KR102190075B1 - 촉매용 코팅 조성물을 포함하는 촉매 반응 장치 및 코팅 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 촉매용 코팅 조성물을 포함하는 촉매 반응 장치 및 상기 코팅 조성물의 코팅 방법으로서, 텅스텐 1 내지 15 중량부, 바나듐 1 내지 15 중량부, 티타늄 35 내지 55 중량부 및 산소 30 내지 45 중량부를 포함하는 코팅 조성물이 도포되는 촉매부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 특정 온도 환경에서 촉매 반응 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있어 범용성을 극대화할 수 있다.
Description
본 발명은 촉매용 코팅 조성물을 포함하는 촉매 반응 장치 및 코팅 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 저온 및 고온 환경에서 높은 촉매 반응 효율을 갖는 코팅 조성물이 도포된 촉매 반응 장치 및 상기 코팅 조성물의 코팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로 실내 공기 중의 먼지, 세균, 기타 오염 물질 등의 제거를 위한 목적 또는 산업 현장에서 발생하는 질소산화물 등의 발생을 최소화하기 위한 목적으로 필터용 촉매를 사용하고 있다. 상기와 같은 촉매는 공기 중에 포함된 물, 산소 등을 활성화시켜 흡착된 오염물질을 분해, 제거함으로써 공기를 정화하여 환경 오염을 방지한다. 특히, 바나듐/티타늄 촉매의 경우 질소산화물이 환원제인 암모니아와 선택적으로 반응하여 질소 및 물로 분해됨에 따라 많이 사용되고 있다. 하지만, 상기와 같은 촉매는 저온 환경에서 활성화되기 어려워 촉매 변환 효율이 저하되는 문제점을 갖는다.
본 발명의 기술적 과제는 보다 높은 효율의 촉매 반응을 유도하는 것이다.
또한, 본 발명은 고온 환경뿐만 아니라 저온 환경에서도 용이한 활성화를 이끌어내어 용이한 촉매 반응을 실시하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명은 촉매용 코팅 조성물을 포함하는 촉매 반응 장치 및 상기 코팅 조성물의 코팅 방법으로서, 텅스텐 1 내지 15 중량부, 바나듐 1 내지 15 중량부, 티타늄 35 내지 55 중량부 및 산소 30 내지 45 중량부를 포함하는 코팅 조성물이 도포되는 촉매부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 특정 온도 환경에서 촉매 반응 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있어 범용성을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매용 코팅 조성물 및 촉매부를 나타내는 단면 확대도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 반응 장치를 전체적으로 나타내는 사시도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부를 나타내는 사시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)를 나타내는 단면 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)의 각 구성을 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉매부를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉매부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 촉매부가 상하방향으로 적층되는 것을 나타내는 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부 및 상측 방향에 위치한 또다른 제2 촉매부가 서로 결착되는 것을 나타내는 도면이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부 및 제2 촉매부가 서로 결착되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매부 및 종래의 촉매에 대한 질소산화물 전환율을 비교하는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 반응 장치를 전체적으로 나타내는 사시도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부를 나타내는 사시도이다.
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도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉매부를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉매부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 촉매부가 상하방향으로 적층되는 것을 나타내는 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부 및 상측 방향에 위치한 또다른 제2 촉매부가 서로 결착되는 것을 나타내는 도면이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부 및 제2 촉매부가 서로 결착되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매부 및 종래의 촉매에 대한 질소산화물 전환율을 비교하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있어, 이하에서 기재되거나 도면에 도시되는 실시예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명을 상세히 설명하기에 앞서, “제1 방향”은 후술할 제1 촉매부의 단면이 파형 형상을 갖도록 도시되는 방향으로서, 도 2 및 도 3의 우상측 방향을 뜻한다. 이와 더불어, “제2 방향”은 선술한 제1 방향과 직교하는 방향으로서, 제1 촉매부의 상단에 형성되는 제1 요철부를 바라보는 방향이며, 더욱 상세하게는 도 2 및 도 3의 우하측 방향을 의미한다.
