Al₂O₃ 기판을 이용한 SCR 촉매의 NOx 제거 특성 연구

박준규 강원대학교 대학원 2019 국내석사

Recently, among air pollutants, fine dust (PM10, PM2.5) is recognized as one of the most serious social environmental problems. Sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx), which are the causal substances of fine dust, are detected in the air as sulphate and nitrate, respectively. In particular, NOx is identified as Thermal NOx, Prompt NOx and Fuel NOx depending on the source. Most of the NOx is generated in a combustion process such as that of a coal-fired power plant, and therefore efficient elimination of the NOx from the coal-fired power plants is needed. This study investigates the removal efficiency of using TiO2, a photocatalyst, to remove NOx by Selective Catalytic Reduction (SCR). Especially, in order to remove NOx (nitrogen oxides) emitted from the coal-fired power plants (De-NOx), a TiO2 catalyst and a phosphate binder were mixed on the surface of an alumina (Al2O3) substrate having a built-in heating element, and then the alumina substrate was applied by spray deposition method and heat treated to study the NOx removal characteristics. For this study, we conducted physical and chemical experiments such as XRD, SEM, TG-DTA, and BET to analyze NOx removal efficiency by temperature. The analysis of the samples used in the experiment (XRD) showed that a typical anatase TiO2 crystal phase was observed at a 2θ value of 25° and the microstructure analysis (SEM) showed that the particle spacing of the samples fired up to 400℃ was more agglomerated than that of the samples dried at 100℃. According to the thermogravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA), the weight loss at around 100℃ is considered to be influenced by moisture evaporation, and the change in weight from 400℃ to 700℃ is judged to be caused by the disappearance of a trace amount of inorganic binder. The exothermic reaction at 774.2℃ was shown to cause phase transition from anatase TiO2 to rutile TiO2 due to temperature increase. The specific surface area analysis (BET) showed that the specific surface area at each heat treatment temperature of TiO2 catalyst was 7.70 m2/g at 200℃, 6.90 m2/g at 250℃, 4.37 m2/g at 300℃, 2.98 m2/g at 350℃, and 1.94 m2/g at 400℃ respectively, with the widest area at 200℃. The NOx removal efficiency was 57.1%∼65.1% at 20 min, 58.1∼65.2% at 25Min and 60.3∼65.8% at 30Min with temperature change according to time (200℃∼400℃). The removal efficiency of NOx increased with temperature and treatment time, and temperature and time values were most effective at 300 ℃ and 25Min, respectively. 최근 대기오염물질 중 미세먼지(PM10, PM2.5)는 심각한 사회적 환경문제로 인식되고 있으며, 미세먼지의 원인 물질인 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx)은 대기 중에서 황산염과 질산염으로 검출되고 있다. 특히, NOx는 생성원에 따라 Thermal NOx, Prompt NOx 그리고 Fuel NOx로 구분하고 있다. NOx는 석탄화력발전소 등 연소공정에서 발생하는 NOx가 대부분으로 이에 따라 효율적 NOx 제거가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 NOx를 선택적 촉매 환원법(SCR: Selective Catalytic Reduction)으로 NOx 제거하기 위하여 광촉매인 TiO2를 사용하여 제거효율 등을 연구하였다. 특히, 석탄화력발전소에서 배출되는 NOx를 질소산화물 제거(De-NOx)를 위해서 발열체가 내장된 알루미나(Al2O3) 기판 표면에 TiO2 촉매와 인산염의 접착 바인더를 혼합하여 스프레이 분사법으로 도포 후 제조된 기판을 열처리하여 NOx의 제거특성 연구에 사용하였다. 이를 위하여 XRD, SEM, TG-DTA, BET 등의 물리·화학적 실험과 온도별 NOx 제거효율을 분석하였다. 실험에 사용된 시료의 성분분석(XRD)에서 2θ 값이 25°에서 전형적인 anatase TiO2의 결정상을 보였으며, 미세구조분석(SEM)에서는 400℃까지 소성한 시료의 경우 100℃에서 건조한 시료에 비해 입자의 간격이 더욱 응집된 모습을 보였다. 열화학적분석(TG-DTA)에서 100℃ 부근의 중량감소는 수분 증발에 영향으로 판단되며, 400℃∼700℃의 중량변화는 미량의 무기 바인더가 소실되면서 생기는 변화로 판단된다. 774.2℃의 발열반응은 anatase TiO2가 온도 증가로 rutile TiO2로 상 전이되는 모습을 보였다. 비표면적분석(BET)은 TiO2 촉매의 열처리 온도 200℃에서 7.70 m2/g, 250℃에서 6.90 m2/g, 300℃에서 4.37 m2/g, 350℃에서 2.98 m2/g, 400℃에서 1.94 m2/g로 200℃에서 비표면적이 가장 높게 나타났다. NOx 제거효율은 시간에 따른 온도변화(200℃∼400℃)로 20 Min에서 제거효율은 57.1% ∼ 65.1%이며, 25Min에서 58.1% ∼ 65.2%, 30Min에서 60.3% ∼ 65.8%로 나타났다. NOx 제거효율은 온도와 처리 시간이 상승하면 NOx의 제거율이 높아지며, 온도와 시간 값은 각각 300℃ 및 25Min에서 가장 효율적으로 나타났다.

