선박 분야의 압축 공기 적용 사례
선박의 SCR(선택적 촉매 환원)
NOx(질소산화물) 배출물은 공기 내 질소가 산소와 반응할 때 선박 엔진 내 연료의 고온 연소 과정에서 중요한 오염물질입니다. 해양 NOx 감소 기술은 ECA(배기가스 배출 제어 영역)에서 운항하는 선박을 건조하는 조선소와 ECA에서 운영하는 선사 모두에 필수 요소가 되었습니다. 이는 IMO의 MARPOL Annex VI Regulation 13의 Tier III가 발효되었기 때문입니다. 이는 선박에 설치된 출력 130kW 초과 해상용 디젤 엔진에 대해 가장 엄격한 NOx 배출 한도를 설정합니다. 2016년 1월 1일 이후에 건조되고 ECA에서 운영되는 선박에 적용되므로, 통상 SCR(선택적 촉매 환원) 같은 해양 NOx 감소 기술의 사용이 필수적입니다.
SCR 기술은 연소 엔진으로 생성되는 NOx를 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나이며, 대부분의 해양 SCR 시스템은 일관되고 효율적인 작동을 위해 압축 공기에 의존합니다. 압축 공기는 다음과 같은 여러 가지 중요한 기능을 수행합니다.
압축 공기는 보통 뜨거운 배기가스 흐름으로 환원제를 연속 주입하는 데 사용됩니다. 압축 공기는 환원제(주로 수성 요소)를 미세 입자로 원자화하는 데 도움이 됩니다. 이는 요소수 액적의 표면적을 넓혀 수분의 신속한 증발을 촉진하고, 이후 암모니아로의 원활한 분해를 돕습니다. NOx 및 암모니아가 포함된 고온의 배기가스 흐름이 촉매 변환기에 도달하면 선택적 촉매 환원 반응이 일어나며, NOx를 무해한 물(H₂O)과 질소(N₂)로 변환시킵니다.
주입된 환원제의 최적 분무를 구현하여 배기가스 내 암모니아와 NOx를 보다 효율적이고 균질하게 혼합할 수 있습니다. 이를 통해 촉매의 NOx 감소 효율이 향상되며 배기 파이프 벽에 요소수 침전물이 줄어듭니다.
이 공정에서는 압축 공기 내의 과도한 수분 함량과 불순물로 인해 요소수의 원자화 과정이 방해받고, 그에 따라 반응성이 저하될 수 있으므로 저용량의 고압 및 고품질 압축 공기를 꾸준히 공급해야 합니다.
많은 해양 SCR 시스템은 촉매 표면에 쌓인 그을음과 재 등의 미립자 물질을 제거하기 위해 그을음 블로잉 시스템을 탑재하고 있습니다. 정기적인 미립자 블로오프는 촉매 성능을 유지하여 선사가 필요한 NOx 배출 규정을 지속적으로 준수할 수 있도록 지원합니다. 또한, 압력 강하를 줄여 과도한 역압을 방지하며 엔진 효율을 최적화합니다.
압축 공기는 이 공정에 사용되는 일반적인 매체입니다. 정해진 주기에 따라 또는 압력 모니터링 결과에 근거하여 고압의 압축 공기를 순간적으로 분사합니다. 그러면 공기가 SCR 리액터 내 주요 지점에 배치된 노즐 네트워크를 통해 촉매 소자를 향해 직접 분사됩니다. 압축 공기의 강력한 힘이 촉매에 쌓인 미립자 물질을 떼어내며, 분리된 물질은 배기가스 흐름을 따라 외부로 배출됩니다.
그을음 블로잉 시스템은 간헐적으로 작동하며, 각 블로잉 주기의 지속 시간 및 빈도는 연료 유형, 엔진 부하 및 감지된 오염 수준과 같은 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 이로 인해 압축 공기의 수요가 변동될 수 있으며, 이러한 이유로 인버터 콤푸레셔가 자주 사용됩니다.
해양 SCR 시스템 내의 일부 구성품은 배기가스 흐름을 제어하는 댐퍼, 유량을 조절하여 정확한 용량의 환원제 주입을 제어하는 밸브, 배기가스 우회 메커니즘을 제어하는 밸브 등 공압 액추에이터에 의존할 수도 있습니다.
이러한 밸브 및 액추에이터가 올바르게 작동하려면 신뢰할 수 있는 압축 공기 공급이 필요합니다. 이를 통해 NOx 감소 효과와 암모니아 슬립을 방지할 수 있는데, 이러한 효과는 전반적인 시스템 성능 및 안전에 필수적입니다.
