Study of the Optimal Calcination Temperature of an Al/Co/Ni Mixed Metal Oxide as a DeNOx Catalyst for LNT

장길남,홍지숙,한광선,유영우,서정권,황택성 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.3

Most of LNT catalysts use noble metals such as Pt for low temperature NOx oxidation but there is an economic weakness. For the purpose of overcoming this, this study is to develop DeNOx catalyst for LNT excluding PGM (platinum group metal) such as Pt, Pd, Rh, etc. To do so, Al/Co/Ni catalyst selected as a preliminary test is used to study fundamental property and NOx’s conversion according to calcined temperature. Ultimately, that is, Al/Co/Ni mixed metal oxide which does not use PGM is selected and physicochemical characterization is performed by way of XRD, EDS, SEM, BET and ramp test and NOx conversion is also analyzed. This study shows that all samples consist of mixed oxides of spinel structure of Co2AlO4 and NiAl2O4 and have enough pore volume and size for redox. But as a result of NH3-TPD test, it is desired that calcined temperature needs to be maintained at 700 ℃ or lower. Also only samples which are processed under 500 ℃ satisfied NO and NOx conversion simultaneously through ramp test. Based on this study’s results, optimum calcined temperature for Al/Co/Ni=1.0/2.5/0.3 mixed metal oxide catalyst is 500 ℃.

케미칼 필터 기술

장길남,김성렬 한국공기청정협회 2005 空氣淸淨技術 Vol.18 No.1

Al/Co/Ni 혼합 금속 산화물 촉매의 소성온도에 따른 물리화학적 특성 연구

장길남,한광선,송영상,홍지숙 한국열환경공학회 2015 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2015 No.춘계

디젤(diesel) 또는 린번(lean burn) 가솔린(gasoline) 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 질소산화물 감소 방법으로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR)[1,2], 질소 흡장 환원(nitrogen storage reduction, NSR) 및 희박 질소 트랩법(lean NOx trap, LNT)[3-5]등이 경쟁적으로 제시되고 있다. SCR 방법은 금속이 치환된 제올라이트[6] 또는 vanadia-gungsta-titania 촉매[7]위에서 배가스에 존재하는 NO와 주입되는 암모니아의 반응으로 진행되는 반면에, NSR 촉매는 외부의 어떠한 환원제도 사용하지 않는다. 이들 촉매는 배가스내에 존재하는 NOx들을 촉매가 흡장하고 있는 lean 상태의 긴 주기와 연료 가스 내에 존재하는 H2, CO 및 hydrocarbons에 의해 흡장되어 있던 NOx가 N2로 환원되는 짧은 주기가 번갈아 반복되도록 하여 운전된다[3-5]. 혼용된 NSR+SCR 방법도 높은 NOx 전환효율로 인하여 지속적 인 관심을 받고 있다[1,8-13]

K2CO3 첨가에 따른 H2S 제거용 무기계 흡착제의 흡착성능 영향에 관한 연구

장길남,송영상,홍지숙,유영우,황택성 한국청정기술학회 2017 청정기술 Vol.24 No.3

The goal of this paper was to improve the performance of the adsorbent to remove H2S. Pellet type adsorbents were prepared by using four kinds of materials (Fe2O3, Ca(OH)2, Activated carbon, Al(OH)2) for use as a basic carrier. As the results of H2S adsorption tests, Fe2O3 and Activated Carbon improved the adsorption performance of H2S by 1.5 ~ 2 times, and Ca(OH)2 and Al(OH)2 showed no effect on H2S adsorption performance. Four basic materials were as carriers, and 5 wt% of KI, KOH and K2CO3 were added on the carriers, respectively. As the results of H2S adsorption tests, adsorbent containing K2CO3 showed thebest performance. As a result of H2S adsorption test with varying K2CO3 content from 5 to 30 wt%, it was confirmed that adsorption performance was increased up to 20 wt% of K2CO3 and adsorption performance decreased to 30 wt%. The H2S adsorption performance was modeled by using Thomas model with varying K2CO3 contents and the results were used for the adsorption tower design. It was shown that the experimental values and the simulated values were in good agreement with the contents range of K2CO3 up to 20 wt%. Based on these results, it is expected that not only the adsorption performance of H2S adsorbent is improved but also life time of the adsorbent is increased. 본 연구는 악취가스 물질(바이오가스의 불순물)의 하나인 H2S를 제거하기 위한 흡착제의 성능을 향상시키기 위해 수행하였다. 기본 담체로서 4가지 물질(Fe2O3, Ca(OH)2, 분말 활성탄, Al(OH)3)을 혼합 사용하여 pellet 형태의 흡착제를 제조하였다. 또한, 4가지 물질의 H2S 흡착에 미치는 영향을 평가한 결과, Fe2O3와 분말활성탄은 H2S 흡착성능이 각각 1.5, 2배로 증가하는 것으로 나타났으며 Ca(OH)2와 Al(OH)2는 H2S 흡착성능에는 영향이 없는 것으로 나타났다. 또한 4가지 물질을 기본혼합 담체로 한 후, 활성물질로 KI, KOH, K2CO3를 선정하여 각각 5 wt% 첨가한 후에 H2S 흡착성능을 시험한 결과 K2CO3를 첨가한 흡착제가 가장 성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 K2CO3를 5 ~ 30 wt%까지 변화시키면서 흡착성능을 확인한 결과, K2CO3 함량이 20 wt%까지는 함량과 비례하여 H2S 흡착성능이 증가하는 것을 확인할 수 있었으나 30 wt%에서는 H2S 흡착성능 급격히 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 K2CO3 첨가 함량에 따른 H2S 흡착성능을 바탕으로 Thomas model을 이용하여모델링을 실시한 결과에서도 K2CO3 함량이 20 wt%까지는 실험값과 모사값이 잘 일치하고 있음을 보여주었다. 이러한 결과들을 바탕으로, 본 연구에서 확인된 활성물질의 종류와 활성물질의 함량을 흡착제 제조에 이용한다면 H2S 흡착제의 흡착성능 개선뿐만 아니라 흡착제의 사용수명 증대를 기대할 수 있었다.

