초록 ▼

□ 개발 목적 및 필요성
국내 제 7차 전력수급기본계획에 의해 LNG 복합화력 발전소에 대한 관심이 증가하고 있다. 또한, 원전에 대한 위험으로 기존 원전 차지 비중 41%에서 22~29%로 축소할 전망이다. 원전 대안으로 석탄화력 보다 LNG 복합 화력발전소가 전망적이다. LNG 발전소의 경우 배열회수 장치 내 탈질 설비가 효과적이다.
이때, SCR 촉매의 설치가 가능한 공간의 온도는 200℃ 이하이다. 따라서 촉매 설치가 가능한 공간에서의 질소사나화물 제거를 위해서는 저온 SCR 촉매에 대한 연구가 요구된다.
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□ 개발 목적 및 필요성
국내 제 7차 전력수급기본계획에 의해 LNG 복합화력 발전소에 대한 관심이 증가하고 있다. 또한, 원전에 대한 위험으로 기존 원전 차지 비중 41%에서 22~29%로 축소할 전망이다. 원전 대안으로 석탄화력 보다 LNG 복합 화력발전소가 전망적이다. LNG 발전소의 경우 배열회수 장치 내 탈질 설비가 효과적이다.
이때, SCR 촉매의 설치가 가능한 공간의 온도는 200℃ 이하이다. 따라서 촉매 설치가 가능한 공간에서의 질소사나화물 제거를 위해서는 저온 SCR 촉매에 대한 연구가 요구된다.

현재까지 저온 SCR 촉매에 관한 연구는 분말 타입으로 수행되어져왔다. 해외의 저온 SCR 촉매는 펠렛타입으로 제조되어 있으며, 이에 따라 차압이 상승하는 문제가 발생하고 있다. 따라서, 허니컴 타입과 같은 압력손실이 낮은 형태의 저온 SCR의 개발도 시급한 상황이다. 이와같이 저온 SCR 촉매의 경우는 촉매 지지체에 관한 연구는 미비한 상황이다. SCR 반응이 진행되는 저온에서는 촉매 지지체의 열전도성이 우수해야한다. 따라서 졸겔법을 이용한 나노기술을 통해 열전도성이 우수한 지지체를 이용한 적층분산형 촉매와 같은 저온 SCR 탈질촉매의 연구가 필요하다.

이에 본 연구과제를 통하여 저온SCR에 최적화된 촉매를 개발하되 크게 2가지 TYPE으로 촉매를 개발하는 것이 목적이다. 촉매의 TYPE은 Pellet type 과 Honeycomb type으로 적용처에 맞게 제공하는 것이 목적이며 최종적으로 90%이상의 NOx 저감성능을 갖는 촉매 및 시스템을 제공하는 것이다.

□ 연구개발 결과
1. 산업용 LNG 보일러 후단에서 발생되는 NOx를 제거할 수 있는 저온SCR 촉매를 개발하였으며 이 촉매는 배가스에 높은 수분이 포함되더라도 우수한 NOx 제거성능을 나타낸다.
2. 촉매의 형태는 pellet type과 적층분산형 type으로 저온SCR시장에서 경쟁력을 나타낼 수 있도록 생산 line-up을 구축하였다.
3. 유무기 binder를 개발하였으며 이는 적층분산형 촉매 type을 제조할 때 촉매의 접착성을 증진시켜주는 역할을 해준다.
4. 40CMM의 LNG보일러 후단에 시작품을 제작하여 평가한 결과 90%이상의 우수한 NOx 제거성능을 나타냄을 확인하였다.
5. Corrugate type의 촉매는 module 제조까지만 진행하였으며 향후 연구개발이 필요하다.

□ 성능사양 및 기술개발 수준
개발된 저온SCR 촉매모듈은 Pellet 및 Honeycomb type으로 개발이 되었다.
이는 기존시장에서 우위를 차지하고 있는 Pellet type의 촉매의 충분한 대응안이 될 것이라 판단된다. 특히 Honeycomb type 촉매의 경우 Pellet type이 가지고 있는 단점인 차압문제 및 반응기의 크기 등을 대폭 감소할 수 있다.

□ 활용계획
배열회수보일러(Heat Recovery Steam Generator)에 개발된 촉매를 적용이 가능할 것으로 판단되어진다. 촉매를 보일러 후단이 아닌 보일러 내부에 장착할 수 있는 공간이 있으며, 온도가 140~180℃로 낮아서 기존촉매를 적용하기에 어려움이 있다. 특히 중국 및 대만쪽에서 현재 이슈가 되고 있으며 현재 영업전략을 준비하고 있다.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
1. A low-temperature SCR catalyst capable of removing NOx from the downstream of an industrial LNG boiler has been developed. This catalyst exhibits excellent NOx removal performance even if the exhaust gas containshigh moisture.
2. The catalyst type is pellet type and laminar dispe

Ⅳ. Results
1. A low-temperature SCR catalyst capable of removing NOx from the downstream of an industrial LNG boiler has been developed. This catalyst exhibits excellent NOx removal performance even if the exhaust gas containshigh moisture.
2. The catalyst type is pellet type and laminar dispersion type type, and the production line-up is constructed so as to show competitiveness in low temperature SCR market.
3. Developed inorganic binder, which improves the adhesion of the catalyst when manufacturing a laminar dispersion type catalyst.
4. The prototype was manufactured at the end of 40CMM LNG boiler, and it was confirmed that it showed excellent NOx removal performance.
5. Corrugate type catalysts have only been developed until the module manufacture and further research and development are needed.

(출처 : SUMMARY 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 서 ... 3
• 요 약 문 ... 6
• SUMMARY ... 9
• 목차 ... 11
• 표목차 ... 12
• 그림목차 ... 14
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 23
• 1.1. 연구의 목적 및 배경 ... 25
• 1.2. 저온탈질 촉매의 필요성 ... 28
• 1.3. 선택적 촉매 환원 반응 ... 28
• 1.4. 선택적 촉매환원법에 사용되는 촉매 ... 31
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 33
• 3. 연구수행내용 및 결과 ... 37
• 3-1. 촉매제조 방법 ... 39
• 3.2. 고정층 실험장치 ... 41
• 3-1. MnOx/Me/Me/TiO2 촉매의 저온 반응활성 연구 ... 44
• 3.2. Mn/Me/Me/TiO2 촉매의 최적 제조조건 도출 ... 101
• 3-3. 배가스 성상에 따른 반응활성 연구 ... 126
• 3-4. 저온 SCR 촉매의 실증화를 위한 scale-up 촉매의 반응특성 평가 ... 134
• 3-5. 전해산화를 이용한 금속 표면 개질에 대한 연구 ... 150
• 3-6. 금속 표면의 TiO2 증착 및 접합성 향상 기술 ... 202
• 3-7. 양산화 대응을 위한 금속 표면 코팅 기술 개발 ... 258
• 3-8 유무기계 하이브리드 코팅법을 이용한 지지체 상의 적층분산형 촉매 및 고열전도성 저온 SCR 촉매 모듈 개발 ... 282
• 3-9. 촉매 모듈 디자인 ... 304
• 3-10. 현장실증평가 ... 322
• 4. 결론 ... 336
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 337
• 4-1. 목표달성도 ... 339
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 342
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 345
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 349
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 353
• 8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 357
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 361
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 365
• 11. 기타사항 ... 371
• 12. 참고문헌 ... 375
• 부 록 ... 381
• 끝페이지 ... 391