2008년 금융위기로 인하여 세계 경제가 어려워지면서 국제 유가 상승과 물동량이 감소하였으며, 대다수의 대형선사들은 차선책으로 대형선박 발주, 항로변경 및 운항방식 등을 개선하여 적자폭을 줄이게 되었다. 특히, 저속 운항 방식은 눈에 띄는 연료비 절감으로 많은 선주사들로부터 호응을 얻었으나 장기간 저속 운전시 고속 운전에 최적화된 주기관의 재킷 청수냉각시스템은 정상 운전온도를 유지하지 못하고 하강하여 저온부식의 발생을 가속화 하게 되었다. 이로 인해 엔진의 부하가 낮을 경우 기존에 설치되는 재킷 냉각수 냉각기의 역할은 감소하고 조수기의 사용도 제한이 됨으로 재킷 청수 냉각 시스템의 개선이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 선박의 저속운항에 따른 선박용 디젤 주기관의 냉각시스템 개선 사항을 검토하기 위하여, 파나막스급 산적화물선인 82k와 케이프급 산적화물선 180k 선박들을 대상으로 주기관 재킷 냉각수 냉각기를 설치 및 미설치하여 주기관 청수 냉각 시스템의 성능 결과를 검토 및 비교 분석 하여, 현 저속 운항선박에 탑재되는 주기관의 성능변화에 적절한 냉각시스템의 설계 개선방안을 제안하였다.
2008년 금융위기로 인하여 세계 경제가 어려워지면서 국제 유가 상승과 물동량이 감소하였으며, 대다수의 대형선사들은 차선책으로 대형선박 발주, 항로변경 및 운항방식 등을 개선하여 적자폭을 줄이게 되었다. 특히, 저속 운항 방식은 눈에 띄는 연료비 절감으로 많은 선주사들로부터 호응을 얻었으나 장기간 저속 운전시 고속 운전에 최적화된 주기관의 재킷 청수 냉각시스템은 정상 운전온도를 유지하지 못하고 하강하여 저온부식의 발생을 가속화 하게 되었다. 이로 인해 엔진의 부하가 낮을 경우 기존에 설치되는 재킷 냉각수 냉각기의 역할은 감소하고 조수기의 사용도 제한이 됨으로 재킷 청수 냉각 시스템의 개선이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 선박의 저속운항에 따른 선박용 디젤 주기관의 냉각시스템 개선 사항을 검토하기 위하여, 파나막스급 산적화물선인 82k와 케이프급 산적화물선 180k 선박들을 대상으로 주기관 재킷 냉각수 냉각기를 설치 및 미설치하여 주기관 청수 냉각 시스템의 성능 결과를 검토 및 비교 분석 하여, 현 저속 운항선박에 탑재되는 주기관의 성능변화에 적절한 냉각시스템의 설계 개선방안을 제안하였다.
Due to the financial crisis in 2008, the world economy collapsed leading to an increase in oil prices and a decrease in freight by shipping. To overcome this crisis, major shipping companies ordered larger ships, changed their trading route and improved operating of ships to overcome deficits. In pa...
Due to the financial crisis in 2008, the world economy collapsed leading to an increase in oil prices and a decrease in freight by shipping. To overcome this crisis, major shipping companies ordered larger ships, changed their trading route and improved operating of ships to overcome deficits. In particular, low-speed navigation was much favored by many companies so that it can reduce fuel consumption. However, the long-term operation of high-speed optimized engines in low-speeds has affected the jacket cooling fresh water (J.C.F.W.) system as they fail to maintain the normal operational temperature. The temperature of J.C.F.W. system dropped leading to low temperature corrosion. As a result, when the engine is operating at minimal load the functioning of existing J.C.F.W cooler is decreased and the use of fresh water generator is substantially limited. Therefore, an improvement in the functioning of J.C.F.W. system is necessary. In this paper, in order to review the improvements required for the operation of J.C.F.W. of low-speed operating marine diesel, an experiment was conducted by comparing and analyzing the results of the main engine J.C.F.W. system of a Panamax class bulk carrier 82k and a Cape class bulk carrier 180k by installing and uninstalling the J.C.F.W. Cooler. Thus, this paper proposed an improved design of the J.C.F.W. system that is suitable for the present low-speed operation.
