• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.219.2-219.2
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• 2010

가스하이드레이트(gas hydrate)는 고압과 저온 조건에서 물분자간의 수소결합으로 형성되는 3차원 격자구조에 동공(cavity)이라는 빈 공간이 생기고 이 동공에 가스가 물리적으로 포획되어 생성되는 것으로, 수소결합을 하는 물의 격자(Host) 내에 메탄등의 저분자가스(Guest)가 포획된 결정체이다. 가스 하이드레이트는 미량의 물을 첨가, 가압하면 부피비로 약 200배의 가스를 고상의 형태로 저장할 수 있으며, 열역학적으로 안정된 결정체이기 때문에 하이드레이트로 존재하기 위한 최소한의 온도, 압력조건이 충족되면 고상으로 항구적인 존재가 가능할 수 있어 가스의 수송 및 저장에 높은 경제성을 가지는 방법이다. 현재 운영중인 전국의 242개소 매립지 중에서 발전 및 연료로 활용가능한 조건을 같춘 자원화 대상 매립지는 약 14곳에 불과한 형편이고 이들 중 대부분 시설은 자원화 시설을 운영하고 있으나. 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG에 대하여 효율적인 이용 및 처리 방안이 없어 태워 없어지거나 방치하는 등 매립가스를 활용하는 기술은 미흡한 실정이다. 이러한 LFG는 많은 환경적인 문제를 야기하지만, 50vol% 이상의 고농도 메탄이 함유되어 있어 이를 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제를 해결함과 동시에 신재생에너지원으로 활용 가능하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG를 활용하기 위하여 하이드레이트 형성/해리 Pilot plant의 제작을 통하여 $CH_4$와 $CO_2$(단일, 복합가스의 실험)의 하이드레이트화 연구를 진행 중이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.481-484
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• 2007

마이크로 이미징은 물 분자가 하이드레이트 구조로 전환되는 것을 미시적으로 관찰할 수 있다. 본 고에서는 메탄과 $CO_2$ 하이드레이트 생성 실험을 실리카 젤과 bulk water를 이용해 실시하면서 이를 마이크로 이미징으로 관찰한 결과를 제시하고자 한다. Bulk water에서 하이드레이트 shell에 의해 하이드레이트 생성 속도가 제한을 받는 반면, 실리카 젤에서는 미세 pore에서의 생성 특성이 매우 빠르게 진행되는 것으로 관찰되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.219.1-219.1
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• 2010

매립지에서 유기물의 분해로 발생되는 매립가스는 악취 등으로 인한 대기오염뿐만 아니라 온난화지수가 21인 메탄이 약 50vol% 포함되어 있어 지구온난화에 큰 영향을 미친다. 하지만 매립가스를 에너지원으로 활용하면 대기오염저감, 지구온난화 감소, 대체에너지원 확보뿐만 아니라 CDM사업 등과 연계하여 부가수익창출이 가능하다. 현재 국내에는 약 242개의 폐기물매립지가 있는데, 이중 매립가스를 활용하는 곳은 단지 14개소로 개별 경제성이 있는 대형매립지에서만 자원화시설을 설치하여 운영 중이며 그 외 매립지에서는 매립가스를 소각 또는 단순 대기 방출하여 대기오염유발과 동시에 대체에너지원 미활용으로 국가차원에서 큰 손실이므로 이를 활용할 수 있는 기술개발이 시급하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 매립가스를 중심적환장으로 이송하여 경제성을 가지는 에너지원으로 활용할 수 있는 기술개발을 목표로 하이드레이트 기술을 접목한 기초연구를 수행하였다. 매립지에서 매립가스가 생성되는 과정에 표층부의 균열 및 차수막의 손상과 포집하는 공정에서 블로워 등의 사용으로 질소가 다량 포함되며 질소의 경우 상당히 높은 압력과 낮은 온도에서 하이드레이트를 형성하므로, 매립가스 하이드레이트 형성시 질소의 영향에 대해 알아보았다. $CH_4+CO_2$ System과 $CH_4+O_2+N$ System에 대하여 각각의 실험조건에서 Kinetic을 측정하였으며, 실험전후의 가스 조성을 Gas Chromatography로 정성, 정량 분석하였다. 실험결과 매립가스에 공기가 유입될 경우, 질소의 영향으로 하이드레이트 생성조건이 가압되었고 하이드레이트 내 메탄의 함량비율이 줄어들었다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.19 no.3
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• pp.54-59
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• 2015

