• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
• /
• v.29 no.4
• /
• pp.195-201
• /
• 2017

In this study, the viscosity of a $CO_2-gas$ mixture was investigated for the transportation of the captured $CO_2-gas$ in pipelines and for the designing of a thermal system, both of which involve the utilization of the $CO_2-gas$ mixture. The viscosities of the $CO_2-gas$ mixture, $CO_2+CH_4$, $CO_2+H_2S$, and $CO_2+N_2$ were predicted using three different models as follows : Chung, TRAPP, and REFPROP. The predictability values of the models were validated by comparing the estimated results with the experiment data for the $CO_2+CH_4$ and $CO_2+N_2$ under high-density conditions. The Chung model showed 2.41%, which is the lowest mean deviation of the prediction among the model. Based on the Chung model, the mixture mole fractions were changed from 0.9, 0.95, and 0.97, the mixture pressure was ranged from 80 bar to 120 bar by 10 bar, and the mixture temperature was varied from 310 K to 400 K by 10 K to observe the effects of the parameters on the mixture viscosity. Considering the high mole fraction of the $CO_2$ in the mixture, a significant variation of the mixture viscosity was observed close to the pseudo-critical temperature, and the viscosity for the $CO_2+H_2S$ mixture shows the highest values compared with those of the $CO_2+CH_4$ and $CO_2+N_2$.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
• /
• v.11 no.4
• /
• pp.191-198
• /
• 2008

To design a reliable $CO_2$ marine geological storage system, it is necessary to perform numerical process simulation using thermodynamic equation of state. $CO_2$ capture process from the major point sources such as power plants, transport process from the capture sites to storage sites and storage process to inject $CO_2$ into the deep marine geological structure can be simulate with numerical modeling. The purpose of this paper is to compare and analyse the relevant equations of state including ideal, BWRS, PR, PRBM and SRK equation of state. We also studied the effect of thermodynamic equation of state in designing the compression and transport process. As a results of comparison of numerical calculations, all relevant equation of state excluding ideal equation of state showed similar compression behavior in pure $CO_2$. On the other hand, calculation results of BWRS, PR and PRBM showed totally different behavior in compression and transport process of captured $CO_2$ mixture from the oxy-fuel combustion coal-fired plants. It is recommended to use PR or PRBM in designing of compression and transport process of $CO_2$ mixture containing NO, Ar and $O_2$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2008.05a
• /
• pp.584-587
• /
• 2008

최근 새로운 천연가스 수송/저장 방법으로 가스 하이드레이트 형성법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 천연가스의 저장 매체로 다공성 실리카 젤을 사용하였다. 다공성 매질을 사용할 경우 물이 기체와 접촉하는 면적이 극대화되어 하이드레이트로의 전환율이 높아진다. 기공의 직경이 각각 6.0, 15.0, 30.0 nm의 실리카 젤을 사용하여 270 - 285 K의 온도 범위와 0.5 - 3.0 MPa의 압력 범위에서 기공 크기의 분포를 고려하여 에탄 하이드레이트의 3상 평형점 (하이드레이트 (H) - 물 (LW) - 기상 (V))을 측정하였다. 기공의 크기가 작아질수록 벌크 상태의 에탄 하이드레이트에 비해 하이드레이트 평형 조건이 온도는 낮아지고 압력이 높아지는 저해효과가 커짐을 알 수 있었다. 천연가스 수송/저장으로의 응용을 고려할 경우 저해효과가 적은 30.0 nm 이상의 실리카 젤을 사용하는 것이 유용할 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 심해저 천연가스 개발, 이산화탄소 심해저장 등의 가스 하이드레이트 응용 연구에도 유용한 기초자료가 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.154.2-154.2
• /
• 2010

