이 연구는 단성분계(메탄)과 다성분계(천연가스) 하이드레이트의 상평형 조건을 관찰하고, 반응시간에 따른 하이드레이트 생성 거동을 관찰하여 비교 분석하였다. 단성분과 다성분계 하이드레이트의 차이점은 크게 유도지체시간과 안정 영역이다. 반응시 다성분계 하이드레이트는 가스의 성분들이 서로 다른 농도변화를 나타내었으며, 제조된 하이드레이트를 해리시켰을 때도 서로 다른 해리 속도에 의해 각 가스 성분들의 농도가 변화되었다. 압력이 6 MPa이고, 온도가 276.65 K이며, 교반속도가 600 rpm일때 다성분계 하이드레이트 제조시 메탄이외의 여러 가스 성분들에 의해 하이드레이트 핵 생성이 빠르게 진행되어 유도지체시간은 짧다. 그리고 단성분계 하이드레이트는 단일 성분으로 이루어져 있으므로 안정 영역이0.055 mole of $CH_4$/mole of water에서 보다 뚜렷하게 관찰되고, 다성분계 하이드레이트는 안정 영역이 0.04 mole of $CH_4/$mole of water에서 관찰된다.
지환족 다이안하이드라이드인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (DOCDA)와 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA)에서 합성된 폴리이미드는 유기용매에 잘 용해되는 폴리이미드로 알려져 있다. 이러한 DOCDA-ODA 폴리이미드의 기체 투과특성을 평가하고 투과선택도를 개선시키기 위해서 DOCDA-ODA 반응물에 세 가지 dianhydride 단량체((4,4'-(hexafluoroisoproplidene)diphthalic anhydride (6FDA), 4,4'-biphthalic anhydride (BPDA), 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA))를 각각 20 mol% 첨가하여 순수중합체 및 공중합체를 합성하였다. 폴리이미드 합성이 성공적으로 이루어졌음을 FT-IR을 통해 확인하였고, 그들의 열적특성은 DSC를 통해 알아보았다. 제조된 폴리이미드들의 $CO_2/CH_4$에 대한 기체투과도와 선택도는 time-lag법을 이용하여 측정하였다. 그 결과 순수고분자인 DOCDA-ODA의 경우 $CO_2$ 투과도는 1.71 barrer, $CO_2/CH_4$ 선택도는 74.35의 우수한 투과특성을 보였다. 세 가지 공중합체의 경우 DOCDA-ODA에 비해 $CO_2$ 투과도는 높게 나타난 반면에 $CO_2/CH_4$ 선택도는 감소하였다. 특히, 6FDA를 첨가한 경우 $CO_2/CH_4$ 선택도는 DOCDA-ODA보다 다소 낮은 결과를 나타내었지만 $CO_2$ 투과도가 크게 증가하였음을 확인할 수 있었다.
GTL(gas-to-liquid) 합성유 제조용 SCR(steam carbon dioxide reforming) 공정의 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 온도 및 $CH_4/steam/CO_2$ 반응물 비와 같은 변수를 바꾸어 가면서 SCR 공정을 위한 최적 운전조건을 살펴보았다. 공정 시뮬레이션을 위해 Aspen Plus를 사용하였다. 또한 정상상태 가정하의 열역학적 물성치 계산을 위해 Aspen Plus의 RSK (Redlich-Kwong-Soave) 상태방정식을 사용하였다. FT 공정을 위한$H_2/CO$ 비, $CH_4$ 전환율, $CO_2$ 전환율을 살펴봄으로써 최적의 온도와 최적의 반응물 비를 결정하였다. 시뮬레이션 결과, SCR reformer 촉매층 출구 최적온도는 상압에서 $850^{\circ}C$ 였으며, 이 온도에서 $CH_4$ 전환율은 99%, $CO_2$ 전환율은 49%로 계산되었고, $CH_4/steam/CO_2$ 최적 반응물 비율은 1.0/1.6/0.7로 나타났다.
Diamond thin films were synthesized on WC-Co substrate at various experimental parameters using 13.56MHz RF PACVD(radio frequency plasma-assisted chemical vapor deposition). In order to increase the nucleation density, the WC-Co substrate was polished with 3$\mu\textrm{m}$ diamond paste. And the WC-Co substrate was pretreated in HNO$_3$: H$_2$O = 1:1 and O$_2$ plasma. In H$_2$-CH$_4$gas mixture, the crystallinity of thin film increased with decreasing CH$_4$concentration at 800W discharge power and 20torr reaction pressure. In H$_2$-CH$_4$-O$_2$gas mixture, the crystallinity of thin film increased with increasing O$_2$concentration at 800W discharge power, 20torr reaction pressure and 4% CH$_4$concentration.
고주파플라즈마 CVD법으로 CH4와 H2의 혼합가스로부터 실리콘과 석영기판 위에 다이아몬드 입자와 박막을 성장시켰다. 기판과 기판지지대 사이에 금속판을 삽입함으로써 기판의 온도와 성장된 박막의 두께를 비교적 균일하게 할 수 있었다. 방전전력이 같은 경우 성장된 박막의 형태는 반응관 압력을 증가시킴에 따라 자형면을 가진 입자로부터 미립자 도는 구성의 입자로 변화되었다. $H_2와{\;}CH_4의$ 혼합가스로부터 Si기판 위에 다이아몬드 박막을 성장시키는 경우, CH4 농도가 0.5vol% 이하가 되어야만 양질의 다이아몬드 박막을 성장시킬 수 있었다. 성장된 다이아몬드 박막은 SEM, XRD 및 Raman 분광기를 사용하여 평가하였다.
