공조시스템 개선에 따른 하절기 선실 온열환경 평가 및 유류절감에 관한 연구 - 실습선 새누리호를 중심으로 - A Study on the Evaluation of Cabin Thermal Environment and Marine Fuels for Fuel Saving in Summer According to the Improvement of Air Conditioning System - The Case of Training Ship SAENURI -원문보기
본 연구에서는 목포해양대학교의 실습선 새누리호를 대상으로 선박의 중앙집중 공조시스템에 공랭식 에어컨을 직접 설치하여 성능을 개선시킨 공기조화시스템으로 운전하였을 경우의 냉방 성능을 비교하고, 선실의 온열환경에 대한 실측조사를 통해서 향후 선박용 공기조화 설계 및 계획에 경험적 기초참고자료로 활용하고자 하는 것이다. 연구결과 동일한 외기조건에서 기존의 중앙집중방식 공조시스템과 개선된 공조시스템으로 운전하였을 경우, 모든 선실의 온도는 $24{\sim}28^{\circ}C$, 습도는 55~75 %로 쾌적한 조건임을 알 수 있었고, 발전기 부하를 측정결과 공기조화시스템의 성능개선에 따라 평균 부하 48 KW, 전부하시 부하율 약 8 %정도 감소하여 1일 연료소모량 FOC는 하루 평균 222[L/day]의 기름이 절약됨을 알 수 있었다. 또한 학생 선실(Cadet No. 21)은 기관실의 전열로 인해서 온도가 높게 나타났는데, 이것은 공기조화 설계 시 취출구 개수 및 전열부하를 고려하지 못한 결과로 판단된다.
본 연구에서는 목포해양대학교의 실습선 새누리호를 대상으로 선박의 중앙집중 공조시스템에 공랭식 에어컨을 직접 설치하여 성능을 개선시킨 공기조화시스템으로 운전하였을 경우의 냉방 성능을 비교하고, 선실의 온열환경에 대한 실측조사를 통해서 향후 선박용 공기조화 설계 및 계획에 경험적 기초참고자료로 활용하고자 하는 것이다. 연구결과 동일한 외기조건에서 기존의 중앙집중방식 공조시스템과 개선된 공조시스템으로 운전하였을 경우, 모든 선실의 온도는 $24{\sim}28^{\circ}C$, 습도는 55~75 %로 쾌적한 조건임을 알 수 있었고, 발전기 부하를 측정결과 공기조화시스템의 성능개선에 따라 평균 부하 48 KW, 전부하시 부하율 약 8 %정도 감소하여 1일 연료소모량 FOC는 하루 평균 222[L/day]의 기름이 절약됨을 알 수 있었다. 또한 학생 선실(Cadet No. 21)은 기관실의 전열로 인해서 온도가 높게 나타났는데, 이것은 공기조화 설계 시 취출구 개수 및 전열부하를 고려하지 못한 결과로 판단된다.
In this study, Mokpo national maritime university Training ship Centralizes Air Conditioning System was upgraded by installing onboard an Air-cooled Air conditioner. This resulted in the improvement of the performance and operation. This study compared refrigeration performance to former equipment a...
In this study, Mokpo national maritime university Training ship Centralizes Air Conditioning System was upgraded by installing onboard an Air-cooled Air conditioner. This resulted in the improvement of the performance and operation. This study compared refrigeration performance to former equipment and improving one. And through the actual measurement study about the cabin thermal environment, it will be used as basic data for marine air conditioning design and plan in the future. At same climate condition, when the Centralized Air Conditioning System and an improved air conditioning system operated, cabin temperature was at $24{\sim}28^{\circ}C$, humidity was 55~75 % as comfortable condition, Generator load measurement showed a saving of 48KW in the average load and 8 % in the full load factor. This also resulted in a saving of daily fuel oil consumption(FOC) at around 222 [${\ell}/day$] average. On the other hand, one cadet cabin(Cadet No.21) indicated a higher temperature due to heat transmission of engine room. It found us not to consider installing additional diffuser to reduce the heat transmission.
