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문제 정의
- H)를 통하여 정제한 후 그 물리 . 화학적 특성을 분석하고 정제처리 및 연료유첨가제 효과에 대해 알아보았다.
제안 방법
- 시험에 사용된 시료유는 총 14가지이다. 경유와 중유를 혼합한 원 시료인 MF30 연료유를 Purifier 또는 M.C.H를 통하여 정제한 후 연료첨가제를 첨가한 시료 12종류를 각각 TSAI, TSA2, TSA3, TSA4, TSA5, TSA6, TSA7, TSA8, TSA9, TSA10, TSA11, TSA[2라고 하였고, 정제전의 시료 중 경유를 TSB1, 그리고 MF30을 TSB2로 하였다.
- 수분의 시험방법은 KSM9030에 의거하였으며, 시료유는 TSB2와 TSA1, 그리고 TSA1에 첨가제A를 첨가한 TSA2, M.C.H. 정제유인 TSA5, 그리고 TSA5에 첨가제A를 첨가한 TSA6, Tandem 정제유인 TSA9, 그리고 TSA9에 첨가제 A를 첨가한 TSA10 등 7종류를 분석하였다. 일반적으로 첨가제의 첨가에 의한 수분의 제거 등은 알려져 있지 않기 때문에 첨가제 B 및 C를 첨가한 시료유는 시험에서 제외하였다.
- 이 시험에서는 분사에 적합한 동점도를 얻을 수 있는 온도인 75℃에서 시료유의 동점도를 분석하였다. 시험방법은 25℃ 및 50℃인 경우와 동일한 KSM2014에 의거 하였으며, 시료유는 TSB2와 정제 후 첨가제를 첨가한 시료유 12종류를 포함하여 총 13종류를 분석하였다•
- 따라서 시료유인 MF30 연료유의 경우에 약 75℃ 정도로 가열하면 대체로 분사에 적합한 동점도 를 얻을 수 있다. 이 시험에서는 분사에 적합한 동점도를 얻을 수 있는 온도인 75℃에서 시료유의 동점도를 분석하였다. 시험방법은 25℃ 및 50℃인 경우와 동일한 KSM2014에 의거 하였으며, 시료유는 TSB2와 정제 후 첨가제를 첨가한 시료유 12종류를 포함하여 총 13종류를 분석하였다•
- 이 연구에서는 경유와 중유MF380을 혼합하여 소형선박에 사용이 가능하도록 제조한 혼합연료유인 MF30을 원심식청정 7] (Purifier) 와 Mixing Clean Heater(M.C.H.)® 통하여 정제한 후 연료첨가제 A, B, C를 첨가한 시료 12종류와 정제 전의 시료인 경유 그리고 MF30을 대상으로 총 14종의 시료에 대하여 물리화학적 성상을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이 연구에서는 현재 중소형 선박에서 연료유로 사용중인 경유(MGO)와 중유MF380을 혼합하여 소형선박에 사용이 가능하도록 제조한 혼합연료유인 MF30급 연료유에 대하여 원심식청 정기 (Purifier) 와 가열 및 균질화(Homogenizing)가 가능한 Mixing Clean Heater(M.C.H)를 통하여 정제한 후 그 물리 . 화학적 특성을 분석하고 정제처리 및 연료유첨가제 효과에 대해 알아보았다.
- 황분의 시험방법은 KSM2027에 의거하였으며, 시료유는 TSA1, 그리고 TSA1에 첨가제A를 첨가한 TSA2, M.C.H. 정제유인 TSA5, 그리고 TSA5에 첨가제A를 첨가한 TSA6, Tandem 정제유인 TSA9, 그리고 TSA9에 첨가제A를 첨가한 TSA10 등 7종류를 분석하였다.
대상 데이터
- 시험에 사용된 시료유는 총 14가지이다. 경유와 중유를 혼합한 원 시료인 MF30 연료유를 Purifier 또는 M.
이론/모형
- 비중 시험방법은 KSM2001에 의거하였고, TSB2와 정제 후 첨가제를 첨가한 시료유 12종류를 포함하여 총 13종류를 분석하였다.
