• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.148.1-148.1
• /
• 2011

본 연구에서는 가스 하이드레이트의 미래 상업생산을 위한 연구활동으로 동해 울릉분지 현장시료를 채취하여 가스 하이드레이트 함유토의 열전도 현상에 관한 연구를 실시하였다. 두 종류의 현장시료를 이용하여 메탄 하이드레이트를 생성하여 공극비 및 포화도에 따라 조건을 달리하여 실험을 수행하였다. 열전도도 측정을 위하여 Transient Plane Source (TPS) 기법을 이용하였다. 현장시료의 사용에 앞서 예비실험으로써 F110표준사를 사용, 비교 분석 자료로써 활용하였다. 하이드레이트 생성 확률을 높이는 기법으로써 불포화시료를 동결, 해동 후 가스를 주입하였으며 동결된 불포화 시료의 열전달양상의 변화를 함께 고찰하였다. 실험결과, 하이드레이트의 포화도가 증가함에 따라 함유토의 열전도도의 증가함을 알 수 있어다. 거의 동일한 물과 GH의 열전도도에도 불구하고 하이드레이트 결정화 작용으로 동일한 포화도의 불포화 시료와 비교하여 약간의 상승을 보였다. 또한 공극비 및 흙을 구성하는 미네랄의 성분에 따라 열전도도의 발현 양상이 상이함을 관찰하였다. 이에 차후 하이드레이트 생산을 위한 현장 측정 및 전산 모사시 이에 관한 고려가 필요할 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.51 no.4
• /
• pp.500-505
• /
• 2013

In this study, we investigated the kinetics of gas hydrate formation in the presence of ionic liquid (IL). Hydroxyethyl-methyl-morpholinium chloride (HEMM-Cl) was chosen as a material for the promotion effect test. Phase equilibrium curve for $CH_4$ hydrate with aqueous IL solution was obtained and its induction time and consumed amount of $CH_4$ gas were also measured. Aqueous solutions containing 20~20,000 ppm of HEMM-Cl was prepared and studied at 70 bar and 274.15 K. To compare the measured results to those of the conventional promoter, sodium dodecyl sulfate was also tested at the same condition. Result showed that the hydrate equilibrium curve was shifted toward higher pressure and lower temperature region. In addition, the induction time on $CH_4$ hydrate formation in the presence of IL was not shown. The amount of consumed $CH_4$ was increased with the whole range of tested concentration of IL and the highest consumption of $CH_4$ happened at 1,000 ppm of HEMM-Cl. HEMM-Cl induced and enhanced the $CH_4$ hydrate formation with a small amount of addition. Obtained result is expected to be applied for the development of technologies such as gas storage and transport using gas hydrates.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.30 no.9
• /
• pp.67-75
• /
• 2014

Methane gas hydrate which is considered energy source for the next generation has an urgent need to develop reliable numerical simulator for coupled THM phenomena in the porous media, to minimize problems arising during the production and optimize production procedures. International collaborations to improve previous numerical codes are in progress, but they still have mismatch in the predicted value and unstable convergence. In this paper, FEM code for fully coupled THM phenomena is developed to analyze methane hydrate dissociation in the porous media. Coupled partial differential equations are derived from four mass balance equations (methane hydrate, soil, water, and hydrate gas), energy balance equation, and force equilibrium equation. Five main variables (displacement, gas saturation, fluid pressure, temperature, and hydrate saturation) are chosen to give higher numerical convergence through trial combinations of variables, and they can analyze the whole region of a phase change in hydrate bearing porous media. The kinetic model is used to predict dissociation of methane hydrate. Developed THM FEM code is applied to the comparative study on a Masuda's laboratory experiment for the hydrate production, and verified for the stability and convergence.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.19 no.3
• /
• pp.54-59
• /
• 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
• /
• 2006.06a
• /
• pp.403-406
• /
• 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.

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

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.11a
• /
• pp.569-572
• /
• 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
• /
• 2011.05a
• /
• pp.189.2-189.2
• /
• 2011

매립가스(LFG)는 약 50v/v% 이상의 메탄가스로 이루어져 있어 LFG의 자원화 사업은 국내 신 재생에너지를 이용한 발전사업 중 태양광사업 다음으로 활발히 진행되고 있다. LFG의 대표적인 활용기술로는 가스엔진, 가스터빈 및 증기터빈을 이용한 발전과 중질가스 및 고질가스 형태의 연료로 생산하는 방식 등이 있으며 이러한 분야에 매립지가스를 적용하기 위해서는 장치 부식의 주 원인이 되는 황화수소 가스의 제거가 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 황화수소 제거를 위해 하이드레이트와 마찬가지로 동공을 형성하여 가스의 포집과 저장이 가능한 하이드로퀴논(HQ)을 이용하고자 한다. HQ은 $0^{\circ}C$ 부근에서 해리되는 하이드레이트와 달리 상온에서 고체 형태로 구조를 유지할 수 있어 가스의 포집 및 저장에 용이한 장점이 있다. 메탄, 이산화탄소, 황화수소 혼합가스에서 황화수소 90% 이상 제거를 목적으로 HQ와 반응시켜 동공 내에 이들 가스의 포집여부를 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.61 no.3
• /
• pp.394-400
• /
• 2023

In this study, the tuning phenomena, gas storage capacity, and thermal expansion behaviors of binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates were investigated for the potential applications of clathrate hydrates to gas storage. To understand the tuning behaviors of binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates, ¹³C solid-state NMR spectroscopy was used, and the results confirmed that maximum tuning factors for the binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates were achieved at 0.5 mol% and 1.0 mol% of guest concentration, respectively. The gas storage capacity of binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates were also checked, and the results showed the CH₄ capacity of our hydrate systems was superior to that of binary (tetrahydrofuran + CH₄) and (cyclopentane + CH₄) clathrate hydrates. The synchrotron diffraction patterns of these hydrates collected at 100, 150, 200, and 250 K confirmed the formation of a cubic Fd-3m hydrate. In addition, the lattice constant of clathrate hydrates with cyclopentylamine and methane were larger than that with cyclopropylamine and methane due to the effects of molecular size and shape.

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