• 자원리싸이클링
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• 제22권4호
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• pp.38-45
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• 2013

광미를 이용하여 다공성 세라믹 비드를 제조한 후 NOx/SOx 제거용 촉매 변환기로 응용하였다. 변환기 표면에 코팅처리된 촉매 지지체는 합성한 메조포러스 실리카(SBA-15)를 사용하였다. 다공성 세라믹 변환기의 내부 구조는 기공과 기공이 서로 연결되어 있는 3차원 망상구조이며 기공율은 80%로 나타났다. 또한, 촉매 변환기의 비표면적은 SBA-15 코팅 전 0.8 $m^2/g$에서 코팅처리 후에는 55 $m^2/g$으로 크게 증가하였다. NOx/SOx 제거 실험은 다공성 세라믹 촉매 변환기 표면에 $V_2O_5$와 $V_2O_5$, CuO를 함께 담지한 것으로 실시하였다. NOx 전환율은 $V_2O_5$/CuO 변환기가 $V_2O_5$ 변환기에 비해 약 10% 정도 높게 나타났다. 또한, $V_2O_5$/CuO 변환기는 반응온도 $350^{\circ}C$, 공간속도 10000 $h^{-1}$, 산소농도 5%에서 NOx 95%, SOx 90% 이상의 전환율을 각각 나타냈다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.115-124
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• 2002

The optimum design of auto-catalyst needs a good compromise between the pressure drop and flow distribution in the monolith. One of the effective methods to achieve this goal is to use the concept of radially variable cell density. However, there has been no study of evaluating the usefulness of this method on light-off catalyst. We have computationally investigated the effectiveness of variable cell density technique applied to the light-off catalyst using a three-dimensional integrated CFD model. in which transient chemical reacting calculations are involved. Computed results show that variable cell density technique can reduce the accumulated emissions of CO and HC during the early 100sec of FTP cycle by 86.78 and 80.87%, respectively, The effect of air-gap between the monoliths has been also examined. It is found that air-gap has a beneficial effect on reducing pressure drop and cold-start emissions.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.113.1-113.1
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• 2010

본 연구에서는 중 소형 SOFC에 적용할 수 있는 연료 변환 시스템으로 자체 기동 및 독립운전이 가능한 천연가스 자열개질(ATR) 반응기를 $10Nm^3/hr$급으로 개발하고자한다. 설계된 천연가스 자열개질기는 자열개질 촉매를 코팅한 금속 모노리스형 촉매체를 반응기 내에 장착함으로써 반응열을 신속하게 제거 또는 공급할 수 있는 시스템으로 구성되었다. 이는 금속 모노리스의 뛰어난 열전도 능력에 의해 반응기 내의 촉매층 전체 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있는 저에너지형 자열개질 반응기이다. 또한 빠른 기동 특성을 실현하기 위하여 전기 발열식 촉매체(EHC ; Electically Heated Catalyst)를 장착한 start-up 시스템을 적용하여 천연가스 자열개질 반응기의 신속한 기동과 장치 간편화를 실현하였으며, 합성 syngas의 배열 회수를 위한 최적 열교환 시스템을 설계/적용함으로써 에너지 효율 향상을 도모하였다. 이와 같은 촉매 및 구조 시스템을 가지는 천연가스 자열개질 반응용 소형 연료변환 시스템을 원통형의 이중관 구조로 구성하고, 독립운전 모드로 개발함으로써 소형 SOFC의 연료 변환장치의 적용에 용이하게 하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.197-202
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• 2014

촉매 변환기의 효율은 촉매 물질이 포함되어 있는 하니콤 브릭 입구의 유동장 분포와 밀접한 관계가 있다. 하니콤 브릭 표면의 유동장 분포가 균일하지 않으면 시스템의 전환 효율이 감소하고 균일한 유동장 분포를 갖는 촉매 변환기에 비해 크기가 커져 제작비용도 증가한다. 따라서 촉매 변환기의 내부유동 해석은 매우 중요하다. 본 연구에서는 변환기 내부 하니콤 브릭 사이부분과 2번째 하니콤 브릭 출구부분의 유동분포를 단축을 따라 37.8 l/s와 94.4 l/s 유동영역에서 측정하였다. 또한, 자동차 제작사에서 이루어진 전산해석 결과를 측정 결과와 비교하여 실험적으로 검증하였다. 하니콤 브릭 사이부분의 ${\upsilon}$-속도분포 측정은 다소 변화하는 유동패턴이 형성되는 것을 보여주지만 입구 반대쪽 벽 부근영역에서 음의 유동장이 형성되고 음의 속도는 감소하여 중심 부근에서는 정체현상을 보이고 계속 입구 쪽까지 지속되는 것을 보여준다. 대부분의 속도 값에서 전산해석 결과는 측정치에 비하여 크게 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권3호
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• pp.419-427
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• 2013