전 세계적으로 ECA가 급속히 확장되면서 Tier III 제한 값이 점차 보편화되고 있으며, 조선소 및 선사가 SCR과 같은 NOx 감소 기술을 구현하고 운영해야 할 새로운 건설 프로젝트의 요구 사항이 증가하고 있습니다. 많은 해양 SCR 시스템의 효과적이고 일관된 성능을 보장하려면 고품질 압축 공기를 안정적으로 공급해야 합니다. 이를 통해 정밀한 환원제 주입은 물론 효과적인 촉매 세척 및 전체 시스템 제어가 가능해져, 궁극적으로 선사가 IMO의 Tier III 환경 규정을 준수할 수 있게 됩니다.
해양 SCR 시스템용 KAESER 솔루션
KAESER 압축 공기 시스템은 해양 SCR 시스템의 변동하는 고품질 공기 수요를 에너지 효율적으로 충족하는 이상적인 솔루션을 제공합니다. 더 적은 에너지로 더 많은 압축 공기를 제공하는 KAESER 콤푸레셔는 선사에 전체 탄소 배출량을 줄여 이중 배출 절감 효과를 제공할 수 있습니다.
컴팩트한 효율성과 최고의 성능
통합 냉동식 드라이어가 장착된 소형 SX(T) 시리즈 공랭식 로터리 스크류 콤푸레셔부터 통합 냉동식 드라이어가 장착된 ASK(T)~BSD(T) 수랭식 로터리 스크류 콤푸레셔까지, KAESER는 해양 SCR 시스템의 고품질 압축 공기 요구 사항을 안정적이고 에너지 효율적으로 충족하는 다양한 솔루션을 보유하고 있습니다.
최적의 에너지 효율을 염두에 두고 설계된 SX~BSD 시리즈 로터리 스크류 콤푸레셔는 다양한 방법으로 에너지를 절약합니다. 에너지 절약형 SIGMA PROFILE 로터와 프리미엄 효율 IE3 모터(SX/ASK 시리즈) 또는 초고효율 IE4 모터(ASD/BSD 시리즈)가 장착되어 있습니다. 또한, 내부 SIGMA CONTROL 콤푸레셔 컨트롤러는 부분 부하 작업에서도 압축 공기 생성 및 소비를 조정하여 효율적인 에너지 사용을 촉진합니다.
공간이 절대적으로 중요한 해양 SCR 시스템에 이상적인 (T) 장치는 에너지 절약형 냉동식 드라이어와 프리미엄 고효율 로터리 스크류 콤푸레셔를 결합합니다. 구성의 설치 면적이 좁아 공간 요구 사항이 적어지고 설치 비용이 크게 절감됩니다.
(T) 장치는 항상 고품질의 건조 압축 공기를 제공합니다. 높은 효율성을 바탕으로, 냉동식 드라이어는 압축 공기를 실제로 건조해야 할 때만 작동하므로, 필요한 압축 공기 품질을 유지하면서도 에너지 효율을 극대화합니다.
정격 유량이 0.26~8.16m3/min(9.2~288cfm)이고, 게이지 작동 압력이 5.5~15bar(80~217psi)인 KAESER의 소형 SX(T)~BSD(T) 시리즈는 최대 가용성 및 효율성으로 최적의 성능을 보장합니다. 수퍼요트 및 소형 크루즈 선박용 SFC(SIGMA FREQUENCY CONTROL) 버전은 그 진가를 유감없이 발휘합니다. 항해 중 엔진 운영 변동에 맞춰 에너지를 효율적으로 관리하기에 최적인 ASK(T) SFC~BSD(T) SFC 시리즈는 가변 속도 구동 방식을 채택했습니다. 이를 통해 압축 공기 수요에 맞춰 출력을 정밀하게 조절하여 에너지를 절감하고, 정비 수명 연장 및 신뢰성 향상을 동시에 실현합니다.
모든 KAESER 구성품은 로이드 협회, CCS, ABS, DNV, RINA, 한국선급, 프랑스 선급 협회, ClassNK를 비롯한 모든 주요 선급 협회에서 허용 및 승인될 수 있습니다.
FAQ
SX, ASD~BSD 시리즈 로터리 스크류 콤푸레셔는 모두 통합 냉동식 드라이어(옵션)와 함께 사용할 수 있습니다. 이 소형 장치는 공간 절약형 솔루션으로, 공간이 귀한 곳에 이상적입니다.
KAESER의 통합 냉동식 드라이어는 에너지 절감형 제어 방식을 적용하여 압축 공기 건조가 실제로 필요할 때만 작동함으로써 높은 효율을 구현합니다.
분리가 간편한 커버를 통해 뛰어난 부품 접근성을 제공하며, 모든 유지관리 작업은 기계의 한 쪽에서 수행할 수 있습니다.
