선박용 디젤엔진의 NOx 환원제로 액체 우레아를 사용하는 SCR 기술이 널리 사용되고 있다. 하지만 액체 우레아 대신에 고체 상의 암모늄 카바메이트를 NOx 환원제로 사용하면 저온 NOx 저감율 및 암모니아 저장용량 측면 등에서 다양한 장점이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 암모늄 카바메이트를 EA, FTIR, XRD 방법으로 분석하여 순도를 관리하는 방법을 제시하고자 하였으며, 다양한 온도와 압력 조건에 암모늄 카바메이트가 노출되었을 때의 물질 변화 특성을 고찰하고자 하였다. 본 연구를 통하여 암모늄 카바메이트의 순도를 EA 분석을 통해 효과적으로 관리 할 수 있음을 알 수 있었으며, 선박용 디젤엔진의 SCR 시스템에 적용될 것으로 예상되는 열분해 온도 조건에서 가열과 냉각을 반복한 암모늄 카바메이트에 대한 FTIR 분석결과, 물질 특성은 변화하지 않는 것을 확인하였다. 또한, 대기 중에 장기간 노출된 암모늄 카바메이트는 암모늄 카보네이트로 물질 변화함을 알 수 있었다.

PURPOSES : NOx is a particle matter precursor that is harmful to humans. Various methods of removing NOx from the air have been developed. TiO2 and activated carbon are particularly useful materials for removing NOx, and the method is known as particulate matter precursor reduction. The removal of NOx using TiO2 requires sunlight for the photocatalytic reaction, whereas activated carbon absorbs NOx particles into its pores after contact with the atmosphere. The purpose of this study is to evaluate the NOx removal efficiency of TiO2 and activated carbon applied to concrete surfaces using the penetration method. METHODS : Surface penetration agents, such as silane-siloxane and silicate, were used. Photocatalyst TiO2 and adsorbent activated carbons were selected as the materials for NOx removal. TiO2 used in this study was formed by crystal structures of anatase and rutile, and plant-type and coal-type materials were used for the activated carbon. Each surface penetration agent was mixed with each particulate matter sealer at a concentration ratio of 8:2, and the mixtures were sprayed onto the surface. The NOx removal efficiency was evaluated using NOx removal efficiency equipment fabricated in compliance with the ISO 22197-1 standard. RESULTS : Anatase TiO2 showed a maximum NOx removal efficiency of 48% when 500 g/m² was applied. However, 500 g/m² of rutile TiO2 showed a NOx removal efficiency of up to 10%. When 700 g/m² of coal-based activated carbon and plant-based activated carbon was used, NOx removal efficiencies of up to 11% and 14%, respectively, were obtained. CONCLUSIONS : Rutile TiO2, a coal-based activated carbon, and plant-based activated carbon have lower NOx removal efficiencies than anatase TiO2. A lower amount of anatase TiO2 (500 g/m²), compared to the other spraying volumes, yielded the most significant NOx removal efficiency under optimal conditions. Therefore, it is recommended that 500 g/m² of anatase TiO2 should be sprayed onto concrete structures to improve the economic and long-term performance of these structures.

RHDS 촉매는 코크와 황 화합물 그리고 금속인 바나듐이 표면에 침적되어 비활성화가 된다. 이러한 오염물을 제거하기 위해서 먼저 폐 RHDS 촉매에 묻어있는 중질유분의 세정, 코크와 황 화합물을 고온 배소 처리한 후, 과량으로 침적되어 있는 바나듐의 침출량을 조절하기 위하여 0.5, 1 wt% 옥살산 수용액을 이용하여 초음파 교반기에서 50 ℃, 10 sec 동안 교반하여 NOx 저감을 위한 SCR 촉매로의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 재생처리 한 RHDS 촉매의 성분은 XRF 를 사용하여 분석하였고, 상압 고정층 연속 흐름 반응기 상에서 NOx 저감 성능을 측정하였다. 옥살산 수용액 0.5 wt%, 10 sec 동안 초음파 침출한 촉매가 가장 안 정적인 NOx 저감 성능을 보였으며, 375 ℃ 이상의 고온에서는 상용 촉매와 동등 수준의 NOx 저감 성능을 확인할 수 있었으나 저온영역 200 ℃에서 250 ℃까지는 상용 촉매보다 낮은 NOx 저감 성능을 보였다. 따라서 폐 RHDS 촉매를 재생처리 한 후 분말로 메탈 코로게이트 지지체에 워시코팅한 촉매는 상용 SCR 촉매로서 이용 가능함을 확인하였다.

