KR102369336B1 - 배기 오염물질 저감장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 배기 오염물질 저감장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치는, 액화천연가스를 연소하여 동력을 생성하는 연소기관에서 발생한 배기가스를 배출하는 배기관과, 배기관에 설치되며, 메탄산화촉매를 포함하여 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 메탄산화촉매반응기, 및 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키는 선택적촉매환원반응기를 포함할 수 있다.

Description

배기 오염물질 저감장치{Apparatus for reducing air pollutant}
본 발명은 배기 오염물질 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스에 포함된 미연소 메탄과 질소산화물을 저감시킬 수 있는 배기 오염물질 저감장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소, 미연소 메탄 등을 포함하고 있다. 대기오염이 증가함에 따라 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제가 엄격해지고 있는 실정이며, 질소산화물과 황산화물뿐만 아니라 이산화탄소도 유엔 산화기관인 국제해사기구(IMO; International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있다. 실제, 국제해사기구는 2020년부터 배출통제지역(ECA: Emission Control Area) 뿐만 아니라 글로벌지역(global area)에서도 연료의 황함유량을 0.5%로 제한하고 있으며, 2008년 기준 이산화탄소의 배출량을 2030년까지 40% 줄이고 2050년까지 70% 줄이는 것을 추진 중에 있다.
한편, 질소산화물의 경우, 선택적촉매환원반응기(SCR)를 이용하여 제거하며, 황산화물의 경우, 습식 스크러버를 이용하여 제거하는 것이 일반적이다. 습식 스크러버는 초기에 비해 성능, 가격 등이 개선된 상태이므로, 연료의 황함유량과 관련된 규제를 만족시키는 데에는 큰 어려움이 없다. 또한, 이산화탄소의 배출량과 관련된 규제를 만족시키기 위해, 다양한 기술이 개발되고 있는 실정이다. 그러나, 연료의 불완전 연소에 따른 미연소 메탄은 연통(funnel)을 통해 대기 중으로 방출되고 있으며, 온실가스인 메탄을 별도의 처리 없이 대기 중으로 방출하는 것은 지구 온난화를 가중시키는 문제가 있다.
이에, 배기가스에 포함된 미연소 메탄도 저감시킬 수 있는 배기 오염물질 저감장치가 필요하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-1834488호 (2018. 02. 26.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배기가스에 포함된 미연소 메탄과 질소산화물을 저감시킬 수 있는 배기 오염물질 저감장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치는, 액화천연가스를 연소하여 동력을 생성하는 연소기관에서 발생한 배기가스를 배출하는 배기관과, 상기 배기관에 설치되며, 메탄산화촉매를 포함하여 상기 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 메탄산화촉매반응기, 및 상기 배기관에 설치되어 상기 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키는 선택적촉매환원반응기를 포함한다.
상기 메탄산화촉매반응기는 다공성 지지체를 포함하고, 상기 선택적촉매환원반응기는 촉매층을 포함하되, 상기 다공성 지지체는 상기 촉매층의 전단에 설치될 수 있다.
상기 배기 오염물질 저감장치는, 상기 메탄산화촉매반응기와 상기 선택적촉매환원반응기에 각각 압축공기를 분사하여 불순물을 탈리시키는 공기분사유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 배기 오염물질 저감장치는, 상기 선택적촉매환원반응기 후단의 상기 배기관으로부터 상기 배기가스를 공급받아 가열하여 상기 메탄산화촉매반응기 전단의 상기 배기관으로 공급하는 버너유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 배기 오염물질 저감장치는, 상기 버너유닛 후단에 설치되어 상기 버너유닛으로부터 공급된 상기 배기가스의 열로 요소수를 가열하여 암모니아를 생성하고, 상기 암모니아를 상기 메탄산화촉매반응기 전단으로 공급하는 요소수분해유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 버너유닛에서 상기 배기가스가 가열되어 생성된 열은, 상기 메탄산화촉매반응기 또는 상기 선택적촉매환원반응기의 촉매를 재생하는데 사용되거나, 상기 메탄산화촉매반응기 또는 상기 선택적촉매환원반응기에서 반응하는데 사용될 수 있다.
