• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.68-78
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• 2006

In the past few years, considerable efforts have been directed towards the further development of Urea-SCR(selective catalytic reduction) technique for diesel-driven vehicle. Although urea possesses considerable advantages over Ammonia$(NH_3)$ in terms of toxicity and handling, its necessary decomposition into Ammonia and carbon dioxide complicates the DeNOx process. Moreover, a mobile SCR system has only a short distance between engine exhaust and the catalyst entrance. Hence, this leads to not enough residence times of urea, and therefore evaporation and thermolysis cannot be completed at the catalyst entrance. This may cause high secondary emissions of Ammonia and isocyanic acid from the reducing agent and also leads to the fact that a considerable section of the catalyst may be misused for the purely thermal steps of water evaporation and thermolysis of urea. Hence the key factor to implementation of SCR technology on automobile is fast thermolysis, good mixing of Ammonia and gas, and reducing Ammonia slip. In this context, this study performs three-dimensional numerical simulation of urea injection of heavy-duty diesel engine under various injection pressure, injector locations and number of injector hole. This study employs Eulerian-Lagrangian approach to consider break-up, evaporation and heat and mass-transfer between droplet and exhaust gas with considering thermolysis and the turbulence dispersion effect of droplet. The SCR-monolith brick has been treated as porous medium. The effect of location and number of hole of urea injector on the uniformity of Ammonia concentration distribution and the amount of water at the entrance of SCR-monolith has been examined in detail under various injection pressures. The present results show useful guidelines for the optimum design of urea injector for reducing Ammonia slip and improving DeNOx performance.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.128-136
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• 2007

It is well known that two representative methods satisfy EURO-IV regulation from EURO-III. The first method is to achieve the regulation through the reduction of NOx in an engine by utilizing relatively high EGR rate and the elimination of subsequently increased PM by DPF. However, it results in the deterioration of fuel economy due to relatively high EGR rate. The second is to use the high combustion strategy to reduce PM emission by high oxidation rate and trap the high NOx emissions with DeNOx catalysts such as Urea-SCR. While it has good fuel economy relative to the first method mentioned above, its infrastructure is demanded. In this paper, the number distribution of nano PM has been evaluated by Electrical Low Pressure Impactor(ELPI) and CPC in case of Urea-SCR system in second method. From the results, the particle number was increased slightly in proportion to the amount of urea injection on Fine Particle Region, whether AOC is used or not. Especially, in case of different urea injection pressure, the trends of increasing was distinguished from low and high injection pressure. As low injection pressure, the particle number was increased largely in accordance with the amount of injected urea solution on Fine Particle Region. But Nano Particle Region was not. The other side, in case of high pressure, increasing rate of particle number was larger than low pressure injection on Nano Particle Region. From the results, the reason of particle number increase due to urea injection is supposed that new products are composited from HCNO, sulfate, NH3 on urea decomposition process.

• 청정기술
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• 제21권3호
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• pp.153-163
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• 2015

Fe/제올라이트 촉매의 저온에서의 NO의 암모니아 선택적 촉매환원반응 활성에 미치는 반응가스 중의 수분과 SO₂의 영향을 조사하였다. Fe/제올라이트 촉매에 조촉매로 Mn, Zr과 Ce를 첨가한 Fe/제올라이트 촉매로 수분과 SO₂가 포함된 저온에서의 NO의 암모니아 선택적 촉매환원반응에서 조촉매 첨가효과를 조사하였다. 조촉매는 이온교환법으로 철을 담지시킨 Fe/제올라이트 촉매에 건식 함침법으로 첨가하였다. 제올라이트는 디젤엔진에서의 SCR기술의 적용을 위하여 NH₄-BEA와 NH₄-ZSM-5을 사용하였다. 촉매의 특성은 BET, XRD, SEM/EDS와 TEM/EDS를 사용하여 조사하였다. 반응가스 중에 5% H₂O와 100 ppm SO₂이 존재하는 경우 Fe/BEA 촉매의 NO 전환율은 200 ℃에서 77%에서 47%로 감소하였다. MnFe/BEA 촉매는 수분과 SO₂가 존재하는 경우에 200 ℃에서 53% 이상의 NO 전환율을 나타내며 Fe/BEA 촉매보다 우수한 반응활성을 보였다. Mn은 Fe 성분의 분산도를 증가시키고 Fe의 소중합체 형성을 방지하는 효과를 나타내었다. 첨가제는 Mn이 Zr과 Ce보다 우수한 특성을 나타내었다. 250 ℃ 이하의 온도에서 Fe/BEA 촉매가 Fe/ZSM-5 촉매보다 우수한 반응특성을 나타내었다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2001년도 가을 학술발표회 발표논문집
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• pp.26-27
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• 2001