Due to the financial crisis in 2008, the world economy collapsed leading to an increase in oil prices and a decrease in freight by shipping. To overcome this crisis, major shipping companies ordered larger ships, changed their trading route and improved operating of ships to overcome deficits. In particular, low-speed navigation was much favored by many companies so that it can reduce fuel consumption. However, the long-term operation of high-speed optimized engines in low-speeds has affected the jacket cooling fresh water (J.C.F.W.) system as they fail to maintain the normal operational temperature. The temperature of J.C.F.W. system dropped leading to low temperature corrosion. As a result, when the engine is operating at minimal load the functioning of existing J.C.F.W cooler is decreased and the use of fresh water generator is substantially limited. Therefore, an improvement in the functioning of J.C.F.W. system is necessary. In this paper, in order to review the improvements required for the operation of J.C.F.W. of low-speed operating marine diesel, an experiment was conducted by comparing and analyzing the results of the main engine J.C.F.W. system of a Panamax class bulk carrier 82k and a Cape class bulk carrier 180k by installing and uninstalling the J.C.F.W. Cooler. Thus, this paper proposed an improved design of the J.C.F.W. system that is suitable for the present low-speed operation.
본 논문에서는 선박의 저속운항에 따른 저온부식 손상을 방지하기 위하여 82k 및 180k 선박들을 대상으로 주기관 재킷 냉각수 열교환기 형식에 따른 성능을 비교 검토하여, 현 저속운항선박에 탑재되는 주기관의 성능변화에 적절한 주기관 냉각 시스템의 설계 방안을 제안하였다.
제안 방법
본 연구에서는 주기관의 재킷 냉각수 냉각기를 설치하지 않더라도 주기관에서 요구하는 온도제어가 가능한지를 재킷 냉각수 냉각기를 설치한 선박과 설치하지 않은 선박을 대상으로 비교 검토 하였으며, 이 과정에서 얻어진 결과를 요약하면 아래와 같다.
대상 데이터
3장에서 수행한 열정산을 토대로 재킷 냉각수 열교환기 형식에 따른 주기관 냉각시스템 성능을 비교검토하기 위해서 동일 엔진을 탑재한 선박을 대상으로 하였다. 대상선박은 82k 벌크선 (11,200 kW) 4척, 180k 벌크선 (18,660 kW) 4척으로 2개의 선종을 선정하였다. Table 2와 Table 3은 실험 선박의 주요 명세를 보여주고 있다.
해상시운전 방식은 엔진 부하 50(60)%, 75%, 85%(NCR), 100%로 구분하여 실험하였다. 주기관의 재킷 출구측 냉각수 온도를 측정하여 재킷 냉각수 냉각기의 설치 유무에 따른 온도 분석을 통하여 재킷 냉각수 냉각기가 없는 운용이 가능한지를 검증하였다.
성능/효과
(1) 대상 선박의 공기 냉각기 출구의 냉각수 온도는 엔진의 부하 별로 40℃~60℃정도를 유지하고 있기 때문에 재킷 냉각수 냉각기를 대신해서 주기관 출구측의 높은 온도의 냉각수를 낮출 수 있는 매개체로 사용이 가능하였다. 또한, 기존의 자동온도조절밸브로도 충분히 온도 제어가 가능하였다.
(2) 일부 선박에는 재킷 냉각수 출구 온도가 2℃~6℃ 낮게 측정되었으나 주기관에서 요구하는 최소한의 온도(입구온도 60℃) 이상을 유지하였으며, 냉각수 냉각기를 설치하지 않아도 출구측 온도를 셋팅 온도에 맞추기 위해서 입구측 온도가 지속적으로 변화하는 것을 알 수 있었다.
(3) 재킷 냉각수를 설치하지 않을 경우 선박의 초기 건조 비용의 감소와 운항시 발생하는 유지 보수비용을 감소시킬 수 있다.
후속연구
본 연구에서는 공기 냉각기 열원을 활용하는 경우를 검토 하였으나 다른 열원을 이용하여 재킷 냉각수 냉각기를 대신한 온도 제어 방법도 가능할 것으로 판단된다. 하지만, 소형 및 중형 엔진에는 재킷 냉각수 냉각기를 설치하지 않더라도 적절한 제어가 가능하지만 엔진이 대형화될 경우 주기관의 급격한 부하변화에 따른 온도 변화의 제어가 가능한지는 추가적인 검토가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대다수의 대형선사들은 금융위기 발생 후 어떤 개선을 하였는가?
