• 청정기술
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• 제21권3호
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• pp.153-163
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• 2015

Fe/제올라이트 촉매의 저온에서의 NO의 암모니아 선택적 촉매환원반응 활성에 미치는 반응가스 중의 수분과 SO₂의 영향을 조사하였다. Fe/제올라이트 촉매에 조촉매로 Mn, Zr과 Ce를 첨가한 Fe/제올라이트 촉매로 수분과 SO₂가 포함된 저온에서의 NO의 암모니아 선택적 촉매환원반응에서 조촉매 첨가효과를 조사하였다. 조촉매는 이온교환법으로 철을 담지시킨 Fe/제올라이트 촉매에 건식 함침법으로 첨가하였다. 제올라이트는 디젤엔진에서의 SCR기술의 적용을 위하여 NH₄-BEA와 NH₄-ZSM-5을 사용하였다. 촉매의 특성은 BET, XRD, SEM/EDS와 TEM/EDS를 사용하여 조사하였다. 반응가스 중에 5% H₂O와 100 ppm SO₂이 존재하는 경우 Fe/BEA 촉매의 NO 전환율은 200 ℃에서 77%에서 47%로 감소하였다. MnFe/BEA 촉매는 수분과 SO₂가 존재하는 경우에 200 ℃에서 53% 이상의 NO 전환율을 나타내며 Fe/BEA 촉매보다 우수한 반응활성을 보였다. Mn은 Fe 성분의 분산도를 증가시키고 Fe의 소중합체 형성을 방지하는 효과를 나타내었다. 첨가제는 Mn이 Zr과 Ce보다 우수한 특성을 나타내었다. 250 ℃ 이하의 온도에서 Fe/BEA 촉매가 Fe/ZSM-5 촉매보다 우수한 반응특성을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권6호
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• pp.238-242
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• 2016

알칼리(토)금속이 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 비활성화에 미치는영향을 미세구조, 촉매 비표면적, 기공 부피 변화, 탈질 성능 분석을 통해 규명하였다. 신촉매를 $350^{\circ}C$에서 6시간 동안 $H_3PO_4$, $K_2CO_3$, $Na_2CO_3$, $Ca(CH_3COO)_2{\cdot}H_2O$, $C_4H_6MgO_4{\cdot}4H_2O$ 수용액을 분사 시켜, 모사 피독된 SCR 촉매를 제조하였다. 피독 촉매 표면의 미세구조는 신촉매와 거의 유사한 형태를 보이지만, 비표면적과 기공 부피 변화를 신촉매와 비교하였을 때, Na < Mg < K < Ca < P 순으로 감소하는 것으로 나타났다. 특히 Na에 의해 피독된 촉매는 비표면적은 $10.20m^2/g$, 기공부피는 $0.061cm^2/g$ 정도 감소하였다. $150{\sim}450^{\circ}C$에서 신촉매 및 피독 촉매의 탈질성능을 평가한 결과, 알칼리 금속(K, Na)에 피독된 SCR 촉매가 가장 낮은 탈질효율을 보였으며, 알칼리 토금속(Ca, Mg)에 피독된 SCR 촉매는 알칼리 금속(K, Na)에 피독된 촉매에 비해 상대적으로 높은 탈질 효율을 보였으며, 인(P)에 의해 피독된 촉매는 SCR 신촉매와 거의 유사한 탈질 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 SCR 촉매 비표면적이나 기공 부피 감소에 따른 물리적인 비활성화가 SCR 촉매 탈질 성능에 영향을 미치는 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4666-4672
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• 2011

SCR의 NOx 제거 성능은 촉매 요인(촉매 구성물질, 형태, 공간속도 등), 배가스의 온도, 유속 분포 등의 다양한 인자에 의해 좌우되며, 이 중 촉매층으로 유입되는 유동의 균일도는 가장 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 3차원 수치 해석 기법을 이용하여 설계 단계의 SCR 반응기 내의 유동 특성을 모사하여 기류 균일도 여부를 확인하였다. 또한 SCR 반응기 내의 유동 균일도를 최적화시키기 위해 가이드 베인과 배플 및 다공판 등을 설치하였을 경우 반응기 내부 유동 및 촉매층의 기류 균일도에 미치는 영향에 대해 연구를 수행하였다. 유동 개선을 위해 인입 덕트곡관부에 가이드 베인을 설치하여 처리가스를 적절하게 배분시키고, 반응기 상단에 배플을 설치한 결과 반응기 내부 유동의 편류 개선에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한 다공판을 예비 촉매층 하단부에 추가로 설치함에 따라 유동을 한번 더 완충시킬 수 있어 기류 균일도가 매우 양호해짐을 확인 할 수 있었다.

• 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.

• 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.

