• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.77-78
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• 2015

산업화로 인하여 토지의 사막화, 물부족, 오존층 파괴, 지구 온난화 등 많은 환경문제가 발생되었으며 아직 진행 중에 있다. 이에 UN에서는 환경 규제를 강화하였으며 국제해사기구(IMO:International Maritime Organization)에서는 선박의 배기가스 규제 강화를 위하여 NOx(질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량을 줄이도록 하고 있으며 2016년부터는 본격적으로 규제하려 하고 있다. 상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 선택적환원촉매(SCR:Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 선박의 배기가스가 지나가는 통로에 요소수(Urea)를 분무하여 $260^{\circ}C$ 이상의 높은 온도에서 요소수에 있는 암모니아가 배기가스에 있는 NOx와 반응, 결합함으로서 NOx를 질소와 산소로 분리, 제거하는 방식이다. 하지만 선박의 경우 대부분 엔진이 2행정으로 배기가스 온도가 일반적으로 $180^{\circ}C{\sim}220^{\circ}C$이기 때문에 요소수에 있는 암모니아가 배기가스에 있는 NOx와 반응하지 않아 환원률이 높지 않다. 이에 우리는 초미세기포를 이용하여 낮은 온도에서도 반응할 수 있는 요소수 및 요소수 활성화 기기를 개발하여 상기의 문제점들을 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 SCR 시스템의 점성유동해석을 통하여 보다 효율적인 SCR 시스템의 개발을 할 수 있도록 기여하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.357-357
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• 2018

국제해사기구(IMO)에서는 황산화물(SOx)에 대한 배출 규제를 강화하고 있다. 2020년 1월 1일부터는 황함유량 0.5% 이하 선박연료유 사용을 의무화하고 있다. 그리고 온실가스 배출량 모니터링을 2019년 1월 1월부터 시행하여 총톤수 5천톤 이상 선박은 연료유 사용량을 의무적으로 보고해야 한다. 또한 배출통제구역(Emission Control Area, ECA)이 확대되고 있으며 지역별로도 저유황유 사용 의무화를 도입하는 항만이 증가하고 있다. 이와 같이 항만구역에서 선박 배기가스 배출 규제를 강화하고 있다. 본 연구에서는 컨테이너 물동량이 증가하고 있는 서산 대산항 컨테이너 부두를 중심으로 항만구역에서 배출되는 배기가스를 산출하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.822-828
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• 2013

고체산화물형 연료전지는 운전온도가 고온이기 때문에 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 열관리 문제가 중요하다. 본 연구에서는 선박 배기가스의 폐열을 선박 전원용 500kW급 SOFC 시스템으로 공급되는 연료, 가스 및 물을 가열하는 열원으로 활용한 경우에 연료전지 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도특성에 관하여 검토하였다. 본 연구에서 제안한 연료전지 시스템에서는 선박의 배기가스를 활용하지 않고 연료전지에서 배출되는 배기가스만으로 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 가열원으로 활용한 경우의 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도가 963K로 가장 높음을 알 수 있었다. 또한 엔진의 출력(배기가스의 유량)은 연료전지 스택으로 공급되는 가스의 온도에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권3호
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• pp.189-194
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• 2010

최근 지구 환경 문제의 심각성이 대두되면서, 전과정 평가(Life Cycle Assessment)에 대한 선박 적용 연구가 조금씩 진행되고 있다. 본 논문에서는 선박 LCA 연구의 일환으로 선박 배기 가스 분석을 수행하였다. 이를 위하여 화물선에 대한 온실 배기 가스 배출 분석을 수행하였다. 대상 선박은 벌크선박과 유조선 등 2척을 모델로 삼았으며 과거 수년간의 실적 데이터를 분석하여 운항인벤토리 중 온실 배출가스의 정략적 데이터를 분석하였다. 이 분석을 통하여 화물선 운송 시 화물 1톤을 1마일 수송하는데 배출되는 배기 가스량의 분석을 시도하였다.

