KR20200012164A - 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템 및 이를 이용한 운영 방법 - Google Patents

밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템 및 이를 이용한 운영 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마를 오존 발생기 및 NOx 처리기에서 각각 공급받아 처리함으로써 IMO에서 규정하는 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준과 ECA 구간을 운항시의 NOx 배출 기준을 모두 만족시킬 수 있는 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템 및 이를 이용한 운영 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템으로서, 상기 밸러스트 수 처리 장치는 밸러스트 탱크에 오존을 공급하는 오존 발생기를 포함하고, 상기 오존 발생기에 플라즈마를 공급하는 플라즈마 발생기를 포함하며, 상기 배기가스 처리 장치는 상기 플라즈마 발생기와 연결되고, 상기 플라즈마를 공급받아 상기 선박의 엔진에서 배기되는 배기가스의 질소산화물(NOx)을 저감시켜 외부로 배출시키는 NOx 처리기를 포함하는, 통합 관리 시스템이 제공된다.

Description

밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템 및 이를 이용한 운영 방법{INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM OF BALLAST WATER TREATMENT SYSTEM AND EXHAUST GAS TREATMENT SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING USING THE SAME}
본 발명은 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템 및 이를 이용한 운영 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마를 오존 발생기 및 NOx 처리기에서 각각 공급받아 처리함으로써 IMO에서 규정하는 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준과 ECA 구간을 운항시의 NOx 배출 기준을 모두 만족시킬 수 있는 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템 및 이를 이용한 운영 방법에 관한 것이다.
선박 평형수(Ballst Water, 이하 '밸러스트 수'라 한다)는 선박에 짐을 싣고 내리는 과정에서, 또는 공선 상태에서 선박의 균형을 잡기 위해 선박의 평형수 탱크 안으로 채우거나 바다로 배출하는 물을 말한다.
이러한 밸러스트 수는 선박의 흘수와 트림(trim: 선박의 앞뒤 경사)을 조절하기 위하여 적재하는 중량물로서, 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되며, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다.
밸러스트 수는 선박이 철재로 건조되기 시작한 1870년대 후반부터 사용되고 있으며, 선박에 따라 밸러스트 수를 적재하지 않고 광석이나 모래 등을 밸러스트로 사용하는 경우도 있으나, 오늘날에는 해수나 담수를 밸러스트로 사용하는 것이 보편화되어 있다.
항만이나 수로 또는 대양에서 해수 또는 담수를 취수하여 밸러스트 탱크에 적재되는 밸러스트 수에는 통상 취수된 해수 또는 담수에 포함된 여러 가지 해양생물이 포함되며, 이들이 밸러스트 수와 함께 취수되어 선박의 밸러스트 탱크로 옮겨진다.
밸러스트 수의 취수와 배출은 선박이 기항하는 국가의 산업발전 정도, 자원 등의 보존 여부 등에 따라 차이가 있을 수 있는데, 선박의 특성상 밸러스트 수를 대량으로 적재해야 하는 유조선이나 선적 화물선(bulk carrier)의 경우, 산유국이나 철광석 등의 원료 수출국이 수입국에 비하여 밸러스트 수에 기생하는 각종 병원균이나 외래 해양 생물종의 위험에 노출될 가능성이 많다.
국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)의 자료에 따르면, 전세계적으로 매년 100억 톤 이상의 밸러스트 수를 운송하는 것으로 추정되고 있다.
밸러스트 수의 가장 큰 문제점은 기본적으로 밸러스트 수가 외래 해양 생물종을 전파하는 매체로 이용된다는 점인데, 즉 밸러스트 수 내에 포함된 특정 해역의 생물 또는 병원균 등이 밸러스트 수를 담고 있는 선박에 의해 전혀 다른 타 해역으로 이송되어 그 해역의 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 된다.
이에, 국제해사기구(IMO)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 밸러스트수 처리 장치(BTWS: Ballast Water Treatment System)를 선박에 탑재하도록 하여 위반시 해당 선박의 입항을 전면금지하도록 하였다.
또한, 국제해사기구(IMO)의 규제를 받고 있는 것은 선박에서 배출되는 배기가스에 포함되는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이며, 최근에는 이산화탄소(CO2)의 배출도 규제하려 하고 있다.
질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 경우, 1997년 해상오염 방지협약(MARPOL; The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서를 통하여 제기되고, 2005년 5월에 발효요건을 만족하여 현재 강제규정으로 이행되고 있다.
한편, LNG(또는 LPG, MeOH 등)를 연료로 사용하여 추진 또는 발전 동력을 얻을 수 있는 선박용 엔진으로는 MEGI 엔진, X-DF 엔진 또는 DF 엔진 등이 있다.
MEGI 엔진은 LNG를 극저온에 견디는 저장탱크에 저장하여 운반하도록 하는 LNG 운반선 등과 같은 선박에 설치될 수 있다. MEGI 엔진은 천연가스 등의 연료가스를 MDO, HFO 등의 연료유와 함께 연료로서 사용하게 되며, 그 부하에 따라 엔진에 대하여 대략 150 ~ 400 bara(절대압력) 정도의 고압의 연료 공급압력이 요구된다.
주로 추진용 엔진으로서 사용되고 있는 MEGI 엔진은, 추진을 위해 프로펠러에 직결되어 사용될 수 있으며, 이를 위해 MEGI 엔진은 저속으로 회전하는 2행정 엔진으로 이루어진다. 즉, MEGI 엔진은 저속 2행정 고압 천연가스 분사 엔진이다.
