• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.85-90
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• 2010

As the environmental regulation of vehicle emission is strengthened, investigations for $NO_x$ and PM reduction strategies are popularly conducted. Two current available technologies for continuous $NO_x$ reduction onboard diesel vehicles are Selective Catalytic Reduction (SCR) using aqueous urea and lean $NO_x$ trap (LNT) catalysts. The experiments were conducted to investigate the $NO_x$ reduction performance of SCR system which can control the ratio of $NO/NO_2$, temperature and SV(space velocity), and the model gas was used which is similar to a diesel exhaust gas. The maximum reduction efficiency is indicated when the $NO:NO_2$ ratio is 1:1 and the SV is 30,000 $h^{-1}$ in $300^{\circ}C$. Generally, ammonia slip from SCR reactors are rooted to incomplete conversion of $NH_3$ over the SCR. In this research, slip was occurred in 6cases (except low SV and $NO:NO_2$ ratio is 1:1) after SCR. Among 6 case of slip occurrence, the maximum conversion efficiency is observed when SV is 60,000 $h^{-1}$ in $400^{\circ}C$.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.104-110
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• 2010

국내에서 가동 중인 석탄, 오리멀젼, LNG 등의 화력발전소에서 선택적 촉매 환원(SCR) 공정에 사용되고 있는 촉매의 재생을 연구하기 위하여 이들 촉매의 활성 저하를 고찰하였다. XRD, ICP-AES, BET, SEM 분석 등으로 촉매의 특성분석을 수행하였고 이들 촉매에 대하여 암모니아 SCR을 행하였다. 석탄 화력발전소의 SCR 촉매는 연료 성분과 관련된 황산염과 분진의 침적에 의한 기공 폐색에 기인하여 활성저하가 발생하였다. 오리멀젼 화력발전소의 SCR 촉매는 연료에 함유된 바나듐과 황 성분 그리고 연료에 첨가된 마그네슘 화합물의 침적에 의한 기공 폐색에 기인하여 촉매 표면적이 크게 감소하였다. 그러나 촉매의 암모니아 SCR 활성은 약간 감소하였다. LNG 화력발전소의 SCR 촉매는 사용 기간이 2년 이상임에도 불구하고 활성저하는 거의 일어나지 않았다.

• 전기화학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-8
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• 2013

본 총설에서는 Si 비등방성 식각(anisotropic etching) 공정인 metal-assisted chemical etching(MAC etch 혹은 MACE) 분야 기본 원리, 중요 변수, 그리고 최근 연구 성과들을 정리하였다. 1990년에 최초로 Si 표면에 금속 촉매를 증착한 후 $H_2O_2$/HF 기반 식각을 진행하면 용액 중에서도 비등방성 식각을 통해 다양한 고종횡비(high aspect ratio) 나노구조를 형성할 수 있다는 것이 밝혀 졌다. 고가의 진공기반 장비가 필요한 건식 식각에 비해, 습식 식각을 통해서도 상대적으로 간편하고 경제적으로 종횡비가 큰 Si 마이크로/나노 구조를 만들 수 있게 되었다. 초기 연구들을 통해 MAC etch중 산화제가 촉매에 의해 환원되고, 촉매/Si 계면 근처의 Si 원자들이 선택적으로 식각/용해되어 수직 방향으로 촉매가 Si 기판을 파고 들어가며 비등방성 식각이 발생함이 밝혀졌다. MAC etch에 영향을 미치는 중요 변수로는 금속 촉매의 종류 및 모양, 식각액의 조성, Si기판의 도핑 농도이다. 또한 본 총설은 MAC etch에 의해 형성된 Si 나노 구조를 이용한 태양전지, 수소 연료, 리튬 이온 전지 등의 응용 분야를 다루었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.713-719
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• 2016

