이산화타이타늄을 이용한 콘크리트 포장블록의 질소산화물 저감 특성

오리온 ( Rion Oh ),김황희 ( Hwanghee Kim ),이재영 ( Jaeyoung Lee ),성상경 ( Sangkyoung Sung ),박성기 ( Sungki Park ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

호흡기 질환 유발, 광화학 스모그, 산성비의 원인이 되는 대기 오염물질인 질소산화물을 제거, 저감하고자 광촉매 반응으로 각종 오염물질 분해 능력을 갖는 화합물을 생성하는 이산화타이타늄을 이용한 다양한 연구가 수행되고 있다. 이에 본 연구에서는 도로 포장재나 블록 등 콘크리트 2차 제품에 광촉매 소재인 이산화타이타늄을 첨가하여 이산화타이타늄의 치환율 및 고정 방법에 따른 질소산화물 저감 특성을 평가하고자 하였다. 질소산화물 저감 콘크리트 실험 배합은 물/시멘트비 40%, 라텍스/시멘트비 2.7%, 라텍스 고형분율 47%, 이산화타이타늄 치환율 0%, 5%, 10%로 설정하였으며, 질소산화물 저감효과는 이산화타이타늄의 치환율 및 고정방법에 따라 질소산화물 저감 효과의 차이가 있어 치환율 및 고정방법에 따라 시편을 제작하였다. 고정방법은 시멘트와 잔골재를 1분간 건비빔한 후 이산화타이타늄 분말을 투입하여 혼합하는 방식과 이산화타이타늄 분말을 물이나 알코올에 희석 후 블록 표면에 분사하는 방식으로 하였다. 실험방법은 질소산화물 오염물질 반응기를 이용한 KS L ISO 22197-1 「파인세라믹스-반도성 광촉매 재료의 공기 정화 성능 측정방법-제1부:산화질소제거」에 의하여 질소산화물 저감 특성을 평가하였다. 오염물질 반응기는 시편에 시험가스를 접촉하기 위한 장비로 UV-A램프와 BLB램프를 달아 광반응을 일으킬 수 있도록 310×310×265mm의 박스로 제작하였으며, 시험가스인 질소산화물을 1.4ppm의 농도로 유입시킨 후, 시험가스 출구에 질소산화물 측정기를 통하여 질소산화물량을 측정하였다. 질소산화물 제거 시험결과, 이산화타이타늄의 치환율이 0%인 Plain배합의 질소산화물 저감은 거의 발생하지 않았다. 이산화타이타늄의 치환율이 5%인 배합의 질소산화물 저감율은 최소 50~ 최대 69%이며, 이산화타이타늄의 치환율이 10%인 배합의 질소산화물 저감율은 최소 60~ 최대 70%로 치환율이 높게 나타났다. 또한, 이산화타이타늄 분말을 투입하여 혼합하는 방식보다 이산화타이타늄 분말을 물이나 알코올에 희석 후 분사하는 방식의 저감율이 약간 증가하는 것으로 나타났다. 저감율이 최대 70%까지 높게 나온 이유는 오염물질 반응기의 크기가 작고 질소산화물 가스의 농도가 1.4ppm으로 소량씩 주입되어 반응이 빠르게 진행된 것으로 판단된다.