- 시험하였다. 시험방법은 KSM2014에 의거하였으며, 시료유는 TSB2와 정제 후 첨가제를 첨가한 시료유 12종류를 포함하여 총 13종류를 분석하였다.
- 유동점 시험방법은 KSM2016 에 의거하였고, 시료유는 TSB2와 정제 후 첨가제를 첨가한 시료유 12종류를 포함하여 총 13종류를 분석하였다. Fig.
- 보통 중질유는 60℃ 이상을 나타내며 인화점이 낮을수록 경질유에 가까운 양질의 연료로 간주 될 수 있다. 이 연구에서 사용한 시험 방법은 KSM2010에 의거하였다.
- 5%이하의 황분을 함유하고 있다. 이 연구에서 사용한 황분의 시험방법은 KSM2027에 의거하였다.
- 0 정도를 나타낸다. 이 연구에서는 KSM2001에 의거하여 비중을 시험하였다.
- 선박 연료유의 특성을 나타내는 단위는 대부분 센티스토크스(lcStmmif/sec)로 측정된 동점도에 기초하여 국제적으로 거래되고 있으며 점도를 인용할 때 그것이 결정되는 온도를 함께 표시하여야 한다. 이 연구에서는 KSM2014에 의거하여 25℃, 50℃ 그리고 75℃에서 동점도를 시험하였다.
- 일반적으로 경질유등의 증류 연료유는 6℃ 이하, 중질유등의 잔사연료유는 최고 30℃ 이하까지 허용되고 있다. 이 연구에서는 KSM2016에 의거하여 유동점을 시험하였다.
- 수 있다. 이 연구에서는 KSM9030에 의거하여 수분함유량을 시험하였다.
- 인화점 시험방법은 KSM2010 에 의거하였고, 시료유는 TSB2와 정제 후 첨가제를 첨가한 시료유 12종류를 포함하여종 13종류를 분석하였다.
성능/효과
- 6은 각 시료별로 동점도의 변화경향을 나타낸 그래프이다. 13종의 시료 모두 비슷한 변화경향을 나타내고 있는데, 상대적으로 낮은 온도인 25 -50℃ 구간에서는 온도의 증가에 따라 동점도의 감소가 급격히 이루어지고 있는 양상이고, 50~ 75℃ 구간에서는 동점도의 감소율이 완만해지는 경향을 보여주고 있다. 특히 Tandem 정제유인 TSA9, 10, 11, 12에서는 25-50℃ 구간에서 온도 증가에 따른 동점도의 감소율이 다른 시료에 비해 더욱 크게 나타났고, 50 -75℃ 구간에서도 다른 시료에 비해 동점도의 감소율이 크게 나타났다.
- 있었다. Purifier 정제유 TSA1에 첨가한 첨가제 A, B, C는 TSA2, 3, 4에서 10.0~ 12.5℃정도의 유동점 강하 효과를 나타낸 반면, M.C.H. 정제유 TSA5에 첨가한 첨가제는 유동점 강하 효과가 없거나 유동점이 증가하는 역효과가 나타났다. 두 가지 정제유의 혼합유에서는 첨가제 A, B, C 모두 7.
- 로 인한 개질 효과는 두 가지 정제 방법에서 모두 비슷한 정도로 나타나고 있다고 판단된다. Tandem 정제유인 TSA9, 10, 11, 12에서는 한 방법으로만 정제한 다른 시료유보다 다소 높은 온도 분포를 보였는데, 다만 첨가제 C를 첨가한 TSA12에서는 혼합정제유가 혼합하지 않은 정제유에 비해 8~10℃ 낮은 온도가 나타났다.
- 정제유 TSA5에 첨가한 첨가제는 유동점 강하 효과가 없거나 유동점이 증가하는 역효과가 나타났다. 두 가지 정제유의 혼합유에서는 첨가제 A, B, C 모두 7.5 ~ 10.0℃ 정도의 유동점 강하 효과가 나타났다. 따라서 유동점 강하에 미치는 첨가제의 효과는 Purifier 정제유 및 혼합 정제유에 한하여 나타나고 있으며 영향력의 차이는 대동소이한 것으로 판단된다.