암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법에서 Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매와 $V_2O_5$/$TiO_2$ 촉매를 사용하여 반응 조건에 따른 질소 산화물 전환 특성을 연구하였다. 반응 온도와 공간 속도를 변경시키면서 촉매의 질소 산화물 전환 효율 변화를 측정하였다. Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매의 질소 산화물 제거 활성은 반응 온도와 공간 속도가 증가할수록 감소하였으나, $V_2O_5$/$TiO_2$ 촉매의 경우 반응 온도 증가에 따라 촉매의 질소 산화물 제거 활성 또한 증가하였다. Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매의 경우 $200^{\circ}C$ 이하의 온도에서 저온 활성이 우수하였으며, 이를 $H_2$-TPR 및 XPS 분석 실험을 통해 확인할 수 있었다. 초기 반응 온도의 변경 실험을 통해 Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매의 경우 고온에서 열적 쇼크를 일부 받으나, $V_2O_5$/$TiO_2$ 촉매의 경우는 거의 영향을 받지 않음을 확인할 수 있었다. 공간 속도에 따른 질소 산화물 전환 효율 변화는 C 촉매의 경우 전 구간에 걸쳐 공간 속도가 증가할수록 질소 산화물 전환 효율도 감소하는 경향을 보였다. 그러나 D 촉매의 경우 공간 속도가 증가할수록 질소 산화물 전환 효율은 감소하였으나, 감소 정도가 C 촉매 보다는 훨씬 적었다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.332-340
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• 2021

최근 사업장 질소산화물(NOx) 배출허용기준 강화(2019년 1월 적용)에 따라 다량 배출사업장에서 배출되는 질소산화물을 배출허용기준 이하로 만족하기 위한 노력이 필요하다. 대표적인 질소산화물 저감 방법으로 선택적 촉매 환원법(selective catalytic reduction, SCR)을 주로 사용하고 있으며, 일반적으로 세라믹 허니컴(ceramic honeycomb) 촉매를 사용하고 있다. 본 연구에서는 높은 열적 안정성과 기계적 강도를 가지는 금속지지체 탈질 코팅촉매를 적용하여 제철소에서 배출되는 질소산화물를 저감하기 위한 연구를 수행하였다. 금속지지체 코팅촉매는 최적화된 촉매슬러리(catalyst slurry) 코팅방법을 통해 제조하였고, 내마모 시험과 굽힙 시험을 통해 코팅된 촉매가 균일하고 강건하게 부착되어 있음을 확인하였다. 금속지지체가 가지는 우수한 열전도 특성으로 인해 저온영역(200 ~ 250 ℃)에서 세라믹 허니컴 촉매보다도 우수한 탈질효율을 보였다. 또한 경제적인 촉매 설계를 위해 금속지지체 표면 상에 코팅되는 촉매의 최적 코팅량을 확인하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 제철소 배기가스 모사환경에서 상용급 금속지지체 코팅촉매에 대한 준파일럿 탈질 성능평가를 수행하였고, 저온영역(220 ℃)에서도 배출허용기준치(60 ppm 이하)을 만족하는 우수한 성능을 나타내었다. 따라서 물리화학적 특성이 우수한 금속지지체 코팅촉매가 최소량의 촉매 사용으로도 우수한 탈질 성능을 나타내었으며, 넓은 비표면적을 가지는 고밀도 금속지지체 적용을 통해 배연 탈질 촉매 반응기의 콤팩트화 및 소형화가 가능하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 본 연구에서 사용된 금속지지체 코팅촉매는 제철소뿐만 아니라 화력발전, 소각장, 선박, 건설기계 등 다양한 산업 분야에 적용할 수 있는 새로운 형태의 촉매가 될 것이다.

• 에너지공학
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• 제29권2호
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• pp.10-22
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• 2020

미세먼지 문제 해결에 대한 국민적 요구가 높아짐에 따라 정부에서는 강도 높은 미세먼지 관련 대책을 발표하고 있다. 그래서 최근에 미세먼지의 전구체 중에서 질소산화물을 제거하기 위한 배연탈질기술로서 선택적 촉매환원법(SCR)이 주목받고 있다. 본 연구에서는 미세먼지 관련 정부정책과 시장 및 기술개발 현황을 조사하고, SCR 기술이 산업체에 적용되는 경우를 Case별로 구분하여 시나리오별 경제성 분석을 실시하였다. 시나리오별 경제성 분석의 결과는 NPV로 산출하였으며, 탈질설비가 구축되어 있지 않은 기업(Case 1)이 일반 SCR 기술을 신규로 도입하는 경우(Scenario 1-1)와 저온 SCR 기술을 신규로 도입하는 경우(Scenario 1-2)를 분석하였다. 그리고 탈질설비가 이미 구축되어 있는 기업(Case 2)이 일반 SCR 기술을 그대로 사용하는 경우(Scenario 2-1)와 저온 SCR 기술로 대체하는 경우(Scenario 2-2)로 구분하여 분석하였으며, 모든 시나리오별 NPV 결과를 바탕으로 비교 분석을 실시하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.152-160
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• 2016

