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SUMMARY
CONTENTS
목차
단위과제 I. 저NOx 고효율 열병합발전 하이브리드 기술 개발(II) 39
제1장 서론 41
제1절 연구의 필요성 41
제2절 연구의 개요 42
제2장 열병합발전 하이브리드 시스템 설계 및 설치 45
제1절 기계동 전기 및 열부하 분석 45
제2절 150kW급 열병합발전 하이브리드 시스템 설치 49
1. 150kW급 열병합발전 하이브리드 시스템 49
2. HLN 시스템 제어 프로그램 52
3. 계측장치 56
4. 계통연계 59
제3절 엔진발전기 세트 62
1. 엔진 발전기(발전시) 셋트 62
가. 열병합발전시스템용 원동기 선정 62
나. 가스엔진 열병합발전시스템의 개요 63
다. 열병합발전시스템용 가스엔진 65
라. 가스엔진 구조 및 주요 전장 계통 72
마. 가스엔진 출력 및 연료 74
제4절 가스엔진 선정 76
1. 가스엔진의 선정 및 주요부품 구성 76
제5절 후연소 버너(After-burner) 84
제6절 배열회수 보일러 87
제7절 이코노마이져와 엔진 냉각수 열교환기 89
제8절 흡수식 냉동기 91
제9절 탈질 촉매 반응기 94
1. 문헌 조사:CO 또는 H₂를 환원제로 하는 탈질 반응 mechanism 조사 95
2. 상용 촉매의 설계인자 분석, 제조방법 파악 98
3. NH₃ SCR 반응 mechanism 정리 101
4. 반응 특성 실험 장치 제작 105
5. 상용 촉매 대체 활성성분 선정(Au Catalyst) 및 제조법 확정 106
제10절 탈 CO 반응기 109
1. 촉매연소 기술 109
2. 연소촉매 설계 110
제3장 시스템 시운전 및 시험결과 112
제1절 시스템 시운전 112
제2절 열병합발전 운전 및 시험결과 115
1. 연속운전시험 115
2. HLN 시스템의 효율과 배기가스특성 116
3. 가스엔진 성능시험 및 고찰 118
가. 가스엔진 성능시험 시스템 구성 118
나. 엔진 효율 및 배출가스 성능 119
제3절 탈질 촉매 반응기 129
1. 촉매 개발 129
가. 개발 대상 촉매에 대한 개요 129
나. 실험 장치 131
2. Lab. scale 실험 결과 134
가. 반응 온도 및 공간 속도 변화에 따른 NO 분해 효율 134
나. CO 농도 변화에 따른 NO 분해 효율 및 N₂O 발생량 135
다. H₂ 농도 변화에 따른 NO 분해 효율 및 N₂O 발생량 136
라. H₂+CO에 대한 CO의 농도비 변화에 따른 NO 분해율 및 N₂O 발생량 변화 137
3. Pilot scale 실험 결과 138
제4절 촉매연소 반응시스템 (탈 CO 반응기) 142
1. 촉매연소 기술 143
2. 연소촉매 설계 143
3. 연소촉매 반응특성 분석 144
제4장 결론 및 향후 추진 계획 150
1. 결론 150
2. 향후 추진 계획 151
참고 문헌 152
단위과제 II. 히트펌프 Hybrid 산업폐열 이용기술 개발 153
제1장 서론 155
제1절 연구개발의 필요성 155
제2절 기술의 개요 156
1. 전기사용 증기압축식 히트펌프 (EHP, Electric Heat Pump) 157
2. 가스사용 증기압축식 히트펌프 (GHP, Gas-driven Heat Pump) 159
3. 흡수식 히트펌프 (Absorption Heat Pump) 163
4. Hybrid Cycle 167
5. 하이브리드 사이클의 응용 예 171
제3절 연구목표 및 내용 173
제4절 국내외 연구동향 174
제2장 연구개발 수행내용 및 결과 176
제1절 하이브리드(VCCSC) 시스템 모델링 및 시뮬레이션 176
제2절 DAHX 시스템 시뮬레이션 및 결과 187
제3절 2단 압축 하이브리드 히트펌프 시뮬레이션 및 결과 192
제4절 하이브리드 시스템 제작 202
제5절 측정 시스템 구축 228
제3장 System 개선 248
