KR101791104B1 - 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101791104B1
KR101791104B1 KR1020160096172A KR20160096172A KR101791104B1 KR 101791104 B1 KR101791104 B1 KR 101791104B1 KR 1020160096172 A KR1020160096172 A KR 1020160096172A KR 20160096172 A KR20160096172 A KR 20160096172A KR 101791104 B1 KR101791104 B1 KR 101791104B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thin film
film layer
housing
nitrogen oxide
Prior art date
Application number
KR1020160096172A
Other languages
English (en)
Inventor
정영규
양승민
이창우
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020160096172A priority Critical patent/KR101791104B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101791104B1 publication Critical patent/KR101791104B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/12Metallic wire mesh fabric or knitting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시 예는 알루미늄 메탈 메쉬를 지지체로 사용하면서, 동시에 알루미늄 메탈 메쉬 표면에 나노 다공성 구조를 형성한 후 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 물질을 증착 코팅시키므로, 기계적 진동에 대해 내구도의 신뢰성을 향상시킨 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 저감장치는, 양극산화 알루미늄(AAO)으로 형성되어 나노 다공성 구조를 구비하며 메쉬(mesh) 형상인 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 기능을 수행하는 박막층; 및 상기 기판이 설치되는 하우징;을 포함한다.

Description

질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법 {An apparatus for reducing nitrogen oxide and a method for manufacturing the same}
본 발명은 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 메탈 메쉬를 지지체로 사용하면서, 동시에 알루미늄 메탈 메쉬 표면에 나노 다공성 구조를 형성한 후 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 물질을 증착 코팅시키므로, 기계적 진동에 대해 내구도의 신뢰성을 향상시킨 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
국제해사기구(IMO)의 해양환경위원회(MEPC, Marine Environment Protection Committee)가 선박의 엔진 설치일을 기준으로 2016년부터 배출통제구역(ECA, Emission Control Areas)에 가장 엄격한 Tier III 요건을 도입하여 선박 질소산화물(NOx) 배출 기준을 강화하기로 결정하였다. 해양오명 방지협약(MARPOL 73/78)에 의하면 선박 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 배출 제한을 강화한 IMO Tier III 기준이 2010년에 발효되어 2016년부터 신조선에 적용되며, NOx는 85% 이상 저감할 것을 요구하고 있다.
국제적으로 적용되는 선박의 질소산화물 배출가스 기준을 국내에 적용하고, 검증하기 위해서는 선박용 질소산화물 저감장치 개발과 이를 시험할 수 있는 시험/검증 절차 개발 또한 시급한 문제이다. 선진국들은 이미 오염물질 배출 저감 장비를 채택하고 대기 중 오염물질 측정 장치 도입을 추구하는 추세이며, 친환경 선박 기자재 개발로 차세대 녹색선박기술 선점을 주력하고 있다.
