국제해사기구(IMO)의 황함유량 규제에 따르는 저유황연료유는 생산 공정에 따라 다양한 물리화학적 특성을 가지게 된다. 본 연구는 저유황연료유 및 저유황-고유황 혼합연료유의 물리화학적 특성연구 결과를 해양오염 방제대응의 기초자료로 활용하고자 한다. 연구에 사용된 혼합연료유는 황함유량이 0.46 mass%인 저유황연료유와 0.36 mass%인 저유황연료유에 고유황연료유를 25, 50, 75 mass% 혼합하여 제조하였다. 이 혼합연료유에 대해 동점도, 유동점 및 Saturates, Aromatics, Resins, Asphaltenes(SARA)분포 등 물리화학적 특성에 대해 실험실 연구를 하였다. 동점도가 높고 유동점이 낮은 특징의 고유황연료유가 75 mass% 혼합함에 따라, 혼합연료유의 동점도는 350.2 %까지 증가 하였으며, 유동점이 23℃와 -11℃의 저유황연료유는 각각 -3℃ 및 -6℃까지 유동점이 내려가거나 올라갔다. Asphaltenes 분포가 적은 저유황연료유에 고유황연료유를 혼합함에 따라, Saturates분포는 68.8 %까지 감소하고, Asphaltenes분포는 1,417 %까지 크게 증가하였다.

In this study, four types of water-heavy fuel oil hybrid emulsion oil were manufactured depending on the moisture content ratio in order to reduce exhaust emissions of heavy fuel oil(Bunder-C), which is necessarily used in vessels, power plants and boilers. The components of the manufactured emulsion oil were analyzed using the ISO standard testing method. The analysis result showed that in the EM25 fuel with a maximum moisture content ratio of 25.0%, the moisture content was 25.0%, the sulphur content was 0.20%, the kinematic viscosity was 144.8mm2/s, the specific gravity was 0.9382, and the flash point was 100 Celsius degrees or above.

화석연료로부터 기인한 환경오염에 대한 대응과 더불어 신재생에너지 공급의무화제도의 시행은 재생연료유 등 신재생에너지의 활용도를 증대시켰다. 부생연료유(2호)와 정제연료유(감압)는 국내 법령으로 엄격히 규제되고 있으며, 부생연료유(2호)를 혼합한 정제연료유(감압)의 물성변화를 시험하였다. 부생연료유(2호)를 1 : 1로 혼합한 정제연료유(감압)의 물성분석 결과, 국내 폐기물관리법에서 규정하고 있는 품질기준을 만족하였다. 다만, 연료와 관련한 추가항목 시험결과에서 높은 방향족 함량을 나타내었다. 연료내 높은 방향족 함량은 사용기기의 고무류 파손이나 연소 시 그을음, 매연 등이 발생할 가능성이 높을 것으로 보인다.

이 연구는 초음파 에너지의 공동현상(Cavitation)을 이용하여 선내 제조된 혼합연료유의 문제점을 개선하고 혼합연료유의 안정적인 사용이 가능하도록 하여 선박운용비의 상당부분을 차지하는 연료비를 절감하고자 한다. 실험은 선내 혼합연료유 제조 방식을 모사하여 선박용 연료유 M.G.O(Marine Gas Oil)와 MF-180(Marine Fuel-oil 180)를 각각 부피비 기준으로 0.25:0.75 및 0.75:0.25 비율로 혼합하였으며 초음파 처리장치를 이용하여 혼합연료유에 초음파 에너지를 직접 조사하여 초음파 에너지가 혼합연료유에 미치는 영향에 관해 고찰하였다. 실험결과, 선내 혼합유 제조시 보고되었던 문제점을 확인하였으며, 혼합시료유의 초음파 조사 후 잔류탄소량은 최대 28.4 % 감소하였다. 또한, 잔류탄소량 감소 및 분산 안정성 분석결과를 토대로 초음파 에너지에 의한 캐비티의 붕괴압이 연료입자 미립화에 효과가 있고, 중질연료유가 많이 함유된 혼합연료유의 일시적인 가용성을 높일 수 있을 것으로 판단되었다.

최근 국제 유가의 상승으로 인한 선박 운용비를 절감하기 위하여 중소형 선박에서도 저질연료유의 사용이 검토되고 있는 추세이다. 이 연구에서는 현재 중소형 선박에서 연료유로 사용중인 경유와 중유MF380을 혼합하여 소형선박에 사용이 가능하도록 제조한 혼합연료유인 MF30 연료유에 대하여 그 물리 화학적 특성을 분석하고 정제처리 및 연료유첨가제 효과에 대해 알아보았다. 연구결과 두 가지 전처리 방식인 원심식청정기와 가열 및 균질 방식(M.C.H)의 효과는 다소 미약하였지만, 유동점과 인화점은 다소 낮아졌다. 연료유첨가제로 인한 개질 효과는 뚜렷이 나타나지 않았다.

국산 소형어선용 예연소실식 디이젤기관에 혼합연료유(정유+중유)를 사용할 경우 혼합연료유의 성질, 연소특성 및 기관성능에 관하여 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 혼합연료유의 혼합비율(중량비율)이 증가함에 따라 비중은 선형적으로 증가하였고, 점도-온도 곡선은 Walther-ASTM 식과 일치하였으며, 착화성지수인 CCAI의 값은 기울기 1.0에 가까운 직선으로 증가하였다. 2) 동일운전조건에서 착화지연은 CCAI의 값이 810(혼합비율 60%)까지는 미소하게 증가하였으나, 그 이상의 값에서는 현저하게 증가하였다. 따라서, 혼합연료유의 착화성을 나타내는 CCAI의 값은 810 이상에서 적용하는 것이 타당하다. 3) 연소최고압력은 혼합비율 40%까지 증가하다가 감소하였으며, 그을음농도는 60%부터 현저하게 증가하였으므로, 본 실험에서 무그을음 연료비절감의 안전운전 혼합비율은 50%가 적당하다