• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제32회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.79-85
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• 2006

In this study, to increase the mixing between flue gas and reducing agent, new shapes of $NH_3$ ejection nozzles are designed and experimentally and numerically tested. The nozzles have six holes perpendicular to the ambient flue gas flow and the tilting angle between direction of ambient flow and the hole axis is varied. To evaluate the mixing efficiency of the proposed nozzles, numerical and experimental tests are applied to several flow conditions comparing with single hole nozzle, which is commonly used in conventional SCR process. From the results the nozzle with tilted multi-holes has the large region of high turbulent intensity compared with conventional single hole nozzle. This is originated from the high vorticity near the upstream of the jet flow issuing from the hole. The high turbulent intensity and vorticity magnitude lead to enhanced mixing between flue gas and reducing agent. Hence, the most suitable moral ratio between NOx and reducing agent for the catalytic reaction can be obtained on behalf of the intensified scalar mixing within shorter physical mixing length.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.332-340
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• 2021

최근 사업장 질소산화물(NOx) 배출허용기준 강화(2019년 1월 적용)에 따라 다량 배출사업장에서 배출되는 질소산화물을 배출허용기준 이하로 만족하기 위한 노력이 필요하다. 대표적인 질소산화물 저감 방법으로 선택적 촉매 환원법(selective catalytic reduction, SCR)을 주로 사용하고 있으며, 일반적으로 세라믹 허니컴(ceramic honeycomb) 촉매를 사용하고 있다. 본 연구에서는 높은 열적 안정성과 기계적 강도를 가지는 금속지지체 탈질 코팅촉매를 적용하여 제철소에서 배출되는 질소산화물를 저감하기 위한 연구를 수행하였다. 금속지지체 코팅촉매는 최적화된 촉매슬러리(catalyst slurry) 코팅방법을 통해 제조하였고, 내마모 시험과 굽힙 시험을 통해 코팅된 촉매가 균일하고 강건하게 부착되어 있음을 확인하였다. 금속지지체가 가지는 우수한 열전도 특성으로 인해 저온영역(200 ~ 250 ℃)에서 세라믹 허니컴 촉매보다도 우수한 탈질효율을 보였다. 또한 경제적인 촉매 설계를 위해 금속지지체 표면 상에 코팅되는 촉매의 최적 코팅량을 확인하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 제철소 배기가스 모사환경에서 상용급 금속지지체 코팅촉매에 대한 준파일럿 탈질 성능평가를 수행하였고, 저온영역(220 ℃)에서도 배출허용기준치(60 ppm 이하)을 만족하는 우수한 성능을 나타내었다. 따라서 물리화학적 특성이 우수한 금속지지체 코팅촉매가 최소량의 촉매 사용으로도 우수한 탈질 성능을 나타내었으며, 넓은 비표면적을 가지는 고밀도 금속지지체 적용을 통해 배연 탈질 촉매 반응기의 콤팩트화 및 소형화가 가능하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 본 연구에서 사용된 금속지지체 코팅촉매는 제철소뿐만 아니라 화력발전, 소각장, 선박, 건설기계 등 다양한 산업 분야에 적용할 수 있는 새로운 형태의 촉매가 될 것이다.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-9
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• 2010

In this study, the selective catalytic reduction of $NO_x$ with ammonia was carried out in a filter bag support reactor. The experiments were performed by powder type $MnO_x$ and $V_2O_5$/$TiO_2$ catalyst at low temperature between 130 and $250^{\circ}C$. Also, the effect of $SO_2$ and $H_2O$ on the NO conversion was investigated under our test conditions. The powder type catalysts were analyzed by X-ray photoelectron spectrum (XPS), X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermal gravimetric analysis (TGA). It was observed that NO removal efficiency of the powder type $V_2O_5$/$TiO_2$ catalyst was 85% at low temperature($200^{\circ}C$) under presence of oxygen and that of $MnO_x$ was 50% at the same condition. The powder type $V_2O_5$/$TiO_2$ catalyst, in conclusion, was found to be available for SCR reaction in a filter bag support system.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.105-111
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• 2012

본 연구에서는 저온에서 질소산화물 저감효율이 뛰어난 것으로 알려진 망간전구체의 종류에 따른 영향을 고찰하기 위해 초임계수열법으로 합성한 세리아($CeO_2$)와 지르코니아($ZrO_2$)를 담체로 하여 저온 SCR 공정에서의 온도에 따른 활성변화를 비교 분석하였다. Manganese acetate (MA)와 Manganese nitrate (MN), 두 종류 망간전구체의 농도를 영향인자로 고려하여 촉매의 활성변화를 고찰하였다. 활성화된 시료의 특성은 $N_2$ adsorption-desorption, TGA, XRD, XPS를 통해 분석하였고 질소산화물 저감효율을 측정하기 위해 NOx 분석기를 이용하여 De-NOx 실험을 수행하였다. 제조방법에 따라 합성한 촉매의 질소산화물 저감 효율을 분석한 결과 Manganese acetate (MA)를 활성물질로 사용한 촉매가 Manganese nitrate (MN)을 사용한 촉매에 비해 전체적인 온도 영역에서 우수한 질소산화물 저감효율을 보였다. 이는 특성분석 결과를 통해 알 수 있듯이 Manganese acetate (MA)의 주성분인 $Mn_2O_3$가 Manganese nitrate (MN)의 주성분인 $MnO_2$에 비해 높은 산소 이동도를 갖고 담체와의 강한 상호작용을 형성하는 것에 기인한 것으로 보인다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.387-392
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• 2015

