• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.68-76
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• 2008

Diesel $NO_x$ reduction by $NH_3$-SCR in conjunction with the effective oxidation precatalyst was analytically investigated. Physicochemical processes in regard to $NH_3$-SCR $NO_x$ reduction and catalytic NO-$NO_2$ conversion are formulated with detailed descriptions on the commanding reactions. A unified model is correctly validated with experimental data in terms of extents of $NO_x$ reduction by SCR and NO-$NO_2$ conversion by DOC. The present deterministic model based on the rate expressions of Langmuir-Hinshelwood reaction scheme finds a conversion extent directly. A series of numerical experiments concomitant with parametric analysis of the $NO_x$ reduction was conducted. $NO_x$ reduction is promoted in proportion to DOC volume ar lower temperatures and an opposite holds at lower space velocity and intermediate temperatures. $NO_x$ conversion is weakly correlated to the space velocity and the DOC volume at higher exhaust temperature. In DOC-SCR system, the $NO_x$ reduction efficiency depends on the $NH_3/NO_x$ ratio.

• 공업화학
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• 제29권1호
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• pp.103-111
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• 2018

본 연구에서는 온도가 큰 폭으로 변화하는 배기가스에 대응하기 위하여 플라즈마 촉매 공정을 이용하여 넓은 온도범위($150{\sim}500^{\circ}C$)에서 질소산화물($NO_x$)의 전환효율을 향상시키고자 하였다. 촉매 자체의 활성이 높은 고온에서는 $NO_x$저감이 효과적으로 일어나므로 고온 영역에서는 플라즈마 발생을 중지한 채 운전하고, 저온영역에서는 촉매상에 플라즈마를 발생시켜 $NO_x$ 전환효율을 증가시켰다. 촉매의 종류, 반응온도, 환원제(n-헵테인)의 농도 및 에너지 밀도의 변화가 $NO_x$ 전환효율에 미치는 영향을 조사하였다. 다양한 촉매를 비교분석한 결과, 고온에서 촉매에 의한 $NO_x$ 전환효율은 $Ag-Zn/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매의 경우가 90% 이상으로 가장 우수하였다. 저온 영역에서는 탄화수소 선택적 환원 공정에 의해 $NO_x$가 거의 제거되지 않았으나, 플라즈마를 촉매상에서 발생시킬 경우 약 90%의 높은 $NO_x$ 전환효율을 나타내었다. 배기가스의 온도변화에 대응하여 플라즈마를 촉매상에 생성시켜 운전할 경우 $150{\sim}500^{\circ}C$에서 $NO_x$ 전환효율을 높게 유지할 수 있다.

• 한국대기환경학회지
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• 제23권3호
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• pp.277-285
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• 2007

Porous cordierite beads, of which the average pore size was $130{\mu}m$ and porosity was about 80%, were prepared by the foaming method and then their application as support of the $Pt/{\gamma}-alumina$ catalyst for $NO_x$, reduction with propene was investigated. The pressure drop of a 2 mm porous beads filter was less than that of a 1 mm porous beads filter and the difference in pressure drop between these two increased as the flow rate increased. The catalytic activity of $Pt/{\gamma}-alumina$ washcoated on the porous bead was tested with varying Pt loading $(0.005{\sim}0.1g/cm^3),\;C_3H_6/NO$ mole ratio $(0.5{\sim}8)$, space velocity $(20,000{\sim}30,000h^{-1})$ and oxygen contents (1 and 8). Pt loading of $0.04g/cm^3$ showed the highest activity for $NO_x$ conversion. The $De-NO_x$, test was operated in the temperature range of $200{\sim}400^{\circ}C$ and the best operation temperature of the catalytic filter is about $250^{\circ}C$. As the C/N ratio increased, increase of the $NO_x$, conversion might result from the increase in exhaustion of the amount of oxygen by the reduction of hydrocarbon. $NO_x$ conversion at $20,000h^{-1}$ of space velocity shows a maximum 34% higher conversion than that at $30,000h^{-1}$. On condition that $O_2$ was 5%, space velocity was $20,000h^{-1}$ and the C/N ratio was 8, the $NO_x$ conversion exhibited a maximum of 40% at $250^{\circ}C$.