MEGI 엔진은 연료유(예를 들어, HFO, MDO 등)와 연료가스(예를 들어, LNG, LPG, DME 등) 모두를 연료로 사용하면서, 저출력(예를 들어, 최대출력의 30% 이하)이 요구될 때에는 연료유만을 엔진으로 공급하여 출력을 얻고, 고출력(예를 들어, 최대출력의 30% 이상)이 요구될 때에는 연료유와 연료가스를 함께 엔진에 공급하여 출력을 얻는 구조로 작동된다. 이러한 고압 천연가스 분사 엔진으로서의 MEGI 엔진의 운전방식은 등록특허 제0396471호에 개시되어 있다.
이와 같은 MEGI 엔진을 사용하여 ECA 구간을 운항하는 선박의 경우 해당 MEGI 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 저감시키는 장치(이하, 'NOx 저감 장치'라 한다) 없이는 IMO에서 규정하고 있는 NOx Tier Ⅲ 기준을 달성하지 못하므로, 선박에 NOx 저감 장치, 예컨대 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치 또는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 등의 설치가 필요하다. 이러한 NOx 저감 장치인 SCR 장치 또는 EGR 장치는 CAPEX 및 OPEX가 매우 높고, 선박 내 상당한 공간이 필요하다는 문제점을 발견하였다.
이에, SCR 장치나 EGR 장치와 같은 NOx 저감 장치를 설치하지 않고도 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치에서 플라즈마를 각각 공급받아 처리함으로써 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준과 ECA 구간을 운항할 때 IMO에서 규정하고 있는 NOx Tier Ⅲ 기준을 모두 만족시킬 수 있는 시스템이 요구된다.
본 발명의 목적은, 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마를 오존 발생기 및 NOx 처리기에서 각각 공급받아 처리함으로써 IMO에서 규정하는 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준과 ECA 구간을 운항시의 NOx 배출 기준을 모두 만족시킬 수 있는 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템 및 이를 이용한 운영 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템으로서, 상기 밸러스트 수 처리 장치는 밸러스트 탱크에 오존을 공급하는 오존 발생기를 포함하고, 상기 오존 발생기에 플라즈마를 공급하는 플라즈마 발생기를 포함하며, 상기 배기가스 처리 장치는 상기 플라즈마 발생기와 연결되고, 상기 플라즈마를 공급받아 상기 선박의 엔진에서 배기되는 배기가스의 질소산화물(NOx)을 저감시켜 외부로 배출시키는 NOx 처리기를 포함하는, 통합 관리 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통합 관리 시스템은 상기 플라즈마 발생기와 상기 오존 발생기 사이에 설치된 제 1 플라즈마 공급관과, 상기 플라즈마 발생기와 상기 NOx 처리기 사이에 설치된 제 2 플라즈마 공급관과, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 공급관에 각각 설치된 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브와, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브의 개폐를 각각 제어하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 선박이 밸러스팅 모드로 동작하는 경우 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브를 열어 상기 제 1 플라즈마 공급관을 통해 상기 오존 발생기에 플라즈마가 공급되도록 할 수 있다.
상기 제어기는 상기 선박이 ECA(Emission Control Area) 구간을 운항하는 경우 상기 제 1 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 2 플라즈마 밸브를 열어 상기 제 2 플라즈마 공급관을 통해 상기 NOx 처리기에 플라즈마가 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통합 관리 시스템은 상기 엔진에 연결된 공기 공급관과, 상기 오존 발생기와 상기 공기 공급관을 연결하는 오존 공급관과, 상기 오존 공급관에 설치된 제 2 밸브를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 선박이 공해구간 운항시 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소가 가능하도록 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브 및 상기 제 2 밸브를 열어 상기 오존 발생기에 의해 생성된 오존을 상기 공기 공급관을 거쳐 상기 엔진에 주입되도록 할 수 있다.
상기 제어기는 상기 선박이 ECA 구간을 운항중이면서 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소를 위해 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브를 모두 개방시킬 수 있다.
상기 밸러스트 수 처리 장치는 외부의 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 공기를 공급받아 산소를 발생시키는 산소 발생기를 포함할 수 있다.
상기 오존 발생기는 상기 산소 발생기에 의해 발생되는 산소와 상기 플라즈마 발생기에 의해 발생되는 플라즈마를 공급받아 오존을 발생시킬 수 있다.
상기 배기가스 처리 장치는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치 또는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치를 더 포함하여, 상기 선박이 ECA 구간을 운항할 때 상기 플라즈마를 통해 상기 배기가스에 포함된 NOx를 1차적으로 처리하고, 1차적으로 처리된 배기가스를 상기 EGR 장치 또는 상기 SCR 장치를 거쳐 2차적으로 처리하여 IMO에서 규정하는 ECA NOx Tier Ⅲ 기준을 달성가능할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법으로서, 상기 밸러스트 수 처리 장치는 밸러스트 탱크에 오존을 공급하는 오존 발생기를 포함하고, 상기 오존 발생기에 플라즈마를 공급하는 플라즈마 발생기를 포함하며, 상기 배기가스 처리 장치는 상기 플라즈마 발생기와 연결된 NOx 처리기를 포함하여, 상기 선박이 밸러스팅 모드로 동작시 상기 오존 발생기에 상기 플라즈마를 공급하고, 상기 선박이 ECA 구간을 운항시 상기 NOX 처리기에 상기 플라즈마를 공급하는, 통합 관리 시스템을 이용한 운영방법이 제공된다.
