KR102647302B1 - 선박의 암모니아 배출 방지시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박의 암모니아 배출 방지시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암모니아를 연료로 사용하는 선박에서, 암모니아 공급 장치 및 엔진에서 배출되는 고압의 액상 암모니아를 SCR시스템에 활용함으로써, 연료로 활용되지 못한 암모니아를 질소산화물 정화에 사용하고, 암모니아가 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있는 선박의 암모니아 배출 방지시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

선박의 암모니아 배출 방지시스템 및 그 방법{Ammonia Emission Prevention System For Ships And Method Thereof}
본 발명은 선박의 암모니아 배출 방지시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암모니아를 연료로 사용하는 선박에서, 암모니아 공급 장치 및 엔진에서 배출되는 고압의 액상 암모니아를 SCR시스템에 활용함으로써, 연료로 활용되지 못한 암모니아를 질소산화물 정화에 사용하고, 암모니아가 대기로 배출되는 것을 방지할 수 있는 선박의 암모니아 배출 방지시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
국제해사기구(IMO)는 국제해상운송 부문에서 단위물동량당 이산화탄소 배출을 2030년까지 2008년 배출량 대비 최소 40% 줄이고 2050년까지는 70% 감축한다는 목표를 세워놓고 있으며, 신조선은 물론이고 현존선에 대하여도 선박에너지효율설계지수 등의 기준을 충족해야 함을 발표하였다.
이에, 이산화탄소와 같은 온실가스와 각종 유해물질의 배출이 현저히 적은 LNG, LPG와 같은 액화가스 연료의 사용이 늘어났으나, 국제해사기구(IMO) 2030 온실가스 감축목표 40% 달성은 석유, LNG 등 화석연료로는 불가능하기 때문에 이를 달성하기 위해서는 2030년 이전에 수소나 암모니아 등 대체연료 활용 기술을 개발해 상용화할 수밖에 없다고 판단하고 있다.
수소연료는 미세먼지를 포함하여 이산화탄소와 같은 대기오염물질이 전혀 배출되지 않아 스크러버나 SCR 등의 질소산화물 및 황산화물 저감장치가 필요 없을 뿐만 아니라 연료전지에도 활용할 수 있어 선내 전력공급에도 활용할 수 있고, 전력으로 운항하는 수소연료전지선박으로도 이용할 수 있다. 수소는 가솔린보다 질량당 에너지 밀도는 약 3배 높고 에너지 전환효율은 기존 디젤보다 30%가량 높지만, 단위부피당 에너지 함량은 약 1/4 수준이고, 저장온도가 영하 253℃이하여서 저장성이 매우 낮으므로, 현재로서는 대량으로 수송 및 저장하여 단독 연료로 사용하는 것은 어려움이 있는 실정이다.
이에, 수소와 마찬가지로 탄소중립 연료인 암모니아를 활용하는 다양한 방법이 제시되었으며, 암모니아는 가솔린과 비교하여 kg당 0.44배의 열량인 18.6 MJ/kg을 가지며, LPG와 같이 상온에서도 일정압력을 가하게 되면 액화되므로 저장성이 월등히 좋고, 하버-보슈법에 의해 대량생산이 용이하며, 압축수소 및 액체수소에 비해 단위부피당 에너지 밀도가 높아, 수소에 비하여 경제적이며 기술 장벽도 높지 않다는 장점을 가지고 있다. 그러나 암모니아는 일반 연료에 비하여 점화가 어렵고(난연성), 화염 속도가 느리며, 암모니아 연료 전용 엔진이 아직 상용화되지 않은 실정이므로, 암모니아를 단독 연료로 사용하기 보다는 중유, LNG 등 일반 연료와 혼합 사용할 필요가 있다.
현재 암모니아는 탄소중립을 달성하기 위한 탄화수소연료의 대체 연료원이자 차세대 청정 선박 연료원으로서 주목받고 있다. 그러나 암모니아는 신체에 자극적인 염기성 가스로서 유독성 기체이기 때문에 작업장 내 농도기준을 정하여 관리되고 있으며, 대기중으로 배출될 경우 산업현장에서 배출된 황산화물 등 각종 오염물질과 자동차 매연 등과 혼합되어 초미세먼지가 되므로 대기오염의 원인으로 꼽히고 있다. 암모니아 기체는 공기보다 가벼워 건조한 공기중에서는 자체 부력으로 빠르게 상승 및 확산하지만, 해상에서는 공기 중 습기와 빠르게 반응하여 선박표면 가까이에 체류하게 되어, 선체 부식을 야기할 수 있다.
선박에서 암모니아를 사용할 때 미반응 액상 암모니아가 발생하면, 배기 전 연소시켜 질소(N2)와 수소(H2)의 형태로 배출하거나, 기화시킨 후 농도가 낮으면 그대로 대기로 배출하는 방법을 생각해 볼 수 있으나, 액상 암모니아의 사용률을 떨어트리게 되는 문제가 있다.
또한 미사용 액상 암모니아를 SCR시스템에 활용하기 위하여는 ABS(Ammonium bisulfate, (NH4)HSO4), 흰색의 에어로졸(황산) 등의 형성을 방지하기 위해 엔진 운전하에 처리될 필요가 있었다.