• 공업화학
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• 제27권1호
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• pp.92-100
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• 2016

플라즈마와 선택적 촉매환원법이 결합된 복합공정을 이용하여 저온에서의 질소산화물($NO_x$) 저감에 대해 조사하였다. 플라즈마와 촉매가 직접 상호작용을 할 수 있도록 촉매 충진층에서 플라즈마가 생성되도록 하였다. 반응온도, 촉매의 형태, 환원제인 n-헵테인의 농도, 산소함량, 수분함량 및 에너지밀도의 변화가 $NO_x$ 전환효율에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 반응온도 $250^{\circ}C$, 에너지밀도 $42J\;L^{-1}$ 조건에서, 복합공정의 $NO_x$ 전환효율은 선형의 Ag 촉매($Ag\;(nanowire)/{\gamma}-Al_2O_3$)와 구형의 Ag 촉매($Ag\;(sphere)/{\gamma}-Al_2O_3$)를 사용한 경우에 각각 83%와 69%로 나타났으며, 플라즈마를 결합하지 않았을 때는 같은 조건에서 선형의 Ag 촉매를 사용해도 약 30%의 낮은 $NO_x$ 전환효율을 보였다. 플라즈마에 의한 촉매의 성능 향상은 플라즈마의 산화작용에 의해 NO가 반응성이 우수한 $NO_2$로 전환되고, n-헵테인이 부분 산화되어 환원력이 우수한 중간생성물을 발생시켜 선택적 환원반응을 촉진시켰기 때문이다. 에너지밀도의 증가에 따라 $NO_x$ 전환효율이 증가하는 경향을 보였으며, n-헵테인의 농도를 증가시킬수록 $NO_x$ 전환효율이 높아졌으나 $C_1/NO_x$ 비가 5 이상이 되면 더 이상 $NO_x$ 전환효율이 증가되지는 않았다. 수분은 $NO_x$와 경쟁흡착 관계에 있으므로 $NO_x$ 전환효율에 큰 영향을 미치며, 수분함량이 높을 경우 $NO_x$ 전환효율이 감소하는 현상을 보였다. 산소농도가 3~15%로 증가할수록 $NO_2$ 및 부분 산화 탄화수소의 생성 촉진으로 $NO_x$ 전환효율이 향상되었으며, 특히 낮은 에너지 밀도에서 $NO_x$ 전환효율 차이가 큰 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제16권3호
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• pp.328-336
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• 2005

본 연구에서는 배출가스 중에 포함된 NO를 비선택적 촉매환원법으로 환원시켜 제거하기 위하여 Ag와 V의 함량을 여러 가지로 달리하여 ${\gamma}-Al_2O_3$에 담지한 촉매를 제조하였고, 제조한 촉매에 대하여 온도, 산소농도, 아황산가스농도의 변화에 따른 $NO_x$의 전환율에 대하여 연구하였다. 또한 제조한 촉매의 물성분석을 통하여 촉매의 상태와 $NO_x$의 전환율과의 관계를 알아보았다. $AgV/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매의 경우에는 고온에서는 $Ag/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매보다 낮은 $NO_x$ 전환율을 나타내는 반면에 저온에서는$Ag/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매보다 높은 $NO_x$ 전환율을 나타내었고, 반응가스 중에 $SO_2$가 함유되어 있어도 $NO_x$의 전환율이 낮아지지 않았다. 반응실험 전 후의 촉매에 대하여 X-ray Diffraction, X-ray Photo electron Spectroscopy, Temperature Programmed Reduction, Ultraviolet-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy 등의 분석결과와 반응실험 결과를 비교하여 볼 때 V가 포함됨으로 인하여 Ag의 산화상태가 잘 유지되지 못하여 고온에서는 $NO_x$ 전환율이 낮아지며, $300^{\circ}C$ 이하의 저온에서는 V의 촉매작용으로 인하여 $NO_x$ 전환율이 높아진 것으로 나타났다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.64-71
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• 2013

In this study we designed a lean $NO_x$ trap (LNT) model with $GT-POWER^{TM}$ program and then the LNT model was compared to the bench flow reactor test results. This model consists of 9 kinetic reactions to represent the main steps of NO oxidation, $NO_x$ adsorption, $NO_x$ release and then its reduction. The comparison was performed on the operating conditions at the space velocity of 50,000 1/hr and 80,000 1/hr with the temperature range of $200^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ with the even spaced temperature step of $50^{\circ}C$. The experimental results show that the $NO_x$ conversion efficiency was enhanced by the temperature up to $350^{\circ}C$ and then decayed at higher temperatures. The LNT model predicts the similar trend of the $NO_x$ conversion efficiency to the experimental results below $350^{\circ}C$, but overestimates above $350^{\circ}C$. This overestimation comes from the higher reduction efficiency which was obtained by the different reduction gas composition such as $C_3H_6$ in the model to replace $CH_4$, $C_2H_4$ in the bench test.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.240-246
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• 2023