상기 통합 관리 시스템은 상기 플라즈마 발생기와 상기 오존 발생기 사이에 설치된 제 1 플라즈마 공급관과, 상기 플라즈마 발생기와 상기 NOx 처리기 사이에 설치된 제 2 플라즈마 공급관과, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 공급관에 각각 설치된 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브와, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브의 개폐를 각각 제어하기 위한 제어기를 더 포함하며, 상기 선박이 밸러스팅 모드로 동작하는 경우 상기 제어기는 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브를 열도록 제어하고, 상기 오존 발생기는 상기 제 1 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마와 산소 탱크로부터 공급받은 산소를 이용하여 발생된 오존을 통해 해수에 포함된 해양생물을 사멸시켜 밸러스트 탱크에 공급할 수 있다.
상기 선박이 ECA(Emission Control Area) 구간을 운항하는 경우 상기 제어기는 상기 제 1 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 2 플라즈마 밸브를 열도록 제어하고, 상기 NOx 처리기는 상기 제 2 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마를 통해 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx를 저감시킬 수 있다.
상기 엔진에 연결된 공기 공급관과, 상기 오존 발생기와 상기 공기 공급관을 연결하는 오존 공급관과, 상기 오존 공급관에 설치된 제 2 밸브를 더 포함하고, 상기 선박이 공해구간 운항하는 경우 상기 제어기는 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소가 가능하도록 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브를 열도록 제어하고, 상기 오존 발생기는 상기 제 1 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마와 산소 탱크로부터 공급받은 산소를 이용하여 발생된 오존을 상기 공기 공급관에 연결된 상기 엔진에 주입할 수 있다.
상기 선박이 ECA 구간을 운항하는 경우 상기 제어기는 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소를 위해 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브를 모두 개방시키도록 제어하고, 상기 오존 발생기는 상기 오존 발생기는 상기 제 1 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마와 산소 탱크로부터 공급받은 산소를 이용하여 발생된 오존을 상기 공기 공급관에 연결된 상기 엔진에 주입하고, 상기 NOx 처리기는 상기 제 2 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마를 통해 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 플라즈마 발생기에서 발생된 플라즈마를 오존 발생기 및 NOx 처리기에서 각각 공급받아 처리함으로써 IMO에서 규정하는 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준과 ECA 구간을 운항시의 NOx 배출 기준을 모두 만족시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 선박이 밸러스팅 동작모드로 동작일 때는 오존 발생기에 플라즈마를 공급하여 발생된 오존을 통해 해수에 포함된 해양생물을 사멸시켜서 밸러스트 탱크에 공급되게 하고, 선박이 ECA 구간을 운항할 때는 NOx 처리기에 플라즈마를 공급하여 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx를 저감시켜 외부로 배출시킬 수 있게 함에 따라 IMO에서 규정하는 기준(밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준과, ECAS 구간에서 NOx 배출 기준)을 모두 만족시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 선박이 공해 구간을 운항할 때 엔진에 연결된 공기 공급관을 통해 오존이 주입되도록 함으로써 엔진의 연소 효율 및 배기가스 오염물질(CO, PM 등) 발생 감소로 친환경 선박을 제공할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 선박이 ECA 구간을 운항할 때 엔진에 연결된 공기 공급관을 통해 오존이 주입되도록 함으로써 오존의 영향으로 엔진에서 배출되는 오염물질이 감소된 배기가스를 NOx 처리기에서 처리하여 엔진에 오존이 주입되지 않은 환경보다 NOx 배출 기준의 만족도를 높일 수 있는 효과도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 선박에 EGR 장치 또는 SCR 장치와 같은 NOx 저감 장치가 설치된 경우 NOx 처리기에서 1차적으로 플라즈마를 사용하여 배기가스에 포함된 NOx를 처리하고, 1차적으로 처리된 배기가스를 NOx 저감 장치를 통과시켜 2차적으로 배기가스의 NOx를 처리함으로써 ECA 구간을 안정적으로 운항할 수 있는 환경을 제공할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 3은 MEGI 엔진을 구비한 선박에 적용되는 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 4는 선박이 정박 중에 밸러스트 동작모드로 동작하기 위한 통합 관리 시스템의 운영 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 선박이 ECA 구간을 운항하기 위한 통합 관리 시스템의 운영 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 선박이 ECA 구간을 운항할 때 엔진의 효율 및 배기가스의 오염물질을 줄일 수 있게 하기 위한 통합 관리 시스템의 운영 방법을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 7은 선박이 공해 구간을 운항할 때 엔진의 효율 및 배기가스의 오염물질을 줄일 수 있게 하기 위한 통합 관리 시스템의 운영 방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템을 설명하기 위한 도면으로서, 선박에 있어서 IMO에서 요구하는 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준과 ECA 구간을 운항할 때 배기가스에 포함된 NOx의 배출 기준(NOx Tier Ⅲ 기준)을 만족시킬 수 있는 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템이 개략적으로 도시되어 있다.
본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선과 같은 액화가스 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP, BMPP 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템(이하, '통합 관리 시스템'이라 한다)은 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치에서 플라즈마를 각각 공급받아 수 처리 및 배기가스 처리를 각각 수행할 수 있도록 한 시스템이다.
밸러스트 수 처리 장치(BWTS: Ballast Water Treatment System)는 오존 발생기(30)를 포함한다. 오존 발생기(30)는 플라즈마 발생기(100)에서 공급된 플라즈마와 산소 탱크(70)에서 공급된 산소를 이용하여 오존을 발생시킨다.
산소 탱크(70)는 산소 발생기(20)와 연결되어, 산소 발생기(20)에서 발생시킨 산소와 부산물 중에서 산소를 저장한다.