• 한국항만경제학회지
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• 제39권3호
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• pp.47-60
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• 2023

항만구역 내 선박으로부터 배출되는 온실가스, 미세먼지를 포함한 배기가스에 대한 인벤토리 작성과 관리는 선박 배기가스의 주요 배출물질과 시간 경과에 따른 배출량 수준의 추이를 파악하고, 해양환경과 인간 건강에 미치는 부정적 영향을 줄이는 데 필요하다. 따라서 본 연구의 목적은 우리나라 서남권에 있는 국가관리 무역항인 목포항계 내 입출항하는 선박으로부터 배출되는 배기가스를 산정하는데 있다. 이를 위해 선박자동식별장치(AIS)와 해운항만물류정보시스템 (Port-MIS)의 정량적 데이터를 기반으로 선박의 움직임을 분석한 상향식 접근법(Bottom-up 또는 Activity-based)을 이용하였다. 특히 본 연구에서는 최근 4년간(2019~2022년) 목포항 입출항 실적이 있는 선박의 제원, 선종, 재항시간 등의 데이터를 수집하고, AIS 데이터를 이용하여 항만 내 부두 접근 과정을 분석하여 선박 움직임(cruising, maneuvering)을 결정하는 접근 방식을 제시하였다. 주요 연구결과로 최근 4년간 목포항 항만구역 내에서 선박으로부터 배출된 배기가스는 11,409톤이었으며, 자동차전용선이 5,329톤으로 가장 많았고, 정박 중에는 목포 신항 부두에서 1,835톤의 온실가스와 미세먼지가 배출되었다. 이 연구는 목포항의 선박입출항수, 처리 물동량과 더불어 환경적인 측면에서 정보관리를 위한 데이터로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권6호
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• pp.788-793
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• 2012

본 연구는 해군함정에 탑재되어 있는 주 추진 디젤엔진에서 배출되는 입자상 물질, 황산화물, 이산화탄소 및 질소산화물의 배출량 예측에 초점을 두었다. 국제사회 및 각국의 정부는 인간의 건강 및 환경을 보호하기 위해 선박의 배기가스 규제를 엄격히 적용하고 있으며 선박 제작사들은 이러한 법규에 대응하기 위해 다양한 기술을 선박에 적용시키고 있다. 엄격히 적용되는 배기가스 법규는 선박의 크기에 따라 차이를 보이고 있지만 함정은 규제대상에서 제외된다. 다양한 연구결과에 의해 선박의 배기가스 배출량 계수(emission factor)는 지속적으로 최신화되고 있으나 함정의 배출량 계수는 그 특성의 차이 때문에 설정이 어려운 실정이다. 본 논문은 함정 엔진의 연료소모량과 함정에서 사용하고 있는 연료의 황성분 함량을 분석하여 항해 시 선박에 적용되고 있는 오염물질 기여도 조사(emission inventory) 방법론을 해군함정에 적용시켜 정속항해 조건에서 배기가스 총 배출량을 예측하는 것이다.

• 한국항만경제학회지
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• 제34권1호
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• pp.35-49
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• 2018

부산항은 국내 물동량의 75% 이상을 처리하는 제1의 항만이며, 세계 글로벌 항만 중 6위를 차지하고 있다. 본 연구는 부산항의 중추역할을 하면서 시내와 가까이 위치한 북항에 접안하는 선박들로부터 발생되는 배기가스를 추정하고, 항만 주변으로 어떻게 확산되는지 분석하고자 한다. 이를 위해 미국 환경보건국에서 제안한 배기가스산출모형을 적용하여 선박유형별 배출량을 산정하고, 대기확산모형인 CALPUFF Model를 통해 계절, 기상상태, 시간변화에 따른 배기가스의 대기확산 패턴을 분석한 후, 시사점을 도출하였다. 분석결과, 주요 오염원인 질소산화물, 이산화황, 미세먼지의 배출량은 각각 30,853톤, 36,281톤, 6,856톤이며, 유조선에서 42%로 가장 많이 발생하였다. 또한 맑은 날엔 대기오염이 항만주위에 정체되고, 바람 부는 날엔 넓게 확산되며, 비오는 날엔 가장 옅어지는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 대기오염의 심각성을 인식하게 하며, 향후 공공보건을 위한 정책 수립시 기초자료로 활용이 가능하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.905-917
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• 2021

