• 제목/요약/키워드: NOx-free

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Study of the Optimal Calcination Temperature of an Al/Co/Ni Mixed Metal Oxide as a DeNOx Catalyst for LNT

  • Jang, Kil Nam;Han, Kwang Seon;Hong, Ji Sook;You, Young-Woo;Suh, Jeong Kwon;Hwang, Taek Sung
    • 청정기술
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    • 제21권3호
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    • pp.184-190
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    • 2015
  • 대부분의 LNT 촉매는 낮은 온도 영역에서의 NOx 산화를 위하여 Pt와 같은 귀금속류를 사용하는 것은 경제적인 부담을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위하여 시도되었다. 즉, Pt, Pd, Rh 등과 같은 귀금속류(platinum group metal, PGM)를 사용하지 않는 LNT (lean NOx trap)용 DeNOx 촉매를 개발하기 위해 시도하였다. 이를 위해서 예비실험을 통해 Pt등 귀금속류등의 PGM (platinum group metal)을 사용하지 않는 Al/Co/Ni 혼합 금속 산화물을 선정하였다. 궁극적으로는, 선정된 촉매의 소성온도에 따른 물리화학적 특성 변화가 NOx 전환율에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이들의 물리화학적인 성질을 평가하기 위해 XRD, EDS, SEM, BET 분석을 실시하였다. 이러한 평가를 실시한 결과, 모든 소성온도에서 혼합금속 산화물은 Co2AlO4 및 NiAl2O4의 스피넬 구조가 혼재되어 있는 것으로 나타났고, NOx 기체들의 산화-환원 반응이 이루어지기에는 충분한 기공부피와 기공크기를 갖고 있음을 알 수 있었다. 그러나 NH3-TPD 분석 결과에서는 소성온도가 700 ℃ 이하를 유지해야 하는 것으로 판단되었다. 더욱이 ramp test를 통해서는 NO 및 NOx 전환율을 동시에 만족할 수 있는 시료는 소성온도는 500 ℃에서 처리된 경우임을 알 수 있었다. 이러한 결과 등을 바탕으로, Al/Co/Ni=1.0/2.5/0.3 혼합 금속 산화물의 최적 소성온도는 500 ℃임을 알 수 있었다.

자료포락분석(DEA) 기법을 활용한 도로이동오염원 저감대책의 효율성 분석 (Efficiency Evaluation of Mobile Emission Reduction Countermeasures Using Data Envelopment Analysis Approach)

  • 박관휘;이규진;최기주
    • 대한교통학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.93-105
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    • 2014
  • 본 연구는 자료포락분석(Data Envelopment Analysis: DEA) 기법을 활용하여 도로이동오염원 저감대책의 상대적 효율성 평가와 그에 기반하여 우선순위를 결정하였다. 현재 시행 중이거나 장래 계획 가능한 도로이동오염원 저감 대책들을 근거로 실효성 높은 자동차 온실가스와 대기오염물질 저감 대책 10개를 선정하여 시나리오를 구성하였으며, 대기오염물질 4개(CO, HC, NOX, PM), 온실가스 3개($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$)물질에 대해 장래 통행패턴을 고려한 교통수요예측모형과 가변적 복합배출계수를 활용하여 2027년도를 최종 목표년도로 저감량을 산정하였다. 저감 대책들 간의 상대적 효율성을 평가하기 위해 DEA모형 중 초효율성 분석을 수행한 결과, 승용차 요일제 참여 확대 대책이 효율성 점수 1.879로 가장 우선순위가 높은 저감대책으로 선정되었으며, 버스전용차로 확대, CNG버스 보급 대책의 효율성이 높은 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 자동차 온실가스와 대기오염물질 저감대책 우선순위 선정 결정 시 절대적인 자료로 활용될 수는 없지만 저감대책의 방향성을 제시하고 있으므로 향후 자동차 배출량 저감 정책방향 설정 및 체계적인 중장기 저감대책 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

동축류 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 프로판(C3H8) 혼합 확산화염내의 수소(H2) 첨가가 화염 형상 및 연소 생성물에 미치는 영향 (Effect of Hydrogen(H2) Addition on Flame Shape and Combustion Products in Mixed Coflow Diffusion Flames of Methane(CH4), Ethane(C2H6) and Propane(C3H8))

  • 박호용;윤성환;노범석;이원주;최재혁
    • 해양환경안전학회지
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    • 제25권6호
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    • pp.780-787
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    • 2019
  • 본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.