2008년 금융위기로 인하여 세계 경제가 어려워지면서 국제 유가 상승과 물동량이 감소하였으며, 대다수의 대형선사들은 차선책으로 대형선박 발주, 항로변경 및 운항방식 등을 개선하여 적자폭을 줄이게 되었다. 특히, 저속 운항 방식은 눈에 띄는 연료비 절감으로 많은 선주사들로부터 호응을 얻었으나 장기간 저속 운전시 고속 운전에 최적화된 주기관의 재킷 청수 냉각시스템은 정상 운전온도를 유지하지 못하고 하강하여 저온부식의 발생을 가속화 하게 되었다.
저온부식의 발생이 가속화 될 경우 발생하는 문제점은 무엇인가?
특히, 저속 운항 방식은 눈에 띄는 연료비 절감으로 많은 선주사들로부터 호응을 얻었으나 장기간 저속 운전시 고속 운전에 최적화된 주기관의 재킷 청수 냉각시스템은 정상 운전온도를 유지하지 못하고 하강하여 저온부식의 발생을 가속화 하게 되었다. 이로 인해 엔진의 부하가 낮을 경우 기존에 설치되는 재킷 냉각수 냉각기의 역할은 감소하고 조수기의 사용도 제한이 됨으로 재킷 청수 냉각 시스템의 개선이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 선박의 저속운항에 따른 선박용 디젤 주기관의 냉각시스템 개선 사항을 검토하기 위하여, 파나막스급 산적화물선인 82k와 케이프급 산적화물선 180k 선박들을 대상으로 주기관 재킷 냉각수 냉각기를 설치 및 미설치하여 주기관 청수 냉각 시스템의 성능 결과를 검토 및 비교 분석 하여, 현 저속 운항선박에 탑재되는 주기관의 성능변화에 적절한 냉각시스템의 설계 개선방안을 제안하였다.
저속 운항 방식의 문제점은 무엇인가?
2008년 금융위기로 인하여 세계 경제가 어려워지면서 국제 유가 상승과 물동량이 감소하였으며, 대다수의 대형선사들은 차선책으로 대형선박 발주, 항로변경 및 운항방식 등을 개선하여 적자폭을 줄이게 되었다. 특히, 저속 운항 방식은 눈에 띄는 연료비 절감으로 많은 선주사들로부터 호응을 얻었으나 장기간 저속 운전시 고속 운전에 최적화된 주기관의 재킷 청수 냉각시스템은 정상 운전온도를 유지하지 못하고 하강하여 저온부식의 발생을 가속화 하게 되었다. 이로 인해 엔진의 부하가 낮을 경우 기존에 설치되는 재킷 냉각수 냉각기의 역할은 감소하고 조수기의 사용도 제한이 됨으로 재킷 청수 냉각 시스템의 개선이 필요하게 되었다.
참고문헌 (10)
J. S. Choi and H. J. Jeon, A Lecture of Internal Combustion Engine, Hyosung, p. 262, 2011 (in Korean).
K. H. Cho, Marine Oil, Theory and Practice, II Fuel oil.Lube Oil, Dasom, p. 603, 2015 (in Korean).
D. H. Kim, Prevention of the cold corrosion, MDT Korea, p. 17, 2014.
Stig Baungaard Jacobsen, Cold corrosion control, MAN Diesel Course 2014 Busan, November 7, pp. 6-7, 2014.
LDCL Cooling Water System, HYUNDAI HEAVY INDUSTRIES, p. 3, 2014.
D. H. Kim, Prevention of the cold corrosion, MDT Korea, p. 27, 2014.
Ancillary System of W-X Engine, WARTSILA, pp. 12-24, 2014.
D. H. Kim, Prevention of the cold corrosion, MDT Korea, p. 4, 2014.
Jacket Cooling Water System, MDT G70ME-C9-TII Project guide, p. 12, 2013.
CEAS Engine Calculations, MAN Diesel & Turbo, 2015. Available: http://apps.mandieselturbo.com/ceas/client/erd.aspx, Accessed April 15, 2015.
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