폐기물 가스화 가스 외부가진 다단연소 NOx 저감 특성

박민성,임문섭,전영남 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

연소기에서 연료 연소에 의해서 생성되는 것은 질소산화물의 대부분 NO와 NO₂이며, 95%가 NO의 형태로 배출되고 이후 대기 중에 확산되어 공기 중의 산소와 결합하여 NO₂가 된다. 질소산화물은 광화학 스모그의 원인으로 인체에 해를 끼칠 뿐 아니라 산성비의 원인이 되는 등 환경에 대한 심각한 문제를 야기하고 있기 때문에 실용 연소기에 대한 규제가 한층 강화되어 질소산화물 발생을 억제해야 하는 필요성이 점차 증대되고 있다. 최근에는 에너지 문제에 의해 폐기물 가스화에 의해 생성된 가스를 활용이 점차 증가하고 있으므로, 이에 대한 질소산화물의 저감 연구가 필요하다. 본 연구에서는 RPF 가스화 가스를 모사하여 연소시 발생되는 질소산화물을 저감시키기 위해 다단 연소와 음향가진 기술을 적용하였다. 이 때, 발생되는 질소산화물의 저감 특성을 파악하기 위하여 공기 다단 연소, 연료 다단 연소 그리고 외부가진을 주사하여 공기비 및 주파수 변화에 따른 변수별 연구를 수행하였다. Fig. 1은 공기 다단 연소를 적용하여 총공기비 변화에 따른 결과이다. 각각의 총공기비에 따른 주연소 영역의 공기비가 감소함에 따라 질소산화물 감소되는 경향을 보이며, 주연소총공기비 0.7에서 가장 낮은 값을 나타내었다. Fig. 2는 기존 조건에서 공기 다단 연소 및 외부가진을 적용하였을 때, 질소산화물과 중간생성물인 암모니아와 시안화수소를 나타낸 결과이다. 주연소 영역 공기비 0.7, 완전연소 영역 공기비 1.1, 체류시간 1.265 s 일 때 질소산화물 421 ppm으로 다단 연소 미적용한 경우에 비해 67% 저감되었다. 외부가진 적용시 400 Hz에서 273 ppm으로 다단 연소 및 외부가진 미적용하였을 때에 비해 79% 저감되었다. 사사: 이 논문은 2013년도 정부(중소기업청)의 재원으로 중소기업융합지원센터의 지원을 받아 수행된 중소기업융복합기술개발사업임(No. S2099191).

폐기물 가스화 가스 외부가진 다단연소 NOx 저감 특성

박민성,임문섭,전영남 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.05

연소기에서 연료 연소에 의해서 생성되는 것은 질소산화물의 대부분 NO와 NO2이며, 95%가 NO의 형태로 배출되고 이후 대기 중에 확산되어 공기 중의 산소와 결합하여 NO2가 된다. 질소산화물은 광화학 스모그의 원인으로 인체에 해를 끼칠 뿐 아니라 산성비의 원인이 되는 등 환경에 대한 심각한 문제를 야기하고 있기 때문에 실용 연소기에 대한 규제가 한층 강화되어 질소산화물 발생을 억제해야 하는 필요성이 점차 증대되고 있다. 최근에는 에너지 문제에 의해 폐기물 가스화에 의해 생성된 가스를 활용이 점차 증가하고 있으므로, 이에 대한 질소산화물의 저감 연구가 필요하다. 본 연구에서는 RPF 가스화 가스를 모사하여 연소시 발생되는 질소산화물을 저감시키기 위해 다단 연소와 음향가진 기술을 적용하였다. 이 때, 발생되는 질소산화물의 저감 특성을 파악하기 위하여 공기 다단 연소, 연료 다단 연소 그리고 외부가진을 주사하여 공기비 및 주파수 변화에 따른 변수별 연구를 수행하였다. Fig. 1은 공기 다단 연소를 적용하여 총공기비 변화에 따른 결과이다. 각각의 총공기비에 따른 주연소 영역의 공기비가 감소함에 따라 질소산화물 감소되는 경향을 보이며, 주연소총공기비 0.7에서 가장 낮은 값을 나타내었다. Fig. 2는 기존 조건에서 공기 다단 연소 및 외부가진을 적용하였을 때, 질소산화물과 중간생성물인 암모니아와 시안화수소를 나타낸 결과이다. 주연소 영역 공기비 0.7, 완전연소 영역 공기비 1.1, 체류시간 1.265 s 일 때 질소산화물 421 ppm으로 다단 연소 미적용한 경우에 비해 67% 저감되었다. 외부가진 적용시 400 Hz에서 273 ppm으로 다단 연소 및 외부가진 미적용하였을 때에 비해 79% 저감되었다.

