본 연구에서는 CO2 가스 배출 저감 및 선박 폐열 회수 증대를 목적으로 선박 배기로 버려지는 폐열을 전기로 변환하는 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전에 대해 시뮬레이션을 통한 냉매별 효율을 보여주고 있다. 상대적으로 고온인 배기가스의 폐열과 상대적으로 저온인 냉각해수를 이용하여 Aspen HYSYS 11을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 해수냉각 ORC 발전시스템의 시뮬레이션 결과, 작동유체 효율은 R717 냉매가 2.86 %로 가장 높았고, 다음 순으로 R152a, R134a, R143a, R125a로 나타났다.

This paper proposes an outlier detection model based on machine learning that can diagnose the presence or absence of major engine parts through unsupervised learning analysis of main engine big data of a ship. Engine big data of the ship was collected for more than seven months, and expert knowledge and correlation analysis were performed to select features that are closely related to the operation of the main engine. For unsupervised learning analysis, ensemble model wherein many predictive models are strategically combined to increase the model performance, is used for anomaly detection. As a result, the proposed model successfully detected the anomalous engine status from the normal status. To validate our approach, clustering analysis was conducted to find out the different patterns of anomalies the anomalous point. By examining distribution of each cluster, we could successfully find the patterns of anomalies.

The representative emission index and indicator are the EEDI (Energy Efficiency Design Index) for the new ships and EEOI (Energy Efficiency Operational Indicator) during the voyage. In this paper, derating of diesel main engine are introduced for the purpose of improving EEDI. The results showed good agreement explaining the characteristics properly.

본 연구에서는 국제해사기구(IMO)의 뜨거운 관심분야로 부상되고 있는 선박기인 입자상물질(PM)과 오염물질 배출에 관하여 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 계측하였다. 특히, PM은 TEM 그리드를 이용해 채취하고 전자현미경으로 구조를 파악하였으며, NOx, CO₂, CO 등의 배기가스는 연소가스분석기(PG-250A, HORIBA)를 이용해 측정하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 선박이 항구에서 출항할 때, Bunker Change로 인한 PM 배출량은 최대 30 % 정도 차이가 있었다. 2) 정속 운항을 하면서 Bunker-A에서 L.R.F.O(3 %)로 변경할 때 측정한 PM 배출량은 1.34㎎/㎥, L.R.F.O(3 %)로 고정해 측정한 PM 배출량은 1.19㎎/㎥, L.R.F.O(3 %)만 사용하며 주기관 회전수를 20 % 증가시키면서 계측한 PM 배출량은 1.40㎎/㎥이었다. 또한, 저질유(L.R.F.O(3 %))로 변경시 CO 농도는 약 16 % 증가하는데 비해 RPM을 20 % 상승시킨 경우에는 152 % 이상 급격한 증가를 보였다. 이러한 결과로부터 배기가스 배출의 증가는 연료유종의 영향도 있으나, RPM의 변화에 민감하다는 것을 알 수 있었다. 3) TEM 그리드로 채취한 PM은 약 4~10㎛ 정도의 다양한 입경을 가지는 다공질 응집체 형상의 구조인 것으로 확인하였다.

본 연구에서는 한국해양대학교 실습선 한바다를 이용하여 선박의 입․출항 및 약 150 rpm의 정속 운항 할 때 주기관에서 배출되는 배기가스를 실시간 계측하였다. 실측 결과 질소산화물의 농도는 정속 운항시 800 ppm 에서 1,000 ppm 사이인데 반해, 입․출항시에는 210 ppm 에서 1,230 ppm 까지 큰 범위에서 값이 변화하였다. 일산화탄소의 농도 역시 정속운항 상태 보다 입․출항시 측정값의 변화가 크게 나타났다. 이러한 결과는 입․출항시 가능한 한 주기관의 부하변동이 급격히 발생되지 않도록 하는 선박 조종 스킬이 필요하다는 것을 의미한다. 또한, 배기가스 저감 기술의 적용에 있어 입․출항시와 정속 운항할 때 그 차이를 고려할 필요가 있다는 것을 나타낸다.

선박의 운항에 소요되는 운항비는 선박의 종류, 크기, 속력, 항행구역 등에 따라 다를 수 있지만, 연료비가 차지하는 비율은 50~60 %에 달하는 것으로 알려져 있다. 최근 국제 유가의 상승으로 인한 선박 운용비를 절감하기 위하여 중소형 선박에서도 저질연료유의 사용이 검토되고 있는 추세이다. 더 나아가 해운선사들은 연료소모량을 줄이기 위한 방법으로 감속운항을 취하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 실선을 이용하여 해상에서의 선속대비 주기관의 연료소모량을 계측하고, 부하에 따른 전진계수 대비 속력과 연료소모량의 관계를 통해 상용연속출력보다 낮은 주기관 부하의 70 % 영역이 최적의 운항조건이라고 제안하였다.

An electrical power generation system driven by main engine shaft, briefly SG system for middle or small size fishing boat is studied experimently. In the SG system, power transmission is performed by a variable displacement hydraulic pump driven by the main engine and a constant displacement hydraulic motor. It was verified that the SG system enabled the generation of electrical power with constant frequency regardless main engine speed. In the SG system, setting reference frequency, sensing generator output frequency and setting controller parameters are performed by performed by programming in a microcomputer, so a countermeasure for physical situations of control object is very easy. Futhermore, the SG system has following features; low initial installation cost, wide freedom of installation in engine room, advantage of application in existing ships, especially fishing boat with hydraulic fishing equipments.