㈜메카텍
메카텍, i-MEP으로 엔진성능 진단 솔루션 제공
엔진 초기화로 성능개선‧유해 배기배출물 저감
엔진 연소성능 계측 진단 및 엔진성능 개선 컨설팅 회사인 ㈜메카텍은 엔진 연소성능 분석장치(i-MEP) 시스템 기술을 개발하고 목포해양대학교 기관시스템공학부 남정길 교수 연구팀과 공동으로 해양환경공단의 예선 307 대룡호를 통해 엔진 연소성능 개선을 통한 유해 배기배출물 저감 진단을 위한 해상 실증실험을 진행했다.
멕카텍과 목포해양대 연구팀은 307 대룡호 해상 실증실험 결과를 분석한 논문 ‘선박용 디젤엔진에서 엔진초기화 세팅을 통한 연소성능 및 배기배출물 개선에 관한 연구’를 한국마린엔지니어링 학회지에 게재했다.
메카텍은 엔진 연소성능 분석장치를 이용한 선박 엔진상태의 실시간 모니터링 및 성능개선을 통해 엔진 효율성 향상, 안정성 증대 및 엔진 시스템 가동시간을 향상시켜 엔진 유지관리비 절감, 연료비 절감, 유해 배기배출물 감소 및 각종 환경 규제사항 충족할 수 있다고 설명하고 있다.
다음은 멕카텍과 목포해양대 연구팀이 마린엔지니어링 학회지에 게재한 논문의 주요 핵심 내용이다.
연안을 항해하는 소형 선박은 잦은 입출항 및 선속 변경으로 엔진의 연소성능이 저하될 수 있다. 연소성능의 저하는 연료 소비율을 높이고 유해 배기 배출물 증가의 원인이 될 수 있다. 또한 이러한 이유로 엔진의 정비 주기가 단축되고 정비 비용도 증가될 수 있다.
소형 선박용 디젤 엔진의 연소 성능을 개선하고 배기 배출물을 저감하기 위해 엔진을 신조시 상태로 되돌리는 초기화 방법이 있다. 엔진을 초기화하려면 배기 과급기를 초기화 매칭 시키고 연료분사 시기와 연료 분사량 등을 조정해야 한다. 이 방법들을 이용하면 향후 엔진의 사용 부하 영역을 고려한 최적화도 가능하다.
본 연구에서는 현재 운항하고 있는 4행정 디젤엔진이 탑재된 소형선박인 307 대룡호의 연소상태를 계측해 진단했다. 307 대룡호의 연소성능 개선과 유해 배기배출물 저감을 위해 첫 번째 배기 과급기 노즐링 단면적을 계측하고 정상 노즐링으로 교체했다. 두 번째 연료분사 시기를 진각했다. 세 번째 실린더별 연료분사량을 균일하게 조정했다.
이와 같은 엔진 초기화를 통해 엔진 성능을 개선시킨 후 최고 압축 압력은 34.9%, 최고폭발 압력은 24.7%, 도시평균유효압력은 10.9%, 엔진 출력은 20% 증가했고 연료소비율도 4.2% 향상됐다. 또한 배기가스 온도는 평균 39.2℃ 감소하는 결과를 얻을 수 있었다.
배기배출물 계측 결과 미세먼지(PM)는 엔진 성능 개선 후에도 55.8% 감소했으며 GHG(Green House Gas)로 알려진 이산화탄소는 12.5%, 일산화탄소는 74.4% 감소했다. 질소산화물도 4.4% 감소되는 결과를 얻었다.