산소 발생기(20)는 압축기(50)가 연결되고, 압축기(50)는 외부의 공기를 압축하여 산소 발생기(20)에 공급한다.
오존 발생기(30)에 의해 발생된 오존은 오존 처리기(35)로 보내진다.
오존 처리기(35)는 필터(2)를 거친 해수에 포함된 해양생물을 사멸시키고 해양생물이 사멸된 해수를 밸러스트 탱크(40)에 공급한다.
밸러스트 수 처리 장치(BWTS)는 선박의 평형을 맞추기 위해 동작되고, 바람직하게는 선박이 정박 중에 동작된다.
보다 구체적으로, 미도시된 조작 단말을 통해 선박의 정박 중에 밸러스트 동작모드로의 요청이 수신되면 제어기(C)는 플라즈마 발생기(100)와 오존 발생기(30) 사이를 연결하는 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 열고, 후술하는 NOx 처리기(90)와 플라즈마 발생기(100) 사이를 연결하는 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 닫도록 제어한다.
선박의 평형을 맞추기 위해 해당 선박이 정박중에 오존 발생기(30)는 플라즈마와 산소를 이용하여 생성 또는 발생된 오존을 통해 해수의 해양생물을 사멸시켜 밸러스트 탱크(40)에 공급되고, 필요에 따라 밸러스트 탱크(40)에 저장된 해양생물이 사멸된 해수, 즉 밸러스트 수를 해역으로 배출시킬 수 있다. 이에, IMO에서 규정하고 있는 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준을 만족시킬 수 있고, 해역의 환경과 생태계를 교란시켰던 부작용을 해결할 수 있다.
배기가스 처리 장치는 엔진(5)에서 배출되는 배기가스를 처리하는 장치로서, 플라즈마 발생기(100)와 연결되는 NOx 처리기(90)를 포함한다.
NOx 처리기(90)는 엔진(5), 예컨대 MEGI 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx를 플라즈마 발생기(100)로부터 공급받은 플라즈마로 저감시켜 외부로 배출시킨다. 이에, 별도의 NOx 저감 장치를 구비하지 않고도 플라즈마를 사용하여 배기가스에 포함된 NOx를 저감시킬 수 있어서 IMO에서 규정하는 기준(즉, ECA 구간 운항시 NOx 배출 기준)을 만족시킬 수 있고, CAPEX 및 OPEX가 높은 NOx 저감 장치를 사용하지 않음에 따른 효과를 기대할 수 있다.
엔진(5)은 공기를 공급하는 공기 공급관(L2)이 연결된다. 공기 공급관(L2)을 거쳐 엔진(5)에 오존이 미량 주입되도록 공기 공급관(L2)과 오존 발생기(30) 사이에는 오존 공급관(L4)이 설치되어 있고, 오존 공급관(L4)에는 제어기(C)에 의해 개폐되는 제 2 밸브(B2)가 설치되어 있다.
제어기(C)는 선박이 공해구간을 운항하는 제 1 환경에서는 플라즈마 발생기(100)에 의해 발생된 플라즈마를 오존 발생기(30)에만 공급하고, ECA 구간을 운항하는 제 2 환경에서는 플라즈마 발생기(100)에 의해 발생된 플라즈마를 NOx 처리기(90)에만 공급하며, ECA 구간을 운항하면서도 엔진(5)의 효율과 배기가스의 오염물질을 줄일 수 있는 제 3 환경에서는 오존 발생기(30) 및 NOx 처리기(90)에 모두 공급되도록 제어한다.
보다 구체적으로, 조작 단말에 구비된 입력수단(미도시)을 통해 제 1 환경으로의 운항이 요청되면 제어기(C)는 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 닫고, 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 열어 오존 발생기(30)에만 플라즈마가 공급되도록 제어하고, 제 2 환경으로의 운항이 요청되면 제어기(C)는 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 열고, 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 닫아 NOx 처리기(90)에만 플라즈마가 공급되도록 제어하며, 제 3 환경으로의 운항이 요청되면 제어기(C)는 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 열고, 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 열어 오존 발생기(30) 및 NOx 처리기(90)에 플라즈마가 각각 공급되도록 제어한다.
특히, 제 1 환경에서는 제어기(C)의 제어에 따라 오존 공급관(L4)에 설치된 제 2 밸브(B2)를 열어 엔진(5), 특히 추진용 엔진에 미리 정해진 미량의 오존을 주입되도록 하여 공해구간을 운항하더라도 오존의 높은 반응성으로 인한 엔진의 미반응 연료 감소 및 빠른 연소 속도로 배기가스의 오염물질(PM, CO, Soot 등)을 감소시킬 수 있다.
제 2 환경에서는 NOx 처리기(90)에 공급된 플라즈마를 통해 엔진(5)에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx를 저감시켜 외부로 배출시킬 수 있다. 이에, CAPEX 및 OPEX가 높은 EGR 장치 또는 SCR 장치와 같은 NOx 저감장치를 설치하지 않고도 선박이 ECA 구간을 운항할 때 IMO에서 규정하는 NOx 배출 기준을 만족시킬 수 있다.
