가변속 발전기 적용에 따른 컨테이너선박 에너지 효율성 비교
Comparison of energy efficiency of container ships with variable speed generation system
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초록
본 논문에서는 컨테이너선의 정속도 발전기를 대체하여 가변속도 발전기를 적용하였을 때, 연료소모량을 비교하고자 한다. 선박의 전력 계통은 육상의 전력 계통과 달리 독립 전력시스템의 형태를 갖추고 있다. 이에 선박 내부에 발전기를 탑재하여 자체적으로 선내 전력을 공급하게 된다. 선박에 탑재되는 발전기는 원동기와 교류발전기로 이루어져 있으며, 현재 운행되어지고 있는 대부분의 선박의 전력시스템은 60Hz 또는 50Hz의 교류전력을 적용하고 있다. 선박에서는고정 주파수의 교류전력 생산을 위해 정속도로 회전하는 발전기를 적용하고 있으며, 이러한 정속도 발전기의 경우 원동기의 저부하 운전에 따라 효율이 낮아지게 된다. 본 논문에서는 이러한 정속도 발전기 적용에 따른 효율 저하 문제를해결하기 위하여 가변속도 발전기를 적용하여 에너지 효율을 비교하였다. 통상적으로 낮은 부하율에서 운전되어지고 있는 컨테이너 선박의 전력데이터를 이용하여 가변속도 발전기를 적용하였을 시 에너지 효율 변화를 시뮬레이션을 통하여예측하였다. 시뮬레이션 결과 가변속도 발전기를 적용하였을 때 정속도발전기에 비하여 약 7%의 에너지 효율이 증가함을 확인할 수 있었다.
Abstract
In this paper, when the variable speed generation (VGS) system is applied by replacing the constant velocity generator of the container line, the fuel consumption is compared. The ship’s electric power system has an independent power system that differs from the land power system. Therefore, power generators will be installed inside the ship to supply power on their own. The power generation system of the vessel consists of a prime mover and an alternator. Most ship power systems currently in operation have alternating current power of 60 Hz or 50 Hz. The ship uses a generator that rotates at constant speed to produce alternating current power at a fixed frequency. In the case of constant speed generators, the efficiency decreases owing to the low load operation of the prime mover. To solve the problem of low efficiency due to the independent power system of the constant speed generator, the VSG system was applied and energy efficiency was compared. The differences in energy efficiency were predicted through simulation using the power data of container ships operated at low load rates. Simulation results showed that the energy efficiency of the VGS increased energy efficiency by approximately 7% compared with the constant speed generator.
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