제조부(220)로부터의 흡수액인 암모니아수를 반응시켜 다음의 [화학식 2]와 같이 CO2를 암모늄염 수용액(NH4HCO3(aq))으로 전환하여 CO2를 제거한다.
Figure 112020113663242-pat00002
구체적으로, CO2 제거부는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 흡수액 농도조절부(240)로부터 공급되는 암모니아수를 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐(231), 배기가스의 CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 암모늄염 수용액인 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재(232), 충진재(232)가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2흡수반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷(cooling jacket)(미도시), CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이(233), 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수 분사노즐(231)에 의한 분사시 비산되는 암모니아수를 충진재(232) 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판(234), 충진재(232)를 통과한 암모니아수가 배기가스 냉각부(210)로 역류하지 않도록 형성된 격벽(235), 및 격벽(235)으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판(236)으로 구성될 수 있다.
여기서, 쿨링재킷은 물질전단이 가장 원활한 20℃ 내지 50℃로 냉각하여 CO2흡수율을 일정수준으로 유지하면서 NH3가 기화되어 소실되지 않도록 할 수 있다.
한편, CO2 제거부는 배기가스와 NH3와의 접촉면적을 늘리면서도 엔진 스펙에서 요구되는 배기관의 허용 압력강하(pressure drop) 내에서 운전되도록 다양한 형태가 고려될 수 있는데, 예컨대, 충진재(232)는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 단위면적당 접촉면적과 기체의 압력강하와 범람속도를 고려하여 도 11에 예시된 바와 같은 흡수공정에 적합한 증류 칼럼 패킹을 선정할 수 있고, 도 12에 예시된 바와 같이 암모니아수 분사노즐(231)은 래더 파이프(ladder pipe) 형태(a) 또는 스프레이 형태(b)로 구성될 수 있다.
또한, 암모니아수는 충진재(232)를 하향 통과하고 배기가스는 충진재(232)를 상향 통과하여 접촉하게 되어 채널링 현상을 방지하기 위한 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기(미도시)가 형성될 수 있다.
또한, 미스트 제거판(234)은 비산된 암모니아수가 굴곡진 다판에 점착되어 액적(droplet)이 커지도록 하여 자중에 의해 충진재(232) 방향으로 배액되도록(drain) 한다.
흡수액 농도조절부(240)는 흡수액 제조부(220)로부터 흡수타워(230)로 공급되어 흡수액 순환라인(A)을 따라 순환하는 흡수액의 농도를 조절한다.
예컨대, 흡수액 순환라인(A)을 순환하는 암모니아수의 농도가 낮을 경우에는 앞선 [화학식 2]의 (NH4)2CO3의 생성이 줄어 CO2 배출량이 증가하게 되고, 농도가 높을 경우에는 과다한 CO2 흡수로 인해 CaCO3 또는 MgCO3 생산량이 필요 이상으로 증가하게 되므로, 흡수액 농도조절부(240)는 암모니아수의 농도를 일정하게 유지하여 흡수타워(230)의 CO2 흡수성능이 지속되도록 하여야 한다.
이를 구현하기 위해, 흡수액 농도조절부(240)는, 흡수액 제조부(220)의 고농도 암모니아수와 흡수액 순환라인(A)을 순환하는 저농도의 암모니아수를 혼합하여 암모니아수의 농도를 질량기준 12%로 조절하도록 설계할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사용조건에 따라 변경될 수 있다.
구체적으로, 흡수액 농도조절부(240)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 청수를 공급하는 청수공급라인(241), 흡수타워(230)로 공급되는 흡수액인 암모니아수의 농도를 측정하는 pH센서(242), 암모니아수 공급펌프(225)의 가동에 의해 흡수액 제조부(220)로부터 공급되는 고농도 암모니아수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(243), pH센서(242)에 의한 암모니아수 농도에 따라, 흡수액 제조부(220)로부터의 고농도 암모니아수를 혼합하여 농도를 높이거나 청수공급라인(241)의 청수를 혼합하여 농도를 낮추어, 암모니아수의 농도를 조절하는 믹서(244), 및 믹서(244)에 의한 혼합시 NH3의 증발을 방지하는 압력유지용 밸브(245)로 구성될 수 있다.