LNT용 PGM-free DeNOx 촉매 개발을 위한 기초연구

장길남(Kil Nam Jang),한광선(Kwang Seon Han),홍지숙(Ji Sook Hong),유영우(Young-Woo You),황택성(Taek Sung Hwang) 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.2

본 연구는 LNT (lean NOx trap)용 DeNOx 촉매를 개발하기 위해 시도하였다. 이를 위해서 예비실험을 통해 Pt등 귀금속류등의 PGM (platinum group metal)을 사용하지 않는 4개의 촉매, Al/Co/Mn, Al/Co/Ni/Mn, Al/Co/Mn/Ca, Al/Co/Ni 혼합 금속 산화물을 선정하였다. 또한, 이들의 물리화학적인 성질을 평가하기 위해 XRD, EDS, SEM, BET 및 TPD test를 실시하였다. 이러한 평가를 실시한 결과, 4종의 촉매들은 스피넬(spinel)구조를 가지는 결정으로 이루어졌으며 NOx 기체들의 산화-환원 반응이 이루어지기에는 충분한 기공부피와 기공크기를 갖고 있음을 알 수 있었다. 또한, TPD test를 통해서는 산화-환원이 일어날 수 있는 산점을 4종의 촉매가 모두 가지고 있음을 확인하였다. 더욱이 ramp test를 통해서는 상용(commercial) 촉매와 비슷한 NO 산화 능력을 가지고 있는 것도 확인할 수 있었다. 이상의 결과들을 바탕으로, 본 연구에서 선정된 촉매들을 기본으로 하여 조성성분의 변화 및 활성 성분 첨가 등을 한다면, 보다 개선된 LNT용 DeNOx 촉매를 얻을 수 있을 것이라 기대할 수 있었다. This inquiry was conducted to develop DeNOx catalyst for LNT. In order to develop appropriate catalysts, four catalysts, which do not use PGM (Platinum Group Metal), were carefully selected : Al/Co/Mn, Al/Co/Ni/Mn, Al/Co/Mn/Ca, Al/Co/Ni mixed metal oxides during preliminary experiments. Also, XRD, EDS, SEM, BET and TPD tests were carried as well to evaluate both physicochemical properties of such four catalysts. As a result of the experiment, four catalysts were composed of spinel-shaped crystals and had more than enough pore volume and size to have oxidation-reduction reaction of NOx gases. Additionally, through TPD test, all four types of catalysts were proved to possibly have an oxidation-reduction acid site and NO oxidation activities similar to commercial catalysts. Based on the results above, if we have further change in the composition components and active ingredients according to the catalysts that were chosen in this investigation, then we are more welcomed to expect to have an enhanced DeNox catalyst for LNT.

