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Hyun Tae Jang(장현태) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.11

망간 촉매를 이용한 메탄과 암모니아의 산화 및 환원

장현태(Jang Hyun Tae),이지윤(Lee, Ji-Yun),김현정(Kim, Hyeon-Jeong),김선우(Kim, Sun-Woo) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

축사 또는 쓰레기장에서 에서 발생되는 있는 물질인 암모니아, 아민, 메탄, 탄화수소류 등에 대한 처리를 위한 촉매 개발을 수행하였다. 암모니아를 금속산화물형태의 촉매를 사용하여 산화하였을 경우 N2, NO, NO₂, N2O가 일정 비율로생성되게 된다. 이때의 NO, NO₂는 악취는 발생하지 않으나 유독성 가스이므로 이에 대한 선택성이낮은 촉매를 선별하고 온도에 따른 활성능을 시험하여 최적의 촉매조성을 도출하였다. 다양한 산화가를 지닌 망간을 대상으로 각종 조촉매의 혼합에 따른 실험을 수행하여 최적 조성을 도출 하였다. 촉매 선별작업에서는 충전층을 사용하고, 선별된 촉매에 대하여 모노리스에 코팅하여 사용할 수 있는 모노리스형태의 반응기를 장착하여 모노리스 형태 촉매의 반응성 및 피독특성을 실험하였다.

기-고 유동층에서 Gaussian 분포 입자군의 표준편차에 따른 유출 특성

장현태(Jang, Hyun-Tae),차왕석(Cha, Wang-Seog) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회논문지 Vol.10 No.11

기-고 유동층에서 다입자경 입자의 입자분포 변화에 따른 비산유출 특성을 연구하였다. 다입자경 입자분포는 Gaussian 분포를 사용하여 실험을 수행하였다. 최소유동화속도에 대한 유속비와 Gaussian 입자분포의 표준편차에 따 른 비산유출상수를 구하였으며, 이때 조업시간에 따른 압력요동의 특성치를 구하였다. 측정된 유동층의 압력요동 특 성치로부터 압력요동의 표준편차, 평균압력, Power spectrum density function, 주진동수 등을 계산하였다. 입자분포군에 따라서 유출입자의 입자분포 및 압력요동 특성치는 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며 이러한 결과 로부터 압력요동 특성치로부터 유출특성의 해석이 가능함을 알 수 있었다. The elutriation characteristics of particle size distribution were investigated in a gas-solid fluidized bed. Experiments were carried out with the mulit-sized particles of Gaussian distributions. The elutriation rate constant obtained from the experiment was correlated with the standard deviation of particle size and the dimensionless group of the velocity ratio. The standard deviation of pressure fluctuation, mean pressure, major frequency and power spectrum density function were calculated by pressure fluctuation properties. Size distribution of elutriated particles and pressure fluctuations were measured for the particle size distribution of particle system depended largrly on the size distribution. Characteristics of fluidization and elutriation were greatly influenced by the particle size distribution and these characteristics could be interpreted with pressure fluctuation properties.

광촉매를 이용한 휘발성유기화합물 분해

장현태(Jang Hyun Tae),임혜현(Lim Hyeo Hyun),박미영(Park Mi Young),최현주(Choi Hyun Ju),이병임(Lee Beyong Lim),최상일(Choi Sang-Il) 한국산학기술학회 2005 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

내부 순환형 회분식 반응기에서 UV/TiO₂ 시스템을 이용하여 기상의 휘발성유기 화합물 제거 반응 특성을 온도와 농도 및 자외선 파장 및 광도에 대하여 고찰하였다. 또한 광촉매에 Pt, Pd 등의 첨가에 의한 반응성의 상승을 고찰하였다. 온도에 다른 연구결과 반응온도보다 온도에 의한 흡착특성에 따른 영향을 더 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 일부의 반응에서는 수분에 의하여 반응성이 증가하는 것으로 나타났다.

