• 한국분무공학회지
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• 제29권2호
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• pp.68-74
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• 2024

As awareness of environmental pollution problems increases worldwide, interest in air pollutants is increasing. In particular, NOx and PM, which are major pollutants in diesel vehicles, are contributing significantly to emissions. As a result, its importance is increasing. In this study, based on research results applied to large diesel vehicles, the problem of natural regeneration caused by low exhaust gas temperature during low speed and low load operation is solved by applying a complex regeneration DPF that is not affected by temperature conditions to small diesel vehicles. The feasibility of application to small diesel vehicles was reviewed by measuring the emission reduction efficiency. As a result of the engine test, the power reduction rate and fuel consumption rate before and after device installation under full load conditions were 2.9% decrease and 3.5% increase, respectively, satisfying the standard for a 5% reduction, and as a result of the regeneration equilibrium temperature (BPT) test, the regeneration temperature was 310℃. appeared at the level. The reduction efficiency test results for the actual vehicle durability test equipment showed 97.3% PM, 51.0% CO, and 31.1% HC, while the city commuter vehicle had PM 97.5%, CO 61.7%, HC 40.0%, and the school bus vehicle had PM 96.8%, CO 44.4%, HC 34.3%, and low-speed logistics vehicles showed a reduction efficiency of 98.2% for PM, 36.0% for CO, and 45.7% for HC. Based on the results of this study, in the future, it is necessary to secure DPF technology suitable for all vehicle types through actual vehicle application research on temperature condition-insensitive composite regenerative DPF for medium-sized vehicles.

• 자원리싸이클링
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• 제22권2호
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• pp.53-61
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• 2013

2000년대 이후 화력발전소, 열병합발전소 및 소각로, 화학플랜트 등 고정 오염원의 질소산화물의 배출규제가 발효됨에 따라 대규모 배출업체를 시작으로 SCR(선택적 촉매 환원법) 탈질설비를 도입하고 있으며, 배출오염물 총량규제 등 점차적으로 배출규제가 강화되고 적용 범위가 확대됨으로 인하여 SCR 탈질촉매의 사용량이 증가하는 추세이다. 발전소나 소각장 등에 이미 설치된 SCR 탈질촉매는 2010년을 기점으로 비활성화하여 새로운 촉매로 교체됨으로써 폐촉매가 폐기물이 아닌 자원으로서 재활용하기 위한 기술개발이 절실히 필요한 상황이다. 본 연구에서는 폐촉매 재활용 기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석범위는 1975년 ~ 2012년까지의 미국, 유럽연합, 일본, 한국의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였고, 기술의 정의에 의해 필터링 하였다. 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술에 따라 분석하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제19권4호
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• pp.155-166
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• 2014

This review will be concentrated on the spray characteristics of bioethanol and its derived fuels such as ethanol-diesel, ethanol-biodiesel in compression ignition (CI) engines. The difficulty in meeting the severe limitations on NOx and PM emissions in CI engines has brought about many methods for the application of ethanol because ethanol diffusion flames in engine produce virtually no soot. The most popular method for the application of ethanol as a fuel in CI engines is the blending of ethanol with diesel. The physical properties of ethanol and its derivatives related to spray characteristics such as viscosity, density and surface tension are discussed. Viscosity and density of e-diesel and e-biodiesel generally are decreased with increase in ethanol content and temperature. More than 22% and 30% of ethanol addition would not satisfied the requirement of viscosity and density in EN 590, respectively. Investigation of neat ethanol sprays in CI engines was conducted by very few researchers. The effect of ambient temperature on liquid phase penetration is a controversial topic due to the opposite result between two studies. More researches are required for the spray characteristics of neat ethanol in CI engines. The ethanol blended fuels in CI engines can be classified into ethanol-diesel blend (e-diesel) and ethanol-biodiesel (e-biodiesel) blend. Even though dodecanol and n-butanol are rarely used, the addition of biodiesel as blend stabilizer is the prevailing method because it has the advantage of increasing the biofuel concentration in diesel fuel. Spray penetration and SMD of e-diesel and e-biodiesel decrease with increase in ethanol concentration, and in ambient pressure. However, spray angle is increased with increase in the ethanol percentage in e-diesel. As the ambient pressure increases, liquid phase penetration was decreased, but spray angle was increased in e-diesel. The increase in ambient temperature showed the slight effect on liquid phase penetration, but spray angle was decreased. A numerical study of micro-explosion concluded that the optimum composition of e-diesel binary mixture for micro-explosion was approximately E50D50, while that of e-biodiesel binary mixture was E30B70 due to the lower volatility of biodiesel. Adding less volatile biodiesel into the ternary mixture of ethanol-biodiesel-diesel can remarkably enhance micro-explosion. Addition of ethanol up to 20% in e-biodiesel showed no effect on spray penetration. However, increase of nozzle orifice diameter results in increase of spray penetration. The more study on liquid phase penetration and SMD in e-diesel and e-biodiesel is required.

