[논문]광촉매를 충진한 DBD 반응기에서 벤젠 제거에 관한 연구

최유리; 이용환; 고경보; 조무현; 남궁원

광촉매를 충진한 DBD 반응기에서 벤젠 제거에 관한 연구
Study on the Benzene decomposition in the dielectric barrier discharge reactor with photocatalyst 원문보기

최유리 (포항가속기연구소) , 이용환 (포항공과대학) , 고경보 (포항공과대학) , 조무현 (포항공과대학) , 남궁원 (포항공과대학교)

자동차 운행의 급증과 유류 및 유기 용제의 사용 확대로 인해 휘발성유기화합물질(Volatile Organic Compounds : VOC)의 배출은 증가추세에 있다. VOC는 오존 등 광화학스모그 원인 물질일 뿐만 아니라 발암성 등의 유해 물질, 지구온난화와 성층권 오존층 파괴의 원인물질, 대기 중 악취물질로서 환경 및 건강에 영향을 초래하여 VOC 대한 규제관리 및 감축에 대한 연구가 필요한 실정이다. 상용화된 VOC 저감기술로는 고온산화, 촉매산화, 흡착 등의 방법이 있으며 이 기술들은 농도, 에너지 requirement, 비용 및 부산물 처리 등의 문제가 있다. (중략)

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문제 정의

본 연구에서는 광촉매 (TiOz/AhQQ를 장착한 DBD 반응기를 이용하여 V0C 대표적인 물질 중 하나인 벤젠을 효과적으로 제거하기 위한 적절한 운전조건을 찾기 위해서, 광촉매의 담체, 벤젠의 초기농도, 산 소농도 및 반응기 두께를 실험변수로 하여 연구하였다.

제안 방법

연구에 사용된 벤젠의 초기농도는 370, 208 ppm이며 인가되는 전압은 1。- 19 kV로 변화시켰으며 반응기에 공급된 에너지는 wall plug와 전원 장치 사이에 digital power meter (Yokogawa, WT210)를 설치하여 총 전력을 측정하였고 반웅기로 인가된 전력은 측정된 전압, 전류의 곱으로 구하였다.
반응기로 인가되는 전압은 위해 220 V, 60 Hz의 교류전압을 슬라이닥스와 네온 트랜스를 이용해 조절하였다. 교류 고전압과 전류는 P6015A 1000X 고전압 프로브와 1 //F capacitor에 연결된 100X 프로브를 통해 측정되는 신호를 디지털 오실로스코프(TDS 744A)로 측정하여 방전 특성을 분석하였다. 벤젠 및 부산물 측정은 FTIR (ABB Bomem, MB 104)를 사용하여 촉매 후단부에서 측정하였고 진공펌프와 유량계를 이용하여 적정량의 시료 가스가 일정하게 가스 셀을 통과하도록 하였다.
Nz와。2는 배경 기체로 봄베 기체를 사용하였으며 MFC를 이용하여 유량을 조절하였고 반응기로 유입되는 전체 유입 가스 유량은 약 3 LPM으로 고정하였다. 반응기로 인가되는 전압은 위해 220 V, 60 Hz의 교류전압을 슬라이닥스와 네온 트랜스를 이용해 조절하였다. 교류 고전압과 전류는 P6015A 1000X 고전압 프로브와 1 //F capacitor에 연결된 100X 프로브를 통해 측정되는 신호를 디지털 오실로스코프(TDS 744A)로 측정하여 방전 특성을 분석하였다.
교류 고전압과 전류는 P6015A 1000X 고전압 프로브와 1 //F capacitor에 연결된 100X 프로브를 통해 측정되는 신호를 디지털 오실로스코프(TDS 744A)로 측정하여 방전 특성을 분석하였다. 벤젠 및 부산물 측정은 FTIR (ABB Bomem, MB 104)를 사용하여 촉매 후단부에서 측정하였고 진공펌프와 유량계를 이용하여 적정량의 시료 가스가 일정하게 가스 셀을 통과하도록 하였다.

대상 데이터

5 mm이고 반응기 외벽에 175 mm 길 이의 구리테이프를 부착하여 접지전극으로 사용하였다. 직경이 1/2 inch인 스테인레스 스틸로 만들어진 튜브를 방 전극으로 사용하였으며 반응기와 방 전극 사이에는 비드형태의 알루미나 (AhQ:, ) 에 광촉매 (P-25)가 코팅된 것을 사용하였다. Nz와。2는 배경 기체로 봄베 기체를 사용하였으며 MFC를 이용하여 유량을 조절하였고 반응기로 유입되는 전체 유입 가스 유량은 약 3 LPM으로 고정하였다.
파이렉스로 만들어진 반응기의 내경과 두께는 각각 27 mm, 1.5 mm이고 반응기 외벽에 175 mm 길 이의 구리테이프를 부착하여 접지전극으로 사용하였다. 직경이 1/2 inch인 스테인레스 스틸로 만들어진 튜브를 방 전극으로 사용하였으며 반응기와 방 전극 사이에는 비드형태의 알루미나 (AhQ:, ) 에 광촉매 (P-25)가 코팅된 것을 사용하였다.

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