상기 다공성 지지체는, 마그네슘, 알루미늄, 실리카, 지르코니아 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 산화물로 이루어진 담체에 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 메탄산화촉매가 담지된 세라믹 구조물일 수 있다.
본 발명에 따르면, 배기관에 메탄산화촉매반응기를 설치하여, 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시킬 수 있다. 미연소 메탄이 이산화탄소로 산화됨에 따라, 온실가스인 메탄이 대기 중으로 방출되는 것을 최소화할 수 있어 지구 온난화가 가중되는 것을 줄일 수 있다.
또한, 메탄산화촉매반응기가 선택적촉매환원반응기 내부에 설치됨에 따라 선내 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 버너유닛, 공기분사유닛과 같은 부수장비를 공유할 수 있어 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.
또한, 메탄산화촉매반응기가 연소기관에 근접하여 배치됨에 따라, 연소기관에서 발생되는 폐열 일부를 촉매반응에 활용할 수 있어 이에 따른 비용도 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 배기 오염물질 저감장치를 일부 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 메탄산화촉매반응기 내부에 삽입되는 다공성 지지체를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 배기 오염물질 저감장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치는 배기가스에 포함된 미연소 메탄과 질소산화물의 농도를 줄이는 장치로, 예를 들어, 선박에 설치되어 조선, 해양 분야에서 발생하는 배기가스를 처리하는데 사용될 수 있다.
배기 오염물질 저감장치는 배기관에 메탄산화촉매반응기를 설치하여, 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시킬 수 있다. 미연소 메탄이 이산화탄소로 산화됨에 따라, 온실가스인 메탄이 대기 중으로 방출되는 것을 최소화할 수 있어 지구 온난화가 가중되는 것을 줄일 수 있다. 또한, 메탄산화촉매반응기가 선택적촉매환원반응기 내부에 설치됨에 따라 선내 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 버너유닛, 공기분사유닛과 같은 부수장비를 공유할 수 있어 이에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 메탄산화촉매반응기가 연소기관에 근접하여 배치됨에 따라, 연소기관에서 발생되는 폐열 일부를 촉매반응에 활용할 수 있어 이에 따른 비용도 절감할 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 배기 오염물질 저감장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 배기 오염물질 저감장치를 일부 확대하여 도시한 도면이며, 도 3은 메탄산화촉매반응기 내부에 삽입되는 다공성 지지체를 도시한 사시도이다.
본 발명에 따른 배기 오염물질 저감장치(1)는 배기관(10)과, 메탄산화촉매반응기(20)와, 선택적촉매환원반응기(30)를 포함한다.
배기관(10)은 연소기관(100)에서 발생한 배기가스를 배출하는 관으로, 일단이 연소기관(100)에 연결되고 타단이 연통(F)에 연결된다. 연소기관(100)은 연료를 연소하여 동력을 생성하므로, 연료의 연소에 따른 배기가스가 발생되며, 발생된 배기가스는 배기관(10)을 통해 배출된다. 이 때, 배기가스는 다량의 미연소 메탄과 질소산화물을 포함하고 있으므로, 배기관(10)에 설치된 메탄산화촉매반응기(20)와 선택적촉매환원반응기(30)를 통과시켜 미연소 메탄과 질소산화물을 제거해야 한다. 메탄산화촉매반응기(20)는 반응 온도가 약 300℃ ~ 600℃이고, 선택적촉매환원반응기(30)는 반응 온도가 약 200℃ ~ 400℃이므로, 반응 온도가 높은 메탄산화촉매반응기(20)가 선택적촉매환원반응기(30) 전단에 설치되어 연소기관(100)에 근접하게 배치될 수 있다. 메탄산화촉매반응기(20)가 연소기관(100)에 근접하게 배치됨으로써, 연소기관(100)에서 발생되는 폐열 일부를 촉매반응에 활용할 수 있어 이에 따른 비용을 절감할 수 있다. 보다 구체적으로, 메탄산화촉매반응기(20)는 선택적촉매환원반응기(30) 내부에 설치될 수 있다. 메탄산화촉매반응기(20)가 선택적촉매환원반응기(30) 내부에 설치됨에 따라 선내 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 후술할 버너유닛(50), 공기분사유닛(40)과 같은 부수장비를 공유할 수 있어 이에 따른 비용도 절감할 수 있다.