따라서 연료로 사용되지 못한 액상 암모니아를 활용하여 암모니아 사용률을 높이는 한편, 대기 중 배출을 방지하여 암모니아에 의한 대기오염 등을 해결할 수 있는 선박의 암모니아 배출 방지시스템 및 그 방법의 개발이 필요하다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 암모니아 드럼과 세정장치를 이용하여 연료로 사용되지 못한 고압의 액상 암모니아로 암모니아수를 제조하여 SCR시스템에서 활용함으로써, 암모니아의 대기 배출을 방지하고, 암모니아의 사용률을 높일 수 있어 선박 운용 경제성이 개선되고, 엔진의 운전 여부에 구애를 받지 않고 SCR시스템에 필요한 환원제로서 암모니아수를 제조할 수 있는 시스템 및 방법을 제안하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 암모니아를 연료로 사용하는 선박에 있어서,
액상 암모니아를 저장하는 암모니아 탱크;
암모니아 탱크에서 엔진으로 액체 암모니아를 연료로 공급하는 연료공급라인;
상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급라인으로 회수하는 연료리턴라인;
연료공급라인 및 연료리턴라인에서 배출되는 액상 암모니아와 이로부터 증발된 암모니아 기체를 공급받는 암모니아 드럼(Knock out drum);
상기 암모니아 드럼에서 공급된 암모니아 기체를 세정수에 흡수시켜 암모니아수를 제조하는 세정장치;
상기 세정장치에서 제조된 암모니아수를 공급받는 세정수탱크;
상기 세정수탱크에 저장된 세정수의 암모니아 농도를 측정하는 농도센서;
세정수탱크의 세정수를 상기 세정장치에 공급하는 세정수공급라인;
상기 엔진 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화하는 SCR시스템; 및
상기 세정수탱크의 세정수를 SCR시스템에 공급하는 세정수배출라인:을 포함하되,
상기 농도센서에서 측정된 값이 일정 농도 미만이면 세정수를 상기 세정장치에 공급하고,
상기 농도센서에서 측정된 값이 일정 농도 이상이면 세정수를 상기 SCR시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인에서 암모니아 드럼으로 암모니아를 공급하는 벤트라인; 및
상기 벤트라인을 개폐하는 벤트 밸브:를 더 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 연료공급라인 상에는,
암모니아 탱크에서 공급된 암모니아를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 고압펌프;
고압펌프에서 압축된 암모니아를 엔진에서 필요한 온도로 조절하는 온도조절기; 및
온도조절기를 거친 암모니아에 포함된 이물질을 걸러내는 필터:가 마련되며,
상기 암모니아 탱크 및 고압펌프 사이의 연료공급라인 상에 제1 이중차단밸브;
상기 고압펌프 및 온도조절기 사이의 연료공급라인 상에 제2 이중차단밸브;
상기 필터 및 엔진 사이의 연료공급라인 상에 제3 이중차단밸브; 및
상기 연료리턴라인 상에 제4 이중차단밸브:가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 엔진은 엔진룸에 배치되고,
상기 연료공급라인 및 연료리턴라인 중 상기 엔진룸에 배치된 부분은, 암모니아가 이동하는 내측관 및 상기 내측관의 외면을 감싸는 외측관을 포함하는 이중관으로 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 벤트라인은,
상기 제1 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제1 벤트 밸브가 마련되는 제1 벤트라인;
상기 제2 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제2 벤트 밸브가 마련되는 제2 벤트라인;
상기 제3 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제3 벤트 밸브가 마련되는 제3 벤트라인;
상기 제4 이중차단밸브 사이의 연료리턴라인에서 분기되고, 제4 벤트 밸브가 마련되는 제4 벤트라인; 및
상기 제4 이중차단밸브 및 엔진 사이의 연료리턴라인의 내측관에서 분기되고, 제5 벤트 밸브가 마련되는 제5 벤트라인:을 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 암모니아 드럼은,
상기 제1 벤트라인 및 제2 벤트라인을 통해 배출되는 암모니아를 공급받는 제1 드럼; 및
상기 제3 벤트라인, 제4 벤트라인 및 제5 벤트라인을 통해 배출되는 암모니아를 공급받는 제2 드럼:을 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 내측관 및 외측관 사이의 환체공간(Annular space)에는 지속적으로 공기가 주입되고,
상기 연료공급라인 및 연료리턴라인의 환체공간에 주입된 공기는 상기 암모니아 드럼으로 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 연료공급라인의 환체공간에 주입된 공기를 제2 드럼으로 배출하는 제1 배기아웃렛; 및
상기 연료리턴라인의 환체공간에 주입된 공기를 제2 드럼으로 배출하는 제2 배기아웃렛:을 더 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 암모니아 드럼에는, 상기 액상 암모니아를 증발시켜 암모니아 기체를 생성하는 히터가 마련되고,
상기 암모니아 드럼에서 생성된 암모니아 기체를 상기 세정장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 세정수탱크에는,
상기 세정수탱크에 청수를 공급하는 청수 공급라인; 및
상기 세정수탱크 내 세정수 액위를 측정하는 액위센서:가 마련되고,
액위센서 측정값이 일정량 이하가 되면 세정수탱크에 청수를 공급하여, 세정수탱크 내 세정수의 양과 암모니아 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 세정수공급라인 상에 설치되어, 세정수를 상기 세정장치에 공급하는 세정수순환펌프; 및
상기 세정수배출라인 상에 설치되어, 세정수를 상기 SCR시스템에 공급하는 세정수배출펌프;을 더 포함하는, 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 SCR시스템은,
환원제로서 요소수를 저장하는 요소수저장탱크;
상기 배기가스 내 질소산화물의 선택적 촉매환원이 일어나는 SCR반응기(Selective Catalytic Reactor);
상기 요소수를 SCR반응기에 공급하는 요소수공급펌프;
상기 SCR반응기에 발생하는 슈트(Soot)를 제거하는 블로워; 및
상기 SCR반응기를 거쳐 정화된 배기가스 내 질소산화물의 농도를 측정하는 NOx 센서:를 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 세정장치는.