기체상 질소산화물을 포함한 2015-2019년도 대한민국 질소수지 연구

김현경,박성민,박재우 대한환경공학회 2023 대한환경공학회지 Vol.45 No.12

목적 : 본 논문에서는 2015년부터 2019년까지의 대한민국 질소수지를 체계적으로 이해하고, 비교 및 분석함으로써 우리나라의 연간 질소수지 경향을 파악하고자 하였다. 방법 : 질소수지는 농업 및 축산업지역, 도시지역, 임야지역으로 분류하여 산출하였다. 질소 유입은 대기로부터 침착량, 생물학적 고정량, 농업용수, 무기화학비료, 퇴비 및 사료 사용으로 인한 유입량, 생산된 농작물과 식료품 수입, 연료 사용 등에 의한 유입량을 추정하였다. 질소 유출은 탈질량, 휘발량, 지하수 유출량, 농경지 흡수량, 하수처리장 및 수계유출, 산림소비량, 질소산화물 배출량 등을 고려하여 산출하였다. 결과 및 토의 : 2015년도부터 2019년까지의 연간 총 질소수지는 6,107,449 ton/yr, 6,144,666 ton/yr, 6,245,240 ton/yr, 6,281,552 ton/yr, 5,993,347 ton/yr가 유입되었으며, 1,346,587 ton/yr, 1,369,119 ton/yr, 1,365,326 ton/yr, 1,378,941 ton/yr, 1,365,994 ton/yr가 유출되었다. 질소수지 변화에 기여도가 높은 질소산화물은 자동차, 사업장, 발전소 등에서 배출되는 질소로 모두 인간 활동이 원인이 되었으며, 매년 전체 질소수지 중 32% 이상이 질소산화물에 의한 것으로 조사되었다. 결론 : 도시화로 인한 식품 및 연료 소비량 증가로 질소수지는 2010년대에 지속적으로 증가하였다. 그러나 환경오염에 대한 인식이 점차 높아짐에 따라 배출규제와 대체재 활용 등의 노력으로 질소수지는 2019년에는 감소하였다. 따라서 질소를 효과적으로 감축하기 위해 적절한 제도의 설립과 적극적인 이행이 필요하다. Objectives : The study was aimed to systematically understand the nitrogen budget from 2015 to 2019, and to determine the annual nitrogen balance in South Korea.Methods : The nitrogen budget was calculated by classifying into agricultural and livestock, city, and forest areas. The nitrogen input was estimated from deposition, biological fixation, agricultural water, inorganic chemical fertilizer, compost, feedstuff, produced crops, imported grocery, and fuel consumption. The nitrogen output was estimated by considering denitrification, volatilization, ground water runoff, land and crop absorption, sewage disposal, drainage, forest uptake, and nitrogen oxide (NOx) emissions.Results and Discussion : The annual nitrogen budget from 2015 to 2019 showed the input as 6,107,449 ton/yr, 6,144,666 ton/yr, 6,245,240 ton/yr, 6,281,552 ton/yr, 5,993,347 ton/yr and the output as 1,346,587 ton/yr, 1,369,119 ton/yr, 1,365,327 ton/yr, 1,378,940 ton/yr, 1,365,994 ton/yr, respectively. The NOx, highly contributing to change in the nitrogen budget, was caused by human activities such as vehicles, business places, and power plants. More than 32% of the total nitrogen budget was caused by NOx in every year.Conclusion : The nitrogen budget continued to increase in the 2010s because of the increase in food and fuel consumption by urbanization. However, the nitrogen budget declined in 2019 due to the effort such as emission regulations and the use of alternatives as the awareness of environmental pollution gradually increased. Therefore, the appropriate institution should be established and actively implemented to reduce the nitrogen effectively.

기체상 질소산화물을 포함한 2011년도 대한민국 질소수지 산정

신진환(Jin Hwan Shin),유채원(Chae Won Yoo),안상우(Sang Woo An),박재우(Jae Woo Park) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.2

