• 공업화학
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• 제24권3호
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• pp.333-336
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• 2013

산업현장에서 배출되는 저온($150{\sim}250^{\circ}C$)의 배기가스에 포함된 질소산화물($NO_x$)을 제거하기 위한 공정으로써 산화 촉매와 암모니아 SCR 공정을 복합시킨 fast SCR 탈질공정에 대한 실험적인 연구가 수행되었다. Fast SCR 탈질공정을 위해서는 산화촉매를 이용 NO를 $NO_2$로 전환하는 것이 요구된다. 산화촉매 부피(Oxidation Catalyst Volume, OCV)에 따른 NO 전환율을 실험적으로 확인하였다. OCV 563000 h, 375000 h, 281000 h 각 경우에 NO 전환율은 37% : 45% : 51%이었다. 온도에 따른 fast SCR 탈질효율은 $NO_2/NO_x$ 비율 45%일 때 가장 높았다. $NO_2/NO_x$ 비율 45%, 온도 $200{\sim}250^{\circ}C$ 및 공간속도 $10000{\sim}30000h^{-1}$에서 standard SCR과 fast SCR 탈질효율을 비교한 결과, standard SCR은 공간속도 에 따라 온도별로 차이를 보였으나 fast SCR은 차이를 보이지 않았다. Fast SCR 반응을 고려한 탈질운전에서 공간속도 $10000h^{-1}$에서의 촉매부피와 비교하여 공간속도 $30000h^{-1}$으로 운전할 경우, NH3 SCR 촉매부피를 50% 이상 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권5호
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• pp.39-46
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• 2020

This study evaluated the nitrogen oxide (NO_x) removal efficiency by air purification concrete blocks with titanium dioxide (TiO₂). The concrete in the mixtures had a 30% water:cement ratio, to which TiO₂ was added at 0%, 5%, and 10% of cement weight. The compressive strength reduction rate and removal efficiency of NO_x were investigated. The result of the compressive strength test in the study indicated that addition rate of TiO₂ did not lead to signifcant effect. In terms of the average removal efficiency of NO_x, mix No. 1 using a TiO₂ mixing ratio of 0% had a removal efficiency of 0.57% on average; thus, the removal effect w as not significant. For the other samples prepared by mixing, the average removal efficiencies for mix No. 2 (5% TiO₂) were 58.86% and 62.05% for normal and washing surface treatments, respectively, and those of sample No. 3 (10% TiO₂) were 59.94% and 67.61%. mixs No. 4 (5%) and No. 5 (10%), in which TiO₂ diluted with distilled water was sprayed onto the block surface, had an average NO_x removal efficiency of 61.72% and 68.48%, respectively. In terms of NOx removal efficiency, Mixs No. 3 and No. 5 with 10% TiO₂ were better than Mixs No. 2 and No. 4 with 5% TiO₂. In addition, analyzing the NO_x removal efficiency results from the fixing method, it was capable to apply mixing (washing) and the diluted spray methods. Therefore, it was found that the diluted spray method applied in this study can be employed in any manufacture of air purification concrete blocks.

• 공업화학
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• 제17권4호
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• pp.409-413
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• 2006

$150{\sim}200^{\circ}C$의 저온조건에 적용하기 위한 탈질공정으로서 저온 플라즈마 및 암모니아 SCR 공정을 복합시킨 탈질공정에 대한 실험적인 연구가 수행되었다. 실험결과 저온조건에서 일반적인 SCR 반응에 비해 매우 빠른 반응속도를 갖는 fast SCR 반응의 가능성을 확인할 수 있었으며, 효과적인 fast SCR 반응을 위해서는 SCR 반응기에 투입되는 $NO_{2}/NO_{x}$의 비가 0.3~0.5 범위에 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 저온운전에 따른 암모늄염의 발생문제, 배기가스에 포함되어 있는 탄화수소가 공정에 미치는 영향, 유사한 공정과의 운전전력 비교 등 해당기술을 활용하기 위해 기본적으로 필요한 자료를 제공하고 있다.

• 공업화학
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• 제17권4호
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• pp.414-419
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• 2006

연소 배기가스 중의 수분, 탄화수소 및 CO가 저온 플라즈마 및 $NH_{3}$ SCR (Selective Catalytic Reduction)공정이 복합된 탈질공정에 미치는 영향에 대한 연구가 수행되었다. 실험결과 일반적인 SCR 반응에 비해 매우 빠른 반응속도를 갖는 fast SCR 반응은 $150{\sim}200^{\circ}C$의 저온조건에서 탈질율의 상승을 가져다주지만, 처리가스 중에 탄화수소가 있는 경우 fast SCR 반응의 역할이 상당히 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 저온 플라즈마 반응기에서 부분산화반응을 통해 탄화수소 중 일부가 알데히드로 전환되며, 알데히드는 fast SCR 반응에 있어 중요한 변수인 $NO_{2}/NO_{x}$ 비율에 영향을 주기 때문인 것으로 설명되었다. 한편, 수분 및 CO가 fast SCR 반응에 미치는 영향은 탄화수소에 비해 상대적으로 적음을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.580-586
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• 2009

