선박 스크러버 설치 후 디젤 기관의 성능 변화 및 운항 경제성 실증 연구

Abstract

국제해사기구(IMO)는 2020년 1월 1일부터 국제항해 선박에서 사용되는 연료유의 황 함유량 상한 비율을 질량분율 3.5%에서 0.5% 이하로 줄이는 강도 높은 선박 황산화물 배출규제 협약을 시행하였다. 이에 선주사는 보유 선박의 선종, 선령 및 항해구역을 고려하여 해당 선박에 가장 최적인 황산화물 배출저감 방법을 선택하고 이행하고 있으며, 특히 기존의 운항선은 탈황 설비의 일종인 스크러버를 설치하는 것이 가장 이득이 되는 것으로 확인되어 스크러버를 설치하는 선박이 높은 비율을 차지하고 있다. 그러나 해당 설비를 장착하여 운항한 선박들의 실적이 현재까지는 제한적이며, 실제 운항 시 디젤 기관의 성능 변화에 따른 추가적인 비용 발생 또는 예측하지 못한 여러 문제점에 직면할 수 있으므로 스크러버 운용 초기부터 자료를 수집하고 분석하여 경제성 및 안정성을 장기적으로 검증할 필요성이 있다. 따라서 본 논문에서는 최근 스크러버를 설치한 1,000 TEU급 컨테이너 운반선을 대상 선박으로 선정하여 운항 중 실측 데이터를 기준으로 디젤 기관의 연료 소모율을 포함한 성능 변화를 고찰하고, 현재의 연료 가격 기준 운항 경제성에 관한 실증적 연구를 수행하였다. 디젤 기관의 성능 측면에서는 대상 선박이 입거 수리와 동시에 스크러버 개장공사와 주기관 정기정비를 수행한 환경적인 요인의 영향으로 개장공사로 인한 성능의 저하는 없는 것으로 확인되었다. 다만 소요전력 증가로 인한 연료소모량의 소폭 증가, 급격한 유가 변동에 의한 투자비용 회수 기간의 연장 등의 결과를 확인하였다. 아울러 스크러버 장기운용에 따른 문제점을 예측하기 위해 운용 초기 문제점을 분석하였으며, 최종적으로 본 연구 내용이 스크러버를 설치한 운항선 및 선주사에 경제적이며 안정적인 스크러버 운용을 위한 기초 자료가 될 것으로 기대된다.

As of January 1, 2020, the International Maritime Organization (IMO) implemented a more intense sulphur oxides emission regulation that reduces the upper limit of sulphur content of fuel oil used in global sea from 3.5% m/m to 0.5% m/m. Therefore, ship owners are choosing and implementing the most optimal method for reducing sulphur oxide emissions for the vessel in consideration of the type of ships thy own, age of ships, and the navigation area. In particular, the existing ships have been found to be most beneficial to install scrubbers, a type of desulfurization facility, and the ships installing scrubbers account for a high percentage. However, up to present, the reference data of ships equipped with this facility is limited and may face additional costs or unforeseen problems due to changes in the performance of diesel engines in actual operation, so it is necessary to collect and analyze data from the beginning of the scrubber operation to verify economic efficiency and safety in the long term. Thus, in this paper, 1,000 TEU container carriers recently installed scrubbers were selected as target ships, and the performance changes including the fuel consumption rate of diesel engines were considered based on the actual data in normal operation condition, and empirical studies were conducted on the economics of operation based on the current fuel price. It has been confirmed that there are no degradation performance from the retrofitting work due to the environmental factors that the target ship carried out the scrubber retrofitting work and major overhaul of the main engine at the same time as the docking repair. but the results were confirmed, such as a slight increase in fuel consumption due to increased electric power requirements and an extension of the payback period of investment costs due to sudden fluctuations in oil prices. In addition, problems in the early stages of operation were analyzed to predict problems caused by long-term scrubber operation, and it is expected that this research will eventually serve as basic data for economical and stable scrubber operation for the ships equipped with scrubbers and ship owners.