기관의 디레이팅(Derating)

본래 기관의 출력보다 낮춘 값으로 선박의 운항에 적절한 출력으로 정격출력을 설정하는 방식을 디레이팅(Derating)이라고 한다. 디레이팅 가능 출력 및 회전수의 영역은 기계적 응력, 열부하, 축하중, 피스톤 속도 등의 기관설계상의 제한 조건에 의해 엔진 모델에 따라서 다르게 결정한다.

디레이팅으로 선박의 운항에 가장 적당한 기관출력 및 회전수 또는 연료소비율이 가장 적은 기관출력 및 회전수를 일치시켜, 선박 출력에 있어서 에너지 극대화가 가져 올수 있다.

​디젤기관의 실린더 내 열효율은 실린더 내 최고압력과 평균유효압력과의 비가 크면 클수록 좋아지는데, 기관은 그 연료소비율이 최소가 되는 최고압력과 평균유효압의 비로부터 계산한 평균유효압을 기준으로 설계되어져야만 한다. 그러나 선박 디젤 기관은 해상기상, 선체의 노령화, 기관의 비정상운항등에 의해 운항속도가 감소되지 않도록 출력이 여유를 둔다는 목적으로 그

디레이팅실린더의 최고압력은 유지하되, 최적의 출력, 회전수에 맞는 평균유효압력을 낮추게 되면 정격출력도 작게 되지만 연료소모율도 적게 됨을 알 수 있다. 이것을 디레이팅이라 한다.

 

 

 

과거에는 기관의 출력과 회전수는 기관을 설계할 때 설정된 실린더당 출력과 회전수에 의해 결정된다. 출력은 실린더 직경과 실린더 수에 의해서 결정되지만 임의의 출력과 회전수를 선택하는 것은 가능치 않았다. 선박에 필요한 기관 출력과 회전수는 선박의 크기, 형태, 프로펠러의 크기와 형태등 여러 가지 요소를 근거로 결정하기 때문에 선체와 프로펠러와 기관이 매칭하는 것은 대단히 어려운 일이다. 또한 기관의 연료소비율은 일반적으로 최대출력의 85% 일 때 최저가 되도록 설계하기 때문에 그 이하의 출력으로 운전하게 되면 감소운전시에 연료소비율이 증가하고, 감속으로 인한 연료의 절약량이 적게 된다.

​선박의 운항에 가장 적당한 기관출력 및 회전수 또는 연료소비율이 가장 적은 기관출력 및 회전수를 일치시켜, 선박 출력에 있어서 에너지 극대화가 실현하게 되었다.

​디젤기관의 실린더 내 열효율은 실린더 내 최고압력과 평균유효압력과의 비가 크면 클수록 좋아지는데, 기관은 그 연료소비율이 최소가 되는 최고압력과 평균유효압의 비로부터 계산한 평균유효압을 기준으로 설계되어져야만 한다. 그러나 선박 디젤 기관은 해상기상, 선체의 노령화, 기관의 비정상운항등에 의해 운항속도가 감소되지 않도록 출력이 여유를 둔다는 목적으로 그 평균유효압력보다 높은 값을 기준으로 설계하고, 그것을 정력출력으로 하고 있다.

​선박에 최고압력은 유지하되, 최적의 출력, 회전수에 맞는 평균유효압력을 낮추게 되면 정격출력도 작게 되지만 연료소모율도 적게 됨을 알 수 있다. 이것을 디레이팅이라 한다.

​디레이팅은 기관의 사용출력을 정격출력 보다도 선박의 운항에 적절한 출력으로 설정하고 사용출력에 해당하는 평균유효압을 결정하고, 최고 압력을 정격출력시의 상태과 되도록 연료분사타이밍이나 압축비를 최적으로 조정한다. 그래서, 최고압력과 평균유효압의 비를 크게하고, 실린더내 열효율을 향상시키고, 과급기를 실제 출력에 대해서 최적이 될 수 있도록 nozzle 이나 diffuser등을 조정한다. 이와 같은 방법에 의해서 기관자체의 연료소비율을 작게 함과 동시에, 프로펠러 회선수도 선박의 운항에 최적화된 회전수로 설정하고, 선박 전체로 봐서 연료소비량절감을 달성할 수 있다. 디레이팅 가능 출력 및 회전수의 영역은 기계적응력, 열부하, 축하중, 피스톤 속도 등의 기관설계상의 제한 조건에 의해 결정한다.

​연료소비율의 저감을 위해서는 연료분사펌프의 분사시기 변경, 압축비 조정, 과급기 diffuser 조정, 과급기의 매칭 최적, 감속용 연료분사밸브 사용, 고압관의 직경 축소 등을 고려할 수 있다.

​