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UV-TiO₂ 광촉매 기반의 공기 정화 시스템의 운전조건에 대한 연구
한창석(Chang Seok Han),장혁상(Hyuk Sang Chang) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.3
UV-TiO₂ 광촉매를 이용한 공기 정화 시스템에 운전조건에 대한 연구가 수행되었다. 이 연구에서 시스템의 운영 조건이 바뀜에 따른 오염물질 제거 특성을 관찰하기 위해 덕트 형태의 반응기를 제작하고, 스테인레스 격자망에 TiO₂를 코팅하였다. 또한 benzene을 이용하여 UV/TiO₂ 공정으로 유입농도를 변화시키고, 반응기로 들어오는 유량을 조절하여 TiO₂를 코팅한 스테인레스 격자망을 부착한 평판에서의 유속을 변화시켰으며, 코팅한 TiO₂ 광촉매량을 변화시키고, 일정한 양의 TiO₂ 광촉매를 코팅한 면적을 변화시켰으며, UV light intensity를 변화시켜 그에 따른 영향을 관찰하였다. 모든 실험에서의 상대습도는 55%, 반응기 온도는 45℃를 유지하였다. 실험의 결과를 살펴보면, benzene의 유입농도가 증가할수록 제거효율이 감소하였고, 유속이 느려질수록, 즉 농도 경계층 두께(concentration boundary layer thickness)가 증가할수록, 코팅한 광촉매량, 광촉매를 코팅한 면적, 조사한 UV 램프의 intensity가 증가할수록 benzene 제거효율이 증가하였다. 본 연구 자료를 바탕으로 실내 공기 중 저농도의 VOCs를 대상으로 공기 정화 시스템을 설계할 경우 유용하게 적용할 수 있는 자료를 제시할 수 있다고 판단된다. A study on the operational variables of the UV-TiO₂ based photocatalytic air cleaning system was tried. In this study, to examine effects as various air cleaning system conditions, a duct-type reactor was made, and TiO₂ was immobilized on a stainless mesh. Benzene was chosen as a target compound. Removal experiments for benzene were done under different initial benzene concentration, air velocity, TiO₂ loading, area coated TiO₂ as the same TiO₂ loading, and UV light intensity conditions. During the experiments, relative humidity was 55%, and reactor temperature was 45℃. As a result, the photocatalytic degradation of benzene decreased as the inlet concentration increased. But the photocatalytic degradation increased as the concentration boundary layer thickness, amount of TiO₂, area coated TiO₂ as the same amount of TiO₂, and UV light intensity increased. Based on results of current study, they can be applied to the design of air cleaning system over low level VOCs in the indoor air.
단극하전 나노입자의 응집성장 과정에서 입자의 전기전도도의 효과에 대한 연구
박형호,김상수,장혁상,Park, Hyung-Ho,Kim, Sang-Soo,Chang, Hyuk-Sang 대한기계학회 2003 大韓機械學會論文集B Vol.27 No.2
Effects of the electric conductivity of particles were studied for the aggregation process of charged particles with a Brownian dynamic simulation in the free molecular regime. A periodic boundary condition was used for the calculation of the aggregation process in each cell with 500 primary particles of 16 nm in diameter. We considered two extreme cases, a perfect conductor and a perfect nonconductor. The electrostatic force on a particle in the simulation cell was considered as a sum of electrostatic forces from other particles in the original cell and its replicate cells. We assumed that aggregates were only charged with pre-charged primary particles. The morphological shape of aggregates was described in terms of the fractal dimension. The fractal dimension for the uncharged aggregate was D$_{f}$= 1.761. However, the fractal dimension decreased from 1.694 to 1.360 for the case of the perfect conductor, and from 1.610 to 1.476 for the case of the perfect nonconductor, with the increase of the average number of charges on the primary particle from 0.2 to 0.3. These values were smaller than that of the centered charge case.e.
패키지형 소형 SCR 시스템 내 NH₃ 농도분포 제어를 위한 AIG의 배치에 관한 전산해석적 연구
박선미(Seon Mi Park),장혁상(Hyuk Sang Chang),조동(Tong Zhao) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.5
소규모의 대기오염 배출원으로부터 질소산화물을 저감하는 방법으로 제안된 패키지형 SCR (selective catalytic reduction) 시스템 내에서 암모니아 농도제어에 관한 연구가 시행되었다. SCR 시스템의 효율은 촉매층의 효율적인 활용에 좌우되며 촉매층의 효율적인 사용은 시스템에 유입되는 배기가스의 유동균일도와 암모니아 농도의 균일도에 의해 좌우된다. 본 연구에서는 주어진 최적의 유동조건에서 SCR 시스템 내에 배치된 AIG 형상과 분사 유량 조정에 따른 암모니아 농도분포를 평가하였다. 기본 유동조건에서 분사구의 각도에 따른 전산해석 결과, 배가스 유동에 대해 동류방향(0°)으로 암모니아를 분사한 경우의 농도분포의 RMS(%) 수치는 약 95.3%, 대향방향인 120°의 각도를 가지는 경우 90.1%로 파악되어 대향방향으로의 분사가 더 효율적인 것으로 파악되었다. 유동박리영역에서 벗어나도록 분사구의 위치를 변경하고 기초계산에서의 속도분포와 농도분포를 기준으로 환원제 유량을 조정한 결과 RMS(%) 수치를 최대 62.8%까지 하강시키는 효과를 가져왔다. AIG 형상 및 배치구조에 혼합증진의 효과를 정리하였다. A package type of SCR (selective catalytic reduction) system that was proposed for removing the NOx found in flue gas from the small scale of air pollution sources was evaluated. The efficiency of the SCR system is determined by the proper utilization of catalytic media installed inside of the system, and the proper distribution of flow velocity and NH₃ concentration in the flue gas is a crucial factor for using the catalytic media. In this study, the distributions of NH₃ concentration were estimated under the various arrays and shapes of AIG at the given gas flow condition. The value of RMS (%) in NH₃ concentration is 95.3% at co-current flow (at 0°) injection but it is 90.1% at the condition of counter-current flow (at 120°) condition, which implies the counter-current injection is more favorable. By rearranging the NH₃ injection flow rates based on the distribution of velocity and NH₃ distribution in basic calculation, the value of RMS (%) in NH₃ concentration was reduced to 62.8%. The enhanced effect of NH₃ mixing by the combined effect of arrays and shapes are complied in the study.