본 연구에서는 2 MWe 규모 순환유동층 발전소에서 중국산 유연탄과 북한산 무연탄의 혼합연소특성을 실험적으로 고찰하였다. 중국유연탄과 호주유연탄을 과잉공기량과 층온도 등을 변수로 실험한 결과, 연소효율은 석탄입자의 입도와 석탄중의 휘발분의 영향을 받으며, 이 때 미연탄소분은 Fly ash 5~7%, 바닥회 0.3% 수준으로 중국 유연탄의 연소효율은 99.5% 이상을 보였다. 북한산 무연탄과 유연탄의 혼소시 혼합비 20%에서 무연탄의 평균입도가 작아 연소실에서 비산되는 입자로 인해 연소효율은 5% 이상 저하되었다, 그러나 $SO_2$와 NOx의 배출농도는 크게 변화하지 않았다. 배출되는 대기오염물질의 농도는 $NO_x$ 200~250 ppm($O_2$ 6%), $SO_2$ 100~320 ppm($O_2$ 6%)이었다. SCR 공정에서 2~13 l/min 범위의 $NH_3$ 공급으로 30~65%의 $NO_x$가 저감되었다. Limestone을 이용한 노내탈황에서 약 Ca/S 몰비 6.5를 공급했을 때 $SO_2$가 75% 제거되었고, $Mg(OH)_2$를 흡수제로 하는 FGD를 운전했을 때 pH 5.0 이상에서 100% 탈황효과를 보였다.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.584-589
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• 2023

지지체 TiO₂가 다른 VOx/TiO₂ 촉매들에 대해 특성 분석과 SCR 반응을 수행하였다. Sigma Aldrich 사의 anatase TiO₂와 TiOCl₂와 TTIP를 출발 원료로 제조한 TiO₂를 사용하여 VOx/TiO₂ 촉매를 제조하고, 이를 각각 VS, VC, VP로 표시하였다. VS 시료의 비표면적은 VC 및 VP 시료 대비 1/10 이하로서 바나듐 산화물의 분산성은 상대적으로 낮았다. XPS 분석 결과, 촉매 표면의 흡착 산소의 비는 Ti³⁺가 존재하는 VS와 VP 시료가 VC 시료에 비해 높았다. 또한 VC와 VP시료에서 바나듐은 바나듐 산화물의 분산성과 관련하여 주로 V⁴⁺와 V³⁺ 상태로 존재하였다. 250 ℃ 이하 NH₃-SCR 활성에는 바나듐 산화물의 분산성보다는 흡착 산소 양이 더 기여한 반면, 300 ℃ 이상 활성에는 바나듐 산화물의 분산성이 더 기여하는 것으로 판단되었다. 촉매들의 fast SCR 활성은 3 시료 모두 NO₂/NOx = 0.5에서 가장 높았으며, VS < VC < VP 시료 순으로 나타났다. 빠른 NH₃-SCR 촉매 활성에는 촉매의 바나듐 산화물의 분산성이 영향을 크게 미친다고 판단되었다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.137-146
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• 2016

EGR율이 증가할수록 $NO_X$ 저감에는 효과적이나, 과도한 EGR율은 오히려 불완전 연소의 주원인이 된다. 엄격한 배기규제를 만족하기 위해서는 엔진의 운행 조건에 최적화된 정밀한 EGR 밸브의 위치 제어가 뒷받침 되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 EGR 밸브 용 모터 특성 분석을 위해 수학적 모델링과 제어 이론에 대해 연구하고, 마이크로칩 개발 툴을 이용하여 EGR 밸브용 모터의 위치를 제어하기 위한 단계로서 PWM(Pulse Width Modulation)의 듀티(duty)비의 입력 값에 따른 밸브 위치를 측정하여 개폐 구간 별 EGR 밸브 모터 특성을 분석하였다.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.485-494
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• 2018

2017년 겨울철 인천에서 미세먼지($PM_{1.0}$)의 화학적 성분과 산화특성을 파악하였다. 측정기간 대기오염물질 농도는 $PM_{10}$ $46{\pm}22{\mu}g/m^3$, $PM_{2.5}$ $29{\pm}18{\mu}g/m^3$, $SO_2$ 5(${\pm}3$) ppb, CO 0.56(${\pm}0.24$) ppm, $O_3$ 21(${\pm}13$) ppb, $NO_2$ 28(${\pm}17$) ppb이었다. $PM_{1.0}$ 화학적 성분은 organic 성분이 $3.2{\mu}g/m^3$, nitrate $1.9{\mu}g/m^3$로 주요성분으로 나타났다. 주간과 야간에서 대부분 야간에 높은 농도를 나타냈다. 측정기간 NOR(nitrate oxidation rate)은 0.06 이었고, SOR(sulfate oxidation rate)은 0.11이었다. 고농도기간, NOR은 0.6까지 증가하였으며, nitrate 성분도 증가하였다. $NOx/SO_2$ 비는 평균 8.7이었으며, nitrate/sulfate 비율은 평균 2.1로서 측정지점에 위치한 발전소, 산업 보일러를 포함한 고정오염원과 이동오염원인 자동차로부터 배출된 NOx가 기여요인으로 작용한 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.