제 3 환경에서는 제 2 밸브(B2)를 열어 엔진(5)에 오존을 주입함으로써 엔진(5)의 효율이 향상되고 엔진(5)에서 배출되는 배기가스의 오염물질을 줄일 수 있으므로, 엔진(5)에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx가 제 2 환경보다 감소된다. 이에, 엔진(5)의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질을 감소시킬 수 있으면서도 별도로 NOx 저감장치를 설치하지 않고도 IMO에서 규정하는 NOx 배출 기준을 충분히 만족시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 관리 시스템은 NOx 처리기(90)에 의해 NOx 처리된 배기가스를 2차적으로 처리하기 위한 NOx 저감장치(200)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 관리 시스템은 NOx 처리기(90)에서 플라즈마를 공급받아서 1차적으로 배기가스에 포함된 NOx를 처리하고, 1차 처리된 배기가스를 NOx 저감장치(200)에서 2차적으로 NOx를 처리한다. 이에, IMO에서 규정하는 NOx 배출 기준을 확실히 만족시킬 수 있다. 단, NOx 저감장치(200)는 CAPEX 및 OPEX가 높은 점을 고려하여 필요에 따라 선박에 구비함이 바람직하다.
도 3은 MEGI 엔진을 구비한 선박에 적용되는 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
도 3에는 예를 들어 선박 내에 1개의 추진용 엔진(5)이 설치되고 4개의 발전용 엔진(10)이 설치된 선박에 있어서 본 발명의 통합 관리 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 추진용 엔진의 대수와 발전용 엔진의 대수는 예시일 뿐, 본 발명을 한정하지 않는다.
추진용 엔진(5)은 MEGI 엔진일 수 있고, 예를 들어 프로펠러(P)로 이루어진 추진체와 직결되어 동력을 직접 전달하도록 구성되어 있다.
각각의 발전용 엔진(10)은 발전기(G)를 직접 구동하도록 구성될 수 있다. 발전용 엔진(10)에 의해 구동되는 발전기(G)는 전력을 생산하고, 생산된 전력을 선박내 각종 전력 소요처에 공급된다.
선박의 정박시 밸러스트 동작 모드를 수행할 때나, 선박의 운항시 ECA 구간을 운항할 때 IMO에서 규정에서 기준을 모두 만족시킬 수 있으면서도 엔진의 효율 및 배기가스의 오염물질을 감소시킬 수 있는 통합 관리 시스템이 선박에 설치된다.
이러한 통합 관리 시스템은 보다 구체적으로 추진용 엔진(5)에 연료를 공급하기 위한 연료 공급관(L1), 추진용 엔진(5)에 공기를 공급하기 위한 공기 공급관(L2), 그리고 산소 및 부산물을 발생시키며, 공기 공급관(L2)으로 부산물을 공급하는 산소 발생기(20)를 포함하여 구성된다.
이에, 추진용 엔진(5)에 연결된 공기 공급관(L2)을 통해 부산물에 포함된 질소가 공급됨에 따라 해당 추진용 엔진(5)의 연소 조건을 Fuel Rich 상태(상대적으로 산소가 부족한 상태)로 만들어서 추진용 엔진(5)의 연소온도를 낮출 수 있다. 연소온도를 낮춤에 따라 열에 의한 질소산화물(Thermal NOx) 발생을 감소시킬 수 있고, 오존 공급관(L4)을 통해 높은 반응성의 산화제로 오존이 공기 공급관(L2)을 통해 엔진(5)에 주입됨에 따라 엔진(5)의 연료 효율 향상과 배기가스의 오염물질을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 엔진(5)에는 메인 공기 저장소(3)에 공기, 질소, 및 오존이 저장되어 이들을 혼합한 혼합 산화제(N2+O2+O3)가 공급된다.
산소 발생기(20)는 선박에 구비된 밸러스트수 처리 장치(BWTS: Ballast Water Treatment System)에 포함된다. 이러한 산소 발생기(20)는 산소 및 부산물을 발생시키며, 복수개가 병렬로 배치될 수도 있다.
산소 발생기(20)에 의해 발생되는 산소(O2)는 산소 탱크(70)에 저장되고, 산소 발생기(20)에 의해 발생되는 부산물은 N2 분리기(55)를 거쳐 정제된 질소(N2)를 부산물 탱크(60)에 저장된다. 부산물 탱크(60)에 저장된 질소는 선박내 소요처에 제공될 수 있다. 이에, 선박 내 질소 발생기(N2 Generator)의 제거가 가능하다.
산소 발생기(20)는 외부의 공기를 압축하는 압축기(50)와 연결된다.
산소 발생기(20)에 의해 발생되는 부산물에 포함된 질소는 공기 공급관(L2)에 공급되어 외부의 공기와 함께 추진용 엔진(5)에 공급된다. 이와 같이 질소 발생기 없이도, BWTS의 산소 발생기(20)에서 발생되는 질소를 추진용 엔진(5)에 공급할 수 있음에 따라 추진용 엔진(5)의 연소 온도도 낮출 수 있다.
보다 구체적으로, 산소 발생기(20)와 공기 공급관(L2) 사이에는 부산물 공급관(L3)이 설치되고, 부산물 공급관(L3)에는 공기 공급관(L2)으로 부산물에 포함된 질소의 공급을 단속하도록 제 1 밸브(B1)가 설치된다. 이에, 환경오염규제구역을 운항시에 공기 공급관(L2)으로 질소가 공급되도록 제 1 밸브(B1)를 열고, 환경오염규제가 아닌 해역을 운항시 제 1 밸브(B1)를 닫아 공기 공급관(L2)으로 질소가 공급되지 않도록 제어할 수도 있다. 제 1 밸브(B1)는 제어기(C)에 의해 제어된다.