본 논문에서는 2011년도 대한민국에서 발생된 질소수지에 관한 연구에 기존 연구에서는 포함되지 않았던 질소산화물(NOx)의 발생량을 포함하여 추정하였다. 질소산화물의 발생원은 IPCC와 EPA보고서에 의해 배출되는 기여율이 높은 항목을 참고하여 자동차, 사업장, 발전소에 관해 산정하였다. 이외 질소수지연구는 발생원에 따라 도시지역과 농경지 및 축산업지역, 임야지역으로 구분하였으며, 질소(N)의 유입과 유출에 초점을 맞추어 시도별로 연구하였다. 질소의 유입에 대해서는 농경지의 비료에 의한 질소유입량과 생물학적 고정량, 대기침착량, 관개용수에 의한 유입량, 화학비료에 의한 질소발생량, 축산업지역에서의 사료에 의한 유입량, 임야지역의 고정 및 침착량, 도시에서 식료품 수입에 의한 질소발생량, 당 해에 생산된 농작물이 도시지역으로 유입되어 발생하는 질소량, 자동차와 발전소, 사업장에서 사용된 연료에 의한 질소발생량을 추정하였으며, 유출로는 작물에 의한 흡수량과 탈질량, 지하수로의 유출되어 발생하는 양, 가축분뇨의 해양투기, 농경지에서 흡수되는 양, 임야에서 흡수 및 탈질량, 도시에서 해양투기되는 양과 탈질량, 연료의 연소과정에서 배출되는 질소산화물을 대상으로 하였다. 질소산화물을 제외한 2011년 유입량은 1,692,648 ton/yr로 나타났으며, 유출은 1,005,496 ton/yr로 산정되었다. 질소산화물의발생량은 자동차로 인해 308,207 ton/yr 생성되었으며, 발전소에서는 601,437 ton/yr, 사업장에서는 469,946 ton/yr이 배출된 것으로 산정되었다. 따라서 질소산화물을 포함한 2011년도 총 질소수지는 5,652,366 ton/yr 유입되었고 1,425,371 ton/yr이 유출된 것으로 산정되었다. The present study estimated nitrogen budget of South Korea including nitrogen oxides (NOx) in 2011. Emission sources of NOx were calculated with the higher contributors, such as vehicles, businesses, power plants, based on the IPCC and EPA reports. Moreover, nitrogen budget was separated for city, agriculture livestock and forest. Input and output were chemical fertilizer, crop uptake, fixation, irrigation, compost, leaching, volatilization, imported food, denitrification, runoff, and so on. Annual nitrogen input were 1,692,650 ton/yr and output were 837,739 ton/yr which were increased from 2010 budget. In 2011, NOx emissions by vehicles, power plants, and businesses were 308,207 ton/yr, 601,437 ton/yr, and 469,946 ton/yr, respectively. Including nitrogen oxide, total nitrogen input and output in 2011 was calculated as 5,652,366 ton/yr and 1,425,371 ton/yr, respectively.

광양만권 산업체의 질소산화물 저감기술 적용성 연구

정경환 ( Kyong-hwan Chung ),고태석 ( Tae-suck Koh ),장덕례 ( Duck-rye Chang ),윤형선 ( Hyung-sun Yoon ),정승원 ( Seung-won Jeong ),정민철 ( Min-chul Chung ),안호근 ( Ho-geun Ahn ) 한국환경기술학회 2006 한국환경기술학회지 Vol.7 No.2

대기환경 규제지역으로 지정된 광양만권의 산업체에 대한 질소산화물 저감기술 적용성에 대해 조사하였다. 질소산화물 저감기술에 대한 효율성, 경제성 그리고 저감기술의 장단점을 비교하여 가장 효율적인 질소산화물 저감기술을 도출하고자 하였다. 광양만권 산업체가 적용하고 있는 질소산화물 저감기술은 질소산화물 배출량이 많을 경우 선택적 촉매환원법이나 선택적 무촉매환원법을 적용하는 비율이 높았다. 질소산화물 배출량이 100톤/년 이하인 공정에는 저NOx 버너를 사용하는 것이 경제적인 것으로 판단되었다. 광양만권 대기환경개선 실천계획을 달성하기 위해서는 질소산화물 발생량이 100톤/년 이상인 공정에는 선택적 촉매환원법을 적용하도록 유도하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. The application of reduction technology for nitrogen oxide was studied to the industries located in Gwangyang-bay area. The efficiency, strength and weakness, and economics for equipment and operation about the technology were investigated to establish the most efficient reduction technology on Gwangyang-bay area. The low NOx burner was useful to the industries emit low concentration of nitrogen oxide compound below 100 ton/year. It is certified that the selective catalytic reduction process has to be applied to the industries which emit a large amount of nitrogen oxide compound more than 100 ton/year to accomplish the action plan for improvement of air pollution on Gwangyang-bay area.