상기 세정수공급라인의 말단에 설치되고 상기 세정장치의 상단에 배치되어, 세정수를 분사하는 상부노즐;
상기 상부노즐 상단에 설치되어, 세정수 액적을 크게 하여 하부로 드레인(drain)되도록 하는 액적분리장치;
상기 세정장치의 하단에 배치되어, 암모니아 드럼에서 공급받은 암모니아 기체를 분사하는 하부노즐; 및
상기 상부노즐 및 하부노즐 사이에 설치되어, 상부노즐에서 분사되는 세정수와 하부노즐에서 분사되는 암모니아가 접촉하여 암모니아수가 형성되는 충진층:을 포함하고,
상기 상부노즐은 세정수를 상기 충진층의 하단 쪽으로 흘러내리도록 하고, 상기 하부노즐은 기화된 암모니아를 상기 충진층의 상단 쪽으로 분사함으로써, 세정수와 암모니아 간의 물질전달이 일어나는 것을 특징으로 하는, 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 충진층은 복수의 충진재로 채워진 구조이되,
상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 넓도록 설계된 형태를 가지고,
상기 충진층은 복수의 충진재가 불규칙적으로 쌓인 구조인 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 암모니아를 연료로 사용하는 선박에 있어서,
암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아를 세정수와 물질교환시켜 암모니아수를 제조하고,
상기 암모니아수를 SCR시스템에 공급하여 엔진의 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화하는 것을 포함하는, 선박의 암모니아 배출 방지방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 암모니아수의 농도가 기준 농도 미만이면, 암모니아를 흡수하기 위한 세정수로 공급되고,
암모니아수의 농도가 기준 농도 이상이면, SCR시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지방법이 제공된다.
바람직하게는, 암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아 중 기체 암모니아를 분리하여 세정수와 혼합해 암모니아수를 제조하고,
암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아 중 액체 암모니아는 암모니아 탱크로 회수하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지방법이 제공된다.
본 발명의 배출 방지시스템 및 방법에 따르면, 선박에서 사용되지 못한 고압의 액상 암모니아가 대기로 배출되는 것을 방지하여 환경 이슈를 야기하지 않고, 선내외의 안전성이 향상된다.
또한, 미사용 암모니아를 이용하여 제조된 암모니아수를 SCR시스템에서 활용함으로써, 암모니아의 사용률이 증대된다.
선박의 엔진이 정지 중인 때에도, 미사용 암모니아로부터 암모니아수를 제조할 수 있고, 선박의 엔진이 가동되면 암모니아수를 SCR시스템에 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 방지시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조 하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
이하 본 발명에서의 선박은 암모니아를 선내 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박을 가리키며, 대표적으로 LPG 운반선(LNG Carrier), LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소운반선, 암모니아운반선 등과 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다.
엔진의 연료로 암모니아를 공급받는 엔진이라 함은 LNG, LPG, HFO 등의 다른 선박용 연료와 함께 연료로 공급받는 것과 암모니아를 단독으로 연료로 공급받는 것을 포함하는 의미이고, 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진을 모두 포함한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 방지시스템을 개략적으로 도시하였다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 방지시스템을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 방지시스템은, 암모니아를 연료로 사용하는 선박에 있어서, 액상 암모니아를 저장하는 암모니아 탱크(10), 암모니아 탱크에서 엔진으로 액체 암모니아를 연료로 공급하는 연료공급라인(FSL), 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 연료공급라인으로 회수하는 연료리턴라인(FRL), 연료공급라인 및 연료리턴라인에서 배출되는 액상 암모니아와 이로부터 증발된 암모니아 기체를 공급받는 암모니아 드럼(Knock out drum, 21, 22), 암모니아 드럼에서 공급된 암모니아 기체를 세정수에 흡수시켜 암모니아수를 제조하는 세정장치(30), 세정장치에서 제조된 암모니아수를 공급받는 세정수탱크(40), 세정수탱크에 저장된 세정수의 암모니아 농도를 측정하는 농도센서(41), 세정수탱크의 세정수를 세정장치에 공급하는 세정수공급라인(50), 엔진 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화하는 SCR시스템(70) 및 세정수탱크의 세정수를 SCR시스템에 공급하는 세정수배출라인(60)을 포함하여, 농도센서에서 측정된 값이 일정 농도 미만이면 세정수를 세정장치에 공급하고, 농도센서에서 측정된 값이 일정 농도 이상이면 세정수를 SCR시스템에 공급하는 것을 특징으로 한다.
암모니아 탱크(10)는 선박의 엔진에 공급되는 액상 암모니아를 저장하며, 기체 암모니아를 가압하거나 탱크의 내부 온도를 낮추거나 가압 및 내부온도 강하를 통하여 액상의 암모니아로 저장할 수 있다. 예를 들면, 암모니아 탱크 내부 온도를 상온(약 25℃)으로 하고 내부 압력을 약 10 bar로 설정하여 암모니아를 액체 상태로 저장할 수 있다.
암모니아 탱크에 저장된 액상 암모니아는 저압펌프(1)에 의해 엔진(E)으로 공급되고, 액상 암모니아 연료는 엔진으로 공급되기 위하여 선박의 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 주는 연료공급부(LFS, Liquid Fuel Supply)를 거친다. 연료공급부는 저압펌프에서 이송된 암모니아를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 고압펌프(압축펌프)(2), 고압펌프에서 압축된 암모니아 중 일부를 공급받아 일시적으로 저장하고 다시 고압펌프로 공급해주는 재순환드럼(3), 고압펌프에서 압축된 연료를 가열 또는 냉각하여 엔진에서 필요한 온도로 조절하는 온도조절기(4), 엔진 보호를 위해 연료에 포함된 이물질을 걸러내는 필터(5) 등을 포함할 수 있다. 액체상태의 암모니아를 사용하는 경우, 기화기는 필요하지 않다. 구체적으로 액상 암모니아는 고압펌프에 의해 약 70bar 정도로 가압되고, 온도조절기를 통해 엔진에 요구되는 온도범위(25℃~55℃)에 도달하여, 엔진에 공급될 수 있다.
연료공급라인(FSL)은 연료공급부에 포함되며, 암모니아 탱크와 선박의 엔진 사이를 연결하여 액상 암모니아를 공급한다. 연료공급라인 상에 저압펌프, 고압펌프, 온도조절기, 필터 등이 배치되어 작동된다.
연료리턴라인(FRL)은, 엔진에 공급되었으나 소비되지 못한 암모니아를 연료공급라인으로 회수하여 엔진으로 재공급하거나, 기액분리기를 통해 분리된 액상 암모니아를 공급받아 다시 암모니아 탱크에 공급할 수 있다.
