• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.81.2-81.2
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• 2010

고체 산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 스택과 기계적 주변 장치인 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 그리고 전기적 주변장치인 EBOP(Electrical Balance of Plant)로 구성되어있다. SOFC는 일반적으로 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동되기 때문에 효율적인 열 이용 및 열 관리가 중요하다. SOFC 시스템의 MBOP에는 상온의 연료가스들을 고온으로 가열하여 스택에 유입 시기키 위한 열교환기 및 촉매연소기 등의 장치들이 필요하며, 효율적인 열관리를 위해서는 고온에서 작동하는 장치들을 한곳에 통합하여 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 SOFC 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Pant) 중 고온부에 해당하는 촉매연소기, 열교환기 및 스택이 통합된 스택 모듈을 제작에 앞서 개념 검증을 위해 열교환기 및 촉매연소기로 이루어진 프로토타입(prototype)의 SOFC 모듈평가 장치를 제작하였다. 열교환기는 Plate형으로 총 6개로 구성되어 있으며, 연료극과 공기극 가스라인에 각각 3개씩 배치하여 스택에 유입되는 연료 및 공기가 촉매연소기에서 나오는 고온의 배가스와 열교환되어 가열되도록 구성하였다. 촉매연소기는 honeycomb 타입의 촉매를 사용하였고, 촉매연소기로 유입되는 연료극 배가스와 공기의 균일혼합과 hot spot을 방지하기 위한 장치를 삽입하여 제작하였다. 제작된 SOFC 모듈평가장치는 시운전을 통해 각 장치의 성능 확인 후 반응면적이 $20{\times}20cm^2$ 인 단전지를 적층하여 연계 운전을 수행하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.9-16
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• 2004

Close-coupled catalyst (CCC) can reduce the engine cold-start emissions by utilizing the energy in the exhaust gas. However, in case the engine is operated at high engine speed and load condition, the catalytic converter may be damaged and eventually deactivated by thermal aging. Excess fuel is sometimes supplied intentionally to lower the exhaust gas temperature avoiding the thermal aging. This sacrifices the fuel economy and exhaust emissions. This paper describes the results of an exhaust heat exchanger to lower the exhaust gas temperature mainly under high load conditions. The heat exchanger was installed between the exhaust manifold and the inlet of close-coupled catalytic converter. The exhaust heat exchanger successfully decreased the exhaust gas temperature, which eliminated the requirement of fuel enrichment under high load conditions. However, the cooling of the exhaust gas through the heat exchanger may cause the deterioration of exhaust emissions at cold start due to the increment of catalyst light-off time.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.63-69
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• 1999

The heat exchanger using the catalytic combustion can be applied to petrochemical processes and to VOC incineration facilities. In this work, the experiment for a new fin typed catalytic heat exchanger was conducted. Catalysts for the heat exchanger were determined by testing their catalytic activities over LPG in a micro-reactor. Based on experimental results of the fin typed catalytic heat exchanger, a small scaled heat exchange system was made to test its feasibility as a reboiler used in petrochemical processes. The results showed that the catalytic heat exchanger could combust off-gases effectively and at the same time could recover completely heat produced by catalytic combustion.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.180-188
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• 2021

This paper conducted a study on the ortho-para hydrogen conversion in the cryogenic heat exchanger filled with catalysts for hydrogen liquefaction by utilizing the numerical model of plate-fin heat exchanger considering catalytic reaction of ortho-para hydrogen conversion, heat and mass transfer phenomena and fluid dynamics in a porous medium. Various numerical analyzes were performed to investigate the characteristics of ortho-para hydrogen conversion, the effects of space velocity and activated catalyst performance.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2001년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.45-52
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• 2001

촉매연소의 응용기기 개발을 위한 연구의 일환으로, 촉매연소가 도입된 열교환기에 대한 연소특성을 분석하였다. 정상상태에서 촉매연소를 이용한 혼합가스의 예열과 가열매체에 대한 열 공급이 동시에 이루어지도록 장치를 구성하고, 특성실험을 수행하였다. 혼합가스의 예열온도, 유속, 당량비 등에 대한 연소특성을 분석하고, 촉매 층의 온도분포에 따른 연소특성도 살펴보았다. 제한된 온도범위 내에서 연소반응이 정상상태에 도달되는 것은 촉매연소 기기 개발에 매우 중용한 요소이며, 이를 위해서 혼합가스의 예열온도, 유속 당량비 등이 일정한 범위에서 제어되어야 하고, 촉매 층의 열평형이 이루어져야 됨을 알았다.

