초록
최근 강화된 환경규제 및 높은 연비에 대한 요구로 인해 천연가스를 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다. 친환경 선박 연료로 대두되고 있는 LPG 혹은 메탄올을 사용한 선박의 요구도 증가하고 있다. 이러한 흐름의 연장선상으로 LPG 혹은 메탄올을 사용하는 ME-LGI 엔진에 대한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있다. ME-LGI 엔진을 탑재한 선박은, 선박 항해 중 연료분사밸브의 작동 신뢰도를 지속적인 테스트를 통해 확인해야할 필요가 있다. 따라서 연료분사밸브 테스터의 개발은 ME-LGI 엔진의 상용화를 위해 반드시 필요하다. 이에 본 연구에서는 요구조건 분석, 기능분석, 설계 합성의 순서로 진행되는 시스템 엔지니어링 프로세스를 활용하여 ME-LGI 엔진용 연료분사밸브 테스터의 개념설계를 수행하였다. 요구조건 분석 단계에서 먼저 연료분사밸브의 작동 프로세스를 분석하였고, 밀폐 오일 누유 여부 확인의 필요성을 도출하였다. 그 다음 기능분석 단계에서 연료분사밸브 테스터의 기능 및 기능의 흐름을 수준별로 정의하였다. 이후 설계 합성 단계에서 각 기능에 해당하는 장비들을 설정하였고, 이를 바탕으로 process block diagram을 도출하였다. 또한 시스템 분석 및 조정 단계의 일환으로 초기위험도 분석을 수행하여 안전 방안을 개념설계 안에 추가하였다. 본 연구는 시스템 엔지니어링 프로세스가 개념설계에 적용되는 과정을 상세히 보여줌으로써 향후 타 시스템의 개념 설계 시 좋은 참고자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.
As environmental regulations have been strengthened and high fuel efficiency has been in demand in recent years, the number of ships using natural gas as a fuel is increasing. The demand for ships using LPG or methanol, which are emerging as eco-friendly vessel fuels, is also increasing. In this perspective, ME-LGI engines using LPG or methanol as a fuel have attracted considerable attention. Ships equipped with an ME-LGI engine are required to check the reliability of the fuel injection valve during shipping. This means that the development of a fuel injection valve tester is essential for the commercialization of ME-LGI engine. This study conducted the conceptual design of a fuel injection valve tester for ME-LGI engines using a system engineering process in the order of requirements analysis, functional analysis, and design synthesis. In the requirement analysis stage, the operating process of fuel injection valve was analyzed, and the necessity of checking the sealing oil leakage was then derived. In the functional analysis stage, the functions and flow of them were defined at each functional level. In the design synthesis stage, the equipment for each function was set and the process block diagram based on it was derived. In addition, preliminary risk analysis was performed as a part of system analysis and control, and safety measures were added to the conceptual design. This study is expected to be a good reference material for the concept design of other systems in the future because it shows the application process of a system engineering process to the conceptual design in detail.