• 신재생에너지
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• 제20권3호
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• pp.1-11
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• 2024

Livestock manure solid fuel has been studied as a promising domestic energy resource for reducing greenhouse gas emissions in agricultural fields. To successfully commercialize this technology, the environmental facilities require optimization in accordance with domestic environmental standards. In the present study, a computational analysis model of a livestock manure solid fuel boiler system was developed using Aspen Plus^® to investigate nitrogen oxides (NOx) emissions and NOx conversion efficiency using urea-based selective non-catalytic reduction (SNCR). All data were compared across different livestock species and simulated at various operating temperatures. The simulation showed that NOx emissions were the highest from chicken manure and the lowest from swine manure. However, when converted to an oxygen concentration of 12%, NOx emissions were the highest from cattle manure. Dominant factors influencing NOx emissions through a range of temperatures were analyzed, and the optimal operating temperature range (875-950℃) was derived.

• 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.

• 청정기술
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• 제24권2호
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• pp.127-134
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• 2018

국제해사기구에서는 선박 배기가스 내 질소산화물($NO_x$) 배출에 대한 강화된 Tier III 규제가 2016년부터 적용됨에 따라 이를 대응하기 위한 노력이 필요하다. $NO_x$ 저감 방법으로 선택적 촉매 환원법(Selective catalytic reduction, SCR)을 주로 사용하고 있으며, 세라믹 허니컴 촉매를 주로 사용하고 있다. 그러나 기존의 세라믹 허니컴 촉매는 약한 강도로 인하여 운전상 문제가 발생하거나 유지 및 보수에 있어서도 어려움을 갖는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 세라믹 허니컴 촉매의 단점들을 보완하기 위하여 높은 열적 안정성과 기계적 강도를 가짐과 동시에 배기가스의 다방향성 이동을 통한 낮은 배압효과 등의 장점을 가지는 금속 지지체를 적용하였다. 이러한 금속 지지체 상에 촉매를 담지하기 위하여 유 무기바인더 첨가를 통해 코팅슬러리를 제조하고, 이를 코팅, 건조 및 소성과정을 통해 금속 지지체 상에 견고하게 부착된 금속 지지체 기반 촉매를 제조하였다. 이러한 금속 지지체 기반 촉매는 $NO_x$ 성능평가와 초음파 및 낙하시험을 통한 접착 내구성 평가를 수행하였다. 특히, 무기바인더를 첨가한 MFC01경우 95% 이상의 $NO_x$ 전환율을 보였으며, 상용 세라믹 허니컴 촉매보다도 우수한 내구성을 보였다. 이러한 특성 및 성능평가를 통하여 개발된 금속 지지체 기반 촉매는 고효율, 고내구성을 가짐을 확인하였으며, 기존 세라믹 허니컴 촉매를 대체할 수 있는 선박용 배연탈질 촉매로서의 가능성을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1092-1099
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• 2022

대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권5호
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• pp.368-377
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• 2011

소규모의 대기오염 배출원으로부터 질소산화물을 저감하는 방법으로 제안된 패키지형 SCR (selective catalytic reduction) 시스템 내에서 암모니아 농도제어에 관한 연구가 시행되었다. SCR 시스템의 효율은 촉매층의 효율적인 활용에 좌우되며 촉매층의 효율적인 사용은 시스템에 유입되는 배기가스의 유동균일도와 암모니아 농도의 균일도에 의해 좌우된다. 본 연구에서는 주어진 최적의 유동조건에서 SCR 시스템 내에 배치된 AIG 형상과 분사 유량 조정에 따른 암모니아 농도분포를 평가하였다. 기본 유동조건에서 분사구의 각도에 따른 전산해석 결과, 배가스 유동에 대해 동류방향($0^{\circ}$)으로 암모니아를 분사한 경우의 농도분포의 RMS(%) 수치는 약 95.3%, 대향방향인 $120^{\circ}$의 각도를 가지는 경우 90.1%로 파악되어 대향방향으로의 분사가 더 효율적인 것으로 파악되었다. 유동박리영역에서 벗어나도록 분사구의 위치를 변경하고 기초계산에서의 속도분포와 농도분포를 기준으로 환원제 유량을 조정한 결과 RMS(%) 수치를 최대 62.8%까지 하강시키는 효과를 가져왔다. AIG 형상 및 배치구조에 혼합증진의 효과를 정리하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제13권3호
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• pp.134-142
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• 2008

In the case of heavy duty diesel engines, the Urea-SCR system is currently considered to reduce the NOx emission as a proved technology, and it is widely studied to get the high performance and durability. However, the nozzles to inject the urea-water solution into the exhaust pipe occur some problems, including the nozzle clogging, deposition of urea-water solution on the inner wall of the exhaust pipe, resulting in the production of urea salt. In this study, a swirl-type twin-fluid nozzle to produce more fine droplets was used as a method to solve the problems. The effect of the nozzle cap geometry, including the length to diameter ratio ($l_o/d_o$) and chamfer, on the spray characteristics were investigated experimentally. The length to diameter ratio of nozzle cap were varied from 0.25 to 1.125. The chamfer angle of the nozzle cap was constant at 90o. The mean velocity and droplet size distributions of the spray were measured using a 2-D PDA (phase Doppler analyzer) system, and the spray half-width, AMD (arithmetic mean diameter) and SMD (Sauter mean diameter) were analyzed. At result, The larger length to diameter ratio of nozzle cap were more small SMD and AMD. The effect of the chamfer did increase the radial velocity, while it did not affect the atomization effect.