PURPOSES : The objective of this study is to figure out the trend and characteristics of fine particulate matter (PM2.5) and nitrogen oxide (NOx) concentration in underpass sections. The effect of traffic and meteorological condition on PM2.5 / NOx concentration was analyzed using field monitoring data. METHODS : Based on the literature review, PM2.5 and NOx concentration data were monitored using DustTrak II aerosol monitoring system and Serinus 40 oxides of nitrogen analyzer, respectively. Meteorological and traffic information was collected using automatic weather system and traffic volume counter, respectively. RESULTS : PM2.5 has a positive and negative correlation with relative humidity and wind speed, respectively. Meanwhile, NOx was found to have no correlation with meteorological conditions. The NO/NO2 ratio tends to change with traffic volume, indicating higher correlation between NO and traffic volume; the observed NO2 is mostly a secondary material produced by NO oxidation. CONCLUSIONS : Our study provides clear characteristics of NOx and PM2.5 and correlations with meteorological and traffic information in the underpass sections. It is found from this study that the increase in wind speed causes reduction in the concentration of PM2.5 owing to the diffusion and dispersion phenomena. On the other hand, the meteorological conditions were found to barely have correlations with NOx concentrations in this study. The traffic volume could significantly affect the NOx concentration and NO / NO2 ratio, which is directly correlated to the emissions from vehicles.

Recently air pollution is becoming a global environment issue. Especially, the smoke from engines and boiler systems, which burn fossil fuels directly, is an extremely serious issue. For this reason, IMO is tightening regulations for the control of NOx and SOx. Therefore, in this study, the NOx reduction effect of emulsified oil mixed with 10% of water was tested after applying the emulsified oil to an industrial boiler burner using Bunker-C oil. The study showed that the exhaust gas oxygen concentration of emulsified oil was nearly 1.3% high and this was identified by the effect of dissolved oxygen contained in water. Also, based on the standard oxygen concentration(4%), the average and maximum NOx reduction rates were 28.53% and 30.23% respectively, which means the reduction efficiency was very high.

The fuel used in this study, DMM is an oxygen additive containing 42.5% oxygen by weight and dissolved in diesel fuel, also known as methyl alcohol or Dimethoxymethane (CH3-O-CH2-O-CH3). DMM, which is a colorless liquid, shows chemical characteristics of gas-liquid and is also used as a diesel fuel component. In this study, five mixtures were added to the common diesel fuel at DMM addition rates of 2.5, 5, 7.5, 10 and 12.5% by volume. A single cylinder, four strokes, DI diesel engine was used as the test engine. Experimental data were also collected at 24 engine speed-load conditions operating in steady state. The purpose of this experiment was to study the effect of the addition ratio of oxidized fuel mixed in diesel fuel on engine power and exhaust performance. When compared with the common diesel fuel, the exhaust of Smoke was substantially reduced in all DMM mixing ratios. These results indicate that DMM can be an effective blend of diesel fuel and is an environmentally friendly alternative fuel. This study also shows that smoke and NOx emissions can be reduced at the same time through the application of oxygen fuel and EGR.