K<SUB>2</SUB>CO<SUB>3</SUB> 첨가에 따른 H<SUB>2</SUB>S 제거용 무기계 흡착제의 흡착성능 영향에 관한 연구

장길남(Kil Nam Jang),송영상(Young Sang Song),홍지숙(Ji Sook Hong),유영우(Young-Woo You),황택성(Taek Sung Hwang) 한국청정기술학회 2017 청정기술 Vol.23 No.3

본 연구는 악취가스 물질(바이오가스의 불순물)의 하나인 H2S를 제거하기 위한 흡착제의 성능을 향상시키기 위해 수행하였다. 기본 담체로서 4가지 물질(Fe2O3, Ca(OH)2, 분말 활성탄, Al(OH)3)을 혼합 사용하여 pellet 형태의 흡착제를 제조하였다. 또한, 4가지 물질의 H2S 흡착에 미치는 영향을 평가한 결과, Fe2O3와 분말활성탄은 H2S 흡착성능이 각각 1.5, 2배로 증가하는 것으로 나타났으며 Ca(OH)2와 Al(OH)2는 H2S 흡착성능에는 영향이 없는 것으로 나타났다. 또한 4가지 물질을 기본혼합 담체로 한 후, 활성물질로 KI, KOH, K2CO3를 선정하여 각각 5 wt% 첨가한 후에 H2S 흡착성능을 시험한 결과 K2CO3를 첨가한 흡착제가 가장 성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 K2CO3를 5 ~ 30 wt%까지 변화시키면서 흡착성능을 확인한 결과, K2CO3 함량이 20 wt%까지는 함량과 비례하여 H2S 흡착성능이 증가하는 것을 확인할 수 있었으나 30 wt%에서는 H2S 흡착성능 급격히 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 K2CO3 첨가 함량에 따른 H2S 흡착성능을 바탕으로 Thomas model을 이용하여 모델링을 실시한 결과에서도 K2CO3 함량이 20 wt%까지는 실험값과 모사값이 잘 일치하고 있음을 보여주었다. 이러한 결과들을 바탕으로, 본 연구에서 확인된 활성물질의 종류와 활성물질의 함량을 흡착제 제조에 이용한다면 H2S 흡착제의 흡착성능 개선뿐만 아니라 흡착제의 사용수명 증대를 기대할 수 있었다. The goal of this paper was to improve the performance of the adsorbent to remove H2S. Pellet type adsorbents were prepared by using four kinds of materials (Fe2O3, Ca(OH)2, Activated carbon, Al(OH)2) for use as a basic carrier. As the results of H2S adsorption tests, Fe2O3 and Activated Carbon improved the adsorption performance of H2S by 1.5 ~ 2 times, and Ca(OH)2 and Al(OH)2 showed no effect on H2S adsorption performance. Four basic materials were as carriers, and 5 wt% of KI, KOH and K2CO3 were added on the carriers, respectively. As the results of H2S adsorption tests, adsorbent containing K2CO3 showed the best performance. As a result of H2S adsorption test with varying K2CO3 content from 5 to 30 wt%, it was confirmed that adsorption performance was increased up to 20 wt% of K2CO3 and adsorption performance decreased to 30 wt%. The H2S adsorption performance was modeled by using Thomas model with varying K2CO3 contents and the results were used for the adsorption tower design. It was shown that the experimental values and the simulated values were in good agreement with the contents range of K2CO3 up to 20 wt%. Based on these results, it is expected that not only the adsorption performance of H2S adsorbent is improved but also life time of the adsorbent is increased.

2P-680 H₂S 제거용 무기계 흡착제의 흡착능 향상에 관한 연구

홍지숙,장길남,송영상,유영우,황택성 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.0

Pt를 대체하는 비귀금속 산화 촉매의 개발

심지선,공민정,장길상,장길남,이후근 한국공업화학회 2012 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2012 No.1

PGM-Free Diesel 배기가스 처리용 산화촉매 개발 연구

심지선,공민정,장길상,장길남,이후근 한국공업화학회 2013 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2013 No.-

다양한 용도의 실내용 골프 매트 장치

이강수,홍준호,김희수,장길남 (사)한국CDE학회 2013 한국 CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.8

최근 실내 골프연습장이 널리 보급되어 있으나, 실제 필드에서 경기할 때와 여러 가지 면에서 차이가 있어 실내 골프연습장을 이용하는 사람들에게 불만 요인이 되고 있다. 특히 필드에서는 천연 잔디에 공을 놓고 경기를 하나 실내 골프연습장에서는 플라스틱 매트에 골프 공을 두고 경기를 하는데, 이 것이 가장 큰 불만 사항 중 하나이다. 이 연구에서는 실내 연습장에서 사용할 수 있으며, 천연잔디와 러프, 모래 등으로 된 매트에 골프 공을 놓고 경기를 할 수 있도록 한 장치를 개발하였다. 이 장치로 실내골프장에서 고급화된 시장이 형성될 수 있을 것으로 기대한다.