• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.60-66
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• 2014

A control oriented model of the Lean $NO_x$ trap (LNT) was developed to determine the timing of $NO_x$ regeneration. The LNT model consists of $NO_x$ storage and reduction model. Once $NO_x$ is stored ($NO_x$ storage model), at the right timing $NO_x$ should be released and then reduced ($NO_x$ reduction model) with reductants on the catalyst active sites, called regeneration. The $NO_x$ storage model simulates the degree of stored $NO_x$ in the LNT. It is structured by an instantaneous $NO_x$ storage efficiency and the $NO_x$ storage capacity model. The $NO_x$ storge capacity model was modeled to have a Gaussian distribution with a function of exhaust gas temperature. $NO_x$ release and reduction reactions for the $NO_x$ reduction model were modeled as Arrhenius equations. The parameter identification was optimally performed by the data of the bench flow reactor test results at space velocity 50,000/hr, 80,000/hr, and temperature of $250-500^{\circ}C$. The LNT model state, storage fraction indicates the degree of stored $NO_x$ in the LNT and thus, the timing of the regeneration can be determined based on it. For practical purpose, this model will be verified more completely by engine test data which simulate the NEDC transient mode.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.64-71
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• 2013

In this study we designed a lean $NO_x$ trap (LNT) model with $GT-POWER^{TM}$ program and then the LNT model was compared to the bench flow reactor test results. This model consists of 9 kinetic reactions to represent the main steps of NO oxidation, $NO_x$ adsorption, $NO_x$ release and then its reduction. The comparison was performed on the operating conditions at the space velocity of 50,000 1/hr and 80,000 1/hr with the temperature range of $200^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ with the even spaced temperature step of $50^{\circ}C$. The experimental results show that the $NO_x$ conversion efficiency was enhanced by the temperature up to $350^{\circ}C$ and then decayed at higher temperatures. The LNT model predicts the similar trend of the $NO_x$ conversion efficiency to the experimental results below $350^{\circ}C$, but overestimates above $350^{\circ}C$. This overestimation comes from the higher reduction efficiency which was obtained by the different reduction gas composition such as $C_3H_6$ in the model to replace $CH_4$, $C_2H_4$ in the bench test.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.345-351
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• 2016

This study was carried out to determine an optimal lean $NO_x$ trap (LNT) regeneration condition based on a $NO_x$ storage fraction. The LNT regeneration was performed by an in-cylinder post fuel injection method. A $NO_x$ storage fraction is defined by the ratio of current cumulated $NO_x$ amount in the LNT to the $NO_x$ storage capacity: 0 means empty and 1 fully loaded. In this study five engine operating conditions were chosen to represent the New European Driving Cycle. With various $NO_x$ storage fractions each engine operating condition, the LNT regeneration was executed and then $NO_x$ conversion efficiency, additional fuel consumption, CO and THC slip, peak catalyst temperature were measured. The results showed that there exist an optimal condition to regenerate the LNT, eg. 1500 rpm 6 bar BMEP with below 0.7 $NO_x$ storage fraction in this experimental constraint.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.169-177
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• 2015

In this study we investigated the regeneration methods for the lean $NO_x$ trap (LNT) catalyst in a 2.2L direct injection diesel engine. The regeneration methods were 1) in-cylinder post fuel injection and 2) external fuel injection strategy. The in-cylinder post fuel injection method uses in-cylinder injectors with the addition of the post fuel injection to supply enough reductants such as CO, $H_2$, THC. The external fuel injection method was enabled by installing a fuel injector with a wide spray angle before the LNT catalyst. Through the engine experiment, the $NO_x$ conversion efficiency, the amount of reductant exhaust gases, fuel consumption, and temperature behavior in the LNT catalyst were evaluated and compared for the two regeneration methods.

• 동력기계공학회지
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• 제14권6호
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• pp.13-19
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• 2010

이 논문에서는 디젤자동차용 LNT와 SCR 촉매의 NO, $NH_3$ 흡착 및 탈리의 기본 특성과 수열화 온도와 시간 및 정량화된 황피독 농도에 대한 de-$NO_x$ 촉매의 내구성을 평가하였다. LNT 촉매는 열적으로 열화됨에 따라 Pt 및 Ba의 소결 및 응집으로 활성이 떨어져 $NO_x$ 전환율은 감소하였다. 반면에 Pt의 비활성화로 중간생성물인 $NH_3$ 생성량은 증가하였으며, 이때 생성된 $NH_3$는 LNT+SCR 복합시스템의 SCR 촉매의 환원제 역할을 담당한다. 1.0 g/L 이상의 황이 피독된 LNT 촉매는 탈황을 하여도 질소 산화물 흡장물질(Ba) 의 성능이 회복이 되지 않아 $NO_x$ 전환율은 회복되지 않았으며, 탈황 후 Pt 재활성화로 인해 NO2 및 SCR 환원제인 $NH_3$ 생성량은 증가하였다. SCR 촉매의 $NO_x$ 전환율은 $700^{\circ}C$ 36h, $800^{\circ}C$ 24h로 수열화 시킨 촉매는 전이금속 입자 성장 및 zeolite 구조 파괴로 인하여 급격하게 떨어졌으며, 0.36 g/L 황 피독된 촉매는 zeolite가 가지는 강산성 특정으로 내피독성이 강하여 탈황시 $NO_x$ 전환율은 회복되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권7호
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• pp.689-696
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• 2010

