NOx storage and reduction behavior of vanadium-based SCR catalyst at low temperature

김진우,정보라,전승엽,이희수,김홍대 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0

질소산화물(NOx)은 대표적인 대기오염 물질로써, 배기가스 배출규제가 강화됨에 따라 NOx 저감의 중요성이 강조되고 있다. 선택적촉매환원법(Selective Catalytic Reduction; SCR)은 NOx 저감 기술 중 대표적인 기술로써 일반적인 발전소의 바나듐계 SCR 공정의 최대 활성 온도 범위는 350°C ~400°C 이다. Cold start 환경에서 촉매는 활성온도 대비 저온에서 구동되며 이때, 환원되지 못한 미반응 NOx는 외부로 배출되게 된다. 따라서, 저온에서 NOx를 저장하였다가 활성온도에서 탈착하여 배기가스 배출규제를 만족시킬 수 있는 NOx Trap 기술개발이 필요하다. 알칼리 및 알칼리 토금속은 대표적인 NOx의 흡착제로 쓰이며 실제로 LNT(Lean NOx Trap)와 같은 이동원 촉매로 상용되고 있다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 바나듐계 SCR 촉매 powder에 알칼리 토금속 중 하나인 Ba를 함침하여 Ba-doped SCR catalyst를 제조 하였고, Micro reactor 장비를 사용하여 200°C ~250°C 영역에서 NOx를 흡장, 350°C ~400°C 에서 탈장 거동을 평가 하였으며, NOx Trap 적용 SCR 촉매의 온도에 따른 NOx 흡,탈장 거동을 확인하였다.

NADPH Oxidase 1 and NADPH Oxidase 4 Have Opposite Prognostic Effects for Patients with Hepatocellular Carcinoma after Hepatectomy

( Sang Yun Ha ),( Yong-han Paik ),( Jung Wook Yang ),( Min Ju Lee ),( Hyunsik Bae ),( Cheol-keun Park ) 대한간학회 2016 Gut and Liver Vol.10 No.5

Background/Aims: Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase (NOX)-mediated reactive oxygen species contribute to various liver diseases, including hepatocellular carcinoma (HCC). Uncertainties remain regarding the prognostic relevance of NOX1 and NOX4 protein expression in HCC. Methods: NOX1 and NOX4 protein expression was examined by using immunohistochemistry in tumor tissue from 227 HCC patients who underwent hepatectomy. Results: High immunoreactivity for NOX1 was observed in 197 (86.8%) of the 227 HCC cases and low immunoreactivity for NOX4 in 112 (49.3%). NOX1 and NOX4 proteins had opposite prognostic effects. High NOX1 expression was an independent predictor of both shorter recurrence-free survival (RFS) (p<0.01) and shorter overall survival (OS) (p=0.01). Low NOX4 expression was an independent predictor of both shorter RFS (p<0.01) and shorter OS (p=0.01). Subgroup analysis showed that, among patients with normal α-fetoprotein levels, patients with tumor size ≤5.0 cm and patients in Barcelona Clinic Liver Cancer stage A, high NOX1 expression had unfavorable effects on RFS, whereas low NOX4 expression had unfavorable effects on both RFS and OS. Conclusions: These findings demonstrated that NOX1 and NOX4 protein expression had opposite prognostic effects for HCC patients. Moreover, both proteins had prognostic value in HCC patients with normal α-fetoprotein levels or with early-stage HCC. (Gut Liver 2016;10:826-835)