선박 발전기관용 SCR 촉매의 셀 밀도차에 따른 NOx 저감 특성

임경선,임명환 해양환경안전학회 2022 해양환경안전학회지 Vol.28 No.7

The selective catalytic reduction (SCR) is known as a very efficient method to reduce nitrogen oxides (NOx) and the catalyst performs reduction from nitrogen oxides (NOx) to nitrogen (N2) and water vapor (H2O). The catalyst, which is one of the factors determining the performance of the nitrogen oxide (NOx) ruduction method, is known to increase catalyst efficiency as cell density increases. In this study, the reduction characteristics of nitrogen oxides (NOx) under various engine loads investigated. A 100CPSI(60Cell) catalysts was studied through a laboratory-sized simulating device that can simulate the exhaust gas conditions from the power generation engine installed in the training ship SEGERO. The effect of 100CPSI(60Cell) cell density was compared with that of 25.8CPSI(30Cell) cell density that already had NOx reduction data from the SCR manufacturing. The experimental catalysts were honeycomb type and its compositions and materials of V2O5-WO3-TiO2 were retained, with only change on cell density. As a result, the NOx concentration reduction rate from 100CPSI(60Cell) catalyst was 88.5%, and IMO specific NOx emission was 0.99g/kwh satisfying the IMO Tier III NOx emission requirement. The NOx concentration reduction rate from 25.8CPSI(30Cell) was 78%, and IMO specific NOx emission was 2.00g/kwh. Comparing the NOx concentration reduction rate and emission of 100CPSI(60Cell) and 25.8CPSI(30Cell) catalysts, notably, the NOx concentration reduction rate of 100CPSI(60Cell) catalyst was 10.5% higher and its IMO specific NOx emission was about twice less than that of the 25.8CPSI(30Cell) catalysts. Therefore, an efficient NOx reduction effect can be expected by increasing the cell density of catalysts. In other words, effects to production cost reduction, efficient arrangement of engine room and cargo space can be estimated from the reduced catalyst volume. 선택적 촉매 환원법(SCR)은 질소산화물(NOx)을 저감하는 매우 효율적인 방법으로 알려져 있으며 발생된 질소산화물(NOx)을 질소(N2)와 수증기(H2O)로 환원시키는데 촉매 작용을 한다. 질소산화물(NOx) 저감 성능을 결정하는 요소 중 하나인 촉매는 셀 밀도가 증가하면 촉매효율이 증가하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 실습선 세계로호에 설치되어 있는 발전 기관의 배기가스 조건을 모사한 실험장치를 통하여 100CPSI(60Cell)촉매의 부하에 따른 질소산화물(NOx) 저감 성능을 확인하고 세계로호에 설치되어 있는 25.8CPSI(30Cell) 촉매의 기존 연구 자료와의 비교를 통해, 셀 밀도가 질소산화물(NOx)의 저감에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 실험용 촉매는 셀 밀도만 변화를 주었고 형태는 벌집형(honeycomb), 조성물질은 V2O5-WO3-TiO2를 동일하게 사용하여 제작하였다. 실험결과 100CPSI(60Cell) 촉매의 질소산화물(NOx) 농도 저감율은 평균적으로 88.5%이며 IMO specific NOx 배출량은 0.99g/kwh로 IMO Tier III NOx 배출기준을 만족하였다. 25.8CPSI(30Cell) 촉매의 경우, 질소산화물(NOx) 농도 저감율은 78%, IMO specific NOx 배출량은 2.00g/kwh 이었다 두 촉매의 NOx 농도 저감율과 IMO specific NOx 배출량을 비교하였을 때, 100CPSI(60Cell)촉매가 25.8CPSI(30Cell) 촉매보다, NOx 농도 저감율은 10.5% 높고 IMO specific NOx 배출량은 약 2배 적은 것을 확인하였다. 따라서 촉매의 셀 밀도를 높임으로써 효율적인 탈질효과를 기대할 수 있으며 향후 실선 테스트를 통하여 검증한다면 촉매의 부피 저감을 통한 제작 비용을 줄이고 협소한 선박 기관실을 효율적으로 사용하기 위한 실용적인 자료로서 기대된다.

