Analysis of Operating Conditions in Hybrid Ammonia-Fueled Ships Based on Fuel Split Ratio

각국 해운 업계와 정부는 대기오염물질 저감을 위해 메탄, 암모니아 등 친환경 연료 기반의 추진 기술을 연구·개발하고 있다. 본 연구에서는 UniSimDesignR500을 활용하여 암모니아 연료공급시스템과 고분자전해질 연료전지를 결합한 하이브리드 선박 추진 시스템에 암모니아 재합성 공정을 도입한 통합 모델을 제안하였다. 모든 Case의 개질은 루테늄 촉매를 이용한 암모니아 열분해 반응으로 수행하였다. Case 1은 연료공급 시스템을 모델링하였고, Case 2에서는 고분자전해질 연료전지를 접목한 공정을 모사하였으며,Case 3에서는 수소와 질소를 하버-보슈 법(Haber-Bosch process)으로 재합성하는 시스템을 제안하였다.Case Study 결과,Case 2에서 개질기 적정 운전 조건은 515 °C, 1.5 bar였으며 연료분배율 0.2에서 시스템 효율이 53.3%로 가장 높았다. 또한 Case 3에서는 잉여 전력을 활용해 1.4 ton/day의 암모니아를 재합성하였으며, 다기준 의사결정기법 분석 결과 효율성과 환경성을 고려할 때 연료분배율 0.6이 적정 운전 조건으로 확인되었다.