• 한국환경농학회지
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• 제40권3호
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• pp.211-218
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• 2021

BACKGROUND: Fine particulate matter (PM_2.5) is produced by chemical reactions between various precursors. PM_2.5 has been found to create greater human risk than particulate matter (PM₁₀), with diameters that are generally 10 micrometers and smaller. Ammonia (NH₃) and nitrogen oxides (NOx) are the sources of secondary generation of PM_2.5. These substances generate PM_2.5 through some chemical reactions in the atmosphere. Through chemical reactions in the atmosphere, NH₃ generates PM_2.5. It is the causative agent of PM_2.5. In 2017 the annual ammonia emission recorded from the agricultural sector was 244,335 tons, which accounted for about 79.3% of the total ammonia emission in Korea in that year. To address this issue, the agricultural sector announced the inclusion of reducing fine particulate matter and ammonia emissions by 30% in its targets for the year 2022. This may be achieved through analyses of its emission characteristics by monitoring the PM_2.5 and NH₃. METHODS AND RESULTS: In this study, the PM_2.5 concentration was measured real-time (every 1 hour) by using beta radiation from the particle dust measuring device (Spirant BAM). NH₃ concentration was analyzed real-time by Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS). The concentrations of ozone (O₃) and nitrogen dioxide (NO₂) were continuously measured and analyzed for the masses collected on filter papers by ultraviolet photometry and chemiluminescence. CONCLUSION: This study established air pollutant monitoring system in agricultural areas to analyze the NH₃ emission characteristics. The amount of PM_2.5 and NH₃ emission in agriculture was measured. Scientific evidence in agricultural areas was obtained by identifying the emission concentration and characteristics per season (monthly) and per hour.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.66-73
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• 2021

본 연구에서 인증을 위한 표준가스 종류의 변화가 대형 천연가스 엔진에 미치는 영향을 살펴보기 위해 전부하 시험과 WHTC 모드 시험 조건에서 엔진 성능 및 배기 특성을 비교하고 그 결과를 분석하였다. 실험에 사용된 연료는 표준 가스 두 종류(G_r, G₂₃)와 시중에 유통되고 있는 천연가스, 총 3종류를 적용하였다. 연료 조성이 다른 3가지 천연가스의 실험결과 엔진 성능 특성은 질소 함유율이 높은 G₂₃ 연료에 대해서 토크, 연료소모율, 열효율 결과가 모두 다른 연료에 비해 악화되는 결과를 보였다. 또한 인증시험모드인 WHTC 모드에서 평가하였을 때, G₂₃ 연료를 적용한 경우 다른 두 연료에 비해 이산화탄소 및 일산화탄소 배출량은 감소하고 메탄, 질소산화물 및 입자상물질의 개수 배출량은 증가하여 질소산화물의 경우 EURO VI 규제치를 만족할 수 없었다.

• 한국항만경제학회지
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• 제38권3호
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• pp.29-51
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• 2022

본 연구의 목적은 국제해사기구(IMO)의 배출규제해역(ECA) 시행에 따른 환경규제가 페리 선사들의 재무지표로 구성된 효율성에 어떠한 영향을 미쳤는지 실증적으로 분석하는데 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2004년부터 2017년 까지 북유럽, 지중해, 북미 지역의 8개 페리선사의 재무데이터를 수집하여, ECA가 페리선사의 재무성과에 미친 영향을 효율성의 관점에서 지역별로 추정하였다. 방법론적 측면에서 본 연구의 학술적 기여는 다음과 같다. DEA의 자의적인 변수 선정 문제를 완화하기 위하여 Dyson et al.(2001)이 제시한 변수 선정 기준을 적용했으며, Network SBM DEA 모형을 통하여 기업의 규모를 고려하는 동시에 기업의 수익 창출 과정을 단계별로 구분하여 재무성과를 보다 세밀하게 측정하였다. 또한 BTR 모형을 적용하여 편의(Bias)를 최소화한 결과를 도출하였다. 연구 결과 가장 강한 규제를 받았던 북유럽 선사의 경우 오히려 효율성의 꾸준한 증가가 관측되었다. 북미지역 선사들의 경우 정부지원금이 효율성에 큰 영향을 미친 것으로 드러났으며, 상대적으로 ECA와 유가에 의한 영향은 적었던 것으로 관측되었다. 반면 지중해 지역의 경우 가장 낮은 수준의 규제를 받았음에도 불구하고, 규제 이후로 효율성 값이 낮아지는 모습이 관측되었다. 본 연구는 향후 ECA가 확대될 예정인 아시아의 페리선사와 정책당국에 의사결정의 참고자료로서 기능할 수 있을 것으로 생각된다.

• 산업융합연구
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• 제21권7호
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• pp.19-27
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• 2023

이차전지 시장의 확대에 따라 니켈 산화광을 로터리 킬른 및 전기로 공법을 이용하여 생산하는 공정이 전 세계적으로 확대되고 있는 상황이며 지속가능한 ESG 경영 확대에 따라 배출가스 내 질소산화물 등 대기오염물질 관리가 강화되고 있다. 건식니켈제련 공정의 주요 설비 중 하나인 로터리 킬른은 광석의 건조와 예비환원을 위한 설비이며 운전 중 질소산화물이 생성되므로 질소산화물 농도 예측 운전이 필요하다. 본 연구에서는 회귀 예측을 위한 LSTM 모델과 분류 예측을 위한 LightGBM 모델을 적용한 AutoML을 사용하여 모델을 최적화 하였다. LSTM을 적용 시 5분 후 예측 값은 상관계수 0.86, MAE 5.13ppm, 40분 후 예측 값은 상관계수 0.38, MAE 10.84ppm의 결과를 얻었다. 분류 예측을 위한 LightGBM 적용 결과 Test 정확도는 5분 후 0.75에서 40분 후 0.61로 상승하여 실제 조업에 활용할 수 있는 수준까지 상승되었고 AutoML을 통한 모델 최적화 결과 5분 후 예측 값의 정확도는 0.75에서 0.80까지, 40분 후의 예측 정확도는 0.61에서 0.70까지 향상되었다. 본 연구를 통해 로터리 킬른 질소산화물 예측 값을 실제 조업에 적용하여 대기오염물질 배출규제 준수 및 ESG 경영에 기여할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권6호
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• pp.658-665
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• 2013

본 연구에서는 국제해사기구(IMO)의 뜨거운 관심분야로 부상되고 있는 선박기인 입자상물질(PM)과 오염물질 배출에 관하여 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 계측하였다. 특히, PM은 TEM 그리드를 이용해 채취하고 전자현미경으로 구조를 파악하였으며, NOx, $CO_2$, CO 등의 배기가스는 연소가스분석기(PG-250A, HORIBA)를 이용해 측정하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 선박이 항구에서 출항할 때, Bunker Change로 인한 PM 배출량은 최대 30 % 정도 차이가 있었다. 2) 정속 운항을 하면서 Bunker-A에서 L.R.F.O(3 %)로 변경할 때 측정한 PM 배출량은 $1.34mg/m^3$, L.R.F.O(3 %)로 고정해 측정한 PM 배출량은 $1.19mg/m^3$, L.R.F.O(3 %)만 사용하며 주기관 회전수를 20 % 증가시키면서 계측한 PM 배출량은 $1.40mg/m^3$ 이었다. 또한, 저질유(L.R.F.O(3 %))로 변경시 CO 농도는 약 16 % 증가하는데 비해 RPM을 20 % 상승시킨 경우에는 152 % 이상 급격한 증가를 보였다. 이러한 결과로부터 배기가스 배출의 증가는 연료유종의 영향도 있으나, RPM의 변화에 민감하다는 것을 알 수 있었다. 3) TEM 그리드로 채취한 PM은 약 $4{\sim}10{\mu}m$ 정도의 다양한 입경을 가지는 다공질 응집체 형상의 구조인 것으로 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.697-703
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• 2023

최근 대기오염으로 인한 환경오염을 줄이고자 국제 산업계의 노력의 일환으로 국제해사기구(IMO)의 규제 발효등으로 이어지고 있다. IMO는 EEXI,EEDI,CII 등 선박에서 나오는 대기오염을 줄이기 위해 각종 규제를 발효시키고 선박에서 소모되는 전력을 줄여 에너지를 절약하는 방안을 추진하고 있다. 선박에서 사용되는 전력의 대부분은 전동기가 차지한다. 선박에 설치된 전동기 중 큰 부하를 차지하는 기관실 송풍기는 수요와 관계없이 정속운전으로 운전하기 때문에 주파수제어를 통한 에너지절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 발전기의 과급기에 연소공기를 공급하는 발전기 송풍기의 전동기 주파수를 제어하여 에너지 절감에 대한 실효성을 입증하였다. 송풍기 주파수 입력에 따른 과급기출구 온도의 출력 데이터를 기반으로 시스템을 모델링하고, 과급기 출구온도를 목표값으로 하여 주파수를 제어하는 PI 제어계를 형성하여 과급기 설계기준 출구온도를 유지하면서 송풍기의 주파수 제어를 통해 연간 15,552kW 전력소모량을 절감하였다. 송풍기 팬 주파수 제어를 통한 에너지절감액의 유효성은 하계(4월~9월) 및 동계(3월~10월) 기간동안 검증하였으며 이를 토대로 실습선의 연간 6,091천원의 유류비 절약과 이산화탄소 8.5Ton, SOx 2.4kg, NOx 7.8kg의 대기오염물질 저감을 달성하였다.

• 대한교통학회지
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• 제17권4호
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• pp.99-110
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• 1999

도시지역의 대기오염은 주로 자동차에 기인하며, 이는 보편적인 현상으로 나타나고 있다. 특히 서울시의 경우 자동차에 의한 대기오염 비중이 85.7%(1997년 기준)를 차지하고 있을 만큼 큰 비중을 보이고 있다. 이에 본 연구의 1차적 관심사는 서울시 대기오염의 주된 요인인 교통부문의 개별적 분석보다는 지속가능한 도시발전을 위한 새로운 패러다임의 적용이라는 관점에서 향후 서울시의 교통.환경부문의 통합연계 분석에 대한 공감대 형성 및 활용가능성 모색에 두었다. 서울시 통행 O-D자료를 바탕으로 환경주행세 부과를 고려한 단기교통혼잡관리모형 적용결과, 교통.환경부 문간 연계통합모형의 실제 유의성을 발견할 수 있었다. 즉 환경주행세의 시행전후 비교분석에 의하면, 유류소비 단위당 500원/${\ell}$과 1,000원/${\ell}$을 부과할 경우, 오전 첨두시간대의 대기오염물질 배출량은 시행후 10.7%와 17.3%씩 감소하는 것으로 나타났다. 이에 비하여 유류소비량 저감은 20.2%와 30.3%로서, 저감비율이 상대적으로 높게 반영되고 있다. 그러나 단위 유류소비량에 대한 차종별 오염물질 배출량 비중은 버스 46.4, 화물차 50.4, 승용차 14.4 등으로 산출되어, 환경주행세 500원/${\ell}$ 부과에 의한 승용차의 오염배출 비중은 비탄력적인 반면에 오염물질 배출량이 많은 버스 및 화물차의 비중은 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 자동차 유발 대기오염의 비중을 낮추기 위해서는 차종별 오염물질 배출경향을 고려한 환경주행세의 차별부과 방식이 고려되어야 할 것이다. 예를 들면, 차종별 유류소비량에 대한 오염물질 배출비중을 균등화하는 방법, 또는 서울지역 오존오염의 원인이 되는 HC와 NOx 오염물질의 총량에 대한 차종별 기여도를 평균화하는 방법이 적용될 수 있다. 한편으론 환경주행세의 부과방식과 병행하여, 자동차 오염물질 배출을 저감할 수 있는 삼원촉매장치와 매연여과장치의 부착, 오염물질 과다배출 차량의 조기폐차 시행에 의한 인센티브 부여, 그리고 청정자동차 구입에 의한 버스업체의 환경주행세 감면 등과 같은 제도적 장치도 함께 고려되어야 한다. 그러나 본 연구에서 의도하였던 도로환경용량을 고려한 통행량 배분의 실제적 효과를 산출하기 위해서는 첫째, 통행비용의 절감과 대기질 개선이라는 공동선(共同善)을 추구하기 위한 교통.환경간 통합패러다임의 적용모형 개발과 활용가능성 모색, 둘째, 물리적 기준인 도로별 고통용량기준을 환경요소도 포함하는 도로환경용량으로의 전환, 셋째, 통행시간.환경비용.도로건설 및 유지비용뿐만 아니라 자동차 이용에 따른 연료소비 등을 포함하는 통행배분 모형 개발, 넷째, 단기혼잡프로그램을 활용하여 자동차 유발 대기오염물질 배출량 저감효과와의 연계시도 등과 같은 사항이 지속적으로 연구.개발되어야 할 것이다.