저NOx 수평연소(HBC) 버너 덕트 내 미분탄 거동 개선을 위한 전산해석 연구

박민수 성균관대학교 일반대학원 2022 국내석사

Nox는 2차 미세먼지를 유발하는 오염원으로서 대기오염물질 배출기준의 강화를 통해 화력발전에서의 배출량이 엄격히 관리되고 있다. NOx 저감은 최종적으로 보일러 후단의 선택적촉매환원을 통해 제거되나, 저NOx 연소를 통해 일차적으로 생성을 억제하는 것이 바람직하다. 수평연소(HBC, Horizontal Bias Combustion)는 접선연소식 석탄화력에 적용되는 저NOx 연소 방식의 하나로서 버너 출구 좌우 미분탄 농도 편차를 발생시켜 NOx 저감을 극대화시킬 수 있다. 이 때 보일러 안쪽(화염구)을 향하는 노즐은 미분탄이 집중된 연료농후 상태, 벽면으로 분사되는 노즐은 연료 희박 상태로 분사된다. 이를 통해 보일러 벽면 쪽의 희박한 영역에서는 회분 부착에 의한 슬래깅/파울링을 저감하고, 보일러 중심의 연료 농후 영역에서는 NOx 저감 메커니즘을 촉진시킬 수 있다. 본 연구는 국내 500MW 표준화력에 최근 일부 적용된 HBC 버너의 미분탄 거동을 전산해석 모델을 통해 분석하고, 설계 개념에 맞는 미분탄 농도 편차의 달성을 위해 내부 구조를 개선하기 위한 것이다. 표준화력에는 이미 PM(Pullution Minimum) 버너가 설치되어, 미분탄과 1차 공기의 유동을 Conc(Concentrated, 미분탄 집중) 및 Weak(미분탄 희박) 포트로 분리하는 저NOx 연소 개념이 적용되어 있다. HBC 버너는 Conc 및 Weak 포트에 대해 각각 적용되어 미분탄의 농도 편차를 극대화시키게 된다. 이를 자세히 분석하기 위해 난류 유동과 함께 입경 분포를 반영한 다수의 미분탄 입자 궤적을 추적하는 Discrete phase method를 결합하여 설계 형상에 대한 해석을 수행하였다. 그 결과 각 포트 입구의 곡관부 형상으로 인해 유동이 왜곡되어 HBC 버너가 의도하는 미분탄 농도 편차의 달성에 한계가 있음을 확인하였다. 이러한 농도 편차를 증가시키기 위해서 HBC 덕트 내부의 3개의 Vane 길이를 다양하게 변화시켜 전산해석을 수행하였다. 그 중 2단(첫 번째와 두 번째vane) 길이를 1.5배 증가시켰을 때 기존 설계보다 약 6배 증가한 농도비를 얻을 수 있었다. 그리고 기존 HBC 버너 설계에 적용이 용이할 수 있도록 변경 사항을 최소화하였다. 이 논문으로 HBC 버너에 관한 질소산화물 저감에 대한 개선을 기대한다. NOx is a pollution source that causes the formation of secondary particulate matter in the atmosphere, and its emission from thermal power plants is strictly regulated by air pollutant emission standards. The reduction of NOx is achieved through selective catalytic reduction ate the boiler exit but is desirable to minimize its formation during combustion by primary measures. Horizontal-bias-combustion(HBC) is one of the low NOx combustion methods for coal applied to tangential-firing boilers. It generates a deviation in the concentration of fine coal between the left and right sections of the burner outlet. The section toward the center of the boiler (the flame port) is injected in a fuel-rich state with a larger coal concentration, whereas the section facing the wall is injected in a fuel-lean condition. This can promote the NOx reduction mechanism by creating a fuel-rich region at the furnace center while slagging/fouling by ash deposition on the boiler wall can be alleviated. The purpose of this study is to analyze the detailed coal behaviors of HBC burner applied to the 500 MW standard power in Korea using computational fluid dynamics (CFD) and to improve the deviations in the coal concentration at the burner outlet according to the design concept of HBC by modifying the internal structure. The standard power plant already has the pollution minimum (PM) burner for low NOx combustion, which separates the flow of pulverized coal and primary air into two ports: concentrated (Conc) and Weak ports. The HBC burner is applied to both internal ducts of the Conc and Weak ports to maximize the deviations in coal concentration. For CFD simulations, the design shape was analyzed by employing the turbulence model and discrete phase method that tracks the trajectories of a large number of pulverized coal considering the particle size distribution and turbulent dispersion. The results showed that the ratio of coal concentration at the burner outlet were smaller than the design target of 4 in the HBC burner because the flow was distorted in the curved pipe at the entrance of each port. To increase the concentration ratio, additional simulations were performed for various lengths of three vanes installed inside the duct of HBC. Increasing the length of the first and second vanes by 1.5 times achieved a concentration ratio of approximately 6 at the burner outlet which was larger than the design target. This is a minor modification that can be easily applied to the existing vane design of the HBC burner and is expected to significantly improve the performance of NOx reduction.

