• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.1-9
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• 2015

디젤 자동차의 점점 강화되는 $NO_X$ 배기가스 규제를 만족하기 위해서는 화학공학 기반의 SCR 반응모델을 사용한 모델기반 제어 알고리즘 개발이 필요하다. 본 연구에서는 소형 경유차량을 대상으로 $NO_X$ 를 저감하기 위한 배기 후처리 시스템 모델을 설계하기 위하여 SCR 시스템 모델링과 Rig 실험 및 Matlab 을 이용하여 시뮬레이션 및 검증을 하였다. SCR Rig 실험은 디젤엔진에서 배출되는 배기가스와 같은 성분의 모사가스를 생성하여 공간속도와 온도의 변화에 의한 SCR 의 $NO_X$ 저감효율에 대한 실험 조건 및 데이터를 획득하였다. 또한, 제안된 모델은 Rig 실험에서 사용한 실험조건과 결과데이터를 이용하여 Matlab 을 통해 검증하였으며 시뮬레이션 시 필요한 모델의 파라미터 값들은 실험데이터를 기반으로 최적화하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제19권5호
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• pp.541-549
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• 2003

A basic experimental study was conducted in order to find the optimum combustion control technology to decrease the thermal NO$_{x}$, by applying the catalytic combustion method with natural gas. NO$_{x}$ emission increased with increasing space velocity due to temperature rising in the furnace. In order to overcome the low resistance to high temperature, secondary air was supplied to the CST combustor. The following secondary fuel formed combustible mixture in part, which resulted in steep increase of the exiting temperature of the 2nd catalyst bed. It led to the more generator of NO$_{x}$, 30∼60% of the 1 st catalyst bed. It might be due to the potential increase of thermal NO$_{x}$.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.64-71
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• 2013

In this study we designed a lean $NO_x$ trap (LNT) model with $GT-POWER^{TM}$ program and then the LNT model was compared to the bench flow reactor test results. This model consists of 9 kinetic reactions to represent the main steps of NO oxidation, $NO_x$ adsorption, $NO_x$ release and then its reduction. The comparison was performed on the operating conditions at the space velocity of 50,000 1/hr and 80,000 1/hr with the temperature range of $200^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ with the even spaced temperature step of $50^{\circ}C$. The experimental results show that the $NO_x$ conversion efficiency was enhanced by the temperature up to $350^{\circ}C$ and then decayed at higher temperatures. The LNT model predicts the similar trend of the $NO_x$ conversion efficiency to the experimental results below $350^{\circ}C$, but overestimates above $350^{\circ}C$. This overestimation comes from the higher reduction efficiency which was obtained by the different reduction gas composition such as $C_3H_6$ in the model to replace $CH_4$, $C_2H_4$ in the bench test.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.443-450
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• 2014

지르코니아를 고정한 실리카($ZrO_2-SiO_2$)와 망가니즈 산화물($MnO_x$)에 백금을 담지하여 제조한 촉매에서 수소에 의한 일산화질소의 선택적 촉매 환원($H_2$-SCR) 반응을 조사하였다. $Pt-MnO_x$ 촉매에서는 NO 전환율이 낮으며, $N_2O$와 $NO_2$ 생성이 억제되었다. 반면, $Pt/ZrO_2-SiO_2$ 촉매에서는 NO 전환율이 높지만, $100{\sim}150^{\circ}C$에서는 $N_2O$가, $200{\sim}300^{\circ}C$에서는 온도가 높아지면 $NO_2$ 수율이 높아져, $N_2$ 수율이 낮았다. $ZrO_2-SiO_2$에 $MnO_x$와 백금을 같이 담지한 $Pt-MnO_x/ZrO_2-SiO_2$촉매에서는 $100{\sim}150^{\circ}C$에서 이들 성분의 상승작용으로 $N_2$ 수율이 조금 높아졌다. 이들 촉매에서 표면 조성, 산화 상태, 산성도를 조사하고, NO가 흡착되어 수소와 반응하는 과정의 IR 스펙트럼을 그렸다. NO의 $H_2$-SCR 반응에서 전환율과 생성물 수율을 촉매 구성 성분의 촉매작용과 연계지어 고찰하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제17권12호
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• pp.1413-1419
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• 2008

The Kyoto Protocol, that had been in force from February 16, 2005, requires significant reduction in $CO_2$ emissions for all anthropogenic sources containing transportation, industrial, commercial, and residential fields, etc, and automotive emission standards for air pollutants such as particulate matter (PM) and nitrogen oxides $(NO_x)$ become more and more tight for improving ambient air quality. This paper has briefly reviewed homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion technology offering dramatic reduction in $CO_2,\;NO_x$ and PM emissions, compared to conventional gasoline and diesel engine vehicles, in an effort of automotive industries and their related academic activities to comply with future fuel economy legislation, e.g., $CO_2$ emission standards and corporate average fuel economy (CAFE) in the respective European Union (EU) and United States of America (USA), and to meet very stringent future automotive emission standards, e.g., Tier 2 program in USA and EURO V in EU. In addition, major challenges to the widespread use of HCCI engines in road applications are discussed in aspects of new catalytic emissions controls to remove high CO and unburned hydrocarbons from such engine-equipped vehicles.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.163-170
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• 2013

