• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.609-617
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• 2000

본 연구에서는 소각로용 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매개발의 일환으로, 소각로 배기가스 중에 다량 함유되어 있는 염화수소 (HCl) 기체가 촉매활성에 미치는 영향에 관하여 고찰하였다. 연구에 사용된 촉매는 상용 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매와 구리이온이 교환된 모더나이트형 제올라이트, CuHM 촉매로 실험은 수분의 유무에 따라 건조가스 조건과 습윤가스 조건으로 나누어 수행하였다. 건조가스 조건에서는 염화수소농도가 증가함에 따라 CuHM 촉매의 NO 제거활성이 가역적으로 증가하는 반면 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매는 비가역적으로 저하되는 상반되는 결과를 보였다. 그리고 수분이 포함된 습윤가스 조건에서는 CuHM와 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매 모두 비가역적으로 활성이 감소됨이 관찰되었으나, 상대적으로 CuHM이 보다 안정적인 활성을 나타내었다. 이러한 활성변화는 $NH_3$ TPD(Temperature Programmed Desorption) 탈착곡선의 증가, 감소로부터 HCl에 따른 일시적인 산량 증가 또는 영구적인 산점의 변화와 관계됨을 알 수 있었다. 그리고 BET 및 ICP 분석을 통하여 염화수소기체에 의한 촉매의 표면적과 $Cu^{{+}{+}}$ 및 $V_2O_5$ 함유량의 변화를 관찰하였다. 이상의 연구결과로부터 HCl과 같은 산가스를 함유하고 있는 배기가스 중의 질소산화물을 제거할 경우 CuHM 촉매에 대한 선택적 촉매 환원공정의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.104-110
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• 2010

국내에서 가동 중인 석탄, 오리멀젼, LNG 등의 화력발전소에서 선택적 촉매 환원(SCR) 공정에 사용되고 있는 촉매의 재생을 연구하기 위하여 이들 촉매의 활성 저하를 고찰하였다. XRD, ICP-AES, BET, SEM 분석 등으로 촉매의 특성분석을 수행하였고 이들 촉매에 대하여 암모니아 SCR을 행하였다. 석탄 화력발전소의 SCR 촉매는 연료 성분과 관련된 황산염과 분진의 침적에 의한 기공 폐색에 기인하여 활성저하가 발생하였다. 오리멀젼 화력발전소의 SCR 촉매는 연료에 함유된 바나듐과 황 성분 그리고 연료에 첨가된 마그네슘 화합물의 침적에 의한 기공 폐색에 기인하여 촉매 표면적이 크게 감소하였다. 그러나 촉매의 암모니아 SCR 활성은 약간 감소하였다. LNG 화력발전소의 SCR 촉매는 사용 기간이 2년 이상임에도 불구하고 활성저하는 거의 일어나지 않았다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권2호
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• pp.62-68
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• 2020

2000년대에 접어들면서 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매에 대한 광범위한 수요가 점차 증가하고 있다. SCR 촉매는 환경보호를 위해 질소산화물(NOx)의 배출 방지에 사용 된다. 일반적으로 SCR 촉매의 주성분은 TiO₂(70~80 %), WO₃(7~10 %), V₂O₅(~1 %) 등으로 구성되어있다. SCR 폐촉매는 대개 매립되어 폐기 되는데, 분해도가 극히 낮아 매립지에 영구적으로 남아있게 된다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 환경을 보호하고 페촉매에 함유되어 있는 유가금속의 회수를 위하여 새로운 첨단기술의 개발이 필요하다. 이러한 SCR 폐촉매의 처리를 위해 침출 및 액-액 추출과 같은 습식제련법이 설계되고 개발되었다. 첫 번째 단계에서 SCR 폐촉매로부터 바나듐과 텅스텐을 선택적으로 침출한 후, 액-액 추출 공정에 의해 처리되었다. 바나듐과 텅스텐의 선택적 추출을 위해 D2EHPA, PC 88A, TBP, Cyanex 272, Aliquat 336과 같은 다양한 상용 용매추출제를 이용한 실험을 수행하였다. 바나듐과 텅스텐의 추출 및 분리를 위해 세정(scrubbing) 및 탈거(stripping) 연구가 수행되고 최적화 되었다. 3상의 생성을 억제하기 위해 iso-decanol 시약을 사용하여 최적화 하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권6호
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• pp.114-124
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• 2020