The market demand for diesel engine tends to increase in general passenger cars as well as commercial vehicles because of its advantages. However, to meet the vehicle emissions regulation which will be more stringent in the future, it is necessary to plurally apply all after-treatment technologies such as diesel oxidation catalyst (DOC), catalyzed diesel particulate filter (CDPF), lean NOx trap (LNT) and selective catalytic reduction (SCR), and so on. Accordingly, the exhaust after-treatment system for diesel vehicle requires the technology of minimizing the numbers of catalysts by integrating every individual catalysts. The purposes of this study is to develop hybrid exhaust after-treatment device system which simultaneously uses LNT/DPF and SCR/DPF catalyst concurrently reducing NOx and particulate matter (PM). As the results, the hybrid system with $NH_3$ generated at LNT/DPF working as a reducing agent of SCR/DPF catalyst, improving NOx conversion rate, was found to be more excellent in de-NOx performance than that in LNT/DPF alone system.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권8호
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• pp.788-795
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• 2006

From the view of the environmental protection against the use of fossil fuels, the great of efforts have been exerted to find an effective method which is not only pollutant reduction but also high thermal efficiency. Reburning is a useful technology in reducing nitric oxide through injection of a secondary hydrocarbon fuel. In this paper, an experimental study has been conducted to evaluate the hybrid effects of reburning and selective non-catalytic reaction (SNCR) on $NO_x/CO$ reduction from oxygen-enriched LPG flame. Experiments were performed in flames stabilized by a co-flow swirl burner, which was mounted at the bottom of the furnace. Tests were conducted using LPG gas as main fuel and also as reburn fuel. The paper reported data on flue gas emissions, temperature distribution in furnace and various heat fluxes at the wall for a wide range of experimental conditions. Overall temperature in the furnace, heat fluxes to the wall and $NO_x$ generation were observed to increase by oxygen-enriched combustion, but due to its hybrid effects of reburning and SNCR, $NOx/CO$ concentration in the downstream has considerably decreased.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권6호
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• pp.252-256
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• 2015

질소산화물 ($NO_X$)은 고정원(화력발전소, 산업시설) 및 이동원(자동차, 선박) 등에서 배출되어지며, 발암물질 및 광화학 스모그의 주범으로 작용하고 있다. 선택적 촉매 환원법(SCR)은 $NO_X$를 제거하는 가장 효율적인 방법이며, 상업용으로 사용되어지는 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$계 촉매에서 $V_2O_5$ 함량은 0.5~3 wt%, $WO_3$ 함량은 5~10 wt%이다. 촉매 성분 중 $V_2O_5$의 경우 $NO_X$ 환원 반응을 통해 촉매 작용을 촉진시키지만, 과량으로 첨가될 경우, $SO_2$에서 $SO_3$로의 산화 반응을 증가시킨다. 본 연구에서는 높은 탈질 효율을 유지시킴과 더불어, 바나듐의 함량을 줄이기 위하여, 그래핀을 바나듐 담지 matrix로 사용하여 나노복합체를 합성하였으며, 합성된 나노복합체를 첨가하여 Honeycomb형 1 inch SCR 촉매를 제조하였다. 제조된 SCR 촉매는 XRD(X-ray Diffraction), XRF(X-ray Fluorescence Spectrometer), BET(Brunauer, Emmett & Teller) 등의 분석을 통해 물성 평가를 진행하였으며, Micro Reactor(MR)를 이용하여 활성평가를 진행하였다. 그 결과, 촉매 상용 운전 온도인 $350^{\circ}C$에서 나노복합체가 첨가된 SCR 촉매의 탈질 효율은 77.1 %로 상용촉매의 탈질 효율인 77.8 %와 유사한 효율을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.353-358
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• 2013

To develop preferential CO oxidation reaction (PROX) catalyst for small scale hydrogen generation system, supported Pt catalysts have been applied for the target reaction. The supports were systematically changed to optimize supported Pt catalysts. $Pt/Al_2O_3$ catalyst showed the highest CO conversion among the catalysts tested in this study. This is due to easier reducibility, the highest dispersion, and smallest particle diameter of $Pt/Al_2O_3$. It has been found that the catalytic performance of supported Pt catalysts for PROX depends strongly on the reduction property and depends partly on the Pt dispersion of supported Pt catalysts. Thus, $Pt/Al_2O_3$ can be a promising catalyst for PROX for small scale hydrogen generation system.