여기서, 믹서(244) 내부에는 원활하게 혼합하기 위해 유체의 와류를 일으킬 수 있는 날개가 배치된 파이프 또는 구조물로 다양한 형태로 구성될 수 있고, 압력유지용 밸브(245)는 믹서(244)의 배출구에 형성되어 혼합시에도 높은 압력을 유지하여 고농도 암모니아수로부터 NH3(g)가 증발하여 소실되는 것을 방지할 수 있다.
흡수액 재생단(300)은 온실가스 흡수액을 재생하여 온실가스 저감단(200)으로 회귀시켜 순환시키되, 흡수타워(230)로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 흡수타워(230)로 회귀시켜 흡수액으로 재사용하도록 하는, 암모니아 재생부로 구성될 수 있다.
즉, 암모니아 재생부는, 다음의 [화학식 3] 또는 [화학식 4]에 의해, 흡수타워(230)로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 흡수타워(230)로 회귀시켜 CO2 흡수액으로 재사용하도록 하고, CO2를 CaCO3(s) 또는 MgCO3(s)의 탄산염 형태로 저장하거나 배출하도록 할 수 있다.
Figure 112020113663242-pat00003
Figure 112020113663242-pat00004
구체적으로, 암모니아 재생부는, 도 5에 도시된 바와 같이, 2가 금속수산화물 수용액(Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2)를 저장하는 저장탱크(310), 흡수타워(230)로부터 배출된 암모늄염 수용액과 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크(320), 혼합탱크(320)로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터(330), 용액 및 침전물을 필터(330)로 고압으로 이송하는 고압펌프(340), 필터(330)에 의해 분리된 암모니아수(또는 청수)를 저장하고 흡수액 농도조절부(240)로 공급하는 암모니아수 저장탱크(350), 암모니아수 저장탱크(350)로부터 흡수액 농도조절부(240)로 공급하는 암모니아수 순환펌프(360), 및 필터(330)에 의해 분리된 탄산염(CaCO3(s) 또는 MgCO3(s))을 슬러리 또는 건조기(dryer)(미도시)로 이송되어 고형화된 고체 상태로 저장하는 별도의 저장탱크(미도시)로 구성될 수 있다.
여기서, 혼합탱크(320) 내에 설치된 교반기에 의해 연속적으로 반응시키되, 반응이 원활하게 이루어지도록 일정온도를 유지할 수 있다.
또한, 저장탱크(310)에서는 청수와 금속산화물(CaO 또는 MgO)를 반응시켜 2가 금속수산화물 수용액(Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2)을 생성하여 저장하고 혼합탱크(320)로 공급하는 역할을 한다.
이를 통해, 비교적 저렴한 금속산화물(CaO 또는 MgO) 또는 2가 금속수산화물 수용액(Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2)만을 투입하여 물의 추가 투입이 필요없으며, 암모니아수의 농도 감소가 없고, 필터(330)의 용량 크기를 줄일 수 있고, NH3 재생비용을 줄일 수 있다. 즉, 이론적으로는 금속산화물만 소모하고, NH3와 청수를 재사용하도록 하여, CO2 제거비용을 상당히 절감할 수 있다.
또한, 필터(330)는 혼합탱크(320)로부터 용액과 침전물을 흡입하여 NaHCO3와 그 외 부산물의 침전물을 고압펌프(340)에 의해 고압으로 이송하여 탄산염을 분리하여서 고체상태로 저장하거나 선외로 배출한다. 여기서, 필터(330)의 일례로서 고압 유체 이송에 의한 침전물 분리에 적합한 멤브레인 필터가 적용될 수 있다.
또한, 암모니아수 순환펌프(360)는 믹서(244)를 통해 대량의 암모니아수가 암모니아수 순환라인(A)을 순환하도록 원심펌프 타입의 펌프로 구성될 수 있다.
배기가스 순환단(400)은 온실가스 저감단(200)을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 선박 엔진(10)으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하되, 도 6에 도시된 바와 같이, 흡수타워(230)를 통과하여 온실가스가 저감되어 정화된 배기가스 일부를 재순환가스 냉각기(410)에 의해 일정 온도로 냉각하여 배기가스 조절밸브(420)와 배기가스 재순환팬(430)에 의해 연소공기 리시버(130)로 재순환시킬 수 있다.