메탄산화촉매반응기(20)는 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 것으로, 메탄산화촉매를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 메탄산화촉매반응기(20)는, 마그네슘, 알루미늄, 실리카, 지르코니아 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 산화물로 이루어진 담체에 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트 중 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 메탄산화촉매가 담지된 세라믹 구조물인 다공성 지지체(21)를 포함할 수 있다. 메탄산화촉매는 담체에 담지되어 바인더(binder)에 의해 용액 형태로 제조된 후 세라믹 구조물인 다공성 지지체(21)에 코팅될 수 있다. 다공성 지지체(21)는 도 3에 도시된 바와 같이, 허니컴(honeycomb) 구조로 형성되거나, 플레이트(plate) 구조로 형성될 수 있다. 다공성 지지체(21)가 허니컴 구조로 형성됨으로써, 배기가스와의 접촉 면적이 증가하여 미연소 메탄의 산화 효과가 증대될 수 있다. 배기가스에 포함된 미연소 메탄은 아래의 반응식에 따라 반응하여 산화될 수 있다.
<반응식>
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
(여기서, 미연소 메탄의 산화 반응에 쓰인 O2는 배기가스에 포함된 산소일 수 있다.)
메탄산화촉매반응기(20)에서 미연소 메탄이 산화된 배기가스는 선택적촉매환원반응기(30)에서 질소산화물이 저감될 수 있다. 선택적촉매환원반응기(30)는 내부에 설치된 촉매층(31)에 배기가스와 암모니아를 통과시켜 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소와 물로 환원시킬 수 있다. 촉매층(31)은 다공성 지지체(21)와 같이, 허니컴(honeycomb) 구조로 형성되거나, 플레이트(plate) 구조로 형성될 수 있다. 선택적촉매환원반응기(30) 및 촉매층(31)은 공지된 기술이므로, 구조와 관련된 자세한 설명은 생략하도록 한다. 배기가스에 포함된 질소산화물은 아래의 반응식에 따라 반응하여 환원될 수 있다.
<반응식>
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
(여기서, 질소산화물의 환원 반응에 쓰인 O2는 배기가스에 포함된 산소일 수 있다.)
미연소 메탄과 질소산화물의 농도가 저감된 배기가스는 대기 방출 기준을 만족시키므로, 연통(F)을 통해 대기 중으로 방출될 수 있다. 배기가스에 포함된 미연소 메탄과 질소산화물의 농도가 저감되어 대기 중으로 방출됨에 따라, 대기 오염을 최소화할 수 있다.
선택적촉매환원반응기(30) 후단의 배기관(10)에는 회수관(11)이 분기될 수 있다. 회수관(11)은 입구단이 선택적촉매환원반응기(30) 후단의 배기관(10)에 연결되고 출구단이 메탄산화촉매반응기(20) 전단의 배기관(10)에 연결되어, 미연소 메탄과 질소산화물의 농도가 저감된 배기가스를 일부를 회수할 수 있다. 회수관(11)에는 버너유닛(50)이 설치된다.
버너유닛(50)은 선택적촉매환원반응기(30)를 통과한 배기가스를 공급받아 가스, 기름 등의 연료와 함께 가열하여 메탄산화촉매반응기(20) 전단의 배기관(10)으로 공급할 수 있다. 버너유닛(50)에서 생성된 열은 메탄산화촉매반응기(20)의 다공성 지지체(21) 또는 선택적촉매환원반응기(30)의 촉매층(31)을 재생하는데 사용되거나, 메탄산화촉매반응기(20) 또는 선택적촉매환원반응기(30)에서 반응하는데 사용되거나, 선택적촉매환원반응기(30)에서 사용되는 암모니아를 생성하는데 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 버너유닛(50) 전단의 회수관(11) 상에는 블로어(51)가 설치되며, 블로어(51)는 선택적촉매환원반응기(30)에서 배출되는 배기가스 중 일부를 흡입하여 버너유닛(50)으로 공급할 수 있다. 필요에 따라, 블로어(51) 전단의 회수관(11)에 유량계(도시되지 않음)와 유량조절밸브(도시되지 않음)가 설치되어 버너유닛(50)으로 공급되는 배기가스의 양을 조절할 수도 있다. 버너유닛(50) 후단의 회수관(11)에는 요소수분해유닛(60)이 설치된다.
