선박용 엔진 발전

자동차도 마찬가지지만 선박도 계속되는 기술의 발전으로 엔진의 효율이 높아지고 있습니다.
즉 연비가 갈수록 좋아지고 있습니다.

높은 연비는 선주 입장에서는 운항비 감소로 큰 이익을 남겨 줄 수 있으며, CO2 배출관련 규제인 EEDI에서도 유리해집니다.
(이전에 대기오염관련 글 썼었죠 https://steemit.com/ship/@knight4sky/3pci4n)

제가 보아온 엔진도 MAN engine의 경우 캠 샤프트로 인젝션 타이밍을 잡는 S--MC엔진에서 연료분사를 전기로 제어하는 S--ME엔진을 지나서 이제는 피스톤 왕복 길이를 늘린 G--ME로 변경되었습니다.

엔진의 개선으로 인한 연비의 변화는 high load tuning 기준으로 아래와 같습니다.

• S60MC 100% load : 171g/kWh
• S60ME 100% load : 169g/kWh
• G60ME 100% load : 167g/kWh

연비가 크게 변하지 않은 것처럼 보일 수 있으나 선박용 엔진은 출력이 큽니다.
70K Tanker 7,000kW 출력 기준으로 과거보다 연비가 4g 향상된 엔진은 하루에 672kg의 연료를 절약해 줍니다. 이것을 1년으로 계산하면 엄청난 경비 절감을 만들어냅니다. VLCC급 선박의 engine이라면 연료 절감은 더욱 커지겠죠.

위에서 단순히 kW당 연료 소비량만 고려했었는데, 요즘 사용하고 있는 G type engine은 Engine의 Stroke를 길게하여 동일 출력에서 회전수를 줄인 엔진 입니다.
동일 출력에서 회전수를 줄이면 프로펠러를 크게 만들어야 하는데, 큰 프로펠러는 효율이 높습니다.
간단히 자로 물 밀어내는 것 과 책받침으로 물 밀어내는 것 생각해보시면 어느 쪽이 효율이 더 높은지 이해 되실 겁니다.

높은 효율의 저 회전 엔진을 만듬 -> 프로펠러가 커짐 -> 프로펠러 효율도 좋아짐
으로 연비는 계속 좋아집니다.

아래는 프로펠러 직경과 속도 관계를 보여주고 있는데 동일 속도에서 프로펠러가 커지면 필요한 엔진 출력도 작아짐을 볼 수 있습니다.

여기에 자동차가 항상 풀 악셀로 달리지 않는 것처럼 선박도 풀 파워로 달리지 않기 때문에, 최적성능을 내는 파워에 맞춰서 Tuning을 하여 최근의 연료 소비량은 과거에 비해 엄청나게 줄었습니다.

지금까지는 엔진이 개발됨에 따른 장점만 설명 드렸는데, 신형 엔진이 장점만 있는 것은 아니겠죠… 다음은 관련 문제점과 그 해결책도 알아 보도록 하겠습니다.

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그래프 참조: MAN Diesel & turbo Propulsion of VLCC, G-Type Engine