제1절 압축기로 물 유입 248
1. 압축기의 손상 248
2. 개선안 - Suction Filter 장착 249
3. 개선안 - Purge Port 250
4. 개선안 - New Accumulator 251
제2절 Pump 손상 252
1. Diaphragm 손상 252
2. Discharge Valve Spring Retainer 손상 252
제3절 Water-Ammonia 혼합 불량 253
1. 유량에 따른 Nozzle 분사 특성 255
제4장 시험 결과 및 고찰 259
제5장 10 RT급 Hybrid System 설계 261
제1절 10 RT급 System 261
제2절 압축기 선정 262
1. 저단 압축기 262
2. 고단 압축기 264
제3절 Pump 264
1. Solution Pump 264
2. Booster Pump 267
제6장 결론 269
참고문헌 271
단위과제 III. 고효율/청정 촉매연소 기술 개발 273
제1장 서론 275
제1절 연구개발의 필요성 275
제2절 연구개발 내용 277
제2장 확산식 촉매연소 버너 279
제1절 확산식 촉매연소버너의 연소특성 280
1. 확산식 촉매연소의 특성 280
2. 확산식 촉매연소 버너의 설계 및 제작 284
3. 확산식 촉매연소 버너의 연소성능 실험 및 결과고찰 285
제2절 확산식 촉매연소 버너를 이용한 건조실험 및 결과분석 289
1. 확산식 촉매연소 버너를 이용한 건조실험 장치 289
2. 확산식 촉매연소 버너를 이용한 난연재의 건조 실험결과 고찰 289
3. 확산식 촉매연소 버너를 이용한 스티로폼의 건조 실험결과 고찰 292
제3장 Ni/La-헥사알루미네이트 촉매의 합성 및 응용 296
제1절 촉매의 제조 296
1. 헥사알루미네이트의 제조 296
2. 니켈/La-헥사알루미네이트 촉매 제조 298
3. 반응실험 298
제2절 촉매의 특성분석 299
1. 비표면적 및 기공도 분석 299
2. Temperature Programmed Reduction (TPR) 300
3. X-ray diffraction (XRD) 300
제3절 촉매 반응 결과 및 표면특성분석 303
1. La-헥사알루미네이트에 니켈 담지량의 변화에 따른 반응 활성 303
2. La-헥사알루미네이트의 소성온도 변화에 따른 반응 활성 310
제4장 마이크로 촉매반응기 제작 및 응용 313
제1절 마이크로 반응시스템의 개요 313
1. 마이크로 반응 시스템의 개요 313
2. 제작 방법 314
3. 촉매 담지 형태에 따른 마이크로 반응시스템 317
4. 마이크로 반응기를 이용한 수소 생산 기술 320
제2절 마이크로 열교환 시스템의 수치해석 324
1. 실험결과 분석에 적용한 이론적 배경 324
2. 유동 해석을 위한 조건 및 가정 329
3. 결과 및 고찰 331
제3절 마이크로 반응기 내 촉매 코팅 337
1. 구조화된 표면에서의 촉매 코팅 개요 337
2. 실험방법 350
3. Washcoating 법을 이용한 촉매 코팅 결과 및 고찰 353
4. 전자빔 증착법을 이용한 촉매 지지체 코팅 결과 및 고찰 358
제4절 마이크로 반응기에서의 메탄의 개질 및 촉매 연소 반응 362
1. 이산화탄소를 이용한 메탄의 개질 반응의 개요 362
2. 실험방법 368
3. 마이크로 반응기에서의 촉매 연소 결과 및 고찰 370
4. 마이크로 반응기 내에서의 개질 반응 결과 및 고찰 373
제5장 결론 378
참고 문헌 381
서지정보양식 387
I. 저NOx 고효율 열병합발전 하이브리드 기술 개발 (II) 39
〈표 1-1〉 2 catalyst bed 시스템 mass and heat balance 44
〈표 2-1〉 기계동 열 및 전기 설비 46
〈표 2-2〉 배기가스 분석계 상세 스펙 58
〈표 2-3〉 발전기 특성자료 59
〈표 2-4〉 발전(역송)용 변압기 특성자료 60
〈표 2-5〉 발전(역송)용 차단기 특성자료 60
〈표 2-6〉 열병합발전시스템용 원동기의 비교 64
