• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.573-576
• /
• 2007

가스 하이드레이트의 구조-I 및 구조-H의 공존 현상을 13C NMR과 Raman spectroscopy를 이용하여 분석하였다. 하이드레이트 생성 조건이 구조-H 영역에만 있을 때는 CH4+neohexane 혼합 하이드레이트가 구조-H만을 나타냈지만, 구조-I의 영역에서는 구조-H의 혼합 하이드레이트와 구조-I의 순수 메탄 하이드레이트가 공존하는 것을 $^{13}C$ NMR spectra를 통해 확인하였다. 이러한 현상은 구조-H 생성자로 알려진 isopentane, MCP, MCH 에서도 관찰되었으며, Raman spectroscopy를 이용해서도 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.577-580
• /
• 2007

분자 크기가 너무 커 가스 하이드레이트를 형성하지 않는다고 알려진 n-펜탄과 n-헥산이 다른 구조-H 형성 화합물과 혼합되어 사용될 경우 구조-H 동공 내에 함께 포접되는 것으로 확인되었다. 구조-H 하이드레이트의 형성 및 미세구조 분석은 고체 NMR 및 X-선 회절 분광법을 이용하여 확인하였다. 이러한 혼합 화합물에서 보이는 구조-H 하이드레이트 형성은 전체적인 구조-H 형성 화합물에서 나타나는 일반적 특징인 것으로 여겨진다.

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

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.220-222
• /
• 2008

가스하이드레이트는 물분자들의 수소결합에 의하여 입체 그물구조를 만들게 되면 그 그물구조의 공동(Cavity) 내에 크기가 작은 가스 분자들이 포획되면서 형성되는 결정체이다. 이러한 원리로 포획되어질 수 있는 가스는 130여종에 이른다. 포획가능한 가스 분자들 중 $SF_6$의 경우 보다 쉬운 조건에서 하이드레이트 형성이 되는 점을 이용하여 $SF_6$의 분리 회수에 하이드레이트의 형성 원리를 적용하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 압력조건과 조성변화를 달리하여 $SF_6$ 하이드레이트 형성 특성을 관찰하였다. 본 연구에서 하이드레이트 결정 형성 특성 및 형성 속도에 대한 실험과 분석을 통한 결과를 확보함으로써 향후 $SF_6$ 하이드레이트의 생산, 저장, 회수, 분리 등의 설계의 기본자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.121.1-121.1
• /
• 2011

일반적으로 알콜계 물질은 가스 하이드레이트 형성에 저해제로 사용된다고 알려져 있으나, 최근의 연구를 통해 2-propanol이 일부 조건에서 촉진효과가 나타난다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 알콜계 물질인 1-propanol과 2-propanol의 가스 하이드레이트 격자내로의 포집여부와 그로 인한 촉진 혹은 저해 작용 그리고 구조적 특성에 대해 알아보았다. $CO_2$와 $CH_4$ 기체에 대하여 1-propanol 혹은 2-propanol을 첨가하여 형성된 혼합 하이드레이트의 3상평형 기상(V)-물(Lw)-하이드레이트(H))을 측정하였다. 그 결과 $CO_2$의 경우 1-propanol과 2-propanol이 저해 작용을 함을 확인하였으며 농도가 높을수록 저해작용이 커짐을 알 수 있었다. 반면, $CH_4$의 경우 1-propanol에서는 저해 및 촉진효과가 거의 나타나지 않았지만, 2-propanol에서는 촉진효과가 나타났으며 5.6 mol%에서 촉진효과가 가장 크게 나타났다. 혼합 하이드레이트의 구조규명 및 동공 점유 분석을 위해 $^{13}C$ NMR과 XRD분석을 하였으며, 그 결과 2-propanol과 1-propanol을 포함하는 혼합 하이드레이트는 구조 II를 형성하며, 2-propanol과 1-propanol은 큰 동공에 포집되고, 기체는 작은 동공에 포집됨을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 알콜계 물질을 첨가제로 사용하는 가스 하이드레이트 공정에서 매우 유용한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.149.2-149.2
• /
• 2010

본 연구에서는 하이드레이트 형성시 촉진효과를 갖는 것으로 보고되고 있는 TBAB, TBAF를 첨가한 천연가스 하이드레이트의 열역학적 특성 분석과 $^{13}C$ NMR을 통한 구조 및 동공점유에 관한 분석을 하였다. 천연가스 혼합기체 ($CH_4$ (90%) + $C_2H_6$ (7%) + $C_3H_8$ (3%))에 10, 40, 60 wt%의 TBAB 또는 10, 34, 45 wt%의 TBAF 용액을 첨가하여 하이드레이트(H) - 물(Lw) - 기상(V)의 3상 평형을 측정하였다. 3상 평형 측정결과 순수한 천연가스 하이드레이트보다 평형조건이 더 낮은 압력과 더 높은 온도영역에서 나타났다. 특히 양론비에 해당하는 TBAB 40 wt%, TBAF 34 wt%의 농도에서 가장 뛰어난 촉진효과가 나타났으며 그 이상의 농도에서는 촉진효과가 이전보다 저하되는 것을 알 수 있었다. $^{13}C$ NMR 분석 결과 천연가스 + TBAB (또는 TBAF) 하이드레이트의 격자에는 TBAB (또는 TBAF)와 $CH_4$만이 포집되어 있으며 $CH_4$이 포집되어 있는 동공이 순수한 $CH_4$ 하이드레이트의 작은 동공과 유사하다는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 통하여 TBAB 또는 TBAF가 천연가스 하이드레이트의 열역학적 촉진제로 뛰어난 효과를 나타내었으며, 또한, 혼합 기체의 분리 연구에도 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.145.1-145.1
• /
• 2011

