• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.630-638
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• 2009

생활폐기물 소각장에서 발생되는 질소산화물($NO_x$)을 저감을 위한 요소용액 이용 선택적 무촉매 환원(SNCR: selective non-catalytic reduction) 상용화 공정에 대하여 전산유체역학(CFD: computational fluid dynamics) 모델을 개발하였고, 이 모델은 현장 실험결과로 검증되었다. 저 농도 일산화탄소와 12% 과잉공기 조건에서 요소와 질소산화물간의 7개 화학반응식과 액적의 증발과정을 포함하는 3차원 난류반응 흐름 CFD 모델은 소각로에 설치된 SNCR 공정의 유체역학 모사를 위하여 사용하였다. 본 SNCR 공정에서는 정면 노즐 1개와 측면 노즐 2개를 사용하여 2차 연소로 내에 요소용액을 공기와 함께 분사하였다. 3개의 노즐에 동일유량으로 NSR=1.8에서 요소용액과 공기를 분사할 경우, 출구온도는 현장 실험값과 모사값이 일치하며, 질소산화물 저감효율은 실험에서는 57%, CFD 모사에서는 59%를 보여주었다. 각 노즐 별 분사유량의 비율을 변화하면서 수행된 CFD 모사 결과에서는 3개의 노즐에 동일 유량을 분사하는 것보다 정면 1개 노즐에 측면노즐 유량의 2배를 분사하는 것이 약 8% 높은 질소산화물저감 효율을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.936-941
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• 2010

본 연구에서는 나노 사이즈의 은입자가 첨착된 입상활성탄을 적용하여 기체상 포름알데히드의 흡착특성을 확인하고 실험결과를 수치해석 결과와 비교 평가하였다. 나노 은입자 첨착활성탄에 대해 BET분석 결과, 나노 은입자가 활성탄 표면의 미세기공을 막아 활성탄의 비표면적이 다소 감소하였으며, 특히 $20{\AA}$ 이하 micropore의 총 부피가 크게 감소한 것을 확인하였다. 포름알데히드에 대한 등온흡착실험 결과, 최대 겉보기 흡착능은 나노 은입자 첨착활성탄의 값이 일반활성탄에 비해 높았다. BET 표면적이나 미세기공의 감소에도 불구하고 나노 은입자 첨착활성탄이 향상된 포름알데히드 제거능을 나타낸 것은 은입자 첨착활성탄에서 흡착 외에 추가적인 포름알데히드의 촉매산화가 이루어지고 있기 때문으로 판단된다. 흡착강도를 의미하는 1/n은 두 가지 활성탄에 대해 모두 비슷한 기울기를 보여 활성탄의 표면 개질에 의해 활성탄 고유의 물리 화학적 흡착 성능은 영향을 받지 않은 것으로 판단된다. 연속유입 실험 결과에서도 나노 은입자 첨착활성탄이 일반활성탄보다 높은 포름알데히드 제거능을 나타내어 포름알데히드 산화효과를 확인하였다. 활성탄의 연속유입 실험결과를 수치해석 결과와 비교했을 때 나노 은입자 첨착활성탄에 대해서는 나노 은입자에 의한 산화효과를 반영하지 않고 있지 않아 실험결과와 거의 일치하지 않았다. 따라서 금속물질로 표면 개질된 활성탄 컬럼 설계에 수치해석 모델을 활용하고자 한다면 흡착뿐만이 아니라 촉매산화 효과가 반영된 새로운 수치모델의 개발이 필요할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1809-1816
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• 2000

본 연구는 상압유통식 반응장치를 이용하여 석유화학공단에서 주로 발생되는 휘발성 유기화합물(volatile organic compound: VOC) 인 methanol의 연소에 대한 다양한 금속-프탈로시아닌의 촉매활성에 관하여 연구하였다. Co-PC의 촉매활성은 air+methanol의 혼합물을 이용하여 전처리한 경우가 air만으로 전처리한 경우보다 더 높았으며, 금속-PC의 촉매활성은 metal free-PC < Zn-PC < Fe-PC < Cu($\alpha$)-PC < Co-PC의 순서 였다. TG/DTA 분석 결과, 금속-PC 의 열분해 용이 성은 metal free-PC < Zn-PC < Cu($\alpha$)-PC < Co-PC < Fe-PC의 순서로 나타었으며, 금속과 프탈로시아닌의 결합특성에 따른 차이로 판단된다. XRD 및 EA 분석결과, 전처리한 후의 Zn-PCS와 metal free-PC는 원래의 결정구조가 거의 유지되었지만, Co-PC, Cu($\alpha$)PC 및 Fe-PC는 원래의 결정구조가 파괴되는 것으로 나타났다. 전처리한 후의 Co-PC는 금속산화물인 $Co_3O_4$의 형태로 존재하였으며, Co-PC의 촉매활성이 가장 우수하였다. Co-PC 상에서 methanol의 촉매연소는 반응물의 농도가 높거나 접촉시간(W/F)이 짧을 경우, 중간생성물로서 HCHO 및 $HCOOCH_3$가 관찰되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.1997-2002
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• 2007