저NOx 석탄버너 설계 변화에 따른 입자거동 및 연소특성에 대한 전산해석연구

임형준 성균관대학교 일반대학원 2022 국내석사

저NOx 석탄버너는 오랜 시간 동안 석탄화력발전소에서 NOx저감을 위한 수단으로 이용되어 왔다. 초기의 저NOx 석탄버너는 화염길이를 늘려 NOx를 저감하는 지연연소 방식을 이용하였으나, 연소성 저감이라는 문제를 극복하기 위해 강한 선회유동을 통해 화염 내에 순환영역을 형성시켜 환원분위기를 형성하는 내부재순환 화염방식으로 점차 바뀌어 왔다. 국내 1000 MW급 석탄화력에도 내부재순환 화염방식의 석탄 버너가 적용되었으나 해당 발전소들의 운전현황을 살펴본 결과 NOx의 수치는 낮으나 미연탄소와 CO농도가 높게 발생하는 경우가 많고 보일러 내 버너 인접 벽면에 용융 슬래그가 형성되는 문제가 있다. 본 연구에서는 전산유체해석을 이용하여 위 석탄화력에 적용된 특정 버너의 특징을 살펴보고 버너 형상 및 운전변수를 변경하였을 때 미분탄의 입자거동과 화염 형태 등 연소특성에 어떠한 영향을 미치는지 연구하였다. 버너 형상 변수로는 2차 및 3차공기의 노내 주입 각도를 45°에서 20°, 30°로 변화시켜 기준 형상과의 특성을 비교하였다. 운전 변수로는 3차공기의 선회강도는 접선속도 성분을 0.35, 0.8, 1, 1.2로 변화시켰고, 1차공기와 미분탄의 비율도 2.4, 2.8로 변화시켜 영향을 분석하였다. 전산유체해석은 ANSYS Fluent를 이용하였으며, 입경 분포가 반영된 개별 미분탄의 궤적을 추적하는 discrete phase method를 통해 유동과의 상호작용을 해석하였고 탈휘발 및 촤 연소 반응은 Flashchain 및 unreacted core shrinking model을 통해 해석하였다. 분석 결과 현재의 버너는 미분탄이 강한 제트 형태의 1차공기 유동에 의해 버너 중앙축을 따라 진행하고, 3차공기는 버너 측 벽면에 편중되어 의도한 재순환화염을 구현하지 못함과 동시에 용융성 슬래그를 생성할 가능성이 높았다. 또한 출구부의 NOx 수치는 낮았으나 미연탄소의 함량이 높게 나타났고 이는 낮은 연소성으로부터 기인한 것임을 파악하였다. 이를 개선하기 위해 2차 및 3차공기의 주입 각도를 완화하고, 선회강도를 증가시키는 경우 의도한 내부재순환 화염에 가깝게 유동 및 화염형태를 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한 CO 농도와 휘발분 생성속도도 양호하여 미연탄소의 발생도 저감할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 동시에 연소성 증가에 따른 NOx 증가와 착화안정성의 저하와 같은 문제도 발생하여 근본적인 개선에는 한계가 있음을 확인하였다. 이와 같은 연구 결과를 기초로 Overfire air를 포함한 전체 보일러에 대한 해석을 통해 종합적인 성능 평가 및 개선방안을 도출할 수 있을 것으로 기대된다. Low-NOx coal burner has been used as a primary measure for NOx reduction in coal-fired power plants for a long time. The early designs of low-NOx coal burner employed delayed combustion to reduce NOx emission, but to overcome the poor combustibility, the design gradually changed to form an internal recirculation zone within the flame that creates a reducing atmosphere. Domestic 1000 MW coal-fired power plants also adopted such type of burners. However, examining the operation data of the plants revealed that unburned carbon in fly ash and CO concentrations at the boiler exit are often too high although the level of NOx emission is low. In this study, the characteristics of the particular burner applied to the 1000 MW coal-fired power plant were investigated using computational fluid dynamics (CFD), and the influence of selected design and operating variables of the burner were evaluated to improve the combustion performance. In the design variables, the injection angle of secondary and tertiary air at the burner tip was modified. In the operating variables, the swirl strength of tertiary air and the mass ratio of primary air and coal were varieded. For CFD simulations, ANSYS Fluent was used with advanced submodels. The discrete phase method was employed to track the trajectory of individual coal particles. The devolatilization and char combustion reactions were solved using Flashchain and unreacted core shrinking model, respectively. The results showed that pulverized coal particles in the present burner proceeded along the central burner axis because of the primary air in the form of a strong jet, whereas the tertiary air expands rapidly to the wall adjacent to the burner. This led to different flame pattern and IRZ shape from what were intended in the design concept of the burner and was likely to increase particle deposition onto the wall. Furthermore, the unburned carbon content in coal particles was high although the NOx level at outlet of the burner was low. When the injection angle of secondary and tertiary air was lowered and the swirl strength increased, the flow pattern and flame shape was improved close to the intended flame patten, lowering the unburned carbon content and CO concentration. However, the increased char conversion resulted in higher NOx concentrations. This confirmed that improving the combustion performance without deteriorating the NOx emission is restricted for minor modifications of the existing burner design. Based on this study, further investigations are required for comprehensive evaluation in the boiler including the overfire air.

서울시 도로변 지역의 대기중 NOx 농도 분포특성에 관한 연구

김종호 서울시립대학교 2005 국내석사

경제가 발전됨에 따라 도시의 집중화 현상은 두드러지게 나타나고 있으며, 2002년을 기준으로 서울시 인구는 전국의 20%이상, 자동차는 전국의 19% 이상을 차지하고 있다. 이와 같이 대도시의 인구집중 및 자동차의 지속적인 증가로 인해 대기오염은 물론 교통난, 도로난등 많은 문제를 야기시키고 있는 실정이다. 2000년을 기준으로 전체 대기오염물질 배출량중 자동차에서 배출되는 질소산화물(NOx)의 비중이 전국적으로는 62.4%를 차지하고 있으나, 서울시의 경우 73.5%를 차지하고 있다. 본 연구에서는 서울시 대기오염자동측정망 자료를 이용하여 자동차 배출가스로 인한 대기오염물질중 NOx(NO+NO₂) 농도의 시·공간 분포특성을 파악하고, NO₂/NOx Ratio 분석을 통하여 국내에서 차량에 의한 주변지역의 대기질 환경영향평가시 적용되고 있는 NOx의 NO₂로의 전환율(75%, 100%)의 적용타당성을 검토하고 각 영향인자별 상관관계 분석을 통하여 NOx 농도에 영향을 미치는 인자를 분석함으로써 서울시 도로변 지역의 NOx 농도 특성을 파악 하고자 하였다. 도로변 지역의 NOx는 일반지역에 비해 2배이상의 높은 농도를 보였으며, 자정부터 새벽 5시까지 급격히 감소하다가 오전 6시부터 교통량의 증가에 따라 농도가 높아지기 시작하여 오전 9시에 1차 피크치, 야간 23시에 2차 피크치를 보였다. 일요일은 자동차의 통행량 감소로 인해 NOx 농도가 월~토요일에 비해 낮았으며, 계절별로는 봄과 가을에 높고 여름에 집중적인 강우로 인해 가장 낮게 나타났다. NOx/NO₂ Ratio는 도로변지역에서는 평균 0.25, 일반지역에서는 평균 0.40으로 나타나 현재 국내 환경영향평가시 적용되고 있는 NOx의 NO₂ 전환율은 보완되어야 할 것으로 판단된다. 계절별 NO₂/NOx Ratio는 하계에 높고 동계에 낮게 나타났으며, NOx가 고농도시 NO₂/NOx Ratio가 작으며 NOx가 저농도 일때 NO₂/NOx Ratio가 높게 나타났다. NOx와 NO₂는 양의 선형관계를 보이고 있으며, 상관도(r)는 0.87로 매우 높아 국내 환경영향평가시 도심지역의 자동차에 의한 NO₂ 예측시 적용이 가능할 것으로 판단되며 년간 NO₂ 농도 산정식은 NO₂ = 0.201NOx + 9.7836 로 도출되었다. NOx 농도에 영향을 미치는 인자와의 상관성을 파악하기 위해 일일 단순상관분석을 실시한 결과 NO₂는 기온과의 상관도가 0.77, 교통량과의 상관도가 0.96으로 매우 높은 양의 상관관계를 나타냈으며, 습도는 대부분의 요소와 음의 상관관계를 보였다. NO₂/NOx ratio는 CO 및 교통량과 음의 상관관계를 보였으며, 오존과는 높은 양의 상관관계를 보였다. 즉 교통량이 적을수록, 오존농도가 높을수록 NO₂/NOx ratio는 높게 나타났다. NO₂는 일반적으로 VOCs와 함께 대기중 오존을 생성시키는 전구물질로 알려져 있으므로 지속적인 관심을 기울여야 할 것이며 도심지역 뿐만 아니라 교외지역으로의 연구범위가 확대되어야 할 것이다. 또한, 더 나아가서는 보다 정확한 NO₂ 농도 예측을 위해 국내실정에 맞는 NO₂ 예측모델의 개발과 관계식 등의 보급이 필요할 것으로 판단되며 이에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 사료된다. People migrates to big cities as the economy grows. As of the year 2002, 20% of Koreans lived in Seoul, and 19% of motor vehicles were registered in Seoul. Continuous growth of urban population and mortor vehicles in metropolitan area caused various environmental problems such as traffic congestion as well as air pollution. As of the year 2000, Nitrogen oxides (NOx) from motor vehicles account for 73.5% of total air pollutants in Seoul, which is much higher than the national average of 62.4%. The characteristics of NOx distribution at roadsides in Seoul has been investigated in this study: Temporal and spatial distributions of atmospheric NOx(NO+NO₂) concentrations in Seoul are investigated using data from Air Pollutants Automatic Monitoring Network; NOx to NO₂ conversion rates of 75% and 100%, which is nationally used in Environmental Impact Assessment (hereafter EIA) have been validated by the NO₂/NOx ratio analysis; A correlation analysis is performed to trace the important factors affecting determining atmospheric NOx concentrations in Seoul. The atmospheric NOx concentrations at roadsides is more than twice as high as those in other regions. The NOx concentration at roadside decreases rapidly from midnight to 5 am, then increases from 6 am as morning traffic in creases. The atmospheric NOx concentration reaches two peaks a day: the first one at 9 am and the second one at 11 pm. The concentration of NOx is lower on Sunday compared to other days of the week. Seasonally, it is higher in the Spring and in the Fall, and is lower in the Summer - the rainy season. Mean NO₂/NOx ratio is 0.25 at roadside and 0.63 in other region. NOx to NO₂ conversion rates of 75% and 100% used in EIA needs to be modified. The seasonal NO₂/NOx ratio is higher in the Summer, and lower in the Winter. The NO₂/NOx ratio is lower under higher atmospheric NOx concentration, and higher under lower atmospheric NOx concentration. Atmospheric NOx concentration and NO₂ concentration show high positive correlation. The average annual correlation coefficient of 0.87 suggests that measured NOx concentration is applicable in prediction of the NO₂ from motor vehicles in urban area. The equation to estimate mean annual NO₂ concentration from mean annual NOx concentration is [NO₂] = 0.201[NOx] + 9.7836. The atmospheric NO₂ concentration is highly correlated to the air temperature (correlation coefficient=0.77) and to the traffic volume (correlation coefficient=0.96). It is negatively correlated to the humidity. The NO₂/NOx ratio is negatively correlated to the atmospheric CO concentration and to the traffic volume, but highly positively correlated to the atmospheric O₃concentration. NO₂ is known as a precursor of ozone produced in the atmosphere. The development of an accurate model to estimate atmospheric NO₂ in urban and suburban is essential to better air quality management in the cities.