시멘트 산업에서 질소산화물 배출은 중요한 문제로 인식되고 있으며 이를 저감하는 기술은 공정변경, 단계적 연소, 저 NOx 버너, SNCR, SCR로 나눌 수 있다. 이중 시멘트 산업에서 가장 많이 사용되고 있는 SNCR 운영만으로는 향후 강화될 배출허용기준을 만족시키기 어려울 것이 예상되며 SCR 등의 추가적인 장비 개선 및 기술 확보가 필요한 상황이다. 이에 따라 최근에는 국외를 중심으로 SNCR 및 SCR 동시 적용 기술, 분진 및 탈질 필터 기술과 NO 산화를 이용한 제거기술 등을 개발하고 있다.

• KSBB Journal
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• 제24권3호
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• pp.239-245
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• 2009

광학활성 styrene oxide는 친전자성반응, 친핵성반응, 산 염기반응, 산화 환원반응 등 다양한 반응을 유도할 수 있어 광학활성 중간체로 널리 사용될 수 있다. Styrene monooxygenase (SMO)를 생촉매로 이용하여 styrene의 side-chain 이중결합에 입체선택적으로 에폭사이드 링을 도입시켜 광학활성 styrene oxide 유도체를 제조할 수 있다. 다양한 기질 특이성을 가진 신규 SMO 생촉매 개발, 이상계 반응 시스템, in situ 분리 공정, multimeric oxygenase 효소발현 및 안정화 기술 개발, NADH 등 cofactor regeneration 등에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있어, 미생물유래의 SMO를 생촉매로 활용하는 광학활성 styrene oxide 유도체 제조 기술의 상업화가 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.928-935
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• 2010

폐 목재 소각 보일러 배가스로부터 질소산화물을 저감하기 위하여 설치된 선택적촉매환원 공정의 시운전 중에 전단에 설치된 여과포의 일부 소실이 발생되었다. 여과포 소실에 따른 불완전 연소 가스는 2단으로 설치된 저온 탈질촉매 표면을 미연탄소로 침적시켜 촉매의 탈질 효율을 급격히 저감시켰다. 활성 저하의 원인 분석을 위하여 XRD, EDX, BET, TGA, SEM 등 다양한 특성 분석을 실시하였다. 재생 방법으로 산 세척, 초음파 수 세척, 공기 중 소성의 방법을 적용한 결과, 공기분위기에서 $450^{\circ}C$로 2시간 소성하는 것이 최적조건 임을 밝혀내었다. 재생된 촉매는 2 cm ${\times}$ 2 cm ${\times}$ 10 cm(촉매 무게 10 g) Honeycomb 촉매 시료를 이용하여 활성을 측정한 결과 사용 전 촉매와 동일한 수준의 활성인 $180^{\circ}C$에서 NOx저감 효율 100%를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제5권3호
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• pp.509-516
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• 1994

에탄올의 제조시 불순물로서 미량 생성되는 크로톤 알데히드를 수소와 반응시켜 n-부틸알콜로 전환하여 불포화 탄화수소를 제거하는 공정에 액상수소 첨가반응을 이용하고자 하며, 기존의 기상 수소첨가반응보다 월등한 에너지 절약 효과가 있다. 반응촉매는 내구성 및 가격 등 경제적인 측면을 고려하여 니켈촉매를 선택하였으며, 반응전화율의 측정은 PMT(permanganate time) test 방법을 적용하였다. PMT는 에탄올에 미량으로 함유되어 있는 크로톤알데히드의 초기농도 증가에 따라 급격히 감소하였으며, 크로톤 알데히드로부터 n-부틸알콜로의 수첨반응은 탄소-탄소 이중결합의 환원 후, 알데히드의 환원 과정이 연속적으로 일어나고, 각 반응단계는 0차 반응속도 상수를 가진다. 실험조건 범위 내에서는 반응 온도가 높을수록, LHSV가 느릴수록 PMT는 길어지고, 반응압력은 PMT와 거의 무관함을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.630-638
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• 2009

