디젤엔진 배출가스 질소산화물 저감을 위한 암모늄 카보네이트 재응고 물질의 분석 연구

국문 초록 (Abstract)

디젤엔진에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물은 고온 산화 분위기에서 공기중의 질소와 산소가 결합하여 생성된다. 현재 디젤엔진에 적용되는 질소산화물 저감기술로는 NOx와 선택적으로 반응하여 NOx를 저감시키는 SCR(Selective Catalytic Reduction)기술로, 암모니아를 환원제로 공급한다. SCR 기술에 사용되는 환원제는 AdBlue<SUP>ⓡ</SUP>라는 우레아수용액 또는 DEF(Diesel Exhaust Fluid)를 사용하고 있지만, 액체의 특성상 ?12 ℃이하에서 빙결되며, 배기가스중 고체 생성물이 적층되거나, 배기온도 200 ℃이하의 저온에서 도징장치문제, 그리고 균일한 암모니아 농도 유지를 위한 믹서등의 장착으로 인하여 복잡한 패키징장치가 필요하다. 반면에, 암모니아 저장물질의 하나인 암모늄 카보네이트는 열분해 온도가 낮기 때문에 상온에서 적절한 열원을 인가하면 고체상태에서 직접 기체상태로 승화되며 암모니아 가스를 발생한다. 본 연구에서는 암모늄 카보네이트가 승화된 후, 냉각됨에 따라 생성되는 부산물질에 관한 분석연구를 수행하였다. 가시화 간이 반응기를 제작한 후, 반응기와 냉각수온도를 조절하여 압력과 온도를 계측하고, 포화압선도를 구하였다. 또한 자동차 작동환경을 모사하기 위하여 가열 및 냉각과정을 반복하여 간이반응기 내부의 응고 물질을 XRD(X-Ray Diffraction)와 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)을 이용하여 성분 분석을 수행하였다. 분석 결과로부터, 응고된 물질과 수차례 가열 및 냉각을 통해 획득된 부산물질은 암모늄 카보네이트의 성분과 유사하다는 것을 확인 할 수 있었다.