산소 발생기(20)에 의해 발생되는 산소는 오존 발생기(30)에 공급된다. 오존 발생기(30)는 플라즈마 발생기(100)에서 공급받은 플라즈마와 산소의 일부를 이용하여 오존을 발생시켜 밸러스트 동작모드시에 밸러스트 수 처리에 사용하고, 선박의 운항 모드시에 오존을 공기 공급관(L2)에 공급하여 엔진 연소 산화제로 활용한다.
공기 공급관(L2)과 오존 발생기(30) 사이에는 오존 공급관(L4)이 설치되고, 오존 공급관(L4)에는 공기 공급관(L2)으로 오존의 공급을 단속하도록 제 2 밸브(B2)가 설치된다. 이에, 밸러스트 동작모드시 제 2 밸브(B2)를 닫아 오존 공급관(L4)을 거쳐 공기 공급관(L2)으로 오존이 공급되지 않도록 제어하고, 밸러스트 동작모드를 사용하지 않을 때 제 2 밸브(B2)를 열어 미리 정해진 미량, 예컨대 1,000ppm의 오존을 오존 공급관(L4)을 거쳐 공기 공급관(L2)으로 공급되도록 제어할 수 있다. 제 2 밸브(B2)도 역시 제어기(C)에 의해 제어된다.
이와 같이 추진용 엔진(5)으로 공급되는 공기와 질소의 양이 조절되어 추진용 엔진(5)의 연소조건이 상대적으로 산소가 부족한 상태로 만들어져 연소 온도를 낮출 수 있다. 이에, EGR 장치 없이도 열에 의한 질소산화물 발생을 감소시킬 수 있어 IMO의 선박 친환경 규제 확대/강화에 대체 가능하며, EGR 장치를 구비하지 않음에 따라 EGR 설치/운영을 위해 필요했던 CAPEX & OPEX, 선박 내 상당한 규모의 공간이 불필요하여 경제성이 우수하다.
한편, 선박에는 앞에서 이미 설명한 밸러스트 수 처리 장치(BWTS)와 배기가스 처리 장치(ETS)의 통합 관리 시스템을 구비한다. 배기가스 처리 장치(ETS)는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치 또는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치를 더 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 선박에는 연료가스 공급 시스템(FGSS)을 더 구비할 수 있다.
연료가스 공급 시스템(FGSS)은 추진용 엔진(5)에 액화가스를 저장한 저장탱크(1)의 액화가스인 LNG, 저장탱크(1)에서 발생되는 증발가스(BOG), 및 연료유(Fuel Oil)를 저장한 연료유 탱크(80)의 연료유 중 적어도 하나의 연료를 추진용 엔진(5)에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞춰 공급되도록 한다. 연료가스 공급 시스템(FGSS)은 발전용 엔진(10)에도 LNG, 증발가스, 및 연료유 중 적어도 하나의 연료를 발전용 엔진(10)에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞춰 공급되도록 한다.
연료가스 공급 시스템(FGSS)은 저장탱크(1)의 증발가스를 재액화시켜 다시 저장탱크(1)로 복귀시키는 부분 재액화 시스템(PRS)를 더 포함한다.
저장탱크(1)에서 배출펌프(1a)를 통해 배출된 LNG는, LNG 주 공급라인을 따라 이송되어 고압펌프(HP Pump)에 공급된다. 고압펌프(HP Pump)는 LNG를 압축하기 위한 펌프로서, 리던던시 요건을 충족시키기 위해 2개가 병렬로 설치될 수 있다.
추진용 엔진(5), 예컨대 MEGI 엔진에서 요구하는 연료가스의 압력은 150 내지 400bara(절대압력) 정도의 고압이다. MEGI 엔진에서 요구하는 압력은 천연가스(LNG 및 BOG), 즉 메탄의 임계압력(대략 50bara)보다 높기 때문에, 고압으로 압축된 천연가스는 초임계 상태, 즉 기체도 아니고 액체도 아닌 상태이다.
고압펌프(HP Pump)에서 고압으로 압축된 후 기화기(HP Vaporizer)에 공급되면, 기화기(HP Vaporizer)는 고압펌프(HP Pump)를 통해 압축시킨 액화가스를 기화시킨다.
열교환기(FG Heater)는 기화기(HP Vaporizer)에서 액화가스를 기화시키고 에너지를 잃은 열전달매체를 히팅시킨다.
이와 같은 구성을 갖는 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법을 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 7에 굵은 선의 의미는 동작의 흐름을 나타낸다.
도 4에 도시된 통합 관리 시스템의 운영 방법은 선박이 정박 중에 밸러스트 동작 모드로의 요청이 수신된 경우의 운영 방법이다.
제어기(C)는 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 열고, 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 닫도록 제어하여 플라즈마 발생기(100)에서 발생된 플라즈마를 오존 발생기(30)에 공급한다. 이때, 밸러스트 동작 모드(밸러스트 모드)시에는 오존이 공기 공급관(L2)으로 공급되지 않도록 오존 발생기(30)와 공기 공급관(L2)을 연결하는 오존 공급관(L4)에 설치된 제 2 밸브(B2)가 닫는다. 밸러스트 동작 모드시에는 NOx 처리기(90)는 구동되지 않는다. 오존 발생기(30)와 오존 처리기(35) 사이에는 별도의 밸브(미도시)가 설치되어, 오존 발생기(30)에서 발생된 오존을 오존 공급관(L4)을 거쳐 엔진(5)에 주입되도록 할지, 오존 처리기(35)에 공급할지를 단속한다. 오존 발생기(30)와 오존 처리기(35) 사이에 설치된 별도의 밸브도 제어기(C)에 의해 제어를 받는다.