질소산화물 대기배출부과금제도의 평가와 개선 방향

노상환 한국환경정책학회 2019 環境政策 Vol.27 No.1

This paper aims to analyze the evaluation and improvement of industrial NOx air emission charges in Korea on the basis of feasibility, equity, and effectiveness. In terms of feasibility, the new air emission charge system in Korea must introduce the refund mechanism. The refund should be distributed back to the companies emitting NOx in relation to the average amount of NOx emitted by the specific industries. The refund mechanism is presumably possible to include in the charge system, politically feasible, and equitable. Next, the system emission rates should be equivalent between the related pollutants NOx and SOx because particulate matter (PM) is affected similarly by SOx and NOx. Finally, NOx emissions are to be monitored and enforced by standard measurement methods in order for the system to be effective. All industries should be obliged to fill out a form regarding their NOx emissions by TeleMetering Systems (TMS), by a measurement agency contract, or by self-measurement. At the same time, these changes will need various support systems, (e.g., tax, financial, and technology), to improve monitoring and enforcement. 본 연구는 질소산화물(NOx) 대기배출부과금제도가 바람직한 방향으로 운용되기 위해서 수용 가능성, 형평성, 집행의 효율성 측면에서 평가하고 개선 방향을 제시한다. 2020년부터 시행될 NOx 대기배출부과금제도가 수용 가능하면서 형평성의 문제를 완화하기 위해서는 환급제도(refund mechanism)를 도입하여야 한다. 환급제도는 NOx를 평균 이상으로 배출하는 기업에는 부과금을 부과하고, 평균 이하로 배출하는 기업에는 환급하여 높은 부과단가에도 정치적으로 수용 가능성을 높일 수 있으며, 산업 간 형평성을 제고할 수 있다. 그리고 대기배출부과금제도에 적용되는 오염물질 간 형평성을 고려하여야 한다. NOx 대기배출부과금제도의 도입 목적은 미세먼지 저감인데 비슷한 영향을 주는 NOx와 SOx의 부과단가가 조정되어야 한다. 마지막으로, 효과적인 NOx 대기배출부과금제도로 집행되기 위해서 굴뚝자동측정기기를통해 연속으로 측정되거나 신뢰성 있는 측정대행기관을 육성하여야 하며, 정보통신기술(ICT)을 적용한 자가 측정 시스템을 구축하여야 한다. 이를 위해서 NOx를 배출하는 사업장에 굴뚝자동측정기기 설치를 확대하기 위해 세제, 금융 및 기술지원 정책을 강화해 나가야 한다.

80 kW 초 저 NOx 단일 버너 연소로에서 NOx 감소를 위한 운전특성 연구

채태영,Chae, Taeyoung 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.3

본 연구는 80 kW급 단일버너 연소로에서 석탄 연소시 초저 NOx 버너 설계인자를 평가하기 위한 실험적 연구이다. 버너 설계 인자인 선회강도, 총 과잉 공기비, 버너 영역 과잉공기비, 1차/2차 산화제 비율, OFA 비율을 변경하여 총 81개 조건을 대상으로 실험을 수행 하였다. 실험 결과, 선회류가 약하면 연소로 출구에서 CO가 증가하고 연소로 내부 온도가 감소하는 것으로 나타났다. 그러나, 선회류가 강하면 NOx가 증가하기 때문에 적절한 선회류 강도를 결정하는 것은 NOx를 줄이는 데 중요한 요소이다. 1차/2차 산화제의 비율 또한 중요한 요소이며, 생성 된 NOx의 양은 산화제의 비율에 따라 달라진다. 2차 산화제의 비율이 증가하면 연소 초기에 NOx 방출량이 증가하고, 측정 된 배출구 NOx가 증가하게 된다. 그러나, 2차 산화제 비율이 감소하면 화염이 길어지고 CO가 증가한다. 본 연구에 사용 된 연소 시스템은 적절한 조건이 만족 될 때 O₂ 6%를 기준으로 최소 NOx가 82 ppm 생성되는 것으로 확인 되었다. 본 실험에서 대상으로 한 버너는 연소용 공기를 석탄을 이송하는 1차공기 외에 2차공기로 하나의 산화제 유동만 사용하는 방식으로서 추후 3차 및 4차공기로 분할하여 화염형태 및 반응을 세밀하게 제어할 경우 추가적인 NOx 감소가 가능할 것으로 예상된다. This experimental study investigates the design parameters to achieve ultra low NOx combustion of coal using a 80 kW capacity single-burner furnace. The influence of key design parameters such as SN, overall and burner-zone equivalence ratios, primary/secondary air ratio, overfire air (OFA) ratio were tested for a total of 81 cases. The results showed that weak swirl intensity of the burner leads to higher NOx emission whereas strong swirl intensity accompanies increased CO concentration desipte lower NOx emission. Therefore, finding an appropirate swirl intensity is essential for the burner design. Larger flow rate of secondary air increased NOx emission, whereas smaller flow rate stretches the flame and increased CO emission. The lowest NOx emission of 82 ppm (6% O₂) was achieved at the optimal condition of the present burner deisgn. It is expected to furrther lower the NOx emission by introducing splitting the burner secondary air into three or four streams.

