• Economic and Environmental Geology
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• v.47 no.3
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• pp.275-289
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• 2014

Recent scaled-up onshore and offshore field production tests revealed that the expectancy to produce gas from the gas hydrate deposits is gradually increasing, recognizing its potentials as one of the future energy resources. The total produced gas was approximately $480m^3$ by the hot water circulation method for 6 days' operation in Mallik 2002 project in Canada. In Mallik 2006-2008 project, the gas was successfully produced stably by the depressurization method for 6 days, up to $13,000m^3$ cumulatively. The depressurization method applied in the Mallik test was revealed as an effective way to produce gas from gas hydrates. The Alaska North Slope field trial in 2012 to inject mixed gas of $CO_2$ and $N_2$ to exchange $CH_4$ was successfully completed for the first time to produce maximum $1,270m^3$ per day. The remarkable achievement is that Japan has completed first offshore production test in the Eastern Nankai Trough, and produced approximately $120,000m^3$ of methane by the depressurization method for 6 days in March 2013. The technical challenges and uncertainties obtained from Nankai Trough production test give Korea more considerations in the aspects of well completion, reservoir formation and seafloor stability, sand control, flow assurance, and etc., due to the different geological environments and geomechnical properties in Ulleung Basin in Korea.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.122.2-122.2
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• 2011

Sulfur hexafluoride ($SF_6$), one of the most potent greenhouse gases, is known as a hydrate former and has been studied at the high pressure up to 1.3 GPa with gas mixtures and with aqueous surfactant. Since we regard $SF_6$ as a potential promoter molecule that can stabilize hydrate structure more effectively compare to the other promoters, further investigation is required to verify the stabilizing ability of $SF_6$ in the hydrate structure. However, the insoluble nature of $SF_6$ in water or gases hinders fine scale analyses. This work discusses the data obtained by using molecular dynamics simulations of structure II (sII) clathrate hydrates containing $SF_6$ and $H_2$. The simulations were performed using the TIP4P/Ice model for water molecule and a previously reported $SF_6$ molecular model (optimized at the pure $SF_6$ single phase system (Olivet and Vega, 2007)), and a $H_2$ molecular model (adapted from the THF+$H_2$ hydrate system (Alavi et al., 2006)). The simulations are performed to observe the stability of $SF_6$ and $H_2$ in the sII clathrate hydrate system with varying temperature and pressure conditions and occupancies of $SF_6$ and $H_2$, which cannot be easily tuned experimentally. We observe that stability of H2 enclathrated in the hydrate structure more affected by the occupancy of $SF_6$ molecules and temperature than pressure, which ranges from 1 to 100 bar.

• 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.

• Clean Technology
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• v.19 no.4
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• pp.476-480
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• 2013

The growth behavior of $CH_4$ and $SF_6$ mixture gas hydrate has been investigated by a combined approach of Raman spectroscopy and molecular modeling. Raman spectroscopy results presented that when $CH_4$ is used only, $CH_4$ guest molecule is inserted first into the large cavity of the host structure built by $H_2O$ molecules and then into the small cavity to stabilize the whole gas hydrate structure. In the other hand, when $SF_6$ is mixed together, $SF_6$ is favored over (or competing with) $CH_4$ in being inserted into the large cavity and the small cavity still prefers $CH_4$ insertion. The calculations of binding energies clearly supported this. While $SF_6$ has a binding energy of -26.9 kcal/mol a little lower than -24.2 kcal/mol of $CH_4$ in the large cavity, $SF_6$ and $CH_4$ has 1.2 kcal/mol and -22.0 kcal/mol, respectively, in the small cavity. It indicates that the sizable $SF_6$ is not preferred in the small cavity but has a relative energetic advantage over $CH_4$ in the large cavity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.626-629
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• 2005