2 L급 수소 직접분사 전기점화 엔진의 워밍업 시 공기과잉률에 따른 질소산화물 배출 및 연료 소모율에 대한 실험적 분석 (Effect of Varying Excessive Air Ratios on Nitrogen Oxides and Fuel Consumption Rate during Warm-up in a 2-L Hydrogen Direct Injection Spark Ignition Engine)

  • 하준;김용래;박철웅;최영;이정우
    • 한국가스학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.52-58
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    • 2023
  • 지구 기상이변에 대해 탄소중립의 중요성이 대두됨에 따라 무탄소 연료인 수소의 에너지원으로서의 활용도 역시 증대되고 있다. 일반적으로 수소는 연료전지(FC, Fuel Cell)에 활용되고 있으나, 이는 연소를 기반으로 하는 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)에도 활용될 수 있다. 특히 연료전지만으로 수소 활용 및 인프라 확장이 어려운 때에 이미 생산 측면이나 공급 측면에서 인프라가 기 구축되어 있는 내연기관은 수소 에너지 저변 확대에 큰 도움을 줄 수 있다. 다만 수소를 연소기반으로 활용할 경우 고온에서 공기 중 질소가 산소와 반응하여 유해배기물질인 질소산화물(NOx, Nitrogen Oxides)이 생성될 수 있는 단점은 존재한다. 특히 냉간 (Cold Start) 운전 영역시 포함될 EURO-7 배기규제의 경우 워밍업(Warm-up) 과정에서 발생하는 배기배출물의 저감을 위한 노력도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2 L급 수소 직접분사방식 전기점화 (SI, Spark Ignition) 엔진을 활용하여 냉각수를 상온에서 88 ℃로 워밍업하는 과정에서 질소산화물 및 연료소모율의 변화 특성을 살펴보았다. 특히 수소는 기존의 가솔린, 천연가스, 액화석유가스(LPG, Liquified Petroleum Gas)와 달리 가연범위(Flammable range)가 넓기 때문에 공기과잉률(Excessive air ratio)을 희박하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 워밍업하는 과정에 있어서 공기과잉률을 1.6/1.8/2.0으로 변화하여 그 결과를 분석하였다. 본 실험의 결과는 워밍업 시 공기과잉률이 희박해질수록 시간당 질소산화물의 배출이 적고, 열효율도 상대적으로 높으나 최종 온도까지 도달 시간이 길어짐에 따라 누적 배출량 및 연료소모율은 악화될 수도 있음을 시사한다.

MILD 연소 폐기물 소각로에서 배기가스 재순환 흡입구 위치에 따른 유동 특성 연구 (A study on the flow characteristics in a MILD combustion waste incinerator with the change of flue gas recirculation inlet location)

  • 하지수;심성훈;정응호
    • 에너지공학
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    • 제23권3호
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    • pp.51-57
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    • 2014
  • MILD 연소는 고온의 배기가스가 연소로 내에 유입되는 연료와 공기의 혼합물과 고온의 배기가스 가 만나는 위치에 따라 질소산화물 저감 특성이 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 폐기물소각로에 적용한 MILD 연소로에서 배기가스 재순환 여부에 따른 유동 특성과 배기가스 재순환 위치에 따른 유동 특성을 살펴보아 최적의 배기가스 재순환 위치를 선정하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석의 결과는 배기가스 재순환이 없는 경우에는 수직 격벽 상부의 단면에서 속도 분포는 수직 격벽 바로 상부에 큰 속도가 있고 더 상부는 역류가 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 배기가스 재순환이 있는 경우는 상부 자유공간에서의 유동 균일도를 수직 격벽 상부 단면에서의 x 방향 속도의 %RMS 값으로 비교하였으며 재순환 흡입구 위치가 자유공간 우측 상단에 위치한 경우가 %RMS 값이 57.4%로 가장 작은 값을 가지며 따라서 가장 효과적임을 알 수 있었다.

GTL연료의 배출가스 특성 연구 (The Characteristics of Exhaust Gas Emissions with GTL Fuel)

  • 곽순철;서충열;강대일;박정민;임윤성;황춘식;엄명도;김종춘;이영재;표영덕;정충섭;장은정
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제15권6호
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    • pp.17-22
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    • 2007
  • GTL(Gas-to-Liquids) fuel technology was converted from the natural gas, coal and biomass into the diesel or kerosene by Fisher-Tropsch synthesis. GTL fuel have very good merits on high cetane number, low density, free sulfur, lower aromatics contents and no poly-aromatic hydrocarbons as well as the autoignition characteristics. These physical properties make it valuable as a diesel fuel with lower emissions than the conventional diesel fuel. Furthermore, GTL fuel can be use not to the engine any modification. Therefore, to evaluate emissions of GTL fuel, the tested diesel vehicles were fueled on blends of GTL fuel/ultra low sulfur diesel fuel(ULSD). And then, we found out that GTL fuel reduced regulated emissions(CO, NOx, HC, PM) compare with conventional diesel fuel.

연구용 30 kW 수소 전소 마이크로믹스 연소기 개발 (Development of a 30 kW Hydrogen-Fueled Micromix Combustor for Research)

  • 옥서준;김민수;박수현
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.72-81
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    • 2023
  • 수소 가스터빈은 미래 항공 추진 기관과 무탄소 발전 동력원으로 이산화탄소 배출 문제에 대응할 수 있는 유망한 기술이다. 100% 수소를 연료로 사용하는 가스터빈을 위해서는 기존 탄화수소 연료와 다른 수소의 특성을 고려하여 효율과 안정성이 높은 혁신적인 연소기 시스템을 설계할 필요가 있다. 마이크로믹스는 연료와 공기를 강하게 혼합하여 반응이 빠르게 종료되도록 함으로써 질소산화물을 저감하고 안정성을 높이도록 하는 연소기 설계 방식이다. 본 논문에서는 수소 전소 기술로서 마이크로믹스 방식 연소기의 원리와 설계 방법을 살펴보고, 연구용 30 kW 마이크로믹스 수소 연소기 설계안을 소개한다.

