• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.666-674
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• 2021

Bypass line과 Catalyst를 공간적으로 결합한 Bypass 일체형 탈질설비를 제안하였다. 탈질설비 내부에 설치되는 Bypass의 개폐장치의 형태에 따른 Catalyst로의 유동 변화를 확인하기 위하여 상용프로그램인 Ansys Fluent를 사용하여 탈질설비를 모델링하고 시뮬레이션을 구성하였다. 탈질설비 내의 Catalyst로 인한 계산시간과 Mesh의 수를 줄이기 위해 Porous media방식으로 Catalyst를 모델링하였다. Catalyst로의 입구각도와 Bypass 개폐장치의 크기를 변화시키면서 시뮬레이션을 수행하고 시뮬레이션의 결과로 Catalyst로의 유동 평균속도와 균일도의 변화를 확인하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제32회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.49-54
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• 2006

The present study conducted a numerical modeling on the diesel SCR (selective catalytic reduction) system using ammonia as a reductant over vanadium-based catalysts $(V_2O_5-WO_3/TiO_2)$. Transient modeling for ammonia adsorption/desorption on the catalyst surface was firstly carried out, and then the SCR reaction was modeled considering for it. In the current catalytic reaction model, we extended the pure chemical kinetic model based on laboratory-scale powdered-phase catalyst experiments to the chemico-physical one applicable to realistic commercial SCR reactors. To simulate multi-dimensional heat and mass transfer phenomena, the SCR reactor was modeled in two dimensional, axisymmetric domain using porous medium approach. Also, since diesel engines operate in transient mode, the present study employed an unsteady model. In addition, throughout simulations using the developed code, effects of space velocity on the DeNOx performance were investigated.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.61-63
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• 2015

In the low pressure selective catalytic reduction (LP SCR) system, the uniformity of both ammonia concentration and exhaust gas flow at the SCR catalyst layer are important design factor for the efficient SCR-deNOx performance. According to the shape of the guide vane and static mixer, numerical simulations were conducted to analyze flow patterns and finally to find out the appropriate alternative for uniform flow at the front of catalyst in the real scale LP SCR reactor. The variations of gas velocity and ammonia concentration were quantitatively evaluated. Based on the present results, the shape was devised to satisfy the design criteria.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.370-378
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• 2011

가스상 원소수은의 산화수은으로의 산화에 대한 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 계 SCR 촉매의 활성이 조사되었다. 상용 SCR 촉매의 경우 원소수은 산화반응에 산화제로 작용하는 HCl의 존재 및 반응조건에 상관없이 반응 후의 모든 촉매에서 수은성분이 검출되지 않았다. 이는 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 계 SCR 촉매에서 HCl에 의한 원소수은의 산화는 수은이 촉매표면에 거의 흡착되지 않는 Eley-Rideal mechanism에 의해 진행되는 것을 나타내는 결과이다. $V_2O_5$ 함량에 따라 수은 산화활성이 크게 증가되는 것으로부터 $V_2O_5$가 수은산화 반응에 주된 활성점 임을 확인할 수 있었다. 그러나 $V_2O_5$ 함량에 따라 TOF는 감소하는데 이는 촉매 표면에 존재하는 $V_2O_5$의 구조에 따라 수은산화 활성에 차이가 있다는 것을 의미한다. 동일한 반응온도와 HCl 농도에서 산화 조건에 비해 SCR 조건에서 원소수은의 산화활성은 크게 낮은 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제24권2호
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• pp.127-134
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• 2018

국제해사기구에서는 선박 배기가스 내 질소산화물($NO_x$) 배출에 대한 강화된 Tier III 규제가 2016년부터 적용됨에 따라 이를 대응하기 위한 노력이 필요하다. $NO_x$ 저감 방법으로 선택적 촉매 환원법(Selective catalytic reduction, SCR)을 주로 사용하고 있으며, 세라믹 허니컴 촉매를 주로 사용하고 있다. 그러나 기존의 세라믹 허니컴 촉매는 약한 강도로 인하여 운전상 문제가 발생하거나 유지 및 보수에 있어서도 어려움을 갖는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 세라믹 허니컴 촉매의 단점들을 보완하기 위하여 높은 열적 안정성과 기계적 강도를 가짐과 동시에 배기가스의 다방향성 이동을 통한 낮은 배압효과 등의 장점을 가지는 금속 지지체를 적용하였다. 이러한 금속 지지체 상에 촉매를 담지하기 위하여 유 무기바인더 첨가를 통해 코팅슬러리를 제조하고, 이를 코팅, 건조 및 소성과정을 통해 금속 지지체 상에 견고하게 부착된 금속 지지체 기반 촉매를 제조하였다. 이러한 금속 지지체 기반 촉매는 $NO_x$ 성능평가와 초음파 및 낙하시험을 통한 접착 내구성 평가를 수행하였다. 특히, 무기바인더를 첨가한 MFC01경우 95% 이상의 $NO_x$ 전환율을 보였으며, 상용 세라믹 허니컴 촉매보다도 우수한 내구성을 보였다. 이러한 특성 및 성능평가를 통하여 개발된 금속 지지체 기반 촉매는 고효율, 고내구성을 가짐을 확인하였으며, 기존 세라믹 허니컴 촉매를 대체할 수 있는 선박용 배연탈질 촉매로서의 가능성을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.28.2-28.2
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• 2011

