해양 대기오염 및 온실가스 저감 기술 동향

임동하(Dong-Ha Lim) 한국에너지기후변화학회 2017 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2017 No.11

The Low-Temperature SCR of NOx with NH₃ over metallic monolith coating catalyst prepared by dip coating method

Dong-ha Lim(임동하),Chul-ho Lee(이철호) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.5

The catalytic de-NO_x performance of the Mn based coating catalysts were compared. The Ce and Fe promoted catalyst showed each enhanced catalytic performance at 200℃ then un-promoted Mn/TiO₂. Especially, the Fe-promoted catalyst showed outstanding enhancement of NO_x conversion, which was considered as the Fe species improving the sulfidation of active metal. Simultaneously, it is important to enhance the adhesive force for preparing the metal coated catalyst, In this study the KITECH coating catalyst showed optimized coating layer and enhanced adhesive force comparison with commercial metal coated catalyst with less use of catalyst consumption.

The Metallic Monolith SCR coated Catalyst for Industrial Application

Dong-Ha Lim(임동하),Jae Hyung Choi(최재형),Chul-ho Lee(이철호) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11

The selective catalytic reduction (SCR) of NOx with NH₃ is the major technology to reduce nitrogen oxide from industrial facilities such as steelworks, power plants, cement kilns and turbines. The most commercial catalyst for SCR is the ceramic honeycomb catalyst because it"s s porosity, permeability and easy to mould. However, the ceramic honeycomb catalyst easily deactivated by particles damaging the honeycomb wall or soot covering the surface of catalyst. In this case, the used ceramic honeycomb catalyst discarded without regeneration. In contrast, the metallic monolith type honeycomb has advantage of the mechanical property, thermal conductivity and maintenance. The deactivated SCR coated metallic monolith catalyst could be re-used by washing and re-coating the catalyst. The metallic monolith are made of thin metal foils, flat and corrugated, formed into a honeycomb structure which is placed inside a metal shell. The advantages of metal substrates are their high geometric surface area and low pressure drop associated with the thin walls. In our study, the metallic monolith for SCR was prepared using the SUS-based substrate by slurry wash coating method for industrial application. The catalytic de-NOx performance were investigated with metallic monolith catalyst. Also, The adhesive forces between coated layer and metal foil were tested. The metallic catalyst substrates could be a good alternative as a new type of SCR catalyst for industrial application.

천연가스 액화를 위한 전처리 공정기술

임동하(Dong-Ha Lim),이치현(Chi-Hyeon Lee),정해영(Haeyoung Jeong) 한국가스학회 2018 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5

MS4A와 MS5A를 이용한 PSA 공정에서의 압력차에 의한 CO₂ 분리 성능 연구

이동훈(Dong Hun Lee),이치현(Chi-Hyeon Lee),원왕연(Wangyun Won),임동하(Dong-Ha Lim) 한국에너지기후변화학회 2018 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2018 No.11

온실가스 저감을 위한 루테늄-철을 담지한 그래핀 전기화학적 촉매의 개발

엄하늬(Ha Nee Umh),여창원(Chang-Won Yeo),우은석(Eunseck Woo),임동하(Dong-Ha Lim) 한국에너지기후변화학회 2019 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2019 No.05

수증기 메탄 개질용 인첨가 다공성 나노구조체 기반 니켈촉매 개발

우은석(Eunseok Woo),엄하늬(Ha Nee Umh),여창원(Chang-Won Yeo),박대원(Dae-Won Park),임동하(Dong-Ha Lim) 한국에너지기후변화학회 2019 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2019 No.05

선박 배연탈질용 금속 구조체 기반 촉매 제조를 위한 코팅슬러리 최적화

정해영,김태용,임은미,임동하,Jeong, Haeyoung,Kim, Taeyong,Im, Eunmi,Lim, Dong-Ha 한국청정기술학회 2018 청정기술 Vol.24 No.2

