• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.395-398
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• 2006

동일한 조건에서 순수한 물과 계면활성제인 DBS(dodecyl bezebe sulfonic acid) 25ppm을 첨가한 물에 대해 천연가스 하이드레이트를 제조시 가스의 함유량은 각각 80배와 160배로 2배의 차이가 발생한다. 이에 대해 본 연구에서는 결정 생성 형태의 관찰 및 $^{13}C$ NMR을 사용한 분광학적 구조 분석으로부터 이의 원인을 찾고자 하였다. 순수한 물과 DBS를 미량 함유한 물을 사용하여 whiskery 결정을 생성시킨 결과, 순수한 물을 사용한 경우보다 섬유 다발 형태가 매우 활발한 형태의 결정 형태로 가스하이드 레이트가 생성됨을 알 수 있었다. 또한 400MHz의 NMR을 사용한 분광학적 구조 분석으로부터 천연가스하이드레이트는 구조-I과 구조-II가 혼재된 결정 구조를 이루고 있음을 알 수 있었다. 또한 DBS를 함유한 물에 의해 제조된 천연가스하이드레이트는 arge cage를 많이 생성시키는 역할을 하는 분석 결과를 보였고 이것이 가스 함유량을 증대시키는 원인 중의 하나임을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.545-548
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• 2009

최근 천연가스 개발의 중요성이 대두되면서 심해저 퇴적층에 존재하고 있는 천연가스 하이드레이트 개발에 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 심해저 퇴적층에 부존하는 가스 하이드레이트 조건과 유사하게 하기위해 3 wt% 농도의 염수를 다공성 실리카 젤 기공에 넣어 사용하였다. 기공의 직경에 따른 영향을 알아보기 위해 기공 직경이 각각 6.0, 15.0, 30.0 nm인 실리카 젤을 사용하여, 천연가스 주성분인 에탄, 프로판, 메탄+프로판 하이드레이트의 3상 (H-Lw-V) 평형을 측정하였다. 그 결과 기공의 크기가 작아질수록 각각의 벌크 상태의 에탄, 프로판, 메탄+프로판 하이드레이트에 비해 하이드레이트의 평형조건이 온도는 낮아지고 압력이 높아지는 저해효과가 커짐을 알 수 있었다. 실험값으로 부터 기공 내의 물과 하이드레이트상 사이의 계면장력 값을 Gibbs-Thomson식에 의해 구할 수 있으며, 열역학 계산을 통하여 실험값과 비교하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 심해저 천연가스 개발, 이산화탄소 심해저장 등의 가스 하이드레이트 응용 연구에 유용한 기초 자료가 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.591-594
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• 2008

지구 온난화 문제의 심각성이 대두되면서 이산화탄소 저감 기술에 대한 관심이 증폭되고 있다. 가장 이상적인 방법은 탄소가 포함되지 않은 청정 재생 에너지원이지만, 에너지 공급 규모 면에서 보면 근미래에도 화석 연료가 에너지 수요에 대한 주요 공급원으로 남아있을 것이라는 의견이 지배적이다. 많은 화석 연료 중 천연가스는 탄소 배출량이 가장 적은 청정 연료로 지난 10년간 수요가 폭발적으로 증가해왔다. 이를 고려해볼 때 탄소 배출량이 적은 천연가스를 생산하면서 이산화탄소를 격리 시킬 수 있는 기술은 매우 매력적이다. 본 연구에서는 심해저의 메탄 하이드레이트로 부터 천연가스를 생산하는 기술로서 이산화탄소와 질소의 혼합 가스를 사용하는 기술 개발의 일환으로 혼합 가스에 의한 메탄 하이드레이트 해리 속도를 $^{13}C$ NMR을 이용해 측정한 결과를 제시하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.5
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• pp.890-893
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• 2012

Gas hydrates are solid crystal structures formed by enclathration of gaseous guest species into 3-dimensional lattice structure of hydrogen-bonded water molecules. These compounds can be potentially used as an energy storage/transportation medium because they can hold a large amount of gas in a small volume of the solid phase. In addition, huge amount of natural gas, buried in seabeds or permafrost region in the form of the solid hydrate, is regarded as a future energy source. In this study, synthesized natural gas, whose composition is 90.0 mol% of methane, 7.0 mol% of ethane, and 3.0 mol% of propane, was used to identify formation behaviors of natural gas hydrates for the purpose of applying the gas hydrate to a storage/transportation medium of natural gas. According to the experimental results obtained by means of the solid-state NMR and high-resolution powder XRD methods, it is found that formed natural gas hydrates have crystal structure of the structure-II hydrate, and that methane occupies both small and large cages, while the others only occupy large ones. In addition, both the NMR spectroscopy and the gas chromatograph showed that there exists preferential occupation among the natural gas components during the hydrate formation. Compositional changes after the hydrate formation revealed that the preferential occupation is in order of propane, ethane, and methane (propane is the most preferential guest species when forming natural gas hydrates).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.124.2-124.2
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• 2011