일반적으로 질소산화물 저감장치는 선택적 촉매 환원(SCR)법을 이용하여 NOx를 N2와 H2O로 환원시키는 장치이며 여기에는 수 종류의 금속산화물 촉매와 암모늄 가스가 환원제로 사용된다. 금속산화물 촉매는 반응가스들과의 접촉 면적을 넓히기 위해 보통 유리섬유와 같은 지지체(support) 위에 코팅을 시키거나, 지지체와 촉매를 분말 상태에서 혼합하여 허니컴(honeycomb) 형상으로 소결 시켜 사용하기도 한다. 하지만 선박의 경우 엔진 또는 항해 중 발생하는 진동으로 인해 지지체의 손상이 야기되며 그로 인해 촉매장치의 신뢰성이 크게 저하되는 문제를 가지고 있다. 때문에 금속과 같이 진동과 내 충격에 강한 지지체를 사용하여 그 위에 금속 산화물 촉매를 코팅하는 방향의 연구들이 많이 진행 되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1497468호(발명의 명칭: 선박용 배기가스 처리장치 및 배기가스 유해물질 동시 저감 시스템, 이하 종래기술1이라 한다.)에서는, 배기가스에 포함된 분진 등의 오염물질을 제거하는 세라믹 필터; 및 요소가 저장되는 내부공간이 형성되며, 상기 세라믹 필터가 설치되며 상기 세라믹 필터에 의해 필터링 된 상기 배기가스가 통과하는 연통홀이 형성되고, 상기 내부공간에 저장된 상기 요소가 상기 세라믹 필터를 통과한 상기 배기가스에 공급되도록 이루어지는 프레임;이 구비된 제 1 필터 어셈블리를 포함하며, 상기 연통홀의 내벽에는 상기 요소를 상기 세라믹 필터를 통과한 상기 배기가스에 공급하는 요소 공급홀이 형성되는 선박용 배기가스 처리장치가 개시되어 있다.
상기 종래기술1은, 선택적 촉매 환원(SCR) 필터가 세라믹으로 형성되고 허니콤 형상을 구비하는데, 재료의 특성상 진동에 취약하여, 디젤 엔진으로부터 발생하는 지속적인 기계적인 충격에 내구도의 신뢰성이 저하된다는 제1문제점을 갖는다.
그리고, 상기 종래기술1은, 선택적 촉매 환원(SCR) 필터가 별도의 나노 다공성 구조를 구비하지 않아 상대적으로 비표적이 작으므로, 질소산화물에 대한 선택적 촉매 환원(SCR) 물질의 반응 면적 증가에 한계가 있다는 제2문제점을 갖는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, 양극산화 알루미늄(AAO)으로 형성되어 나노 다공성 구조를 구비하며 메쉬(mesh) 형상인 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 기능을 수행하는 박막층; 및 상기 기판이 설치되는 하우징;을 포함하여 이루어지고, 상기 박막층은, 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition)에 의해 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 기판은, 상기 하우징 내부에 겹겹이 층을 이루어 복수 개 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 박막층은, TiO2, SnO2, ZnO, MnO, Mn2O3, CeO2, V2O5, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 박막층의 두께는, 10 내지 100 나노미터(㎚)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 나노 다공성 구조에서 기공의 크기는, 100 내지 1000 나노미터(㎚)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 기판은, 사각 또는 육각 메쉬 형상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 하우징은, 내부면에 상기 박막층이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 박막층은, 상기 기판의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 하우징에는, 배기가스와 함께 암모니아 또는 요소가 유입될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예는, (ⅰ) 메쉬 형상의 알루미늄 기판을 마련하는 단계; (ⅱ) 전기화학법으로 상기 기판을 양극산화시키는 단계; (ⅲ) 원자층 증착법을 이용하여, 선택적 촉매 환원 기능을 수행하는 박막층을 상기 기판 상에 형성하는 단계; 및 (ⅳ) 하우징에 상기 기판을 하나 이상 설치하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (ⅲ) 단계와 상기 (ⅳ) 단계 사이에, 상기 하우징의 내부면에 상기 박막층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (ⅲ) 단계에서, 상기 박막층은 TiO2, SnO2, ZnO, MnO, Mn2O3, CeO2, V2O5, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (ⅳ) 단계에서, 상기 기판은, 상기 하우징 내부에 겹겹이 층을 이루어 복수 개 설치될 수 있다.