즉, 배기가스 순환단(400)은 온실가스 저감단(200)을 통과하여 정화된 배기가스의 30% 내지 40%를 선박 엔진(10)으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 할 수 있고, 기존의 배기가스 순환장치를 대체하여 운전비용을 절감하고, 선내 여유 공간을 확보할 수 있다.
한편, 티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에, 배기가스 순환단(400)은 배기가스 재순환팬 출구측의 밸브를 통해, 연소공기의 배기가스 재순환팬으로의 역류를 방지하고, 연소공기의 압력에 따라 배기가스 재순환팬의 송풍압력을 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높여 재순환시키고, 티어 3(Tier Ⅲ) 모드 운전시에, 과급단으로 공급되는 배기가스의 일부를 우회시키거나, 압축된 연소공기의 일부를 외부로 배출하거나, 슬러지 건조용으로 공급할 수 있다.
예컨대, ECA(Emission Control Area)에서는 NOX 배출기준으로 티어 3(Tier Ⅲ)가 적용되어 EGR를 구동시켜 NOX 배출기준 이하로 배기가스의 NOX를 저감하여야 하나, EGR의 구동이 필수적이지 않은 공해상에서 적용되는 티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에는, 배기가스 재순환팬(430) 출구측의 밸브(431)를 통해, 연소공기의 배기가스 재순환팬(430)으로의 역류를 방지하도록 하고, 연소공기의 압력에 따라 배기가스 재순환팬(430)의 송풍압력을 RPM 조절방식(VFD;Variable Frequency Driver)으로 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높일 수도 있다.
과급단(turbo charger)(500)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 배기가스 리시버(110)로부터 공급되는 고온고압의 배기가스에 의해 회전하는 터빈(510)과, 터빈(510)의 회전축에 결합되어 회전하여서 연소공기를 압축하여 연소공기 리시버(130)로 공급하는 압축기(520)와, 압축기(520)의 흡입구측에 형성되어 이물질을 필터링하는 공기흡입필터(530)와, 압축기(520)로부터 연소공기 리시버(130)로 공급되는 연소공기를 냉각하는 연소공기 냉각모듈(540)과, 배기가스 리시버(110)로부터 터빈(510)으로의 배기가스의 유량을 조절하는 제1조절밸브(550)와, 제1조절밸브(550)의 전단에 형성되어 세정부(120)로의 배기가스의 유량을 조절하는 제2조절밸브(560)로 구성되어서, 배기가스의 고온고압 에너지를 이용하여 연소공기를 압축시켜 엔진효율을 높이도록 한다.
한편, 배기가스 리시버(110)로부터 세정부(120)로의 배기가스의 유량을 조절하는 제3조절밸브(570)를 더 포함하여서, 높은 부하 또는 높은 온도의 배기가스로 인해, 터빈(510)의 출구측에 연결된 배기가스파이프에 결합된 배기가스이용 관련장치, 예를 들면 스팀발생장치의 손상이 예상되는 경우에, 제3조절밸브(570)의 개폐를 제어하여 세정부(120)로의 배기가스의 유량을 증가시켜 배기가스의 온도를 낮추도록 할 수도 있다.
또한, 연소공기 냉각모듈(540)은, 냉각수를 순환시켜 연소공기를 냉각하는 1단 또는 2단의 쿨링재킷(541)과, 굴곡진 다판 형태로 형성되어 쿨링재킷(541)을 통과한 연소공기의 수분을 제거하는 미스트 캐쳐(542)로 구성되어서, 압축기(520)에 의한 연소공기 압축에 따른 온도상승을 낮춰 과급기 효율을 높이고 공기 밀도를 높여 선박 엔진(10)의 효율을 향상시키도록 한다.
EGE(Exhaust Gas Economizer)(600)는 배기가스 세정단(100)과 온실가스 저감단(200) 사이에 형성되어 선박 엔진(10)의 폐열과 보일러수를 열교환시킨다.