또한, 별도의 언급이 없는 한 “상측 방향” 및 “하측 방향”은 도면을 기준으로 설명하도록 한다.
또한, “제1 촉매부의 상단”은 파형 단면 형상을 갖는 제1 촉매부의 산 부분을 뜻하고, “제1 촉매부의 하단”은 상기 제1 촉매부의 골 부분을 의미한다.
또한, 본 발명에서 서술되는 “산 부분”은 본 발명에 따른 구성이 개시될 때 표면으로부터 외부를 향해 돌출되는 부분을 뜻하고, “골 부분”은 상기 “산 부분”과 비교했을 때 표면으로부터 음각되어 보이도록 형성됨으로써 내측 방향을 향해 오목하게 형성되는 부분을 의미한다. 즉, 후술하겠지만 제1 촉매부(11)는 제2 방향(d2)을 따라 산(U) 및 골(D)이 형성되는 파동 형태를 갖도록 구비됨으로써, 제1 방향(d1)에서 바라보았을 때 파형 형상의 단면을 갖는다.
또한, “지지체”는 유체의 촉매 반응이 실시되는 공간을 제공하는 구성으로서, 복수 개의 촉매부가 상하방향을 적층된 상태에서 수납될 수 있고, 이를 위해 지지체는 제1 방향으로의 일면이 개구되도록 구비될 수 있다. 하지만, 상기 지지체의 형태는 이에 한정되지 않고 상면이 개구되는 등 다양한 형태 및 촉매부의 다양한 수납 방식을 사용할 수 있도록 구비될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매용 코팅 조성물을 나타내는 단면 확대도이다. 본 발명에 따른 촉매용 코팅 조성물은 후술할 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부의 표면에 코팅된다(도 1의 도면번호 “c” 참조). 상세하게, 촉매용 코팅 조성물은 철, 크롬으로 구비된 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)에 도포되며, 티타늄을 포함하고 텅스텐 및 바나듐 중 선택되는 1종 이상을 더 포함한다. 이에 따라, 상기 촉매용 코팅 조성물을 포함하는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)는 철, 크롬, 텅스텐, 바나듐 및 티타늄으로 구성된다. 상세하게, 바나듐은 섭씨 300도 미만의 낮은 온도 환경에서 질소산화물을 보다 용이하게 제거하고, 텅스텐은 섭씨 300도 이상의 높은 온도 환경에서 보다 용이한 질소산화물의 제거가 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 제1 촉매부 및 제2 촉매부는 철 및 크롬으로 구비됨에 따라, 종래의 촉매 대비 내구성을 극대화하는 효과를 갖는다. 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)를 구성하는 티타늄의 경우 질소 산화물과의 반응을 위한 표면적을 증가시킴과 동시에 바나듐 및 텅스텐을 포함하는 코팅 조성물이 의도하지 않게 제거되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 추가적으로, 철 및 크롬은 열 반응속도가 크기 때문에 고온의 유체를 공급받는 경우 보다 신속하게 질소산화물을 제거할 수 있어, 동일 시간 대비 질소산화물의 제거 효율이 극대화되는 효과를 갖는다. 상기와 같은 촉매용 코팅 조성물이 도포됨으로써, 본 발명에 따른 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)는 저온 및 고온에 제한되지 않고 신속한 촉매 반응 및 견고한 지지를 이룰 수 있어, 종래의 촉매 대비 현저한 촉매 반응 효과 및 안전성을 가질 수 있다.
실시예
본 발명에 따른 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)는 복수 개의 조성물로 표면이 코팅되어 형성될 수 있다. 상세하게, 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부의 표면은 텅스텐, 바나듐 및 티타늄 등의 혼합체로 코팅되도록 구비될 수 있고, 이와 같은 코팅 조성물에 관한 보다 상세한 중량부는 하기 표 1과 같다.