본 발명은, 알루미늄 메탈 메쉬를 지지체로 사용하면서, 동시에 알루미늄 메탈 메쉬 표면에 나노 다공성 구조를 형성한 후 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 물질을 증착 코팅시키므로, 기계적 진동에 대해 내구도의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 제1효과를 갖는다. 이에 따라, 선박에 이용되는 디젤 엔진의 배기가스를 처리하는 시스템에 사용 시 유지, 보수 등에 유리할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 알루미늄 메탈 메쉬 표면에 나노 다공성 구조가 구비되고, 이러한 알루미늄 메탈 메쉬가 겹겹이 층을 이루어 설치되는 구성을 가지므로, 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 물질의 반응 면적 증가가 용이하다는 제2효과를 갖는다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막층이 형성된 기판에 대한 단면도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판의 메쉬 형상에 대한 모식도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판이 복수 개 층으로 설치된 것에 대한 모식도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 저감장치의 내부에 대한 개략도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막층(11)이 형성된 기판(10)에 대한 단면도이고, 도2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판(10)의 메쉬 형상에 대한 모식도이며, 도3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판(10)이 복수 개 층으로 설치된 것에 대한 모식도이다. 그리고, 도4는 본 발명의 실시 예에 따른 질소산화물 저감장치의 내부에 대한 개략도이다.
도1 내지 도4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 질소산화물 저감장치는, 양극산화 알루미늄(AAO)으로 형성되어 나노 다공성 구조를 구비하며 메쉬(mesh) 형상인 기판(10); 기판(10) 상에 형성되고, 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 기능을 수행하는 박막층(11); 및 기판(10)이 설치되는 하우징(20);을 포함하여 이루어질 수 있다.
선택적 촉매 환원(SCR, Selective Catalytic Reduction)은, 암모니아나 요소를 환원제로 사용하고 질소산화물(NOx)의 화학 반응을 촉매에 의해 촉진시켜, 내연기관의 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시키는 것을 의미할 수 있다.
박막층(11)은, 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition)에 의해 기판(10) 상에 형성될 수 있다.
원자층 증착법에 의해 박막층(11)이 기판(10)에 형성되므로, 종횡비(aspect)가 높은 나노 다공성 구조를 구비하는 박막층(11)이 균일한 두께와 밀도로 기판(10)의 표면에 대해 형성될 수 있다.
박막층(11)은, 기판(10)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.
도1에서 보는 바와 같이, 박막층(11)은 기판(10)의 일면에 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 박막층(11)은 기판(10)의 양면에 형성될 수 있다.
박막층(11)이 기판(10)의 양면에 형성되는 경우, 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 물질로 형성되는 박막층(11)과 질소산화물의 접촉 면적이 증가하여, 질소산화물 저감 효과가 향상될 수 있다.
여기서, 박막층(11)은, TiO2, SnO2, ZnO, MnO, Mn2O3, CeO2, V2O5, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
상기에 나열된 물질은, 금속산화물 촉매로써, 선택적 촉매 환원 반응(SCR)을 수행할 수 있다.
박막층(11)의 두께는, 10 내지 100 나노미터(㎚)일 수 있다.
박막층(11)의 두께가 10 나노미터(㎚) 미만인 경우, 나노 다공성 구조에 형성된 박막층(11)의 내구성이 충분하지 않아 크랙(crack) 발생의 위험이 있을 수 있다. 그리고, 박막층(11)의 두께가 100 나노미터(㎚) 초과인 경우, 박막층(11)의 두께 증가에 대한 박막층(11)의 내구성 증가가 둔화되어 박막층(11)의 두께 증가 효과가 미비하여 비용면에서 적합하지 않을 수 있다.
기판(10) 상 형성된 나노 다공성 구조에서 기공의 크기는, 100 내지 1000 나노미터(㎚)일 수 있다.