선박의 엔진이 배치되는 구역을 엔진룸(Engine room)이라 하며, 연료공급라인 및 연료리턴라인 중 엔진룸에 배치된 부분은, 액상 암모니아의 누출 방지를 위하여, 암모니아가 이동하는 내측관(IP1, IP2) 및 상기 내측관의 외면을 감싸는 외측관(OP1, OP2)을 포함하는 이중관으로 마련될 수 있다.
내측관은 외측관 또는 덕트로 폐위되어, 내측관의 암모니아 가스 누설이 발생하더라도 엔진룸 내에서 가스가 방출되는 것이 방지된다. 내측관 및 외측관 사이에는 암모니아 가스 탐지기 및 배기통풍장치(ventilation)를 설치하여 누설된 암모니아를 감지하고 배출하여 제거할 수 있다.
이중관의 내측관 및 외측관 사이의 빈 공간은 환체공간(annular space)으로 불리며, 배기통풍장치에 의해 환체공간에는 지속적으로 공기가 주입될 수 있고, 주입된 공기는 암모니아 드럼으로 배출하거나, 대기로 배출할 수 있다. 환체공간을 거친 공기 내 암모니아 농도 수준에 따라 암모니아 드럼으로 배출할 지, 대기로 배출할 지를 결정할 수 있다.
환체공간에는 배기인렛(ventilation air inlet)으로 공기가 주입되어, 배기아웃렛(ventilation air outlet)을 통해 배출될 수 있다.
본 실시예 시스템에서, 연료공급라인의 이중관 부분이 시작되는 지점 및 연료리턴라인의 이중관 부분이 끝나는 지점에 각각 배기인렛이 마련되어, 환체공간으로 공기가 주입될 수 있고, 엔진 측의 연료공급라인 및 연료리턴라인의 외측관 각각에서 분기된 배기아웃렛(VO1, VO2)이 마련되어, 환체공간에 주입된 공기를 배출할 수 있다.
연료공급라인 및 연료리턴라인 상에는 연료의 효율적인 공급 및 차단을 위하여 밸브유닛(FVU, Fuel Valve Unit)이 설치될 수 있다. 밸브유닛은 이중차단밸브(double block and bleed valve) 및 마스터 연료 밸브(Master Fuel Valve) 등을 포함하는 밸브의 집단이다.
마스터 연료 밸브(Master Fuel Valve)는 연료공급라인 및 연료리턴라인에 설치되어, 연료 누설 등 연료 공급 및 처리 등에 이상상태가 발생하면 각 라인을 차단하여 연료가 더이상 공급되지 않도록 한다.
이중차단밸브(Double block and bleed valve)는 연료가 이동하는 배관에 설치되며, 연료공급의 효율적인 차단을 위하여 이중의 밸브를 설치하고, 그 밸브들 사이에 벤트(vent)관을 분기하여 연료공급장치와 엔진 사이를 효과적으로 차단할 수 있다.
본 실시예 시스템에서, 이중차단밸브는, 암모니아 탱크 및 고압펌프 사이의 연료공급라인 상에 제1 이중차단밸브(DV1, DV2), 고압펌프 및 온도조절기 사이의 연료공급라인 상에 제2 이중차단밸브(DV3, DV4), 필터 및 엔진 사이의 연료공급라인 상에 제3 이중차단밸브(DV5, DV6) 및 연료리턴라인 상에 제4 이중차단밸브(DV7, DV8)가 마련될 수 있다.
연료공급라인 및 연료리턴라인에서 암모니아 드럼으로 암모니아를 공급하는 벤트라인(VL1~VL5)이 마련될 수 있고, 상기 벤트라인은 벤트 밸브(VV1~VV5)에 의해 열리고 닫힌다.
본 실시예 시스템에서, 벤트라인은, 제1 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제1 벤트 밸브(VV1)가 마련되는 제1 벤트라인(VL1), 제2 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제2 벤트 밸브(VV2)가 마련되는 제2 벤트라인(VL2), 제3 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제3 벤트 밸브(VV3)가 마련되는 제3 벤트라인(VL3), 제4 이중차단밸브 사이의 연료리턴라인에서 분기되고, 제4 벤트 밸브(VV4)가 마련되는 제4 벤트라인(VL4) 및 제4 이중차단밸브 및 엔진 사이의 연료리턴라인의 내측관에서 분기되고, 제5 벤트 밸브(VV5)가 마련되는 제5 벤트라인(VL5)을 포함한다.
암모니아 드럼(21, 22)은 기액분리장치로서, 바람직하게는 녹아웃드럼(Knock out drum, K.O 드럼)이고, 연료공급라인 및 연료리턴라인에서 배출되는 액상 암모니아와 이로부터 증발된 암모니아 기체를 분리하여, 암모니아 기체는 세정장치에 공급하고, 분리된 액상 암모니아는 암모니아 탱크로 회수할 수 있다. 암모니아 드럼은, 액상 암모니아를 증발시켜 암모니아 기체를 생성하는 히터를 더 포함할 수 있고, 생성된 암모니아 기체를 세정장치에 공급할 수 있다.
본 실시예 시스템에서, 암모니아 드럼은 선박 내부에 넓게 분포하는 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 적절히 공급받고 처리하기 위하여, 제1 벤트라인 및 제2 벤트라인을 통해 배출되는 암모니아를 공급받는 제1 드럼(21) 및 제3 벤트라인, 제4 벤트라인 및 제5 벤트라인을 통해 배출되는 암모니아를 공급받는 제2 드럼(22)을 포함할 수 있다.
또한 연료공급라인의 외측관에서 분기되어 제2 드럼으로 연결되는 제1 배기아웃렛(VO1) 및 연료리턴라인의 외측관에서 분기되어 제2 드럼으로 연결되는 제2 배기아웃렛(VO2)을 통하여, 외측관에서 배출되는 암모니아를 제2 드럼(22)에 공급할 수 있다.