• 유기물자원화
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• 제14권1호
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• pp.169-177
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• 2006

본 연구에서는 휘발성 유기 화합물의 촉매연소에 의한 제거 반응에 대하여 조사 하였다. 촉매와 VOC의 접촉형태(공간속도 및 촉매층의 높이)에 따라 완전연소온도가 조금씩 달라지며 공간속도(SV)는 처리가스의 유량(Q, $m^3/hr$)을 촉매 층의 부피(V,$m^3$)로 나눈 값(SV=Q/V)을 나타내는 값으로, 촉매연소 장치에서는 보통 $10,000{\sim}50,000hr^{-1}$을 유지한다 열교환기를 통한 VOC는 수소염 이온화 검출기를 통하여 농도를 측정하였으며 반응온도는 373K-423K에서 촉매를 활성화 시켜 VOC 농도의 제거효율을 측정하였다. 농도측정은 100회 이상하여 제거효율을 조사 하였다. 자동차 도장시설에서 VOC 배출농도는 63.37 ppm 이며 373K 촉매 활성시 제거율은 평균 70% 이며 423K 촉매 활성시 제거효율은 78.92% 이었다. 반응농도가 증가할수록 제거효율은 증가하는 경향이었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.121-127
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• 2023

본 연구에서는 질소화합물을 최적으로 줄일 수 있는 SCR에서 설계 조건과 CFD 해석 결과를 비교해 검토하고자 한다. 이를 위해 보일러의 쉘과 튜브 영역에 대해 설계 기준을 만족하고 있는지 CFD을 이용하여 해석하고 비교하였다. SCR 시스템에서 해석영역은 쉘 측은 가스·공기 열교환기 입구에서 출구까지이고, 튜브 측은 가스·공기 열교환기의 8개 튜브로 설정하였다. CFD 해석을 통해 SCR 시스템의 1차 촉매 면에서 가스의 속도 분포는 2.7%로 설계되었고, NH3/NOx 몰비 분포는 3.7%로 설계 기준을 만족하였다. 또한, 온도 분포의 균일성을 확인하였고 요구 조건인 260℃ 이상을 만족하였다. 촉매에 유입되는 가스의 각도는 2.9도로 설계 조건을 충족하였고, 그리고 발생하는 압력손실도 설계 요구조건을 만족하였다. 이러한 CFD 해석을 통해 각 영역별로 요구되는 설계조건을 만족하여 설계되어 최적으로 운전되고 있음을 확인하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2001년도 제23회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.83-89
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• 2001

Most technologies of reduction process used in the heat treatment of existent metal products are related to metals applied to bolts and parts of automobiles, and nonmetal such as copper. Heating conditions and reduction gases produced in above processes depend on types of products to be treated thermally but heating systems employ electricity commonly and the reduction gases are separated into additional production equipment and a gas dryer and inefficiently provided into the system. Electrical heating system has the advantage of convenient temperature-control but is not economical because of disadvantages of high electricity-running cost and extra installation cost of a transformer. Accordingly, development of the system which has economical heating mode in which provision of reduction gas and heating conditions are unified is necessary for improvement of economy and efficiency in current reduction processes. This study aimed to develop a new advanced heat treatment furnace using catalytic combustion. thereby minimizing the cost during heating, supplying heat and reductive gas at the same time and controlling operating condition freely by changing electrical heating system to heating system by the gas combustion and regeneration of wasted heat.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.445-446
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• 1999

근래 여천과 울산 석유화학 단지에서의 유해가스 및 폐수에 의한 환경공해는 심각하여 이제 본격적으로 규제에 진입하였다. 국내외의 환경에 대한 관심이 고조되고 생산 환경 변화에 따라 기존 생산 공정에서도 광해물질 배출과 사용 에너지를 최소화하는 공정 개선이 시급하게 되었다. 특히 기존의 제천 공장이나 석유화학 공장 등에서 배출하였던 가연성 악취 공해 부생가스들은 재처리를 의무화하고 있어 이를 효율적으로 이용 또는 처리할 수 있는 공정 개선이 꼭 필요하다.(중략)

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권4호
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• pp.43-49
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• 2019

고속비행체의 내외부 환경에서 가열이 된 고온고압의 흡열연료를 구현하고, 촉매를 이용한 흡열 열교환기의 성능평가를 가능하도록 하는 시험장치를 설계/제작하였다. 시험장치를 원활히 운용하기 위해, 예비시험을 통하여 고온의 흡열연료를 공급하기 위한 시험절차를 확립하였다. 흡열연료의 공급조건에 따른 촉매성능 시험을 수행하고 흡열량을 분석하였다. 선행연구사례와 동일한 반응조건에서의 촉매 반응결과를 비교하여 시험장치의 타당성을 검증하였다. 본 시험장치는 향후 다양한 조건의 흡열연료와 촉매의 흡열반응 시험에 활용할 수 있다.