• 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.

• 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.

• 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.

• 한국가스학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-6
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• 2013

$NO_x$ 배출허용기준이 강화되는 배출가스 규제에 대응하기 위한 대안으로서 제시되는 천연가스-수소 혼합연료 (HCNG)는 수소의 빠른 화염속도와 넓은 가연범위를 이용하여 후처리 장치 없이 규제치를 만족할 수 있어 디젤엔진에 비해 저공해성이나 가격경쟁력 측면에서 유리한 장점이 있다. 열효율 측면에서도 우수성을 인정받는 HCNG 연료는 수소 혼합율은 물론 운전영역별 운전전략에 따라 연소특성이 달라진다. 본 연구에서는 대형 천연가스 엔진에 수소혼합율 30%의 HCNG 연료를 적용하여 운전영역별 안정적인 연소특성 및 배출가스 특성을 살펴봄으로써 상용화 가능성과 운전전략을 포함한 기술 개발방향에 대해 검토하고자 하였다.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제18권1호
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• pp.66-71
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• 2018

Purpose: Performance recovered from SCR through cleaning was studied, measuring differential pressure, NOx reduction efficiency, fuel consumption and engine power before and after cleaning. Ideal cleaning intervals are proposed based on SCR mileage and differential pressure. SCR endurance and reliability improvements through cleaning were studied through physicochemical testing of SCR durability at 43,000km 50,000km, and 110,000km respectively. Methods: Engine power, fuel consumption and exhaust gas were measured using engine full load tests and ND-13 MODE by installing the SCR before cleaned at total engine mileages of 400,000 km, 300,000km and 200,000km. The same tests were performed after cleaning the SCR catalytic converter. Endurance and reliability of the SCR cleaning was studied through the same test by SCR catalyst after each 43,000km 50,000km, 110,000km, durability test on SCR cleaning. Conclusion: We confirmed the low-performance of the SCR due to clogging is restored by SCR cleaning technology. The NOx reduction efficiency was restored to 82%, 86% and 88% from 69%, 72% and 79%. As well as the NOx reduction efficiency, it was confirmed that the engine power, fuel consumption and back pressure was restored to fresh SCR levels. As a result of the durability and reliability achieved through SCR cleaning, we confined the appearance and reduction efficiency through visual inspection and ND-13 MODE are similar to new SCR catalysts. Finally, it was judged that there was no change in performance even when driving the SCR without cleaning throughout the 100,000 km mileage warranty.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.189-196
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• 2011

최근, 승용차는 물론 대형차에서도 하이브리드시스템 등의 전기동력방식을 도입하려는 연구개발이 활발하다. 기존의 내연기관을 대체하는 전기구동모터를 이용하여 차량을 구동하는 전기동력방식을 채용하는 것이 한층 더 효율적이며 가속성능, 승차감 등의 면에서도 유리한 점이 많다. 그러나 모터는 엔진과 전혀 다른 특징을 갖기 때문에 동력성능과 에너지효율에 관한 적합한 평가수법을 검토할 필요가 있다. 본 논문에서는 전기구동버스에 대한 구동모터 시스템을 다이나모미터 상에서 운전하여, 노선버스의 운행패턴을 반영한 모의운전을 실시, 가속성능 및 에너지변환효율, 회생효과의 평가방법 등을 고찰하였다. 그 결과 실 주행 패턴운전에 대한 모터일률, 전력량 등의 계측으로부터 모터 변환효율은 90% 전후, 회생전력량은 요구전력량의 40% 이상으로 평가되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권2호
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• pp.163-171
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• 1998

Continuously contacting with camshaft the face of Valve Lifter made of cast iron brings about abnormal wear such as unfairwear or earlywear because it is heavily loaded in the valve train systems as the engine gets more powered. This abnormal wear becomes a defet namely over-clearance when the valve is lifting so that the fuel gas imperfectly combusted by unsuitable open or close aaction of the engine valve in the combustion chamber. The imperfect combustion in the end results in the major cause of air pollution and combustion chamber. The imperfectly combusted by unsuitable open or close action of the engine valve in the combustion chamber. The imperfect combustion in the end results in the major causes of air pollution and decrease of the engine output. Consequently to prevent this wear this study was to develop the valve lifter which is joined by brazing process with SCM435H and a tip by manufacturing the face as a superhardened which is joined by brazing process with SCM435H and a tip by manufacturing the face as a superhardened ceramics alloy which has high wear resistance. Having the excellent surface hardness with Hv1100-1200 the sintered body developed with superhardened alloy(WC) can endure the severe face loading in the valve train system. We experienced with various brazing alloys and obtained the excellent joining strength to the joint had 150MPa shear strength. Interface analysis and microstructure in a joint were examined through SEM & EDS Optical microscope. Also 2,500 hours high speed(3,000-4,000 rpm) and continuous (1step 12hr) engine dynamo testing was carried out to casting valve liter and ceramics-metal joint valve lifter so that the abnormal wears were compared and evaluated.