제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)에 코팅되는 코팅 조성물은 텅스텐 1 내지 15 중량부, 바나듐 1 내지 15 중량부, 티타늄 35 내지 55 중량부 및 산소 30 내지 45 중량부로 구비된다. 또한, 상기와 같은 코팅 조성물이 도포된 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)는 철 및 크롬 등의 금속 재질로 구비되어, 종래의 촉매 대비 보다 견고한 지지체로의 적층 및 거치가 가능하다. 여기서 텅스텐, 바나듐 및 티타늄은 유체와 접하여 촉매 반응을 일으키는 재질인 바, 유체의 활성화 에너지를 낮추기 때문에 보다 용이한 촉매 반응을 유도할 수 있다. 또한, 코팅 조성물에는 선술한 티타늄, 텅스텐 및 바나듐이 산화물 형태로 구비됨에 따라, 산소가 다량 포함된다. 또한, 상기와 같은 코팅 조성물과 철 및 크롬으로 구성되는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)는 유체와의 촉매 반응 과정에서 변색되지 않고 산소가 포함되어 부식에 강하기 때문에, 상기 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)의 교체 주기가 증가함으로써 궁극적인 촉매 반응 효율을 극대화할 수 있다. 보다 바람직한 실시예로서, 코팅 조성물은 탄소(c), 규소(Si), 철(Fe), 알루미늄(Al) 및 나이오븀(Nb) 중 적어도 둘 이상 포함될 수 있다.
상기와 같은 실시예를 통해, 섭씨 300도 미만에서 사용되는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)가 보다 활발한 촉매 반응을 일으키는 것을 유도할 수 있다. 상세하게, 섭씨 300도 미만의 촉매 반응 환경에서는 바나듐의 촉매 반응 활성도가 높기 때문에, 텅스텐의 중량부보다 바나듐의 중량부가 더 크다. 이와 같이 본 발명의 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)는 촉매 반응을 실시하는 온도에 대응하여 보다 높은 반응성을 갖는 조성물이 비교적 큰 조성비를 갖기 때문에, 일반적인 촉매와 비교했을 때 더 큰 촉매 변환 효율을 가질 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 실시예로서, 본 발명에 따른 코팅 조성물이 도포된 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)에는 코발트가 더 포함될 수 있다. 상세하게, 코팅 조성물은 코발트 0.1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다. 이는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)의 내부식성 및 강도를 극대화함으로써, 상기 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)의 교체 주기가 길어지도록 하여 궁극적인 촉매 반응 효율 극대화를 유도할 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 코팅 방법은 선술한 코팅 조성물로 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)를 코팅하는 것으로서, 상기 코팅 조성물은 텅스텐 및 바나듐 중 선택되는 1종 이상을 포함하며, 텅스텐은 1 내지 15 중량부, 바나듐은 1 내지 15 중량부로 포함된다.
실험 1
실험 1은 촉매 반응 환경이 변함에 따라 발생하는 촉매 반응 효율의 변화를 측정하기 위한 실험이다. 이를 위해, 섭씨 200도 내지 섭씨 450도 이상의 고온 환경에서 실험을 실시하였고 이에 대한 전환율을 측정한 결과는 하기 표 2와 같다.
