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[보고서]자동차 배기가스 정화 촉매 – 한국과학기술정보연구원
백금(Pt)이나 팔라듐(Pd)과 같은 귀금속을 알루미나와 같은 다공성의 운반체에 지지한 촉매는 자동차엔진의 배기가스 중의 위해가스를 산화시켜 정화하는 산화촉매로 …
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 4/16/2021
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자동차 배기가스 정화촉매의 구조와 로듐의 역할
자동차의 배기가스에 포함되는 유해한 오염물질을 대기중에 방출하지 않고, 모아서 제거하는 것이 삼원촉매이며, 로듐은 특히 산성비의 원인이 되는 NOx(질소산화물)를 …
Source: tanaka-preciousmetals.com
Date Published: 9/14/2021
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자동차 배기가스를 정화하는 기술(촉매 변환기, DPF, SCR)
자동차 배기가스에는 대기 오염 물질이 들어 있다. 불완전 연소로 발생하는 일산화탄소(CO), 타다 남은 연료인 탄화수소(HC), 고온과 고압의 연소실 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 3/18/2021
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배기가스 정화 촉매 시장 – 연구개발특구진흥재단
자동차 배기가스 시스템과 산업용 기계는 온실가스의 주요 원인 물질인 일산화탄소, … 배기가스 정화 촉매는 오염물질을 산화시켜 질소 및 수소와 같이 유해성이.
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Date Published: 7/25/2021
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Top 6 자동차 배기가스 정화 촉매 Best 239 Answer – 1111.com.vn
○ 백금(Pt)이나 팔라듐(Pd)과 같은 귀금속을 알루미나와 같은 다공성의 운반체에 지지한 촉매는 자동차엔진의 배기가스 중의 위해가스를 산화시켜 정화 …
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Date Published: 6/27/2021
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- Date Published: 2019. 9. 17.
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[보고서]자동차 배기가스 정화 촉매
초록
○ 백금(Pt)이나 팔라듐(Pd)과 같은 귀금속을 알루미나와 같은 다공성의 운반체에 지지한 촉매는 자동차엔진의 배기가스 중의 위해가스를 산화시켜 정화하는 산화촉매로 사용되는데 특히 HC와 CO성분의 산화와 정제에 효과적이다. 산화촉매는 디젤엔진의 배기시스템의 미세입자 여과촉매 상단에 설치하여 상단촉매의 산화반응열에 의하여 하단 여과기촉매를 활성화시켜 배기가스의 정화시스템에 매우 효과적으로 사용한다.
○ 배기가스 촉매시스템은 운반체기질, 운반체에 형성된 상단 및 하단촉매 층으로 구성된다. 상단촉매 층의 열용량은 하단촉매 층의 40~70% 범위이고 고-적재 부분의 귀금속 적재 밀도는 운반체기질 l당 3~7g의 범위가 되게 한다. 고-적재 부분의 길이비율은 촉매 층의 총 길이의 2/15~ 1/3에 해당된다. 촉매시스템의 구성과 촉매의 제조방법은 발명의 청구내용으로 특히 저온에서 정화효율을 높일 수 있는 특징을 가지고 있다.
○ 우리나라에서 자동차 배기가스는 대기오염의 85.4%를 차지하여 심각한 오염원이다. 이들 배출 가스는 인체에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 오존(O3) 생성과 지구온난화 등의 심각한 문제를 야기한다. 수도권은 국토의 12%에 불과한 면적에 자동차의 47%가 집중되어 있어 도시의 자동차 배기가스 정화기술은 우리나라에 필수적이다. 낮은 온도에서 정화효율이 높은 발명의 촉매시스템은 적용이 가능할 것으로 믿는다.
○ 자동차 배출가스 중 대표적인 유해가스는 HC, NOx, CO, CO2 그리고 미세먼지를 들 수 있다. 디젤엔진은 가솔린엔진보다 연료효율이 높고 HC와 CO의 배출량이 적지만 소음이 크고 NOx와 미세먼지의 발생량이 높아 환경을 크게 악화시킨다. 저공해 내연기관의 개발과 전자식 연료조절 시스템의 연구와 함께 자동차 배기가스 정화시스템의 개발은 필수적으로 우리나라의 대기오염을 상당히 감소시킬 수 있을 것이다.
