• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.507-512
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• 2013

페롭스카이트형 산화물을 마이크로파 공정으로 합성하여 XRD, XPS, BET 및 $H_2-TPR$ 등에 의해 특성분석을 하였고, 벤젠의 연소반응에서의 활성을 조사하였다. 대부분의 촉매들은 페롭스카이트 결정구조를 잘 가지고 있었으며 21 nm 에서 35 nm의 크기를 나타내었다. $LaMnO_3$ 촉매가 가장 높은 활성을 보여주었고 $250^{\circ}C$에서 거의 100%의 전환율을 나타내었으며, 마이크로파 공정으로 제조한 촉매가 기존의 졸-겔법으로 제조한 촉매에 비해 높은 활성을 보여주었다. 또한 소성온도가 증가함에 따라 연소반응의 활성이 증가하였다. 모든 촉매들의 산화환원 성질을 측정한 수소 승온환원 실험 결과는 벤젠의 연소반응의 순서와 잘 일치하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권2호
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• pp.281-290
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• 2018

최근 선진국을 중심으로 고연비-저배출 내연기관 (디젤) 자동차 보급의 필요성이 대두되면서 기존 촉매후처리 장치의 저온성능 강화를 위한 기술적 방안들이 시급히 요구되고 있다. 본 논문에서는 디젤엔진 배출 탄소입자상 물질의 연소반응에 있어 연료함유 촉매(Fuel-Borne Catalyst)와 페로브스카이트(Perovskite)의 복합촉매 시스템이 보이는 상용모델촉매 대비 우수한 저온 연소성능과 이의 Perovskite 촉매 조성에 대한 의존성에 관해 논하였다. Fe/Ce 계열 연료함유 촉매가 A-site 원소(La)에 K이 부분치환되고, B-site 금속이 Fe인 Perovskite 촉매와 복합화될 때 상대적으로 우수한 저온 연소성능 개선효과가 관찰되었다. 이를 관찰하기 위해 연료함유 촉매가 함유되거나 함유하지 않은 탄소 입자상 물질과 다양한 조성의 La 계열 Perovskite 촉매를 혼합한 고정층에 대한 온도상승 산화반응 실험(Temperature-Programmed Oxidation)을 수행하였으며, 이산화탄소 생성과 질소산화물 농도 저하 패턴의 연동특성을 통해 두 촉매의 상호 연계작용을 유추하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.23-30
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• 2016

천연가스를 이용한 기존 엔진들은 효율이 우수한 희박연소를 구현하였지만 배기가스의 정화성능이 점차 강화되는 배기규제에 대응하기 위해, 이론공연비 연소 방식으로 관심이 옮겨지고 있다. 이론공연비 연소 방식은 유해 배출가스의 정화효율이 높은 삼원촉매를 사용할 수 있는 장점이 있지만, 높은 연소열 발생에 따른 열 내구성 문제와 연비가 해결과제로 남아 있다. 천연가스에 수소를 혼합한 수소-천연가스 혼합연료(HCNG))는 수소의 빠른 연소속도에 의한 영향으로 연소속도가 증가하고, 희박한계가 증가하여 배기가스재순환(Exhaust gas recirculation; EGR) 률의 공급을 증가할 수 있다. EGR률 상승은 연소온도를 낮추게 되어 엔진 열 내구성에 긍정적인 영향을 줄 수 있고, 압축비를 더욱 증가 시킬 수 있어서 효율적인 연소조건을 형성하도록 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 기존 대형 가스엔진을 이용하여 개발한 이론공연비 연소 방식의 HCNG 엔진의 배출가스 저감을 최소화하기 위해, 삼원촉매를 개발 및 적용하여 배기가스 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 현재 상용화된 시내버스용 삼원촉매와 HCNG용으로 개발 중인 시제 삼원촉매를 각각 설치하여 정상상태 운전조건 및 과도운전조건에서 실험을 진행하고 모드실험 결과를 비교하였다.

