북미 배출통제해역(ECA)의 규제를 만족시키기 위한 SCR의 요소 요구량 산정에 관한 연구

Abstract

Ever strengthened emission regulations resulted NOX Tier-Ⅲ standard of IMO which is more stringent emission limit for diesel engine technology. At IMO MEPC 70th session upon the adoption of the draft amendments to Regulation 13.6 of MARPOL Annex VI, the Committee agreed to designate the North Sea and the Baltic Sea as NECA with an effective date of 1 January 2021. Futhermore, countermeasures against GHG emissions from international shipping have been deliberated at the MEPC 72nd session IMO and the Energy Efficiency Management (EEDI) and the Ship Energy Efficiency Management Plan (SEEMP) aiming for the ambitious target of "to reduce the total annual GHG emissions by at least 50% by 2050 compared to 2008". And these strengthened regulations demand further innovative technology development of marine prime movers inclusive NOX reduction technology which is known as the major cause of fine dust as well as the requirement technology of the significant reduction of CO2 emission.

The practical effectiveness of NOX reduction through the method of SCR technology has been proven through the commercial operation of 4(four) series hot coil carriers being commenced by MV“Pacific Success”and MV“Hanjin Pittsburgh" since 1989 and followed by M/V "New Horizon" and MV“Delta Pride".

This study examines the required amount of urea to generate NH3 calculated from exhaust gas amounts which are derived from the analysis of engine loads on operational patterns of large container ships sailing in the ECA waters of North American West Coast.

The results of this study would provide the basic data for the shipping company in order to establish the logistics system of urea for the efficient service of ships in ECA waters. Furthermore it would also be used for engine room resource optimization such as ELA(Electricity Load Analysis) and fresh water amount etc. for new building stage as well as modification of ships to be equipped with SCR.|IMO NOX Tier-Ⅲ에서 디젤 기관의 질소산화물 규제가 더 강화되었다. IMO MEPC70차 회의에서 MARPOL Annex VI의 Regulation 13.6에 대한 개정 초안이 채택됨에 따라 2021년 1월 1일부터 북해 및 발틱해를 질소산화물 통제해역(NECA)으로 지정하고 해당 규제가 발효 되도록 합의했다. 또 본 회의에서는 원양선박의 온실 가스 배출량과 에너지 효율 관리 (EEDI) 및 선박 에너지 효율 관리 계획 (SEEMP)를 운영하여 2050년까지 온실가스 연간 총 배출량을 2008년 대비 최소 50% 줄이겠다는 목표를 설정하고 이에 대한 대응책이 결의되었다. 강화된 규제에 따르면 미세먼지의 주요 원인으로 알려진 질소산화물의 저감 기술을 포함한 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄일 것을 요구하고 있어 종합적인 배기가스 저감 기술 개발이 요구된다.

1989년 MV "Pacific Success"와 MV "Hanjin Pittsburgh"를 시작으로 M/V "New Horizon"과 MV“Delta Pride" 4척의 핫 코일 운반선의 상업 운전을 통해 SCR기술을 이용한 NOX저감기술의 실질적인 효과가 입증되었다.

본 연구는 북아메리카 서부 해안의 배출통제해역을 항해하는 대형 컨테이너 선박의 운항 패턴을 분석하여 배출통제해역 내에서 발생하는 기관 부하별 배기가스량을 분석하고 이때 발생하는 NOX를 감소시키기 위해 SCR기술을 활용할 경우 NOX저감반응에 필요한 요소의 양을 산출한다.

본 연구 결과를 토대로 해운선사는 질소산화물 규제 강화에 따라 SCR이 장착된 선박이 배출통제해역에서 원활한 운항을 위하여 산정된 요소요구량에 따라 물류체계를 구축하고, 선박의 신조 및 개조 시 기관실 에너지 최적화에 도움을 줄 수 있는 기초 데이터로서 활용할 수 있다.