NOx reduction by co-combustion and reburning of biomass in coal- and gas-fired furnaces

채태영 성균관대학교 일반대학원 2017 국내박사

The use of biomass as carbon-neutral fuel for power generation has been increasing rapidly to displace the fossil fuels. It also has advantages of diversifying the fuel portfolio in a power plant and of reducing SO2 and NOx emissions. One common method for using biomass is to cofire in existing boilers. It can be achieve by direct co-firing the biomass and coal blend or by indirect co-firing after conversion of biomass into synthetic gas (syngas) using a separate gasifier. NOx is one of the main gas-phase pollutants released by oxidation of fuel-bound N and N2. For solid fuels such as coal and biomass, the fuel NOx formation is dominant over that for the thermal NOx. Although NOx released from the furnace can be removed by flue gas cleaning, it is required to minimize the NOx formation during combustion for lower operational costs. Reburning is one of technologies for in-furnace de-NOx, which can be applied to various systems with low capital/operational costs. The reburn fuel supplied immediately downstream of the combustion zone establishes a fuel-rich region for reduction of NOx to N2. The present study aims to investigate the contribution of biomass to reducing NOx emission by direct and indirect co-firing with fossil fuels. For this purpose, various biomass types and simulated syngas were tested in a bench- and pilot-scale furnace using natural gas and coal as the main fuel. The effects of key combustible species in the syngas (CO, H2, CH4, etc) and various biomass on NOx reductions were evaluated quantitatively based on detailed measurement within the furnaces. When gas components simulating syngas from biomass were co-fired by reburning, NOx emission decreased as the co-firing ratio increased for both natural gas and coal combustion. CH4 was the most effective component in syngas for NOx reduction, while the contribution of CO and H2 were also significant. Syngas reburning can be more effective when combined with fuel- and air- staging, even with CO- and H2-rich syngas. The actual reburn reactions through the conversion of NO into HCN would take place mainly by in the syngas and partially by CO at high reburn ratios. In reburning cases, CO and NOx measured within the furnace were inversely proportional with each other, indicating the NOx reduction reactions. When biomass was directed co-fired with the main fuel or injected as reburn fuel, NOx emission decreased as co-firing and reburning ratios increased mainly due to the low fuel N contents of various biomass types. Compared to direct co-firing, NOx reduction was more effective in reburning. Among tested biomass types, wood pellets and empty fruit bunch were found suitable for co-firing fuel due to good grindability and low fuel N content. However, torrefied biomass was ideal for co-firing with high grindability, high heating value and low moisture content. The effects of air staging was still dominant in NOx formation, regardless of biomass co-firing ratios. Further investigations are required to develop numerical models such as computational fluid dynamics (CFD) for application to commercial-scale boilers such as power plants. This requires more fundamental study to characterize the pyrolysis and char conversion properties of various biomass for derivation of rate constants. The experimental data accumulated in this study can be used for validation of CFD modeling.