- 18%의 분포를 보이고 있어 거의 동일하였다. 따라서 Rrifier와 M.C.H. 두 가지 정제방법으로 수분은 약 0.05% 정도 제거 효과가 있으며 첨가제의 첨가에 의한 수분함량 변화는 없는 것으로 판단된다.
- 16으로 모두 비슷한 수치를 나타내었지만, 정제 전 시료인 TSB2보다는 다소 높은 값을 나타내었다. 따라서 분사온도인 75℃에서도 앞서 25℃ 및 50℃ 인 경우와 마찬가지로 Ririfier와 M.C.H.로 인한 개질 효과는 뚜렷하지 않으며, Tandem 정제유인 TSA9, TSA10, TSA11 및 TSA12에서는 동점도가 증가하는 것으로 나타나 오히려 역효과를 나타내는 것으로 판단된다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4 시험값과 M.
- 44로 가장 낮은 수준을 나타내었다. 따라서 상온인 25℃에서는 Purifier와 M.C.H로 인한 개질 효과는 뚜렷하지 않으며, 오히려 Tandem 시료유 TSA9, 10, 11, 12에서는 동점도가 증가하는 것으로 나타나 역효과를 나타내는 것으로 판단된다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4 시험값과 M.
- 79로또한 비슷한 양상을 나타내었다. 따라서 상온인 50℃에서도 앞서 25℃인 경우와 마찬가지로 Purifier와 M.C.H로 인한 개질효과는 뚜렷하지 않으며, 오히려 Tandem 정제유인 TSA9, TSA10, TSAU 및 TSA12에서는 동점도가 증가하는 것으로 나타나 역효과를 나타내는 것으로 판단된다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4 시험값과 M.
- H로 인한 개질효과는 뚜렷하지 않으며, 오히려 Tandem 정제유인 TSA9, TSA10, TSAU 및 TSA12에서는 동점도가 증가하는 것으로 나타나 역효과를 나타내는 것으로 판단된다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4 시험값과 M.C.H. 정제유인 TSA5, 6, 7, 8 시험값 모두 비슷한 값을 보이고 있으므로 두 가지 방법에 의한 연료유 개질 효과는 뚜렷한 차이가 나지 않는 것으로 판단된다.
- H로 인한 개질 효과는 뚜렷하지 않으며, 오히려 Tandem 시료유 TSA9, 10, 11, 12에서는 동점도가 증가하는 것으로 나타나 역효과를 나타내는 것으로 판단된다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4 시험값과 M.C.H. 정제유인 TSA5, 6, 7, 8 시험값을 비교하여 보면, TSA5, 6, 7, 8이 다소 낮은 수치를 보이고 있어 M.C.H.에 의한 효과가 다소 우세한 것으로 판단된다.
- 91로 가장 높은 값을 보이고 있다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4가 13.10-13.62, M.C.H. 정제 유인 TSA5, 6, 7, 8이 12.94~13.16으로 모두 비슷한 수치를 나타내었지만, 정제 전 시료인 TSB2보다는 다소 높은 값을 나타내었다. 따라서 분사온도인 75℃에서도 앞서 25℃ 및 50℃ 인 경우와 마찬가지로 Ririfier와 M.
- 를 거치면서 비중이 소폭 감소하였고, 이것은 슬러지분 등의 제거 및 미립화로 인한 효과로 판단되어 연료유 개질(改質)에 긍정적으로 작용할 수 있다고 사료된다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4와 M.C.H. 정제유인 TSA5, 6, 7, 8이 거의 동일한 수치로 나타나고 있어서 두 가지 방법에 의한 연료유 개질 효과는 뚜렷한 차이가 나지 않는 것으로 판단된다. 그러나 Tandem 정제 시료유인 TSA9, TSA10, TSA11 및 TSA12에서는 비중값이 정제 전 시료인 TSB2보다 높게 나타나 오히려 역효과를 나타내는 것으로 판단된다.
