가변속 엔진을 적용한 선박 DC 마이크로그리드

Ship DC Microgrid with Variable Speed Genset

본 논문에서는 소형 어선의 전기 시스템을 DC 마이크로그리드의 관점에서 설계하고, 선박의 동력원인 엔진-발전기를 가변속 제어함으로써 선박 전력 계통의 효율을 개선하고자 한다. 선박 전력 계통은 물리적으로 육지 계통과 분리된 마이크로그리드의 형태를 갖추고 있다. 때문에 소형 기계 추진 어선의 경우, 추진을 위한 엔진뿐만 아니라 추가적으로 선내 전력을 공급하기 위한 엔진-발전기를 갖출 필요가 있다. 이에 반해 전기 추진 어선은 하나의 엔진-발전기 세트로 추진과 선내 전력 공급이 모두 가능하다. 하지만 어선이 정지 상태에서 조업을 할 때에 전력 부하량이 작기 때문에 엔진의 저부하 운전 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여, DC마이크로그리드를 어선에 적용하여 엔진 가변속을 적용하고자 한다. 통상적으로 20% 내외의 부하율로 운용되는 엔진에 가변속 제어를 적용하면 20% 이상의 연비 개선 효과를 기대할 수 있다. 이러한 DC마이크로그리드 어선의 연비 개선 효과를 항해와 조업으로 구분하여 시뮬레이션을 통해 예측하였다.