실험 1을 통해, 섭씨 350도 미만에서는 온도가 증가할수록 전환율이 증가하지만, 섭씨 350도 이상의 환경에서는 온도가 증가할수록 점차 촉매 효율이 저하되는 것을 알 수 있었다. 즉, 섭씨 350도에서의 전환율이 가장 큰 것을 확인할 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 코팅 조성물에 의한 촉매 변환 효율은 동일한 조성의 코팅 조성물이 도포된 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)를 통과하는 유체(배기가스)의 온도에 의해 변경될 수 있다. 상세하게, 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 촉매는 메탈 타입(Metal Type)으로서, 종래의 세라믹 타입(Ceramic)과 비교했을 때 저온 및 고온 구간에서의 촉매 변환 효율에서 현저한 차이를 갖는다. 상세하게, 본 발명에 따른 촉매는 섭씨 350도 미만에서의 저온 환경 및 섭씨 350도 이상에서의 고온 환경에서 질소산화물이 질소 등으로 전환되는 전환율이 급감하지 않는다. 반면, 종래의 세라믹 타입 촉매의 경우 섭씨 300도 미만에서의 전환율이 저온일수록 저하되고, 섭씨 350도이상의 환경에서 전환율이 다시 급감하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 메탈 타입의 촉매는 종래의 세라믹 타입 촉매 대비 상이한 온도 환경에서 비교적 균일한 전환율을 갖는 것을 알 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 반응 장치를 전체적으로 나타내는 사시도이다. 본 발명에 따른 촉매 반응 장치는 지지체에 수용되어 유체와 촉매 반응을 실시하는 촉매부(10)를 포함하고, 촉매부(10)는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)로 구성된다. 도 2은 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)가 일체로 구비되는 촉매부(10)를 나타내는 도면으로서, 제2 방향(d2)을 기준으로 물결, 파형 등의 단면 형상을 갖는 제1 촉매부(11) 및 상기 제1 촉매부(11)의 하측 방향에 위치하는 판 형태의 제2 촉매부(12)를 포함한다. 또한, 선술한 지지체에는 하나 이상의 촉매부(10)가 상하방향으로 적재된 상태에서 유체를 공급받음에 따라, 상기 촉매부(10)는 지지체의 내부에서 유체와 접하여 촉매 반응을 실시한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부(11)를 나타내는 사시도이다.
제1 촉매부(11)는 유체와의 촉매 반응을 극대화하기 위한 구성이다. 제1 촉매부(11)는 제1 방향(d1)에서 바라볼 때 물결 단면 형상을 갖도록 구비된다. 보다 상세하게, 제1 촉매부(11)는 제2 방향(d2)을 따라 웨이브지도록 형성된다. 또한, 제1 촉매부(11)는 상기와 같은 단면 형상을 갖기 위해 롤러, 프레스 등으로 구비되는 별도의 가압 수단을 통해 가공되어 형성된다. 이와 같은 제1 촉매부(11)가 구비됨으로써, 평판 형태로 구비되는 종래의 촉매와 비교했을 때 유체와의 접촉 면적을 현저히 증가시킬 수 있어 촉매 반응 효율을 극대화할 수 있다.
한편, 제1 촉매부(11)에는 요철 패턴(110)이 배열됨으로써, 후술할 제2 촉매부(12)와의 체결력을 증가시켜 지지체 내부에서의 견고함을 극대화할 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)를 나타내는 단면 확대도(도 3의 A-A`절단에 기초단 절단면)로서, 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)를 각각 확대하여 도시하고, 제2 방향(d2)을 기준으로 바라볼 때의 단면도로 도시하여 설명한다.
제1 촉매부(11)의 표면에는 요철 패턴(110)이 배열된다. 상세하게, 요철 패턴(110)은 제2 방향(d2)과 수평 방향이되 수직으로 구비되는 제1 방향(d1)을 따라 제1 촉매부(11)에 배열되어 구비된다. 보다 상세하게, 요철 패턴(110)은 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)를 포함한다.
제1 요철 패턴부(111)는 제2 촉매부(12)와의 접촉을 통해 체결력을 높이기 위해 구비된다. 이를 위해, 제1 요철 패턴부(111)는 제1 촉매부(11)의 상단에 구비된다. 상세하게, 제1 요철 패턴부(111)는 제1 촉매부(11)의 산 부분에 형성되고, 복수 개의 제1 요철 패턴부(111)는 제1 방향(d1)을 따라 형성된다. 이에 따라, 제1 촉매부(11)의 상단은 잔골이 형성되는 형태를 갖는다. 상세하게, 제1 요철 패턴부(111)는 제2 방향(d2)을 기준으로 잔골 형상을 갖는다. 즉, 제1 촉매부(11)의 산(U)에는 “
” 단면을 갖는 제1 요철 패턴부(111)가 형성된다.