요소수분해유닛(60)은 버너유닛(50)으로부터 공급된 배기가스의 열로 요소수를 가열하여 암모니아를 생성할 수 있다. 요소수는 요소수저장탱크(62)에 저장되며, 요소수주입유닛(61)에 의해 요소수분해유닛(60)으로 주입될 수 있다. 요소수가 열분해되어 생성된 암모니아는 회수관(11)을 통해 메탄산화촉매반응기(20) 전단으로 공급되며, 회수관(11)의 출구단과 배기관(10)의 연결 지점에는 혼합기(70)가 설치되어 배기가스와 암모니아가 용이하게 혼합될 수 있다. 예를 들어, 혼합기(70)는 곡면(曲面)을 갖는 판재 또는 일정 각도로 비틀어진 판재로 형성되어 배기가스와 암모니아의 혼합 및 회전 유동을 유도할 수 있다.
다공성 지지체(21) 또는 촉매층(31)의 재생 공정 시, 요소수주입유닛(61)은 요소수분해유닛(60)으로 요소수의 주입을 중단하며, 이에 따라, 버너유닛(50)에서 공급되는 배기가스의 열은 요소수분해유닛(60), 회수관(11), 혼합기(70)를 차례로 통과하여 배기관(10)을 통해 선택적촉매환원반응기(30) 내부로 공급될 수 있다. 버너유닛(50)의 열이 선택적촉매환원반응기(30) 내부로 공급되면, 다공성 지지체(21) 또는 촉매층(31)의 표면에 흡착된 수트(soot) 등의 이물질이 연소되어 촉매 반응 효과가 증대될 수 있다. 다공성 지지체(21) 또는 촉매층(31)을 장시간 사용하면, 수트(soot), 미세분진(PM), 부산물, 기름유, 유/무기 화합물, 고형물질 등 각종 찌꺼기가 촉매 표면에 흡착되어 반응 면적이 줄어들며, 이로 인해, 미연소 메탄과 질소산화물의 촉매 반응이 저하될 수 밖에 없다. 따라서, 주기적으로 다공성 지지체(21)와 촉매층(31)에 열을 가하여 이물질을 제거한다. 그러나, 버너유닛(50)으로부터 공급되는 열에 의해 다공성 지지체(21)와 촉매층(31)이 재생되는 것으로 한정될 것은 아니며, 다공성 지지체(21)와 촉매층(31)은 공기분사유닛(40)에 의해 재생될 수도 있다.
공기분사유닛(40)은 메탄산화촉매반응기(20)와 선택적촉매환원반응기(30)에 압축공기를 분사하여 촉매 표면에 붙은 불순물을 탈리시키는 것으로, 버너유닛(50)에 의한 재생 공정과 별도로 주기적으로 동작하여 촉매에 침적된 입자상 또는 유/무기 불순물을 제거할 수 있다. 공기분사유닛(40)은 저장탱크(41)와, 복수 개의 노즐관(42), 및 송풍기(43)를 포함한다. 저장탱크(41)는 내부에 압축공기를 저장하며, 선택적촉매환원반응기(30) 외측에 설치된다. 이 때, 저장탱크(41)는 외부에서 압축공기를 공급받아 저장할 수도 있고, 자체적으로 압축공기를 생성하여 저장할 수도 있다. 저장탱크(41)에 저장된 압축공기는 복수 개의 노즐관(42)을 통해 메탄산화촉매반응기(20)와 선택적촉매환원반응기(30)에 각각 분사된다. 노즐관(42) 상에는 송풍기(43)가 설치되어 압축공기가 원활하게 유동할 수 있다. 도면 상에는 저장탱크(41)에 2개의 노즐관(42)이 연결되고, 각각의 노즐관(42)이 선택적촉매환원반응기(30)를 관통하여 다공성 지지체(21)와 촉매층(31) 하부에서 압축공기를 분사하는 구조로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 노즐관(42)의 개수, 및 배치 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 배기 오염물질 저감장치(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4 및 도 5는 배기 오염물질 저감장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명에 따른 배기 오염물질 저감장치(1)는 배기관(10)에 메탄산화촉매반응기(20)를 설치하여, 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시킬 수 있다. 미연소 메탄이 이산화탄소로 산화됨에 따라, 온실가스인 메탄이 대기 중으로 방출되는 것을 최소화할 수 있어 지구 온난화가 가중되는 것을 줄일 수 있다. 또한, 메탄산화촉매반응기(20)가 선택적촉매환원반응기(30) 내부에 설치됨에 따라 선내 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 버너유닛(50), 공기분사유닛(40)과 같은 부수장비를 공유할 수 있어 이에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 메탄산화촉매반응기(20)가 연소기관(100)에 근접하여 배치됨에 따라, 연소기관(100)에서 발생되는 폐열 일부를 촉매반응에 활용할 수 있어 이에 따른 비용도 절감할 수 있다.
