연료전지-배터리 하이브리드 선박의 온실가스 배출 저감에 대한 실증 연구

Abstract

우리나라의 온실가스 감축 목표는 2030년까지 배출 전망치 대비 37[%]로 확정했으며, 국제해사기구에서는 전체 선박의 연간 온실가스 총배출량을 2050년까지 2008년 대비 50% 이상 감축을 목표로 하고 있다. 본 논문에서는 연료전지-배터리 하이브리드 전기추진시스템의 온실가스 배출 저감과 연료소비량 감소 특성의 장점을 입증하기 위해 연료전지-배터리 하이브리드 전기추진시스템과 동일한 출력의 디젤 추진시스템을 테스트 베드로 구축하고 실 해역 운항 선박의 부하 운전환경 설정 및 실증 실험을 통해 배기가스 배출량과 연료소비량 특성을 비교 분석하였다. 디젤엔진을 사용하는 선박의 발생 배기가스와 연료소비량을 측정하여 국제해사기구에서 규제하고 있는 질소산화물 및 이산화탄소의 배출 저감효과를 분석하고, 연료전지-배터리 하이브리드 시스템을 이용하는 선박에서 소비되는 수소 소모량 및 가격을 비교하여 두 추진시스템의 경제성을 평가하였다. 또한, 선박의 부하전력 계통의 안정성을 확인하기 위해 연료전지와 배터리를 사용하는 하이브리드 전기추진시스템을 설계하였으며 시뮬레이션을 통해 실 선박 적용에 대한 유용성을 평가하였다.|In this paper The goal of Korea’s green house gas reduction target is set at 37% of the emission estimate by 2030. The international Maritime Organization aims to reduce the total annual green house gas emissions of all vessels by more than 50%. In this paper, in order to demonstrate the advantages of fuel cell-battery hybrid electric propulsion system in reducing greenhouse gas emissions and reducing fuel consumption, a diesel propulsion system was constructed as a test bed, the characteristics of exhaust emission and fuel consumption were compared and analyzed through the load operation environment setting and verification experiment of the ship. The emission reduction of nitrogen oxides and carbon dioxide, which are regulated by the international Maritime Organization, is measured by measuring the emission gas and fuel consumption of ships using diesel engines, and the hydrogen unit price consumed in the ship using the fuel cell-battery hybrid system and compared the economics of the two propulsion systems. In addition, a hybrid electric propulsion system using a fuel cell and a battery was designed to verify the stability of the load power system of the ship.