여기서, 기공의 크기가 100 나노미터(㎚) 미만인 경우, 박막층(11)이 형성되면 기공 내부에 대한 배기가스의 유동이 용이하지 않아 촉매 기능의 효율을 저하시킬 수 있다. 그리고, 기공의 크기가 1000 나노미터(㎚) 초과인 경우, 기공의 크기 증가에도 불구하고 전체 비표면적이 줄어들어 박막층(11)이 형성에 따른 촉매 효과가 저하될 수 있다.
기판(10)은, 사각 또는 육각 메쉬 형상일 수 있다.
도2의 (a)는 기판(10)이 사각 메쉬 형상으로 형성된 것을 나타내고, 도2의 (b)는 기판(10)이 육각 메쉬 형상으로 형성된 것을 나타낸 것이다.
도2에서 보는 바와 같이, 기판(10)은 사각 또는 육각 메쉬 형상으로 형성될 수 있는데, 이는 기판(10)이 겹겹이 층을 이루어 복수 개 설치되는 경우, 배기가스의 유동이 용이하도록 하기 위함일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 기판(10)이 사각 또는 육각 메쉬 형상으로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 기판(10)이 타공되고 나노 다공성 구조를 구비할 수 있으면, 타공부의 형상은 사각 또는 육각 외의 다각형, 원형의 형상일 수 있다.
기판(10)은, 하우징(20) 내부에 겹겹이 층을 이루어 복수 개 설치될 수 있다.
도3에서 보는 바와 같이, 복수 개의 기판(10)이 겹겹이 층을 이루어 설치되는 경우, 질소산화물이 포함된 배기가스가 복수 개의 기판(10) 사이를 유동하게 되어 박막층(11)에 의한 촉매 효율을 극대화할 수 있다.
도4에서는 기판(10)이 가로 방향으로 겹겹이 층을 이루어 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 기판(10)은 세로 방향으로 겹겹이 층을 이루어 설치될 수 있고, 또한, 가로 방향과 세로 방향이 혼합되어 복수 개의 기판(10)이 설치될 수 있다.
하우징(20)은, 내부면에 박막층(11)이 형성될 수 있다.
이때, 하우징(20)을 알루미늄으로 형성하여, 기판(10)과 마찬가지로 하우징(20) 내부면을 양극산화 시킨 후 박막층(11)을 형성할 수 있다.
하우징(20) 내부에 복수 개 겹겹이 층을 이루어 형성되는 기판(10) 외에 하우징(20) 내부면에 박막층(11)이 형성되는 경우, 배기가스와 박막층(11)의 접촉 면적을 증대시켜 박막층(11)에 의한 촉매 효과를 향상시킬 수 있다.
하우징(20)에는, 배기가스와 함께 암모니아 또는 요소가 유입될 수 있다.
도4에서 보는 바와 같이, 하우징(20)의 유입구(21)로 배기가스와 함께 환원제로써 암모니아 또는 요소가 유입되고, 배기가스는 기판(10) 상 형성된 박막층(11)과 촉매 반응에 의해 환원제와의 환원 반응 효율이 증가하여, 배기가스 내 존재하는 질소산화물이 효과적으로 저감될 수 있다. 그리고, 하우징(20) 내에서 선택적 촉매 환원(SCR) 반응을 수행한 배기가스는 배출구(22)로 배출될 수 있다.
이하, 질소산화물 저감장치의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
첫째 단계에서, 메쉬 형상의 알루미늄 기판(10)을 마련할 수 있다.
여기서, 기판(10)은 사각 또는 육각 메쉬 형상으로 형성될 수 있으며, 기판(10)이 타공되고 나노 다공성 구조를 구비할 수 있으면, 타공부의 형상은 사각 또는 육각 외의 다각형, 원형의 형상일 수 있다.
둘째 단계에서, 전기화학법으로 기판(10)을 양극산화시킬 수 있다.
알루미늄 기재에 대해 전기화학법을 수행하여 양극산화시키는 공정은 공지/공용의 기술에 해당하므로, 본원발명의 명세서에서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
셋째 단계에서, 원자층 증착법을 이용하여, 선택적 촉매 환원 기능을 수행하는 박막층(11)을 기판(10) 상에 형성할 수 있다.
여기서, 박막층(11)은 TiO2, SnO2, ZnO, MnO, Mn2O3, CeO2, V2O5, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
넷째 단계에서, 하우징(20)에 기판(10)을 하나 이상 설치할 수 있다.
이때, 기판(10)은, 하우징(20) 내부에 겹겹이 층을 이루어 복수 개 설치될 수 있다.
그리고, 셋째 단계와 넷째 단계 사이에, 하우징(20)의 내부면에 박막층(11)을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
하우징(20) 내부에 박막층(11)이 형성된 기판(10)을 겹겹이 층지게 복수 개 설치하고, 또한 하우징(20) 내부면에 박막층(11)이 형성되도록 하여 배기가스가 전체 박막층(11)에 접촉하는 면적을 증가시켜, 박막층(11)에 의한 촉매 효과를 극대화할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 기판
11 : 박막층
20 : 하우징
21 : 유입구
22 : 배출구