자동차 배기가스를 정화하는 기술(촉매 변환기, DPF, SCR)
자동차 배기가스에는 대기 오염 물질이 들어 있다. 불완전 연소로 발생하는 일산화탄소(CO), 타다 남은 연료인 탄화수소(HC), 고온과 고압의 연소실 안에서 산소와 질소가 결합해 발생하는 질소 산화물(NOx), 검은 매연의 주성분인 미세먼지(PM)가 대표적이다. 연소 시에는 이를 절감하기 위해 고성능의 ECU와 함께 고압 연료 펌프, 인젝터 등으로 연료를 더욱 정밀하게 분사하는 기술 등으로 저감시킨다. 연소 후에 배기가스는 정화 장치로 유도 되는데, 배기가스 정화 장치는 촉매 변환기와 DPF, SCR, LNT라는 정화 장치 등이 실용화되어 서로 조합해서 쓰이고 있다.
1. 촉매 변환기
촉매란 자신은 변화하지 않지만 주위의 화학 반응을 촉진시키는 물질이다. 촉매 변화기 안에서 CO, HC, NOx는 화학 반응을 일으켜서 이산화탄소와 물과 질소, 산소로 환원된다. 촉매 변환기는 표면적을 높이기 위해 격자 구조로 되어 있고 금속판의 표면에 촉매가 부탁되어 있다.
2. DPF(Diesel Particulate Filter) & SCR(Selective Catalytic Reduction) & LNT(Lean NOx Trap)
디젤 엔진은 촉매 변환기를 거치고도 질소 산화물(NOx)과 미세먼지(PM)는 아직 고농도다. 미세먼지 저감을 위해서 세라믹, 실리콘 카바이트, 금속분말과 같이 다양한 필터재료를 통하여 입자상물질은 필터막을 통과시켜 방출을 저감하는 DPF라는 물리적인 필터방식을 사용한다. DPF 방식은 미세먼지의 정화효율 측면에서는 매우 우수하지만, 차량운행이 누적될수록 필터입자가 막히기 때문에 별도로 연소시키는 재생작업이 수반되어야 한다. 즉, DPF 개발의 핵심기술은 효율적인 필터개발과 효과적인 PM포집능력, 재생기술과 사용열원 및 시스템의 제어기술이라 할 수 있다.
질소 산화물의 저감을 위해서는 촉매 속으로 오염물질을 흡수해서 정화하는 트랩 촉매(LNT)와 환원제로 요소수를 분사하는 요소 SCR 촉매를 사용한다. 요소수 탱크와 인젝터가 필요하지만 일정량의 질소 산화물을 흡착한 촉매에 요소수를 분사해 무해한 질소로 변환시킨다.
마치며…
현대자동차 DPF 문제로도 이슈가 있었습니다. 물론, DPF 재생 과정에서 엔진오일에 연료가 혼입되는 현상이 일어날 수 있다는게 학계에서 알려진 바는 있었고 이 문제는 다른 브랜드 차종에서도 발생한 전적이 있습니다.(특히, 시내 주행이 잦을 시) 다만, 유로6에 와서 생각보다 많은 희석량이 문제되는 것 같습니다. (현대자동차는 유로6부터 LNT와 SDPF(SCR+DPF)를 적극 조합했습니다.) 오일 혼입의 또다르게 추정되는 이유로는 연소실 내의 오일 간극 또는 기밀과 관련된 부품의 문제일 수도 있습니다. 저는 개인적으로 하드웨어보다 DPF가 너무 잦게 실행된다는 사례를 보면 사용자 패턴데이터 부족으로 아직 소프트웨어가 미숙하지 않나 싶습니다. 이유가 어찌됬던 연료의 희석량이 커지면 엔진의 성능, 내구성에 문제가 있을 수 있으므로 조속히 해결되었으면 하는 바람입니다.
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– 참고 및 출처
1. 자동차 첨단기술 교과서( 다카데 히데유기 저)
2. 자동차개발공학 이야기(사종성 정남훈 공저)
Top 6 자동차 배기가스 정화 촉매 Best 239 Answer
자동차 촉매변환장치(Catalystic Converter) 내부구조 분석!!