The reformer is one of the most important chemical processes for the production of high purity hydrogen from fossil fuel. This study compares zero-dimensional model with CFD models for reaction analysis of methane-steam reformer. The zero-dimensional model is an empirical equation, however CFD model uses reactions of Arrhenius type. Because the reaction coefficients of the steam-methane catalytic reforming have not been reported before in the form of Arrhenius type, the present study aims to find the appropriate reaction coefficients. The used CFD code is Fluent 6.2 version. Several models are compared for the case of various operating temperature, mass of catalyst and steam to methane ratio.

• 환경위생공학
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• 제16권1호
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• pp.66-71
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• 2001

The objective of this study was to depict the kinetic behavior of the platinum catalyst for the deep oxidation of aromatic solvents and their binary mixtures. The oxidation kinetics of aromatic solvents, which were benzene, toluene and m-xylene, was studied on a 0.5% $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$ catalyst. Deep oxidation of binary mixtures, which were 1:1 in volume, was carried out and the inlet concentration was controlled in the range of 133 and 333ppmv. An approach based on the two-stage redox model was used to analysis the results. The deep oxidation conversion of aromatic solvents was inversely proportional to inlet concentration in plug flow reactor. This trend is due to the zeroth-order kinetics with respect to inlet concentration. The kinetic parameters of multicomponent model were independently evaluated from the single compound oxidation experiments. A simple multicomponent model based on two-stage redox rate model made reasonably good predictions of conversion over the range of parameters studied.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.475-489
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• 2010

In order to verify the enhancement of ozone and carbon monoxide (CO) during springtime in East Asia, we investigated weather conditions and data from remote sensors, air quality models, and air quality monitors. These include the geopotential height archived from the final (FNL) meteorological field, the potential vorticity and the wind velocity simulated by the Meteorological Mesoscale Model 5 (MM5), the back trajectory estimated by the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model, the total column amount of ozone and the aerosol index retrieved from the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS), the total column density of CO retrieved from the Measurement of Pollution in the Troposphere (MOPITT), and the concentration of ozone and CO simulated by the Model for Ozone and Related Chemical Tracers (MOZART). In particular, the total column density of CO, which mightoriginate from the combustion of fossil fuels and the burning of biomass in China, increased in East Asia during spring 2000. In addition, the enhancement of total column amounts of ozone and CO appeared to be associated with both the upper cut-off low near 500 hPa and the frontogenesis of a surface cyclone during a weak Asian dust event. At the same time, high concentrations of ozone and CO on the Earth's surface were shown at the Seoul air quality monitoring site, located at the surface frontogenesis in Korea. It was clear that the ozone was invaded by the downward stretched vortex anomalies, which included the ozone-rich airflow, during movement and development of the cut-off low, and then there was the catalytic photochemical reaction of ozone precursors on the Earth's surface during the day. In addition, air pollutants such as CO and aerosol were tracked along both the cyclone vortex and the strong westerly as shown at the back trajectory in Seoul and Busan, respectively. Consequently, the maxima of ozone and CO between the two areas showed up differently because of the time lag between those gases, including their catalytic photochemical reactions together with the invasion from the upper troposphere, as well as the path of their transport from China during the weak Asian dust event.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권4호
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• pp.775-784
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• 2017