승용 디젤차량에서 Urea-SCR 시스템의 NOx 저감 특성에 관한 실험적 연구

박승원(Seungwon Park),이성욱(Seangwock Lee),조용석(Yongseok Cho),강연식(Yeonsik Kang) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.4

LNT(Lean NOx Trap), LNC(Lean NOx Catalyst), SCR(Selective Catalytic Reduction)과 같은 NOx 저감기술은 상용차뿐만이 아닌 승용차량 성능향상을 위해 지속적으로 개발이 진행되고 있다. 특히 Urea-SCR 시스템은 연료손실 없이 이론상 100%에 가깝게 NOx를 저감하는 가장 효과적인 기술로 환원반응으로 배기가스를 N₂와 H₂O로 배출하기 위해 환원제인 요소수를 분사해야한다. 하지만 엔진에서와는 달리 실제차량에서의 적용은 SCR 효율이 떨어지게 된다. 따라서 실제차량에서의 SCR 효율을 극대화하는 기술개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는, Post EURO-6 배기가스 규제에 대응하기 위한 디젤승용차량에서의 Urea-SCR의 NOx 저감 성능에 의한 저감효율의 극대화를 목적으로 실차용 Urea-SCR 시스템위한 기초자료로 제시하고자 한다. NOx reducing technique such as LNT, LNC , and selective catalytic reduction (SCR) have been developed and applied, especially on heavy-duty vehicles. However, it is expected that NOx reduction techniques will also be applied to diesel passenger vehicles. The urea-SCR system is receiving attention as the most effective NOx reduction technology without a fuel penalty. Thus, many advanced countries are developing this technology. The urea-SCR system sprays an aqueous urea solution that separates NOx into N₂ and H₂O, which are harmless and emitted into the atmosphere. The urea injected in front of the SCR catalyst should be changed to 100% NH₃, which is required for NOx reduction in the SCR system to maximize the reduction efficiency. The purpose of this study was to determine the basic data for the urea-SCR system to maximize the NOx reduction efficiency by understanding the NOX reduction characteristics in a real passenger vehicle to comply with the post EURO-6 emission regulation.

공기 다단 연소 기법 적용에 따른 미연탄소분 및 질소산화물 배출특성

김정우(Jeong Woo Kim),임호(Ho Lim),고영건(Young Gun Go),전충환(Chung Hwan Jeon) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.10

본 연구의 목적은 석탄 입자 연소 시 공기 다단 연소 적용에 따른 UBC(Unburned Carbon) 및 질소 산화물(NOx) 배출 특성을 분석하는 것이다. 이를 위해 공기 다단 연소가 가능한 2단 하향 분류층 반응기(Two Staged Drop Tube Furnace, Two Staged DTF)를 설계 및 제작하였다. 아역청탄(Tanito)의 단일 및 다단 연소 실험을 진행하여 UBC 및 NOx 배출 특성을 분석하였다. 그 결과, 단일 연소 조건에서 온도 및 공기비가 증가함에 따라서 UBC 함량이 감소했지만 NOx의 농도는 증가했다. 특히 과농 연료 연소 영역에서 NOx 저감 반응이 일어났으며, 이때 반응 온도가 증가할수록 NOx 저감 반응이 활성화 될 뿐아니라 UBC는 감소되었다. 공기 다단 연소 실험의 경우 석탄 입자의 UBC 증가량에 비해 높은 NOx 저감 효과를 얻을 수 있었다. The purpose of this study is to understand the characteristics of unburned carbon (UBC) and NOx emissions for pulverized coal when air staging combustion is applied. A two-staged drop tube furnace capable of applying air staging combustion was designed and installed. The combustion of sub-bituminous (Tanito) has been investigated. UBC and the NOx concentration were measured under various temperatures and stoichiometric ratios in unstaged and staged combustion. As a result, UBC decreased and the NOx concentration increased with an increase in stoichiometric ratio and temperature. In particular, the NOx reduction mechanism was activated when the temperature in the fuel rich zone increased. Both UBC and the NOx concentration decreased as the temperature increased in the fuel rich zone. A high NOx reduction effect was obtained, compared to the UBC increase, when the air staging technique was applied.

