촉매담지 세라믹필터와 에어로젤필터의 특성과 성능 결과

Abstract

산업체에서 배출되는 배가스중에 포함된 먼지, SOx 및 NOx에 대한 규제가 강화 되면서 이들을 효과적으로 제거할 수 있는 방법이 다각도로 모색되고 있다. 현재 NOx를 제거하는 방법중에서 SCR공정이 가장 우수한 것으로 알려져 있으나 먼지 및 SOx에 의한 촉매피독, 스케일 형성에 의한 관의 막힘현상, 미반응 암모니아에 의한 2차오염, 먼지에 의한 기공막힘 그리고 촉매의 활성을 나타내는 좁은 온도시창을 넓히는 것이 남은 과제이다. 또한 오염물질을 각각 처리함으로서 초기 설치비, 설치 면적, 운전비용이 증가하여 강화된 배출기준을 맞추기에는 많은 환경비용이 요구되어 효과적인 처리방안이 모색되어야한다. 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 촉매를 담지한 세라믹 촉매필터를 이용하여 먼지, SOx 및 NOx를 동시에 제거하는 방법이 개발되었는데, 이 방법은 배가스를 강제 냉각시킬 필요가 없고, 먼지, SOx 및 NOx를 단일 반응기에서 동시에 처리함으로써 시스템이 단순화되어 이에 소요되는 초기 투자비와 운전비가 절감된다. 본 연구에서는 세라믹 필터와 Aerogel에 환원 촉매를 담지하여 소형 성능실험장치를 통해 운전인자에 따른 차압 및 NO제거효율을 도출 하였다. CuO/Al₂O₃-Ceramic 촉매필터의 NO 전화율은 반응온도가 증가함에 따라서 NO 전화율이 증가하다 최고를 나타낸 후에 다시 감소한다. 담지량이 각각 4, 5 및 8wt%인 경우에 340℃, 320℃ 및 300℃에서 30%, 65% 및 80%의 NO 전화율을 나타내었다. CuO/Al₂O₃-Aerogel 촉매필터의 NO 전화율은 반응온도가 증가함에 따라서 NO 전화율이 증가하다 최고를 나타낸 후에 다시 감소한다. 담지량이 각각 4, 5 및 8wt%인 경우에 320℃, 300℃ 및 280℃에서 40%, 60% 및 70%의 NO 전화율을 나타내었다. 본 논문을 통해 개발된 촉매 필터들은 상용화 전단계의 bench-scale 연구로써, 운전변수에 따른 제조 및 성능보완, 실증 현장실험 등 추가연구를 통해서 기존 촉매를 이용한 유해가스 처리기술을 대체할 수 있는 경제성있는 응용기술로의 확대가 있을 것으로 판단된다.