연소로 효율증진을 위한 on-line 세정 방법에 관한 연구

장현태(Jang, Hyun-Tae),한승동(Han, Seung-Dong),박태성(Park, Tae-Sung),차왕석(Cha, Wang-Seog) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.3

액상 중유 연료를 사용하는 고용량 증기 보일러에서 발생되어 연소기기 내부에 침적되는 슈트, 슬래그, 크랭 커, 회분, 산화물의 on-line 세정을 위한 세정제 제조에 대한 연구를 수행하였다. 액상 중유 연료를 사용하는 보일러 및 가열로에 생성되는 슈트, 슬래그, 크랭커, 회분, 산화물을 제거하는 기존 기술은 보일러 및 가열로의 가동 중단 후 작업자들에 의한 기계적인 처리를 통하여 침적물을 제거하는 기술을 사용하고 있다. 기존 기술을 대치할 수 있고 보 일러의 중단이 없는 상태에서 침적물을 세정할 수 있는 세정제의 최적 조성을 도출하였다. 질산암모늄과 질산마그네 슘의 혼합물이 주 세정제로 도출되었으며, 각종 전이금속 화합물에 의한 영향을 영향을 연구하여, 세정에 의한 부식 을 방지할 수 있으며, 연소효율의 증대를 얻을 수 있는 전이금속화합불 첨가제를 도출하였다. An Experimental study of cleaning solution has been performed on a high capacity steam boiler burning heavy fuel oil to on-line cleaning of deposit. The deposit is mixture of soot, slag, ash, metal oxide and clinker. The traditional technology of deposit cleaning was carried hand-crafted. The conventional technology of boiler cleaning method is mechanical removal by the worker while the boiler shut down operation. In this experiment, the deposit of mixture of soot, slag, ash, metal oxide and clinker has been removed by the cleaning agents without shut down of boiler burning. This study found out the optimum cleaning solution composition. The best results have been obtained when the mixture of ammonium nitrate and MgNO₃ were used in cleaning solution. The various transition metal effect was investigated for optimum mixing condition. In this research, the metal compound additive of the clean solution compoition was obtained. The combustion efficiency was improved by on-line cleaning with derived clean solution compoition. On-line cleaning method prevents the fouling and corrosion in the boiler and heat exchanger.

반응조건에 대한 Mn-Cu-TiO₂촉매와 V/TiO₂촉매의 탈질 특성

장현태(Hyun Tae Jang),차왕석(Wang Seog Cha) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.7

암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법에서 Mn-Cu-TiO₂ 촉매와 V2O₅/TiO₂ 촉매를 사용하여 반응 조건에 따른 질소 산화물 전환 특성을 연구하였다. 반응 온도와 공간 속도를 변경시키면서 촉매의 질소 산화물 전환 효율 변화를 측정하였다. Mn-Cu-TiO₂ 촉매의 질소 산화물 제거 활성은 반응 온도와 공간 속도가 증가할수록 감소하였으나, V2O₅/TiO₂ 촉매의 경우 반응 온도 증가에 따라 촉매의 질소 산화물 제거 활성 또한 증가하였다. Mn-Cu-TiO₂ 촉매의 경우 200℃ 이하의 온도에서 저온 활성이 우수하였으며, 이를 H₂-TPR 및 XPS 분석 실험을 통해 확인할 수 있었다. 초기 반응 온도의 변경 실험 을 통해 Mn-Cu-TiO₂ 촉매의 경우 고온에서 열적 쇼크를 일부 받으나, V2O₅/TiO₂ 촉매의 경우는 거의 영향을 받지 않음을 확인할 수 있었다. 공간 속도에 따른 질소 산화물 전환 효율 변화는 C 촉매의 경우 전 구간에 걸쳐 공간 속도가 증가할수록 질소 산화물 전환 효율도 감소하는 경향을 보였다. 그러나 D 촉매의 경우 공간 속도가 증가할수록 질소 산화물 전환 효율은 감소하였으나, 감소 정도가 C 촉매 보다는 훨씬 적었다. The NOx conversion properties of Mn-Cu-TiO₂ and V2O₅/TiO₂ catalysts were studied for the selective catalytic reduction (SCR) of NOx with ammonia. The performance of the catalysts was investigated in terms of their NOx conversion activity as a function of the reaction temperature and space velocity. The activity of the Mn-Cu-TiO₂ catalyst decreased with increasing reaction temperature and space velocity. However, the activity of the V2O₅/TiO₂ catalyst increased with increasing reaction temperature. High activity of the Mn-Cu-TiO₂ catalyst was observed at temperatures below 200℃. H₂-TPR and XPS analyses were conducted to explain these results. It was found that the activity of the Mn-Cu-TiO₂ catalyst was influenced by the thermal shock caused by the change of the initial reaction temperature, whereas the V2O₅/TiO₂ catalyst was not affected by the initial reaction temperature. In the case of catalyst C, the NOx conversion efficiency decreased with increasing space velocity. The decrease in the NOx conversion efficiency with increasing space velocity was much less for catalyst D than for catalyst C.

