연료전지 캐소드 배기가스와 공기윤활시스템을 연계한 친환경 방오 시스템

생물오손(Biofouling)은 따개비, 조류, 미생물 등의 해양생물이 선체 침수표면에 부착·성장하는 현상으로, 선체의 표면 거칠기와 마찰저항을 증가시켜 추가적인 연료 소비와 탄소배출을 유발한다. 이를 방지하기 위한 방법으로 방오도료가 현재 가장 널리 사용되고 있다. 하지만 주기적인 관리가 필요하다는 점과, 해양오염의 가능성이 있다는 점에서 보다 친환경적인 방오 시스템에 대한 필요성이 대두되었다.
한편, 국제해사기구(IMO)의 탄소규제 강화로 인해 조선업은 친환경으로의 전환이 이루어지고 있다. 특히 온실가스를 거의 배출하지 않는 연료전지의 도입이 각광받고 있는 현실이다. 이러한 트렌드에 맞춰, 본 작품은 생물오손의 축적 위험이 커지는 정박 시, 연료전지 보조전원에서 발생하는 캐소드(cathode) 배기가스를 활용하는 친환경 방오 시스템을 제안한다.
연료전지는 발전 과정에서 캐소드의 산소를 소비하므로 일반 공기보다 산소농도가 낮은 배기가스를 배출한다. 본 시스템은 이를 압축·냉각하고 수분을 제거한 뒤 기존 공기윤활시스템(ALS)의 분사구를 통해 선체 하부 해수에 공급한다. 선저에서 분사된 저산소 기포는 부력에 의해 상승하며 선체 주변 해수와 접촉하게 된다. 이때 gas stripping에 의해 해수의 산소가 기포 쪽으로 빠져나오게 되고, 선체 주변의 용존산소가 낮아지면서 해양생물의 초기 부착을 방해한다.
선행연구에 의하면 용존산소량을 5 mg/L에서 3 mg/L로 줄였을 때, 따개비의 초기 유효 부착률(=유생 발달률 × 부착률)이 약 16.1%에서 4.9%로 감소하였으며, 이를 생물오손 피복률과 축동력 증가량의 관계에 적용하면 추가 축동력 페널티를 약 58% 억제할 가능성이 있는 것으로 나타났다.
본 기술은 기존 ALS 인프라와 버려지는 연료전지 배기가스를 연계함으로써 별도의 방오용 기체 생산설비를 최소화하고, 생물오손에 따른 운항효율 저하를 줄이는 것을 목표로 한다.