디젤엔진은 높은 열효율과 우수한 연비 성능 등의 장점을 가지고 있으나, 기화된 연료와 주변 공기가 혼합된 후 착화되는 과정을 거치기 때문에 이론 공연비 영역에서는 질소산화물(NOx) 배출이 증가되는 문제점을 가지고 있다. 최근 활발히 연구되고 있는 높은 정화 효율을 가진 LNT 촉매는 희박 분위기 조건에서는 NOx를 흡장하게 되고 과농한 분위기에서는 환원 분위기 형성을 통하여 NOx를 저감시키게 된다. 희박 공연비에서 동작하는 디젤 엔진에서는 이러한 환원 과정을 이루기 위해 주기적으로 과농한 분위기를 형성해주어야만 하는데, 이러한 연구는 NOx 저감을 위해 HC를 포함한 환원제의 농도를 제어하는 기술로서 본 연구에서는 디젤을 연료로 하는 수소농후가스 발생장치를 이용하여 LNT 촉매에 환원제로서 수소농후가스를 직접 공급하는 방식으로 LNT 촉매의 NOx 저감 특성을 파악하였다.

• 청정기술
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• 제21권3호
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• pp.184-190
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• 2015

대부분의 LNT 촉매는 낮은 온도 영역에서의 NO_x 산화를 위하여 Pt와 같은 귀금속류를 사용하는 것은 경제적인 부담을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위하여 시도되었다. 즉, Pt, Pd, Rh 등과 같은 귀금속류(platinum group metal, PGM)를 사용하지 않는 LNT (lean NO_x trap)용 DeNO_x 촉매를 개발하기 위해 시도하였다. 이를 위해서 예비실험을 통해 Pt등 귀금속류등의 PGM (platinum group metal)을 사용하지 않는 Al/Co/Ni 혼합 금속 산화물을 선정하였다. 궁극적으로는, 선정된 촉매의 소성온도에 따른 물리화학적 특성 변화가 NO_x 전환율에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이들의 물리화학적인 성질을 평가하기 위해 XRD, EDS, SEM, BET 분석을 실시하였다. 이러한 평가를 실시한 결과, 모든 소성온도에서 혼합금속 산화물은 Co₂AlO₄ 및 NiAl₂O₄의 스피넬 구조가 혼재되어 있는 것으로 나타났고, NO_x 기체들의 산화-환원 반응이 이루어지기에는 충분한 기공부피와 기공크기를 갖고 있음을 알 수 있었다. 그러나 NH₃-TPD 분석 결과에서는 소성온도가 700 ℃ 이하를 유지해야 하는 것으로 판단되었다. 더욱이 ramp test를 통해서는 NO 및 NO_x 전환율을 동시에 만족할 수 있는 시료는 소성온도는 500 ℃에서 처리된 경우임을 알 수 있었다. 이러한 결과 등을 바탕으로, Al/Co/Ni=1.0/2.5/0.3 혼합 금속 산화물의 최적 소성온도는 500 ℃임을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제17권2호
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• pp.142-149
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• 2011

혼합금속산화물인 AlCoPd (1/1/0.05) 및 AlCoFe (1/1/2) 촉매의 Lean $NO_x$ Trap (LNT) 적용을 위하여 NO 및 $N_2O$에 대한 흡착 및 탈착 특성을 살펴보았다. 이들은 NO 및 $N_2O$에 대해 산화 과정 없이도 NO를 잘 흡착하는 성능을 나타냈다. 산소가 공존하는 복합 성분의 흡착에서는 흡착량이 많이 떨어졌지만 NO의 경우 산소대비 높은 선택성과 흡착능을 유지한 반면 $N_2O$의 선택성과 흡착능은 급격히 떨어지는 양상을 나타냈다. 또한 TPD로 살펴본 탈착 특성에서는 고온 영역에서 NO 및 $N_2O$성분이 분해되며 생성된 산소 성분 등이 높은 온도에서도 촉매에 강하게 결합되어 있는 것으로 파악되었다.

• 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.

• 한국대기환경학회지
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• 제31권6호
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• pp.562-572
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• 2015

$NO_x$ emissions from diesel vehicles have been regarded as a main cause of high $NO_2$ concentration in metropolitan area. Recent studies have shown that the on-road $NO_x$ emissions of diesel vehicles are quite higher than the emission limits specified with the pre-defined test method for emission certification. To reduce air pollutants effectively, the discrepancy of emissions in certification and real-driving conditions should be tackled. In this study, the real-driving emissions have been estimated with portable emission measurement system (PEMS). The results of this study have shown that the on-road $NO_x$ emissions from diesel vehicles have been decreased as the introduction of stricter emission regulation, EURO-6, but additional reduction should be still required and robust technologies should be applied to control $NO_x$ in real-driving conditions. RDE-LDV (Real Driving Emission - Light Duty Vehicles) test method being developed in the European Union can represent excessive on-road $NO_x$ emissions of diesel vehicles as applied emission technologies and can be a solution to remove discrepant $NO_x$ emissions between certification and Korean real-driving conditions. Among the $NO_x$ reduction technologies for EURO-6 diesel vehicles, selective catalytic reduction (SCR) system has shown the better performance than lean $NO_x$ trap (LNT) system to control on-road $NO_x$ emissions. Implementing RDE-LDV will require vehicle manufacturers to adopt the more effective $NO_x$ reduction technology in real driving conditions.