Claims (13)

  1. 질소산화물 저감장치에 있어서,
    양극산화 알루미늄(AAO)으로 형성되어 나노 다공성 구조를 구비하며 메쉬(mesh) 형상인 기판;
    상기 기판 상에 형성되고, 선택적 촉매 환원(SCR)법의 촉매 기능을 수행하는 박막층; 및
    상기 기판이 설치되는 하우징;
    을 포함하여 이루어지고,
    상기 박막층은, 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition)에 의해 상기 기판 상에 형성되며,
    상기 하우징은, 내부면에 상기 박막층이 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은, 상기 하우징 내부에 겹겹이 층을 이루어 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막층은, TiO2, SnO2, ZnO, MnO, Mn2O3, CeO2, V2O5, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막층의 두께는, 10 내지 100 나노미터(㎚)인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노 다공성 구조에서 기공의 크기는, 100 내지 1000 나노미터(㎚)인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은, 사각 또는 육각 메쉬 형상인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막층은, 상기 기판의 일면 또는 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징에는, 배기가스와 함께 암모니아 또는 요소가 유입되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치.
  10. 청구항 1의 질소산화물 저감장치의 제조방법에 있어서,
    (ⅰ) 메쉬 형상의 알루미늄인 상기 기판을 마련하는 단계;
    (ⅱ) 전기화학법으로 상기 기판을 양극산화시키는 단계;
    (ⅲ) 원자층 증착법을 이용하여, 선택적 촉매 환원 기능을 수행하는 상기 박막층을 상기 기판 상에 형성하는 단계; 및
    (ⅳ) 상기 하우징에 상기 기판을 하나 이상 설치하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 (ⅲ) 단계와 상기 (ⅳ) 단계 사이에, 상기 하우징의 내부면에 상기 박막층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 (ⅲ) 단계에서, 상기 박막층은 TiO2, SnO2, ZnO, MnO, Mn2O3, CeO2, V2O5, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치의 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 (ⅳ) 단계에서, 상기 기판은, 상기 하우징 내부에 겹겹이 층을 이루어 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치의 제조방법.
KR1020160096172A 2016-07-28 2016-07-28 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법 KR101791104B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160096172A KR101791104B1 (ko) 2016-07-28 2016-07-28 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160096172A KR101791104B1 (ko) 2016-07-28 2016-07-28 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101791104B1 true KR101791104B1 (ko) 2017-10-27

Family

ID=60300333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160096172A KR101791104B1 (ko) 2016-07-28 2016-07-28 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101791104B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102154586B1 (ko) 2019-09-17 2020-09-10 대영씨엔이(주) 선택적 촉매 환원 반응의 환원제 분사 시스템 및 방법
KR20230112329A (ko) 2022-01-20 2023-07-27 연세대학교 산학협력단 질소산화물 저감방법 및 질소산화물 저감장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006320893A (ja) * 2005-04-18 2006-11-30 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology 窒素酸化物の選択的還元触媒

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006320893A (ja) * 2005-04-18 2006-11-30 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology 窒素酸化物の選択的還元触媒

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102154586B1 (ko) 2019-09-17 2020-09-10 대영씨엔이(주) 선택적 촉매 환원 반응의 환원제 분사 시스템 및 방법
KR20230112329A (ko) 2022-01-20 2023-07-27 연세대학교 산학협력단 질소산화물 저감방법 및 질소산화물 저감장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3081777B2 (en) Exhaust gas purification material
US8168560B2 (en) Exhaust gas purifying catalyst
US8455391B2 (en) Exhaust gas purifying catalyst and manufacturing method of the same
EP2324904B1 (en) Catalyst-carrying filter and exhaust gas purification system
US9222382B2 (en) Particulate matter purifying material, filter catalyst for purifying particulate matter using particulate matter purifying material, and method of regenerating filter catalyst for purifying particulate matter
US20210138402A1 (en) Catalytically active particulate filter
US11441459B2 (en) Coated wall-flow filter
US11660589B2 (en) Exhaust gas purification device
KR20120095995A (ko) 존형 촉매화 매연 필터
JP7446991B2 (ja) リン耐性三元触媒
CN109569706B (zh) 排气净化用催化剂
US20200055039A1 (en) Exhaust gas purifying filter and production method thereof
KR20090092291A (ko) 개선된 매연 필터
JP2018143905A (ja) ハニカム触媒体
JP2017144377A (ja) ハニカム構造体
KR101791104B1 (ko) 질소산화물 저감장치 및 이의 제조방법
US20030101718A1 (en) Method and device for the catalytic conversion of gaseous pollutants in the exhaust gas of combustion engines
US20190224649A1 (en) Catalyst for reduction of nitrogen oxides
US10335736B2 (en) Exhaust gas purification material
US20170157562A1 (en) Catalyzed particulate filter
JP2014001679A (ja) 触媒コンバーター
CN112041065A (zh) 废气净化催化剂的制造方法
US11415039B2 (en) Structure for exhaust purification
KR20160056174A (ko) 디젤매연필터의 촉매 코팅방법
KR101404135B1 (ko) 촉매층 코팅 기판, 그의 제조 방법, 및 촉매층 코팅 기판을 포함하는 촉매 구조체

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant