• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.269-275
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• 2017

LNT(Lean $NO_X$ Trap), LNC(Lean $NO_X$ Catalyst), SCR(Selective Catalytic Reduction)과 같은 $NO_X$ 저감기술은 상용차뿐만이 아닌 승용차량 성능향상을 위해 지속적으로 개발이 진행되고 있다. 특히 Urea-SCR 시스템은 연료손실 없이 이론상 100%에 가깝게 $NO_X$를 저감하는 가장 효과적인 기술로 환원반응으로 배기가스를 $N_2$와 $H_2O$로 배출하기 위해 환원제인 요소수를 분사해야한다. 하지만 엔진에서와는 달리 실제차량에서의 적용은 SCR 효율이 떨어지게 된다. 따라서 실제차량에서의 SCR 효율을 극대화하는 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는, Post EURO-6 배기가스 규제에 대응하기 위한 디젤승용차량에서의 Urea-SCR의 $NO_X$ 저감 성능에 의한 저감효율의 극대화를 목적으로 실차용 Urea-SCR 시스템 위한 기초자료로 제시하고자 한다.

• 공업화학
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• 제22권4호
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• pp.429-432
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• 2011

도시 폐기물 연료(RDF) 가스화 공정에서 생성되는 촤를 보조 연료로 사용할 수 있는지 가능성을 알아보기 위하여 연소실험을 수행하였다. RDF 촤의 고위 발열량은 3000~4000 kcal/kg이었고 염소 함량은 염소기준치함량보다 낮았다. 이는 보조 연료로서의 가능성을 보여주는 것이다. 연소 배가스에서, 최대 $NO_x$와 $SO_2$의 농도는 각각 240 ppm과 223 ppm이었다. 만약 후처리 공정이 적용되면, 이들의 농도를 대기 오염배출기준을 충분히 만족시킬 수 있게 낮게 제어 가능할 것이다. HCl의 농도는 상대적으로 높았으며, 이는 RDF 연소시 HCl 배출에 주의를 기울어야 함을 의미한다. 반응기 내의 온도 분포, $O_2$와 $CO_2$의 농도변화, 고체 잔사물의 양과 연소 손실로 미루어 볼 때, 과잉공기비가 1.3이 사용되었을 때 연소 반응이 가장 안정적이었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1209-1215
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• 2022

선택적 촉매 환원법(SCR)은 질소산화물(NO_x)을 저감하는 매우 효율적인 방법으로 알려져 있으며 발생된 질소산화물(NO_x)을 질소(N₂)와 수증기(H₂O)로 환원시키는데 촉매 작용을 한다. 질소산화물(NO_x) 저감 성능을 결정하는 요소 중 하나인 촉매는 셀 밀도가 증가하면 촉매효율이 증가하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 실습선 세계로호에 설치되어 있는 발전 기관의 배기가스 조건을 모사한 실험장치를 통하여 100CPSI(60Cell)촉매의 부하에 따른 질소산화물(NO_x) 저감 성능을 확인하고 세계로호에 설치되어 있는 25.8CPSI(30Cell) 촉매의 기존 연구 자료와의 비교를 통해, 셀 밀도가 질소산화물(NO_x)의 저감에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 실험용 촉매는 셀 밀도만 변화를 주었고 형태는 벌집형(honeycomb), 조성물질은 V₂O₅-WO₃-TiO₂를 동일하게 사용하여 제작하였다. 실험결과 100CPSI(60Cell) 촉매의 질소산화물(NO_x) 농도 저감율은 평균적으로 88.5%이며 IMO specific NOx 배출량은 0.99g/kwh로 IMO Tier III NOx 배출기준을 만족하였다. 25.8CPSI(30Cell) 촉매의 경우, 질소산화물(NO_x) 농도 저감율은 78%, IMO specific NOx 배출량은 2.00g/kwh 이었다 두 촉매의 NOx 농도 저감율과 IMO specific NOx 배출량을 비교하였을 때, 100CPSI(60Cell)촉매가 25.8CPSI(30Cell) 촉매보다, NOx 농도 저감율은 10.5% 높고 IMO specific NOx 배출량은 약 2배 적은 것을 확인하였다. 따라서 촉매의 셀 밀도를 높임으로써 효율적인 탈질효과를 기대할 수 있으며 향후 실선 테스트를 통하여 검증한다면 촉매의 부피 저감을 통한 제작 비용을 줄이고 협소한 선박 기관실을 효율적으로 사용하기 위한 실용적인 자료로서 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.474-481
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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. 디젤엔진은 이산화탄소 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 생성된다. 희박한 LNT(질소산화물 흡장촉매)와 urea-SCR(선택적인촉매환원장치)는 디젤엔진에서 질소산화물을 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 선택적인촉매환원장치의 촉매에 포함됨 조촉매의 영향을 파악하는 것이다. 망간-선택적인촉매환원장치의 질소산화물 저감 성능이 가장 우수하였으며, 망간 이온과 Zeolyst의 Al과의 이온교환이 잘 되었고, 활성화 에너지가 낮아 반응 속도가 빨라짐에 따라 질소산화물 저감 성능이 향상되었다. 7Cu-15Ba/78Zeolyst SCR 촉매의 질소산화물 저감 성능은 200도에서 32%, 500도에서 30%를 나타내며 가장 높은 성능을 나타내었고, 조촉매로 첨가된 산화바륨의 질소산화물의 흡장 물질이 Cu-SCR 촉매에 잘 분산되어 있고 Cu-SCR 촉매의 환원 반응과 더불어 산화바륨의 추가적인 질소산화물 저감 성능이 영향을 끼쳤기 때문이다. 7Cu-15Ba/Zeolyst SCR 촉매는 3종 촉매 중 열적 열화에서 내구성이 강하였다. 열적 열화에 따른 동종 성분 산화구리가 이동하여 응집되는데, 산화바륨이 주촉매 산화구리 입자의 응집을 감소시켰기 때문이다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.350-358
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• 2021

본 연구결과에서 연소로 내 온도가 848.27 ~ 1,026.80 ℃ 범위로써 평균 976.61 ℃으로 나타났으며, 온도증가에 따라 NOx 농도는 증가하는 경향으로 나타났다. 요소 사용량은 291.00 ~ 693.00 kg d^-1로 평균 542.34 kg d^-1로 나타났으며, 요소 사용량의 증가에 따라 NOx 농도는 감소하는 경향으로 나타났다. 체류시간이 3.38 ~ 9.17 s로 평균 약 5.22 s로써 설계시 고려한 2 s이내 보다 약 2.61 배 크게 나타났다. 이는 SRF 투입량 허가조건인 1,950 kg h^-1 대비 평균 SRF 투입량이 약 55.71%인 1,086 kg h^-1로써 연소실 면적은 일정하나 SRF 연소량의 감소에 따라 배가스량 감소에 따른 체류시간이 증가하는 것으로 판단된다. O₂/CO 비는 847.05 ~ 14,877.34로 평균 3,111.30으로 나타났고, O₂/CO 비 증가에 따라 NOx 농도는 다소 증가하는 경향으로 나타났다. 온도증가와 O₂/CO 비의 증가에 공기 중 질소 성분과의 연소반응이 증가하여 NOx 농도가 다소 증가하였으며, 요소 투입량 증가와 체류시간이 증가할수록 배가스의 NOx와의 반응량이 증가하여 처리 후의 NOx 농도는 다소 감소하는 경향으로 나타났다. TMS 자료에 의한 굴뚝 출구에서의 NOx 농도는 7.88 ~ 34.02 ppm으로 평균 19.92 ppm으로써 배출허용기준 60 ppm 이내로 배출되었다. NOx 배출계수는 1.058 ~ 1.795 kg ton^-1으로써 평균 1.450 kg ton^-1으로 나타났다. 본 연구결과 NOx 배출계수는 기타 고체연료인 최대 배출계수 5.830 kg ton^-1 약 24.87%로 나타났으며, 기타 합성수지류와 기타 사업장폐기물의 배출계수인 1.817 kg ton^-1, 3.322 kg ton^-1 대비 각각 79.80%, 43.65%로 나타났다. 기 유사 연구결과인 NIER 고시(2005-9)의 RDF 배출계수인 1.400 kg ton^-1과 유사하게 나타났으며, 최대로 나타난 SRF의 경우인 배출계수 13.210 kg ton^-1에 비해 약 10.98%로 나타났다. 따라서 NOx의 배출계수는 편차가 크게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3127-3134
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• 2013

본 연구는 DME 연료를 사용할 수 있도록 변경된 엔진의 제어 알고리즘, 로직구성 및 차량상태에서 검증결과를 나타낸 것으로써, 제어구조 및 자동코드 생성기법에 의한 제어로직 설계과정과 제어 맵을 소개하고 최종적으로 제어의 신뢰성 및 성능을 검증한 것이다. 제어구조는 운전자 요구를 엔진발생토크로 구현하기위한 분사제어부와 배기가스 및 동력특성을 만족시키기 위한 공기제어 시스템부로 크게 구성되며, 제어로직은 제어응답성을 향상시키기 위하여 각 제어 기능별로 앞먹임 및 뒤먹임 제어부로 설계되었고, 앞먹임 제어부의 제어 맵은 엔진모델을 이용하여 생성한 뒤, 이를 엔진 및 차량 시험과정에서 보정하였다. 개발된 제어기를 장착하여 차량 시험모드를 완주하였으며, EGR, VGT 및 분사시기 보정에 의하여 배출가스 저감효과를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권12호
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• pp.1199-1206
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• 2015

본 연구는 경유와 바이오디젤(대두유) 혼합연료의 디젤엔진 배기특성을 조사하였고, 연료 혼합비는 BD(biodiesel)3, BD5, BD20, BD50 및 BD100이며, 분사압력 조건을 400 bar, 600 bar, 800 bar, 1000 bar 및 1200 bar로 변화시켰다. 그리고 연료 혼합비 및 분사압력에 따른 엔진배출물인 NOx와 Soot의 정량적인 분석을 위해 통계학에 기초한 피어슨 상관계수와 스피어만 상관계수를 이하였다. 본 연구의 결과로서 실험변수인 혼합비와 분사압력에 대한 NOx 및 Soot 발생량의 피어슨 상관계수는 -0.811이며, 스피어만 상관계수는 -0.884로 NOx와 Soot 발생량 관계가 선형적이며, 이것은 trade-off관계를 나타낸다. 또한 각각의 분사압력 조건에서 피어슨 상관계수가 음의 상관 관계를 나타내며 이것은 NOx와 Soot 배출관계가 반비례적인 것을 나타낸다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.629-637
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• 2015

As concern about energy security and global warming many countries have been making effort to reduce fossil fuel. In the case of US, as one of the efforts, the standards of the alcohol vehicle fuels(including blended with gasoline) have been established. Alcohol is known that make some trouble concerning startability, durability and corrosion when using as fuel of a conventional vehicle. For these reason, alcohol usage needs not only the fuel standard, but also a modified car. In the case of Korea, although there are no the standard and the modified vehicle yet, high concentration alcohol blended fuel has being sold at illegal market. In this study, exhaust gas and performance of the conventional vehicle that alcohol(methanol and isopropyl alcohol) blends were fueled were measured to notify danger of using them without preparation of institutional arrangements. Also, to analyze correlation characteristics of the fuels and them, property test of the fuels was conducted. The test result show that bad-startability caused by low RVP and high T10 affected increase in NMOG and CO. NOx was increased under the highest short term fuel trim caused by high Oxygen content and low NHV of alcohol. According to increasing as alcohol content, fuel economy and acceleration ability were decreased but $CO_2$ was not significantly decreased.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.487-492
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• 2010

For developing a two-stroke free-piston hydrogen engine with high efficiency and low emission, determination of the scavenging type is one of the most important factor. In this research, backfire characteristics for loop scavenging were analyzed with the number of piston crevice volume and piston expansion speed. Rapid Compression Expansion Machine, RCEM was used for combustion research of the free piston $H_2$ engine in the experiment. As the results, it was shown that although backfire occurring in a loop scavenging type can be partially controled by a complete exhaust of burned gas, possibility of backfire basically exist due to the structure which piston crevice volumes contact with fresh mixture in a scavenging port. However, a loop scavenging may be considered as combustion chamber of a free piston $H_2$ engine from the point of view that backfire does not occur nearby lean equivalence ratio obtained high thermal efficiency. It was also analyzed that an advances of backfire occurrence timing with increase of the fuel-air equivalence ratio were due to promotion of flame propagation into piston crevice volumes by decrease of the quenching distance.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.95-105
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• 2012

The selective catalytic reduction (SCR) system is a highly-effective aftertreatment device for NOx reduction of diesel engines. Generally, the ammonia ($NH_3$) was generated from reaction mechanism of SCR in the SCR system using the liquid urea as the reluctant. Therefore, the precise urea dosing control is a very important key for NOx and $NH_3$ slip reduction in the SCR system. This paper investigated NOx and $NH_3$ emission characteristics of urea-SCR dosing system based on model-based control algorithm in order to reduce NOx. In the map-based control algorithm, target amount of urea solution was determined by mass flow rate of exhaust gas obtained from engine rpm, torque and $O_2$ for feed-back control NOx concentration should be measured by NOx sensor. Moreover, this algorithm can not estimate $NH_3$ absorbed on the catalyst. Hence, the urea injection can be too rich or too lean. In this study, the model-based control algorithm was developed and evaluated on the numerical model describing physical and chemical phenomena in SCR system. One channel thermo-fluid model coupled with finely tuned chemical reaction model was applied to this control algorithm. The vehicle test was carried out by using map-based and model-based control algorithms in the NEDC mode in order to evaluate the performance of the model based control algorithm.