• 대한화학회지
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• 제34권6호
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• pp.561-568
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• 1990

수용액에서 가벼운 란탄족 금속이온의 전기화학적 거동을 직류 폴라로그래피, 펄스차이 폴라로그래피 및 순환 전압전류법으로 연구하였다. La$^{3+}$, Pr$^{3+}$ 및 Nd$^{3+}$의 환원은 0.1 M LiCl 지지전해질에서 3전자가 관여하는 비가역적인 반응이었다. Sm$^{3+}$의 환원은 0.1 M TMAI 지지전해질에서 1전자에 이어 2전자가 관여하는 비가역적인 반응이었으며, Eu$^{3+}$의 환원은 0.1 M LiCl 지지전해질에서 1전자에 이어 2전자가 관여하는 유사가역반응 및 비가역반응이었다. 펄스차이 폴라로그래피에 의하면 pH 4 이하에서는 수소이온의 촉매효과에 의하여 가수분해된 란탄족 금속이온 (Ln(OH)$^{2+}$)은 란탄족 금속이온(Ln$^{3+}$)보다 양전위에서 환원되었으며, 봉우리 전류의 크기는 Eu$^{3+}$ < Sm$^{3+}$ < Nd$^{3+}$ < Pr$^{3+}$ < La$^{3+}$ 순으로 증가하였다. 순환 전압전류법에서 주사속도 변화에 대한 전류함수의 크기는 [H$^{+}$]/[Ln$^{3+}$]의 비에 의존하였으며, pH 및 란탄족 금속이온의 농도가 낮을수록 수소이온에 의한 반응 또는 촉매전류가 증가하였다.

• 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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• 제32권5호
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• pp.516-523
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• 2021

본 연구는 대기 중 대표적인 미세먼지 2차 유발물질인 질소산화물 제어에 있어 암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction; SCR)을 이용한 연구를 수행하였다. NH₃-SCR 실험은 상용촉매인 V/W/TiO₂와 Sb를 첨가한 V/W-Sb/TiO₂ 촉매를 사용하였으며 phosphorous에 의한 내피독성을 확인하였다. NH₃-SCR 실험 결과, Sb의 첨가는 P에 대한 내구성을 갖는 것으로 확인되었다. 또한 이에 대한 원인을 확인하기 위하여 BET, XPS, H₂-TPR, NH₃-TPD, FT-IR 분석을 통해 물리·화학적 특성을 비교분석하였다. 분석 결과 V/W/TiO₂ 촉매에 Sb 첨가 시 P가 첨가됨에 따라 SbPO₄ 결합을 형성하고 VOPO₄의 생성을 억제하였으며, P 첨가 전 촉매의 redox 특성을 유지함으로써 P에 대한 내피독성을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.315-324
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• 2021

본 연구에서는 바이오가스를 이용하는 열병합 발전에서 배출되는 질소산화물을 환원제인 암모니아와 촉매를 이용하여 제거하는 선택적촉매환원법(selective catalytic reduction, SCR)에 있어서 다양한 배가스 특성에 대한 바나듐 촉매 연구를 수행하였다. 연구에 사용한 촉매는 상용촉매인 V/W/TiO₂를 사용하였으며 다양한 운전조건에서 텅스텐 함량에 따라 영향을 확인하였다. NH₃-SCR 실험 결과 380 ~ 450 ℃에서 95% 이상의 탈질 성능을 확인하였으며 SO₂ 내구성 실험 및 TGA 분석을 통해 미량의 SO₂에 대한 촉매의 내구성을 확인하였다. 또한 H₂-TPR 분석결과 텅스텐 함량이 높을수록 우수한 산화·환원(redox) 특성을 확인할 수 있었다. 이에 따라 열병합 발전에서 배출되는 미량의 일산화탄소에 대한 산화실험을 수행하였으며 역시 우수한 일산화탄소의 산화력을 확인할 수 있었다. NH₃-DRIFTs 분석에서는 텅스텐 함량이 높을수록 Bronsted/Lewis acid sites 모두 증가하였으며 텅스텐을 촉매에 첨가 시 우수한 열적 내구성을 갖는 것으로 확인되었다. 따라서 다양한 운전조건에 따른 실험 결과, 텅스텐 함량이 높은 촉매가 바이오가스를 이용하는 열병합 발전에 적용하기 바람직하다고 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.281-295
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• 2021

Si/(Si + Al) 몰비를 30 몰%까지 변화시켜 제조한 SiO2-Al2O3 복합 산화물(SA) 상에 니켈을 함침법으로 제조한 촉매 상에서 에탄올의 아민화반응에 미치는 영향을 연구하였다. 제조된 촉매의 물리·화학적 특성을 알아보기 위하여 X-선 회절분석(XRD), N2 흡착분석, 이소프로판올 승온탈착(IPA-TPD), 에탄올 승온탈착(EtOH-TPD), 수소 승온환원(H2-TPR), H2 화학흡착, 투과전자현미경(TEM) 분석을 수행하였다. SA 복합 산화물 상에서 Si/(Si + Al) = 30 몰%가 될 때까지 지속적으로 산점이 증가하였다. 담지된 Ni 금속의 분산도, 비표면적 및 산 특성 등이 촉매 반응활성에 복합적으로 영향을 미쳤다. 산점 증가와 니켈 산화물의 낮은 환원 온도는 아세토니트릴 생성에 유리하게 작용하는 것으로 사료된다. 에탄올의 전환율 측면에서는 10 wt% Ni이 담지된 Si/(Si + Al) = 10 몰% 촉매가 가장 높은 전환율을 보였으며 이를 기준으로 화산형 형태를 나타냈고, Ni 금속 분산도와 경향이 일치했다.