• 청정기술
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• 제18권3호
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• pp.259-264
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• 2012

페롭스카이트형 산화물을 능금산법으로 합성하여 TG/DTA, XRD, XPS, TEM 및 $H_2$-TPR 등에 의해 특성분석을 하였고, 벤젠의 연소반응에서의 활성을 조사하였다. 대부분의 촉매들은 페롭스카이트 결정구조를 잘 가지고 있었으며 15에서 70 nm의 크기를 나타내었다. $LaMnO_3$ 촉매가 가장 높은 활성을 보여주었고 $350^{\circ}C$에서 거의 100%의 전환율을 나타내었다. 반응활성을 증가시키기 위해 페롭스카이트 산화물의 A-와 B-위치에 다른 금속이온의 치환을 행하였다. $LaMnO_3$ 촉매의 A-위치에 Sr을 일부분 치환시키면 벤젠의 전환율이 증가하였다. 또한, B-위치에 Co 및 Cu 이온의 치환 역시 촉매 활성을 증가시켰고, $LaMn_{1-x}B_xO_3$ (B = Co, Fe, Cu)형 페롭스카이트에서 촉매활성은 Co > Cu > Fe의 순서로 감소하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.237-242
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• 2011

본 연구에서는 Mn-PC 촉매와 상압유통식 반응장치를 이용하여 $200{\sim}380^{\circ}C$ 범위에서 VOCs(아세트알데히드, 프로피온알데히드, 톨루엔) 연소반응을 수행하였다. 촉매 전처리(air, $450^{\circ}C$, 1 hr, 60 cc/min) 전 후의 물리화학적 특성변화 조사는 TGA (Thermogravimetric Analyzer), BET (Brunauer Emmett Teller), EA (Elemental Analyzer), XRD (X-ray Diffractometer) 및 SEM (Scanning Electronic Microscope)을 이용하여 파악하였다. TGA 분석결과 Mn-PC의 열중량(공기 분위기) 감소는 $419^{\circ}C$에서 88 wt.%를 나타내었으며, 전처리 후 비표면적은 크게 증가하는 것으로 확인되었다. EA 분석결과 전처리를 통해서 유기물 성분은 분해 또는 연소되어 거의 관찰되지 않는 것으로 파악되었다. 또한 XRD분석을 통해 Mn-PC 촉매가 전처리 후 새로운 형태의 산화물인 $Mn_3O_4$로 전이됨을 확인하였다. 그리고 SEM 분석결과 전처리 과정에서 많은 micropore가 생성된 것으로 관찰되었다. 프로피온알데히드 연소의 경우 전처리한 Mn-PC는 $Mn_3O_4$와 fresh한 Mn-PC 보다 우수한 촉매활성을 나타내었다. 전처리된 Mn-PC상에서 VOCs 연소 효과는 톨루엔 < 아세트알데히드 < 프로피온알데히드 순서로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.66-72
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• 2010

본 연구는 경기도 A지역 자원회수시설에서 연소온도의 변화에 따른 NOx, SOx, CO, HCL, DUST의 발생변화와 보일러 배출가스 온도, 보일러 출구산소 농도, 반건식 반응탑 출구온도, 촉매탑온도, 배출가스 온도의 변화를 분석하였다. SOx, CO, Hcl, DUST는 자원회수시설 내의 연소온도가 상승함에 따라 거의 5 ppm 미만의 일정한 값을 유지한 반면 NOx 는 40 ppm에서 70 ppm으로 증가하는 추세였다. 한편 보일러 배출가스 온도와 촉매탑 온도는 일정치를 유지하였으나 보일러 출구의 산소농도는 조금씩 감소하는 결과를 나타내었다.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권4호
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• pp.583-592
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• 2001

The combustion characteristics of the hybrid catalytic(catalytic+thermal) combustor with a lean methane-air mixture on platinum catalyst were investigated numerically using a 2-D boundary layer model with detailed homogeneous and heterogeneous chemistries. for the more accurate calculations, the actual surface site density of monolith coated with platinum was decided by the comparison with experimental data. It was found that the homogeneous reactions in the monolith had little effect on the change of temperature profile, methane conversion rate and light off location. However, the radicals such as OH and CO were produced rapidly at exit by homogeneous reactions. The effect of operation conditions such as equivalence ratio, temperature, velocity, pressure and diameter of the monolith channel at the entrance were studied. In thermal combustor, the production of N$_2$O was more dominant than that of NO due to the relative importance of the reaction N$_2$+O(+M)→N$_2$O(+M). Finally the productions of CO and NOx by amount of methane addition were studied.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.757-763
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• 2017

본 연구에서는 50 mN급 마이크로 추력기를 활용하여, ADN 기반 추진제인 LMP-103S의 연소 실험을 수행하였다. 마이크로 추력기는 MEMS 공정 과정을 거쳐 감광유리로 제작하였다. LMP-103S 분해용 촉매로 $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$를 사용하였다. 연소 실험 초기에 촉매 예열을 위해 90 wt.% 과산화수소를 주입하였으며, 이후 LMP-103S를 주입하여 연소 실험을 수행하였다. 실험 결과 백금 촉매 환경에서 LMP-103S의 점화가 이루어짐을 확인하였으며, 연소실 온도는 $650^{\circ}C$로 형성되었다.