본 실시예 시스템은, 제1 드럼에서 기화된 암모니아는 제1 연결라인(L1)을 통해 세정장치(30)에 공급되고, 제2 드럼에서 기화된 암모니아는 제1 및 제2 연결라인(L1, L2)을 통해 세정장치(30)에 공급된다. 제2 연결라인은 제2 드럼과 제1 연결라인을 연결하거나, 제1 연결라인과 독립하여 제2 드럼과 세정장치를 직접 연결할 수 있다. 제1 연결라인 또는, 제1 연결라인 및 제2 연결라인은 세정장치 내부의 하단에까지 연장되어, 기화된 암모니아가 분사되는 노즐을 구비할 수 있다.
세정장치(30)는 암모니아 드럼(21, 22)으로부터 암모니아 기체를 공급받아, 암모니아수(NH4OH)를 제조할 수 있으며. 반응식은 하기와 같다. 세정수에 기체 암모니아를 흡수시켜 암모니아수를 제조함으로써, 암모니아 탱크 및 엔진 등에서 배출된 액상 암모니아의 선외 배출이 방지된다.
NH3 + H2O → NH4OH (발열반응, 1650J/Kg)
제1 드럼 및 제2 드럼에서 배출되는 암모니아 기체는 고압 기체이므로, 세정장치는 비교적 큰 용량으로 하여 암모니아 기체 압력이 빠르게 낮아지도록 하는 것이 바람직하다. 암모니아 기체의 흡수온도는 특별한 제약은 없으나, 용해도를 고려하여 세정장치는 바람직하게는 50℃이하에서 운전할 수 있다.
세정수탱크(40)는 세정장치에 세정수를 공급하고, 세정장치에서 제조된 암모니아수를 공급받는다.
세정수탱크(40)는, 세정수의 양과 암모니아 농도를 조절하기 위하여 청수를 공급하는 청수 공급라인(43) 및 세정수가 일정량 이하가 되면 청수를 공급하기 위하여 액위를 측정하는 액위센서(42)를 포함할 수 있다.
액위센서(42)는 세정수의 양이 일정량 이하가 되는 것을 감지하여, 부족한 세정수만큼 청수를 공급하도록 할 수 있다. 구체적으로, 고농도의 세정수를 SCR시스템으로 공급한 후에 세정수의 양이 적어질 경우, 세정수탱크의 세정수가 액위센서에 설정된 기준 값에 도달할 때까지 청수를 공급할 수 있다.
농도센서(41)는 세정수탱크의 기존 세정수 및 세정장치에서 공급된 암모니아수의 혼합액의 암모니아 농도를 측정하며, pH 또는 밀도 측정 등 다양한 방법을 이용할 수 있다. 암모니아 농도가 일정 수치에 도달할 때까지 세정수탱크에 저장된 세정수를 반복하여 세정장치에 공급한다. 세정수탱크에 암모니아수가 반복하여 축적됨에 따라, 세정수의 암모니아 농도가 일정 수치 이상이 되면, 세정수는 SCR시스템에 공급되어 환원수로서 사용될 수 있다.
암모니아수의 농도가 증가할수록 분압이 증가하므로, 세정수탱크로 암모니아수가 지속적으로 공급되면, 세정수탱크에 저장된 세정수가 고농도의 암모니아수가 되어 증발손실되는 암모니아가 많아진다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 바람직하게는 농도센서에서 측정된 농도 값에 따라 세정수탱크 내 압력을 높게 유지할 수 있으며, 세정수탱크 내부에 압축공기를 주입할 수 있고, 구체적으로, 암모니아를 -34℃ 및 8.5bar에서 저장하고 세정수탱크 내 세정수(암모니아수) 농도가 50%인 조건에서, 선내에 가용한 7barg air를 주입하여 증발손실되는 암모니아를 저감할 수 있다.
세정수의 암모니아 농도를 낮게 유지하면 세정장치 내부에서 암모니아를 대부분 흡수하여 배출되는 암모니아가 거의 없게 된다. 그러므로 일정 농도 이상의 세정수를 SCR시스템으로 일정량 공급하고, 암모니아 흡수효율을 고려하여 잔여 세정수에 청수를 공급하여 암모니아 농도를 낮춘 후 세정장치에 재공급하는 과정을 반복함으로써, 암모니아의 배출을 방지하고, 암모니아 사용률을 증대할 수 있다.
암모니아 농도가 지나치게 높아져 세정수로서 사용이 곤란하거나, 세정수의 암모니아 농도가 일정수준 이상임에도 SCR시스템에 공급할 시점이 아닐 경우에는, 청수 공급라인을 통하여 청수를 공급함으로써, 세정수의 암모니아 농도를 낮출 수 있다. 또한, 세정수의 암모니아 농도를 높여 SCR시스템에서 사용해야 할 경우, 청수 공급을 중단하여 세정수의 암모니아 농도를 일정 수준 이상으로 높인 후, SCR시스템에 공급할 수 있다.
세정수공급라인(50)은 세정수를 세정수탱크로부터 세정장치로 공급하는 연결 배관이다. 세정수공급라인은 세정장치 내부의 상단에까지 연장되어, 세정수가 분사되는 상부노즐을 구비한다.
세정수배출라인(60)은 세정수탱크에 저장된 세정수의 암모니아 농도가 일정 수준 이상이 되면 SCR시스템(70)에 공급하는 연결 배관이다. 세정수배출라인은 세정수공급라인에서 분기하여 SCR시스템에 연결되거나, 독립하여 세정수탱크와 SCR시스템을 직접 연결할 수 있다.
세정수순환펌프(51)는 세정수공급라인 상에 설치되어, 세정장치에 세정수를 공급하며, 세정수배출펌프(61)는 세정수배출라인 상에 설치되어, SCR시스템에 세정수를 공급할 수 있다. 각각의 펌프 작동 여부에 따라 세정수를 세정장치, SCR시스템 또는, 세정장치 및 SCR시스템에 공급하게 된다.
