선박배출 배기냉각과 흡수식이 결합된 하이브리드 시스템을 통한 물 회수 및 미세먼지 저감을 위한 기초실험연구 = Preliminary Experimental Study for Water Recovery and Particulate Matter Reduction through a Hybrid System that Combines Exhaust Cooling and Absorption from Ships

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The exhaust gas from the marine engines include a quantity of water vapor and particulate matter. The total particulate matter includes filterable particulate matter (FPM) and condensable particulate matter (CPM) that condense after releasing into the atmosphere. The portion of CPM is higher than that of FPM that is removable through the filter before discharging. An experimental setup for waste heat and water recovery and removal of CPM in the exhaust gas was tested using an industrial gas boiler in the laboratory. The water and CPM in the exhaust gas were removed through the first stage of cooling method and further removed through the second stage of absorption method. The efficiencies of water recovery were 73% after the first stage of cooling method and 90% after the second stage of absorption method. At the same time, the CPM was removed by 80–90% through the processes. The waste heat recovered could be used to process heat, and the water recovered could be used to process water in the ship. Furthermore, the CPM, which is a major source of the particulate matter but not subject to administrative regulation, could be removed effectively.

국문 초록 (Abstract)

선박용 엔진에서 배출되는 배기가스에는 다량의 수분과 미세먼지를 포함하고 있다. 미세먼지에는 여과성 미세먼지와 배기 배출 후 액상으로 변화하는 응축성 미세먼지가 포함되어 있으며 배출 전에 걸러지는 고체상 미세먼지보다 응축성 미세먼지가 더 많은 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 배기가스의 배기열과 수분을 회수하고 응축성 미세먼지를 제거하기 위한 실험장치를 실험실 내의 가스보일러 배기가스를 이용하여 테스트 하였다. 배기가스는 1차적으로 냉각방식으로 수분과 응축성 미세먼지가 제거되고 2차적으로 흡수제 방식에 의해 추가적으로 수분이 제거되었다. 상대습도 측정에 의한 배기가스 수분 제거율을 계산하면 1단계 배기냉각 방식으로 73%, 2단계 흡수제 방식으로 90% 제거되는 것으로 측정되었다. 이 과정에서 응축성 미세먼지는 80~90% 제거되는 것으로 측정되었다. 개발 시스템에 의해 회수된 열은 공정열로 활용할 수 있으며, 회수된 물은 수처리 과정을 통해 공정수로 활용할 수 있다. 또한 현재 관리 규제가 되고 있지 않지만 미세먼지의 주요 원인인 응축성 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌 (Reference)

1 류영현 ; 김영민 ; 신동길, "디젤엔진에 적용하기 위한 엔진폐열 회수 시스템에 관한 기초 연구" 한국마린엔지니어링학회 42 (42): 161-165, 2018

2 신동길 ; 김영민 ; 류영현, "내연기관에 적용하기 위한 10 kW급유기랭킨사이클의 구심 터빈에 관한 실험적 연구" 한국마린엔지니어링학회 42 (42): 246-251, 2018

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9 Kim, Y. M, "An Experimental Study of Lab-Scale System for Waste Heat and Water Recovery from Flue Gas in Thermal Power Plant" 136-137, 2019