도 4는 배기가스의 정화 공정을 도시한 작동도이고, 도 5는 메탄산화촉매반응기와 선택적촉매환원반응기의 재생 공정을 도시한 작동도이다.
먼저, 도 4를 참조하여 설명하면, 연소기관(100)에서 발생된 배기가스는 메탄산화촉매반응기(20)와 선택적촉매환원반응기(30)가 직렬로 설치된 배기관(10)으로 배출되어 혼합기(70)에서 암모니아와 혼합된다. 암모니아는 회수관(11)을 통해 요소수분해유닛(60)으로부터 공급되며, 요소수분해유닛(60)은 버너유닛(50)으로부터 공급되는 열로 요소수주입유닛(61)으로부터 주입되는 요소수를 가열하여 암모니아를 생성할 수 있다. 회수관(11)을 통해 버너유닛(50)으로 공급되는 배기가스가 없는 초기 상태에서는, 버너유닛(50)에 별도로 외기가 유입되어 연료와 함께 가열되며 열을 생성할 수 있다.
혼합기(70)에서 혼합된 배기가스와 암모니아는 메탄산화촉매반응기(20)의 다공성 지지체(21)를 통과한다. 다공성 지지체(21)는 마그네슘, 알루미늄, 실리카, 지르코니아 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 산화물로 이루어진 담체에 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트 중 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 메탄산화촉매가 담지된 세라믹 구조물이므로, 배기가스에 포함된 미연소 메탄이 메탄산화촉매의 산소와 반응하여 이산화탄소로 산화될 수 있다. 미연소 메탄이 이산화탄소로 산화된 배기가스는 암모니아와 함께 다공성 지지체(21) 후단에 배치된 선택적촉매환원반응기(30)의 촉매층(31)을 통과하게 되며, 이 때, 배기가스에 포함된 질소산화물이 암모니아 및 배기가스에 포함된 산소와 반응하여 질소와 물로 환원될 수 있다. 이산화탄소와 질소, 물을 포함하는 배기가스는 일부가 배기관(10)을 통해 연통(F)으로 배출되며, 나머지 일부가 블로어(51)에 의해 회수관(11)으로 유입될 수 있다. 회수관(11)으로 유입된 배기가스는 버너유닛(50)으로 공급되어 연료와 함께 가열되며 열을 생성하고, 버너유닛(50)에서 생성된 열은 회수관(11)을 통해 요소수분해유닛(60)으로 공급될 수 있다. 버너유닛(50)에 배기가스가 공급되면, 외기의 유입이 중단될 수 있다.