세정장치에서 제조된 암모니아수는 세정수탱크에 공급되어, 세정수탱크에 저장된 세정수와 혼합되고, 일정 농도 미만이면 세정장치에 재공급되어 기화된 암모니아를 더 흡수하며, 이러한 과정을 반복하며 순환하고, 세정수탱크의 세정수가 일정 농도 이상이 되면 SCR시스템에 환원제로서 공급될 수 있다.
세정장치(30)는. 세정수공급라인의 말단에 설치되고 세정장치의 상단에 배치되어, 세정수를 분사하는 상부노즐(31), 상부노즐 상단에 설치되어, 세정수 액적을 크게 하여 하부로 드레인(drain)되도록 하는 액적분리장치(34), 제1 연결라인의 말단에 설치되고 세정장치의 하단에 배치되어, 기화된 암모니아를 분사하는 하부노즐(33) 및 상부노즐 및 하부노즐 사이에 설치되어, 상부노즐에서 분사되는 세정수와 하부노즐에서 분사되는 암모니아가 접촉하여 암모니아수가 형성되는 충진층(32)을 포함할 수 있다. 또한 세정장치에서 배출되는 기체 중 암모니아 농도를 감지하는 배기 농도센서(35)를 더 포함할 수 있다.
액적분리장치(34)는 상부노즐에서 분사된 세정수가 대기중으로 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다. 예를 들면, 굴곡진 다수의 판 형태를 가질 수 있으며, 세정수 미스트(mist)가 굴곡에 충돌하여 액적이 커지면 세정장치의 하부로 떨어지며 충진층을 거치도록 할 수 있다.
충진층(32)은 복수의 충진재로 구성될 수 있다. 충진재는 다양한 형태를 가질 수 있고, 바람직하게는 단위 부피당 접촉면적이 넓도록 설계될 수 있다. 다양한 형태의 충진재들은 단위부피당 접촉면적, 기체의 압력강하 정도, 범람 속도 등의 고유 값을 가지므로, 이를 고려하여 암모니아수 제조에 적합한 충진재(packing)를 선정할 수 있다. 충진재는 세라믹, 플라스틱, 금속 등의 소재로 이루어 질 수 있고, 라시히링(raschig ring), 안장형태, 나선환텔러렛(tellerette) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 다음은 다양한 형태를 가진 충진재 예시들을 나타낸다.
암모니아 기체의 최대 배출량을 고려하여, 세정장치 내에서 암모니아 기체의 유속과 세정수의 유속이 범람속도의 약 1/2 이하가 되도록 세정장치의 직경과 높이를 결정할 수 있다.
암모니아가 물에 용해되어 암모니아수를 생성하는 반응은 발열반응이므로, 세정장치의 온도 상승을 방지하기 위하여 쿨링자켓(cooling jacket)을 더 포함할 수 있다.
세정수와 암모니아 기체 간에 접촉이 이루어지지 않고 암모니아 기체가 흘러 올라가거나, 세정수가 흘러내리는 channeling 현상을 방지하기 위하여 충진층은 복수의 충진재가 불규칙적으로 쌓인 구조로 하는 것이 바람직하다. 또는 충진층을 여러 개의 층으로 마련하고, 각 충진층 사이에 용액 재분배기를 설치할 수 있다. 구체적으로 용액 재분배기는 최상층에 마련된 충진층을 거친 세정수를 모아 다음 충진층을 향하여 재분배할 수 있고, 이로써 암모니아 기체의 흡수율이 높아질 수 있다.
상부노즐(31)은 세정장치의 상단에 설치되어, 세정수가 충진층의 하단 쪽으로 흘러내리도록 하고, 하부노즐(33)은 세정장치의 하단에 설치되어, 기화된 암모니아는 충진층의 상단 쪽으로 분사함으로써, 세정수와 암모니아 간의 물질전달이 원활하게 일어날 수 있다. 구체적으로 상부노즐 및 하부노즐은 하기와 같이 세정수공급라인 또는 제1 연결라인(제2 연결라인)을 중심 축으로 하여 좌우로 복수의 분배관을 가진 형태일 수 있고, 각각의 분배관은 세정장치의 단면 모양에 따라 동일하거나 상이한 길이를 가질 수 있으며, 세정수 또는 암모니아 기체가 분사되는 노즐은 일정한 크기의 홀(Hole, (a)), 스프레이 방식(b) 등을 이용할 수 있다.
세정수에 용해되지 못한 암모니아 가스는 세정장치 상부로부터 배출되어, SCR반응기 하단부에 공급되어 요소수 또는 암모니아수와 함께 분사될 수 있고, 농도가 낮은 경우 그대로 대기에 배출할 수 있다.
SCR시스템(70)은 선박의 엔진 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화한다.
SCR시스템은, 환원제로서 요소수를 저장하는 요소수저장탱크(71), 배기가스 내 질소산화물의 선택적 촉매환원이 일어나는 SCR반응기(Selective Catalytic Reactor, 72)), 요소수를 SCR반응기에 공급하는 요소수공급펌프(73), SCR반응기에 발생하는 슈트(Soot)를 제거하는 블로워(75) 및 SCR반응기를 거쳐 정화된 배기가스 내 질소산화물의 농도를 측정하는 NOx 센서(74)를 포함할 수 있다.
SCR반응기(72)는 촉매층을 포함하며, 요소수 또는 세정수(암모니아수)를 공급받아, 엔진에서 배출된 배기가스 중 질소산화물을 환원시켜, 질소(N2) 및 물(H2O)로 배출한다. 촉매층은 질소산화물의 환원반응이 일어나는 넓은 표면적을 가지며, 구체적으로 내부에 많은 채널(Channel)이 있는 블록(block)형태를 가질 수 있다.
엔진 작동 중에는 고온에서 SCR시스템이 작동할 수 있으므로, 요소수 또는 세정수를 선택적으로 사용할 수 있고, 세정수를 이용해 암모니아수의 제조가 가능하다. 세정수를 이용한 암모니아수의 제조는 엔진 미작동 또는 부하 강하 시에도 가능하여, SCR시스템을 작동할 수 있는 조건 하에서 SCR시스템에 암모니아수를 공급할 수 있다.
