• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.154.1-154.1
• /
• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC)에서는 석탄을 가스화하여 얻어진 합성가스로부터 이산화탄소를 분리/회수하고 수소는 유용하게 사용할 수 있다. 이 기술의 핵심은 $H_2+CO_2$ (40%) 합성가스로부터 $CO_2$를 경제적이고 효과적으로 분리/회수하는 것이다. 본 연구에서는 합성가스로부터 $CO_2$를 효과적으로 분리/회수하기 위해 가스 하이드레이트 형성법을 제안하였다. 하이드레이트 형성 조건을 완화시켜 주기 위하여 열역학적 촉진제로서 TBAB, TBAF, THF를 첨가하여 열역학적 촉진 현상을 살펴보았다. 다양한 농도의 TBAB (10, 40, 60 wt%), TBAF (10, 34, 45 wt%), THF (4, 19, 31 wt%)에 대하여 3상 평형 (하이드레이트 (H) - 물 (LW) - 기상 (V))을 측정한 결과 40 wt%의 TBAB, 34 wt%의 TBAF, 19 wt%의 THF의 농도에서 가장 큰 촉진효과를 보였으며, 그 이상의 조성에서는 오히려 촉진효과가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 순수계와 촉진제 첨가계에 대하여 하이드레이트 생성 후의 기상과 하이드레이트상의 $CO_2$ 조성을 측정하였다. 그 결과 모든 실험조건에서 하이드레이트상에 85% 이상의 높은 농도로 $CO_2$가 농축되는 것을 확인하였다. 이러한 과정을 반복하면 순도 99% 이상의 매우 높은 $CO_2$ 기체를 얻을 수 있다. 또한, 가스 하이드레이트 형성과정의 반응특성을 살펴보기 위하여 반응시간에 따른 기상의 $CO_2$ 농도변화를 측정하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성법을 이용한 합성가스 분리 공정 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.121.2-121.2
• /
• 2011

석탄가스화복합발전과 연계하여 사용할 수 있는 $CO_2$분리법으로 연소 전 탈탄소화는 연료가 연소되기 전에 $CO_2$를 회수하는 방법으로 현재 여러가지 분리법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트의 다양한 응용 분야 중 이산화탄소 격리분야에서 합성가스로부터 $CO_2$롤 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 고형화법에 관한 연구를 진행하였다. 가스 하이드레이트 형성과정에서의 반응 특성을 살펴보기 위하여 순수계와 촉진제 첨가계(TBAB, TBAF, THF)에 대하여 반응시간에 따른 가스소모량 및 기상의 $CO_2$ 조성 변화를 측정하였다. 그 결과 하이드레이트 상에 고농도의 $CO_2$가 포집되는 것을 확인 할 수 있었다. 순수계와 THF 첨가계의 경우 가스 소모량이 다른 계에 비하여 높게 나타났다. 이는 순수계의 경우 구조-I의 큰 동공과 작은 동공에 모두 기체가 점유되기 때문이며, THF 첨가계의 경우 구조-II의 큰 동공에만 기체가 점유되지만 THF의 첨가로 인해 전환율이 증가되기 때문이다. 반면, TBAF와 TBAB 첨가계의 경우에는 상재적으로 낮은 가스 소모량을 보였다. 기체 소모량이 큰 경우 최종 기상의 $CO_2$ 조성이 낮게 나타났다. 그리고 모든 실험조건에서 1시간 이내에 하이드레이트 형성반응이 종결되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 촉진제 첨가에 의한 하이드레이트의 구조적인 변화를 확인하기 위하여 Raman 분광법과 $^1H$-NMR을 이용하여 혼합가스 하이드레이트를 분석하였다. 본 실험으로 얻어진 결과는 가스 고형화법을 이용한 합성가스 분리 공정 설계 및 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.85-92
• /
• 2010