The gas hydrate of 10 trillion tons are buried under continental slope in the world(permafrost : 2%, marine continental slope: 98%), but technology for the the commercial gas recovery has not developed yet. There are normally four representative recovery methods: depressurization method, thermal stimulation method, inhibition injection method, and displacement method. This study focuses on change of dissociation time and gas production according to gas hydrate saturation rate and depressurization rate. It was found that the correlation between depressrization rate and dissociation time was like as $Y=0.0004X^2-0.499X+176.86$. It was also found that the bigger depressurization rate is, the better production is(methane gas is produced over 46.2% at depressurization rate 50% compared with 40%). However, on the contrary to this, it is presumed that gas production is decreased at 60% due to gas hydrate reformation.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.691-694
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• 2009

TBAB (Tetra-n-butyl ammonium bromide)는 상압에서 semi-clathrate를 형성하는 물질로서 최근 열역학적 촉진제 및 기체 저장 물질로서 주목받고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성 시TBAB가 열역학적 촉진제로서 미치는 영향을 알아보기 위해 다양한 농도 (5, 10, 40, 60 wt%)의 TBAB를 $CH_4\;+\;H_2O$계, $CO_2\;+\;H_2O$계, $N_2\;+\;H_2O$계에 첨가하여 가스 하이드레이트 3상 평형 (H - LW - V)을 측정 하였다. 실험 결과 TBAB의 조성에 따른 촉진경향은 각 계가 유사하지만, 촉진 정도는 $N_2\;+\;H_2O$ 계가 앞의 두계에 비해 월등히 큰 것을 알 수 있었다. 또한, TBAB 농도가 40 wt% 일때 촉진효과가 가장 크게 나타났으며, 그 이상의 농도에서는 반대로 촉진효과가 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 혼합 하이드레이트 형성에 참여하지 못한 TBAB가 가스 하이드레이트 형성을 억제하기 때문으로 사료된다. 결과적으로 가스하이드레이트 공정에 TBAB를 열역학적 촉진제로서 적용할 경우 촉진효과가 가장 큰 40 wt% 범위의 농도로 사용하는 것이 가장 적절할 것으로 사료된다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성을 이용한 천연가스 수송/저장법을 위한 연구뿐만 아니라 기체 분리 공정 개발과 관련된 연구의 중요한 기초 자료가 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.569-572
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• 2007

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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.125.2-125.2
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• 2011

청정 에너지원으로 높은 잠재력을 가지고 있는 가스하이드레이트는 상업적 기술개발이 미확보된 상태이다. 현재 전 세계적으로 가스하이드레이트 개발 및 생산에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이에 대한 기초자료로서 가스하이드레이트가 함유된 퇴적층의 물성자료가 필요하다. 특히, 현장 시료에 대한 물성 측정은 향후 가스하이드레이트 개발 및 생산 계획을 수립하는데 있어서 매우 중요하다. 탄성파 측정 결과는 다른 물성 들에 비하여 하이드레이트 함유 시료의 성형과정에 큰 영향을 받는다. 또한 그 외의 실험 경계조건과 취득 자료의 처리 과정에도 매우 민감하게 반응한다. 따라서 측정을 하는 과정은 물론 측정 후 자료의 활용 과정에서 다양히 고려해야 할 점들이 있다. 본 연구에서는 인공 모래를 이용하여 다양한 조건에서 탄성파 속도를 측정한 후 그 결과를 토대로 하여 기존의 연구 결과와 비교하여 음파 측정연구 시 고려해야 할 기술적 사항 들을 정리해 보았다. 실험에 사용된 장비는 고압의 퇴적층을 모사할 수 있는 압력셀과 메탄과 염수 주입에 사용되는 유체 주입장비, 하이드레이트 형성을 위한 온도조절장비, 자료 획득 장비로 구성되어 있다. p파 속도는 음파 송수신장비를 사용하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.403-406
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• 2006