오존 발생기(30)는 플라즈마 발생기(100)에서 공급된 플라즈마와 산소 탱크(70)에서 공급된 산소를 이용하여 오존을 발생시켜 오존 처리기(35)로 보낸다.
오존 처리기(35)에서는 필터(2)를 거친 해수에 포함된 해양생물을 오존을 통해 사멸시켜서 밸러스트 탱크(40)에 공급한다.
이에, 밸러스트 탱크(40)에는 해양생물이 사멸된 해수(밸러스트 수)가 저장되므로, 선박의 평형을 맞추기 위해 밸러스트 탱크(40)의 밸러스트 수를 배출해야 하는 상황이 발생하더라도 해역으로 해양생물이 사멸된 밸러스트 수를 배출시킬 수 있어서 IMO에서 규정하는 밸러스트 수 처리 장치의 설치 의무화 기준을 만족시킬 수 있다.
도 5에 도시된 통합 관리 시스템의 운영 방법은 선박이 ECA 구간을 운항하는 경우의 운영 방법이다.
제어기(C)는 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 닫고, 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 열도록 제어하여 플라즈마 발생기(100)에서 발생된 플라즈마를 NOx 처리기(90)에 공급되도록 한다.
NOx 처리기(90)는 엔진(5)에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx 일부를 플라즈마로 저감시킬 수 있다. 이와 같이 NOx가 저감된 배기가스를 외부로 배출시킴에 따라 ECA 구간 운항시 IMO에서 규정하는 NOx 배출 규정을 만족시킬 수 있다. 선택적으로, 별도의 NOx 저감 장치(200)를 구비하여 NOx 처리기(90)에서 1차로 NOx를 처리한 배기가스를 NOx 저감 장치(200)에서 2차로 배기가스에 남아 있는 NOx를 처리하여 안정적으로 ECA 구간을 통과하도록 할 수도 있다.
도 6에 도시된 통합 관리 시스템의 운영 방법은 선박이 ECA 구간을 운항할 때 엔진의 효율 향상시키고 배기가스의 오염물질을 줄일 수 있게 하기 위한 운영 방법이다.
제어기(C)는 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 열고, 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 열도록 제어하여 플라즈마 발생기(100)에서 발생된 플라즈마를 오존 발생기(30) 및 NOx 처리기(90)에 각각 공급되도록 한다.
또한, 제어기(C)는 오존 공급관(L4)에 설치된 제 2 밸브(B2)를 열도록 제어한다. 이에, 오존 공급관(L4)의 제 2 밸브(B2)가 통과하여 오존 발생기(30)에서 발생된 오존을 공기 공급관(L2)에 연결된 엔진(5)에 공급되도록 한다.
이와 같이, 엔진(5)에 오존이 주입됨에 따라 오존의 높은 반응성으로 인해 엔진(5)의 미반응 연료를 감소시킬 수 있고 빠른 연소속도로 배기가스의 오염물질을 감소시킬 수 있다.
NOX 처리기(90)는 엔진(5)에서 오존의 주입으로 인해 오염물질이 감소된 배기가스에 포함된 NOx를 저감시킬 수 있다. 이에, 도 5에 도시된 운영 방법보다 배기가스에 포함된 NOx가 훨씬 더 저감될 수 있어 IMO에서 규정하고 있는 ECA 구간 운항시의 NOx 배출 기준을 안정적으로 운항할 수 있고, EGR 장치 또는 SCR 장치와 같은 NOx 저감 장치 없이도 구현 가능하다.
도 7에 도시된 통합 관리 시스템의 운영 방법은 선박이 공해 구간을 운항할 때 엔진의 효율 및 배기가스의 오염물질을 줄일 수 있게 하기 위한 운영 방법이다.
제어기(C)는 제 1 플라즈마 공급관(PL1)에 설치된 제 1 플라즈마 밸브(PLB1)를 열고, 제 2 플라즈마 공급관(PL2)에 설치된 제 2 플라즈마 밸브(PLB2)를 닫도록 제어하여 플라즈마 발생기(100)에서 발생된 플라즈마를 오존 발생기(30)에 공급되도록 한다. 선박이 공해 구간을 운항할 때는 NOx 처리기(90)의 구동을 중지시킨다.
또한, 제어기(C)는 오존 공급관(L4)에 설치된 제 2 밸브(B2)를 열도록 제어한다. 이에, 오존 공급관(L4)의 제 2 밸브(B2)를 통과하여 오존 발생기(30)에서 발생된 오존을 공기 공급관(L2)에 연결된 엔진(5)에 공급되도록 한다.