요소수저장탱크(71)에 저장된 요소수는 요소수공급펌프(73)에 의하여 SCR반응기(72)에 공급된다. 요소수저장탱크 내부의 공기를 배출하기 위하여 선외로 연결된 공기배출관(Air vent pipe)를 설치해야 한다.
블로워(75)는 압축공기를 이용하여 SCR반응기 내부의 그을음(Soot)을 제거할 수 있다. SCR시스템 운전 중에 주기적으로 작동하며, 배기가스 배관을 통해 오염 물질은 외기로 배출된다.
NOx센서(74)는 정화된 배기가스 내 질소산화물의 농도를 측정하여, 대기 배출 기준에 적합한 지 결정할 수 있다.
SCR시스템은 Vaporizer/mixer, 환원제 Dosing Unit, 환원제 Injection, SCR 컨트롤 시스템, SCR Heating system 등을 더 포함할 수 있다.
Vaporizer 및 SCR반응기는 큰 열용량을 가지며 이들은 작동에 필요한 온도로 예열해야 하나, 항구에서 엔진이 정지하고 있는 상태에서는 SCR시스템의 온도가 낮아지는 문제가 발생하므로, SCR Heating system을 더 포함하여 SCR시스템의 작동 온도를 유지할 수 있다.
SCR 컨트롤 시스템은 SCR 밸브, 세정수 배출펌프 등의 동작을 조절하여 요소수 또는 세정수(암모니아수)의 투입량을 조절할 수 있고, 블로워의 작동 주기 및 압축공기 공급량, SCR Heating system의 작동, 질소산화물 정화 후 배기가스의 배출 등 SCR시스템 전반을 컨트롤할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 선박의 암모니아 배출 방지방법은, 암모니아를 연료로 사용하는 선박에 있어서, 암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 고압의 액상 암모니아를 세정수와 물질교환시켜 암모니아수를 제조하고, 암모니아수를 SCR시스템에 공급하여 엔진의 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화하는 것을 포함한다.
제조된 암모니아수의 농도가 기준 농도 미만이면, 암모니아를 흡수하기 위한 세정수로 공급되고, 암모니아수의 농도가 기준 농도 이상이면, SCR시스템에 공급할 수 있다.
암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아 중 기체 암모니아는 분리하여 세정수와 혼합해 암모니아수를 제조하여 SCR시스템에 환원제로서 사용하고, 암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아 중 액체 암모니아는 암모니아 탱크로 회수하여 연료로 재공급할 수 있다.
암모니아수의 농도가 세정수 또는 환원제로서 요구되는 농도 범위보다 높으면 청수를 공급하여 농도를 조절하고, 암모니아수의 농도가 환원제로서 요구되는 농도 범위보다 낮으면 농도 범위에 도달할 때까지 세정수로서 반복하여 공급될 수 있다.
암모니아수가 SCR시스템으로 공급되어 세정수로서 요구되는 양이 충족되지 않으면, 청수를 공급하여 세정수의 양을 조절할 수 있다.
상기한 선박의 암모니아 배출 방지시스템의 기재와 중복되는 범위에서 동일하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.
E: 엔진
EL: 배기가스 배출 라인
LFS: 연료공급부
FVU: 밸브유닛
FSL: 연료공급라인
FRL: 연료리턴라인
DV1~DV8: 이중차단밸브
VV1~VV5: 벤트 밸브
VL1~VL5: 벤트라인
VO1, VO2: 제1, 제2 배기아웃렛
IP1, IP2: 내측관
OP1, OP2: 외측관
L1, L2: 제1, 제2 연결라인
10: 암모니아 탱크
21, 22: 제1 드럼, 제2 드럼
30: 세정장치
31: 상부노즐
32: 충진층
33: 하부노즐
34: 액적분리장치
35: 농도센서
40: 세정수탱크
41: 농도센서
42: 액위센서
43: 청수 공급라인
50: 세정수공급라인
51: 세정수순환펌프
60: 세정수배출라인
61: 세정수배출펌프
70: SCR시스템
71: 요소수저장탱크
72: SCR반응기
73: 요소수공급펌프
74: NOx센서
75: 블로워
1: 저압펌프
2: 고압펌프
3: 재순환드럼
4: 온도조절기
5: 필터

Claims (17)

  1. 암모니아를 연료로 사용하는 선박에 있어서,
    액상 암모니아를 저장하는 암모니아 탱크;
    암모니아 탱크에서 엔진으로 액체 암모니아를 연료로 공급하는 연료공급라인;
    상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급라인으로 회수하는 연료리턴라인;
    연료공급라인 및 연료리턴라인에서 배출되는 액상 암모니아와 이로부터 증발된 암모니아 기체를 공급받는 암모니아 드럼;
    상기 암모니아 드럼에서 공급된 암모니아 기체를 세정수에 흡수시켜 암모니아수를 제조하는 세정장치;
    상기 세정장치에서 제조된 암모니아수를 공급받는 세정수탱크;
    상기 세정수탱크에 저장된 세정수의 암모니아 농도를 측정하는 농도센서;
    세정수탱크의 세정수를 상기 세정장치에 공급하는 세정수공급라인;
    상기 엔진 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화하는 SCR시스템; 및
    상기 세정수탱크의 세정수를 SCR시스템에 공급하는 세정수배출라인:을 포함하되,
    상기 농도센서에서 측정된 값이 일정 농도 미만이면 세정수를 상기 세정장치에 공급하고,
    상기 농도센서에서 측정된 값이 일정 농도 이상이면 세정수를 상기 SCR시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료공급라인 및 연료리턴라인에서 암모니아 드럼으로 암모니아를 공급하는 벤트라인; 및
    상기 벤트라인을 개폐하는 벤트 밸브:를 더 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 연료공급라인 상에는,
    암모니아 탱크에서 공급된 암모니아를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 고압펌프;
    상기 고압펌프에서 압축된 암모니아를 엔진에서 필요한 온도로 조절하는 온도조절기; 및
    상기 온도조절기를 거친 암모니아에 포함된 이물질을 걸러내는 필터:가 마련되며,
    상기 암모니아 탱크 및 고압펌프 사이의 연료공급라인 상에 제1 이중차단밸브;
    상기 고압펌프 및 온도조절기 사이의 연료공급라인 상에 제2 이중차단밸브;
    상기 필터 및 엔진 사이의 연료공급라인 상에 제3 이중차단밸브; 및
