The fuel oil used for ships has the viscosity higher than the fuel used for general vehicles and contain impurities, so it’s exhaust gas results in the environment pollution. There have been studies actively conducted to examine alternative fuels for improving the quality of the marine fuel oil. It is, however, necessary to test the quality of fuel for mega ships, by conducting the simulation test using reduced-size models, before the demonstration step, because it takes too much cost and time to directly perform the demonstration of alternative fuels. This study, therefore, developed a 30-liter small-size boiler similar to the ship system and performed an initial fuel test by applying MGO to it. The findings show that the amount of nitrogen oxide to which 4% of the standard oxide level was applied was about 24.69ppm, when the oxide level was 10.02%, with the CO2 of 8.02%, the exhaust gas temperature of 291.15℃ and the combustion efficiency of about 74.53%, indicating that it will be necessary to conduct various studies through the ratio control in the future.

Recently, air pollution from fossil fuels is at a serious level, and the IMO proposes to reduce greenhouse gas emissions by about 70% by 2050, and controls greenhouse gas emissions by applying the energy efficiency disign index(EEDI) to each ship type. In this study, the marine fuel oil viscosity of MGO, MDO, HFO and CGO according to the temperature change was compared and measured and the difference was analyzed. As a result, the viscosity of CGO was 3.32mPa·s, which was almost similar to MGO(3.40mPa·s) and MDO(3.51mPa·s) so it was judged that it could be used as a marine fuel, and it was found that there was a significant difference with HFO at P<0.01 there was.

선박용 연료유가 연소하는 과정에서 배출되는 오염물질은 대기오염을 유발하고 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그에 따라, IMO에서는 선박에서 배출되는 오염물질을 규제하고 있다. 하지만 입자상물질(Particulate matter: PM)에 대한 규제는 아직 논의단계에 있으므로 선제적인 대응이 필요하다. 그러기 위해서는 입자상물질에 대한 기초적인 연구가 필수적이다. 이번 연구에서는 해상용 연료유에서 발생하는 입자상물질의 기초 데이터 구축을 위해 선박 디젤 엔진에 사용되는 연료유의 무차원 광소멸계수(Ke)를 계측하여 분석하였다. 특성 비교를 위해 육상 디젤 엔진에 사용되는 연료유를 같은 방법으로 측정하였다. 두 연료유는 황함유량과 밀도에서 차이가 난다. 무차원 광소멸계수(Ke)는 633 nm의 레이저를 이용하여 광학적인 방법으로 측정하고 중력식 필터법에 의해 채집된 입자상물질의 체적분율을 이용하여 결정하였다. 선박용 연료유에서 배출되는 입자상물질의 무차원 광소멸계수(Ke)는 8.28이고, 육상용 연료유는 8.44 이다. 두 연료유의 무차원 광소멸계수(Ke)는 측정 불확도 범위내에서 거의 유사하였다. 하지만 Rayleigh limit 해법에서 구한 값과의 비교를 통해 광산란 비중이 클 수 있는 부분과 광투과율과 채집질량과의 관계를 통해 광소멸 특성이 상이할 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 고정자와 회전자에 의해 발생하는 전단력(Shearing force)을 이용한 선박용 연료유 균질기(Homogenizer) 개발에 관한 연구를 수행하였다. 균질기의 균질화 및 미립화 정도에 대한 성능을 조사하기 위하여 IFO 380 cSt Bunker-C 시료에 전처리(Pre-treatment)를 시행하였다. 전처리한 시료의 슬러지(Sludge) 저감 효과를 확인하기 위하여 유청정기(Oil purifier)를 이용하였다. 실험결과 균질기로 전처리한 시료에서 슬러지양이 약 13 % 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 전처리 후 유청정한 시료를 실제 보일러 시스템에서 연소시켜 CO가 감소하는 연소특성 경향을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 개발된 선박용 연료유 균질기를 실선에 적용할 경우 연료비 및 운항비용 절감 효과가 있을 것으로 판단된다.

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.

최근 선박 연료유는 고점도화 되고 슬러지분이 증가되고 있는 추세이며, 선박에서 발생한 슬러지의 처리 및 보일러 연료유로의 재활용 방안 등에 대해서 많은 연구가 수행되고 있다. 이러한 연구 중 특히 슬러지를 미립화하여 분쇄하기 위한 초음파 유화기는 가장 현실성 있는 재활용 장치로 알려져 있다. 이러한 관점에서, 이 연구는 초음파 유화기 개발에 대한 기초연구로서 슬러지의 유온과 유압이 따른 여과효율을 조사하였다. 실험결과는 보일러 인젝터에 슬러지를 분사할 경우 적절한 온도와 압력을 결정하거나, 또한 초음파 유화기에 의한 실험결과와 비교할 수 있는 자료로 활용될 수 있다. 아울러 유온과 유압의 영향에 따라 분쇄된 슬러지 입자의 여과효율 등을 연구하는데 있어서 기초자료로 활용될 수 있을 것이며, 궁극적으로 선박에서 발생한 슬러지를 자체 처리하여 보일러의 연료유로 사용함으로써 해양유류오염을 방지하는데 기여할 수 있을 것이다.