폐열회수시스템 (Waste Heat Recovery System)
쉽게 풀면
엔진에서 버려지는 뜨거운 열을 다시 모아서 전기나 증기로 재활용하는 장치이다. 배기가스 이코노마이저에서 만든 증기로 별도의 터빈발전기를 돌려 전기를 얻거나, 남는 증기를 선내 난방과 온수에 재사용하는 방식으로 작동한다.
왜 중요한가
선박 엔진의 배기가스에서 버려지는 열에너지를 회수해 전력이나 증기로 재활용하는 시스템으로, 연료소비 절감과 탄소배출 저감을 동시에 달성할 수 있어 대형 상선의 에너지효율 개선 방안으로 채택됩니다. 회수한 전력으로 항해 중 발전기 가동 대수를 줄이면 그만큼 연료 소비와 배출이 함께 줄어 EEDI 산정에도 유리하게 반영됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
대형 컨테이너선에 폐열회수시스템을 탑재하여 항해 중 보조발전기 가동을 줄이고 연료를 절감한다.
이는 폐열회수시스템의 도입이 단순한 기술적 개선을 넘어 경제성 평가를 동반해야 하는 투자 결정임을 보여준다.
조금 더 깊게 보면
폐열회수시스템은 엔진 부하가 충분히 높은 운항 조건에서 회수 효율이 커지는 경향이 있어, 저부하 운항이 잦은 선박에서는 기대만큼의 에너지 절감 효과를 얻지 못할 수 있습니다. 회수 계통은 배기 이코노마이저, 증기터빈발전기, 응축기로 구성되며, 배기 온도가 SCR 촉매 활성 구간 아래로 떨어지지 않도록 열회수량을 제한하는 제어가 함께 필요합니다. 최근에는 배기 폐열 외에 소기공기 냉각열까지 회수하는 복합형 시스템도 연구되고 있으며, 회수한 전력을 축발전기 계통과 결합해 주기관 부하를 추가로 낮추는 구성도 채택됩니다. 설치 공간이 협소한 개조 선박에서는 이코노마이저와 증기터빈발전기를 동시에 배치하기 어려워 부분적 회수만 적용하는 절충안이 채택되기도 합니다.
주의할 점
폐열회수시스템은 저부하 운항 구간에서는 회수 가능한 열량이 줄어들어 기대만큼의 절감효과를 내지 못할 수 있다. 저부하 운항이 잦은 항로에서는 회수 가능한 열량 자체가 줄어 설비 투자 대비 회수 효과가 기대에 못 미칠 수 있다.