선박에서 발생하는 질소산화물($NO_x$)을 측정하고 분석하는 방법은 $NO_x$ Technical Code 2008에 기재되어 있다. 코드를 만족하는 분석 방법으로는 화학 발광 분석법과 가열 화학 발광 분석법이 있다. 그러나 환원제로 $NH_3$가 사용되는 선택적 촉매 환원 분석 방법은 환원제로 인한 간섭 현상이 발생하여 측정 오차를 일으킨다. 본 연구에서는 화학 발광 분석방식의 여러 가지 가스와의 간섭 영향을 분석하고 어떤 특성을 가지는지 확인하였다. 그리고 푸리에 변환 적외석 분광 분석 장비 및 측정 방법을 통하여 비교하였다. 또한 측정 장비의 물리적 간섭 영향을 확인하기 위하여 측정 장비를 분해하여 확인하였다. 그 결과로써, 화학발광검출기기 내부에 발생한 백색 침전물과 수분이 간섭에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 간섭의 영향을 최소화할 수 있는 $NO_x$ 측정 방법을 검토할 필요가 있다.

• 공업화학
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• 제31권1호
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• pp.61-66
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• 2020

본 연구에서는 압착·코팅방식 촉매 제조 공정에 첨가제로 사용되는 콜로이드 실리카의 특성이 제조된 촉매의 성능 및 열적 안정성에 미치는 영향을 연구하였다. 이를 위해 4종의 콜로이드 실리카를 대상으로 실리카 형상 및 크기, 비표면적 및 기공특성, 성분 등을 분석하였으며 해당 콜로이드 실리카를 적용하여 제조한 V₂O₅/TiO₂ 촉매의 특성 평가 및 NOx 전환율에 대한 연구를 수행하였다. 콜로이드 실리카를 이용하여 제조한 촉매의 특성은 적용한 콜로이드 실리카의 특성에 따라 달라지며, 특히 콜로이드 실리카 내 피독물질 함량은 촉매 성능에 직접적인 영향인자인 것으로 분석되었다. 또한 콜로이드 실리카 내 실리카 함량이 높을수록 촉매의 열안정성과 성능이 향상되는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권1호
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• pp.1-7
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• 2016

환원제를 이용하여 배기가스 내의 NOx를 질소로 환원시키는 요소수 SCR 시스템은 다른 후처리 장치들 중에서 가장 효율적인 장치로 알려져 있다. 차량에 적용되는 SCR 장치는 32.5wt%의 공융혼합물을 이용한다. 이러한 혼합물의 가장 큰 장점 중의 하나는 $-11.7^{\circ}C$에서 얼기 때문에 추운 환경에서 응고를 피할 수 있다는 것이다. 한편, 이러한 추운 환경에서 시동시 필요한 수용액을 충분히 공급하기 위해서는 고체상을 가열해야 한다. 따라서 본 연구에서는 Fluent 상용코드를 이용하여 3차원 비정상 전산해석을 통한 냉각수 및 전기가열 방식에 따른 고체상 요소수의 시간에 따른 액상비 및 온도분포와 같은 해동 및 열전달 특성을 고찰하였다. 본 연구를 통하여 전기히터 가열 방식이 냉각수 방식보다 효율적임을 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.140-145
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• 2012

Recently, various after-treatment systems, such as LP-EGR(Low Pressure-Exhaust Gas Recirculation), SCR(Selective Catalytic Reduction) and LNT(Lean NOx Trap), were developed to obey the stringent emission regulations of diesel engine. There are many researches on LP-EGR system because it has advantages of NOx reduction and low fuel consumption. But, condensation water is generated in internal of intercooler tube and it contains various types of anion that cause the corrosion of aluminium tube. In this study, it is examined that the condensation water effects on corrosion of aluminium tube. And method for improvement of corrosion characteristics is investigated using the dipping and electrochemical test.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제8권1호
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• pp.5-8
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• 2018

Emissions of diesel vehicles have been regulated by NEDC mode for a long time. However, the NEDC mode has been known the control of emission reduction is not reflected properly on actual road conditions. For these reasons, diesel vehicle emissions are regulated in both NEDC mode and WLTC mode from 2017 to 2020, from 2020 onwards, the emissions of diesel vehicles will measure in WLTC mode only and will not be able to exceed 1.5 times the regulated value. The purpose of this study is to analyze the development trend of diesel vehicle after-treatment system in order to comply with the future regulations on diesel vehicle. As a result, it is essential to reduce the NOx emissions of diesel vehicles for Euro 6, the NOx emissions of the test vehicle equipped with SCR were 30% to 50% loss than the test vehicle equipped with LNT despite the higher curb weight and engine displacement.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.125-132
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• 2012

Urea-SCR system, which converts nitrogen oxides to nitrogen and water in the presence of a reducing agent, usually AdBlue urea solution, is known as one of the powerful NOx reduction systems for mobile as well as stationary applications. For its consistent and reliable operation in mobile applications, such various problems as transient injection, ammonia slip, and freezing in cold weather have to be resolved. In this work, therefore, numerical study on three-dimensional unsteady heating problems were analyzed to understand the melting and heat transfer characteristics such as urea liquid volume fraction, temperature profiles and generated natural convection behavior in urea solution by using the commercial software Fluent 6.3. After validating by comparing numerical and experimental data with pure gallium melting phenomena, numerical experiment for urea melting is conducted with three different coolant heating models named CH1, 2, and 3, respectively. Finally, it can be found that the CH3 model, in which more coolant is concentrated on the lower part of the urea tank, has relatively better melting capability than others in terms of urea quantity of $1{\ell}$ for start-up schedule.