구체적으로, EGE(600)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 고온고압의 배기가스가 통과하는 배기가스파이프를 감싸 열교환하는 열교환기(610)와, 열교환기(610)에 의해 열교환된 증기(steam)와 포화수 형태의 혼합물을 공급받아 스팀드럼(steam drum)(미도시)에 의해 증기를 분리하여 증기 소모처로 공급하는 보조보일러(620)와, 보조보일러(620)로부터 열교환기(610)로 보일러수를 순환 공급하는 보일러수 순환수펌프(630)와, 증기 소모처로부터 소모된 후 응축되어 상이 바뀐 응축수를 회수하는 케스케이드탱크(cascade tank)(640)와, 케스케이드탱크(640)로부터 보조보일러(620)로 보일러수의 양을 조절하여 공급하는 공급펌프(650) 및 조절밸브(660)로 구성되어서, 선내의 가열장비에 필요한 증기를 생성하여 공급한다.
여기서, 선박 엔진(10)의 부하가 클 경우에는 배기가스로부터 제공받을 수 있는 열량이 높아 선내 필요한 증기의 양을 열교환기(610)를 통해 충분히 생산할 수 있지만, 그렇지 못한 경우에는 보조보일러(620) 자체에 연료를 연소시켜 필요한 증기를 생산할 수도 있다.
배출단(700)은 도 10에 도시된 바와 같이, 흡수타워(230)로부터 배출되는 세정수를 저장하는 세정수탱크(710), 세정수탱크(710)로 이송펌프(720)에 의해 이송된 세정수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치(730), 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크(740)로 구성되어서, 수처리장치(730)를 통과하여 선외배출조건을 충족하는 세정수는 선외배출밸브(750)의 개방에 의해 선외배출하고, 선외배출조건을 충족하지 못하는 슈트 등의 고형의 배출물은 별도로 슬러지저장탱크(740)에 저장 보관할 수 있다.
한편, 선외배출조건을 충족하기 위한 중화제로 NaOH를 예로 들 수 있으나, 흡수타워(230)로부터 배출되는 물질이 산성 또는 염기성인 경우를 모두 상정하여 필요에 따라 이들 산성 또는 염기성을 각각 중화시킬 수 있는 중화제가 선택되어 사용될 수도 있다.
한편, 본 발명은 전술한 구성에 따른 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구비한 선박을 제공할 수 있다.
여기서, 배기가스 세정단(100)이 선박 엔진(10)의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성되어서, 설치공간을 절약할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에도 모듈형태로 추가 설치가 가능하도록 하여 추가설치에 따른 변경사항이 적도록 구성할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박의 구성에 의해서, 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시킬 수 있으며, 재순환하는 배기가스에서 SOX와 CO2를 제거하여 엔진의 부식을 방지하고 환경오염을 줄일 수 있으며, 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성하여 설치공간을 절약할 수 있어 여유공간을 확보할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에 추가 설치가 가능하도록 하여 변경사항이 적도록 구성할 수 있고, 배기가스로부터 NOX와 SOX와 CO2를 IMO 온실가스 배출규제를 충족시키도록 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 분리 배출하거나 유용한 물질로 전환하여 저장하며, NH3 재생비용을 절감할 수 있고, 필터 후단부의 용량 크기를 줄일 수 있고, CO2 제거시 비교적 저렴한 NH3와 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2만 소모되어 CO2 제거비용을 절감할 수 있다.