〈표 2-7〉 독일의 2001년도 원동기별 열병합발전시스템 설치 현황 65
〈표 2-8〉 대표적인 가스연료의 조성 75
〈표 2-9〉 선정된 가스엔진의 제원(TCG2015V6, DEUTZAG CO.,) 78
〈표 2-10〉 엔진부품 기호 및 명칭 83
〈표 2-11〉 엔진 배가스 조성 84
〈표 2-12〉 배열회수 보일러 설계 인자 87
〈표 2-13〉 이코노마이져 설계변수 89
〈표 2-14〉 엔진 냉각수 열교환기 설계 변수 90
〈표 2-15〉 냉동기 사양 91
〈표 2-16〉 탈질 반응기 전, 후의 조건 94
〈표 2-17〉 172kW 가스연소 열병합 발전의 에너지 및 물질 수지(단일층 촉매) 98
〈표 2-18〉 NOx 저감 촉매 제조에 사용되는 담체의 규격 99
〈표 2-19〉 연소촉매 설계 인자 111
〈표 3-1〉 최대발전출력과 발전효율 122
〈표 3-2〉 각각의 부하율에 대한 배기가스중의 산소농도 122
〈표 3-3〉 연소촉매 설계 인자 144
II. 히트펌프 Hybrid 산업폐열 이용기술 개발 153
〈표 1-1〉 몬트리올 의정서 내용 159
〈표 2-1〉 2단 압축 VCCSC 하이브리드 히트펌프 각 구성요소 입출구 상태 201
〈표 2-2〉 34980A 모듈 개요 233
〈표 2-3〉 멀티플렉서 측정 기능 234
〈표 2-4〉 34952A 특징 235
〈표 2-5〉 측정점 및 센서 247
〈표 4-1〉 시험 결과 259
III. 고효율/청정 촉매연소 기술 개발 273
〈표 3-1〉 니켈/La-헥사알루미네이트 촉매의 BET 표면적 및 기공부피 299
〈표 3-2〉 서로 다른 소성 온도를 적용한 La-hexaaluminate의 BET 표면적, 기공 부피 및 기공 지름 300
〈표 3-3〉 개질반응에 사용한 촉매들의 원소분석 ( EA; elemental analysis) 결과 306
〈표 4-1〉 전자빔 증착법으로 알루미늄이 코팅된 SUS 판의 열처리 온도에 따른 BET 표면적 358
〈표 4-2〉 이산화탄소의 메탄 개질 반응을 위한 촉매 성능 비교 365
I. 저NOx 고효율 열병합발전 하이브리드 기술 개발(II) 39
[그림 1-1] Schematic diagram of Hybrid Low NOx cogeneration system 42
[그림 2-1] HLN 배치도 45
[그림 2-2] 설치 부지 전경 46
[그림 2-3] KIER 월별 전기 사용량 47
[그림 2-4] KIER 월별 냉난방 부하 48
[그림 2-5] 저NOx 고효율 열병합발전 하이브리드 시스템 49
[그림 2-6] 230RT급 냉각탑 50
[그림 2-7] HLN 시스템 P&ID 51
[그림 2-8] 열병합발전시스템 부하기와 제어반 52
[그림 2-9] HLN 시스템 제어 프로그램 (a) 기본 화면 53
[그림 2-10] 실험에 사용된 유량계 56
[그림 2-11] 실험에 사용된 물유량계 57
[그림 2-12] 전력분석계 57
[그림 2-13] 배기가스분석계 58
[그림 2-14] 열병합발전 시스템 전기설비 단선도 61
[그림 2-15] 설치된 엔진 발전기 세트 62
[그림 2-16] 가스엔진 열병합발전시스템의 개념도 63
[그림 2-17] 열병합발전시스템의 원동기별 CO₂ 및 열효율 65
[그림 2-18] 전소형 가스엔진의 공기과잉율에 따른 열효율 및 배출가스 특성 67
[그림 2-19] 삼원촉매의 배출가스 저감 원리 68
[그림 2-20] 삼원촉매의 배출가스 정화특성 68
[그림 2-21] 부실식 스파크점화 가스엔진 70
[그림 2-22] 부실식 파일럿인젝션 가스엔진 70
[그림 2-23] SCR 촉매에 의한 NOx 후처리기술 71
[그림 2-24] 선정된 가스엔진(TCG2015V6, DEUTZAG CO.,) 77
[그림 2-25] 가스엔진 설치 전경 77
[그림 2-26] 가스엔진 정면도 80
[그림 2-27] 가스엔진 평면도 81
