선박용 경유와 육상용 초저황 경유의 연소과정에서 배출되는 입자상물질에 대한 라만 분석값 비교 연구
Comparison of Raman analysis values for particulate matter emitted from combustion process of marine gas oil and ultra low-sulfur diesel oil
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초록
선박 연료유가 연소하는 과정에서 배출되는 오염물질은 대기오염을 유발하고 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 하지만 입자상물질(Particulate Matter: PM)에 대한 규제는 아직 논의단계에 있으므로 선제적인 대응이 필요하다. 이번 논문의 목적은 국제 협약에 대응하기 위해 요구되는 측정 장치 및 저감 기술 개발에 필요한 선박연료유에서 배출되는 입자상물질의 기초적인 데이터 구축이다. 첫 번째 단계로 선박용 연료유 중에서 선박용 경유(MGO)급에 해당하는 연료를 분석하였다. 분석 방법으로는 입자상물질의 화학적 특성을 파악할 수 있는 라만 분광법을 통해 분석값을측정하였다. 특성 비교를 위해 디젤 자동차 엔진에 사용되는 초저황 경유(ULSD)를 같은 방법으로 측정하였다. 라만 분석값은 532 nm의 레이저를 이용하는 광학적인 방법을 통해 라만 시프트에 대한 산란 강도를 측정하였다. 532 nm 대역에서 측정된 D피크와 G피크의 비인 IG/ID 값은 MGO의 경우 0.74, ULSD의 경우 1.22으로 계산되었다. MGO 샘플의 경우IG/ID비가 1보다 작은 값을 나타내므로 무정형 탄소 구조 경향을 지니고 있음을 확인하였고, ULSD 샘플의 경우 IG/ID비가1보다 크므로 흑연화된 탄소 구조 경향을 지니고 있음을 확인하였다.
Abstract
The pollutant emitted owing to the combustion process of marine fuel oil causes air pollution and influences the human body negatively. The regulations on particulate matter are still being debated however, and thus, preemptive action is needed. The purpose of this research is to obtain the basic data required to develop measurement devices for particulate matter emitted from marine fuel oil, and abatement technologies needed to comply with guidelines from international conventions. In the first step, the fuel corresponding to the Marine Gas Oil (MGO) grade was analyzed. Chemical characteristics of emitted particulate matter were analyzed using Raman spectroscopy. The Ultra Low-Sulfur Diesel Oil (ULSD) used in a diesel automobile was evaluated in the same manner to compare characteristics. The scattering intensity for the Raman shift was measured by an optical method, by using a laser of 532 nm. The IG/ID value, which is the ratio of the Dpeak and Gpeak measured at 532 nm, was calculated to be 0.74 for MGO and 1.22 for ULSD. The sample of MGO had an amorphous carbon structure because the IG/ID ratio was less than 1, whereas the ULSD sample had a graphitized carbon structure because the IG/ID ratio was larger than 1.
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