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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)
Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.26 No.1 pp.114-120
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2020.26.1.114

Structural Characteristics of Marine Diesel Engine Soot by Source

Jun Kang*,Jae-Hyuk Choi**,Sung Hwan Yoon**,Soo-yang Kim***,Junsoo Kim****,Ha-Seek Jang*****,Won-Ju Lee*****†
*, ****** Professor, Division of Marine Engineering, Korea Maritime University, Busan 49112, Korea
** Professor, Division of Marine Engineering System, Korea Maritime University, Busan 49112, Korea
*** Researcher, Korean Register, Busan 46762, Korea
**** Instructor, Korea Institute of Maritime and Fisheries Technology, Busan 49111, Korea
***** Researcher, Division of Marine Engineering, Korea Maritime University, Busan 49112, Korea
* First Author : junkang@kmou.ac.kr, 051-410-4281
Corresponding Author : skywonju@kmou.ac.kr, 051-410-4262

Abstract

In this study, we analyzed the structural characteristics of soot, which is one of the anticipated regulatory substances of the IMO, and used a novel classification method to distinguish between exhaust soot and engine soot in marine engines. As an extension of a recent study on exhaust soot recycling, annealing was performed at 2,000 °C on engine soot to determine whether it could be recycled. Soot samples before and after annealing were analyzed using HR-TEM and Raman spectroscopy. The HR-TEM results showed that exhaust soot and engine soot had similar nanostructures; the exhaust soot has a spherical primary particle with a chain-like structure, whereas engine soot particles have amorphous structures. The Raman spectroscopy showed a D-peak and a G-peak for both exhaust soot and engine soot. However, the G/D ratio indicated that the value of exhaust soot was relatively higher than that of engine soot, which implies that the exhaust soot has a more graphitized structure. The analysis of annealed engine soot confirmed that graphitization proceeded without any problems, similar to the exhaust soot. This confirmed that both exhaust soot and engine soot generated by marine diesel engines could be recycled as graphite materials.

선박용 디젤 엔진 수트의 발생원에 따른 구조적 특성 연구

강준*,최재혁**,윤성환**,김수양***,김준수****,장하식*****,이원주*****†
*, ****** 한국해양대학교 기관공학부 교수, ** 한국해양대학교 기관시스템공학부 교수, *** 한국선급 연구원, **** 한국해양수산연수원 교관, ***** 한국해양대학교 기관공학부 연구원

초록

본 연구에서는 IMO의 향후 예상 규제 물질 중 하나인 수트를 선박용 엔진을 대상으로는 최초로 배기 수트와 엔진 수트로 구분 하여 구조적 특성의 비교 분석을 시도하였다. 그리고 최근 발표되고 있는 배기 수트 재활용 연구의 연장선상에서 엔진 수트의 재활용 가 능성 여부를 확인하기 위하여 2,000℃로 열처리를 시행하였고, 열처리 전·후의 수트를 고분해능 전자현미경과 라만분광법을 통해 분석하 였다. 전자 현미경을 통한 분석 결과, 배기 수트와 엔진 수트는 유사한 형태의 나노 구조를 가지고 있으나, 배기 수트는 구형의 1차 입자 가 체인형 결합구조를 가지고 있었고, 엔진 수트는 배기 수트에 비해 무정형한 구조가 확인되었다. 라만분광법 분석 결과, 배기 수트와 엔 진 수트 모두 D peak(1,350 cm-1)와 G peak(1,580 ~ 1,600 cm-1)가 확인되었다. 다만, G/D ratio는 엔진 수트에 비해 배기 수트가 상대적으로 높게 나타나며, 이는 배기 수트가 더 흑연화 된 구조를 나타냄을 의미한다. 열처리 후의 분석 결과, 엔진 수트도 배기 수트와 유사하게 흑연화 가 문제없이 진행됨을 확인하였고, 이를 통해 선박용 디젤엔진에서 발생하는 배기 수트와 엔진 수트 모두 흑연재료로 재활용이 가능함을 확인하였다.

Figure

Table