생활폐기물 소각장에서 발생되는 질소산화물($NO_x$)을 저감을 위한 요소용액 이용 선택적 무촉매 환원(SNCR: selective non-catalytic reduction) 상용화 공정에 대하여 전산유체역학(CFD: computational fluid dynamics) 모델을 개발하였고, 이 모델은 현장 실험결과로 검증되었다. 저 농도 일산화탄소와 12% 과잉공기 조건에서 요소와 질소산화물간의 7개 화학반응식과 액적의 증발과정을 포함하는 3차원 난류반응 흐름 CFD 모델은 소각로에 설치된 SNCR 공정의 유체역학 모사를 위하여 사용하였다. 본 SNCR 공정에서는 정면 노즐 1개와 측면 노즐 2개를 사용하여 2차 연소로 내에 요소용액을 공기와 함께 분사하였다. 3개의 노즐에 동일유량으로 NSR=1.8에서 요소용액과 공기를 분사할 경우, 출구온도는 현장 실험값과 모사값이 일치하며, 질소산화물 저감효율은 실험에서는 57%, CFD 모사에서는 59%를 보여주었다. 각 노즐 별 분사유량의 비율을 변화하면서 수행된 CFD 모사 결과에서는 3개의 노즐에 동일 유량을 분사하는 것보다 정면 1개 노즐에 측면노즐 유량의 2배를 분사하는 것이 약 8% 높은 질소산화물저감 효율을 보여주었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1995년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.236-239
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• 1995

50 kW$_{th}$ 용량의 기체연료버너에서 암모니아 기체와 요소용액을 이용한 선택적 무촉매 환원법 (SNCR;Selective Non-catalytic Reduction) 으로 질소산화물 (NOx) 저감에 관하여 연구하였다. 암모니아는 요소요액보다 더 낮은 반응온도에서 더 높은 효율을 보여주지만 경제성과 암모니아의 부식성 및 맹독성으로 인하여 취급하기에 곤란한 점이 있다. 반면에 요소용액은 적절한 액상첨가제와 기상첨가제를 사용하여 넓은 반응온도범위에서 높은 효율을 얻을 수 있으며 공정상의 조업비를 절감할 수 있다. 본 실험에서는 액상 첨가제인 $CH_3$OH 와 $C_2$H$_{5}$OH 을 사용하여 5$0^{\circ}C$ 정도의 최적반응온도 감소를 얻었으며 LPG 와 합성가스(CH$_4$:CO:H$_2$:$CO_2$=1:4:4:2) 틀 기상 첨가제로 사용하여 높은 질소산화물 저감 효율을 관찰하였다.

• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.237-242
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• 2021

미세먼지와 함께 질소산화물, 황산화물, 휘발성 유기화합물, 암모니아 비롯한 유발물질에 대한 동시 저감기술은 엄격해지는 환경규제와 실질적인 저감효과 제고를 위해 꾸준히 주목받아 왔다. 오존산화에 의한 비수용성 질소산화물 고속산화 공정은 전통적으로 적용되고 있는 선택적 촉매환원 공정에 비해 공간절약형 시스템 적용을 가능하게 할 뿐만 아니라 운영비용 절감 측면에서 매우 효과적인 방법으로 평가되고 있으며 황산화물을 비롯한 산성가스와 동시 저감이 가능한 공정 구현이 가능하다는 장점까지 있다. 본 논문에서는 오존 고속산화 공정에 대한 기술 이슈 및 개발 동향을 소개하며 향후 산업적 이용 확대를 위한 개발 방향에 대해서 고찰하고자 한다.