여기서, 제1 요철 패턴부(111)는 제1 촉매부(11)의 상측 방향에서 하측 방향으로 별도의 프레스 등의 가압수단을 통해 가압하는 제조 방법을 통해 형성된다. 이에 따라, 제1 요철 패턴부(111)의 상면에는 가압 형성된 제1 볼록부(1111) 및 제1 오목부(1112)가 구비되고, 하면에는 상기 제1 볼록부(1111) 및 제1 오목부(1112)와 대응되는 제2 오목부(1114) 및 제2 볼록부(1113)가 구비된다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 5에서 후술하도록 한다.
제2 요철 패턴부(112)는 제1 요철 패턴부(111)와 동일한 목적으로 구비된다. 이를 위해 제2 요철 패턴부(112)는 제1 요철 패턴부(111)와 동일한 형상을 갖고, 제1 촉매부(11)의 골(D)에 위치하여 상기 골(D)을 따라 형성된다. 상세하게, 제2 요철 패턴부(112)는 선술한 별도의 가압수단이 제1 촉매부(11)의 골(D)의 하측 방향에서 상측 방향으로 가압하는 공정을 통해 제조된다. 이 과정에서 제3 볼록부(1121), 제3 오목부(1122)가 형성되는데 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 5에서 후술하도록 한다.
상기와 같은 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)는 선술한 제1 촉매부(11)의 파형 단면 형상으로의 가공 이후 별도의 프레스 등의 가압수단을 통해 압착하여 잔골을 만드는 제조 방법을 통해 형성될 수 있다. 한편, 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)를 포함하는 제1 촉매부(11)는 도 8에서 후술할 제2 촉매부(12)와의 접촉을 통해 상호 작용하여 체결성 및 촉매 변환 효율을 현저히 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)의 각 구성을 나타내는 도면으로서, 도 5a는 도 3의 A-A`단면을 기반으로 하고, 도 5b는 도 3의 B-B`단면을 기반으로 설명한다.
선술한 바와 같이 제1 요철 패턴부(111)가 형성됨으로써, 산(U)의 상면에는 제1 볼록부 및 제1 오목부가 형성된다(도 5a 참조). 또한, 가압 형성 시 작용하는 외력에 의해, 제1 볼록부(1111) 및 제1 오목부(1112)에 대응되는 산(U)의 하면에는 제2 오목부(1114) 및 제2 볼록부(1113)가 형성된다. 즉, 제1 볼록부(1111) 및 제2 오목부(1114)가 서로 대응되고, 제1 오목부(1112) 및 제2 볼록부(1113)가 서로 대응되도록 구비된다.
제2 요철 패턴부(112)가 형성됨으로써, 골(D)의 하면에는 제3 볼록부(1121) 및 제3 오목부(1122)가 형성된다(도 5b 참조). 또한, 제3 볼록부(1121) 및 제3 오목부(1122)에 대응하여 골(D)의 상면에는 제4 오목부(1124) 및 제4 볼록부(1123)가 형성된다. 즉, 제3 볼록부(1121) 및 제4 오목부(1124)가 서로 대응되고, 제3 오목부(1122) 및 제4 볼록부(1123)가 서로 대응되도록 제1 촉매부(11)의 골(D)이 하측에서 상측으로 가압된다.
상기와 같은 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)가 구비됨으로써, 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)의 사이를 통과하는 유체가 제1 촉매부(11)와 접하는 면적 및 계류시간을 증가시킬 수 있어, 궁극적인 촉매 반응 효율을 극대화할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉매부를 나타내는 도면이다.
