• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.150.1-150.1
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• 2010

가스 하이드레이트는 물분자와 저분자량의 가스분자가 고압과 저온에서 수소결합을 이루며 형성되는 결정성 화합물을 말한다. 최근 가스 하이드레이트의 물리적 특성과 형성 원리를 이용하여 다양한 분야로의 적용 연구가 수행되고 있는데 이의 효과적 달성을 위해서는 가스 하이드레이트의 상평형 연구가 필수적이다. 기존에 수행되는 상평형 실험 방법은 온도의 변화에 따라 하이드레이트를 해리시키고 압력의 변곡점을 찾는 것으로 최소 24시간이 소요되지만, 본 연구진이 제안하는 QCM을 이용한 방법은 1 ng의 무게에 1 Hz의 변화를 나타내는 수정진동자의 민감성을 이용한 것으로 약 2~3시간 내에 상평형 실험을 수행할 수 있고, 하이드레이트의 기억효과(Memory Effect)를 이용하여 연속적인 상평형 실험도 가능하다. 본 연구에서는 QCM 반응기의 원리 및 실험 방법에 대하여 설명하고 열역학적 촉진제를 첨가한 상평형 실험결과를 제시함으로써 상대적으로 저렴한 가격으로 다양한 촉진제와 억제제 첨가 시 나타나는 상평형 효과를 빠른 시간 내에 선별할 수 있는 방법으로 QCM을 이용한 방법을 제안하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.150.2-150.2
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• 2010

가스 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물 분자들이 수소 결합을 통해 형성하는 3차원의 격자구조에 저분자량의 기체 분자들이 포획되어 있는 결정성 화합물이다. 가스 하이드레이트는 형성 시 많은 양의 가스를 저장할 수 있는 특성을 가진다. 천연 가스를 심해저로 수송하는 수송관 내부에 가스 하이드레이트가 생성되면 막힘 현상이 일어나 비용과 시간 측면에서 막대한 손실이 일어날 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 열역학적 상평형 조건을 변화시켜 가스 하이드레이트 형성을 방지할 수 있는 열역학적 저해제에 관한 연구의 필요성이 요구된다. 본 연구에서는 Glycine, Alanine 등의 열역학적 저해제를 5, 10, 15 wt% 등으로 첨가하여 $CO_2$ 하이드레이트의 상평형 조건에 미치는 영향을 측정하였고, 각 물질을 12.5, 22.0 mmol%로 첨가하여 물질에 따라 상평형에 미치는 영향을 비교하여 보았다. 또한 Alanine의 두 가지 광학 이성질체를 같은 농도로 첨가하여 각 물질에 따라 상평형에 미치는 영향을 비교하였다.

• 대한화학회지
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• 제67권1호
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• pp.54-63
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• 2023

이 연구에서는 2015 개정 교육과정 화학II 교과서 6종을 대상으로 상평형 그림의 조건, 정의, 임계점의 표시 유무와 실생활 예시 등을 분석하였다. 본 연구에서는 여러 선행 연구에서 지적한 문제점들이 2015 개정 교육과정 화학II 교과서에 반영되고 있지 않음을 확인했으며, 상평형 그림이 그려지는 조건이 명시되지 않은 것과, 상평형 그림을 정의하는 상황이 증기압력을 정의하는 상황과 동일한 것, phase diagram을 상평형 그림으로 번역한 것, 상(phase)과 상태(state)의 구분이 불분명한 것, 임계점을 상평형 그림에서 나타내지 않은 것, 실생활 예시를 매우 한정적으로 제시하고 있는 것 등을 문제로 제안하였다. 따라서 앞으로 이루어질 개정 교육과정 화학II 교과서에서는 여러 선행 연구들의 결과를 반영하는 것이 필요하며, 상평형 그림이 그려지는 조건을 명시하고, 상평형 그림을 정의하는 상황을 새로이 모델링하고, phase diagram을 상 도표라는 용어로 번역하고, 상과 상태의 구분을 명확히 하고, 상평형 그림에서 임계점을 표시하며 다양한 실생활 사례를 개발할 필요가 있다.