상용 $V_2O_5/TiO_2$ 촉매의 바나듐 함량이 SCR 반응성과 $SO_2$ 내구성에 미치는 영향 (Effect of Vanadium Oxide Loading on SCR Activity and $SO_2$ Resistance over $TiO_2$-Supported $V_2O_5/TiO_2$ Commercial De-NOx Catalysts)

  • 박광희;차왕석
    • 공업화학
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    • 제23권5호
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    • pp.485-489
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    • 2012
  • 바나듐 함량이 각기 다른 소각로 및 발전소에 사용된 6개의 국내외 상용촉매를 이용하여 바나듐 함량이 SCR활성 및 $SO_2$ 내구성에 미치는 영향을 조사하였다. XRD, Raman, ICP, BET 분석결과 6개 상용촉매 모두 아나타제 $TiO_2$에 바나듐이 고루 담지된 촉매이며, $WO_3$$SiO_2$가 포함되어 있었다. SCR활성에 있어서, 바나듐함량이 증가할수록 SCR활성은 증가하는 경향이 있고, $WO_3$가 초촉매로 첨가된 촉매가 더 높은 SCR 활성을 보인다. $SO_2$ 내구성에 있어서, 촉매의 바나듐함량이 증가할수록 부정적인 요소로 작용한다. 그러나 $WO_3$$SiO_2$첨가는 부정적인 요소를 억제한다. 특히, $SiO_2$가 첨가된 촉매는 $WO_3$이 첨가된 촉매 보다는 $SO_2$에 대한 내구성을 더욱 증가시킨다.

대기오염에 의한 폐암 및 만성폐색성호흡기질환 -개인 흡연력을 보정한 만성건강영향평가- (Lung cancer, chronic obstructive pulmonary disease and air pollution)

  • 성주헌;조수헌;강대희;유근영
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제30권3호
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    • pp.585-598
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    • 1997
  • Background : Although there are growing concerns about the adverse health effect of air pollution, not much evidence on health effect of current air pollution level had been accumulated yet in Korea. This study was designed to evaluate the chronic health effect of ai. pollution using Korean Medical Insurance Corporation (KMIC) data and air quality data. Medical insurance data in Korea have some drawback in accuracy, but they do have some strength especially in their national coverage, in having unified ID system and individual information which enables various data linkage and chronic health effect study. Method : This study utilized the data of Korean Environmental Surveillance System Study (Surveillance Study), which consist of asthma, acute bronchitis, chronic obstructive pulmonary diseases (COPD), cardiovascular diseases (congestive heart failure and ischemic heart disease), all cancers, accidents and congenital anomaly, i. e., mainly potential environmental diseases. We reconstructed a nested case-control study wit5h Surveillance Study data and air pollution data in Korea. Among 1,037,210 insured who completed? questionnaire and physical examination in 1992, disease free (for chronic respiratory disease and cancer) persons, between the age of 35-64 with smoking status information were selected to reconstruct cohort of 564,991 persons. The cohort was followed-up to 1995 (1992-5) and the subjects who had the diseases in Surveillance Study were selected. Finally, the patients, with address information and available air pollution data, left to be 'final subjects' Cases were defined to all lung cancer cases (424) and COPD admission cases (89), while control groups are determined to all other patients than two case groups among 'final subjects'. That is, cases are putative chronic environmental diseases, while controls are mainly acute environmental diseases. for exposure, Air quality data in 73 monitoring sites between 1991 - 1993 were analyzed to surrogate air pollution exposure level of located areas (58 areas). Five major air pollutants data, TSP, $O_3,\;SO_2$, CO, NOx was available and the area means were applied to the residents of the local area. 3-year arithmetic mean value, the counts of days violating both long-term and shot-term standards during the period were used as indices of exposure. Multiple logistic regression model was applied. All analyses were performed adjusting for current and past smoking history, age, gender. Results : Plain arithmetic means of pollutants level did not succeed in revealing any relation to the risk of lung cancer or COPD, while the cumulative counts of non-at-tainment days did. All pollutants indices failed to show significant positive findings with COPD excess. Lung cancer risks were significantly and consistently associated with the increase of $O_3$ and CO exceedance counts (to corrected error level -0.017) and less strongly and consistently with $SO_2$ and TSP. $SO_2$ and TSP showed weaker and less consistent relationship. $O_3$ and CO were estimated to increase the risks of lung cancer by 2.04 and 1.46 respectively, the maximal probable risks, derived from comparing more polluted area (95%) with cleaner area (5%). Conclusions : Although not decisive due to potential misclassication of exposure, these results wert drawn by relatively conservative interpretation, and could be used as an evidence of chronic health effect especially for lung cancer. $O_3$ might be a candidate for promoter of lung cancer, while CO should be considered as surrogated measure of motor vehicle emissions. The control selection in this study could have been less appropriate for COPD, and further evaluation with another setting might be necessary.

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