제2 촉매부(12)는 제1 촉매부(11)와 동일하게 유체와의 촉매 반응을 실시하기 위한 구성이다. 이를 위해, 제2 촉매부(12)는 판 형태로 구비되어 제1 촉매부(11)의 하측 방향에 위치한다. 또한, 제2 촉매부(12)는 선술한 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)와의 상호작용을 통해 지지체 내부에서의 이탈을 방지하는 제1 펀칭 패턴 및 제2 펀칭 패턴을 포함하고, 상기 제1 펀칭 패턴 및 제2 펀칭 패턴은 제2 촉매부를 별도의 펀칭수단으로 상하방향으로 가압하는 제조 방법을 통해 제조된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉매부의 단면도이다.
제2 촉매부(12)의 상면에는 제1 펀칭 패턴(121)이 형성되고 하면에는 제2 펀칭 패턴(122)이 형성되며, 상기 제1 펀칭 패턴(121)은 제1 양각부(1211) 및 제1 음각부(1212)를 포함하고, 제2 펀칭 패턴은 제2 양각부(1221) 및 제2 음각부(1222)를 포함한다.
제1 양각부(1211) 및 제2 양각부(1221)는 제2 촉매부(12)의 상면 및 하면으로부터 각각 돌출 형성되고, 복수 개로 구비되어 미리 지정된 격자 배열을 갖는다. 여기서, 제1 양각부(1211) 및 제2 양각부(1221)의 형상은 사각 기둥 형상이거나 돌출된 부분이 라운드지도록 가공 처리될 수 있고, 형태는 이에 한정되지 않는다.
제1 음각부(1212) 및 제2 음각부(1222)는 제2 촉매부(12)의 상면 및 하면으로부터 음각 형성되고, 복수 개로 구비되며 격자 배열을 갖는다. 상세하게, 제1 음각부(1212)는 복수의 제1 양각부(1211)의 사이에 위치하고, 제2 음각부(1222)는 복수의 제2 양각부(1221)의 사이에 구비된다.
제2 촉매부(12)를 상측 방향에서 하측 방향으로 가압하거나, 하측 방향에서 상측 방향으로 가압하는 제조 방법을 통해, 제2 촉매부의 상면에는 제1 양각부(1211) 및 제1 음각부(1212)가 형성되고, 하면에는 이에 대응되는 제2 음각부(1222) 및 제2 양각부(1221)가 형성된다. 즉, 도 7의 단면도를 기준으로 제1 양각부(1211)의 하측 방향에는 제2 음각부(1222)가 구비되고, 제1 음각부(1212)의 하측 방향에는 제2 양각부(1221)가 구비된다.
상기와 같은 제1 펀칭 패턴 및 제2 펀칭 패턴은 제2 촉매부(12)의 상측 방향에 위치한 제1 촉매부(11) 또는 하측 방향에 위치한 또다른 촉매부(10`)의 제1 촉매부(11`)와 접할 수 있고, 이는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12) 간의 결착력을 높이는 효과를 갖는다.
한편, 제2 촉매부(12)는 평판 형태에서 펀칭 가압 공정을 거쳐 제조되고, 잔골 형성이 완료된 제1 촉매부(11)와 접한 상태에서 심 용접(Seem Welding)을 통해 일체로 구비되어 촉매부(10)가 일체로 제조된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 촉매부(10)가 상하방향으로 적층되는 것을 나타내는 도면이다. 도 8 내지 도 10에서 서술되는 “또다른 촉매부(10`)”는 도 2 내지 도 7에서 언급한 “촉매부(10)”와의 혼동을 피하기 위해 도면 부호를 달리하여 설명한다. 선술한 바와 같이, 촉매부(10)는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)가 일체로 구비된 상태에서 상하방향에 또다른 촉매부(10`)가 순차적으로 적층되어 포개어지도록 지지체에 수납될 수 있다. 이와 같은 촉매부(10) 및 또다른 촉매부(10`)의 접촉 과정에서 제1 요철 패턴부(111) 및 제2 요철 패턴부(112)는 제1 펀칭 패턴 및 제2 펀칭 패턴과 접함으로써 마찰력이 증가하게 되어, 궁극적인 결착력 상승을 유도할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부(11) 및 상측 방향에 위치한 또다른 제2 촉매부(12`)가 서로 결착되는 것을 나타내는 도면으로서, 촉매부(10) 및 상측 방향에 위치한 또다른 촉매부(10`)의 접촉을 나타내며, 도 9 및 도 10는 도 8의 C-C`단면을 기준으로 설명한다.