SNCR 기술을 이용한 NOx 저감은 반응온도 850～$1100^{\circ}C$에서 효과적이였으며, 몰비($NH_3$/NOx), $O_2$ 농도에 상당히 영향을 받고 있었다. 최적온도 $950^{\circ}C$, 몰비 1.5에서 약65%의 NOx 제거효율을 얻을 수 있으며, 온도구배가 없고 $O_2$ 농도가 2～4%로 낮아질 경우 더 높은 제거효율이 기대된다. SCR 기술에 의한 NOx 저감을 위해 $V_3$$O_{5}$/-$WO_3$/$TiO_2$ 상용촉매를 사용하였으며, 반응 온도는 200～$500^{\circ}C$ 범위로 확인되었으며, 약 84%의 NOx 제거효율이 몰비 1.5 에서 얻어졌다. $O_2$ 농도가 21%로 높아짐에 따라 상당히 효율이 떨어짐이 밝혀졌다. SNCR/SCR combined 시스템은 몰비=2.0, $T_{SNCR}$/=$850^{\circ}C$, $T_{SCR}$ /=$350^{\circ}C$ 반응조건에서는 약 93%의 NOx 저감효율을 보여주어 SNCR, SCR 단위기술보다 더 효과적이었다.

• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.490-497
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• 2006

$V_{2}O_{5}$/$TiO_{2}$계 선택적촉매환원법(SCR) 촉매는 $SO_{2}$가 존재하는 조건에서 $SO_{2}$의 산화 및 암모니아의 반응에 의해 형성된 황산암모늄염으로 인해 촉매는 비활성화될 수 있다. 본 연구에 의하면, $SO_{2}$에 의한 촉매의 비활성화는 $SO_{2}$의 흡착이후 $SO_{3}$로의 산화 정도에 의존한다. $SO_{2}$의 산화는 배가스 내의 산소 농도에 약하게 영향을 받으며 바나듐 함량에 영향을 받는다. 또한 미반응 암모니아 역시 황산암모늄염 형성의 원인이므로 SCR 반응에 있어서 암모니아 투입비율에 대한 영향을 도출하였다. 황산암모늄염에 의해 비활성화된 촉매가 낮은 SCR 활성을 갖는 이유를 촉매의 기공부피 변화에서 찾을 수 있다. 이러한 황산암모늄염의 분해 반응도출을 위해 TPD (Temperature Programmed Decomposition) 실험이 수행되었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.35-39
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• 1999

현재 NO제거에 주로 사용되는 환원제로서 NH$_3$가 있는데 이는 NO에 대한 선택도가 우수하기 때문이다. 그러나, NH$_3$는 독성이 강하고 부식성이 있어 저장 및 수송에 많은 비용이 든다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 SOx/NOx 동시 제거 공정에 효과적으로 알려진 fresh and sulfated CuO/${\gamma}$-A1$_2$O$_3$촉매상에서 독성이 강한 NH$_3$를 대신하는 새로운 환원제로서 urea용액을 이용하여 유동층 반응기에서 SCR을 수행해 보고자 한다.(중략)

• 공업화학
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• 제26권2호
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• pp.193-198
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• 2015