Novel metal modified Mn/TiO2 catalyst for the reduction of NOx with NH3 at low temperatures

최현 Graduate School, Korea University 2017 국내석사

Many DeNOx technologies, which can reduce nitrogen oxides (NO, NO2 and N2O) from the exhausts, have been developed for more than three decades in order to abate environmental pollution, such as PM, smog, ozone depletion, and acid rain, caused by NOx in the atmosphere. Among the several existing DeNOx technologies, the selective catalytic reduction (SCR) is one of the most efficient technologies used for the reduction of NOx from the exhausts. Generally, nitrogen oxides are generated through the combustion of fossil fuels and these gases are mainly emitted from the exhausts of automobiles and stationary sources. The commercial TiO2 based catalysts for the NH3-SCR systems consist of WO3-V2O₅ and MoO3-V2O₅, which are effective in the temperature range of 573 – 673 K. However, recent studies on the NH3-SCR technology have been focused on finding catalysts that can be used even at lower temperatures. Finding catalysts that are effective at lower temperatures is important because the SCR system might be relocated from downstream to upstream of the exhaust line past the desulfurizer or diesel particulate filter in the automobile configuration for example. Having an effective catalyst at lower temperatures would eliminate the need to reheat the stack gas entering the SCR system in the power plant system. Therefore, it is necessary to synthesize low temperature active NH3-SCR catalysts for the replacement of the existing commercial catalysts. Several Mn based catalysts have recently been reported to exhibit excellent activity for NH3-SCR at low temperatures. However, Mn based catalysts are barely commercialized for several reasons such as poor N2 selectivity and deactivation by H2O through the blockage of active sites. Therefore, in order to solve these problems, many researches carried out study of enhancement of the NH3-SCR activity of Mn based catalysts with the addition of different metals. Among a variety of promoters, the promoter associated with ceria was published most widely due to its excellent synergetic performance with manganese catalysts. However, even though the catalyst using Ce is widely known to be excellent in its NH3-SCR ability, its poor N2 selectivity is yet to be resolved. Therefore, finding new promoters is an important task in improving the NH3-SCR system. Our previous studies have shown that the addition of Sb can help enhance the activity and increase the tolerance to H2O in vanadium based catalysts and a manganese based SCR catalyst with antimony has never been reported. Thus, the effect of antimony in manganese catalysts supported on TiO2 was investigated. Mn/TiO2 and Fe-Mn/TiO2 were used to analyze the ability of Sb on manganese based SCR catalysts. In the study, the novel metal Sb was modified into Mn/TiO2 and Fe-Mn/TiO2, and the NOx conversion was compared to those of Mn/TiO2 and Fe-Mn/TiO2 catalysts to investigate the effect of Sb. The NOx reduction activities of the catalysts were evaluated in the temperature range of 100–250ºC at a space velocity of 60,000 h-1. The physicochemical properties of all the catalysts were characterized by Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area, temperature programmed desorption of ammonia (NH3-TPD), temperature programmed reduction (H2-TPR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), and high resolution transmission electron microscopy (TEM). Interestingly, the Sb promoted Mn based catalysts showed significantly higher NOx conversion than the other catalysts with or without 6 vol.% of H2O. The high performance of Sb modified catalysts could be related to the increase of acid sites and redox properties.