    상기 연료리턴라인 상에 제4 이중차단밸브:가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 엔진은 엔진룸에 배치되고,
    상기 연료공급라인 및 연료리턴라인 중 상기 엔진룸에 배치된 부분은, 암모니아가 이동하는 내측관 및 상기 내측관의 외면을 감싸는 외측관을 포함하는 이중관으로 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 벤트라인은,
    상기 제1 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제1 벤트 밸브가 마련되는 제1 벤트라인;
    상기 제2 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제2 벤트 밸브가 마련되는 제2 벤트라인;
    상기 제3 이중차단밸브 사이의 연료공급라인에서 분기되고, 제3 벤트 밸브가 마련되는 제3 벤트라인;
    상기 제4 이중차단밸브 사이의 연료리턴라인에서 분기되고, 제4 벤트 밸브가 마련되는 제4 벤트라인; 및
    상기 제4 이중차단밸브 및 엔진 사이의 연료리턴라인의 내측관에서 분기되고, 제5 벤트 밸브가 마련되는 제5 벤트라인:을 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 암모니아 드럼은,
    상기 제1 벤트라인 및 제2 벤트라인을 통해 배출되는 암모니아를 공급받는 제1 드럼; 및
    상기 제3 벤트라인, 제4 벤트라인 및 제5 벤트라인을 통해 배출되는 암모니아를 공급받는 제2 드럼:을 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 내측관 및 외측관 사이의 환체공간(Annular space)에는 지속적으로 공기가 주입되고,
    상기 연료공급라인 및 연료리턴라인의 환체공간에 주입된 공기는 상기 암모니아 드럼으로 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연료공급라인의 환체공간에 주입된 공기를 제2 드럼으로 배출하는 제1 배기아웃렛; 및
    상기 연료리턴라인의 환체공간에 주입된 공기를 제2 드럼으로 배출하는 제2 배기아웃렛:을 더 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 암모니아 드럼에는, 상기 액상 암모니아를 증발시켜 암모니아 기체를 생성하는 히터가 마련되고,
    상기 암모니아 드럼에서 생성된 암모니아 기체를 상기 세정장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 세정수탱크에는,
    상기 세정수탱크에 청수를 공급하는 청수 공급라인; 및
    상기 세정수탱크 내 세정수 액위를 측정하는 액위센서:가 마련되고,
    액위센서 측정값이 일정량 이하가 되면 세정수탱크에 청수를 공급하여, 세정수탱크 내 세정수의 양과 암모니아 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정수공급라인 상에 설치되어, 세정수를 상기 세정장치에 공급하는 세정수순환펌프; 및
    상기 세정수배출라인 상에 설치되어, 세정수를 상기 SCR시스템에 공급하는 세정수배출펌프;을 더 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 SCR시스템은,
    환원제로서 요소수를 저장하는 요소수저장탱크;
    상기 배기가스 내 질소산화물의 선택적 촉매환원이 일어나는 SCR반응기(Selective Catalytic Reactor);
    상기 요소수를 SCR반응기에 공급하는 요소수공급펌프;
    상기 SCR반응기에 발생하는 슈트(Soot)를 제거하는 블로워; 및
    상기 SCR반응기를 거쳐 정화된 배기가스 내 질소산화물의 농도를 측정하는 NOx 센서:를 포함하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 세정장치는.
    상기 세정수공급라인의 말단에 설치되고 상기 세정장치의 상단에 배치되어, 세정수를 분사하는 상부노즐;
    상기 상부노즐 상단에 설치되어, 세정수 액적을 크게 하여 하부로 드레인(drain)되도록 하는 액적분리장치;
    상기 세정장치의 하단에 배치되어, 암모니아 드럼에서 공급받은 암모니아 기체를 분사하는 하부노즐; 및
    상기 상부노즐 및 하부노즐 사이에 설치되어, 상부노즐에서 분사되는 세정수와 하부노즐에서 분사되는 암모니아가 접촉하여 암모니아수가 형성되는 충진층:을 포함하고,
    상기 상부노즐은 세정수를 상기 충진층의 하단 쪽으로 흘러내리도록 하고, 상기 하부노즐은 기화된 암모니아를 상기 충진층의 상단 쪽으로 분사함으로써, 세정수와 암모니아 간의 물질전달이 일어나는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 충진층은 복수의 충진재로 채워진 구조이되,
    상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 넓도록 설계된 형태를 가지고,
    상기 충진층은 복수의 충진재가 불규칙적으로 쌓인 구조인 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지시스템.
  15. 암모니아를 연료로 사용하는 선박에 있어서,
    암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아를 세정수와 물질교환시켜 암모니아수를 제조하고,
    상기 암모니아수를 SCR시스템에 공급하여 엔진의 배기가스에 포함된 질소산화물을 정화하는 것을 포함하되,
    상기 암모니아수의 농도가 기준 농도 미만이면, 암모니아를 흡수하기 위한 세정수로 공급되고,
    상기 암모니아수의 농도가 기준 농도 이상이면, SCR시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지방법.
  16. 삭제
  17. 청구항 15에 있어서,
    암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아 중 기체 암모니아를 분리하여 세정수와 혼합해 암모니아수를 제조하고,
    암모니아 탱크 또는 엔진에서 배출되는 암모니아 중 액체 암모니아는 상기 암모니아 탱크로 회수하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 방지방법.
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