[그림 2-28] 가스엔진 측면도 82
[그림 2-29] 애프터 버너 어셈블리 85
[그림 2-30] 빠이롯트 버너 어셈블리 85
[그림 2-31] 애프터 버너 P&ID 86
[그림 2-32] 배열회수 보일러와 탈질 촉매 베드 88
[그림 2-33] 이코노마이져 어셈블리 90
[그림 2-34] 중온수 흡수식 냉동기 전경 92
[그림 2-35] 상용 탈질촉매의 제조 공정 100
[그림 2-36] Schematic diagram of experimental apparatus 105
[그림 2-37] DeCO reactor in Hybrid Low NOx Cogeneration System 109
[그림 2-38] 탈CO 촉매 하우징 111
[그림 3-1] 연속운전 시험중의 온도, 압력정보 115
[그림 3-2] 부하운전시험 데이터 116
[그림 3-3] 부하운전시험성적서 117
[그림 3-4] 목표 대비 성능 117
[그림 3-5] 가스엔진 연료공급시스템 개략도 118
[그림 3-6] 공기연료 혼합 믹서 120
[그림 3-7] 엔진 제어시스템 120
[그림 3-8] 열병합발전 제어시스템 121
[그림 3-9] 공기연료비 측정센서 121
[그림 3-10] 발전효율 및 연료소비량 변동 추이 124
[그림 3-11] 공기연료비 및 배기가스 중의 산소농도 변동 추이 124
[그림 3-12] 배기가스 중의 NOx, CO, THC 변동 추이 125
[그림 3-13] 부하변화에 대한 발전효율 및 연료소비량(2차시험 결과) 125
[그림 3-14] 부하변화에 대한 공기연료비 및 산소농도(2차시험 결과) 126
[그림 3-15] 부하변화에 대한 배기가스 중의 NOx, CO, THC(2차시험 결과) 126
[그림 3-16] 부하변화에 대한 발전효율 및 연료소비량 127
[그림 3-17] 부하변화에 대한 공기연료비 및 배기가스중의 산소농도 127
[그림 3-18] 부하변화에 대한 배기가스 중의 NOx, CO, THC 128
[그림 3-19] 실험실 규모의 반응활성 측정기에서 촉매 장착 모양 129
[그림 3-20] Schematic Diagram of Experimental Apparatus 132
[그림 3-21] Photograph of catalyst 132
[그림 3-22] SEM photographs of catalyst 133
[그림 3-23] EDAX analysis of catalyst 134
[그림 3-24] NO removal efficiency on Pt/Pd/Alumina catalyst under different temperatures and space velocities.(Catalyst 12cc,[NO] 170ppm.[O₂]4.050ppm,[H₂] 5,025ppm, [CO] 1,990ppm) 134
[그림 3-25] NO Removal efficiency and N₂O generation on Pt/Pd/Alumina catalyst under different CO concentrations.(Catalyst 12cc, SV 20,000hr-1(이미지참조), Temperature 180℃, [NO] 170ppm) 135
[그림 3-26] NO removal efficiency and N₂O generation on Pt/Pd/Alumina catalyst under different H₂ concentrations.(Catalyst 12cc, SV 20,000hr-1(이미지참조), Temperature 180℃, [NO] 170ppm) 136
[그림 3-27] NO removal efficiency and N₂O generation on Pt/Pd/Alumina catalyst under different concentration of CO to CO and H₂.(Catalyst 12cc, SV 20,000hr-1, Temperature 180℃, [NO] 170ppm, [CO]max 1,990ppm, [H₂]max 5,025ppm)(이미지참조) 137