음폐수 처리를 위한 사업장폐기물 소각시설에서의 질소산화물 저감 특성 분석

권영현 ( Young-hyun Kwon ),이영진 ( Young-jin Lee ),박호연 ( Ho-yeun Park ),강준구 ( Jun-gu Kang ),이원석 ( Won-seok Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

음폐수는 일반적으로 음식물류 폐기물의 폐수(음폐수), 음식물 침출수 및 탈리액 등으로 불리며, 음식물류 폐기물의 재활용 과정에서 염분제거를 위한 세척수와 음식물류 폐기물에 함유되어 있는 수분 등에 의해 발생되고 있다. 음폐수를 효율적으로 처리하기 위해서는 기본적으로 자원화시설 내 폐수처리 시설을 갖추고 적정부하 이하로 처리하여 하수종말 처리장 등으로 연계 처리하는 것이 바람직하다. 그러나 국내 소득수준 향상, 외식 및 음식 소비 문화의 변화에 따라 음폐수의 발생량은 지속적으로 증가하고 있으며, 이를 처리하기 위한높은 오염도에 따른 수질오염, 공공 처리시설의 용량한계 등 다양한 문제점이 대두되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 사업장폐기물 소각시설(3개소)에서 질소산화물 제거를 위하여 사용되는 약품(요소수, 암모니아수)을 음폐수로 대체함으로써 투입량 변화에 따른 질소산화물 제거효율 및 재활용 가능성을 평가하였다. 음폐수 투입에 따른 질소산화물 저감 특성 분석결과, 대상시설 모두 음폐수 투입량(0.25 ton/hr ~ 2.0 ton/hr)을 증가시킴에 따라 질소산화물 제거효율이 증가하였으며, 최대 투입량 조건에서 최대 효율을 나타내는 것으로 분석되었다. A 시설은 최대 투입량 조건(1 ton/hr)에서 약 35.1 %의 제거효율을 나타냈으나, 배출농도는 질소산화물 배출기준(70 ppm)을 초과하였다. B 시설은 최대 투입량 조건(2 ton/hr)에서 약 56.1 %의 제거효율, 배출농도 48.8 ppm으로써 배출기준(70 ppm)을 만족하는 것으로 나타났으나, ’20년 이후 배출기준(50 ppm) 강화를 고려하였을 때 다소 불안정한 수준인 것으로 분석되었다. 반면, C 시설은 최대 투입량 조건(1 ton/hr)에서 제거효율 약 55.5 %, 배출농도 31.6ppm으로 ’20년 이후 배출기준(50ppm)을 안정적으로 만족하는 것으로 분석되었다. 이에 본 연구에서는 폐기물 소각시설에서 음폐수 소각처리 시 질소산화물의 제거가 가능한 것으로 분석되었으나 각 시설의 특성을 고려하여 대기배출허용기준 및 연소실 출구온도 기준, 바닥재 강열감량 등 정확한 시설검사를 통해 “적정 투입량” 평가가 필요할 것으로 판단된다.

상파울루 주의 생체소각 규제와 대기 오염물질 변화 연구 (질소산화물을 중심으로)

장유운,박일수,이강웅,장수환 한국외국어대학교 국제지역연구센터 2017 국제지역연구 Vol.21 No.2

상파울루 주는 2014년까지 사탕수수 관련 사업자들과 사탕수수의 수확전 소각을 자발적으로 금지하기로 협정을 체결하였다. 상파울루 주의 11개 측정소 자료에 따르면, 월별·시간별 질소산화물 농도 분포는 사탕수수 수확과 소각 시기가 일치하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 사탕수수 소각 금지 정책 시행에 따른 대기 질소산화물의 감소량과 기여율을 평가하고자 하였다. 사탕수수의 기계화된 수확방식(2016년 기준 97%)을 고려하면 26만톤(2010년 기준)의 질소산화물이 감소하였다. 그리고 분석기간인 2008~2016년 동안 11개 측정소에서 대기 질소산화물 농도가 감소 추세(p<0.05)였다. 상파울루 주에서 사탕수수 소각 금지 이후 동부 지역은 고정(산업) 오염원, 중부 지역은 고정 오염원과 이동오염원 그리고 서부지역에서는 이동오염원이 질소산화물의 중요한 배출원으로 평가되었다. 그러나 질소산화물 감소와 달리 대기 오존 농도는 증가 추세를 나타내어서, 오존 생성의 전구물질인 휘발성유기화합물에 대한 연구가 필요하다. It was agreed with sugar cane-related operators voluntarily not to burn sugar cane during harvest time in state of Sao Paulo by 2014. According to data from 11 monitoring stations in São Paulo, monthly and hourly nitrogen oxide concentration distributions are consistent with the harvesting and incineration period of sugar cane. The purpose of this study was to evaluate the reduction and contribution rate of atmospheric nitrogen oxides(NOx) after the practice of sugar cane incineration ban. Considering the mechanized harvesting method of sugar cane (97% as of 2016), nitrogen oxides of 260,000 tons (2010) decreased. At the 11 monitoring stations, the concentration of atmospheric nitrogen oxides decreased (p <0.05) during the period of 2008 ~ 2016. Since sugar cane incineration was prohibited in São Paulo, stationary(industrial) sources in the eastern region, stationary and mobile sources in the central region, and mobile sources in the western region were important sources of nitrogen oxides.