천연가스의 주요 구성성분은 메탄, 에탄, 프로판으로 99%이상 차지하고 있으며 천연가스 하이드레이트(NGH)는 압축천연가스(CNG)에 비해 체적당 질량이 크고 액화천연가스(LNG) 보다 상대적으로 유리한 온도 및 압력조건으로 인해 천연가스의 경제적인 저장 및 수송 수단으로 주목 받고 있다. $CH_4$ - $C_2H_6$, $CH_4$ - $C_3H_8$ 혼합가스 하이드레이트의 제조시 반응시간에 따른 하이드레이트의 거동을 관찰하였으며 생성조건의 변화에 따른 하이드레이트의 생성속도를 비교하였다. 하이드레이트의 생성이 진행될 때 기상에서의 $C_2H_6$, $C_3H_8$의 몰 비는 감소함을 보여주었고 이러한 변화는 $CH_4$ - $C_3H_8$가 $CH_4$ - $C_2H_6$보다 더욱 빠르게 진행되었다. 또한 생성된 하이드레이트의 해리과정이 진행될 때 역시 서로 다른 해리속도에 의해 조성의 변화를 관찰 할 수 있었다.
Almost half of New Zealand's greenhouse gas emissions arise from agriculture and enteric methane ($CH_4 $) emissions arising from ruminant animals constitute 30% of total $CO_2$-e emissions. Enteric $CH_4$ emissions have increased by 9% since 1990. Extensive research has been undertaken to develop reliable methods for measuring enteric $CH_4$ emissions. New Zealand studies using the SF6 tracer technique suggest that on average this technique yields similar values to the 'gold' standard of calorimetry, but with a larger variance. National inventory estimates based on results obtained using the $SF_6$ technique will therefore overestimate the uncertainty. Mitigating emissions can be achieved by changing feed type but there are practical and cost barriers to the use of alternative feeds. Forages containing condensed tannins do reduce emissions but are agronomically inferior to the forages currently used. Rumen additives have shown some success in-vitro but results from in-vivo trials with both monensin and fumaric acid have been disappointing. The development of methods for directly manipulating rumen microorganisms are at an early stage and work to develop vaccines that can inhibit methanogenesis has yielded mixed results. The successful identification of sheep with contrasting $CH_4$ yields raises the possibility that, in the long term, a breeding approach to $CH_4$ mitigation is feasible.
The gas phase thermal decomposition of 1-bromo-3-chloropropane in the presence of radical inhibitor was studied by using the conventional static system. The mechanism of unimolecular elimination channel is shown below. [...] In this scheme, the total molecular dissociation rate constant, ($k_1\;+\;k_2$), for the decomposition of $BrCH_2CH_2CH_2Cl$ was determined by pyrolyzing the $BrCH_2CH_2CH_2Cl$ in the temperature range of $380-420^{\circ}C$ and in the pressure range of 10∼100 torr. To obtain $k_3\;and\;k_4,\;and\;to\;obtain\;k_1\;and\;k_2$ independently, the thermal decompositions of allyl chloride and allyl bromide were also studied. The Arrhenius parameters for each step are as follows; $log\;A_{\infty}\;=\;14.20(sec^{-1}),\;E_a$ = 56.10(kcal/mol) for reaction path 1; $log\;A_{\infty}\;=\;12.54(sec^{-1}),\;E_a$ = 49.75(kcal/mol) for reaction path 2; $log\;A_{\infty}\;=\;13.41(sec^{-1}),\;E_a$ = 50.04(kcal/mol) for reaction path 3; $log\;A_{\infty}\;=\;12.43(sec^{-1}),\;E_a$ = 52.78(kcal/mol) for reaction path 4; Finally, the experimentally observed pressure dependence of the rate constants in each step is compared with the theoretically predicted values that are obtained by the RRKM calculations.
This study was conducted to serve as the basis for establishing a standard cultivation, which enhances the alternative utilization of pig manure, a major cause of environmental pollution, by finding a means for reducing greenhouse gas emissions for eco-friendly cultivation. In a laboratory, $CH_4$ and $CO_2$ emission patterns were investigated corresponding to incremental pig manure treatments in paddy soil. The emissions peaked 12 to 27 days after manure application in the 100~400% applications. It was found that increasing applications of pig manure resulted an increase in $CH_4$ and $CO_2$ emissions. Additionally, application of more than 150% emitted a larger amount of these gasses than applying chemical fertilizer. However, the test application of 100% pig manure emitted a smaller amount of $CH_4$ and hence Global Warming Potential (GWP) than those emitted by chemical fertilizer. If appropriate amount of fertilization is applied in compliance with the standard application rate, the pig manure may be effective in reducing greenhouse gas emissions and the soil environment made more favorable than with the use of chemical fertilizer.
$CO_2$ 주입에 의한 석탄층 가스생산거동을 평가하기 위해서는 석탄에 대한 $CH_4$과 $CO_2$의 가스흡착거동을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 $CO_2$ 회수증진공법이 가능한 석탄층 심도내 압력과 온도가 흡착량 에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위해서 압력은 상압에서 1400 psia의 범위까지, 온도는 $15^{\circ}C$에서 $45^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$ 간격으로 흡착량 실험을 수행하였다. 그 결과, $CO_2$와 $CH_4$ 모두 탄층 압력이 커질수록 흡착량이 증가하는 반면에, 온도가 증가할수록 $CO_2$와 $CH_4$의 흡착량은 일정한 비율로 감소하는 것으로 나타났다. 또한 심도 800m 이하의 범위내에서는 심도가 깊어질수록 $CO_2$ 격리량 및 $CH_4$ 생산량은 증가하지만, 심도에 대한 증가폭은 지속적으로 감소됨을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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