새로운 에너지 자원으로 활용 가능성을 포함하고 있는 가스 하이드레이트를 조사하기 위해 한국지질자원연구원에서는 동해일원에서 탄성파탐사를 실시하고 있다. 탄성파 반사자료로부터 가스 하이드레이트 부존여부를 확인하는 방법은 해저면과 평행하면서 위상이 반대로 나타나는 고진폭 반사파 BSR (Bottom Simulating Reflect ion)과 BSR 상부에서의 진폭감소, 하부에서 진폭증가와 구간속도 감소 등을 들 수 있다. 그러나 고진폭 반사파는 free gas 또는 실리카를 포함하는 퇴적층에서도 발생하므로 이를 구별할 수 있는 방법이 필요하다. 여기에서는 가스 하이드레이트 탐사자료에 대한 일반자료처리와 함께 가스층 존재 유무를 확인하는 방법으로 많이 이용되는 탄성파 복소분석법을 적응하였다. 가스 하이드레이트 부존 유망지역에 대해 순간진폭, 순간진폭에 대한 1차, 2차 미분, 순간위상, 순간주파수 단면도를 제작하여 중합단면도와 비교하였으며 그 결과 순간진폭단면도의 경우 강한 BSR이 나타나는 지층경계면에서 순간진폭변화 차이를 강하게 보였으며, 순간주파수 단면도의 경우 BSR지역에서 고주파에서 저주파수로 변화함을 확인할 수 있었다.

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

• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 2010.09c
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• pp.37-46
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• 2010

Marine clays are soft soil deposits having complicated mineralogy and formation characteristics. Thus, characterization of its geotechnical behavior has been a main issue for geotechnical engineers. Nowadays, the importance and applications of geophysical exploration on marine clays are increasing significantly according to the accuracy, efficiency, and reliability of geophysical survey technology. For marine clays, seismic survey is effective for density and elasticity characterization, while electro-magnetic wave provides the information about the fluid conductivity phenomena inside soil. For practical applications, elastic wave technology can evaluate the consolidation state of natural marine clay layers and estimate important geotechnical engineering parameters of artificially reclaimed marine deposits. Electrical resistivity can provide geophysical characteristics such as particle cementation, pore geometry shape, and pore material phase condition. Furthermore, nondestructive geophysical monitoring is applicable for risk management and efficiency enhancement during natural methane gas extraction from gas hydrate-bearing sediments.

• Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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• 2022.04a
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• pp.166-167
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• 2022

The International Energy Agency(IEA) recommends that intergovernmental agreements reduce CO2 emissions by 2050 to about 50% in 2005 in its report. To realize these demands, it is suggested to actively utilize energy efficiency improvement technology, renewable energy, nuclear power, carbon dioxide capture & storage technology (CCS). In the field of building materials and cement, mineral carbonization technology is widely used. Inorganic by-products applicable to greenhouse gas storage include waste concrete, slag, coal ash, and gypsum. If the Mineral Carbonation Act is used, it is expected that about 12 million tons of greenhouse gases can be immobilized every year. Greenhouse gas immobilization using cement hydrate can be immobilized by injecting carbon dioxide into the hydrated products C-S-H, and Ca(OH)2. In the case of immobilization through concrete carbonization, a carbon dioxide promotion test is used, which is often different from the actual carbon dioxide carbonization reaction. If the external carbon dioxide concentration is abnormally higher than the reality, it is thought that it will be different from the actual reaction. In this study, the carbonation phenomenon according to the concentration and identification of the carbon dioxide reaction mechanism of cement hydrate was to be considered.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.39 no.9
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• pp.973-980
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• 2015

With their wide geographical distribution, unconventional resources are continuously compared against conventional resources, but their development is expanding because TRRs (Technical Recoverable Resources) are similar to conventional resources. In particular, there is active development of unconventional gas resources such as shale gas, tight gas, CBM (coalbed methane) and gas hydrate. However, it is difficult to calculate the material properties of unconventional resources, especially the gas content, with current geophysical logging technology. Additionally, some overseas companies have monopolies on related equipment and materials. Therefore, this study developed a reservoir PCS (Pressure Core Sampler). It can collect core samples without gaseous loss by maintaining high pressure from the moment the core is sampled and record pressure and temperature in real time. Successful performance testing was also carried out for official verification of the manufactured PCS. The reservoir PCS will contribute to the acquisition of geophysical well logging data as well as accurate and reliable cores.