172-172 2023 [춘계학술대회]
| 제목 | 디젤엔진에 SCR에 사용되는 Zeolite와 Vanadium 촉매의 NH3 흡착 및 저온 NOx 저감 특성 비교 연구 |
|---|---|
| 분야 | 에너지 및 배기 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 김양화(울산대학교), 김홍석(울산대학교), 임옥택( 울산대학교) |
| Key Words | Selective Catalytic Reaction(선택적 환원 촉매), Cu-zeolite catalyst(구리 제올라이트), Vanadium Catalyst(바나듐 촉매), NH3 adsorption(암모니아 흡착), NH3 desorption(암모니아 탈착) |
| 초록 |
오늘날 대기오염이 심화됨에 따라 큰 문제로 대두되고 있으며, 배출가스 규제 또한 점점 더 강화되고 있다. 디젤 엔진에서 발생하는 배출가스 중 질소산화물(NOx)은 대기오염의 주요 물질이기 때문에 세계 각국은 zero NOx를 목표로 하고 있다. 강화되는 배출가스 기준을 만족시키기 위해 다양한 기술들이 연구되어왔다. 그 중 SCR(Selective Catalytic Reaction, 선택적 환원 촉매)은 매우 효과적인 NOx 저감 방법으로 현재 상용화된 기술이다. SCR은 효과적인 NOx 저감 기술인 만큼 많은 연구가 진행되었으며, 이에 저감효율과 내구성 향상 등의 발전을 이루었다. 그러나 SCR은 저온 조건에서 낮은 NOx 저감률이라는 단점을 가진다. 강화되는 배출가스 규제 만족과 더 나아가 zero NOx를 달성하기 위해서는 저온조건 SCR의 성능개선이 필수적이다. 많은 연구자들의 SCR 촉매 연구를 통하여 촉매 내부에 NH3 흡착 site가 여러 개 존재하고, NH3가 흡착된 site와 반응에 참여하는 화학 종에 따라 SCR 반응 mechanism이 달라지는 것을 알아내었다. 이러한 연구를 통하여 촉매의 NH3 흡착 특성과 SCR 반응에 대한 이해도가 높아졌으며, NH3 분사량 제어를 통해 저온 조건에서 NOx 저감률을 향상시키는 연구 또한 이루어졌다. 촉매의 NH3 흡착특성에 따라 SCR 반응 mechanism이 달라지기 때문에 이를 파악하는 것은 매우 중요하다. 이전 연구를 통해 Zeolite 촉매에는 세 개의 NH3 흡착 peak가 존재하며, 이를 NH3 탈착온도에 따라 LT/IT/HT peak로 구분하였다. 이번 연구에서는 Zeolite와 Vanadium 촉매의 NH3 흡착 peak와 각 peak에 흡착된 NH3의 NOx 저감 특성을 비교하였다. Zeolite와 Vanadium 촉매는 화학적으로 다른 구조를 가지기 때문에 acid site와 NH3의 흡착 형태의 차이가 발생한다. 따라서 같은 실험 조건에서도 다른 SCR mechanism을 가지게 된다. 이를 토대로 다양한 실험조건에서 NOx 저감 특성을 비교하고, SCR mechanism을 추론한다. 이 연구 결과를 통해 zeolite와 Vanadium 촉매의 저온 조건에서의 SCR 반응 mechanism을 파악하여 향후 저온 SCR 효율 향상을 위한 정보를 제공할 것으로 보인다. |
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