• 대한화학회지
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• 제51권6호
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• pp.577-584
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• 2007

본 연구에서는 대기 중에서 물의 증발이나 얼음의 승화와 같은 물의 상태 변화를 물의 상평형 그 림을 이용하여 어떻게 설명할 수 있는지를 제시하고자 하였다. 물의 상평형 그림은 1성분계의 상평형을 나타 낸 것이므로 원칙적으로 물만 존재하는 경우에 사용할 수 있는 것이다. 공기가 존재하는 경우에는 액체 물 또 는 고체 얼음이 있으면 항상 공기 중에 수증기가 공존하게 되며, 이 때 물 또는 얼음의 압력은 공기 중 수증 기의 부분 압력과 일치하지 않기 때문에 상평형 그림에 하나의 점으로 그 상태를 나타낼 수 없다. 그러나 공 기가 존재하는 경우에도 포화 수증기압은 물만 존재하는 경우와 거의 차이가 없으므로 상평형 그림의 증기 압 력 곡선과 승화 곡선을 이용하여 대기 중에서 물의 증발과 얼음의 승화를 설명할 수 있음을 논의하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.123.1-123.1
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• 2011

본 연구에서는 THF(Tetrahydrofuran)와 산화탄소나노튜브를 혼합한 유체가 메탄 하이드레이트 생성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 하이드레이트 생성실험을 수행하고 비교분석하였다. 먼저 하이드레이트 생성 시 정확히 큰 동공에 하나의 THF 분자를 위치시킬 수 있는 5.56 mol%의 THF 혼합유체와 0.003 wt%의 산화 탄소나노튜브를 첨가한 산화탄소나노유체에서 하이드레이트 생성실험을 수행한 결과 같은 과냉도에서 상평형은 THF가 우수하였으며, 하이드레이트 생성에 소모되는 가스소모량은 산화탄소나노튜브가 월등히 우수한 효과를 보였다. 따라서 이 두 종류 촉진제의 단점을 보완하고, 우수한 효과를 이끌어 내기 위해 THF와 산화탄소나노튜브를 혼합하였다. 0.003 wt%의 산화탄소나노유체에 5.56 mol%의 THF를 혼합하였으며, 하이드레이트 상평형, 가스소모량, 생성시간을 측정하여 증류수와 THF, 산화탄소나노유체와 비교하였다. 그 결과, THF+산화탄소나노튜브 혼합유체의 상평형은 THF의 상평형과 비슷하였으고, 과냉도 3.4K에서의 가스소모량은 산화나노유체가 증류수의 3.6배, THF가 증류수의 1.7배, THF+산화탄소나노튜브 혼합유체가 증류수의 5.2배로 THF+산화탄소나노튜브 혼합유체에서 가스소모량이 가장 높음을 알 수 있었다. 또한 하이드레이트 생성시간은 같은 과냉도에서 THF+산화탄소나노튜브 혼합유체가 THF보다 빠르며, 산화탄소나노유체의 하이드레이트 생성시간과 비슷함을 보였다. 따라서 THF+산화탄소나노튜브 혼합유체는 THF의 우수한 상평형 효과와 탄소나노튜브의 높은 가스소모량 효과를 같이 가지고 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.218.2-218.2
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• 2010

저분자량의 가스와 물이 물리적 결합으로 이루어진 가스 하이드레이트는 상대적으로 많은 양의 가스가 포집될 수 있다는 특성을 이용하여 다양한 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 매립지에서 발생되는 매립가스를 하이드레이트의 원리를 이용하여 효율적으로 저장 및 수송하기위한 공정에 적용하기위해 필요한 매립지 가스 하이드레이트의 상평형에 대한 특성을 분석하고자한다. 일반적으로 매립지 가스에는 메탄이 약 50%, 이산화탄소가 약 35%, 질소가 약 6% 포함되어 있으며 그 밖에 산소, 수분, 암모니아 황화수소 메르캅탄 등 할로겐 계통을 포함한 탄화수소계화합물 수십여종이 포함되어 있다. 이러한 매립지가스를 하이드레이트화 하기위해서는 매립지가스에 포함된 다양한 성분들이 하이드레이트 형성에 미치는 영향을 알아볼 필요가 있다. 특히 황화수소의 경우 독성이 있으며, 실제 플랜트에서 장비의 부식등 악영향을 미치므로 이와 관련한 기초 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 메탄, 이산화탄소, 황화수소가 각각 49.9%, 50.05%, 500ppm의 조성으로 이루어진 혼합가스를 이용하여 하이드레이트 생성 및 해리 시 거동을 측정하고 그 상평형 영역을 기존데이터와 비교분석 하였다. 25bar, 36bar에서 측정한 상평형 데이터는 한국해양대학교 에서 측정한 결과와 마찬가지로 실제 상평형 영역이 CSMHYD 프로그램으로 예측한 것보다 하이드레이트의 안정영역이 약 2bar 정도 높게 형성되는 것을 확인하였으며, $CH_4+CO_2+H_2S$ 혼합가스 하이드레이트의 생성 시 mol consumption은 $CH_4+CO_2$ 혼합가스 하이드레이트와 유사하게 나타났다. 이 결과로 유추하건대, 황화수소의 첨가는 하이드레이트의 형성 압력을 높이지만, 하이드레이트 형성률에는 크게 영향을 미치지 않는다고 할 수 있다.

