Carbon emissions from fuel consumption have been pointed by scientists as the cause of global warming. In particular, fossil fuels are known to emit more carbon when burned than other types of fuels. In this regard, International Maritime Organization has announced a regulation plan to reduce carbon dioxide emissions. Therefore, recently, Liquefied Natural Gas propulsion ships are responding to such carbon reduction regulation. However, from a long-term perspective, it is necessary to use carbon-free fuels such as hydrogen and ammonia. Nitrogen oxides might be generated during ammonia combustion. There is a possibility that incompletely burned ammonia is discharged. Therefore, rather than being used as a direct fuel, Ammonia is only used to reduce NOX such as urea solution in diesel vehicle Selective Catalyst Reduction. Currently, LPG vehicle fuel feed system studies have evaluated the durability of combustion injectors and fuel tanks in ammonia environment. However, few studies have been conducted to apply ammonia as a ship fuel. Therefore, this study aims to evaluate corrosion damage that might occur when ammonia is used as a propulsion fuel on ships.
Young-Do Jo;Shin A-yeon;Sol-mi Lee;Chung Min Jun;Sam-Su Lee;Jin-Jun Kim
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.28
no.3
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pp.79-86
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2024
In order to achieve the greenhouse gas reduction goal by 2050 to create a safe and sustainable society in response to the climate crisis, a release rate analysis equation for risk management in using ammonia as a ship fuel is derived, and the ammonia bunkering process is analyzed. We looked at the phenomenon depending on the location of release point and the degree of error caused by the assumption of thermodynamic variables. In gas phase release, if the specific heat ratio is assumed to be constant at room temperature and pressure, the release rate is predicted to be lower by up to 6 %, and in liquid phase release if the density is assumed to be constant at -33.6 ℃ and 1 atm, it is estimated to be up to 8 %. The difference between the vapor and liquid release rates of ammonia was large, ranging from 70 up to 130 times. The mass fraction instantly vaporized just after release of liquid ammonia stored at 20 ℃ was about 0.16, and the vaporized mass fraction increased with the storage temperature.
GA-YOUNG YANG;JAE-WOO AHN;SUNG-BIN HONG;KANG-HYEON KIM;JAE-MIN PARK;BO RIM RYU;HO KEUN KANG
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2022.11a
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pp.156-157
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2022
Currently, due to the increase in GHG emissions, the global weather phenomenon is constantly occurring, and each international organization is trying to reduce 온실가스 through various regulations to reduce GHG. To comply with the regulations, eco-friendly ships are currently being studied to reduce GHG. This paper models the fuel propulsion system of NH3 sofc fuel cell propulsion ship through the case study of eco-friendly ships, especially NH3 fuel cells, and provides information on how NH3 sofc fuel cell propulsion ships can benefit energy efficiency and decarbonization compared to existing FO vessels.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.30
no.5
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pp.490-498
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2024
Ammonia is an eco-friendly marine fuel that does not emit carbon dioxide and is a primary contributor to global warming. Despite its benefits, ammonia poses significant risks owing to its toxicity, explosiveness, and corrosiveness, thus necessitating robust safety measures to manage its potential leaks on ships. This study investigates the characteristics of ammonia leaks and ventilation dynamics in a ship fuel-preparation room, with emphasis on the ef ect of varying the positions of air supply and exhaust outlets. The leakage rate is set at 0.1 kg/s, with a ventilation rate of 30 ACH (air changes per hour). The scenario with air supply at Aft - Top - Stbd and exhaust at Fwd - Top - Stbd (Case 1) results in the highest average ammonia concentration after 100 s. Conversely, the scenario with air supply at Aft - Bottom - Stbd and exhaust at Fwd - Bottom - Port (Case 14) results in the lowest concentration. After 50 s, Case 1 indicate ammonia concentrations exceeding 1500 ppm toward Aft, whereas Case 14 indicate a consistent stagnation zone along the Fwd wall. The distribution of ammonia concentration and velocity varies by height owing to the positioning of the air supply and exhaust outlets as well as the equipment configuration, thus resulting in higher concentrations in areas with slower airflow. When a small amount of ammonia leaked at 0.1 kg/s for 10 s, explosive gas formed near the leak point at a height of approximately 1 m, thus indicating an extremely low risk of explosion from slight ammonia leaks. This study confirms that the optimal combination of air supply and exhaust-duct positions can effectively control ammonia concentration. This finding is expected to contribute to the establishment of design standards and ensure safety when using ammonia as marine fuel.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.6
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pp.914-921
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2022
The International Maritime Organization (IMO) has set a goal of reducing ship's carbon dioxide emissions by 70% and greenhouse gas emissions by 50% by 2050 compared to 2008. Shipowners and shipyards are promoting various R&D activities such as LNG propulsion, ammonia propulsion, electric propulsion, CO2 capture, and shaft generators as a way to satisfy this problem. The dual shaft generator has the advantage that it can be directly applied to an existing ship through remodeling. In this paper, the total fuel reduction rate that can be obtained by applying the shaft generator to the existing ship was verified through simulation. For this purpose, the size of the medium-sized ship was defined, and the governor, diesel engine, propeller, torque switch, generator for shaft generator, propulsion motor for shaft generator, and ship model were modeled and simulated.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.964-970