Representative NADPH oxidase inhibitors: Mechanism, Potency, and the Usage for various diseases

심승환(Seunghwan Shim),최용석(Yongseok Choi) 고려대학교 생명자원연구소 2022 생명자원연구 Vol.30 No.-

NADPH Oxidase(NOX)는 백혈구, 동맥벽, 뇌를 포함한 여러 종류의 세포에서 발견되며 활성산소(ROS) 생성을 유도한다. 사람은 NOX1, NOX2, NOX3, NOX4, NOX5, DUOX1 및 DUOX2의 NOX isoform이 발현된다. 각 NOX isoform은 막 관련 효소와 세포질소단위체를 포함하는 다중 소단위체 복합체로 구성된다. NOX 활성화는 단계적으로 세포질 소단위체가 조립되어 막으로 이동하여 전자를 산소로 운반하고 최종적으로 초과산화물을 생성하는 과정이다. NOX를 통한 과산화물의 비정상적인 생성은 세포의 염증, 세포 성장, 진행형 퇴행성 등과 관련된 다양한 질병에서 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 따라서 그동안 NOX 억제제를 개발하는 것은 유망한 치료법이라고 여겨져 왔고 많은 화합물 억제제들이 발표되었다. 본 논문에서는 대표적인 NOX 화합물 억제제, 화합물들의 화학적 특성, NOX에 대한 억제 효능, 억제 매커니즘 및 약물로서의 사용 제한에 초점을 맞출 것이다. NADPH Oxidase(NOX) induced reactive oxygen species(ROS) generation found on several types of cells including in leukocytes, artery wall, and brain. The human isoform complex comprises NOX1, NOX2, NOX3, NOX4, NOX5, DUOX1 and DUOX2. Each NOX isoforms consists of multi-subunit complex including membrane-associated enzymes and cytosolic subunits. NOX activation is step-by-step process where cytosolic subunits are assembled and translocated to the membrane, leading to transport electrons to oxygen, and finally to produce superoxide. Abnormal production of superoxide via NOX has been shown to play an important role in various diseases related to inflammation, cell growth, and progressive degenerative in cells. So, developing NOX inhibitors has been thought to be promising treatment and published many small molecules. This review will focus on representative NOX inhibitors with their chemical properties, potency on NOX, mechanisms, and limitation of use as a drug.

The NADPH oxidase 4 (Nox4) is required for myoblast fusion and skeletal muscle regeneration in mice

( Tae Hyun Youm ),( Ki-sun Kwon ),( Sung Sup Park ) 한국장기요양학회 2018 한국장기요양학회 추계학술대회자료집 Vol.2018 No.-

Myoblast fusion is important for skeletal muscle development and function. The NADPH oxidase 4 (Nox4) is major source of reactive oxygen species (ROS) that regulates many cellular signals including differentiation, proliferation and, survival. The purpose of this study is to investigate whether Nox4 is essential for myoblast fusion during differentiation and muscle regeneration. We isolated primary myoblasts from TA muscles of wild type (WT) and Nox4-knockout (Nox4-KO) mice and incubated them in differentiation medium (DM). Myotube size and diameter of Nox4-KO was significantly reduced compared with that of WT. But there was no difference in differentiation index and expression levels of differentiation marker proteins including myoD, myogenin and MyHC. Interestingly, fusion index was significantly reduced. The effects of Nox4 expression level on myoblast fusion was investigated using Nox4 siRNA (siNox4) and Nox4 adenovirus in C2C12 myoblast. Fusion index was reduced by Nox4 knockdown expression while it was increased by Nox4-overexpression. To evaluate the effects of Nox4 during regeneration TA muscle of WT and Nox4-KO mice was given CTX injection to induce muscle injury. Cross section area of Nox4-KO mice muscle was significantly reduced compared with that of WT mice 7 and 14 days after CTX injection. Cellular ROS produced was suppressed by NAC, siNox4, and GKT137831, while it was increased by Nox4 overexpression. The expression level of fusion protein myomaker was proportional to that of Nox4 and ROS generated by Nox4. These results demonstrate that Nox4 contributes to myoblast fusion through regulating myomaker expression using Nox4-produced ROS.

