본 연구에서는 선박용 디젤 엔진에서 발생되는 크랭크케이스 수트(soot)의 재활용 가능성을 검토하기 위하여, 수트를 배기관에서 발생하는 수트와 크랭크케이스에서 발생한 수트로 분류하고, 열처리에 따른 수트의 구조적 특성을 분석하였다. 열처리는 아르곤 가스 분위기에서 2,000℃와 2,700℃로 열처리를 수행하였고, 샘플의 구조적 특성 분석을 위해 라만분광법(Raman spectroscopy)과 고분해능 전자현 미경(HRTEM)을 활용하였다. 또한, 취득한 HRTEM 이미지를 정량적으로 분석하기 위해 디지털 이미지 처리(Digital Image Processing) 기법을 활용하였다. 라만 분석 결과, 배기 수트와 2,700℃로 열처리한 수트에서 상대적으로 높은 G/D ratio가 나타났다. HRTEM 이미지에서는 두 수트 모두 유사한 형태의 흑연화된 나노 구조를 확인할 수 있었으나, 수트의 종류와 열처리 온도차에 따른 흑연화 정도의 차이를 정량 적으로 도출할 수 없는 한계가 있었다. 이에 Digital Image Processing을 통해 HRTEM 이미지의 fringe의 길이와 곡률을 정량적으로 분석하였으며, 라만 분석과 일치하는 결과를 도출할 수 있었다. 이는 배기 수트가 크랭크케이스 수트에 비해 더 흑연화 된 구조를 가지는 것을 의미하며, 더 높은 온도에서 열처리 할 경우 흑연의 구조로 더 잘 발달함을 의미한다. 본 연구의 결과로 크랭크케이스 수트 역시 배기 수트 와 마찬가지로 흑연계 재료로 재활용이 가능함을 확인하였다.

In this study, we attempted to comparatively analyze the structural characteristics of soot generated from marine engines to review the possibility of recycling crankcase soot by classifying it as exhaust soot and crankcase soot. The annealing procedure was performed in an argon gas atmosphere at 2,000℃ and 2,700℃, and Raman spectroscopy and High-Resolution Transmission Electron Microscopy(HRTEM) were used to analyze the structural properties of the samples. Furthermore, digital image processing techniques were utilized to quantitatively analyze the acquired HRTEM images. The Raman analysis demonstrated a relatively high G/D ratio in the exhaust soot and annealing conditions at 2,700℃. In the HRTEM images, both soot were able to identify similar forms of graphite nanostructures, but there were limitations in that they could not quantitatively derive differences in the degree of graphite depending on the type of soot and annealing temperature. Thus, digital image processing quantitatively analyzed the length and tortuosity of the fringe of the HRTEM image, which is consistent with the Raman analysis. This meant that the exhaust soot had a more graphite structure than the crankcase soot, and that annealing at a higher temperature improved the graphite structure. This study confirmed that both the crankcase soot and exhaust soot can be recycled as a graphite materials.

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 실험 방법 및 분석 기법
    2.1 샘플 채취(Sampling)
    2.2 열처리(Annealing procedure)
    2.3 라만분광법(Raman Spectroscopy)
    2.4 고분해능 전자현미경(High Resolution TransmissionElectron Microscopy)
    2.5 Digital Image Processing
3. 실험결과
    3.1 라만그래프 분석
    3.2 HRTEM 이미지 분석
    3.3 Digital Image Processing 분석
4. 결 론
References

• 김수양(한국선급) | Soo-yang Kim (Division of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University)
• 최재혁(한국해양대학교 기관시스템공학부) | Jae-Hyuk Choi (Division of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University)
• 노범석(한국해양수산연수원) | Bum-Seok Rho (Korea Institute of Maritime and Fisheries Technology)
• 김준수(한국해양수산연수원) | Junsoo Kim (Korea Institute of Maritime and Fisheries Technology)
• 강준(한국해양대학교 기관공학과/한국해양대학교 해양인공지능융합전공) | Jun Kang (Division of Marine Engineering, Korea Maritime and Ocean University/Interdisciplinary Major of Maritime and AI Convergence of Marine Engineering, Korea Maritime and Ocean University)
• 이원주(한국해양대학교 기관공학과/한국해양대학교 해양인공지능융합전공) | Won-Ju Lee (Division of Marine Engineering, Korea Maritime and Ocean University/Interdisciplinary Major of Maritime and AI Convergence of Marine Engineering, Korea Maritime and Ocean University) Corresponding Author