$V_2O_5/TiO_2$계 촉매상에서 $NH_3$에 의한 $NO_x$의 선택적환원은 310의 지구온난화지수를 갖는 $N_2O$의 또 다른 인위적인 배출원이 될 수 있는 것으로 보고되고 있으므로, 본 총설은 화석연료를 연소시키는 화력발전소용 상기 촉매상에서 SCR 탈질반응 동안에 $N_2O$ 생성과 관계되는 주요 변수들의 유의성을 다루고자 한다. $NH_3$-SCR 탈질반응에서 $N_2O$ 배출은 $NH_3$ 산화반응에 더하여 반응 중에 존재하는 $NO_x$와 $NH_3$ 간의 부반응을 통해 일어나 이 부반응들의 정도는 SCR 촉매의 활성성분인 $V_2O_5$의 함량과 조촉매의 종류($WO_3$와 $MoO_3$), 반응온도, $NO_2/NO_x$ 비율, 산소농도, 공간속도, 수분함량, 열처리 등과 같은 유입가스 조건과 운전변수 및 화력발전소 현장에 설치된 상용 SCR 탈질공정에서 격은 촉매의 이력에 크게 의존한다. 상기의 모든 변수들이 탈질반응에서 $N_2O$ 생성과 관계된다고 할지라도, 몇몇 핵심변수들이 $N_2O$ 생성에 미치는 영향과 상용 SCR 공정에서 $N_2O$ 생성을 억제할 수 있는 방안이 고찰되었다.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.207-216
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• 2021

석탄화력발전소로부터 배출되는 질소산화물(NO + NO₂ = NO_x)은 NH₃를 환원제로 사용하여 선택적으로 환원시키는 SCR(selective catalytic reduction) 탈질촉매시스템에서 효과적으로 제거될 수 있다. 이 SCR 촉매공정에서 원소수은을 산화시켜 후속공정에서 제거하기 위하여 수많은 산화촉매들이 제안되었으나 MW급 석탄연소시설이나 상업운전 중인 석탄발전소 탈질시스템에서 원소수은 산화성능을 실증한 사례들은 매우 드물다. 실배가스에서 수행한 실증연구들을 심층적으로 조사·분석한 바는 기존 SCR 탈질촉매뿐 아니라 수은산화능을 향상시킨 신촉매의 원소수은 산화활성은 석탄연소, 실배가스 등의 특성에 따라 매우 복잡한 양상을 띤다는 점이다. 그럼에도 불구하고 석탄연소시설에 사용하는 원료탄, 탈질시스템과 실증조건이 원소수은 산화능에 가장 큰 영향을 미치는 핵심 요소이다. 특히, 원료탄에 함유된 할로겐 함량은 탈질촉매공정의 중요성을 넘어서는 것으로 보여진다. 석탄에 존재하는 대표적인 할로겐 성분은 Cl, Br과 F이고 이들 중에서 Cl이 지배적이며 다른 할로겐계처럼 염으로 존재하지만 석탄연소 과정에서 미량의 Cl₂와 함께 HCl로 전환된다. 이러한 HCl은 원소수은 산화에 있어서 강력한 산화제로 작용하지만 석탄마다 Cl 함량이 다르기 때문에 HCl 농도 또한 강하게 의존한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권9호
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• pp.1238-1246
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• 1998

Recently, the automobile industry has been faced with very serious problems related to the very restricted regulations of exhaust gas emissions. Therefore many researchers have been attracted to the development of oxygenated fuel for a solution to these problems. This paper deals with the effects of oxygenated fuel on exhaust emissions. An experimental study was conducted to investigate PM and $NO_X$ emission using dimethyl carbonate as an oxygenated fuel in a naturally aspirated DI diesel engine. With increased oxygenated fuel amounts. there were significant reductions in PM, HC and CO emissions mainly from depressed thermal cracking. while little increase in $NO_X$ was encountered concurrently. The effective reduction in PM with oxygenated fuel was maintained with the presence of $CO_2$. which suggested low $NO_X$ and PM obtained from the combination of using oxygenated fuel and cooled EGR. Thermal cracking and an analysis of the heat release rate were also studied in the experiment.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권6호
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• pp.1020-1033
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• 2015

In order to design a compact urea selective catalytic reduction system, numerical simulation was conducted by computational fluid dynamics tool. A swirl type static mixer and a mixing chamber were considered as mixing units in the system. It had great influence on flow characteristics and urea decomposition into ammonia. The mixer caused flow recirculation and high level of turbulence intensity, and the chamber increased residence time of urea-water-solution injected. Because of those effects, reaction rates of urea decomposition were enhanced in the region. When those mixing units were combined, it showed the maximum because the recirculation zone was significantly developed. $NH_3$ conversion was maximized in the zone due to widely distributed turbulence intensity and high value of uniformity index. It caused improvement of $NO_x$ reduction efficiency of the system. It was possible to reduce 55% length of the chamber and connecting pipe without decrease of $NO_x$ reduction efficiency.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.13-19
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• 2006

The ozone produced by a dielectric barrier discharge device was injected into the exhaust gas to oxidize a part of NO to $NO_2$, and then the exhaust gas containing the mixture of NO and $NO_2$ was further treated in a catalytic reactor where both NO and $NO_2$ were reduced to $N_2$ in the presence of ammonia as the reducing agent. The $NO_2$ content in the mixture of NO and $NO_2$ was changed by the amount of ozone added to the exhaust gas. The experiments were primarily concerned with the effect of reaction temperature on the catalytic $NO_x$ reduction at various $NO_2$ contents. The increase in the $NO_2$ content by the ozone injection remarkably improved the performance of the catalytic $NO_x$ reduction, especially at low temperatures.