• 한국결정성장학회지
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• 제25권6호
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• pp.252-256
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• 2015

질소산화물 ($NO_X$)은 고정원(화력발전소, 산업시설) 및 이동원(자동차, 선박) 등에서 배출되어지며, 발암물질 및 광화학 스모그의 주범으로 작용하고 있다. 선택적 촉매 환원법(SCR)은 $NO_X$를 제거하는 가장 효율적인 방법이며, 상업용으로 사용되어지는 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$계 촉매에서 $V_2O_5$ 함량은 0.5~3 wt%, $WO_3$ 함량은 5~10 wt%이다. 촉매 성분 중 $V_2O_5$의 경우 $NO_X$ 환원 반응을 통해 촉매 작용을 촉진시키지만, 과량으로 첨가될 경우, $SO_2$에서 $SO_3$로의 산화 반응을 증가시킨다. 본 연구에서는 높은 탈질 효율을 유지시킴과 더불어, 바나듐의 함량을 줄이기 위하여, 그래핀을 바나듐 담지 matrix로 사용하여 나노복합체를 합성하였으며, 합성된 나노복합체를 첨가하여 Honeycomb형 1 inch SCR 촉매를 제조하였다. 제조된 SCR 촉매는 XRD(X-ray Diffraction), XRF(X-ray Fluorescence Spectrometer), BET(Brunauer, Emmett & Teller) 등의 분석을 통해 물성 평가를 진행하였으며, Micro Reactor(MR)를 이용하여 활성평가를 진행하였다. 그 결과, 촉매 상용 운전 온도인 $350^{\circ}C$에서 나노복합체가 첨가된 SCR 촉매의 탈질 효율은 77.1 %로 상용촉매의 탈질 효율인 77.8 %와 유사한 효율을 나타내는 것을 확인하였다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권6호
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• pp.739-745
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• 2017

선박에서 배출되는 환경오염물질 저감 및 연료 소비를 줄이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이에 따라 기존의 전력망과 신재생에너지를 연계 시킬 수 있는 직류배전시스템의 한 부분인 전력변환시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 현재 전력변환장치로 주로 사용되고 있는 다이오드 정류기는 부하의 입력전류에 많은 저차고조파가 포함되어 공급전압의 왜곡을 초래하고 전체시스템의 전력품질을 저하시킨다. 일정하지 않은 출력 전압파형은 발전기, 부하기기 등에 오작동 유발 및 인버터 단의 스위칭 소자에 영향을 미치며 스위칭 손실을 증가 시킨다. 본 논문에서는 AFE(Active Front End) 방식 PWM(Pulse Width Modulation) 정류기의 직류출력, 입력 전원의 역률 및 총고조파왜형률(Total Harmonic Distortion)을 개선하기 위해서 PLL회로를 사용한 제어기를 설계하였고, 시뮬레이션 결과 직류 출력전압 파형과 입력전원의 역률이 기존 보다 개선되었으며 총고조파왜형률 또한 IEEE Std514-2014 규정에 적합한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.18-24
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• 2018

친환경자동차의 보급 확대를 위한 정책수립과 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이나 아직까지도 내연기관이 차지하는 비중은 약 95% 차지하고 있다. 화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 천연가스는 대기환경 오염물질을 거의 배출하지 않는 청정연료이며, 주로 시내버스의 연료로 사용되어져 왔다. CNG 버스의 보급률이 계속적으로 증가하고 있으며 이에 대한 엄격한 배기규제를 충족시키고 경제적인 후처리장치의 연구개발이 필요하다. 장기적인 연구로는, CNG 버스에서 배출되는 유독성가스인 $CH_4$와 NOx를 동시저감시키는 새로운 NGOC/LNT+NGOC/SCR 복합시스템을 개발하는 것이다. 이 연구는 복합시스템 후단에 장착되는 선택적인촉매환원(SCR)의 washcoat를 세라믹과 메탈 담체에 코팅하여 $de-CH_4/NOx$ 특성을 파악하는 것이다. V, Cu-SCR 촉매는 $CH_4$ 산화반응에는 영향을 미치지 않고, 이중층으로 코팅된 2, 4번 NGOC/SCR 촉매는 $400^{\circ}C$에서 $CH_4$가 산화되기 시작하여 약 $550^{\circ}C$에서는 약 20% 수준으로 $CH_4$가 저감되었다. NGOC/SCR처럼 two layer로 코팅된 2, 4번 SCR 촉매는 $350^{\circ}C$이상에서는 마이너스(-) NOx 전환률을 나타냈다. 이는 $ NH_4NO_3$(질산염)으로 흡장되어 있는 NOx가 촉매의 반응속도가 저하됨에 따라 $N_2$로 환원되지 못하고 $NO+NO_2$로 탈착되었기 때문이다. 세라믹 기반의 복합시스템은 $400^{\circ}C$에서 약 30%, $500^{\circ}C$에서 LOT50에 이르러 메탈 기반의 복합시스템보다 약 20% CH4 정화 성능이 높았고, NGOC/LNT+Cu-SCR 복합시스템 조합이 적합하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제16권3호
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• pp.269-274
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• 2010