계사용 온풍기를 이용한 유해가스처리 복합촉매시스템 개발

장현태(Jang, Hyun-Tae),차왕석(Cha, Wang-Seog) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회논문지 Vol.10 No.10

육류 중에 닭은 가장 저렴한 생산비용으로 단백질을 섭취할 수 있는 장점으로 인하여 많은 양이 사육되며 우리나라 식생활의 육류 소비를 늘리는 중요한 가축이다. 생육조건에 악영향을 미치는 여러 요인 중에 축산업에서 가 장 대표적인 것은 악취이다. 악취물질은 축분에서 발생되는 암모니아, 아민류, 황화수소 및 머캡탄을 들 수 있으며 악 취는 없으나 악영향을 미치는 물질로는 메탄, 질소산화물 등이 있다. 이러한 악취물질에 의하여 가축은 생육에 저해 를 받으며, 심한 경우 폐사까지 이르게 된다. 계사의 경우 겨울철에는 난방을 하고 있는 실정임에도 불구하고 나머지 계절과 같이 환기를 통하여 악취를 제어하고 있다. 겨울철의 경우 대부분의 계사가 등유를 사용하는 온풍기를 이용하 여 난방을 하고 있으나 계사내의 유해한 암모니아의 농도가 높아지므로 인하여 환기를 시키고 있는 실정이다. 따라서 본 연구과제에서는 기존에 사용되고 있는 온풍기에 복합촉매시스템을 접합하여 계사 및 축사의 암모니아 등의 유해 가스를 제어할 수 있는 시스템에 사용될 촉매를 개발하였으며, Mn과 Pt-Rh을 최적의 조성으로 도출하였다. Among the livestock, chickens are raised because of the merit ingested protein in low-priced cost of production and are primary livestock increased the consumption of meat. The factors of influencing condition, odor is the most important factor. Odor substances are ammonia, amines, hydrogen sulfide and mercaptan which come from night soil. Livestock are prevented from rearing by means of these odor substances. Though the henhouse is heated using hot air type heater in the winter season, it is ventilated for the control of odor because of the increase of odor concentration. In the present work, composite catalytic system combined the existing facilities(hot air type heater) with catalytic system was developed, it could controled odor and hazardous gas using the oxidation/reduction reaction without extra operating cost. Moreover, the purpose of this work is to develop the catalysts which are cost competitive and can maximize energy efficiency. The catalysts are noble metal(Pt-Rh) and composite transition metal(Mn) type.

이원 및 삼원 귀금속 알루미나 촉매를 이용한 메탄의 촉매 산화

장현태(Jang Hyun Tae),이지윤(Lee, Ji-Yun),말간단 바기아락스미(Bhagiyalakshmi, Margandan),차왕석(Cha, Wang-Seog) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

γ-AL₂O₃, TiO₂, ZrO에 Pt, Pd, Rh, Ru의 귀금속촉매를 분산하였으며, 촉매 분산은 과잉용액함침법으로 제조하였다. 저온에서 높은 산화능을 지닌 최소화된 귀금속의 함침량을 도출하기 위하여 연구를 수행하였다. 귀금속 촉매의 조성에 대한 영향을 도출하기 위하여 Rh, Pt, Pd, Ru에 대하여 조성과함침량에 대하여 연구를 수행하였다. 충전층 반응기 및 모노리스 반응기를 이용한 촉매산화반응 실험결과 50%전화온도 및 90% 전환온도를 측정한 결과 최적의 조성은 Pt-Rh /AL₂O₃ 촉매로 판명되었다.