[그림 3-28] Pilot 실험에서 각 부분의 실험 자료 화면 141
[그림 3-29] 저 NOx 열병합 하이브리드시스템에서 촉매연소장치 (DeCO reactor) 142
[그림 3-30] 연소촉매 설치도 145
[그림 3-31] 고정층 반응기에서 수소의 연소반응 활성 147
[그림 3-32] 고정층 반응기에서 일산화탄소의 연소반응 활성 147
[그림 3-33] 촉매연소장치 전단에서 일산화탄소의 농도 149
[그림 3-34] 촉매연소장치 후단에서 일산화탄소의 농도 149
[그림 1-1] 압축식 히트펌프 157
[그림 1-2] 냉매직접가열형 사이클 161
[그림 1-3] 공기예열이용형 사이클 162
[그림 1-4] 폐열직접이용형 사이클 162
[그림 1-5] 흡수식과 증기 압축식의 차이점 163
[그림 1-6] 단일 효용 흡수식 시스템 163
[그림 1-7] 이중 효용 흡수식 시스템(직렬 및 병렬 흐름) 164
[그림 1-8] 흡수식 히트펌프 시스템의 Heating 및 Cooling 사이클 165
[그림 1-9] 삼중 효용 흡수식 사이클 및 다양한 흐름방식 166
[그림 1-10] 압축/흡수 하이브리드 열펌프의 개념도 168
[그림 1-11] 2 개의 용액회로를 갖는 압축/흡수 하이브리드 열펌프의 개념도 169
[그림 1-12] DAHX(Desorber-Absorber Heat eXchange) 사이클의 개념도 169
[그림 1-13] 순수 냉매 및 혼합물의 상변화를 이용한 열전달 과정 비교 170
[그림 1-14] 저온 획득형 흡수/압축 하이브리드 사이클 171
[그림 1-15] 염색공정의 공정수 및 폐수 흐름 개념도 172
[그림 2-1] Oil-Free Reciprocating Compressor 예 179
[그림 2-2] ΔTabs(이미지참조) 변화에 따른 1차 유체(Primary Working Fluid)의 온도변화 181
[그림 2-3] ΔTabs(이미지참조) 변화에 따른 엔트로피 생성율(Entropy Generation Rate)의 변화 182
[그림 2-4] Pabs 변화에 따른 최적 ΔTabs에서의 각 구성요소의 S 분포(이미지참조) 184
[그림 2-5] UArec(이미지참조) 변화에 따른 Entropy Generation Rate의 변화 186
[그림 2-6] ΔTsrc 및 UArec 변화에 따른 COP 변화(이미지참조) 186
[그림 2-7] DAHX 하이브리드 히트펌프 시뮬레이션 프로그램의 실제 실행화면 188
[그림 2-8] 생산 공정수의 온도(Tsink,out(이미지참조)) 변화에 따른 VCCSSC 사이클 및DAHX 사이클의 압축기 토출가스 온도 변화 (압축기 냉각이 없을 경우) 189
[그림 2-9] Fint(이미지참조) 변화에 따른 압축기 냉각부하와 압축가스 유량 190
[그림 2-10] Fint(이미지참조) 변화에 따른 시스템 압력비와 압축기 단열효율 변화 191
[그림 2-11] 생산온수 온도 변화에 따른 시스템의 성능계수 변화 191
[그림 2-12] 2단 압축 VCCSC 하이브리드 사이클 192
[그림 2-13] 2단 압축 VCCSC 하이브리드 히트펌프 시뮬레이션 프로그램 200
[그림 2-14] 압축기 성능계산 예 204
[그림 2-15] F 시리즈 압축기의 일반 사양 205
[그림 2-16] F2 압축기의 상세 사양 206
[그림 2-17] 압축기의 외관 사진 207
[그림 2-18] 희용액 펌프의 성능/사양 209
[그림 2-19] 희용액 펌프의 도면 210
[그림 2-20] 희용액 펌프의 외관 사진 210
[그림 2-21] Alfa Laval사의 Nickel-Brazed 판형열교환기의 사양 212
[그림 2-22] 업소버(Absorber) 도면 213
[그림 2-23] 디소버(Desorber) 도면 214