다양한 상용 $TiO_2$ 담체를 이용한 Ce/Ti 촉매를 습윤함침법으로 제조하여 $TiO_2$의 물리화학적 특성 및 선택적촉매환원(SCR) 반응활성과의 상관관계에 관하여 연구하였다. $TiO_2$의 특성은 XRD, BET, XPS 및 pH와 같은 물리화학적 분석을 통해 수행되었다. Ce/Ti 촉매는 $TiO_2$의 물리화학적 특성에 따라 각기 다른 SCR 활성을 나타내었다. $TiO_2$의 비표면적이 증가됨에 따라 우수한 활성을 나타내었다. CeOx surface density의 경우 $2.5{\sim}14.5CeOx/nm^2$의 범위에서 우수한 활성을 보였으며, $14.5CeOx/nm^2$ 이상에서는 활성이 감소하는 경향을 나타내었다. $TiO_2$의 O/Ti mole ratio는 1.32~1.79의 범위에서 우수한 활성을 나타내었으며, $TiO_2$의 pH의 경우 SCR 활성과 영향이 없음을 확인하였다. 우수한 SCR 활성을 위해서는 세리아 산화물을 높은 비표면적 및 일정 O/Ti mole ratio를 가진 $TiO_2$에 담지되어야 하고 고분산된 세리아 산화물에 의한 낮은 CeOx surface density를 나타내는 촉매를 제조하여야 한다.

• 공업화학
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• 제31권6호
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• pp.646-652
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• 2020

본 연구는 200~500 ℃ 영역에서 NOx를 제어하기 위한 NH3-SCR 실험을 수행하였다. V/Sb/TiO2 조성의 촉매에서 Sb/TiO2의 소성온도를 다르게 하여 반응활성 실험을 진행하였다. 그 결과 Sb/TiO2의 소성온도가 600 ℃일 때, 가장 효율이 우수하였으며, 특히 반응온도 250 ℃에서 NOx 전환율이 80% 가까이 나오는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 다른 소성온도로 제조하였을 때 활성증진의 원인을 도출하기 위하여 H2-TPR, XRD, BET, Raman, XPS 분석을 진행하였다. 그 결과 활성이 우수하였던 Sb/TiO2의 소성온도를 600 ℃로 제조하였을 때, VSbO4가 생성되는 것을 확인하였으며, 이 종이 생성됨으로써 V의 비 화학양론종이 증가하여 V/Sb/TiO2의 NOx 전환율이 우수한 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.376-381
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• 2008

화력 발전소에서 발생되는 질소산화물(NOx)을 제거하기 위하여 환원제로써 $NH_3$를 이용한 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction: SCR)에 사용되는 $V/TiO_2$ 촉매의 활성저하에 관하여 연구하였다. 장기간 배기가스에 노출된 촉매(Used-cat)의 활성과 비표면적이 상당히 감소되었다. 촉매의 특성분석은 XRD, FT-IR, FE-SEM, IC/ICP 등을 이용하여 수행하였다. 분석결과 배기가스에 노출되지 않은 사용 전 촉매(Fresh-cat)와 사용 후 촉매(Used-cat) 두 촉매 모두 $TiO_2$의 결정구조는 변하지 않았다. 그러나, FT-IR, FE-SEM, IC/ICP에 의한 촉매의 특성분석결과 사용 후 촉매(Used-cat) 표면에 $(NH_4)HSO_4$가 침적이 되었음을 확인하였다. 또한, $SO_2$에 대한 내구성이 우수한 촉매일수록 표면에 형성되는 황산염($SO_4^{-2}$)이 적게 형성됨을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.979-984
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• 2001

As a preceding process for developing design technology and establishing operation technology, the design procedure of the SCR(Selective Catalytic Reduction) pilot plant that can handle $1,000Nm^{3}/hr$ of flue gas was reported in this paper. And we also considered several factors that might cause abnormality of the plant in the designing process. The plant was designed and fabricated to test the $DeNO_{x}$ performances in variable operating conditions in the range of $3,000{\sim}36,000hr^{-1}/hr$ in space velocities, $1.67{\sim}6\;m/s$ in linear velocities, $200{\sim}500^{\circ}C$ temperatures, $300{\sim}1,000Nm^{3}/hr$ flow rates, and $0{\sim}1.4:1\;NH_{3}/NO$ ratios. In order to maintain the flow uniformity, the guide vanes and flow straightener were designed and constructed in the plant. The SCR pilot plant can be operated by the automatic control system, which enable to obtain performance data in real time and to set up the operating technology. The catalyst reactor consists of 4 catalyst layers and surface area of each layer can be adjusted to be of small size. Arrangement of catalysts per layer is $3{\times}6$ with the catalyst dimensions of $150{\times}150{\times}500mm(L{\times}W{\times}H)$.