제1 요철 패턴부(111)가 구비됨에 따라 제1 볼록부(1111) 및 제1 오목부(1112)가 형성되는 제1 촉매부(11)의 상측 방향에는 또다른 제2 촉매부(12`)가 위치한다. 이 과정에서 제1 요철 패턴부(111)는 또다른 제2 촉매부(12`)의 하면에 형성된 또다른 제2 펀칭 패턴(122`)과 접한다. 상세하게, 제1 볼록부(1111)는 또다른 제2 음각부(1222`)와 접함과 동시에, 제1 오목부(1112)는 또다른 제2 양각부(1221`)와 접한다.
즉, 제1 요철 패턴부(111)가 상측 방향에 위치한 또다른 제2 펀칭 패턴(122`)과 접함으로써, 제1 볼록부(1111), 제1 오목부(1112), 또다른 제2 음각부(1222`) 및 또다른 제2 양각부(1221`)는 서로 계합되거나, 선 접촉 또는 점 접촉하도록 배치된다. 이 과정에서 제1 촉매부(11) 및 상측 방향에 위치한 또다른 제2 촉매부(12`) 간의 마찰력이 현저히 증가하고, 이는 외력에 의한 제1 촉매부(11) 및 또다른 제2 촉매부(12`)의 분리를 방지하는 효과를 갖는다.
추가적으로, 제1 볼록부(1111), 제1 오목부(1112), 또다른 제2 음각부(1222`) 및 또다른 제2 양각부(1221`)가 서로 완벽하게 접하지 않아, 제1 공간부(e1)가 형성된다. 이는 상하방향으로의 외력에 의해 발생할 수 있는 충격을 흡수한다. 이와 동시에, 복수의 촉매부(10)의 사이에서 유실될 수 있는 유체가 특정 위치에서 고이는 것을 방지한다. 따라서, 제1 촉매부(11) 및 또다른 제2 촉매부(12`)의 표면에 형성될 수 있는 코팅층이 보다 빨리 벗겨지는 것을 미연에 방지하여 교체 주기의 단축을 막음으로써, 궁극적인 촉매 변환 효율을 극대화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)가 서로 결착되는 것을 나타내는 도면으로서, 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)의 접촉에 따른 결착력 증가를 나타내는 도면이다.
제2 요철 패턴부(112) 및 제2 펀칭 패턴(122)이 서로 접함으로써, 하나의 촉매부(10)를 이루는 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)의 마찰력이 증대된다. 상세하게, 제1 촉매부(11)의 하단에 위치하여 하측 방향을 향하는 제3 볼록부(1121)는 제1 펀칭 패턴(121)이 구비됨에 따라 상측 방향으로 돌출되는 제1 음각부(1212)와 접한다. 또한, 제3 오목부(1122)는 제1 양각부(1211)와 접한다. 즉, 제3 볼록부(1121) 및 제1 음각부(1212)가 서로 맞물리고, 제3 오목부(1122) 및 제1 양각부(1211)가 서로 맞물리도록 배치됨에 따라, 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12) 간의 마찰력이 증가하는 효과를 도출할 수 있다.
추가적으로, 제3 볼록부(1121) 및 제1 음각부(1212)의 사이와 제3 오목부(1122) 및 제1 양각부(1211)의 사이에는 완전한 면 접촉을 이루지 않기 때문에, 그 사이에는 제2 공간부(e2)가 형성된다. 이와 같은 제2 공간부(e2)가 형성됨으로써, 상하방향 또는 제1 방향(d1)으로의 외력을 완충할 수 있어 제1 촉매부(11) 및 제2 촉매부(12)의 과도한 변위 변동 및 파손을 미연에 방지할 수 있다.