천연의 메탄 하이드레이트를 생산하기 위한 방법으로 몇 가지가 알려져 있으나 최근의 연구 결과로는 감압법이 가장 효과적이며 경제성을 확보할 수 있다고 알려져 있다. 하지만 이 방법을 이용한 메탄 하이드레이트 개발생산 시에는 해리된 물과 가스가 동시에 생산유체로 발생하여 수송되며, 생성수에는 하이드레이트 전구체라고 알려진 미완의 하이드레이트 구조체가 남게 된다. 생산유체는 낮은 해수온도에 노출되어 가스 하이드레이트가 쉽게 재생성될 가능성이 높기 때문에 안정적인 가스 생산과 생산시설의 보호를 위해서는 적절한 가스 하이드레이트 재성성 억제대책이 필요하다. Kinetic 억제제의 적용이 많이 이루어지고 있는 가스전에서의 경험을 바탕으로 투여해 보는 시도를 하고 있지만 sII인 천연가스 하이드레이트에서의 억제효과와 비교하여 저하된 결과가 보고되고 있다. sI과 sII는 메커니즘의 차이로 인해 억제제의 성능이 다르게 나타난다. sI인 메탄 하이드레이트에 대하여 kinetic 억제제의 효과를 살펴보았고 이온성액체를 적용한 효과적인 sI 하이드레이트 억제기법을 보고한다. 또한 기존의 sII 억제제와 혼합하여 시너지효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.148.2-148.2
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• 2011

천연의 메탄 하이드레이트를 생산하기 위한 방법으로는 크게 다음의 세 가지가 알려져 있다; 감압법, 열 자극법, 저해제 주입법. 갑압법이 가장 경제성이 높은 방법으로 보고 있으며, 이를 활용한 개발생산 시에는 해리 이후의 잔류 물에서 하이드레이트 전구체라고 알려진 하이드레이트 구조가 남아 있으며 이는 생산된 메탄 가스의 이송 과정에서 하이드레이트 재생성의 위험을 높이게 된다. 하이드레이트 재생성을 방지할 수 있는 한 가지 수단으로는 억제제를 주입하는 방법이 가능한데, 적절한 양을 주입함으로써 생산의 경제성을 높일 수 있다. 최근 들어 kinetic 억제제의 적용이 인기를 얻고 있는 바, 수용성 고분자인 이들 억제제를 적용하여 초기 하이드레이트 핵 생성을 지연시킬 수 있다. 이들 kinetic 억제제를 메탄 하이드레이트 생산 과정에서 투여하는 방법을 실험적으로 측정해 보았고, 잔류의 하이드레이트 구조에 대한 존재여부에 대하여 간접적으로 증명해보고자 하였다. kinetic 억제제로는 Poly Vinyl Caprolactam (PVCap)을 선택하였다. 해리압력, PVCap 주입 농도에 변화를 주면서 메탄 하이드레이트 생산, 수송과정에서 발생할 수 있는 하이드레이트 재생성 억제에 대한 효과를 실험적으로 측정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.369-372
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• 2006

가스하이드레이트는 최근 고유가 시대에 기존화석에너지를 대처할 수 있는 가능성이 높은 에너지원이다. 이와 같은 이유로 정부는 2005년부터 본격적으로 가스하이드레이트 개발사업단을 발족시켜 국내의 부존형태와 매장량 평가를 위해 노력하고 있다. 2005년 2차원 정밀 물리탐사, 심해 퇴적물 채취 및 다각적 분석연구사업이 수행되었고, 2006년도에는 3차원 물리탐사, 심해 퇴적물 채취, 개발기술을 위한 연구 및 지질재해 안정성 연구등이 수행될 예정으로 있다. 사업단은 정부의 가스하이드레이트 개발 기본계획을 토대로 3단계 10개년 계획을 수행함으로써 미래 에너지원의 확보 및 자원 강국으로 가는 초석을 마련하려하고 있다. 향후 가스하이드레이트에 대한 관심사는 상업적 개발 가능성이다. 또한 대체 에너지들의 공통적 문제점인 막대한 비용 소요와 장기적 시간을 요한다는 점에서 여전히 문제점을 지니고 있다. 하지만 급속도로 발전하는 과학기술이 보조를 맞추어 준다면, 꿈의 에너지원인 가스하이드레이트가 모든 산업체와 가정에서 인류의 편안함을 지켜줄 시기가 도래할 것으로 기대해 본다.

• Korea Petroleum Association Journal
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• no.7 s.261
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• pp.30-33
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• 2007

가스하이드레이트는 화석연료를 대체할 21세기의 새로운 청정에너지원으로써 천연가스가 영구동토나 심해저의 저온.고압 상태에서 물과 결합하여 형성된 고체 에너지원으로서 외관이 드라이아이스와 비슷하며 불을 붙이면 타는 성질을 가지고 있어 불타는 얼음(Burning Ice)이라고도 불린다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.7 no.3 s.20
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• pp.32-43
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• 2003

As this paper is observed the phase equilibrium diagram of mono- (methane) and multi-component(natural gas) hydrates, and the hydrate growth behavior is analysed and compared by the experiments during the reaction. The difference of mono and multi-component hydrates is an induction delay time and a plateau region. And the concentration of component of gases is changed during the reaction in multi-component hydrates and the concentration of components is changed during the decomposition of hydrate according to each decomposing rates of gases. At 6 MPa, 276.65 K and 600 rpm, the induction delay time of multi-component hydrate formation is observed shorter than that of mono-component hydrate formation because the hydrate nuclei of gases except methane form faster than those of methane. And the plateau region of mono-component hydrate is observed distinctly at 0.055 mole of $CH_4$/mole of water and that of multi-component hydrate is observed at 0.04 mole of $CH_4$/mole of water.

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