해양 및 연안

전기 추진

UN 무역 및 개발 회의에 따르면, 선박은 전 세계 상품의 약 80 %를 운송합니다. 그리고 대양을 가로 지르는 교통 수단은 앞으로도 계속해서 증가해서 2022년까지 매년 3.8 %씩 커질 것입니다. 그러나, 선박은 이산화탄소 (CO2)뿐만 아니라 황산화물, 질소 산화물, 그을음 입자 및 미세 먼지와 같은 엄청난 양의 배기 가스를 발생 시킵니다. 대부분의 컨테이너 및 유람선, 유조선 및 화물선은 중유를 사용합니다. 그리고, 그들은 엄청난 양을 소비합니다: 전 세계적으로 90,000척의 선박이 매년 3억 7천만 톤의 연료를 태우고 2,000만 톤의 황산화물을 배출합니다. 따라서, 해운 업계에서 이 같은 중공해 오염 물질을 제거하기 위해서는 전기화가 필요하며 이는 앞으로 나아가야할 길입니다.

선박 전기화의 세 가지 주요 흐름:

• 디젤-전기 구동: 디젤 발전기가 전기를 생산합니다. 그 다음, 전기가 전기 엔진을 구동하여 선박의 프로펠러를 움직입니다.
• 하이브리드 구동장치: 배터리는 내연 기관과 함께 탑재되어 있습니다. 한편으로는 전력 피크가 필요할 때, 짧은 시간 동안 추가로 스위치를 켤 수 있습니다. 다른 한편으로, 이들은 디젤 발전기 같은 기관에서 나오는 잉여 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 배가 얼마 동안 전기만을 사용하여 항해할 수 있게 해줄 것입니다.
• 완전 전기 구동: 기내에는 내연 기관이 없으며, 모든 에너지는 배터리에서 발생합니다.

참조: Infineon

음극 부식 방지

선박의 음극 부식 방지 장치는 선박의 강철 몸체의 열화를 방지하기 위해 프로그래밍 가능한 DC 전원 공급 장치로 작동됩니다. 선박의 음극 보호는 주로 선체에 부착된 갈바닉 양극이나 혹은 대형 선박의 경우 ICCP에 의해 구현됩니다. 선박은 검사 및 유지 보수를 위해 정기적으로 물에서 나오기 때문에 갈바닉 양극을 교체하는 것은 간단한 작업입니다. 갈바닉 양극은 일반적으로 물속의 항력을 감소시키는 형태로 설계 되어있으며 항력을 최소화하기 위해 선체 표면에 맞춰져 장착됩니다. 요트와 같은 비금속 선체로 구성된 소형 선박에는 선외 모터와 같은 영역을 보호하기 위해 갈바닉 양극이 장착되어 있습니다. 모든 갈바닉 음극 보호와 마찬가지로 이러한 장치는 양극과 보호대상 사이의 견고한 전기 연결을 기반으로 합니다.

선박용 ICCP의 경우 양극은 일반적으로 백금합금 티타늄과 같은 상대적으로 불활성인 재료로 구성됩니다. DC 전원 공급 장치는 선박 내부에 제공되며 양극은 선체 외부에 장착됩니다. 양극 케이블은 압축 씰 피팅을 통해 선박내부에 장착되고 DC 전원으로 연결됩니다. 전원 공급 장치의 음극 케이블을 선체외부에 연결하여 회로를 완성합니다. 선박 ICCP 양극은 매립형으로 장착되어 선박에 대한 항력의 영향을 최소화하고 기계적 손상을 방지하기 위해 경부 하선 아래 최소 5 피트에 위치합니다.

보호에 필요한 전류 밀도는 선박의 속도에 대한 함수이며, 전류밀도는 이는 선체의 전류용량이나 선체에 부착할 양극의 배치 등을 선정할 때에 고려됩니다. 일부 선박은 전문적인 처리가 필요할 수 있습니다. 예를 들어 강철 구조물이 있는 알루미늄 선체는 알루미늄 선체가 갈바닉 양극으로 작용할 수 있고 부식이 강화되는 전기 화학 셀을 생성합니다. 이와 같은 경우 알루미늄 또는 아연 갈바닉 양극을 사용하여 알루미늄 선체와 강철 구조물 사이의 전위차를 상쇄할 수 있습니다. 강철 고정구가 크면, 갈바닉 양극이 여러 개 필요하거나 작은 ICCP 시스템이 필요할 수도 있습니다.

참조: Wikipedia

자기소음제거 – 디가우싱

강철로 된 선체 선박은 주변에 큰 자기장이 있는 거대한 떠 다니는 자석과 같습니다. 배가 물을 통과할 때 이 자기장은 이동하며, 지구 자기장에서 빼거나 더해져서 계산됩니다. 지구 자기장에 대한 왜곡 효과로 인해 선박은 자기에 민감한 무기 또는 이러한 왜곡을 잘 감지하도록 설계된 장치의 트리거 역할을 할 수 있습니다. 자기장에 대한 선박의 영향을 줄이기 위해 자기장 제거 시스템이 선박에 설치됩니다. 선체 내부의 특정 위치에 설치된 디가우싱 코일에 흐르는 전류를 제어하여 선체에 의한 지구장의 변화를 “상쇄”합니다. 이렇게 자기에 민감한 무기 또는 장치에 의한 탐지 가능성을 줄일 수 있습니다.

해양 기뢰 – 선박의 자기 신호 추적

현대의 기뢰는 지구의 자기장에 대한 선박의 자기 간섭을 감지하게 되었고, 이를 선박의 magnetic signature라고 합니다. 이 Signature는 해양 기뢰나 어뢰를 작동시키게 되는 주된 영향입니다. Signature가 감지되고 분석되면 선박이 식별되고, 자기 신호가 어뢰 또는 기뢰 폭발의 트리거가 되며 위치 및 분류 (주로 잠수함)를 제공합니다. 이러한 위협을 최소화하기 위해 선박에는 내장형 자기장 제거 시스템 (DG: Degaussing System)이 장착되어 있습니다. 루프 코일 파워 앰프에 연결된 gaming 시스템에서 역자기장이 생성되고, DG는 이를 통해서 Signature을 감소시킵니다.

참조: Polyamp: Degaussing Systems

전기 잠수함

Siemens Marine의 고분자 전해질 막 (PEM) 연료 전지는 잠수함에서 외부 공기 독립적 인 전기 에너지 생성을 가능하게 하는 미래의 물결입니다. 전지는 연료로 수소와 산소만을 필요로 하기 때문에 잠항 기간을 상당히 연장할 수 있습니다. 이로 인해 이런 저온 연료 전지가 장착된 잠수함은 배터리를 재충전하기 위해 상당히 자주 수상해야 하는 기존 잠수함보다 훨씬 우수합니다. 이러한 새로운 디자인은 훨씬 더 효율적이며 배기 가스를 전혀 배출하지 않습니다. 전기 외에 물과 열만 생성하는 전기 화학적 작용 메커니즘 덕분에 PEM 연료 전지는 소음이 전혀 발생하지 않습니다. 견고하고 낮은 자기신호 및 비자성 설계는 장기 사용을 위해 특별히 제작되었으며 예상 서비스 수명이 수년이 이르며 효과적이고 경제적인 수명주기 지원 패키지가 제공됩니다.

참조: Siemens