[그림 2-24] 용액열교환기(Solution Heat Exchanger) 도면 215
[그림 2-25] 암모니아 누출센서 및 결선도 219
[그림 2-26] 하이브리드 히트펌프 시스템 227
[그림 2-27] 온도센서 및 압력계 228
[그림 2-28] 냉매 유량 측정용 유량계 229
[그림 2-29] 2차 유체용 마그네틱 유량계(Magnetic Flow Meter) 229
[그림 2-30] 냉온수 탱크 및 냉수 제조를 위한 냉동기(5 RT) 230
[그림 2-31] 전력변환기(Watt Transducer) 230
[그림 2-32] 데이터 취득 시스템과 측정값의 실시간 출력(제목없음) 231
[그림 2-33] 데이터 수집 장치(Agilent사 34980A 및 모듈) 231
[그림 2-34] Agilent 34980A의 주요 기능 232
[그림 2-35] 낮은 온도 오프셋을 가지는 34921A 40채널 멀티플렉서 234
[그림 2-36] 34952A 모듈 235
[그림 2-37] 데이터 획득 시스템(Data Aquisition System) 236
[그림 2-38] 데이터 획득 시스템의 외부 연결 236
[그림 2-39] VEE 프로그램에 의한 데이터 수집 화면 237
[그림 2-40] VEE 프로그램의 초기화 및 계측 데이터 처리 설정 238
[그림 2-41] 2차 유체 유량제어를 위한 신호 출력 238
[그림 2-42] 열전대 및 압력, 유량, 전력량 측정 루틴 239
[그림 2-43] 측온저항체 측정 루틴 240
[그림 2-44] 운전조건에 따른 계산 루틴 240
[그림 2-45] 2차수 열교환량 처리 루틴 241
[그림 2-46] 외부 프로그램(EES) 처리 및 계산 루틴 242
[그림 2-47] 물성치 계산 루틴(EES) 243
[그림 2-48] 데이터 파일 처리 루틴 243
[그림 2-49] 측정 데이터(Raw 데이터) 저장 루틴 244
[그림 2-50] 평균 데이터(측정 데이터 평균값) 저장 루틴 245
[그림 2-51] 시스템과 측정 위치 및 부대설비 246
[그림 3-1] 손상된 압축기의 구성부품 248
[그림 3-2] Suction Filter 장착 249
[그림 3-3] Suction Purge Port 250
[그림 3-4] New Accumulator 251
[그림 3-5] Valve Spring Retainer 손상 252
[그림 3-6] Monitoring 화면 253
[그림 3-7] History Graph 254
[그림 3-8] Nozzle의 형상 - Φ1.5 254
[그림 3-9] Nozzle 분사 - 50 kg/h (Shutter Speed 1/12 sec) 255
[그림 3-10] Nozzle 분사 - 43 kg/h (Shutter Speed 1/10 sec) 256
[그림 3-11] Nozzle 분사 - 33 kg/h (Shutter Speed 1/10 sec) 256
[그림 3-12] Nozzle 분사 - 26 kg/h (Shutter Speed 1/10 sec) 257
[그림 3-13] Nozzle 분사 - 18 kg/h (Shutter Speed 1/9 sec) 257
[그림 3-14] Nozzle 분사 - 9 kg/h (Shutter Speed 1/9 sec) 258
[그림 4-1] 시험 결과 측정 Monitoring 화면 260
[그림 5-1] 10 RT급 System 설계 261
[그림 5-2] Bock F16/1751-NH₃ 263
[그림 5-3] Bock F4-NH3 263
[그림 5-4] Hycra-Cell G-20-S 265
[그림 5-5] G-20 Series Performance 265
[그림 5-6] G-20-S의 Specifications 266
[그림 5-7] Nikuni 32NPM1-22Z 267
[그림 5-8] Turbine Pump의 구조 268
[그림 5-9] Nikini 32NPM1-22Z의 유량-양정 곡선 268