상대적으로 이산화탄소 배출량이 적으며, 기존의 천연가스를 대체할 수 있고, 21세기 신 에너지원으로 기대되고 있는 메탄 하이드레이트(Methane hydrate)는 태평양과 대서양의 대륙사면 및 대륙붕, 남극대륙의 주변해역 등지에서 자연적으로 발생한 메탄 하이드레이트의 분포가 확인되었으며, 그 매장량의 1조 탄소톤 이상으로 기존 화석연료의 매장량이 5천억 탄소톤, 대기중의 메탄가스가 3억 6천만 탄소톤임을 고려할 때 2배에 이르는 막대한 양이라고 보고하였다. 따라서 메탄 하이드레이트는 화석에너지를 대체할 수 있는 차세대 청정 에너지 또는 대체 에너지원으로서의 무한한 잠재력을 가지고 있어 새로운 에너지분야로 크게 주목을 받고 있다. 또한 하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 만약, 특성을 역으로 이용하여 산업적으로 고체화 수송을 할 경우 화수송보다 18-24%의 비용절감이 이루어질 것으로 예상되어진다. 그러나 메탄 하이드레이트를 인공적으로 만들경우 물과 가스의 반응율이 낮아 하이드레이트 형성시간이 상당히 길고 가스 충진율도 낮다. 따라서 본 연구에서는 하이드레이트를 빨리 만들며 가스 충진율도 증가시키기 위하여 증류수와 다공성물질이며 나노세공(Nano pore)을 가지고 있는 제올라이트를 증류수에 첨가하고, 초음파 분산하여 만든 혼합유체를 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트 형성 실험을 수행하여 비교 분석하였다. 그 결과 0.01 wt% 제올라이트 혼합유체에서 증류수보다 하이드레이트가 훨씬 빨리 생성되었으며, 메탄가스소모량은 ${\Delta}T_{subc}$=0.5K에서 약 4배 높음을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.185.1-185.1
• /
• 2011

본 연구는 중 소규모 매립지가스(LFG)의 활용을 위한 가스고체화(Gas-To-Solid) 기술개발을 목적으로 하고 있다. LFG는 환경적인 문제로 인하여 소각 등의 방법으로 처리하고 있으나, 약 5,000kcal/$m^3$의 높은 발열량과 일반적으로 매립 후 20~30년 후까지 지속적인 발생특성으로 안정적인 공급이 가능한 신재생에너지원으로 활용될 수 있다. LFG 자원화 할 경우 발전 및 중질가스 등으로 활용하는 것이나, 중소규모 매립장의 경우 경제성 등의 문제로 자원화하지 못하고 태워지거나 방치되고 있다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송 기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험을 통해 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2008.10a
• /
• pp.182-185
• /
• 2008

최근 새로운 천연가스 수송/저장법으로 가스 하이드레이트 형성법이 주목받고 있다.본 연구에서는 천연가스의 저장 매체로 다공성 매질인 실리카 젤을 사용하였다. 다공성 실리카 젤을 사용할 경우 물과 기체의 접촉면적을 극대화 시킬 수 있어 가스하이드레이로의 전환율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 천연가스 주성분인 에탄과 프로판 기체를 사용하였으며, 기공의 직경이 각각 6.0 nm, 15.0 nm, 30.0 nm, 100.0 nm의 다공성 실리카 젤을 사용하였다. 에탄은 270 $\sim$ 285 K의 온도범위와 9 $\sim$ 25 bar의 압력범위, 프로판은 260 $\sim$ 280 K의 온도범위와 1.8 $\sim$ 2.8 bar의 압력범위에서 기공 크기의 분포를 고려하여 하이드레이트(H)-물($L_W$)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 측정 결과 기공의 크기가 작아질수록 각각의 벌크 상태의 에탄 및 프로판 하이드레이트에 비해 하이드레이트의 평형조건이 온도는 낮아지고 압력이 높아지는 저해효과가 커짐을 알 수 있었다. 천연가스 수송/저장으로서 응용을 고려할 경우 저해효과가 적은 100.0 nm이상의 다공성 실리카 젤을 사용하는 것이 적절할 것으로 사료된다. 본 연구에서 얻어진 결과는 천연가스 수송/저장뿐만 아니라 심해저 천연가스 개발, 이산화탄소 심해저장 등의 가스 하이드레이트 용용 연구에도 유용한 기초 자료가 될 것이다.

