Kim, Han-Bin;Choe, Jae-Hyeok;Lee, Won-Ju;Kim, Dae-Yeong;Gang, Jun
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2018.06a
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pp.138-138
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2018
선박을 통한 해상수송은 세계 무역의 80% 이상을 차지하고 있으며, 대부분의 선박은 저질중유의 연소로부터 추진력을 발생시키는 디젤 엔진을 원동력으로 사용하고 있다. 이러한 디젤 엔진은 연소의 부산물로 매년 백만 톤 이상의 오염물질을 방출하는데, 그 주성분은 탄소로 이루어져 있고 고온 열분해 또는 압축 점화 엔진의 작동 부산물들이 소량 포함되어 있다. 이에 본 연구에서는 선박으로부터 배출된 폐 수트를 리튬이온전지용 도전재로 활용하기 위한 독특한 방법이 제안되었다. 실험에 사용된 폐 수트는 운항중인 컨테이너선으로부터 수집되었으며, 수집된 폐 수트는 탄소 성분 이외의 불순물을 제거하고 흑연화 정도를 개선시키기 위해 $2,000^{\circ}C$로 열처리되었다. 열처리된 폐 수트의 모폴로지를 확인하기 위해 투과전자현미경을 이용하여 그 형상을 관찰하였으며, 이를 통해 폐 수트의 일차 입자는 지름이 약 70-100 nm 정도인 양파껍질 모양의 탄소(carbon nano-onion)로 형성된다는 것이 확인되었다. 또한, XRD, RAMAN 분광법 및 BET 분석 결과를 통해, 열처리된 폐 수트가 결정성이 있는 흑연으로 재형성되었으며 비표면적은 일반적으로 사용되는 활물질에 비해 약간 더 높다는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 이러한 특성은 리튬이온전지용 도전재로 활용될 수 있는 가능성을 보여주었고, 이는 전기화학적 정전류 충전 및 방전 테스트를 통해 그 성능이 확인되었다. 일반적으로 사용되는 도전재의 테스트 결과와 폐 수트를 도전재로 사용한 테스트 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 이상의 실험 결과들을 미루어 볼 때, 선박으로부터 배출된 폐 수트가 리튬전지용 음극 활물질 및 도전재로 재활용될 수 있을 것으로 사료된다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.4
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pp.399-404
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2015
The cost of fuel in ships has recently increased due to a rapid increase in international oil prices and international restrictions regarding the greenhouse effect generated from the burning of fuel. Therefore, different methods for changing the hull designs for improving energy efficiency, developing coating for reducing friction resistances, developing additives for improving engine thermal efficiency, and low-speed operation for reducing fuel consumption have been considered. The developments of high-speed, large-scale, and energy-saving vessels are deemed essential to adapt to the recent high oil price era. Therefore, it is important to analyze Precisely the qualitative and quantitative changes in the resistance value of the local areas of the hull surface. In this study, the engine performance before and after docking was analyzed to examine friction resistance caused by marine growth on the hull as a basic study for improving the energy efficiency. The result was then presented by comparing it with the previous data for 2.5 years between docks to investigate the performance of the main engine, the change in friction resistances and loads, the fuel consumption and ship speed.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.4
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pp.282-287
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2016
Recently in order to protect the ocean environment and to reduce energy consumption, shipbuilders have been developing highly economized ships. This research analyzed the possibility of adopting the onshore absorption refrigerator to offshore ships having a cooling system with refrigerant by using the waiste heat of the engine jacket cooling water instead of compression refrigerators. The results showed that R236fa could be a suitable medium for absorbing the heat of the absorber and condenser in an absorption refrigerator. The cooling system using R236fa achieved a high COP of 0.798, which is 15% and 5% higher than an air cooling system with a cooling tower and a water cooling system with a heat exchanger, respectively. The cooling system with R236fa achieved high efficiency with a 25% reduction in flow rate of LiBr solution and only 15.7% flow rate of cooling medium as compared to the water cooling system. The heating of sea water by the engine jacket water flowing out from the generator can prevent the crystallization of LiBr solution due to the low temperature of sea water.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.4
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pp.436-442
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2011
To obtain the engine output correctly is basically very important factor for estimating a engine performance. But, it has been reported that the IHP measured from electronic indicator such as MIPS(Mean Indication Pressure System) has a deviation compared to mechanical indicator. It was reported by authors that the uncertainty of crank angle for TDC position could be one of the reasons. In this paper, the uncertainty of crank angle for TDC position and its influence to engine output were investigated respectively about M/E and G/E for marine diesel engines. For the purpose, two sampling methods of pressure in cylinder were considered which were 'angle base sampling' and 'time base sampling'. Angle base sampling is real crank angle acquired from angle encoder which is attached to crank shaft and time base sampling is crank angle calculated by detected revolution with Z-pluse of encoder. Time base sampling is same method of MIPS. This paper concluded that time base sampling method is not suitable for obtaining the output of marine diesel engine on board because of instantaneous speed variation and load fluctuation. Also it is verified that the variation of engine speed by load fluctuation should be one of reasons additionally in case of M/E.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.6
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pp.681-687
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2014
The objective of this work presented here was focused on analysis of in-cylinder combustion characteristic, engine performance, and nitrogen oxides emission characteristic from marine gas oil for propulsion diesel engine of naval vessels and biodiesel with fuel injection timing in a single cylinder diesel engine. In addition, combustion process was analyzed with a high speed camera of marine gas oil and biodiesel fuel. Retarding the fuel injection timing from $BTDC25^{\circ}CA$ to $BTDC5^{\circ}CA$, in cylinder peak combustion pressure was gradually decreased, however, engine torque showed a tendency to increase. The highest nitrogen oxides level was measured at $BTDC15^{\circ}CA$, they were reduced at retarded and advanced condition on the basis of $BTDC15^{\circ}CA$. Comparing with combustion process of marine gas oil and biodiesel fuel at $BTDC5^{\circ}CA$, self-ignition timing of biodiesel fuel included oxygen content was faster than marine gas oil, however, a cautious observation indicates a slightly higher flame intensity for marin gas oil than biodiesel as a diffusion flame is developing.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.8
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pp.619-626
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2016