또한, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지하도록 하고, 가압시스템을 적용하여 고농도 흡수액의 자연증발로 인한 흡수액 손실을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 세정단
110 : 배기가스 리시버 120 : 세정부
130 : 연소공기 리시버
200 : 온실가스 저감단
210 : 배기가스 냉각부 220 : 흡수액 제조부
230 : 흡수타워 240 : 흡수액 농도조절부
300 : 흡수액 재생단
310 : 저장탱크 320 : 혼합탱크
330 : 필터 340 : 고압펌프
350 : 암모니아수 저장탱크 360 : 암모니아수 순환펌프
400 : 배기가스 순환단
410 : 재순환가스 냉각기 420 : 배기가스 조절밸브
430 : 배기가스 재순환팬
500 : 과급단
510 : 터빈 520 : 압축기
530 : 공기흡입필터 540 : 연소공기 냉각모듈
550 : 제1조절밸브 560 : 제2조절밸브
570 : 제3조절밸브
600 : EGE
610 : 열교환기 620 : 보조보일러
630 : 보일러수 순환수펌프 640 : 케스케이드탱크
650 : 공급펌프 660 : 조절밸브
700 : 배출단
710 : 세정수탱크 720 : 이송펌프
730 : 수처리장치 740 : 슬러지저장탱크
750 : 선외배출밸브

Claims (23)

  1. 선박 엔진으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하며, 상기 선박 엔진으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 하는 배기가스 세정단;
    상기 배기가스 세정단과 연동하여, 상기 선박 엔진으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출하는 온실가스 저감단;
    상기 온실가스 흡수액을 재생하여 상기 온실가스 저감단으로 회귀시켜 순환시키는 흡수액 재생단; 및
    상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 배기가스 순환단;을 포함하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 세정단은,
    상기 선박 엔진의 각 실린더로부터 배기되는 배기가스를 임시 저장하여 맥동을 제거하는 배기가스 리시버와, 상기 배기가스 리시버로부터 배출되는 일부 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는, 세정부와, 상기 세정부를 통과한 배기가스를 임시저장하여 맥동을 제거하고, 연소공기와 혼합하여 상기 선박 엔진의 각 실린더로 급기하는, 연소공기 리시버를 포함하고,
    상기 온실가스 저감단은,
    상기 배기가스 리시버로부터 배출되어 상기 세정부를 우회하는 잔여 배기가스를 냉각하는 배기가스 냉각부와, 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부와, 상기 배기가스 냉각부에 의해 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워와, 상기 흡수액 제조부로부터 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액의 농도를 조절하는 흡수액 농도조절부를 포함하며,
    상기 흡수액 재생단은,
    상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 상기 흡수타워로 회귀시켜 흡수액으로 재사용하도록 하는, 암모니아 재생부를 포함하고,
    상기 배기가스 순환단은, 상기 흡수타워를 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 연소공기 리시버로 재순환시키는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세정부는,
    청수를 공급받아 중화시켜 세정수를 공급하는 세정수 공급모듈과, 상기 세정수 공급모듈로부터의 세정수를 상기 배기가스 리시버로부터의 배기가스로 분사하여 냉각하고 세정하는 세정모듈과, 냉각수를 통해 냉각하는 냉각모듈과, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 순환시키는 세정수 순환모듈과, 상기 세정모듈 통과 후 오염된 세정수를 수처리하는 수처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세정수 공급모듈은, 청수를 공급받아 순환하는 세정수를 보충하여 상기 세정모듈로 공급하는 세정수보충펌프와, 상기 세정수보충펌프로부터 상기 세정모듈로 공급되는 세정수로 중화제를 투입하는 중화제 공급밸브를 포함하고,
    상기 세정모듈은, 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하는 하나 이상의 세정유닛을 포함하고,
    상기 냉각모듈은, 하나 이상의 상기 세정유닛의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 하나 이상의 냉각유닛을 포함하고,
    상기 세정수 순환모듈은, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 집수하는 세정수 순환탱크와, 상기 세정수 순환탱크로부터의 세정수의 pH를 측정하여서 상기 중화제 공급밸브를 조절하여 중화제의 투입량을 결정하도록 모니터링하는 pH 미터와, 세정수 초기수량을 저장하고 세정수를 보충하는 버퍼탱크와, 상기 버퍼탱크로 세정수 일부를 순환시키고 상기 세정모듈로 세정수 일부를 순환시키는 세정수 순환펌프를 포함하고,
    상기 수처리모듈은, 상기 버퍼탱크로부터 배수되는 세정수를 수처리하여 수처리된 세정수를 상기 버퍼탱크로 회귀시키는 수처리유닛과, 상기 수처리유닛으로부터 배출된 슬러지를 저장하는 슬러지탱크와, 상기 수처리유닛에 의해 일정 배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브와, 상기 버퍼탱크로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 세정수 순환펌프의 후단에 설치되어 순환하는 세정수를 냉각하여, 상기 냉각모듈에 의한 세정수 냉각을 보강하도록 하는 세정수 냉각유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기가스 리시버로부터 공급되는 고온고압의 배기가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전축에 결합되어 회전하여서 연소공기를 압축하여 상기 연소공기 리시버로 공급하는 압축기와, 상기 압축기의 흡입구측에 형성되어 이물질을 필터링하는 공기흡입필터와, 상기 압축기로부터 상기 연소공기 리시버로 공급되는 배기가스를 냉각하는 연소공기 냉각모듈과, 상기 배기가스 리시버로부터 상기 터빈으로의 배기가스의 유량을 조절하는 제1조절밸브와, 상기 제1조절밸브의 전단에 형성되어 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제2조절밸브로 구성되는, 과급단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배기가스 리시버로부터 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제3조절밸브를 더 포함하고,