이와 같은 일련의 과정을 통해 다공성 지지체(21)와 촉매층(31)이 장시간 사용되면, 수트(soot), 미세분진(PM), 부산물, 기름유, 유/무기 화합물, 고형물질 등 각종 찌꺼기가 촉매 표면에 흡착되어 반응 면적이 줄어들게 된다. 촉매의 반응 면적이 줄어들면, 촉매 반응이 저하되어 오염물질 저감 효과가 감소하므로, 촉매를 재생시켜야 한다. 따라서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 버너유닛(50)에서 생성된 열을 선택적촉매환원반응기(30) 내부로 공급하여 다공성 지지체(21)와 촉매층(31)의 표면에 흡착된 수트(soot) 등의 이물질을 연소시킬 수 있다. 촉매 재생 공정 시, 선택적촉매환원반응기(30)가 설치된 배기관(10)으로 배기가스의 유입이 중단되고, 선택적촉매환원반응기(30)를 우회하는 바이패스관(도시되지 않음)으로 배기가스가 유동할 수 있다. 또한, 요소수주입유닛(61)도 요소수분해유닛(60)으로 요소수의 주입을 중단할 수 있다.
공기분사유닛(40)은 버너유닛(50)에 의한 촉매 재생 공정과 별도로 주기적으로 동작하여, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 다공성 지지체(21)와 촉매층(31)에 압축공기를 분사할 수 있다. 압축공기가 분사됨에 따라 촉매 표면에 붙은 침적된 입자상 또는 유/무기 불순물이 탈리되어 촉매가 재생될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 배기 오염물질 저감장치
10: 배기관 11: 회수관
20: 메탄산화촉매반응기 21: 다공성 지지체
30: 선택적촉매환원반응기 31: 촉매층
40: 공기분사유닛 41: 저장탱크
42: 노즐관 43: 송풍기
50: 버너유닛 51: 블로어
60: 요소수분해유닛 61: 요소수주입유닛
62: 요소수저장탱크 70: 혼합기
100: 연소기관
F: 연통

Claims (7)

  1. 액화천연가스를 연소하여 동력을 생성하는 연소기관에서 발생한 배기가스를 배출하는 배기관;
    상기 배기관에 설치되며, 메탄산화촉매를 포함하여 상기 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 메탄산화촉매반응기;
    상기 배기관에 설치되어 상기 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키는 선택적촉매환원반응기, 및
    상기 메탄산화촉매반응기와 상기 선택적촉매환원반응기에 각각 압축공기를 분사하여 불순물을 탈리시키는 공기분사유닛을 포함하는 배기 오염물질 저감장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 메탄산화촉매반응기는 다공성 지지체를 포함하고,
    상기 선택적촉매환원반응기는 촉매층을 포함하되,
    상기 다공성 지지체는 상기 촉매층의 전단에 설치되는 배기 오염물질 저감장치.
  3. 삭제
  4. 액화천연가스를 연소하여 동력을 생성하는 연소기관에서 발생한 배기가스를 배출하는 배기관;
    상기 배기관에 설치되며, 메탄산화촉매를 포함하여 상기 배기가스에 포함된 미연소 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 메탄산화촉매반응기;
    상기 배기관에 설치되어 상기 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키는 선택적촉매환원반응기, 및
    상기 선택적촉매환원반응기 후단의 상기 배기관으로부터 상기 배기가스를 공급받아 가열하여 상기 메탄산화촉매반응기 전단의 상기 배기관으로 공급하는 버너유닛을 포함하는 배기 오염물질 저감장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 버너유닛 후단에 설치되어 상기 버너유닛으로부터 공급된 상기 배기가스의 열로 요소수를 가열하여 암모니아를 생성하고, 상기 암모니아를 상기 메탄산화촉매반응기 전단으로 공급하는 요소수분해유닛을 더 포함하는 배기 오염물질 저감장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 버너유닛에서 상기 배기가스가 가열되어 생성된 열은, 상기 메탄산화촉매반응기 또는 상기 선택적촉매환원반응기의 촉매를 재생하는데 사용되거나, 상기 메탄산화촉매반응기 또는 상기 선택적촉매환원반응기에서 반응하는데 사용되는 배기 오염물질 저감장치.
  7. 제2 항에 있어서, 상기 다공성 지지체는,
    마그네슘, 알루미늄, 실리카, 지르코니아 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 산화물로 이루어진 담체에 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 코발트 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 메탄산화촉매가 담지된 세라믹 구조물인 배기 오염물질 저감장치.
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