- 이러한 경향은 50℃ 인 경우와 75℃ 인 경우에서도 비슷하게 나타나고 있는데 정제 방법에 의한 효과는 두 가지 모두 비슷하게 나타났다. 시료 TSA9 ~12에서와 같이 두 가지 정제 방법을 혼합한 연료유에서 나타나는 역효과는 온도가 올라갈수록 감소하는 경향을 나타냈고, 특히 75℃에서는 두드러지게 감소하였다.
- 연료유 분석에 있어서 대표적인 물리적 성질을 나타내는 비중, 동점도, 유동점, 인화점을 분석한 결과, Purifier 및 M.C.H. 정제를 통한 연료유의 개질(改質) 효과는 유동점과 인화점에 있어서 소폭의 정제 효과가 있었다.
- 9227을 나타내었다. 이 결과를 살펴보면 정제 전 MF30 연료유가 Rurifier와 M.C.H.를 거치면서 비중이 소폭 감소하였고, 이것은 슬러지분 등의 제거 및 미립화로 인한 효과로 판단되어 연료유 개질(改質)에 긍정적으로 작용할 수 있다고 사료된다. 또한 Purifier 정제유인 TSA1, 2, 3, 4와 M.
- 7은 유동점 시험 결과를 정리한 그래프이다. 정제 전 시료인 TSB2가 -7.5℃를 보이고 있고, Purifier 정제유 TSA1과 Purifier 정제 처리 후 M.C.H.로다시 정제한 시료유인 TSA9이 -2.5℃로 가장 높은 온도, TSA1 에 첨가제 B를 첨가한 TSA3이 T5.0℃로 가장 낮은 온도로 나타났다. 가장 높은 온도를 나타낸 TSA1과 TSA9 그리고 정제전과 같은 값을 나타낸 TSA6을 제외한 나머지 시료들은 대체로 2.
- 첨가제에 의한 효과는 TSA1 보다 첨가제 첨가 후 시료인 TSA2 , 3, 4가 비중이 다소 높게 나타나고, TSA5와 TSA6, 7, 8은 동일한 비중값을 보이고 있으며 TSA9와 TSA10, 11, 12도 역시 동일하거나 비슷한 값을 나타내고 있으므로 비중의 감소로 인한 첨가제의 연료유 개질 효과는 뚜렷하지 않다고 판단된다. 다만, TSA9에 비해 TSA12의 비중이 소폭 감소한 것으로 나타나므로 첨가제 C의 효과는 다른 첨가제에 비해 상대적으로 우세하다고 판단된다.
- 첨가제에 의한 효과는 TSA1 보다 첨가제 첨가 후 시료인 TSA2, 3, 4가 다소 낮은 수치를 나타내고 있는 반면, TSA 5에 비해 TSA6, 7, 8은 비슷한 양상을 보이고 있어서 Purifier 정제유에서는 효과가 있지만, M.C.H. 정제유에서는 효과가 나타나지 않았다. 특히 TSA9에 비하여 TSA10, 11, 12에서는 동점도가 뚜렷하게 상승하고 있으므로 Tandem 정제한 연료유에서는 첨가제 효과 또한 역효과를 나타내고 있는 것으로 판단된다.
- 13종의 시료 모두 비슷한 변화경향을 나타내고 있는데, 상대적으로 낮은 온도인 25 -50℃ 구간에서는 온도의 증가에 따라 동점도의 감소가 급격히 이루어지고 있는 양상이고, 50~ 75℃ 구간에서는 동점도의 감소율이 완만해지는 경향을 보여주고 있다. 특히 Tandem 정제유인 TSA9, 10, 11, 12에서는 25-50℃ 구간에서 온도 증가에 따른 동점도의 감소율이 다른 시료에 비해 더욱 크게 나타났고, 50 -75℃ 구간에서도 다른 시료에 비해 동점도의 감소율이 크게 나타났다.
- 황 성분의 제거 효과는 Purifier 및 M.C.H. 에서 모두 나타나지 않았고, 수분의 제거 효과는 두 가지 정제방법의 경우 모두 0.05% 정도의 제거 효과가 있었다.
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