이에, 선박이 공해 구간을 운항할 때 엔진(5)에 오존이 주입되도록 함으로써 엔진(5)의 미반응 연료를 감소시킬 수 있고 빠른 연소속도로 배기가스의 오염물질을 감소시킬 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
2 : 필터 5 : 엔진
20 : 산소 발생기 30 : 오존 발생기
35 : 오존 처리기 40 : 밸러스트 탱크
50 : 압축기 70 : 산소 탱크
90 : NOx 처리기 100 : 플라즈마 발생기
C : 제어기

Claims (14)

  1. 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템으로서,
    상기 밸러스트 수 처리 장치는 밸러스트 탱크에 오존을 공급하는 오존 발생기를 포함하고,
    상기 오존 발생기에 플라즈마를 공급하는 플라즈마 발생기를 포함하며,
    상기 배기가스 처리 장치는 상기 플라즈마 발생기와 연결되고, 상기 플라즈마를 공급받아 상기 선박의 엔진에서 배기되는 배기가스의 질소산화물(NOx)을 저감시켜 외부로 배출시키는 NOx 처리기를 포함하는, 통합 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 발생기와 상기 오존 발생기 사이에 설치된 제 1 플라즈마 공급관과, 상기 플라즈마 발생기와 상기 NOx 처리기 사이에 설치된 제 2 플라즈마 공급관과, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 공급관에 각각 설치된 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브와, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브의 개폐를 각각 제어하기 위한 제어기를 더 포함하는, 통합 관리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어기는 상기 선박이 밸러스팅 모드로 동작하는 경우 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브를 열어 상기 제 1 플라즈마 공급관을 통해 상기 오존 발생기에 플라즈마가 공급되도록 하는, 통합 관리 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어기는 상기 선박이 ECA(Emission Control Area) 구간을 운항하는 경우 상기 제 1 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 2 플라즈마 밸브를 열어 상기 제 2 플라즈마 공급관을 통해 상기 NOx 처리기에 플라즈마가 공급되도록 하는, 통합 관리 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진에 연결된 공기 공급관과, 상기 오존 발생기와 상기 공기 공급관을 연결하는 오존 공급관과, 상기 오존 공급관에 설치된 제 2 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 선박이 공해구간 운항시 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소가 가능하도록 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브 및 상기 제 2 밸브를 열어 상기 오존 발생기에 의해 발생된 오존을 상기 공기 공급관을 거쳐 상기 엔진에 주입되도록 하는, 통합 관리 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어기는 상기 선박이 ECA 구간을 운항중이면서 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소를 위해 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브를 모두 개방시키는, 통합 관리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸러스트 수 처리 장치는 외부의 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 공기를 공급받아 산소를 발생시키는 산소 발생기를 포함하는, 통합 관리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 오존 발생기는 상기 산소 발생기에 의해 발생되는 산소와 상기 플라즈마 발생기에 의해 발생되는 플라즈마를 공급받아 오존을 발생시키는, 통합 관리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기가스 처리 장치는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치 또는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치를 더 포함하여,
    상기 선박이 ECA 구간을 운항할 때 상기 플라즈마를 통해 상기 배기가스에 포함된 NOx를 1차적으로 처리하고, 1차적으로 처리된 배기가스를 상기 EGR 장치 또는 상기 SCR 장치를 거쳐 2차적으로 처리하여 IMO에서 규정하는 ECA NOx Tier Ⅲ 기준을 달성가능한, 통합 관리 시스템.
  10. 밸러스트 수 처리 장치와 배기가스 처리 장치의 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법으로서,
    상기 밸러스트 수 처리 장치는 밸러스트 탱크에 오존을 공급하는 오존 발생기를 포함하고,
    상기 오존 발생기에 플라즈마를 공급하는 플라즈마 발생기를 포함하며,
    상기 배기가스 처리 장치는 상기 플라즈마 발생기와 연결된 NOx 처리기를 포함하여,
    상기 선박이 밸러스팅 모드로 동작시 상기 오존 발생기에 상기 플라즈마를 공급하고, 상기 선박이 ECA 구간을 운항시 상기 NOX 처리기에 상기 플라즈마를 공급하는, 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 통합 관리 시스템은 상기 플라즈마 발생기와 상기 오존 발생기 사이에 설치된 제 1 플라즈마 공급관과, 상기 플라즈마 발생기와 상기 NOx 처리기 사이에 설치된 제 2 플라즈마 공급관과, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 공급관에 각각 설치된 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브와, 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브의 개폐를 각각 제어하기 위한 제어기를 더 포함하며,
    상기 선박이 밸러스팅 모드로 동작하는 경우 상기 제어기는 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브를 열도록 제어하고, 상기 오존 발생기는 상기 제 1 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마와 산소 탱크로부터 공급받은 산소를 이용하여 발생된 오존을 통해 해수에 포함된 해양생물을 사멸시켜 밸러스트 탱크에 공급하는, 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 선박이 ECA(Emission Control Area) 구간을 운항하는 경우 상기 제어기는 상기 제 1 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 2 플라즈마 밸브를 열도록 제어하고, 상기 NOx 처리기는 상기 제 2 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마를 통해 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는, 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 엔진에 연결된 공기 공급관과, 상기 오존 발생기와 상기 공기 공급관을 연결하는 오존 공급관과, 상기 오존 공급관에 설치된 제 2 밸브를 더 포함하고,
    상기 선박이 공해구간 운항하는 경우 상기 제어기는 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소가 가능하도록 상기 제 2 플라즈마 밸브를 닫고 상기 제 1 플라즈마 밸브를 열도록 제어하고, 상기 오존 발생기는 상기 제 1 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마와 산소 탱크로부터 공급받은 산소를 이용하여 발생된 오존을 상기 공기 공급관에 연결된 상기 엔진에 주입하는, 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 선박이 ECA 구간을 운항하는 경우 상기 제어기는 상기 엔진의 효율 향상 및 배기가스의 오염물질 감소를 위해 상기 제 1 및 제 2 플라즈마 밸브를 모두 개방시키도록 제어하고, 상기 오존 발생기는 상기 오존 발생기는 상기 제 1 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마와 산소 탱크로부터 공급받은 산소를 이용하여 발생된 오존을 상기 공기 공급관에 연결된 상기 엔진에 주입하고, 상기 NOx 처리기는 상기 제 2 플라즈마 공급관으로부터 공급받은 플라즈마를 통해 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx를 저감시키는, 통합 관리 시스템을 이용한 운영 방법.
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