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자동차 배기가스 정화 촉매
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자동차 배기가스를 정화하는 기술(촉매 변환기, DPF, SCR) : 네이버 블로그
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자동차 배기가스 정화촉매의 구조와 로듐의 역할｜다나까 귀금속 그룹
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자동차 배기가스 정화촉매의 구조와 로듐의 역할｜다나까 귀금속 그룹
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자동차 배기가스 정화 촉매
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자동차 배기가스 100% 정화 촉매 개발
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자동차 배기가스 100% 정화 촉매 개발
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[보고서]자동차 배기가스 정화 촉매초록 ○ 백금(Pt)이나 팔라듐(Pd)과 같은 귀금속을 알루미나와 같은 다공성의 운반체에 지지한 촉매는 자동차엔진의 배기가스 중의 위해가스를 산화시켜 정화하는 산화촉매로 사용되는데 특히 HC와 CO성분의 산화와 정제에 효과적이다. 산화촉매는 디젤엔진의 배기시스템의 미세입자 여과촉매 상단에 설치하여 상단촉매의 산화반응열에 의하여 하단 여과기촉매를 활성화시켜 배기가스의 정화시스템에 매우 효과적으로 사용한다. ○ 배기가스 촉매시스템은 운반체기질, 운반체에 형성된 상단 및 하단촉매 층으로 구성된다. 상단촉매 층의 열용량은 하단촉매 층의 40~70% 범위이고 고-적재 부분의 귀금속 적재 밀도는 운반체기질 l당 3~7g의 범위가 되게 한다. 고-적재 부분의 길이비율은 촉매 층의 총 길이의 2/15~ 1/3에 해당된다. 촉매시스템의 구성과 촉매의 제조방법은 발명의 청구내용으로 특히 저온에서 정화효율을 높일 수 있는 특징을 가지고 있다. ○ 우리나라에서 자동차 배기가스는 대기오염의 85.4%를 차지하여 심각한 오염원이다. 이들 배출 가스는 인체에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 오존(O3) 생성과 지구온난화 등의 심각한 문제를 야기한다. 수도권은 국토의 12%에 불과한 면적에 자동차의 47%가 집중되어 있어 도시의 자동차 배기가스 정화기술은 우리나라에 필수적이다. 낮은 온도에서 정화효율이 높은 발명의 촉매시스템은 적용이 가능할 것으로 믿는다. ○ 자동차 배출가스 중 대표적인 유해가스는 HC, NOx, CO, CO2 그리고 미세먼지를 들 수 있다. 디젤엔진은 가솔린엔진보다 연료효율이 높고 HC와 CO의 배출량이 적지만 소음이 크고 NOx와 미세먼지의 발생량이 높아 환경을 크게 악화시킨다. 저공해 내연기관의 개발과 전자식 연료조절 시스템의 연구와 함께 자동차 배기가스 정화시스템의 개발은 필수적으로 우리나라의 대기오염을 상당히 감소시킬 수 있을 것이다.
자동차 배기가스를 정화하는 기술(촉매 변환기, DPF, SCR)
자동차 배기가스에는 대기 오염 물질이 들어 있다. 불완전 연소로 발생하는 일산화탄소(CO), 타다 남은 연료인 탄화수소(HC), 고온과 고압의 연소실 안에서 산소와 질소가 결합해 발생하는 질소 산화물(NOx), 검은 매연의 주성분인 미세먼지(PM)가 대표적이다. 연소 시에는 이를 절감하기 위해 고성능의 ECU와 함께 고압 연료 펌프, 인젝터 등으로 연료를 더욱 정밀하게 분사하는 기술 등으로 저감시킨다. 연소 후에 배기가스는 정화 장치로 유도 되는데, 배기가스 정화 장치는 촉매 변환기와 DPF, SCR, LNT라는 정화 장치 등이 실용화되어 서로 조합해서 쓰이고 있다. 1. 촉매 변환기 촉매란 자신은 변화하지 않지만 주위의 화학 반응을 촉진시키는 물질이다. 촉매 변화기 안에서 CO, HC, NOx는 화학 반응을 일으켜서 이산화탄소와 물과 질소, 산소로 환원된다. 촉매 변환기는 표면적을 높이기 위해 격자 구조로 되어 있고 금속판의 표면에 촉매가 부탁되어 있다. 2. DPF(Diesel Particulate Filter) & SCR(Selective Catalytic Reduction) & LNT(Lean NOx Trap) 디젤 엔진은 촉매 변환기를 거치고도 질소 산화물(NOx)과 미세먼지(PM)는 아직 고농도다. 