가솔린 자동차용 전이금속 삼원촉매의 배출가스 저감특성에 관한 실험적 연구 :An Experimental Study on Emissions Reduction Characteristics of Transition Metal Three-way Catalyst for Gasoline Vehicle

김종민

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김종민 (국민대학교, 국민대학교 대학원)

지도교수: 이성욱

발행연도: 2016

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이용수31

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

가솔린 자동차용 전이금속 삼원촉매의 배출가스 저감특성에 관한 실험적 연구

김종민 2016.01 학위논문

2015

가솔린 기관용 전이금속 대체 삼원촉매의 모사실험을 통한 배출가스 저감 특성에 관한 실험적 연구

김종민 , 전영수 , 김인구 외 2명 한국자동차공학회 춘계학술대회 2015.05 학술대회자료

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대기 오염 물질을 배출하는 화석연료의 증가로 지구온난화가 나타나고 있고 그 중 자동차 배기가스는 환경오염에 큰 비중을 차지한다. 이에 따라 전 세계적으로 자동차에서 배출되는 유해물질들을 줄이기 위해 배출가스에 대한 환경 규제가 지속적으로 강화되어 왔다. 그리고 배출가스 규제에 맞추어 촉매에 사용되는 귀금속 사용 또한 점차 증가하게 되었다.
촉매 기술 중 하나인 삼원촉매는 가솔린 자동차로부터 배출되는 대표적인 오염물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOX) 등을 저감시키는 기술이다. 삼원촉매에 사용되는 활성물질은 백금족(PGM : Platium Group Metal) 원소 중 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh)으로 불리는 귀금속이 주로 사용된다. 이러한 백금족 원소는 자동차 촉매 분야뿐만 아니라 그 사용분야가 매우 다양해 수요는 늘어나고 있는 상황이다. 하지만, 공급량은 이에 미치지 않아 수요와 공급의 불균형으로 가격의 상승, 고갈의 우려까지 제기되고 있다. 따라서 촉매에 사용되는 귀금속을 줄이기 위해서 많은 연구들이 수행되고 있다.
따라서 본 연구에서는 가솔린 자동차용 삼원촉매의 귀금속 대체 물질로 전이금속의 적용 가능성을 확인하고자 한다. 기존의 상용 삼원촉매와 귀금속을 절감하고 전이금속을 사용한 전이금속 삼원촉매에 대하여 다양한 엔진 운전조건에 대한 촉매의 저감성능을 확인하고, 이를 통하여 가솔린 자동차에 적용하기 위한 전이금속 삼원촉매 연구에 필요한 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

목 차
목 차 ⅰ
List of tables ⅲ
List of figures ⅳ
국문요약 ⅷ
Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 개요 및 목적 5
Ⅱ. 이론적 배경 7
2.1 가솔린기관의 유해배출물 생성원리 7
2.1.1 일산화탄소(CO) 7
2.1.2 탄화수소(THC) 8
2.1.3 질소산화물(NOX) 9
2.2 가솔린기관의 배출가스 저감 기술 12
2.2.1 엔진개량에 의한 저감 기술 12
2.2.2 후처리 장치에 의한 저감 기술 15
2.3 자동차 촉매 개요 18
2.3.1 촉매의 정의 18
2.3.2 자동차 촉매 컨버터의 구성 19
2.3.3 자동차 촉매의 구성 성분 19
2.4 삼원촉매 System 24
2.4.1 삼원촉매의 구성 24
2.4.2 삼원촉매의 작동원리 25
2.4.3 삼원촉매의 반응기구 28
2.4.4 삼원촉매의 활성에 영향을 미치는 인자 29
2.5 촉매의 연구 및 개발 동향 31
2.5.1 담체에 대한 연구 동향 31
2.5.2 귀금속 촉매 대체 연구 34
Ⅲ. 실험 장치 및 방법 36
3.1 실험장치의 구성 36
3.1.1 삼원촉매 36
3.1.2 삼원촉매 엔진 실험장치 41
3.2 실험조건 및 방법 51
3.2.1 실험방법 51
3.2.2 실험조건 53
Ⅳ. 실험결과 및 고찰 54
4.1 삼원촉매 저감 특성 54
4.2 배기가스 온도 특성 63
4.3 삼원촉매의 귀금속 함량 분석 66
Ⅴ. 결 론 68
Reference 69
Abstract 73

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