• 한국대기환경학회지
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• 제24권1호
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• pp.72-82
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• 2008

Benzene is a very harmful and toxic compound known as human carcinogen by all routes of exposure. Owing to the risky feature of benzene, several countries such as Japan, UK and EU have established the ambient air quality standard and protect from that risk of it. Korea also has designated it as one of the criteria air pollutants and established the concentration limit ($5\;{\mu}g/m^3$) in the air and is going to apply the standard from 2010. Benzene is emitted from various sources such as combustion plants, production processes, waste treatment facilities and also automobiles. Mobile source is known as one of the major emission sources of benzene. In this study, we estimated the domestic emissions of benzene from mobile source and compared the results with those of advanced countries. Mobile source was divided into 2 categories, Le., on-road source and non-road source. The total emissions of benzene from mobile source were estimated as 3,106 tons/yr and 1,612 tons/yr was emitted from on-road source and 1,494 tons/yr was from non-road source. Emission ratio of benzene from on-road source showed that 80.0% was from passenger cars, 10.1% was from taxis, 7.2% was from light-duty vehicles, 2.5% was from heavy-duty vehicles and 0.2% was from buses. In the case of non-road source, the distribution showed that 66.3% was from construction machineries, 14.5% was from locomotives, 11.7% was from ships, 7.1% was from agriculture equipments and 0.5% was from aircrafts. The cold-start emissions were estimated as 942 tons/yr and this value was almost 1.5 times greater than that for hot engine emissions (608 tons/yr). In addition, the fuel-based distribution was 65.9%, 31.1% and 2.8% from gasoline, LPG and diesel vehicles, respectively. The emission ratio from mobile source occupied 65% and 30% of total benzene emissions in USA and UK, respectively. In case of Korea, the emission ratio of benzene from mobile source occupied 29% (15% from on-road source, 14% from non-road source) which showed similar value with UK.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.1-9
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• 2015

디젤 자동차의 점점 강화되는 $NO_X$ 배기가스 규제를 만족하기 위해서는 화학공학 기반의 SCR 반응모델을 사용한 모델기반 제어 알고리즘 개발이 필요하다. 본 연구에서는 소형 경유차량을 대상으로 $NO_X$ 를 저감하기 위한 배기 후처리 시스템 모델을 설계하기 위하여 SCR 시스템 모델링과 Rig 실험 및 Matlab 을 이용하여 시뮬레이션 및 검증을 하였다. SCR Rig 실험은 디젤엔진에서 배출되는 배기가스와 같은 성분의 모사가스를 생성하여 공간속도와 온도의 변화에 의한 SCR 의 $NO_X$ 저감효율에 대한 실험 조건 및 데이터를 획득하였다. 또한, 제안된 모델은 Rig 실험에서 사용한 실험조건과 결과데이터를 이용하여 Matlab 을 통해 검증하였으며 시뮬레이션 시 필요한 모델의 파라미터 값들은 실험데이터를 기반으로 최적화하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.368-377
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• 2013

대형디젤기관 배기가스 저감용 Urea-SCR 시스템은 높은 NOx 저감율을 보이는 반면, 높은 관통도를 갖는 요소수가 벽면 충돌 후 증발하지 못하고 벽면에 머물게 되어 우레아염을 형성한다. 우레아염 생성 방지를 위한 방안으로 벽면유동 형성을 촉진하기위한 믹서-하우징 조립체의 형상 최적화와 관련된 실험적 연구가 수행되었다. 하우징 경사각 변화 및 믹서 설치위치에 따라 벽면유동의 증가 가능성이 hot-wire 시스템을 이용하여 조사되었다. 벽면 유동은 하우징 경사각 및 믹서 설치 위치에 큰 영향을 받으며, 하우징 경사각이 있고 믹서가 하우징 후단에 설치될 때 벽면유동이 향상되는 것을 알 수 있었다.