미세먼지 저감을 위해서 세라믹, 실리콘 카바이트, 금속분말과 같이 다양한 필터재료를 통하여 입자상물질은 필터막을 통과시켜 방출을 저감하는 DPF라는 물리적인 필터방식을 사용한다. DPF 방식은 미세먼지의 정화효율 측면에서는 매우 우수하지만, 차량운행이 누적될수록 필터입자가 막히기 때문에 별도로 연소시키는 재생작업이 수반되어야 한다. 즉, DPF 개발의 핵심기술은 효율적인 필터개발과 효과적인 PM포집능력, 재생기술과 사용열원 및 시스템의 제어기술이라 할 수 있다. 질소 산화물의 저감을 위해서는 촉매 속으로 오염물질을 흡수해서 정화하는 트랩 촉매(LNT)와 환원제로 요소수를 분사하는 요소 SCR 촉매를 사용한다. 요소수 탱크와 인젝터가 필요하지만 일정량의 질소 산화물을 흡착한 촉매에 요소수를 분사해 무해한 질소로 변환시킨다. 마치며… 현대자동차 DPF 문제로도 이슈가 있었습니다. 물론, DPF 재생 과정에서 엔진오일에 연료가 혼입되는 현상이 일어날 수 있다는게 학계에서 알려진 바는 있었고 이 문제는 다른 브랜드 차종에서도 발생한 전적이 있습니다.(특히, 시내 주행이 잦을 시) 다만, 유로6에 와서 생각보다 많은 희석량이 문제되는 것 같습니다. (현대자동차는 유로6부터 LNT와 SDPF(SCR+DPF)를 적극 조합했습니다.) 오일 혼입의 또다르게 추정되는 이유로는 연소실 내의 오일 간극 또는 기밀과 관련된 부품의 문제일 수도 있습니다. 저는 개인적으로 하드웨어보다 DPF가 너무 잦게 실행된다는 사례를 보면 사용자 패턴데이터 부족으로 아직 소프트웨어가 미숙하지 않나 싶습니다. 이유가 어찌됬던 연료의 희석량이 커지면 엔진의 성능, 내구성에 문제가 있을 수 있으므로 조속히 해결되었으면 하는 바람입니다. Copyright (C) 2016 All rights reserved by RosarioStudio.com – 참고 및 출처 1. 자동차 첨단기술 교과서( 다카데 히데유기 저) 2. 자동차개발공학 이야기(사종성 정남훈 공저)
자동차 배기가스 100% 정화 촉매 개발
분산도 100% 로듐 앙상블 촉매를 이용한 자동차 배기가스 정화 반응 개념도 자동차 배기가스를 정화하는데 있어 시중의 디젤 산화 촉매에 비해 50도 낮은 온도에서 100%의 전환율을 달성하는 분산도 100%의 로듐 앙상블 촉매가 개발됐다. KAIST는 생명화학공학과 이현주 교수가 포항공대 한정우 교수와의 공동 연구를 통해 자동차 배기가스 정화에 사용할 수 있는 분산도 100%의 로듐 앙상블 촉매를 개발했다고 23일 발표했다. 프로필렌(C3H6)과 프로판(C3H8) 등의 탄화수소는 대표적인 자동차 배기가스 오염물질로 반드시 촉매 산화 반응을 통해 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 전환한 뒤 배출해야 하는데, 탄소-탄소, 탄소-수소 결합을 깨뜨려야만 탄화수소 산화반응이 진행되기 때문에 촉매 반응을 위해서는 금속 앙상블 자리를 확보하는 것이 필수적이다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 100%의 분산도를 갖는 로듐 앙상블 촉매를 개발해 자동차 배기가스 정화반응에 적용했다. 100%의 분산도를 갖는다는 것은 모든 금속 원자가 표면에 드러나 있기 때문에 모든 원자가 반응에 참여할 수 있다는 의미이다. 결과적으로 일산화탄소(CO), 일산화질소(NO), 프로필렌, 프로판 산화 반응에서 모두 우수한 저온 촉매 성능을 보였고, 이는 탄화수소 산화 반응 성능이 없는 단일원자 촉매나 낮은 금속 분산도로 인해 저온 촉매 성능이 떨어지는 나노입자 촉매의 단점을 보완한 것이다. 연구팀이 개발한 분산도 100%의 로듐 앙상블 촉매는 상용화된 디젤 산화 촉매(DOC, diesel oxidation catalysts)보다 높은 활성과 내구성을 가져 실제 자동차 배기가스 정화에 적용 가능할 것으로 기대된다. 정호진 박사과정과 이현주 교수 이현주 교수는 “이번에 개발한 촉매는 기존의 단일원자, 나노입자 촉매와는 다른 새로운 금속 촉매 개념으로 학술적으로 기여하는 바가 크다”며 “자동차 배기가스 정화 촉매 분야에도 산업적으로 적용 가능해 가치가 큰 연구”라고 말했다.정호진 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 화학 분야 국제 학술지 ‘미국 화학회지(JACS, Journal of the American Chemical Society)’ 7월 5일자 온라인 판에 게재됐다. (논문명 : Fully Dispersed Rh Ensemble Catalyst to Enhance Low-Temperature Activity, 저온 활성 향상을 위한 완전히 분산된 로듐 앙상블 촉매)
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