질소산화물 제거를 위한 TiO₂-mayenite 제조 방법에 관한 연구

박지혜(Ji Hye Park),박정준(Jung Jun Park),박희주(Hee Ju Park),이광복(Kwang Bok Yi) 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.4

다양한 건축재료에 광촉매(TiO₂)를 적용하기 위하여 TiO₂-mayenite를 제조하였다. TiO₂는 졸-겔법을 사용하여 titanium isopropoxide (TTIP)와 urea를 1 : 1의 비율로 고정하여 합성하였다. 그 후 온도범위 400 - 700 ℃로 소성하여 온도에 따른 특성을 분석하였다. TiO₂의 물리 및 화학적 특성은 BET, TGA 그리고 XRD를 통해 분석되었다. 질소산화물 제거 실험은 KS L ISO 22197-1에 의거하여 1 시간 동안의 NO의 농도변화를 측정하여 확인하였다. 제조된 입자들은 600 ℃ 이하에서 아나타제 결정구조를 나타내었고, TiO₂ (urea)-400에서 2.35 μmol h<SUP>-1</SUP> 가장 높은 질소산화물 제거율을 나타내었다. TiO₂-mayenite는 TiO₂분산 용액을 스프레이하는 방법(s/s)과 졸-겔 상태의 용액을 스프레이 하는 방법(g/s)으로 제조하였다. BET와 XRD 분석을 통하여, 제조된 TiO₂-mayenite는 졸-겔 상태의 용액을 스프레이 하여 제조한 5-TiO₂ (g/s) 입자가 열처리에도 결정구조를 유지하는 것을 확인하였다. 또한 질소산화물 제거 실험에서도 5-TiO₂ (g/s)-500 입자에서 0.55 μmol h<SUP>-1</SUP>의 가장 높은 제거율을 나타내었다. 결론적으로 TiO₂-mayenite를 제조하기 위하여 TiO₂는 졸-겔 상태에서 mayenite에 결합시켜야 결정구조를 유지하며, 높은 질소산화물 제거 능력을 나타내는 것을 확인하였다. In order to apply a photocatalyst (TiO₂) to various building materials, TiO₂-mayenite was prepared in this study. The TiO₂ was synthesized using the sol-gel method by fixing titanium isopropoxide (TTIP) and urea at a ratio of 1 : 1. Later, they were calcined in a temperature range of 400-700 ℃ to analyze the properties according to temperature. BET, TGA, and XRD were used to analyze the physical and chemical properties of TiO₂. The nitrogen oxide removal test was confirmed by measuring the change in the concentration of NO for 1 h according to KS L ISO 22197-1. The prepared TiO₂ samples exhibited an anatase crystal structure below 600 ℃, and TiO₂ (urea)-400 showed the highest nitrogen oxide removal rate at 2.35 μmol h<SUP>-1</SUP> TiO₂-mayenite was prepared using two methods: spraying TiO₂ dispersion solution (s/s) and sol-gel solution (g/s). Through BET and XRD analysis, it was found that 5-TiO₂ (g/s) prepared by spraying a sol-gel solution has maintained its crystallinity even after heat treatment. Also, 5-TiO₂ (g/s)-500 showed the highest removal rate of 0.55 μmol h<SUP>-1</SUP>in the nitrogen oxide removal test. To prepare TiO₂-mayenite, it was confirmed that mayenite should be blended with TiO₂ in a sol-gel state to maintain the crystal structure and exhibit a high nitrogen oxide removal rate.