광촉매(TiO2) 블록에 의한 대기 중 질소산화물 저감량 추정에 관한 연구

윤일호,이경빈,김진식,김신도 한국도시환경학회 2017 한국도시환경학회지 Vol.17 No.4

The importance of technology development to control air pollutants emitted from automobile sources is increasing. Seoul is expected to be the most affect by automobile sources. Therefore, the management of NOX emitted from automobile sources is needed. Many studies have been conducted to reduce NOX using photocatalyst (TiO2). However, studies on the concentration level in the ambient are insufficient. In this study, we estimated the reduction effect of TiO2 on NOX concentration in ambient. First, the pollution degree and UV intensity of NOX in Seoul were investigated. The NOX reduction experiment of TiO2 reflecting this. As a result, the estimation equation of the reaction rate constant according to the initial NOX concentration, the UV intensity, and the equation for estimating the NOX reduction amount by TiO2 were derived. 도시의 대기오염물질 중 도로이동오염원에서 배출되는 대기오염물질은 기여도가 크기 때문에 이동오염원에서 배출되는 오염물질 제어에 관한 기술개발이 필요하다. 도로이동오염원의 영향이 가장 클 것으로 예상되는 서울의 경우, 도로이동오염원에서 배출되는 NOX의 관리가 필요하다. 그동안 광촉매(TiO2)를 이용하여 NOX를 저감하는 많은 선행연구가 진행되었지만 주로 고농도의 실험조건에서 이루어졌고, 대기 중의 농도 수준에서의 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 대기 중의 NOX 농도를 대상으로 TiO2의 저감 효과를 추정하였다. 연구 결과, 초기 NOX 농도와 UV 세기에 따라TiO2의 효과가 변하는 것을 확인하였다. 초기 NOX 농도와 UV 세기에 따른 NOX 저감량 추정식은 다음과 같다.

2.2 L 직접분사 디젤 엔진에서 LNT 흡장률이 NOx 정화 효율에 미치는 영향

천봉수,한만배 한국마린엔지니어링학회 2019 한국마린엔지니어링학회지 Vol.43 No.3

디젤엔진은 가솔린엔진 대비 우수한 열효율 및 적은 CO2 배출과 더불어 우수한 토크 성능을 지닌다. 그러나 디젤엔진은 국부적인 고온 반응에 의해 발생하는 질소산화물(NOx) 및 확산연소에 의한 입자상물질의 배출이 높다. 이러한 NOx배출 저감을 위하여 흡장형 NOx 촉매(lean NOx trap, LNT)는 실차 장착의 용이성으로 배기가스재순환 기술 및선택적 환원 촉매와 같이 사용할 경우 디젤엔진의 NOx 저감 성능을 극대화할 수 있다. 본 연구에서는 2.2 L 직접분사커먼레일 디젤 엔진에서 NOx 흡장률에 따라 재생을 실시하여 LNT 촉매의 NOx 정화 효율을 분석하였다. LNT 재생 시의 촉매 전단 공기과잉률은 0.92 ~ 0.97의 범위를 갖으며, CO 농도는 약 1.6 ~ 2.6 %, O2 농도는 1.1 ~ 1.4 % 수준이었다. 엔진 운전 조건에 관계없이 NOx 흡장률이 높을수록 NOx 정화 효율이 감소하였다. 또한 NOx 흡장률 50 % 이하로 흡장 후 재생 하였을 때 운전조건에 관계없이 NOx 전환 효율은 60 % 이상이었다. 흡장률이 낮은 영역에서의 촉매재생은 연료소모율이 증가하므로, 연료소모율의 최소화 및 NOx 정화 효율의 극대화를 동시에 고려하여 LNT 재생제어를 실시하여야한다. Diesel engines have higher thermal efficiency and lower CO2 emissions than gasoline engines, as well excellent low-to-medium speed torque characteristics. However, diesel engines produce higher levels of nitrogen oxides owing to the local high temperature reactions and the higher amount of particulate matter produced by diffusive combustion. To reduce NOx emissions, a lean NOx trap (LNT) maximizes its effectiveness to minimize NOx emissions from the diesel engine when used with exhaust gas recirculation and selective catalytic reaction technologies owing to its ease to mount on the actual vehicle. In this study, NOx conversion efficiency of an LNT catalyst was analyzed via the LNT regeneration according to the NOx adsorption fraction in a 2.2 L direct-injection common-rail diesel engine. The lambda values of the exhaust gas during the regeneration of the LNT were within the range of 0.92 ~ 0.97, the CO concentration was approximately 1.6 ~ 2.6%, and the O2 concentration was approximately 1.1 ~ 1.4%. Regardless of the engine operating conditions, the NOx conversion efficiency decreased as the NOx adsorption fraction increased. When the LNT was regenerated at less than 50% of the NOx adsorption fraction, the NOx conversion efficiency was observed to be more than 60%, regardless of the operating conditions. Because the LNT regeneration at the lower NOx adsorption fraction leads to an increase in the fuel consumption, the LNT regeneration strategy should consider the simultaneous minimization of the fuel consumption rate and the maximization of the NOx conversion efficiency.