To understand the effect of high pressure on nitrogen oxides (NOx) formation in water added methane flames, opposed nonpremixed Water-methane/air (H2O-CH4/air) flames are numerically studied with high initial pressure. With GRI 3.0 detailed kinetic mechanism, NOx emissions are predicted for various strain rates. Due to high pressure, the chemical species are distributed in a narrow region, which means the thickness of the flame is thin. This can be clearly seen with high strain rate. Elevated pressure increases maximum temperature of flames which results in increased NOx emission. Even with elevated initial pressure, NOx emissions for H2O added methane flames are significantly decreased compare to pure methane flame. In addition, increased strain rate is also significant factor for decreasing NOx emission. With detailed rate of production analysis, in case of high pressure, it is confirmed that NO2 pathway is the most dominant reaction pathway than any other pathways.

본 연구에서는 기존 상용 SCR 촉매보다 비표면적, 경량성 및 온도 응답성이 우수한 SCR 촉매의 개발을 목적으로 바나듐과 텅스텐의 함량과 바인더의 첨가량을 달리하여 Metal foam 형태의 지지체에 코팅하여 SCR 촉매를 제조한 후, 실험실 규모의 마이크로 상압반응기상에서 공간속도별로 NOx 저감 성능을 측정하였다. 촉매의 특성은 Porosimeter, SEM(scanning electron microscope), EDX(energy dispersive x-ray spectrometer) 및 ICP(inductively coupled plasma), 실체현미경(Stereomicroscope) 기기를 이용하여 분석하였다. 연구 결과 NOx 저감 성능은 공간속도가 증가할수록 감소하였고, 바나듐과 텅스텐의 함량이 3.5 wt.% 일 때 가장 우수한 것으로 확인하였다. 또한, 바인더 첨가량이 많을수록 NOx 저감 성능이 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 촉매 표면상의 활성점수가 바인더에 의해 점유되어 감소된 것에 따른 것으로 판단된다. 또한 표면 코팅 상태 분석을 통하여 바인더의 첨가량이 적절히 조절 되어야 함을 알 수 있었다.

폐 RHDM(Residue Hydrodemetallation) 촉매상에 침적된 비활성화 성분인 탄소, 황 을 고온배소 처리하여 제거한 후, 과량 침적되어 있는 바나듐은 초음파 교반기에서 5~15wt% 옥살산 수용액을 이용하여 50℃, 5분 조건하에 바나듐 추출량을 조절함으로써 NOx 저감을 위한SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매로의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 폐촉매와 단계별 처리된 RHDM 촉매를 대상으로 상압반응기상에서 NOx 저감 효율을 측정하였고, 촉매의 성분분석은 ICP, C & S analyzer 및 XRF를 이용하여 분석하였다. 10wt% 옥살산 수용액으로 바나듐을 침출한 촉매가 가장 안정적이었으며 높은 NOx 저감 효율을 보였다. 이를 메탈폼 형태의 지지체에 워시코팅한 촉매는 상용 SCR 촉매와 동등 수준의 NOx 저감 효율을 나타내었다. 따라서 폐 RHDM 촉매의 처리 조건 조정에 관한 후속 연구를 통하여 각 적용처에 적합한 SCR 촉매로의 이용 가능성은 충분할 것으로 사료된다.

선박엔진에서 발생하는 NOx 및 SOx 제거용 스크러버 폐세정액에 포함되어 있는 저농도상 의 질산 및 황산이온을 비료상 물질로 회수하고자 하였다. 본 연구에서는 네 가지 유기용매를 적용하여 선택적으로 추출하여 회수하는 방법을 시험하였다. 아세톤과 메틸알콜을 이용하여 추출한 질산암모늄과 디에틸에테르와 에틸알콜을 적용한 황산암모늄의 시료를 적외석흡수분광법(IR)을 이용하여 분석한 결과, 상용제품과 거의 동일한 구성성분으로 나타났다. 이때 폐수로부터의 회수율은 최대 89%와 80%까지 각 각 얻을 수 있었다. 따라서 배기가스 스크러버에 잔존해있는 질산이온과 황산이온에 대한 회수는 사용하 는 용매의 선택도 및 용해도가 핵심적인 요소인 것으로 판단된다.