본 연구는 국내 항구도시 인천, 목포, 광양, 부산, 울산의 대기오염물질 배출특성, 대형선박 배기가스 배출량 및 사회적 비용을 산정하여 배출가스 저감방안의 필요성을 제시하였다. 부산은 선박 입항수가 많고 목포는 선박 입항수는 적지만 선박 배기가스에 의한 배출기여도는 두 항구도시 모두 높았다. 울산은 세계적 수준의 중화학공업, 광양은 제철소, 인천은 제조업과 선박 입항수가 목포보다 많았지만 배출기여도는 낮았다. 선박 배기가스 배출량 산정 결과, CO₂의 배출량이 가장 많고 다음으로는 NOx, SOx으로 배출량이 많았다. 선종별로는 부산, 울산, 인천은 유조선, 광양은 일반화물선, 목포는 여객선에서 각각 많았다. 사회적 비용 결과, 부산은 배출량이 많은 영향으로 사회적 비용이 높았으며, 항목별로는 PM이 높았다. 저황유 사용으로 PM, SOx 배출량을 직접적으로 줄이고, NOx의 배출량을 간접적으로 줄 일수 있다. 하지만 선박 배기가스 중 가장 많은 배출량을 보인 CO₂를 저감하기 위해서는 저황유의 보급만으로는 부족하다. CO₂ 배출량 감축을 위해서는 육상전원공급장치(Alternative Maritime Power)를 사용하는 등 화석연료를 사용하지 않는 저감방안 수립의 필요성을 제기하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권5호
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• pp.595-602
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• 2012

본 논문에서는 선박에서 배출되는 $CO_2$ 배출을 최소화하기 위한 노력의 일환으로 선박으로부터 배출되는 열에너지를 회수하고 재활용하는 방안으로 유기랭킨사이클 발전장치를 구동함으로써 선박의 에너지 효율을 높이고 온실가스 배출을 최소화할 수 있는 방안을 연구하였다. 선박에서 배출되는 배기가스와 냉각 시스템에서 배출되는 열에너지를 회수하여 터빈 발전기를 구동하는 ORC 발전시스템을 설계하고 시뮬레이션 하였다. 다양한 친환경 유기냉매를 이용하여 냉매를 적용하여 온도와 유량변화에 따른 열 해석을 실시하였고 냉각수 열원 예열기, 배기가스 가열기로 시스템을 구성하여 2,400kW급의 발전 출력을 얻을 수 있었다.

• 기계와재료
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• 제24권2호
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• pp.18-26
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• 2012

지구 환경오염문제가 대두되면서 세계 각국에서는 환경오염을 최소화하려는 움직임이 활발히 이루어지고 있다. 국제해사기구(IMO)에서는 해양 대기오염의 상당량이 선박에서 배출되는 배기가스에 의한 것으로 판단하고 있으며, 이에 따라 선진국을 중심으로 선박관련 환경규제 및 선박 배기가스 배출기준을 점차적으로 강화해 가고 있고, 친환경 선박 및 기자재 개발을 적극적으로 진행하고 있다. 현재 선박에 적용 가능한 NOx 제거장치로는 ECR(Exhaust Gas Recirculation), SCR(Selective, Catalytic Reduction), SAM(Scavenge Air Moistening) 등이 개발되었으며, 연소온도 조절 및 촉매 환원반응 등을 이용하여 NOx를 제거하고 있다. 현재 개발된 탈질설비 중 현실적으로 가장 적합한 것은 SCR시스템으로 인식되고 있으나, 연료효율 감소로 인하여 가스연료를 이용하거나 새로운 연료개발 등 사용연료에 변화를 주는 방법들이 미래의 대안으로 제시되고 있다.