소성 및 산소농도 조건에 대한 Mn-Cu-TiO₂ 촉매의 탈질 특성

장현태(Jang, Hyun-Tae),차왕석(Cha, Wang-Seog) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.1

본 Mn-Cu-TiO2Civil촉매를 이용하여 질소산화물을 제거하는 NH3-SCR 공정에서 소성조건 및 산소농도에 대한 영향을 연구하였다. 소성된 촉매시료를 사용하여 H2-TPR 시스템에서 반응온도에 따른 수소전환특성을 조사하였으며, 소성조건에 대한 비표면적변화도 측정하였다. 실험결과 적합한 소성온도는 약 300℃이며, 소성온도가 500℃이상일 경우 Mn, Cu 성분의 저온활성이 크게 감소함을 알 수 있었다. SCR반응에서 기상산소는 중요한 반응변수이며 반응에 적합한 농도는 약8vol%이었다. DeNOx catalysts composed of Mn, Cu and TiO₂ were prepared and tested for NH3-SCR. The performance of each catalyst was studied for the NOx removal efficiency while changing the calcination temperature, reaction time, and oxygen concentration. The hydrogen conversion efficiency of a calcined catalyst was measured at the H₂-TPR system. The change in the specific surface area of catalyst according to the calcination temperature was analyzed. As a result, the proper calcination temperature was approximately 300℃. If the calcination temperature is increased to 500℃, the NOx removal efficiency of Mn and Cu constituents is largely decreased at the low temperature range. Oxygen in flue gas is an important parameter in the SCR reaction and optimal oxygen concentration is approximately 8 vol.%.

회분식 반응기에서 TiO₂ 광촉매의 MEK 분해특성-금속담지영향

장현태(Jang, Hyun-Tae),차왕석(Cha, Wang-Seog) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.2

광촉매반응에서 티타니아에 금속물질을 담지하면 광촉매표면이 변화되며 담지된 금속물질은 반응속도를 증가시킨 다. 회분식 광반응기를 이용하여 TiO₂ 광촉매에 대한 금속물질 담지와 담지된 촉매의 소성조건 영향을 조사하였다. 광분해 효율을 증진시키기 위해 TiO₂ 촉매에 여러 종류의 금속물질을 담지하였다. 모든 실험에서의 수분함량은 3wt%, 반응기 온도 는 40℃이었다. TiO₂에 팔라듐을 담지한 경우가 가장 우수하였으며, Pt와 W을 첨가한 경우도 양호하였다. Pd/TiO₂ 촉매에 백금 또는 텅스텐을 부가적으로 담지하여도 제거효율에서의 증가는 없었다. 적절한 소성조건을 얻기위해 소성온도와 소성시 간에 대하여 다양하게 실험을 수행하였으며, 실험결과 최적의 소성조건은 소성온도 400℃, 소성시간 1시간이었다 In photocatalytic reaction, the doping of metal matter can alter the titania surface properties. As such the metal matter can increase the rate of the reaction. The influence of metal doping and calcination condition of TiO₂ photocatalyst was investigated at the batch-type photoreactor. Several metal matters were doped to the TiO₂ catalyst to improve photodegradation efficiency. During the experiments, water content was 3wt%, and reactor temperature was 40℃. Palladium-doped TiO₂ was found to be the best, where as platinum or tungsten-added also showed good results. Additional doping of platinum or tungsten on Pd/TiO₂ had no increase on the removal efficiency. To obtain proper calcination condition, various experiments about calcination temperature and time were carried out. As a result, the optimum calcination condition was temperature of 400℃, time of 1 hour.