[그림 2-1] 확산식 촉매연소 버너의 구조 및 운전 방식 281
[그림 2-2] 원적외선의 흡수효과 283
[그림 2-3] 원적외선에 의한 복사전열과 대류전열 특성의 비교 283
[그림 2-4] 확산식 촉매연소 버너의 제작도면 284
[그림 2-5] 확산식 촉매연소 버너가 위 방향으로 연소될 때 촉매연소버너 내부의 온도분포 285
[그림 2-6] 확산식 촉매연소 버너가 아래 방향으로 연소될 때 촉매연소버너 내부의 온도분포 287
[그림 2-7] 확산식 촉매연소 버너가 아래 방향으로 연소될 때 연소가스 중 프로판 농도 287
[그림 2-8] 아래 방향으로 설치된 확산식 촉매연소 버너에 경사 (약 10°)를 주고 연소시킬 때 촉매연소버너의 내부 온도분포 288
[그림 2-9] 확산식 촉매연소 버너의 전열부하가 1 kcal/cm²h일 때 멜라민 계열 난연재의 건조특성 290
[그림 2-10] 확산식 촉매연소 버너의 연소부하와 건조속도 비교 291
[그림 2-11] 함수율에 따른 건조시간 비교 292
[그림 2-12] 확산식 촉매연소 버너를 이용하여 난연 물질 수용액이 함유된 스티로폼의 건조에 따른 무게 변화 293
[그림 2-13] 확산식 촉매연소 버너를 이용하여 스티로폼이 건조시킬 때 스티로폼의 내부 온도변화 294
[그림 2-14] 함수율이 다른 두 가지 스티로폼 시료를 건조시킬 때 표면과 내부 온도변화 비교 295
[그림 3-1] Liquid crystal template를 이용한 La-헥사알루미네이트의 제조 공정 297
[그림 3-2] NiO/La-헥사알루미네이트 촉매의 H₂-TPR spectra;(a) NiO (5 Wt%)/La-hexaaluminate, (b) NiO (10 wt%)/La-hexaaluminate, (c)NiO (20 wt%)/La-hexaaluminate. 301
[그림 3-3] XRD spectra of Al₂O₃ and La-hexaaluminate, (a) r-Al₂O₃, (b) La-hexaaluminate(hexaaluminte)(1200), (c) La-hexaaluminate(900) and (d) La-hexaaluminate(700). 302
[그림 3-4] 메탄의 이산화탄소 개질반응에서 메탄의 전환율;(a) NiO(20 wt%) / Al₂O₃, (b) NiO (20 wt%) / La-헥사알루미테이트, (c) NiO (10 wt%) / Al₂O₃(d) NiO (10 wt%) La-헥사알루미테이트. 304
[그림 3-5] 메탄의 이산화탄소 개질반응에서 이산화탄소의 전환율;(a) NiO (20 wt%) / Al₂O₃, (b) NiO (20 wt%) / La-헥사알루미네이트, (c) NiO (10 wt%) / Al₂O₃, (d) NiO (10 wt%) / La-헥사알루미네이트. 305
[그림 3-6] 반응 후 수거된 촉매의 TGA 분석 결과;(a) NiO (20 wt%) / La-hexaaluminate, (b) NiO (20 wt%) / Al₂O₃. 308
[그림 3-7] 반응 후 수거된 촉매의 TPO 분석 결과;(a) Nio (20wt%) / La-hexaaluminate, (b) NiO (20wt%) / Al₂O₃. 309
[그림 3-8] 다양한 촉매를 사용한 메탄의 이산화탄소 개질 반응에서 메탄의 전환율;(a) Ni(X)/Al₂O₃, (b) Ni(X)/La-hexaaluminate (1200), (c) Ni(X)/La-hexaaluminate (900), and (d) Ni(X)/La-hexaaluminate (700). 312
[그림 4-1] 실험결과 분석에 사용된 공기의 온도에 따른 물성 326
[그림 4-2] 마이크로 채널의 열교환 해석을 위한 3차원 모델과 격자 구성 331
[그림 4-3] 마이크로 채널 금속판 사이의 열교환 해석을 위한 경계 조건 332
[그림 4-4] 대칭 조건 일 때의 마이크로 채널 내에서의 온도 분포 333