$SF_6$ 가스는 아크방지능력과 절연 특성이 탁월하기 때문에 단열, 세척, 차폐등과 같은 여러 공업적인 영역에서 널리 사용되고 있다. 그러나 $SF_6$의 지구온난화지수는 $CO_2$의 23,900배에 달하며 3,200년 이상 공기중에 잔존한다. 이러한 이유로 하이드레이트 형성 원리를 이용하여 복합 가스에서 $SF_6$를 분리해 내는 방법이 기술적, 경제적인 면에 영향을 끼칠 것이다. 본 연구에서 $SF_6$ 하이드레이트 결정의 형성과 성장에 대한 이해를 위하여 형태학적 분석을 수행하였다. $SF_6$ 하이드레이트 필름은 용액과 기상의 계면에서 먼저 생성되었고, 이후에 수지상 가지의 형태로 성장하는 것이 관찰 되었다. 수지상 성장 결정은 기상의 방향으로 성장하였는데 이것은 객체 분자의 농도 차이에 근거한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 기/액 계면에서의 핵생성, 유동, 성장과 같은 $SF_6$ 하이드레이트 결정의 형태학적 특성에 대하여 기술하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.146.1-146.1
• /
• 2011

석탄가스화복합발전(IGCC)공정에서 가스화기를 거쳐 생성된 합성가스로부터 $CO_2$를 효과적으로 분리/회수하기 위해 가스 고형화법을 제안하였다. 가스 하이드레이트 형성과정에서의 반응특성을 살펴보기 위하여 반응시간에 따른 가스소모량과 기상의 $CO_2$ 조성 변화를 측정하였다. 순수계와 촉진제 첨가계 (TBAB (10, 40 wt%), TBAF (10, 34 wt%), THF (4, 19 wt%))에 대하여 하이드레이트 생성 후의 기상과 하이드레이트상의 $CO_2$ 조성을 측정하였으며, 그 결과 하이드레이트 형성법에 의해 고농도의 $CO_2$가 하이드레이트상에 포집되는 것을 확인하였다. 가스 소모량 측정실험에서는 THF 19.1 wt%를 첨가하였을 때 가장 큰 소모량을 보였으며, TBAF 10 wt%를 첨가하였을 때 가장 적은 가스소모량을 보였다. $CO_2$ 조성 변화 실험에서는 가스 소모량 실험과 마찬가지로 THF 19.1 wt%를 첨가하였을 때 가장 큰 조성변화를 보였다. 이는 THF의 첨가로 인하여 가스 하이드레이트로의 전환율 증가로 많은 양의 $CO_2$ 기체가 하이드레이트 상에 포집되었음을 나타낸다. 속도론적인 측면에서는 모든 실험조건에서 하이드레이트 형성반응이 1시간 이내에 대부분 종결되는 것을 볼 수 있었다. 또한 $^1H$-NMR을 통하여 혼합가스 하이드레이트의 구조적인 분석을 진행하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성법을 이용한 합성가스 분리 공정 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.554-554
• /
• 2009

지구온난화는 범지구적 환경문제로 매우 빠른 속도로 진행되면서 그 심각성을 더해가고 있다. 특히 해수면 상승이나 대형 태풍, 홍수, 가뭄 등의 이상기후가 빈번하게 발생되며 생태계에도 심각한 타격을 주고 있다. 이러한 지구온난화를 유발하는 물질들에 대해 도쿄의정서(Annex A)에 6대 온실가스($CO_2$ (이산화탄소), 메탄($CH_4$), $N_2O$(아산화질소), PFC(불화탄소), HFC(수소화불화탄소), $SF_6$(육불화황))로 정의 하여 규제대상으로 분류하고 있다. $CO_2$를 제외한 Non-$CO_2$ 온실가스들은 배출량이 $CO_2$에 비해 매우 낮지만 GWP(지구온난화지수)가 매우 커 지구온난화에 미치는 영향이 상당하다. 최근 이산화탄소 이외에 지구온난화 문제를 일으키는 온실가스에 대한 많은 관심으로 대상가스의 처리 또는 재활용을 위한 신기술 및 신공정 개발에 박차를 가하고 있다. 온실가스 중 HFCs는 GWP가 1300으로 미량의 배출로도 심각한 기후변화를 일으킬 수 있는 물질로, 우리나라의 경우 1990년 이후 HFCs 배출량 증가율은 연 평균 4.9% ~ 13.8%이다. 국내외 온실가스 처리기술은 대부분 CO2에 대한 연구개발 및 실증화가 지배적이고, non-CO2에 대한 처리기술 개발수준은 미흡할 뿐만 아니라 본 연구 대상인 HFCs 의 경우에는 처리기술 연구개발이 전무하다. 특히 HFCs는 냉매 또는 발포제로 사용되는데 일반적으로 사용 후 특별한 처리과정 없이 대기중으로 배출된다. 본 연구에서는 non-CO2 가스인 HFC-134a 를 대상으로 혼합가스에서 분리 회수를 위해 하이드레이트 기술을 접목시켜 경제적, 친환경적인 기술개발을 목적으로 한다. kinetic 반응장치와 고압반응기 및 magnetic drive system 을 이용하여 stirring speed와 driving force에 따른 HFC-134a 하이드레이트 형성속도의 상관관계를 제시하고자 한다.