In this study, Mokpo national maritime university Training ship Centralizes Air Conditioning System was upgraded by installing onboard an Air-cooled Air conditioner. This resulted in the improvement of the performance and operation. This study compared refrigeration performance to former equipment and improving one. And through the actual measurement study about the cabin thermal environment, it will be used as basic data for marine air conditioning design and plan in the future. At same climate condition, when the Centralized Air Conditioning System and an improved air conditioning system operated, cabin temperature was at $24{\sim}28^{\circ}C$, humidity was 55~75 % as comfortable condition, Generator load measurement showed a saving of 48KW in the average load and 8 % in the full load factor. This also resulted in a saving of daily fuel oil consumption(FOC) at around 222 [${\ell}/day$] average. On the other hand, one cadet cabin(Cadet No.21) indicated a higher temperature due to heat transmission of engine room. It found us not to consider installing additional diffuser to reduce the heat transmission.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
동일한 외기조건에서 선박의 기존 중앙집중방식 공기조화장치를 이용하는 방법과 공랭식 에어컨을 AHU에 직접 설치하여 개선시킨 공기조화시스템으로 운전하였을 경우 냉방 성능을 비교하였고, 선내 온열환경에 대한 실측조사를 통해서 향후 선박용 공기조화 설계 및 계획에 경험적 기초 참고자료로 활용하고자 한다.
따라서 본 연구는 향후 선박용 공기조화기 설계 시 경제적이고 최적화된 냉･난방 시스템의 설계를 위한 경험적 기초 참고자료로 활용하고자 하는 목적이다.
제안 방법
본 실험을 위해 측정기간은 2013학년도 전반기 국제항해 기간인 2013년 4월 16일부터 6월 3일에 실시하였다. 1차 측정은 싱가폴에서 미얀마 양곤으로 운항한 2013년 5월 2일 오전 0900시부터 5월 4일 오전 0900시까지 총 48시간동안 실시 하였고, 2차 측정은 2013년 5월 22일 오전 0900시부터 5월 24일 오전 0900시까지 베트남 하이퐁 정박 중에 실시하였다. Fig.
회의실은 각종 세미나 및 모임을 위해 사용하는 공간으로 F'cle deck 정 중앙에 위치해 있는 공간으로 양 옆으로 교수실 및 지도관실 복도와 접하고 있다. AHU의 취출구가 4개로 구성되어 있고, 천장형 공랭식 에어컨이 별도로 부착되어있으나 실험 시에는 작동하지 않은 상태로 측정하였다.
1 & 2 Chilled Water Pants를 두 대 운전하는 경우와 NO.2 Chilled Water Plants 한 대와 AHU에 공랭식 에어컨을 직접 설치하여 운전하였을 경우, 즉 기존의 중앙집중 방식 공기조화장치에 공랭식 에어컨을 설치하여 개선된 공기 조화시스템으로 운전하였을 경우로 나누어 실시하였다. NO.
각 AHU별 선실을 구분하여 온·습도를 측정하였고, 발전기 부하에 따른 연료소비량을 구하였다.
장치의 구성은 공랭식 에어컨(Air-cooled Air conditioner)을 공기조화장치에 직접 설치하고, 덕트를 송풍기(Fan section)와 내·외기 공기 라인에 신설하여 구성하였다. 기존의 중앙집중 방식에 비해 열원의 전달과정에 따른 손실이 거의 없으며 공랭식 에어컨의 컨트롤러를 이용하여 쉽게 조작 및 제어가 가능해져 각 선실별 온도편차가 적어졌다. 공랭식 에어컨의 냉방 시 사용냉매는 R-22, 냉방능력은 24 kw 소비전력 8.
또한 NO.1~4 AHU의 출구 온도를 한 시간 간격으로 측정하였으며, 발전기의 부하를 측정하기 위하여 기관실 알람 모니터링 장치인 Alarm & Monitoring System의 P.M.S(Power Manegement System)에서 부하를 실시간으로 자동측정 기록하였다.