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2023
As part of the International Maritime Organization ef orts to reduce greenhouse gas emissions, the maritime industry is exploring low-carbon fuels such as liquefied natural gas and methanol, as well as zero-carbon fuels such as hydrogen and ammonia, evaluating them as environmentally friendly alternatives. Particularly, ammonia has substantial operational experience as cargo on transport ships, and ammonia ship engines are expected to be available in the second half of 2024, making it relatively accessible for commercial use. However, overcoming the toxicity challenges associated with using ammonia as a fuel is imperative. Detection is possible at levels as low as 5 ppm through olfactory senses, and exposure to concentrations exceeding 300 ppm for more than 30 min can result in irreparable harm. Using the KORA program provided by the Chemical Safety Agency, an assessment of the potential risks arising from leaks during ammonia bunkering was conducted. A 1-min leak could lead to a 5 ppm impact within a radius of approximately 7.5 km, affecting key areas in Busan, a major city. Furthermore, the potentially lethal concentration of 300 ppm could have severe consequences in densely populated areas and schools near the bunkering site. Therefore, given the absence of regulations related to ammonia bunkering, the potential for widespread toxicity from even minor leaks highlights the requirement for the development of legislation. Establishing an integrated system involving local governments, fire departments, and environmental agencies is crucial for addressing the potential impacts and ensuring the safety of ammonia bunkering operations.
To limit greenhouse gas emissions from ships, numerous environmental regulations and standards have been taken into effect. As a result, alternative fuels such as liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), ammonia, and biofuels have been applied to ships. Most of these alternative fuels are low flashpoint fuels in the form of liquefied gas. Their use is predicted to continue to increase. Thus, management regulations for using low flash point fuel as a ship fuel are required. However, they are currently insufficient. In the case of LNG, ISO standards have been prepared in relation to bunkering. The Society for Gas as a Marine Fuel (SGMF), a non-governmental organization (NGO), has also prepared and published a guideline on LNG bunkering. The classification society also requires safety management areas to be designated according to bunkering methods and procedures for safe bunkering. Therefore, it is necessary to establish a procedure for setting a safety management area according to the type of fuel, environmental conditions, and leakage scenarios and verify it with a numerical method. In this study, as a feasibility study for establishing these procedures, application status and standards of the industry were reviewed. Classification guidelines and existing preceding studies were analyzed and investigated. Based on results of this study, a procedure for establishing a safety management area for bunkering in domestic ports of Korea can be prepared.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.30
no.1
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pp.135-145
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2024
At the 80th session of the MEPC, the IMO presented an enhanced GHG reduction strategy. The strategy is more specific and robust than the initial strategy presented at the 72nd session. The IMO aims to achieve 'Net Zero' GHG emissions from international shipping by 2050. In this study, a risk assessment was conducted for representative green fuels, namely. LNG, hydrogen, methanol, and ammonia. The fuzzy method was used to resolve the subjective ambiguity of results from the survey of the experts, and the positive and negative ef ects of the fuzziness were derived through the TOPSIS method. Finally, the closeness coefficients of the considered alternative fuels were determined using the Vertex method. As a result, methanol, LNG, hydrogen, and ammonia were preferred. This study suggests that the proposed approach can be used as a collective decision-making tool for selecting alternative fuels.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.6
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pp.1013-1022
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2022
Recently, with the worldwide development of the fourth industry, the development of technologies for smart and eco-friendly ships is accelerating. With the emergence of autonomous vessels with complete unmanned or minimum personnel on board and eco-friendly fuel (methane, ammonia, electricity, etc.), the role of existing seafarers on board is expected to change significantly. To improve the competitiveness of seafarers in the future, predicting future seafarer occupation groups, improving the educational curriculum, and creating an educational system are necessary. In this study, eight occupational groups that seafarers may have in the future were derived through a review of earlier studies and brainstorming of maritime university students, incumbent seafarers and expert groups. A survey was conducted on the eight occupational groups using the Likert scale, and based on the results, a leading occupational group related to future seafarer was derived. The most likely occupational groups with high scores were remote control centre operators and cargo remote manager. In addition, essential educational elements to be educated first for these occupational groups were derived and presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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