친환경적인 태양에너지를 사용하여 대기오염물질인 NO_x를 광화학적 반응으로 변환시키는 연구를 수행하였으며 광촉매를 모르타르 표면에 코팅한 시편을 제조하여 NO_x의 광화학적 전환율을 분석하였다. TiO₂ 광촉매를 거푸집의 하부에 먼저 넣고 시멘트 모르타르를 넣은 후 시멘트 모르타르를 양생시켜 광촉매 코팅된 콘크리트를 제조하였다. 거푸집 바닥에 미리 grease를 도포함으로써 양생 후에 콘크리트가 쉽게 탈형될 수 있도록 하였다. TiO₂ 코팅 양, UV-A 광 세기, 전체 기체 유량, 상대 습도, 그리고 초기 NO_x 농도와 같은 공정 변수를 체계적으로 변화시켜서 광촉매 반응에 의한 NO_x의 전환율을 조사하였다. 제조된 광촉매 코팅된 콘크리트가 다양한 공기 중의 공정 변수 조건에서 NO_x를 성공적으로 전환시키는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 NO_x, SO_x, VOCs 등의 대기오염물질을 효과적으로 제어하기 위한 건물, 터널, 또는 도로와 같은 인프라 시설의 설계를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 본다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2874-2879
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• 2008

The Selective catalytic reduction(SCR) system is a highly-effective device of $NO_x$ reduction for diesel engines. Generally, the ammonia($NH_3$) generated from a liquid urea-water solution is used for the reductant. The ideal ratio of $NH_3$ molecules to $NO_x$ molecules is 1:1 based on $NH_3$ consumption and having $NH_3$ available for reaction of all of the exhaust $NO_x$. However, under the too low and too high temperature condition, the $NO_x$ reduction efficiency becomes lower, due to temperature window. And space velocity also affects to $NO_x$ conversion efficiency. This paper reviews a laboratory study to evaluate the effects of $NO_x$ and $NH_3$ concentrations, gas temperature and space velocity on the $NO_x$ conversion efficiency of the SCR system. The maximum conversion efficiency of $NO_x$ was indicated when the $NH_3$ to $NO_x$ ratio was 1.2 and the space velocity was $60,000\;h^{-1}$. The results of this paper contribute to improve overall $NO_x$ reduction efficiency and $NH_3$ slip.

• Environmental Engineering Research
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• 제20권2호
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• pp.155-161
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• 2015

Experimental research shows that the nitric oxides ($NO_X$) concentration track at the outlet of selective catalytic reduction (SCR) catalyst with a transient variation of Adblue dosage has a time delay and it features a characteristic of resistance-capacitance (RC). The phenomenon brings obstacles to get the simultaneously $NO_X$ expected to be reduced and equi-molar ammonia available to SCR reaction, which finally inhibits $NO_X$ conversion efficiency. Generally, engine loads change frequently, which triggers a rapid changing of Adblue dosage, and it aggravates the air quality that are caused by $NO_X$ emission and ammonia slip. In order to increase the conversion efficiency of $NO_X$ and avoid secondary pollution, the paper gives a comprehensive analysis of the SCR system and tells readers the key factors that affect time delay and RC characteristics. Accordingly, a map of time delay is established and a solution method for time constant and proportional constant is carried out. Finally, the paper accurately describes the input-output state relation of SCR system by using "variable RC model with time delay". The model can be used for a real-time correction of Adblue dosage, which can increase the conversion efficiency of $NO_X$ in SCR system and avoid secondary pollution forming. Obviously, the results of the work discover an avenue for the SCR control strategy.

• 한국대기환경학회지
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• 제14권1호
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• pp.25-33
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• 1998

We have studied the reduction of NO by propane over perovskite-type oxides prepared by malic acid method. The catalysts were modified to enhance the activity by substitution by substitution of metal into A or B site of perovskite oxides. In addition, the reaction conditions, such as temperature, $O_2$ concentration, space velocity have been studed. In the $LaCoO_3$ type catalyst, the partial substitution of Ba, Sr into A site enhanced the catalytic activity in the reduction of NO. In the $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{1-x}Fe_xO_3(x=0 \sim 1.9)$ catalyst, the partial substitution of Fe into B site enhanced the conversion of NO, but excess amount of Fe decreased the conversion of NO. The surface area and catalytic activity of perovskite catalysts prepared by malic acid method showed higher values than those of solid reaction method. In the $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{1-x}Fe_xO_3$ catalyst, the conversion of NO increased with increasing $O_2$ concentration and contact time. The introduction of water into reactant feed decreased the catalytic activity.