최근 막대한 매장량으로 인해 미래의 비재래형 에너지원으로 주목받고 있는 천여가스 하이드레이트는 고압 저온 환경에서 수소결합을 하는 고체상 격자 내에 객체분자인 가스분자가 포획되어 형성된 가스하이드레이트의 일종으로 영구 동토지역과 심해저의 퇴적층에 광범위하게 분포되어 있다. 본 연구에서는 이러한 가스하이드레이트의 개발기술과 천연가스의 저장과 운송기술에 관한 미국 일본 유럽 등 특허 3극 및 한국 특허 총 357건을 추출하고 특허정보 분석을 실시하여 국내외 기술개발 동망 및 기술변화 추이를 살펴보았다. 특허 검색에 사용된 DB와 분석도구는 특허청 선행기술 전문조사기관 등으로 지정된 (주)윕스사의 WIPS와 ThinKlear이며, 미국/일본/유럽 등 특허 3극과 한국에서 공개 또는 등록된 특허를 검색대상으로 하였다 자원으로서 천연가스 하이드레이트를 개발하는 기술과 관련하여 총 193건의 특허가 추출되었으며, 이 때 사용하는 방법에는 감압법, 열처리법, 억제제 주입법 등이 있었다. 또한 연료용 가스, 특히 메탄가스의 수송 및 저장에는 통상 액화하여 액화천연가스로 수송하는 방법이 사용되고 있으나 가스하이드레이트를 이용할 경우 액화천연가스를 이용하는 것보다 더 경제적임이 보고되면서 이와 관련된 연구가 활발히 진행 중이며, 총 164건의 특허가 추출되었다. 상기 추출된 총 357건을 대상으로 연도별 출원동향, 국가별 점유율 및 시계열 분석, 분류기술별 출원동향 등의 특허정보 분석을 수행하였다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.38 no.2 s.171
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• pp.165-176
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• 2005

Natural gas in deep sediment may occur in three phases based on the physical and chemical conditions. If the concentration of gas in pore water is less than the solubility, gas is dissolved. If the concentration of gas is greater than its solubility (water is saturated or supersaturated with gas), gas occurs as a fee gas below the gas hydrate stability Lone (GHSZ) and is present as solid hydrate within the GHSZ. The knowledge of gas concentration in deep sediment appears critical to determine the phase of natural gases and to understand the formation and distribution of gas hydrate. However, reliable data on gas concentration are usually available only from the upper section of marine sediment by the headspace gas technique, which is widely used for sampling of gases from the sediments. The headspace gas technique represents only a fraction of gases present in situ because sediments release most of the gases during recovery and sampling. The PCS (Pressure Core Sampler) is a downhole tool developed to recover a nominal $1{\cal}m$ long, $4.32{\cal}cm$ diameter core containing $1,465cm^3$ of sediment, pore water and gas at in situ pressure up to 68.9 MPa. During Leg 204, the PCS was deployed at 6 Sites. In situ methane gas concentration and distribution of gas hydrate was measured by using PCS tool. Characteristics of methane concentration and distribution is different from site to site. Distribution of gas hydrate in the study area is closely related to characteristics of in situ gas concentration measured by PCS.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.26 no.2
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• pp.19-25
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• 2006

Methane hydrate, non-polluting new energy resource, satisfies requirement and considered as a precious resource that can prevent the global warming. Fortunately, there are abundant resources of methane hydrate distribute in the earth widely. Therefore, developing the techniques that can utilize these gases effectively is highly desired. The work in this paper here is to develop a skill which can transport and store methane hydrate. As a first step, the equilibrium experiment was carried out by increasing temperatures in the cell at fixed pressures. The influence of gas consumption rates under variable degree of subcooling, stirring and water injection has been investigated formation to clarify kinetic characteristics of the hydrate. The results of present investigation showed that the enhancements of the hydrate formation in terms of the gas/water ratio are closely related to operational pressure, temperature, degrees of subcooling, and water injection.