This paper proposes the design and performance evaluation of a marine engine fault detection system using a proximity sensor for marine engine. Non-linearity is greatly reduced by using the sensor without increasing the response time by applying the CANopen protocol. The CANopen protocol enables the sensor to send initial values and measurement data. The marine engine fault detection system measures crankshaft deflection and the bottom dead center of the crosshead in real-time, which maintains stability and prevents the serious breakdown of the marine engine by use of an interlocking alarm monitoring system.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.9
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pp.762-767
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2016
High thermal efficiency and the ability to use various types of fuel are a few of the many advantages of diesel engines. However, a major disadvantage is that their exhaust emissions are more harmful to humans and the environment than that of conventional engine. Consequently, the provisions of the international emissions standards for diesel engine equipped passenger cars, commercial vehicles, and ships have become more stringent. These standards include the EU Euro 6, the IMO MEPC Tier 3, and the US EPA Tier 4. Ryu et al. published a study that applied fuel additives to two-stroke diesel engines. In this study, a four-stroke diesel engine using diesel oil for a generator is utilized as the test subject, and an experiment is performed to verify whether fuel additive can be used to improve performance and exhaust emissions. In addition, this experimental study presents research results for the application of fuel additives in both two-stroke and four-stroke diesel engines. The experimental results were compared and analyzed by placing an oil-soluble calcium-based organometallic compound in diesel oil. The results confirmed that the addition of fuel additive improved the performance (fuel consumption rate, exhaust gas temperature) and exhaust emissions (NOx, CO) of the diesel engine.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.37
no.1
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pp.83-90
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2020
Plate heat exchangers(PHE) have been commercialized since the 1920s. Since then, although the basic concept of PHEs has changed little, its design and construction have progressed significantly to accommodate higher temperatures, higher pressures, and large heat exchanging capacities. The development trend of PHEs is consistent with heat plate developments with better thermal efficiency, lower pressure drop, and good flow distribution. The purpose of this paper is to introduce the main development processes of a plate cooler for medium-speed engine lubricant oil cooling in vessels which is in line with the development trend of PHEs and to provide its thermal performance data that were found out during experimental tests. The plate cooler in this study cannot measure the wall temperatures directly due to its structural characteristics, so the heat transfer coefficients were calculated using the modified Wilson Plot method. The water-to-water tests were first conducted experimentally to figure out the characteristics of heat transfer coefficients and pressure drops on the water side and then the water-to-oil tests followed to obtain the heat transfer coefficients on the oil side. The test results showed that heat transfer coefficients and pressure drops on both water and oil side increased with flow rates, and it was also found that all the development targets of the plate cooler in this study were achieved successfully.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.6
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pp.611-616
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2013
Many researches have been carried out consistently for the green ship owing to its economic increasement, efficiency and convenience. One of them is an electronic controlled marine diesel engine. However, we are suffered from dissemination of above engine, due to its anxiety about safety and reliability. In order to solve these problems in this study, emission characteristics test of main propulsive two-stroke diesel engine, equipped both electronic control and cam drive fuel injection systems, has been performed and evaluated under the various load conditions. From the test results, we have confirmed that exhaust gas emission characteristics of the electronic control system is similar to the cam drive system in eco-mode operation, but NOx in emission mode has been decreased 100ppm or more in full load condition. HC emission from the electronic control system is decreased 10~20ppm at 50% load, and 35~40ppm at 25% load in comparison to cam drive system. In fuel consumption, it is considered that 7g/kWh is decreased than the value of cam drive system at 700bar of injection pressure, which is 200bar higher than cam drive system.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.6
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pp.620-625
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2015
In an effort to reduce the onset of global warming, the International Maritime Organization Marine Environment Protection Committee (IMO MEPC) proposed the reduction in ship speeds as a way of lowering the proportion of carbon dioxide ($CO_2$) in the Green House Gas emissions from ships. To minimize fuel costs, shipping companies have already been performing slow steaming for their own fleets. Specifically, the slow steaming approach has been adopted for most ocean-going container lines. In addition, because of the increased marine fuel cost that is required to enable increased capacity, there is an urgent need for more advanced fuel-saving technologies. Therefore, in this present study, we propose a fuel-cost reduction method that can improve the performance of diesel engines. We introduce a predetermined amount (0.025% of the amount of fuel used) of fuel additive (oil-soluble calcium-based organometallic compound). For improved experimental accuracy, as the test subjects, we utilize a large two-stroke diesel engine installed in land plants. The loads of the test engine were classified as low, medium, and high (50, 75, and 100%, respectively). We compare the engine performance parameters (power output, fuel consumption rate, p-max, and exhaust temperature) before and after the addition of fuel additives. Our experimental results, confirmed that we can realize fuel-cost savings of at least 2% by adding the fuel additive in low load conditions (50%). Likewise, the maximum combustion pressure was found to have increased. On the other hand, we observed that there was a reduction in the exhaust temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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