    높은 부하 또는 높은 온도의 배기가스로 인해, 상기 터빈에 연결된 배기가스파이프에 결합된 배기가스이용 관련장치의 손상이 예상되는 경우에, 상기 제3조절밸브의 개폐를 제어하여 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 증가시켜 배기가스의 온도를 낮추도록 하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 연소공기 냉각모듈은, 냉각수를 순환시켜 연소공기를 냉각하는 1단 이상의 쿨링재킷과, 굴곡진 다판 형태로 형성되어 상기 쿨링재킷을 통과한 연소공기의 수분을 제거하는 미스트 캐쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기가스 냉각부는,
    상기 선박 엔진으로부터 배출되어 상기 흡수타워의 하단을 통과하는 배기가스로 해수를 공급받아 분사하여 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부이거나,
    배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관으로 청수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는 청수 열교환부인 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 CO2 제거부는 상기 배기가스 냉각부를 통과한 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡수액 제조부는,
    청수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브; 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소; 상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 NH3저장소로부터 공급되는 NH3를 분사하여 흡수액인 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크; 상기 암모니아수탱크 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서; 및 상기 암모니아수탱크로부터 상기 흡수액 농도조절부로 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡수액 농도조절부는,
    청수를 공급하는 청수공급라인; 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액인 암모니아수의 농도를 측정하는 pH센서; 상기 흡수액 제조부로부터 공급되는 암모니아수의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 pH센서에 의한 암모니아수 농도에 따라, 상기 흡수액 제조부로부터의 고농도 암모니아수를 혼합하여 농도를 높이거나 상기 청수공급라인의 청수를 혼합하여 농도를 낮추어, 암모니아수의 농도를 조절하는 믹서; 및 상기 믹서에 의한 혼합시 NH3의 증발을 방지하는 압력유지용 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 CO2 제거부는,
    상기 흡수액 농도조절부로부터 공급되는 암모니아수를 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐; CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재; 상기 충진재가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2제거반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷; CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이; 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수를 상기 충진재 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판; 암모니아수가 역류하지 않도록 형성된 격벽; 및 상기 격벽으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 상기 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 세정단과 상기 온실가스 저감단 사이에 형성되어, 상기 선박 엔진의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 암모니아 재생부는,
    상기 2가 금속수산화물 수용액를 저장하는 저장탱크; 상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액과 상기 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크; 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터; 상기 용액 및 침전물을 상기 필터로 고압으로 이송하는 고압펌프; 및 상기 필터에 의해 분리된 암모니아수 또는 청수를 저장하고 상기 흡수액 농도조절부로 공급하는 암모니아수 저장탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 저장탱크에 저장된 상기 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2인 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  19. 제 9 항에 있어서,
    상기 배기가스 냉각부는 해수를 공급받아 분사하여 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하는 SOx흡수부이고,
    상기 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하여 상기 흡수타워로부터 배출되는 세정된 수를 저장하는 세정수탱크, 상기 세정수탱크로 이송펌프에 의해 이송된 세정된 수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치, 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크로 구성되는, 배출단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  20. 제 6 항에 있어서,
    티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에, 상기 배기가스 순환단은 배기가스 재순환팬 출구측의 밸브를 통해, 연소공기의 상기 배기가스 재순환팬으로의 역류를 방지하고, 연소공기의 압력에 따라 상기 배기가스 재순환팬의 송풍압력을 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높여 재순환시키고,
    티어 3(Tier Ⅲ) 모드 운전시에, 상기 과급단으로 공급되는 배기가스의 일부를 우회시키거나, 압축된 연소공기의 일부를 외부로 배출하거나, 슬러지 건조용으로 공급하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 세정단은 상기 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 순환단은 상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스의 30% 내지 40%를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구비한 선박.
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