린번 천연가스 자동차용 흡장형 NOx 환원촉매의 정화특성

이춘희 전남대학교 대학원 2006 국내박사

Because insufficient petroleum supply can create an anxious atmosphere at the thought of another possible oil shock, improvement of fuel consumption efficiency as well as reduction of harmful gas of vehicles using petroleum as the main fuel has become an important subject for automobile manufacturers. The most effective method for increasing the automobile fuel consumption efficiency is a lean combustion of air and fuel in combustion chamber of engine. However, the lean combustion restricts to usage of TWC which can effectively reduce gaseous pollutants under stoichiometric air fuel conditions, because the excess oxygen in the exhaust gas reduces NOx storage reduction catalyst, which was developed for advance the fuel consumption efficiency and NOx reduction under lean air fuel conditions, could not be applied with sufficient effectiveness to lean burn engine systems, because of the sulfur poisoning and durability deterioration of catalyst. Recently, the oil refining technique has been reduced the sulfur concentration in gasoline fuel, and catalytic additives increased the performance of the catalyst to reduce sulfur poisoning and increase hydrothermal durability of fuel. Therefore, NOx storage reduction catalyst maybe mass-produce commercially in future. A vehicle that uses natural gas, which is an alternative fuel of petroleum for automobiles, produces power performance similar to that of a gasoline fueled vehicle. On the other hand, the vehicle emits more clean exhaust gas than the gasoline vehicle. However, lower heating values per unit volume and lower storage capacity of natural gas have limited the use of natural gas as a fuel for automobile. In addition, more stringent emission standards have required that the natural gas vehicle use a catalyst to reduce its emission. Generally, natural gas vehicle demonstrates more clean emission than that of gasoline vehicle due to fuel quality as itself when the combustion occurs under elan air fuel conditions. If the combustion is operated with stoichiometric condition for using TWC and better emission, the advantages of natural gas vehicle are reduced. Because of these reasons, NOx storage reduction catalyst must be used for natural gas vehicles. The NOx storage catalyst can prevent sulfur poisoning when it applied to natural gas vehicles. Because almost all of the fuel consists of methane, natural gas vehicles emit just a small amount of conditions. If the combustion is operated with stoichiometric condition for using TWC and better emission, the advantages of natural gas vehicle are reduced. Because of these reasons, NOx storage reduction catalyst must be used for natural gas vehicles. The NOx storage catalyst can prevent sulfur poisoning when it applied to natural gas vehicles. Because almost all of the fuel consists of methane, natural gas vehicles emit just a small amount of non-methane hydrocarbon(NMHC). Because CH4, which is a type of reductant, is more difficult to resolve than C3H6 or C3H8 at lower temperatures, the catalyst for a natural gas vehicle must be designed differently from that of a gasoline vehicle. In this work, we designed and manufactured various NOx storage catalysts for the natural gas vehicle. And the catalysts were tested with experiment of synthetic model gas reaction. In the NOx storage catalyst, almost of the alkaline earth metal are NOx adsorbing material with a representative material being barium(Ba). Reaction studies were performed with the barium-based catalysts. The NOx storage capacity and NOx conversion efficiency were investigated by the experiment of the model gas reactions according to Ba contents and precious metal deposit ratios with the catalysts. In addition, the NOx storage and NOx conversion efficiency were investigated according to deposit amount of additives that the titanium oxide and zeolite. Furthermore, the NOx conversion performance and reaction characteristics for the catalyst were estimated after the hydrothermal aging method for all of the catalysts. If CO2 is coexisted with the oxidizers and reductants on the emission, the activity of NOx adsorption and NOx reduction are not activated under the condition of lean and rich air fuel ratios. As the result, the NOx conversion efficiency is decreased at the conditions. Because the H2O effects to the NOx storage capacity and NOx dynamic behavior on the catalytic reactions, the NOx conversion efficiency was decreased at that condition of coexist with H2O. When the CH4, C3H6 and C3H8 are used as reductants, the temperature window of 80% NOx conversion efficiency was most narrow with CH4. And the temperature window was expanded much lower temperature when the C3H8 was used. That of C3H6 expanded to below 300℃ the temperature window of 80% NOx conversion efficiency. If the Ba deposit amount of NOx storage catalyst is increased over 43g/ℓ, the NOx conversion efficiency was decreased due to the NOx adsorption site decreasing. Moreover, if the catalyst which Ba deposited over 46g/ℓ is aged to 900℃, the NOx conversion efficiency was decreased due to the agglomeration and sintering of catalytic active phases. The Ba deposit amount in the NOx storage reduction catalyst to achieve superior NOx conversion was about 43g/ℓ. For the high durability of hydrothermal aging of NOx storage catalyst, the fact was confirmed that the double layered washcoat method is more benefit the single layered washcoat. If the precious Pt deposit amount of NOx storage catalyst is increased due to the conversion ratio of the NO to NO2 is increased, the NOx storage amount and NOx conversion efficiency tend to increase. However, the over 2.6g/ℓ of Pt deposit amount over upper layer could not increase significantly the NOx storage amount and NOx conversion efficiency. When the catalyst of 3.3 g/ℓ of Pt deposit amount over upper layer exposed to high temperature thermal aging conditions, the NOx storage amount and NOx conversion efficiency were decreased due to the agglomeration and sintering of catalytic active phases and adsorption sites of the Pt, Ba and γ-Al2O3. For the thermal durability increase and CH4, CO activity temperature decrease, the precious metal Pd was deposited to bottom layer. As the result, the hydrothermal durability was increased, but the oxidation performance of CH4 and CO was not increased due to the decrease of the porosity and reaction sites. The appropriate ratio of Pt, Pd and Rh was 7:7:1, and then the Pt amount was about 3.3 g/ℓ. When the TiO2 is deposited about 3g/ℓ to the NOx storage catalysts, the NOx storage mount and NOx conversion efficiency tend to decreased generally. However the NOx storage amount and NOx conversion efficiency for hydrothermal aging was increased. 석유공급 부족으로 석유파동이 우려되는 가운데 석유를 주 연료원으로 사용하고 있는 자동차의 연료소비효율 향상은 에미션 저감과 더불어 자동차 제작사들의 중요한 과제가 되었다. 자동차 연료소비효율을 높이는데 가장 효과적인 방법 중 한 가지가 희박연소이다. 희박연소를 이용하는 자동차에 적용하면 연소 특성상 산소를 과다하게 배출하여 삼원촉매을 사용하는데 한계가 있다. 희박공연비 운전으로 연료소비효율을 향상시키고, NOx을 저감시킬 목적으로 개발된 NOx 흡장촉매는 연료에 포함된 유황피독과 NOx 흡장물질의 열적 내구성 저하로 많이 사용되지 못하였다. 그러나 석유정제 기술발전에 의한 연료내 유황분의 농도가 감소하고 촉매의 유황피독을 완화시킬 수 있는 방법과 열적 내구성을 강화시킬 수 있는 방법이 개발되고 있어 NOx 흡장촉매의 상용화 가능성을 높게 하고 있다. 석유의 대체 에너지원인 천연가스가 자동차에 사용될 때 연료 특성상 가솔린 자동차와 동력특성이 유사한 반면 유해한 배기를 적게 배출하는 장점을 가지고 있다. 그러나 단위체적당 발열량이 낮고 저장성이 좋지 못하여 자동차 연료로서 제한을 받고 있다. 또한 가솔린 자동차에 비해 낮은 유해 물질을 배출하지만 촉매를 사용하지 않고서는 강화되고 있는 배출가스 규제치를 만족시키지 못할 상황에 있다. 천연가스는 연료 특성상 희박연소를 할 때 엔진 열효율 향상과 엔진 열부하 감소 등의 장점을 발휘할 수 있다. 그러나 배출가스 규제 만족을 위해 이론공연비로 운전하고 TWC를 사용한다면 이러한 장점들이 반감될 수 밖에 없다. 이러한 측면에서 NOx 흡장촉매는 천연가스를 연료로 사용하는 자동차에 적용될 필요성이 있다. NOx 흡장촉매가 천연가스 자동차에 적용될 때 황피독과 열화에 의한 성능저하 문제를 배제시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 배기 중의 HC 대부분이 CH4이기 때문에 NMHC는 극히 적게 배출된다. 규제되고 있지는 않지만 배출가스 중에 온실효과를 일으키는 CH4가 C3H6나 C3H8과 같은 탄화수소에 비해 분해, 연소되기 어렵기 때문에 가솔린용과는 다른 촉매설계가 필요하다. 본 연구에서는 천연가스 자동차용으로 이중층 워쉬코트 tri-metal 베이스 NOx 흡장촉매를 설계하여 제작하였다. 그리고 천연가스 엔진에서 배출되는 가스성분을 모사하여 모델가스 반응실험을 수행하였다. NOx 흡장촉매에 있어서 NOx를 흡착하는 것은 알카리 토금속 계열의 금속들이 대부분이지만 Ba가 대표적인 물질이다. 본 연구에서도 Ba를 흡장물질로 선정하여 이들 함유량에 따른 NOx 흡장량과 NOx 정화율을 관찰하였다. 그리고 촉매에 담지되는 귀금속인 Pt, Pd의 구성비율에 따른 NOx 정화율을 조사하였다. 조촉매로서 TiO2와 2종의 금속 이온교환 제올라이트를 NOx 흡장촉매에 함께 담지하여 이들의 담지량 변화에 따른 NOx 정화율 변화를 관찰하였다. 또한 이들 촉매 열화에 따른 NOx 정화성능과 반응특성을 파악하였다. 희박공연비 조건에서 CO2가 산화제 및 환원제와 공존하면 촉매에 NOx 흡착이 잘 이루어지지 않으며 이론공연비 조건에서도 환원반응이 활발하지 않아 NOx 정화율이 감소된다. 또한 NOx 흡장촉매에서 수분은 CO2와 함께 NOx 저장한도와 동적 거동에 영향을 주어 NOx 정화율을 감소시키는 것으로 나타났다. 환원제 종류에 따른 NOx 정화율 변화에서 80% 이상의 NOx 정화율을 나타내는 온도 윈도우는 CH4을 환원제로 하였을 때 가장 좁고, C3H8을 환원제로 하였을 때에 좀더 넓은 온도구간에서 높은 정화율을 나타내었다. 그리고 C3H6을 사용했을 경우에 80% 이상의 NOx 정화율 구간이 300℃ 이하의 온도로 확대되었다. NOx 흡장물질인 Ba 담지량이 43g/ℓ 이상 증가하게 되면 NOx 흡장촉매의 귀금속 반응 사이트를 감소시켜 NOx 정화율이 감소된다. 다량의 Ba를 담지한 촉매를 900℃로 열화하면 Ba와 귀금속의 응집과 소결로 NOx 흡착사이트 및 반응사이트가 감소하여 NOx 흡장량과 정화율이 감소하였다. NOx 흡장촉매의 열적 내구성을 확보하기 위해서는 단일층 워쉬코트보다 이중층 워쉬코트 구조로 촉매를 제작하는 것이 유리함을 확인하였다. NOx 흡장촉매에 Pt 담지량이 증가하면 NO의 NO2로의 변환량이 증가하여 NOx 흡장량과 정화율이 함께 증가하는 경향이 있지만, 워쉬코트 상층에 담지되는 2.6g/ℓ 이상의 Pt는 NOx 흡장량과 정화율을 크게 증가시키지는 못하였다. 그리고 워쉬코트 상층에 3.3g/ℓ의 Pt가 담지된 촉매가 고온의 열화 상태에 노출될 때 Pt 입자들간의 소결과 Ba 및 γ-Al2O3 등의 소결로 Pt의 반응사이트와 Ba의 흡착사이트도 같이 감소하여 NOx 흡장량과 정화율을 떨어뜨리게 된다. 촉매의 열적 내구성을 확보하고 CH4 및 CO의 활성온도를 낮추기 위해 워쉬코트 하층에 Pd를 다량 담지한 촉매는 Pd가 하층에 담지되므로써 상층의 워쉬코트가 하층을 덮어 기공성을 떨어뜨리고, 상층과 하층에 다량 담지된 Ba가 귀금속 반응 사이트를 감소시켜 Pd의 담지효과가 거의 없었다. 높은 열적 내구성을 가지고 NOx 흡장력과 정화율을 높이기 위한 Pt 담지율에 있어서 Rh/Pd/Pt=1:5:8의 귀금속 구성비율 담지된 Pt 양은 과도하게 많고, Rh/Pd/Pt=1:7:7의 구성비로 담지되는 Pt의 양이 적정한 것으로 확인되었다. 그리고 이때의 Pt 담지량은 약 2.6 g/ℓ이다. 3g/ℓ이하의 TiO2를 담지한 fresh 촉매의 NOx 흡착량과 정화율은 TiO2를 담지하지 않은 촉매에 비해 전반적으로 소량 감소하였다. 그러나 열화된 촉매에서는 TiO2가 소결에 의한 촉매의 표면적 감소를 방지하여 담지되지 않은 촉매들에 비해 상대적으로 높은 NOx 흡장량과 정화율을 나타내었다.