국제해사기구에서는 선박 배기가스 내 질소산화물($NO_x$) 배출에 대한 강화된 Tier III 규제가 2016년부터 적용됨에 따라 이를 대응하기 위한 노력이 필요하다. $NO_x$ 저감 방법으로 선택적 촉매 환원법(Selective catalytic reduction, SCR)을 주로 사용하고 있으며, 세라믹 허니컴 촉매를 주로 사용하고 있다. 그러나 기존의 세라믹 허니컴 촉매는 약한 강도로 인하여 운전상 문제가 발생하거나 유지 및 보수에 있어서도 어려움을 갖는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 세라믹 허니컴 촉매의 단점들을 보완하기 위하여 높은 열적 안정성과 기계적 강도를 가짐과 동시에 배기가스의 다방향성 이동을 통한 낮은 배압효과 등의 장점을 가지는 금속 지지체를 적용하였다. 이러한 금속 지지체 상에 촉매를 담지하기 위하여 유 무기바인더 첨가를 통해 코팅슬러리를 제조하고, 이를 코팅, 건조 및 소성과정을 통해 금속 지지체 상에 견고하게 부착된 금속 지지체 기반 촉매를 제조하였다. 이러한 금속 지지체 기반 촉매는 $NO_x$ 성능평가와 초음파 및 낙하시험을 통한 접착 내구성 평가를 수행하였다. 특히, 무기바인더를 첨가한 MFC01경우 95% 이상의 $NO_x$ 전환율을 보였으며, 상용 세라믹 허니컴 촉매보다도 우수한 내구성을 보였다. 이러한 특성 및 성능평가를 통하여 개발된 금속 지지체 기반 촉매는 고효율, 고내구성을 가짐을 확인하였으며, 기존 세라믹 허니컴 촉매를 대체할 수 있는 선박용 배연탈질 촉매로서의 가능성을 확인하였다. To reduce the environmental pollution by $NO_x$ from ship engine, International maritime organization (IMO) announced Tier III regulation, which is the emmision regulation of ship's exhaust gas in Emission control area (ECA). Selective catalytic reduction (SCR) process is the most commercial $De-NO_x$ system in order to meet the requirement of Tier III regulation. In generally, commercial ceramic honeycomb SCR catalyst has been installed in SCR reactor inside marine vessel engine. However, the ceramic honeycomb SCR catalyst has some serious issues such as low strength and easy destroution at high velocity of exhaust gas from the marine engine. For these reasons, we design to metallic structured catalyst in order to compensate the defects of the ceramic honeycomb catalyst for applying marine SCR system. Especially, metallic structured catalyst has many advantages such as robustness, compactness, lightness, and high thermal conductivity etc. In this study, in order to support catalyst on metal substrate, coating slurry is prepared by changing binder. we successfully fabricate the metallic structured catalyst with strong adhesion by coating, drying, and calcination process. And we carry out the SCR performance and durability such as sonication and dropping test for the prepared samples. The MFC01 shows above 95% of $NO_x$ conversion and much more robust and more stable compared to the commercial honeycomb catalyst. Based on the evaluation of characterization and performance test, we confirm that the proposed metallic structured catalyst in this study has high efficient and durability. Therefore, we suggest that the metallic structured catalyst may be a good alternative as a new type of SCR catalyst for marine SCR system.

LNG-FPSO 전처리 공정 에너지 시스템 분석

조하빈,김진국,민광준,임동하,Cho, Ha-bin,Kim, Jin-Kuk,Min, Kwang-Jun,Lim, Dong-Ha 한국플랜트학회 2012 플랜트 저널 Vol.8 No.4

천연가스를 사용하기 위한 전처리공정에서 제거되는 물질인 산성 가스는 주로 아민계열 흡수제를 이용한 흡수공정을 통해 제거된다. 흡수공정 중 흡수탑에서 일어나는 흡수제의 산성가스 흡수반응은 발열반응이기 때문에 상대적으로 낮은 온도가 요구되며 역 반응이 일어나는 재생탑은 흡열반응을 위한 높은 온도 환경이 요구된다. 이는 두 탑의 흐름들 간에 열교환의 가능성이 있음을 의미한다. 본 연구에서는 DEA 흡수제를 이용한 흡수공정을 다양한 조건에서 사례연구를 시행하여 에너지 시스템을 분석하였으며, 흡수탑과 재생탑의 측면유출이 흡수공정의 전체 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. The pre-treatment of natural gas to remove $H_2S$ and $CO_2$ before liquefaction in natural gas processing is required, and amine-based absorption processes are widely used in gas processing. The current study aims to model amine-based absorption process and to find cost-effective design through systematic analysis of energy systems, together with column design. Different design options for absorber and stripper are investigated in a holistic manner, and heat integration technique has been applied to investigate how design of columns is interacted with energy efficiency for the pre-treatment process considered. Case study has been presented to demonstrate the applicability of heat integration method for improving energy efficiency in practice.

