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문제 정의
- 이 연구에서는 재의 수송 모델을 적용하여 실제적인 재의 퇴적 모습을 구현하는 대신, 일정하게 퇴적된 재의 모습을 가정하였다. 앞서 언급된 바와 같이 두가지 다른 재의 퇴적 모습이 벽 유동방식 SCR 반응기의 성능에 어떠한 영향을 미치는 지를 살펴보았다.
- 이와 같이 벽 유동 담체의 카달리스트 반응기 적용이 늘어나면서 기존 방식의 반응기에서는 크게 염려를 하지 않았던 재의 퇴적이 문제가 된다. 이 연구에서는 재의 퇴적이 SCR on DPF의 DeNOx 성능에 어떠한 영향을 미치는 지를 살펴보고자 한다. 이를 위해 벽 유동 담체 방식의 촉매 반응기를 해석할 수 있는 모델을 개발, 검증하고 이를 재 퇴적이 있는 경우에 적용함으로써 연구를 수행하였다.
- 이 연구에서는 해석 모델을 사용하여 재 퇴적의 영향을 검토하였다. 재 퇴적은 재 퇴적층 (ash layer)을 이루거나 혹은 입력 채널의 후단부에 퇴적 마개 (ash plug)의 형태로 축적된다.
- 이렇듯 공간 속도에 따라 달라지는 재 퇴적 마개의 영향을 살펴보기 위하여 SCR 반응 시 NO 농도가 어떠한 공간 분포를 갖는지 도시하였다. 먼저 Fig.
- 등은 DPF 내에서 재가 어떠한 이송 특성을 보이는지에 대한 수학적 모델이 개발하였다. 이를 위하여 벽 유동을 갖는 채널에서 경계층이 어떻게 변화하는지 연구하였으며 또 이러한 경계층 변화가 채널 유동 내 전단 응력에 어떠한 영향을 미치는 지에 대한 연구를 진행하였다. 이들 전단 응력과 퇴적된 재의 응집 특성을 분석함으로써 재의 이송 모델을 완성할 수 있다고 판단된다.
- 이 연구에서는 재의 퇴적이 SCR on DPF의 DeNOx 성능에 어떠한 영향을 미치는 지를 살펴보고자 한다. 이를 위해 벽 유동 담체 방식의 촉매 반응기를 해석할 수 있는 모델을 개발, 검증하고 이를 재 퇴적이 있는 경우에 적용함으로써 연구를 수행하였다.
가설 설정
- 이들 전단 응력과 퇴적된 재의 응집 특성을 분석함으로써 재의 이송 모델을 완성할 수 있다고 판단된다. 이 연구에서는 재의 수송 모델을 적용하여 실제적인 재의 퇴적 모습을 구현하는 대신, 일정하게 퇴적된 재의 모습을 가정하였다. 앞서 언급된 바와 같이 두가지 다른 재의 퇴적 모습이 벽 유동방식 SCR 반응기의 성능에 어떠한 영향을 미치는 지를 살펴보았다.
- 먼저 재가 층을 이루며 퇴적된 경우이다. 재의 퇴적 두께는 다공질 성 벽 두께의 20%로 가정하였다. 이 경우 식 (2) 및 (3)의 적용은 재 퇴적층과 촉매 반응 층을 구별하여 이루어진다.
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