Effects of diesel engine de-NOx parameters on NOx and particulate matters characteristics

백승하 Graduate School, Korea Univeristy 2021 국내박사

Automakers have researched and developed many technologies to deal with the stringent legislation on emissions from diesel vehicles. Diesel engines have been widely supplied due to their better fuel efficiency. However, due to the recent defeat-device issue of Volkswagen, interest in the NOx of diesel vehicles has increased globally. Moreover, the methods close to actual driving conditions such as the worldwide harmonized light duty test cycle (WLTP) and the real driving emissions (RDE) were introduced in regulatory certification testing mode. Against the strengthened NOx standard, automobile manufacturers and catalyst companies were preparing to introduce exhaust gas recirculation (EGR)/ lean NOx trap (LNT)/diesel particulate filter (DPF)/selective catalytic reduction(SCR) from the existing EGR/LNT system and upgrade engine control unit (ECU) control logics. However, with an aftertreatment system, a rise in vehicle prices is unavoidable; hence, both its aspects—eco-friendliness and costliness—should also be considered. In this study, a 1.6-liter diesel engine with high pressure (HP) EGR and low pressure (LP) EGR was used following the trend. The aftertreatment system was primarily equipped with LNT/DPF/SCR satisfying Euro6 regulation. Additionally, the research on reducing NOx emission was conducted simultaneously with combustion characteristics. The combustion and emission characteristics of diesel engines were analyzed under the condition that the conventional EGR system used only HP EGR, which directly used the gas from the engine. The use of EGR gas in reducing NOx emissions while maintaining fuel efficiency and particle emissions was worse with a median size of particles (CMD) was increased. HP EGR had a certain effect on reducing NOx emission. However, it was difficult to apply widely due to its inability to use a high EGR rate in the absence of a cooler. The LP EGR system consisted of a long line through the intercooler following the turbocharger to boost the fresh air. It burnt gas from the DPF outlet by passing through the EGR cooler. Therefore, the constant low air temperature was maintained regardless of the EGR gas percentage. The increment in NOx emissions was caused by incomplete combustion with unburned fuel because the total EGR rate increased like HP EGR case. The emission and combustion study was carried out using HP/LP EGR test. It used different characteristics of EGR simultaneously. The HP/LP EGR supply ratio did not significantly impact the properties, such as combustion pressure and CA60, under a small change in total EGR rate. However, due to the possible mixing of two types of EGR, the relatively low temperature of the intake port could increase the total EGR rate, unlike only one type of EGR using case. Under the same total EGR rate condition, the higher the ratio of HP to LP, the more efficient it was in reducing NOx; however, PN showed a disadvantage in emissions. The VVT system was not widely available for a common diesel engine. Therefore, a different approach is used to generate internal EGR in this study. With the new design, the camshaft had advanced intake valve timing to avoid piston head interference with valves. With the low engine load, the effect was unnoticeable; however, the residual gas-induced a lot of NOx emissions at a higher engine load. The common EGR system had a time lag because it passed through the EGR system. However, the internal EGR was readily available. The test confirmed that the VVT is effective in reducing NOx. The NOx emissions were reduced efficiently using the aftertreatment systems, such as LNT and SCR. Although LNT trapped the emission, it was needed to purge the collected NOx. Hence, we evaluated the possibility of only using SCR with saturated LNT in our test. The results were acceptable; however, the low exhaust temperature was an issue for SCR and LNT. The heating unit for SCR was set at a low engine load for the supplementation. The steady condition reduced NOx emissions, and the efficiency was achieved by the cold starting phase of the engine due to SCR activation. Additionally, even with a low EGR rate, SCR suggested that most NOx was purified and used without LNT. We conducted the parametric study of engine control logic for the exhaust emissions using a measurement system. After that, the aftertreatment system was applied to reduce emissions. As a result, the variable approach could provide a method against restricting the legislation for emissions from diesel engines.