본 연구에서 선실의 온･습도 환경을 측정하기 위하여 브릿지, 세미나실, 학생선실(Cadet NO.21), 제2강의실의 중앙 지점 온도와 습도를 한 시간 간격으로 측정 하였다. 또한 NO.
23은 항해(Voyage) 및 정박(Berth) 중 시간에 따른 발전기 부하량을 나타낸 그래프이다. 실험을 위하여 선박의 모든 기기들은 동일한 운전 조건으로 하여서 1차 측정은 항해 중에 NO.3 발전기(G/E)를 가동한 상태에서 측정하였고, 2차 측정은 정박 중에 NO.1 발전기(G/E)를 가동한 상태에서 실시하였다.
대상 데이터
1~4 AHU별로 담당하는 선실의 개요를 나타낸 것이다. 각 AHU별로 선실 구역을 나누어서 브릿지, 세미나실, 학생선실(Cadet NO.21), 제2강의실 총 4구역을 선정하였다. 각 AHU별 측정선실은 Fig.
공랭식 에어컨의 냉방 시 사용냉매는 R-22, 냉방능력은 24 kw 소비전력 8.85 kW, 난방 시 난방능력은 24 kw 소비전력 24.5 kW였으며, 신설된 덕트(Duct)의 크기는 500(W) × 200(H) mm이며 두께는 2 mm이고 재질은 알루미늄이다.
본 실험을 위해 측정기간은 2013학년도 전반기 국제항해 기간인 2013년 4월 16일부터 6월 3일에 실시하였다. 1차 측정은 싱가폴에서 미얀마 양곤으로 운항한 2013년 5월 2일 오전 0900시부터 5월 4일 오전 0900시까지 총 48시간동안 실시 하였고, 2차 측정은 2013년 5월 22일 오전 0900시부터 5월 24일 오전 0900시까지 베트남 하이퐁 정박 중에 실시하였다.
본 연구에서 2003년 4월에 건조된 운항 실습선 새누리호를 이용하여 실험하였고, 2013년 전반기 국제항해 기간인 2013년 4월 16일부터 6월 3일에 실시하였다. 각 AHU별 선실을 구분하여 온·습도를 측정하였고, 발전기 부하에 따른 연료소비량을 구하였다.
본 연구의 측정선박은 해기전문인력 양성을 위해 2003년 4월에 건조된 목포해양대학교 운항 실습선 새누리호를 이용하여 실험하였다. 측정선박은 Navigation and Bridge, Capt.
측정선박은 Navigation and Bridge, Capt. deck, F'cle deck, Upper deck, Main deck, 2nd deck 등 총 6개의 deck로 구성되어 있으며, Fig. 2와 Table 2는 선박의 외관과 개요를 나타낸다.
성능/효과
(2) 발전기 부하를 측정결과 공기조화시스템의 성능 개선에 따라 평균 부하는 48 KW, 전부하시 부하율은 약 8 % 정도 적게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 기름소모량을 계산하면 1일 연료소모량 FOC는 하루 평균 약 222[L/day]의 기름이 절약됨을 알 수 있었다.
Chilled Water Plants 한 대와 AHU에 공랭식 에어컨을 직접 설치하여 운전하였을 경우, 모든 선실의 온도는 24~28 ℃, 습도는 55~75 %로 쾌적한 조건임을 알 수 있었다.
1 발전기의 평균 부하는 약 324 KW, 전부하시 부하율은 54 %였고, 공기조화시스템의 성능개선 후에는 평균 부하는 약 276 KW, 전부하시 부하율은 46 %로 나타났다. 계측 결과 공기조화시스템의 성능 개선에 따라 평균 부하는 48 KW, 전부하시 부하율은 약 8 % 정도 적게 나타남을 알 수 있었다.
(2) 발전기 부하를 측정결과 공기조화시스템의 성능 개선에 따라 평균 부하는 48 KW, 전부하시 부하율은 약 8 % 정도 적게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 기름소모량을 계산하면 1일 연료소모량 FOC는 하루 평균 약 222[L/day]의 기름이 절약됨을 알 수 있었다.