• Transactions of the KSME C: Technology and Education
• /
• v.1 no.1
• /
• pp.123-128
• /
• 2013

Carbon dioxide Capture and Storage (CCS) is one of the key players in greenhouse gas (GHG) reduction portfolio for mitigating climate change. CCS makes it possible not only to reduce a huge amount of carbon dioxide directly from coal power plant but also to maintain the carbon concentrated-energy infrastructure. The objective of the present paper is to review and introduce R&D progress and large scale demonstration plan focused on marine geological storage in Republic of Korea.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.20 no.5
• /
• pp.309-317
• /
• 2010

CCS (Carbon dioxide Capture and Storage) is a means of mitigating the contribution of $CO_2$ to the Greenhouse gas, from large point sources such as power plants and steel companies. CCS is a process whereby $CO_2$ is captured from gases produced by fossil fuel combustion, compressed, transported and injected into deep geologic formations for permanent storage. CCS applied to a conventional power plant can reduce $CO_2$ emissions to the atmosphere by approximately 80~90% compared to a plant without CCS. The IPCC estimates that the economic potential of CCS will be between 10% and 55% of the total carbon mitigation effort by year 2100. In this paper, overseas sites where CCS technology is being applied and technical development trends for CCS are briefly reviewed.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
• /
• v.18 no.4
• /
• pp.266-276
• /
• 2013

The ocean is the largest reservoir of carbon in the climate system. Atmospheric $CO_2$ is efficiently transferred to the deep ocean by a process called the biological carbon pump: photosynthetic fixation of $CO_2$ at the sea surface and remineralization of sinking organic carbon at depths are main causes for the vertical contrast of carbon in the ocean. The sequestered carbon to the deep ocean returns to the sea surface by ocean circulation. Part of the upwelled $CO_2$ leaks into the atmosphere through air-sea gas exchange. It has been suggested that the air-sea partitioning of carbon has varied in concert with the glacial-interglacial climate variations, due partly to changes in ocean circulation. In this review paper, we briefly summarize key concepts of the oceanic carbon pump. We also discuss the response of the air-sea carbon partitioning to change in ocean circulation in the context of the glacial-interglacial climate change.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.152.2-152.2
• /
• 2010

LFG는 매립된 폐기물 중 유기성분이 혐기성조건에서 미생물에 의해 분해가 되면서 발생하며, 이러한 매립지가스는 주변 지역의 자연 및 생활환경에 악영향을 미치기 때문에 소각 등의 방법으로 LFG를 처리하고 있다. 일반적으로 매립지로부터 발생하는 가스의 량은 폐기물 1톤 당 $150{\sim}250m^3$로서 매립 후 2~3년 후에 최대량이 발생하며 매립 후 20~30년 후까지 지속적으로 발생함으로 안정적인 LFG의 공급이 가능하며, 메탄함량이 50%인 경우 약 $5,000kcal/m^3$의 높은 발열량을 가지므로 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제 해결 및 신재생에너지원으로 활용할 수 있다. LFG 자원화 할 경우 가장 안정적인 방안으로 발전 및 중질가스로 활용하는 것이나, 발전의 경우 최소 200만톤 이상의 매립용량을 갖추어야 경제적인 사업성을 확보할 수 있으며, 중질가스로 활용하는 경우 인근에 가스 수요처를 확보해야 하는 어려움이 있다. 만약 중 소규모의 매립장에서 발생하는 LFG를 안전하고 경제적인 조건으로 저장 및 수송할 수 있다면 중 소규모의 매립지에서 발생하는 LFG도 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 안전하고 경제적인 저장과 수송기술을 통하여 발전이 아닌 중질가스로의 활용도 가능하게 될 것이다. 또한 여러 곳의 매립장에서 발생한 LFG를 한 곳으로 집중시켜 고질가스로 전환하는 설비비용을 절감할 수 있으며, 정제된 고질가스를 이용하여 발전보다 경제적인 자동차 연료나 도시가스로 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험 결과 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로 하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다. 이때 생성된 슬러리상의 하이드레이트를 고압으로 배출하여 펠릿으로 형성시켰으며, 형성된 하이드레이트 펠릿의 경우 92.27%의 메탄을 포함하는 것을 확인하였다.