자동차 배기계의 앞쪽에 배치된 촉매변환기는 배기가스 중 유해한 성분을 무해한 것으로 변환하는 제품이다. 담체를 매트에 두르고 캔에 넣는 캐닝공정을 통하여 제작된다. 매트의 압력이 너무 높으면 담체가 파손되기 쉽고, 너무 작으면 담체가 미끄러지기 쉽다. 담체, 매트와 캔에 대한 통계학적인 오차분포를 반영하여 공정능력수준을 예측하고 담체의 파손이나 미끄러짐도 예측하는 프로그램을 EXCEL로 개발하였다. 상용 프로그램 결과와 비교하여 공정능력평가와 유한요소해석의 타당성을 입증하였다. 기존에 독립적으로 수행하던 유한요소 해석과 공정능력분석을 통합하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1471-1476
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• 2011

자동차 배기계의 앞쪽에 배치된 촉매변환기는 배기가스 중 유해한 성분을 무해한 것으로 변환하는 제품이다. 이것의 중심부인 담체는 단면의 윤곽이 원형이나 타원형이고 내부는 미세한 격자형 벽으로 채워진다. 담체를 매트로 두르고 캔에 넣는 캐닝공정 중 과대한 압력을 받아서 담체가 취성파괴될 것이 염려된다. 담체의 파괴를 방지하고자 매트의 압력의 분포를 예측하는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 이것은 Microsoft EXCEL로 작성되어 입출력이 모두 간편하다. 담체는 강체, 캔은 선형탄성체로 단순하게 취급하고 매트의 재료비선형성을 고려하였다. 캔은 굽힘과 균일인장이나 압축에 저항하는 것으로 모델링하였다. 편의상 요소의 갯수는 35개, 반복 횟수는 20회로 제한하였다. ABAQUS의 해석결과와 잘 일치하여 본 프로그램의 타당성을 입증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권12호
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• pp.1596-1607
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• 2000

The optimal design of auto-catalyst needs a good compromise between the pressure drop and flow uniformity in the substrate. One of the effective methods to achieve this goal is to use the concept of radially variable cell density. But this method has not been examined its usefulness in terms of chemical behavior and conversion performance. In this work, two-dimensional performance prediction of catalyst coupled with turbulent reacting flow simulation has been used to evaluated the benefits of this method n the flow uniformity and conversion efficiency. The results showed that two cell combination of 93cpsc and 62 cpsc was the most effective for improved pressure drop and conversion efficiency due to balanced space velocity and efficient usage of geometric surface area of channels. It was also found that large temperature difference between the bricks in case that the edge of the frontal face of brick has too much lower cell density(less than 67% of cell density of the center of the brick). This study has also demonstrated that the present computational results show the better prediction accuracy in terms of CO, HC and NO conversion efficiencies compared to those of conventional 1-D adiabatic model by comparison with experimental results.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제6권5호
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• pp.55-65
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• 1998

A numerical and experimental study of three-dimensional steady incompressible non-reacting flow inside various dual-monolith catalytic converters has been conducted for achievement of performance improvement, reduction of light-off time and longer service life by improving the flow uniformity within the monolith. In this study, the effects of curvature of inlet exhaust pipe and monolith brick length on the flow uniformity and pressure drop within monolith were numerically investigated. The computations are confirmed by measurements of steady flow. The agreement between computations and experiment was relatively good. The result of this study shows that curvature of inlet exhaust pipe and monolith brick length gave a great effect on the flow uniformity and the shorter the brick length, the lower flow uniformity and the less pressure drop.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제7권5호
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• pp.107-120
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• 1999

Catalytic converters are the most fascinating and complicated chemical reactors. They are most often operated in the transient state with respect to composition, flow rate, temperature, etc. The mathermatical model developed in this work accounts for simultaneous heat and mass transfer, chemical reaction, and multi dimensional flow characteristics to analyze the light-off performance of monolithic catalytic converter with comparable mass flow rate. To validate the mathematical model, comparison between experimental and numerical results has been performed. The numerical results show a good agreement with experimental data. It is forund that inflow rate shows major effect on the characteristics of termal response of catalytic converter.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.163-166
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• 2009

현재 자동차 검사 또는 정비 현장에서는 특정 삼원촉매변환기가 요구 내구 수명을 제대로 만족시키지 못하여 파손되는 사례가 발생되고 있다. 이러한 삼원촉매장치의 경우 배기가스 변환 효율이나 압력강하 등은 엔진 효율 측면에서 만족되지만 열적 내구성은 만족되지 못한다. 본 연구에서는 열유동 해석 및 구조 해석을 통하여 국내 승용차용 삼원촉매 변환기의 대한 열적 안전성에 대하여 검토하였다.