역류식 충전탑에서 Raschig Super-ring Random Packing의 수력학적 특성에 대한 연구

강성진(Sung Jin Kang),임동하(Dong-Ha Lim) 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.2

오늘날 석유화학, 정밀화학, 대기오염 방지산업 등에서 증류, 흡수, 추출, 탈거 등 물질분리 단위공정으로 주로 충전탑을 사용해 왔다. 충전탑은 가스-액체, 가스-가스 시스템에서의 물질들과의 접촉에 의해 운전되어 진다. 이러한 충전탑은 낮은 압력손실, 경제적 효율, 고온성 액체물질 적용, 유지보수 용이, 유해가스 처리 등의 운영에서 장점들을 가진다. 충전탑의 성능은 충진물을 통해 가스와 액체를 고르게 분산함으로써 우수한 성능을 보이며, 이는 충전탑 설계에 있어 중요한 인자로 고려되어진다. 본 실험에서는 충진물에 대한 액체부하 및 가스용량인자에 따른 건조압력손실, 수력학적 압력손실, 액체함량 변화에 대한 기하학적 특성에 대하여 연구하였다. 결과로부터 설계인자와 운전조건 등의 유해가스 처리에 필요한 인자를 도출하였다. 임의 충진물인 raschig super-ring에 대한 건조압력손실을 측정한 결과, 가스용량인자가 증가할수록 일정하게 선형적으로 증가하였고, 가스용량인자가 0.630 ~3.448 kg<SUP>-1/2</SUP> m<SUP>-1/2</SUP> S<SUP>-1</SUP> 에서 건조압력손실은 1.892~47.312 mmH₂Om<SUP>-1</SUP> 기존 산업현장에서 보편적으로 사용되는 35 mm pall-ring보다도 낮은 압력손실을 보였다. 그리고 raschig super-ring에 대한 수력학적 압력손실을 측정한 결과, 고유 액체부하에 대하여 가스용량인자가 증가할수록 압력손실도 함께 증가함을 확인하였고, 액체부하 변화에 따른 가스용량인자가 1.855 ~ 2.323 kg<SUP>-1/2</SUP> m<SUP>-1/2</SUP> S<SUP>-1</SUP> 으로 20% 증가할 때, 압력손실은 약 17% 증가하는 것으로 나타났다. 마지막으로, 충진물 체적에 관한 액체함량은 가스용량인자에 의존된 액체부하 매개변수로서 액체부하 변화에 따른 가스용량인자 약 3.84kg<SUP>-1/2</SUP> m<SUP>-1/2</SUP> S<SUP>-1</SUP> 까지는 거의 일정한 액체함량을 보였으나, 그 이상에서는 급격하게 증가하였다. In recent years, packed column has been widely used in separation processes, such as absorption, desorption, distillation, and extraction, in the petrochemical, fine chemistry, and environmental industries. Packed column is used as a contacting facility for gas-liquid and liquid-liquid systems filled with random packed materials in the column. Packed column has various advantages such as low pressure drop, economical efficiency, thermally sensitive liquids, easy repairing restoration, and noxious gas treatment. The performance of a packed column is highly dependent on the maintenance of good gas and liquid distribution throughout a packed bed; thus, this is an important consideration in a design of packed column. In this study, hydraulic pressure drop, hold-up as a function of liquid load, and mass transfer in the air, air/water, and air-NH₃/water systems were studied to find the geometrical characteristic for raschig super-ring experiment dry pressure drop. Based on the results, design factors and operating conditions to handle noxious gases were obtained. The dry pressure drop of the random packing raschig super-ring was linearly increased as a function of gas capacity factor with various liquid loads in the Air/Water system. This result is lower than that of 35 mm Pall-ring, which is most commonly used in the industrial field. Also, it can be found that the hydraulic pressure drop of raschig super-ring is consistently increased by gas capacity factor with various liquid loads. When gas capacity factor with various liquid loads is increased from 1.855 to 2.323 kg<SUP>-1/2</SUP> m<SUP>-1/2</SUP> S<SUP>-1</SUP>, hydraulic pressure drop increases around 17%. Finally, the liquid hold-up related to packing volume, which is a parameter of specific liquid load depending on gas capacity factor, shows consistent increase by around 3.84 kg<SUP>-1/2</SUP> m<SUP>-1/2</SUP> S<SUP>-1</SUP> of the gas capacity factor. However, liquid hold-up significantly increases above it.