혼합전위식 자동차용 $NH_3$ 센서

Abstract

자동차 배기가스 중 NOx를 제거하기 위한 DeNOx SCR (Selective Catalytic Reduction) system에 적용하기 위한 $NH_3$ 가스센서로는 YSZ (Yttria - Stabilized Zirconia)고체전해질을 이용한 혼합전위식이 가장 유력한 방법이다. DeNOx SCR system은 자동차 배기가스 내의 NOx를 제거하기 위해 $NH_3$ 가스를 이용하여 인체에 무해한 $N_2$ 와 $H_2O$ 로 분해시킨다. 하지만 $NH_3$ 가 과다하게 배출될 경우 환경오염을 야기 할 수 있으므로 SCR 후단에 $NH_3$ 가스센서를 장착하여 Closed loop system을 적용하여야 한다. ZnO 감지물질을 적용한 센서는 높은 감도를 보이지만 1000ppm의 고농도 $NH_3$ 에 노출되었을 때 불안한 물질 특성을 보인다. $SnO_2$ 감지물질은 $NH_3$ 1000ppm 하에서 안정한 특성을 보이지만 CO 가스 1000ppm 에 대한 선택성이 매우 떨어진다. $SnO_2$ 감지물질 입자의 크기를 증가시켰을 때 CO 가스 1000ppm에 대한 선택성은 개선되었지만 낮은 기계적 강도로 센서로 사용하기에 어려움을 보인다. $Zn_2SnO_4$ 를 감지물질로 사용한 센서는 $NH_3$ 1000ppm 하에서 안정한 특성을 보이며 CO 가스 1000ppm 하에서도 우수한 선택성을 보인다. 또한 2주간의 실험동안 우수한 장기안정성을 타내고 있어 DeNOx SCR system에 적용하기 위한 $NH_3$ 가스센서의 감지물질로 적용할 수 있는 물질로 판단되어진다.