[그림 4-5] Reynolds number에 따른 열전달 속도 334
[그림 4-6] Reynolds number에 따른 열전달 계수 335
[그림 4-7] Reynolds number에 따른 열효율 336
[그림 4-8] 실험값과 수치해석 결과 비교 337
[그림 4-9] 마이크로 채널의 선택적 알루미나 지지체 코팅 개념도 351
[그림 4-10] 전자빔 증착장비 (Electron beam evaporation system) 352
[그림 4-11] Washcoating에 의해 마이크로 채널에 형성된 Pd/γ-Al₂O₃ 촉매층 353
[그림 4-12] 촉매가 코팅된 마이크로 채널의 단면 354
[그림 4-13] 2회 반복된 washcoating에 의해 마이크로 채널 내에 형성된 촉매층 단면 354
[그림 4-14] 마이크로 채널에 코팅된 촉매층의 표면 사진 355
[그림 4-15] 유체 유입부에 코팅된 촉매 층 단면 355
[그림 4-16] Washcoating에 의해 알루미나 지지체가 선택적으로 코팅된 금속판의 SEM 사진과 탄소와 알루미늄 EDAX mapping 사진:(a) 광경화성 수지가 남아 있는 금속판의 washcoating 전, (b) 광경화성 수지가 남아 있는 금속판의 washcoating 후, (c) washcoating 후 광경화성 수지가 제거된 금속판 356
[그림 4-17] Washcoating에 의해 알루미나 지지체가 선택적으로 코팅된 금속판:(a) 마이크로 채널의 SEM 사진, (b) 탄소 EDAX mapping 사진, (c) 알루미늄 EDAX mapping 사진 357
[그림 4-18] 0.5 ㎛ 두께의 알루미늄이 코팅된 SUS 판의 열처리 온도에 따른 SEM 사진:(a) 열처리 전, (b) 400℃ 열처리 후, (c) 500℃ 열처리 후, (d) 600℃ 열처리 후 359
[그림 4-19] 2.0 ㎛ 두께의 알루미늄이 코팅된 SUS 판의 열처리 온도에 따른 SEM 사진:(a) 열처리 전, (b) 400℃ 열처리 후, (c) 500℃ 열처리 후, (d) 600℃ 열처리 후 360
[그림 4-20] E-beam 증착법에 의해 알루미늄이 선택적으로 코팅된 금속판의 SEM 사진과 탄소와 알루미늄 EDAX mapping 사진:(a) 광경화성 수지가 남아 있는 금속판에 대한 Al의 E-beam 증착 전, (b) 광경화성 수지가 남아 있는 금속판에 대한 Al의 Ebeam 증착 후, (c) Al의 Ebeam 증착 후 광경화성 수지가 제거된 금속판 361
[그림 4-21] 마이크로 반응기를 이용한 촉매 연소 실험 장치 개념도 369
[그림 4-22] 마이크로 반응기를 이용한 개질 반응 실험 장치 개념도 370
[그림 4-23] 공기 유량에 따른 입구와 출구 온도 변화 370
[그림 4-24] 입구온도에 따른 메탄 전환율의 변화 371
[그림 4-25] 메탄 연소시 입구 온도에 따른 출구 온도의 변화 ( 삽입된 그림:메탄 연소가 급격히 일어나는 온도 범위에서의 출구온도 변화) 372
[그림 4-26] 반응물의 예열을 이용한 메탄의 전환율 및 출구 온도의 변화 373
[그림 4-27] 마이크로 반응기에 코팅된 Pt/γ-Al₂O₃ 촉매에서의 반응온도에 따른 메탄과 이산화탄소의 개질반응:(a) 메탄과 이산화탄소의 전환율, (b) 생성된 수소와 일산화탄소의 농도 374
[그림 4-28] 마이크로 반응기에 코팅된 Ni/hexaaluminate 촉매에서의 반응온도에 따른 메탄과 이산화탄소의 개질반응:(a) 메탄과 이산화탄소의 전환율, (b) 생성된 수소와 일산화탄소의 농도 375
[그림 4-29] 마이크로 반응기에 코팅된 Pd/γ-Al₂O₃ 촉매에서의 메탄연소 반응 376
[그림 4-30] 촉매연소에 의해 마이크로 반응기가 가열되었을 때, CH₄/CO₂ 비에 따른 개질반응:(a) 메탄과 이산화탄소의 전환율, (b) 생성된 수소와 일산화탄소의 농도 377