국내에서 2008년과 2009년 국토해양부장관에게 신고한 해양시설의 전국 현황을 분석한 결과, 2009년 말 현재 총 672개소의 해양시설이 전국의 동 서 남해 해안에 산재하였다. 마산지방해양항만청에 신고한 해양시설 수가 124개소로 전국의 약 18.5%를, 목포청과 포항청에 신고한 해양시설은 공히 69개소로 전국의 약 10.3%를 각각 차지하였다. 마산청과 부산청에 신고한 해양시설의 합계가 181개소로 전국의 26.9%를 차지함으로써 전국 해양시설의 4분의 1이상이 부산과 마산을 중심으로 하는 남해 동부해역에 집중되었다. 기름 및 유해액체물질 저장시설은 320개소로 전국 해양시설 총 672개소의 47.6%를 차지하여 시설 종류별 1위였다. 오염물질저장시설은 11개소로 1.6%를, 선박 건조, 수리 및 해체 시설은 178개소로 26.5%를, 하역시설은 7개소로 1.0%를, 폐기물해양배출업자의 폐기물저장시설은 12개소로 1.8%를, 연면적 $100m^2$ 이상의 해상관광시설, 주거시설(호텔 콘도), 음식점은 전혀 신고가 없었고, 관경의 지름이 600mm 이상의 취수 배수시설은 88개소로 13.1%를, 유어장은 37개소로 5.5%를, 그 밖의 시설은 13개소로 1.9%를, 국가해양관측을 위한 종합해양과학기지는 6개소로 0.9%를 차지하였다. 해양시설 관리방안으로는 해양시설 신고제도의 계도 및 홍보, 신고제도 및 관리방안의 개선, 신고업무 처리의 개선 및 보완, 신고제도에 대한 해양시설 설치자의 자발적 참여 및 준수사항 이행 등을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6958-6965
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• 2014

인천항에서 선박평형수 배출수에 기인한 외래종을 고려한 항만환경 관리수준 설정을 위해 식물플랑크톤의 잠재적 위해종 출현 특성과 관련된 환경영향 요인을 2007년 2월부터 2009년 11월까지 인천항 내측 및 외측에서 계절조사를 수행하였다. 조사결과, 한국 주변해역에서 출현한 바 있는 식물플랑크톤 62종이 관찰되었고, 그 중에 적조원인종 13종과 독소생산종 7종의 잠재적 위해종이 관찰되었다. 잠재적 위해종은 여름철과 겨울철에 인천항 외측에서 더 다양하게 출현하였다. 봄과 겨울철에는 적조원인종인 Skeletonema spp., Thalassiosira nordenskioldii, Paralia sulcata가 항만 내측 (평균 72.4%) 및 외측(평균 77.6%)에서 모두 우점 하였고, 수소이온과 부유물질의 농도와 양의 상관관계를 나타냈다(p<0.05). 여름철에는 인천항 내측에서 적조원인종(Skeletonema spp.) 및 독소생산종(Alexandrium catanella, A. tamarense, Dinophysis acuminata, Pseudo-nitzschia spp.)이 혼합 우점 (평균 74.2%) 하였으나, 외측에서는 Skeletonema spp.와 P. sulcata가 우점 (평균 67.2%)하였다. 연구기간 동안 출현한 독소생산종 들은 용존 무기질산염, 규산염, 인산염 및 화학적 산소요구량과 양의 상관관계를 나타냈다(p<0.05). 식물플랑크톤 엽록소-a 농도는 봄과 여름 및 가을철에 인천항 외측에서 각각 평균 $3.05{\mu}g/L$, $1.49{\mu}g/L$, $5.46{\mu}g/L$로 내측보다 3-5배 높은 농도가 높았고, 겨울철에는 내측 (평균 $0.94{\mu}g/L$) 및 외측 (평균 $0.95{\mu}g/L$) 간 농도 차이가 없었다. 요약하면, 인천항 외측은 다양한 적조원인종이 우점하며 엽록소-a 농도가 높았으나, 항만 내측은 여름철 독소생산종의 출현 종수가 높게 나타났고, 외측에 비해 엽록소-a 농도가 낮았다. 각 위해종들의 대 발생 가능성은 영양염, 화학적 산소요구량 및 부유물질의 농도와 비례한 것으로 나타나, 항만 내, 외측의 환경특성을 고려한 잠재적 위해종 관리가 요구된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권2호
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• pp.143-156
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• 2014

본 연구에서는 우리나라의 주변 해역에서 바다모래 채취 시 발생되는 현탁류에 대해 5년간(2008년~2012년) 해양환경조사서 내 조사 현황을 검토하였다. 이 기간 동안 연 근해역 내 7곳(남해 EEZ, 서해 EEZ, 서해 EEZ 변경 단지, 태안군 관할 해역, 안산시 관할 해역, 옹진군 관할 해역 2곳)의 바다모래 채취구역 중 2곳(EEZs와 연안역 내 채취 구역 각각 1곳)에서 현탁류 내 부유토사의 확산과 이동에 관한 현장 관측이 수행되었다. 그러나 해역별 해양물리적, 지형적 특성과 기상 조건을 반영한 조사 정점 및 범위를 선정한 사례는 확인되지 않았다. 조류, 파랑, 바람장, 수심, 하계 성층화 등의 영향에 의해 부유토사는 바다모래 채취 구역을 넘어 훨씬 더 먼 거리까지 이동될 수 있다. 따라서 바다모래 채취 과정에서 해저층 퇴적물의 재부유, 그리고 준설선박의 여수토와 배사관에서 배출되는 월류수 등에서 기인한 부유토사의 확산에 대해 집중 모니터링 방안과 세부 조사 기법의 도입이 필요하다. 또한 현탁류의 확산 경로상에서 부유물질, 영양염, 중금속 등의 오염물질로 인해 주변 해양환경과 유용 수산생물이 포함된 해양생태계 등에 미치는 누적 영향을 추적하고, 환경 피해를 최소화하기 위한 통합 지침안을 마련해야 한다.