상기한 본 발명은 바람직한 실시 예를 참고하여 설명되었으나 이는 실시 예에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예도 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
10: 촉매부 11: 제1 촉매부
111: 제1 요철 패천부 112: 제1 요철 패턴부
12: 제2 촉매부 121: 제1 펀칭 패턴
122: 제2 펀칭 패턴 d1: 제1 방향
d2: 제2 방향 e1: 제1 공간부
e2: 제2 공간부
111: 제1 요철 패천부 112: 제1 요철 패턴부
12: 제2 촉매부 121: 제1 펀칭 패턴
122: 제2 펀칭 패턴 d1: 제1 방향
d2: 제2 방향 e1: 제1 공간부
e2: 제2 공간부
Claims (9)
- 텅스텐 1 내지 15 중량부, 바나듐 1 내지 15 중량부, 티타늄 35 내지 55 중량부 및 산소 30 내지 45 중량부를 포함하는 코팅 조성물이 도포되는 촉매부(10)를 포함하고,
상기 코팅 조성물은 탄소, 규소, 철, 알루미늄 및 나이오븀 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
상기 촉매부(10)는,
제1 방향(d1)을 따라 잔골 형상을 갖는 요철 패턴(110)이 형성되고, 상기 제1 방향(d1)에 수직하는 제2 방향(d2)을 따라 파형 단면 형상을 갖는 제1 촉매부(11); 및
판 형태로 구비되어 상기 제1 촉매부(11)와 접하는 제2 촉매부(12);를 포함하며,
상기 촉매부(10)는 하나 이상 구비되어 순차적으로 적층되도록 다단으로 포개어지는 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 요철 패턴(110)은 상기 제1 촉매부(11)의 산(U)을 따라 형성된 제1 요철 패턴부(111)인 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 요철 패턴(110)은 상기 제1 촉매부(11)의 골(D)을 따라 형성된 제2 요철 패턴부(112)인 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 요철 패턴(110)은 상면에 가압 형성된 제1 볼록부(1111) 및 제1 오목부(1112)를 포함하고,
상기 요철 패턴(110)을 가압 형성하는 과정에서 대응되는 하면에 제2 볼록부(1113) 및 제2 오목부(1114)가 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 요철 패턴(110)은 단면이 “” 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 촉매부(12)는,
상면에 배열되어 사각 기둥 형상을 갖는 제1 양각부(1211) 및 제1 음각부(1212)를 포함하고,
상기 제2 촉매부(12)를 가압하는 과정에서 대응되는 하면에 제2 양각부(1221) 및 제2 음각부(1222)가 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제1 촉매부(11) 상의 요철 패턴(110)은 상측 방향에 위치한 또다른 제2 촉매부(12`)에 형성된 제2 양각부(1221`) 및 제2 음각부(1222`)와 접하고, 하측 방향에 배치된 상기 제2 촉매부(12)에 형성된 제1 양각부(1211) 및 제1 음각부(1212)와 접함으로써, 복수의 상기 촉매부(10) 간의 결착력을 높이는 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102190075B1 true KR102190075B1 (ko) | 2020-12-11 |
Family
ID=73786397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200053880A KR102190075B1 (ko) | 2019-07-16 | 2020-05-06 | 촉매용 코팅 조성물을 포함하는 촉매 반응 장치 및 코팅 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102190075B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000068521A (ko) * | 1997-07-09 | 2000-11-25 | 가노 다다가쯔 | 탈질촉매, 그 제조공정 및 배기가스 정화방법 |
| JP2009528165A (ja) * | 2006-02-28 | 2009-08-06 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 触媒活性金を用いる低圧力降下の高活性触媒系 |
| KR101095229B1 (ko) | 2011-05-23 | 2011-12-20 | (주) 세라컴 | 질소산화물 제거용 바나듐/텅스텐/티타니아 촉매의 제조방법 |
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-
2020
- 2020-05-06 KR KR1020200053880A patent/KR102190075B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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