A neutral xylanase (CcXyn) was identified from Coprinus cinereus. It has a single GH10 catalytic domain with a basic amino acid-rich extension (PVRRK) at the C-terminus. In this study, the wild-type (CcXyn) and C-terminus-truncated xylanase ($CcXyn-{\Delta}5C$) were heterologously expressed in Pichia pastoris and their characteristics were comparatively analyzed with aims to examine the effect of this extension on the enzyme function. The circular dichorism analysis indicated that both enzymes in general had a similar structure, but $CcXyn-{\Delta}5C$ contained less ${\alpha}-helices$ (42.9%) and more random coil contents (35.5%) than CcXyn (47.0% and 32.8%, respectively). Both enzymes had the same pH (7.0) and temperature ($45^{\circ}C$) optima, and similar substrate specificity on different xylans. They all hydrolyzed beechwood xylan primarily to xylobiose and xylotriose. The amounts of xylobiose and xylotriose accounted for 91.5% and 92.2% (w/w) of total xylooligosaccharides (XOS) generated from beechwood by CcXyn and $CcXyn-{\Delta}5C$, respectively. However, truncation of the C-terminal 5-amino-acids extension significantly improved the thermostability, SDS resistance, and pH stability at pH 6.0-9.0. Furthermore, $CcXyn-{\Delta}5C$ exhibited a much lower $K_m$ value than CcXyn (0.27 mg/ml vs 0.83 mg/ml), and therefore, the catalytic efficiency of $CcXyn-{\Delta}5C$ was 2.4-times higher than that of CcXyn. These properties make $CcXyn-{\Delta}5C$ a good model for the structure-function study of $({\alpha}/{\beta})_8$-barrel-folded enzymes and a promising candidate for various applications, especially in the detergent industry and XOS production.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.73-82
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• 2012

The main and side reactions of the three selective catalytic reduction (SCR) reactions with ammonia over a vanadium-based catalyst have been investigated using synthetic gas mixtures in the temperature range of $170{\sim}590^{\circ}C$. The three SCR reactions are standard SCR with pure NO, fast SCR with an equimolar mixture of NO and $NO_2$, and $NO_2$ SCR with pure $NO_2$. Vanadium based catalyst has no significant activity in NO oxidation to $NO_2$, while it has high activity for $NO_2$ decomposition at high temperatures. The selective catalytic oxidation of ammonia and the formation of nitrous oxide compete with the SCR reactions at the high temperatures. Water strongly inhibits the selective catalytic oxidation of ammonia and the formation of nitrous oxide, thus increasing the selectivity of the SCR reactions. However, the presence of water inhibits the SCR activity, most pronounced at low temperatures. In this study, the experimental results are analyzed by means of a dynamic one-dimensional isothermal heterogeneous plug-flow reactor (PFR) model according to the Eley-Rideal mechanism.

• 환경위생공학
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• 제15권3호
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• pp.88-93
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• 2000

VOCs의 촉매산화 공정에서 다성분 VOCs 혼합물의 간섭효과와 독성저감에 고나해 연구를 수행하였다. VOCs로는 benzene, toluene, styrene을 선정하였고, 0.5% $Pt/{\gamma}-Al_2O_3$를 촉매로 사용하였다. 각 VOCs의 반응성은 치환기의 종류에 따라 결합력이 다르기 때문에 benzene > toluene > styrene의 순으로 완전산화 반응이 잘 진행되었다. VOCs의 혼합물의 경우 각 VOCs는 서로 억제제로 작용하여 오나전산화 전환율을 감소시켰는데 이는 촉매표면에 각각의 VOCs가 경쟁 흡착하기 때문으로 styrene > toluene > benzene의 순으로 간섭효과가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이성분계 혼합 VOCs의 경우 혼합비에 따른 완전산화 전환율은 간섭효과가 작은 VOCs의 경우 상대 VOCs의 농도가 작을수록 전환율이 크게 나타났으며, 간섭효과가 큰 VOCs의 경우에는 상대 VOCs의 농도에 관계없이 자신의 부분농도에 반비레하는 현상을 보였다. 따라서 VOCs의 독성저감 기술로 촉매산화공정을 추천할 수 있으며, 실제공정과 같은 혼합물의 경우에도 단일성분의 전환특성과 혼합물의 간섭효과로부터 공정조건을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.10-15
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• 2014

극초음속 비행체는 속도가 증가할수록 공기와의 마찰열과 엔진열이 증가한다. 이러한 열적부하는 비행체 구조물의 변형을 야기하고 오작동을 유발할 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 열분해 반응, 촉매분해 반응과 같은 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 methylcyclohexane을 모델연료로써 선정하여 흡열특성을 측정하는 연구를 수행하였다. 반응열을 향상시키기 위해 제올라이트를 적용하였고 HZSM-5가 흡열량 향상에 가장 효과적인 것을 확인하였다. 본 연구의 목적은 흡열량 향상에 미치는 촉매의 영향을 연구하는 것이다. 이 촉매는 케로신연료를 흡열연료로써 사용하는 시스템에 적용될 수 있을 것이다.