이산화 티타늄(TiO2)을 혼입한 기포 콘크리트의 질소산화물(NOx) 제거 성능 평가

이정수 가천대학교 일반대학원 2021 국내석사

질소 산화물(NOx)은 질소와 산소로 이루어진 화합물로 대기 중의 질소 산화물은 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)의 형태로 존재한다. 질소산화물에 의한 대기오염원은 대중교통, 선박원 및 산업용 보일러와 같은 고정원이며, 질소산화물은 미세먼지와 광화학 스모그를 형성하여 대기오염을 가중시키는 주요 원인 물질이다. 질소 산화물은 TiO2에 의한 광촉매 반응을 활용하면 분해가 가능한 것으로 알려지면서 전 세계적으로 TiO2를 활용하여 NOx를 저감시키려는 연구가 진행되고 있다. TiO2를 활용한 NOx 저감 연구결과는 여러 연구자들에 의해 많이 보고되어 왔다. 하지만 방음벽과 보도블록 등 건설 제품에 TiO2를 활용하여 NOx를 저감하려는 연구는 미미한 실정이다. 기포 콘크리트는 무수히 많은 독립 기포가 형성되어 있기 때문에 일반 콘크리트 보다 단열, 경량, 방음 등의 우수한 특성을 가지고 있다. 따라서, 기포 콘크리트를 건설제품으로서 활용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기포 콘크리트는 다공성 재료로 일반 콘크리트보다 높은 비표면적과 연결기공을 가지고 있어 NOx와 같은 대기오염물질을 흡착 및 분해시키는데 효율적일 것으로 판단된다. 본 연구에서는 기포 콘크리트에 활성탄소와 이산화 티타늄을 혼입하여 제작한 시험체로 NOx 제거 성능 평가와 미세 기공구조 분석에 대한 실험을 수행하였다. 기포 콘크리트의 NOx 저감 실험은 ISO-22197 시험법에 준하여 수행하였으며, 자외선의 세기, 각 재료의 혼입룰 및 시험체의 밀도와 두께를 실험조건으로 두어 기포 콘크리트의 NOx 저감 성능 평가를 수행하였다. 실험결과, 각 재료 혼입률 및 시험체의 두께와 밀도, 자외선의 세기가 NOx의 제거에 효과가 있는 것으로 확인하였다.

NOx 배출/오염 특성에 따른 NO2의 모델링 기법에 관한 연구

나명한 전북대학교 일반대학원 2013 국내박사

우리나라는 산업화와 도시화의 급속한 발전으로 인한 대기오염물질 배출시설, 자동차 운행 증가, 에너지 사용량의 증가와 더불어 대규모 도시의 경제 활동, 사회 활동 및 산업 활동 등에 의한 대기오염물질이 대기질에 영향을 끼치고 있으며, 이는 많은 환경 문제를 수반하게 된다. 특히 대기오염물질 중에서 SO2와 CO는 1차 오염물질로서 1998년의 청정연료사용의무화와 이에 따른 대기오염원에 대한 여러 가지 규제관리를 실시한 이래로 지속적인 감축 효과를 거두었지만, PM10와 O3, 그리고 NO2와 같은 경우는 2차 오염물질로서 효과를 거두지 못하였으며, 오히려 인구가 밀집하고 산업 활동이 활발한 대도시에서는 역효과를 보고 있다. 그 중 NOx의 배출량은 NO와 NO2의 합으로 정의되나 90%이상이 NO가 차지하고 있으며, 1차적으로 배출되어서 대기 중 기상상황에 따라 O3 또는 VOCs등과 같은 산화제에 의한 산화반응으로 NO2로 전환되므로, 이에 대한 영향예측으로 정확한 대기확산 모델링 실행 시는 많은 어려움을 겪게 된다. 이에 본 연구에서는 대상지역 연, 월, 요일, 시간별 NOx농도의 배출/오염특성과 NO2/NOx Ratio을 분석하고, NO2에 대한 대기오염확산을 예측하기 위하여, 전환율을 고려한 모델링과 시간별 O3농도에 의한 산화반응을 고려하는 등 4가지 모델링 기법으로 예측과정을 실시하고 측정치와 각각 비교하여 통계분석 방법으로 모델링 결과를 평가하였다. 대상지역 서울시의 도시대기 장동측정망 14개소에서 측정된 시간별 NO, NO2, O3농도자료를 이용하여, 시간별, 요일별, 계절별 NOx농도 분포특성에 대하여 분석한 결과, 시간, 요일별 농도변화는 이동오염원이 주범인 교통량의 증감과 기상변화의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 월별, 계절별 농도변화는 기상요소 중 일사량에 의한 오존농도와 강우량의 영향을 받는 것으로 분석되었다. NO2는 봄, 여름에 최대와 최소농도를 보였으며, 봄에는 일사량이 높은 관계로 강한 햇빛이 자동차에서 배출되는 HC와 공존 시 NO→NO2로의 산화반응을 촉진 시켰으며, 여름에는 장마철과 잦은 강우현상에 의한 세척작용으로 많이 감소되었다. 고 오존농도와 저 오존농도 대상목표일에 대하여 4가지 모델링 기법으로 NO2대기오염확산 모델링을 실시하였다. 고 오존농도 발생 일의 NO2/NOx Ratio 최대값은 오후 18시정도의 0.929었으며, 최소값은 NO농도가 우세를 차지하는 오전 9시의 0.451이었다. 저 오존농도 발생일의 NO2/NOx Ratio 최대값은 새벽 3시의 0.724었으며, 최소값은 역시 교통량에 의한 NO농도가 우세를 차지하는 아침 9시의 0.339였다. NO2모델링 예측결과와 측정치의 통계분석을 통하여 전체적으로 비교적 미미한 상관도를 보였으며, 음의 상관도를 보이기도 하였다. 모델링 기법 중 전환율을 필요로 하였으며, 실제적인 모델링 과정에서 전환율의 계산은 많은 어려움이 동반될 뿐 만 아니라, 오존에 의한 산화반응을 고려한 모델링 기법조차 대기 중 복잡한 광화학적 반응기작을 모사하기 어려우며, 더 정확한 모델링 결과를 예측하기 위한 새로운 기법이 필요로 할 것이다.