• 유기물자원화
• /
• 제26권4호
• /
• pp.5-10
• /
• 2018

본 연구에서는 압력, 전해질, 유기물 등 가스하이드레이트 부존 지역의 물리화학적 인자가 치환반응에 미치는 영향을 실험적으로 규명하였다. 가스 주입 시 초기 압력이 높을수록 초반 반응속도는 향상되었으나 시간이 지남에 따라 치환효율이 일정한 값으로 수렴하였다. 전해질과 유기물 등의 경우 가스하이드레이트 해리 후 재생성 과정에서 일부 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 향후 실제 유기성 메탄 하이드레이트가 부존된 퇴적토를 활용한 추가 연구를 통해 국내 해저 지질특성에 적용 가능한 기술 개발이 가능할 것으로 기대된다. 궁극적으로 향후 동해 울릉 분지의 가스하이드레이트 매장 지역 현장 적용을 통해서 유기성 자원인 메탄을 회수하고 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

• 지질공학
• /
• 제20권4호
• /
• pp.359-370
• /
• 2010

$CO_2$ 지중저장에서는 대량의 $CO_2$를 장기간 안전하게 저장하여야하기 때문에 $CO_2$ 누출이 발생할 경우 $CO_2$ 지중저장의 목적이 달성될 수 없을 뿐만 아니라 주변지역으로 $CO_2$가 확산되어 보건환경/생태에 큰 영향을 미칠 수 있다. $CO_2$ 주입시 주입정을 통한 누출의 가능성이 가장 높기 때문에, 본 연구에서는 관정 시멘트에 crack이 발생하였다는 가정 하에 crack으로 $CO_2$가 누출될 경우 $CO_2-H_2O$-시멘트 간에 발생할 수 있는 화학 반응을 지구화학 모델링을 통하여 예측하였다. 모델링 결과 $CO_2$-plume이 진행됨에 따라 시멘트 페이스트를 구성하는 portlandite와 CSH(Calcium Silicate Hydrate)가 용해되고, 2차적으로 CSH의 침전과 calcite의 침전이 발생하는 것으로 예상되었다. 약 3년 후에는 침전물의 대부분을 calcite가 차지하고 약 30년까지 침전물의 대부분을 이루게 된다. 본 연구 결과는 $CO_2$ 누출 시 주입관정 내 시멘트에서 발생할 수 있는 화학적인 변화를 이해하고, 반응 모델은 누출을 방지하기 위한 시멘트 관련 연구개발에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.211-218
• /
• 1990