본 연구에서는 알콜계 물질인 1-propanol과 2-propanol이 가스 하이드레이트 형성과정에서 격자내로 포집됨과 열역학적 촉진제로서 작용함을 알아보기 위해 $CH_4$ (또는 $CO_2$) + 1-propanol (또는 2-propanol) + 물계의 가스 하이드레이트 3상 평형 (하이드레이트(H) - 물(Lw) - 기상(V))을 측정하였으며, $^{13}C$ NMR 분석을 하였다. 1.0, 5.6, 10 mol%의 농도 1-propanol (또는 2-propanol) 용액을 가스 하이드레이트 계에 첨가하여 3상 평형을 측정한 결과, $CH_4$ 하이드레이트의 경우 전반적으로 촉진현상을 보였으며 5.6 mol%에서 가장 큰 촉진효과가 나타났다. 하지만 $CO_2$ 하이드레이트의 경우 순수 $CO_2$ 하이드레이트에 비해 저해효과가 나타났으며 농도가 높아질수록 저해현상은 커짐을 확인할 수 있었다. $^{13}C$ NMR을 통한 동공점유 특성과 하이드레이트 구조 분석 결과 $CH_4$ + 1-propanol (또는 2-propanol)은 구조-II를 형성하며 1-propanol (또는 2-propanol)이 동공에 포집되어 있음을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터 알콜계 물질이 단순히 저해제로만 작용하지 않고 가스 하이드레이트 형성에 참여하는 촉진제로 작용할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.580-583
• /
• 2008

다양한 고리형 에스테르 및 고리형 케톤 화합물을 시도하여 새로운 구조-II 및 구조-H 수용성 하이드레이트 형성체를 발견하였다. 이렇게 새로이 발견된 하이드레이트 형성체에 대해서는 상평형 측정 및 분광학적 분석을 수행하여 안정영역과 분자 거동을 파악하였다. 새로이 발견된 하이드레이트 형성체는 물과의 용해성이 우수하여 하이드레이트 형성이 빠른 속도로 이루어져 실제 응용 분야에서 중요하게 사용될 수 있을 것으로 전망된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권6호
• /
• pp.1095-1099
• /
• 2008

본 연구에서는 $THF+H_2$ 이성분계 하이드레이트 형성과 이에 따른 상거동을 살펴보았다. 이성분계 하이드레이트 형성을 확인하기 위하여 핵자기 공명 장비와 라만 분광 분석 장비를 이용하여 수소 분자의 하이드레이트 동공 점유 현상과 하이드레이트의 형성 및 해리 과정에서의 온도 압력 변화를 추적함으로써 상평형 영역을 확인하였다. 이에 따라 하이드레이트 형성 시 THF는 구조-II의 51264 동공에 $H_2$는 512 동공을 채우게 되며 비교적 상압과 상온의 조건에서 안정한 구조를 유지함을 알 수 있었다. 순수한 $H_2$ 하이드레이트는 1000 기압 이상의 매우 높은 압력 조건에서 형성된다는 사실을 고려한다면 THF는 훨씬 온화한 조건에서 쉽게 $H_2$ 저장을 유도할 수 있다는 사실을 알 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.217.1-217.1
• /
• 2010

본 연구에서는 실제 천연가스 구성성분인 메탄 (90%)+에탄 (7%)+프로판 (3%) 혼합기체를 사용하여 심해저 퇴적부에 존재하는 천연가스 하이드레이트 개발과 가스 하이드레이트 형성법을 이용한 천연가스 수송 및 저장법 개발을 위한 열역학적 특성을 살펴보았다. 천연가스 하이드레이트 개발 연구에서는 심해저 퇴적층의 영향을 살펴보기 위해 기공의 직경이 6.0, 15.0, 30.0, 100.0 nm인 다공성 실리카 젤을 사용하여 기공 직경에 따른 3상(하이드레이트 (H)-물 (LW)-기상 (V)) 평형을 측정하였다. 천연가스 하이드레이트 수송/저장법 연구에서는 천연가스 하이드레이트 형성 압력을 낮추어 줄 수 있는 열역학적 촉진제인 TBAB(농도: 5, 10, 40, 60 wt%)와 THF(농도: 1, 5.56, 10 mol%)를 첨가하여 각각의 농도에 따른 혼합 가스 하이드레이트의 3상 평형을 측정하였다. 그 결과 다공성 매질인 실리카 젤의 경우 기공 직경의 크기가 작아질수록 벌크상태의 하이드레이트에 비해 평형 온도는 낮아지고, 평형 압력은 높아져 저해효과가 커짐을 알 수 있었고, 열역학적 촉진제를 첨가했을 경우 TBAB의 농도가 40 wt%, THF의 농도가 5.56 mol%일 경우 촉진 정도가 가장 크게 나타났으며, 그 이상의 농도일 경우 가스 하이드레이트 형성 반응에 참여하지 않은 TBAB와 THF에 의해 오히려 촉진 정도가 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 $^{13}C$ NMR 분석을 통해 혼합 가스 하이드레이트의 격자 형성과 기체 포집에 따른 구조적인 변화에 대해서도 살펴보았다.