3 발전기 부하(Load) 측정결과 기존의 공기 시스템의 경우 평균 부하(Average load)는 약 396 KW, 전부하(Full load)시 부하율은 66 % 정도였고, 공기조화시스템의 성능 개선 후에는 평균 부하는 약 348 KW, 전부하시 부하율은 58 %로 나타났다. 정박 중에 NO.1 발전기의 평균 부하는 약 324 KW, 전부하시 부하율은 54 %였고, 공기조화시스템의 성능개선 후에는 평균 부하는 약 276 KW, 전부하시 부하율은 46 %로 나타났다. 계측 결과 공기조화시스템의 성능 개선에 따라 평균 부하는 48 KW, 전부하시 부하율은 약 8 % 정도 적게 나타남을 알 수 있었다.
항해 중에 NO.3 발전기 부하(Load) 측정결과 기존의 공기 시스템의 경우 평균 부하(Average load)는 약 396 KW, 전부하(Full load)시 부하율은 66 % 정도였고, 공기조화시스템의 성능 개선 후에는 평균 부하는 약 348 KW, 전부하시 부하율은 58 %로 나타났다. 정박 중에 NO.
후속연구
추후에는 동계절 선내온열환경을 평가하고 유류절감에 관한 연구를 추진하고자한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공랭식 에어컨을 이용한 공기조화장치는 무엇인가?
Kim and Han(2013)의 연구에서 공랭식 에어컨을 이용한 공기조화장치는 기존 중앙집중 방식 공기조화장치의 냉방 능력 향상 뿐만아니라 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 한공기조화시스템을 말한다. 장치의 구성은 공랭식 에어컨(Air-cooled Air conditioner)을 공기조화장치에 직접 설치하고, 덕트를 송풍기(Fan section)와 내·외기 공기 라인에 신설하여 구성하였다.
현재 선박의 공기조화장치는 무엇인가?
현재 선박의 공기조화장치는 AHU(Air Handling Unit)로 실내로 공급되는 공기를 사용목적에 적합하도록 만들기 위하여 여러 가지 장치로 이루어졌는데 난방 시에는 공기의 가열 가습, 냉방 시 냉각 감습 등과 같이 온 습도를 조정하여 열교환 된 공기를 송풍기(fan)와 덕트(duct)를 통해 거주구역으로 보내 냉·난방을 실시하고 있다.
크루즈 여행에 대한 관심이 높아지고 있다는 근거는?
세계적인 경제성장과 개인의 경제수준 향상으로 인하여 크루즈 여행에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 크루즈선의 이용객수는 계속 증가추세에 있으며, 2020년에는 2,700만명으로 증가가 예상됨에 따라 신조 크루즈선이 계속적으로 필요할 것으로 판단된다(Hong, 2011).
참고문헌 (5)
Hong, Y. H.(2011), The World Cruise Shipping Industry to 2020, http://www.cruisekorea.org/sub/information2.html?category/.
Kim, H. R. and S. H. Han(2013), "A Study on the Improvement of Performance for Centralized Air Conditioning System by Using Air-cooled Air Conditioner", Journal of the Korean Society of Marine Environement & Safety, Vol. 19, No. 2, pp. 207-212.
Kim, H. R., B. K. Kim, G. S. Rim, and D. B. Kim(2013), "A Study on Economical Operation of a ship's Main Engine", Journal of the Korean Society of Marine Environement & Safety, Vol. 19, No. 1, pp. 52-58.
Shin, D. K., J. U. Lee and K. I. Hwang(2008), "A Measurement and Evaluation on the Indoor Thermal Conditions in Summer of a New Training Ship", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 32, No. 2, pp. 276-283.
Yoon, J. I., H. S. Lee and J. H. Choi(2008), "Basic Planning of Ship HVAC", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 32, No. 8, pp. 1110-1115.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.