• 청정기술
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• 제11권4호
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• pp.165-170
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• 2005

이 연구는 $CO_2$로부터 DMC를 직접 합성하는 공정의 연구를 위한 상평형 자료를 제공하는데 있다. 연구를 위해 Methanol-Water 시스템, Methanol-DMC 시스템, $CO_2$-DMC 시스템, $CO_2$-Methanol 시스템 그리고 DMC-Water 시스템의 상평형 데이터를 수집하였고, 화학 산업에서 널리 쓰이고 있는 Peng-Robinson 상태방정식과 Wong-Sandler 혼합규칙으로 상평형 계산을 수행하였다. 계산 결과 상평형 데이터와 비교적 잘 일치하는 결과를 보였다. 계산을 통해 구한 최적화된 상태방정식의 매개변수는 직접 합성법의 기초연구 및 공정 개발 그리고 공정 최적화에 유용한 자료로 사용될 것으로 생각된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.215.1-215.1
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• 2010

가스 하이드레이트는 작은 고체 부피 내에 막대한 양의 가스를 저장할 수 있다는 특성으로 인하여, 최근 천연가스 혹은 메탄의 저장 매체로 활용하기 위한 연구가 활발히 진행중에 있다. 하지만 실제 응용을 위해서는 미세구조 분석이 수행되어 하이드레이트 형태로 저장할 수 있는 정확한 저장 용량을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 여러가지의 고리형 에테르, 고리형 에스테르 및 고리형 케톤 화합물들을 테스트하여 메탄 가스와 반응하는 6가지의 새로운 sII 혹은 sH 하이드레이트 형성제를 파악하였다. 또한 새로이 발견된 형성제 모두에 대하여 하이드레이트 상평형도 측정하였다. 얻어진 상평형 데이터는 하이드레이트 안정영역과 게스트 분자 크기 간에 뚜렷한 상관관계가 있음을 입증하였다. 아울러 형성된 하이드레이트 샘플은 고체 분말 X-선 회절과 고체상 13C NMR 분석을 수행하여 하이드레이트 구조와 게스트 포집률을 조사하였다. 마지막으로, 비슷한 화학 구조식을 갖고 있음에도 2-methyltetrahydrofuran과 3-methyltetrahydrofuran, 혹은 4-methyl-1,3-dioxane과 4-methyl-1,3-dioxolane은 서로 다른 하이드레이트 결정 구조를 보여 주었는데, 이러한 차이는 하이드레이트 결정 구조를 결정짓는 게스트 분자 크기, 즉 임계 게스트 분자 크기를 파악하는 데에도 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이라 판단된다.

• 공업화학
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• 제22권4호
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• pp.390-394
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• 2011

디테트라하이드로퍼퓨릴프로판(Ditetrahydrofurfurylpropane, DTHFP, ($CH_2CH_2CH_2OCH)_2C(CH_3)_2$)과 용매인 사이클로헥산(Cyclohexane), 노말헵탄(n-Heptane), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 그리고 물을 포함하는 각 이성분계의 기액상평형을 측정하였다. 기액 상평형 측정은 DTHFP의 농도가 낮은 영역에 대하여 실시하였다. NRTL 모델을 이용하여 기액 상평형을 해석하였으며 측정된 실험자료를 이용하여 NRTL 모델의 이성분계 상호작용 매개변수를 회귀분석하였다.

• 시멘트
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• 통권123호
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• pp.17-21
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• 1991