CA2-based clinker with highly activated surface and hydraulic properties was synthesized at a comparatively lowr temperature than that of conventional synthesis by "hydration-burning method". This consists of calcining the mixture of CaCO3 and Al2O3 to obtain a primary clinker, hydrating the primary clinker and reburning the hydrates to obtain final clinker. Burning of primary clinker above 1200℃ was necessary to eliminate free CaO in it and to obtain it's solid hydrate. However, rising the burning temperature above 1300℃ is ineffective due to the decrease in hydraulic properties of the primary clinker with the temperature. Hydration of primary clinker at the elevated temperature(>35℃) was required to obtain the hydrate with more porous structure and final clinker with more active surface. CA2 was formed and increased with temperature at above 1150℃, finally became a primary phase of the final clinker. However, burning at the temperature above 1300℃ resulted in reverse effect on the hydraulic properties of the final clinker due to rapid decrease in it's surface area with the temperature.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제49권3호
• /
• pp.367-371
• /
• 2011

TBAB(tetra-n-butyl ammonium bromide)는 상온/상압 조건에서 semi- clathrate를 형성하는 물질로서 최근 가스 하이드레이트 형성법을 이용한 천연가스 수송 및 저장, 기체분리 공정 등에서 열역학적 촉진제로 주목받고 있다. 본 연구에서는 TBAB의 열역학적 촉진제로서의 특성을 알아보기 위해 $CH_{4}$+TBAB와 $CO_{2}$+TBAB 혼합 하이드레이트계에 대하여 TBAB 농도(5, 32 wt%)에 따른 가스 하이드레이트 3상(하이드레이트(H)-물($L_{w}$)-기상(V)) 평형 조건을 측정하였다. 혼합 하이드레이트의 경우 TBAB의 농도가 5 wt%일 때에 비해 32 wt%일 경우에 열역학적 촉진 효과가 훨씬 크게 나타나는 것을 알 수 있었으며, 이는 순수 TBAB semi-clathrate의 농도별 상압 해리 온도 경향과 유사하였다. 또한, $^{13}C$ NMR 분석을 통하여 $CH_{4}$ + TBAB 혼합 하이드레이트의 동공에 $CH_{4}$ 기체가 포집되어 있음을 확인하였고 이 동공의 특성이 순수 $CH_{4}$ 하이드레이트(구조-I)의 작은 동공($5^{12})$과 동일함을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권7호
• /
• pp.95-104
• /
• 2018

이성질체의 형태는 수용액 상태에서 종종 안정성과 반응성 등의 기본상태 뿐만 아니라 사슬성장 및 접힘 과정으로 인하여 형태형성에 영향을 주기 때문에 올리고펩티드의 형태를 이해하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 L-알라닌(LA), 글리신(G) 5량체 모델의 무수 및 수화물(수화율; h/1) 상태의 구조와 에너지를 4가지 형태이성질체 (베타-확장형;= t-/t+, $PP_{II}$형; g-/t+, $PP_{II}$-유사형; g-/g+ 및 알파-나선형; g-/g-)에 대하여 B3LYP/6-31G(d,p)를 이용하여 양자화학계산(QCC) 방법으로 분석하였다. 구조최적화는 밀도함수 이론(DFT)으로써 B3LYP를 사용하였으며, 기본설정(Basic set)으로는 6-31G(d,p)를 이용하였다. 이미노 양성자(NH)를 갖는 LA와 G에서 베타-확장형, $PP_{II}$-유사형, 알파-나선형의 3가지 형태가 얻어졌으며, 대부분 물 분자가 $PP_{II}$-유사형과 알파-나선형에서는 CO-HN 분자 내 수소결합 사이에 주로 삽입되었고, 베타-확장형은 CO기에 부착되었다. 또한, LA와 G에서 $PP_{II}$-유사형 형태이성질체가 무수 및 수화물 상태에서 가장 안정적이었으며, $PP_{II}$ 형태이성질체는 얻어지지 않았다. LA에 대한 결과는 알라닌 올리고펩티드의 안정적인 형태가 주로 $PP_{II}$라고 보고한 다른 연구의 실험적 및 이론적인 결과와는 상이했다. 올리고펩티드 형태이성질체의 생성패턴과 안정성이 CO-HN의 분자 내 수소결합의 존재 여부 또는 출발 아미노산 내 $NH_2$기의 존재 여부에 강한 영향을 받는 것을 알 수 있었다.