본 연구는 중·소형 선박의 배가스에 포함되어 있는 황산화물 및 질소산화물을 처리하기 위한 습식 스크러버의 처리효율에 관한 내용이다. 실험은 질소산화물 기술문서(NOX Technical Code)의 E3 모드에 준해서 진행하였다. 엔진에서 황산화물을 배출하기 위해서, 연료로 사용되는 경유에 ditertiarybutyldusulfide를 혼합하여 황 함유량을 높인 연료로 실험을 진행하였다. 배가스 내의 질소산화 물의 대부분을 차지하는 NO가스는 NO2로 산화시켜 습식 스크러버로 흡수하였으며, 황산화물인 SO2는 세정액에 잘 흡수되어 100% 처리효율을 확인하였다.

PURPOSES : This research was a fundamental study on the application of an integral TiO2 solution to asphalt concrete pavement. The integral TiO2 solution was produced in pilot production equipment; application of the integral TiO2 solution to asphalt pavement was conducted to examine the pollution-reducing capability of photocatalytic compounds such as TiO2. The photocatalytic TiO2 reacted with air pollutants, converting them into small amounts of relatively benign molecules. METHODS : In this study, laboratory experiments were conducted using five various testing methods. Tensile strength ratio (TSR) and British pendulum test (BPT) were conducted in order to evaluate the properties of asphalt pavement subsequent to the integral TiO2 solution coating. In addition, methylene blue testing, a measurement of nitrate on the coated pavement, and nitrogen oxide (NOx) reduction testing were conducted in order to evaluate photocatalytic reaction. Lastly, a UV-A lamp was used as a light source for photocatalytic reactions. RESULTS : Test results indicated no change in the properties of asphalt pavement following the integral TiO2 solution coating. In order to evaluate the performance of asphalt pavement as a function of TiO2, the moisture susceptibility and skid resistance were investigated. The moisture susceptibility and skid resistance satisfied there quirements related to pavement quality and safety specification. Furthermore, the effects of reduction of air pollution were significantly improved as determined via the methylene blue test and NOx reduction test. The TiO2-paved asphalt specimen exhibited approximately 43% reduction of NOx. CONCLUSIONS : This study has suggested that applying TiO2 rarely impacts asphalt pavement performance measures such as moisture susceptibility and skid resistance, and that its application may be a better means of reducing air pollution. Further studies, such as proper TiO2 dosage rates and compatibility with various pavement types, are required to broaden and generalize its application.

디젤엔진에서는 2차 분사 시스템은 다양한 배기 시스템에 적용이 가능하고, 엔진 제어와 관계없이 독립적으로 제어가 가능하기 때문에 환원제 희석 면에서도 후분사 또는 다른 농후한 환원제 분위기 형성 방법 등에 비해 장점이 많다. 2차 분사 시스템에서는 환원제의 공급 방법에 따라서 촉매의 효율은 달라질 수밖에 없다. 환원제는 일정압력 이상으로 유지 및 최적화가 필요하고, 인젝터의 위치 및 각도의 선정은 매우 중요한 인자이다. 본 논문에서는 2차 분사 조건을 변화시켜 환원제의 농도와 양을 변화시켰다. De-NOx 촉매 시스템에서 최대의 NOx 정화 효율에 적합한 환원제 분사 조건들의 선정이 필요하고, 분무 도달거리, 분무 평균 입경, 분무각, 분사량 등의 분무 특성과 환원제의 균일 분포를 잘 파악하여야 한다. 이와 같은 목적을 위하여 2차 분사에서 충돌판 형상에 의한 분무 및 거동 특성은 가시화 방법과 디지털 화상 처리 기법을 사용하여 분석하였으며, 충돌판 형상의 영향성과 각 형상에 대한 최적 각도 범위를 도출하였다.