The selective catalytic reduction (SCR) of NOx by $NH_3$ is well known as one of the most convenient, efficient, and economical method to prevent NOx emission in flue gas from stationary sources. The degradation of the reactivity is the obstacle for its real application, since high concentrations of sulfur dioxide and thermal factor would deactivate the catalyst. It is necessary to develop high stability of catalysts for low-temperature SCR. Among the transition metal oxides, $WO_3$ is known to exhibit high SCR activity and good thermal stability. The $MnOx-WO_3-TiO_2$ catalysts prepared by sol-gel method with various $WO_3$ contents were investigated for low-temperature SCR. These catalysts were observed in terms of micro-structure and spectroscopy analyses. The $WO_3$ catalyst as a promoter is used to enhance the thermal stability of catalyst since it increases the phase transition temperature of $TiO_2$ support. It was found that the addition of tungsten oxides not only maintained the temperature window of NO conversion but also increased the acid sites of catalyst.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제7권3호
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• pp.75-80
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• 2021

NOx의 배출저감 방법으로 선박용 디젤엔진의 최적화만으로는 배기가스의 NOx 배출량 제한을 만족시킬 수 없기 때문에 반드시 배기가스를 후처리하여 NOx를 저감할 수 있는 방안이 요구된다. 본 연구에서는 현재 개발 중에 있는 선박용 SCR 촉매 유닛 일체형 덕트용 오일 버너 시스템에서 요소수를 NH3로 효과적으로 변환하기 위한 이류체 노즐과 믹싱 챔버 덕트에 관한 설계 타당성 여부를 속도분포 및 온도분포에 대한 전산열유동 해석을 통해 검토하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.4672-4678
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• 2013

알루미늄 금속이 용해될 시 대기와 접촉한 용탕 표면에서 생성되는 알루미늄 드로스는 알루미늄 생산 공정에서 발생되는 필수적인 부산물이다. 그러나 알루미늄 드로스의 대부분은 매립에 의한 처리가 이루어지고 있어 환경오염의 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 알루미늄 드로스를 재자원화 하여 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매의 담체에 일부 대체하는 연구를 진행하였다. 재활용 된 알루미늄 드로스를 촉매 원료 $WO_3$, $V_2O_5$, $TiO_2$와 혼합하여 $V_2O_5-WO_3/TiO_2-Al_2O_3$ SCR촉매를 제조하였다. 제조 된 $V_2O_5-WO_3/TiO_2-Al_2O_3$ SCR촉매는 XRD, XRF, BET 분석을 통해 특성평가를 진행 하였으며, 내구성 평가를 통해 $Al_2O_3$ 함량이 증가할수록 V$V_2O_5-WO_3/TiO_2-Al_2O_3$ SCR촉매의 강도가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. MR(Micro-Reactor)을 이용한 촉매 활성평가를 진행하여 촉매의 실사용 온도 $350^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$에서 90%이상의 촉매효율을 나타내었다.

• 동력기계공학회지
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• 제17권1호
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• pp.19-26
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• 2013

The purpose of the study is carried out volume optimization of a combined system consisting of an LNT and SCR catalysts from the standpoint of its economic feasibility and de-NOx performance. Under the rich air-fuel ratio conditions for 5s (${\Phi}$=1.1), CO, $H_2$ and THC were generated at levels of 4%, 1.2% and $110ppmC_1$, respectively. The NOx conversion of the 1+1 combination was 5% lower than that of the 1.5+0.5 combination, however the reduced volume of the LNT catalyst decreased the total cost by about 6%. Therefore, the optimal volume ratio of the LNT and SCR catalysts was found to be the 1+1 catalyst combination, which has the highest total score in the terms of an economic feasibility and the NOx performance.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.112-118
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• 2018

화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 $CO_2$ 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성이 된다. LNT와 urea-SCR 촉매는 디젤엔진에서 NOx를 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 소형과 중 대형 디젤기관에 많이 사용되고 있는 Cu SCR 촉매의 NOx 저감 성능 향상을 목적으로 한다. $5Cu-2ZrO_2$/Zeolyst(Si/Al=13.7)SCR 촉매는 $5Cu-2ZrO_2$/93Zeolite(Si/Al=2.9) 촉매에 비해 촉매온도 $300^{\circ}C$ 이상에서 약 5-50% 수준으로 de-NOx 성능이 높았다. Zeolite는 zeolyst에 비해 금속의 분산도가 낮고 평균 입경이 커짐에 따라 촉매의 반응속도가 저하되었다. 10wt% Cu가 담지된 $10Cu-2ZrO_2$/88Zeolyst 촉매는 $200^{\circ}C$에서 40%, $350^{\circ}C$에서 약 65%로 NOx 정화성능이 가장 높았고, Cu의 이온이 제올라이트의 결정화합물인 Al과의 이온교환율이 증가함에 따라 다른 촉매에 비해 20-40% de-NOx 성능이 향상되었다.