• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.473-479
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• 2013

본 연구에서는 천연가스 70%, 수소 30%의 조성비를 가진 HCNG연료와 천연가스를 각각 대형천연가스엔진에 공급하여 실험을 수행하였다. 고압축비의 수소-천연가스(HCNG)엔진의 배기특성을 살펴보기 위하여 부분부하조건에서 공기과잉률 변화에 따른 각 연료의 배출가스를 분석하였다. 실험결과 압축비가 증가함에 따라 열효율이 향상되었으며 그로인해 $CO_2$ 배출량은 감소하였다. 낮은 배기가스온도에 의하여 산화가 활발히 이루어지 못해 CO의 배출량이 증가하였다. 동일한 공기과잉률에서 압축비가 증가하면 $NO_x$의 배출량이 증가하였다. 하지만 ${\lambda}$=1.9이상의 영역에서는 MBT 점화시기가 동일해지기 때문에 압축비의 영향을 받지 않았다.

• 에너지공학
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• 제26권4호
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• pp.1-6
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• 2017

본 연구는 수소-천연가스 혼합연료 차량에 사용되는 금속 및 비금속재료에 대한 수소영향을 평가하였다. 수소가 30% 혼합된 HCNG연료의 사용 조건(25MPa)에서 34CrMo강은 겨울철 조건에서는 수소 침투량이 0.0018ppm, 여름철 조건에서 5.3ppm으로 측정되었다. 일정하중시험(CLT)에 의한 임계 수소량이 1.03ppm으로 평가되어, 34CrMo 강은 HCNG 사용 조건에서 수소 취화에 의한 취성 파괴를 일으킬 수 있는 것으로 평가된다. 비금속재료에 대한 평가에서는 모든 재료가 시험 기준을 만족하였으나, Fluorocarbon 고무 재질의 경우 체적 변화가 크게 발생하여 사용에 각별한 주의가 요구된다.

• 한국가스학회지
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• 제13권3호
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• pp.28-32
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• 2009

수소의 대표적인 공급방식에는 집중식과 분산식이 있다. 경제성 측면에서 대량수소사용을 위해 집중식이 유리하지만 막대한 공급인프라 구축비용이 단기간에 소요되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 기존의 천연가스배관에 수소를 혼합공급하는 방법이 주목받고 있다. 본 논문에서의 수소혼합공급의 환경적 유용성을 타수소공급방안과 비교하여 분석한 결과에 의하면 수소혼합공급이 환경적으로 유익하며, 특히 지구온난화 감소에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.264-267
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• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.75-78
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• 2007

천연가스의 수증기 및 이산화탄소 복합 개질은 탄화수소화합물과 이산화탄소를 원료로 사용하여 수소를 생산하는 공정으로, 온실가스로 지목되고 있는 주요 화합물을 수소와 일산화탄소 혼합 가스로 전환시켜 합성 반응 또는 연료전지에 사용할 수 있도록 해준다. 본 연구에서는 $MgAl_2O_4$를 지지체로 하는 니켈계 촉매를 제조하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응에 사용하였으며, 기존의 수증기 개질촉매 적용 시 문제가 되었던 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화를 피할 수 있었다. 개발된 촉매 레시피를 바탕으로 펠릿 촉매를 제조하여 0.1 bpd규모의 Fischer-Tropsch 합성 반응에 적용 가능한 튜브형 반응기에 적용하여 수증기 및 이산화탄소 복합 개질 반응을 실시하였으며, 반응기의 온도 구배, 가스 조성 변화를 관찰하였다. 반응 조건에 따른 촉매 및 반응기의 성능 최적화를 실시하여 최적 촉매 및 반응기 성능을 모색하고자 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제15권2호
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• pp.1-8
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• 2011

본 연구에서는 강화되는 자동차 배기가스 규제를 만족시키기 위하여 압축천연가스자동차보다는 배기가스부분에서 유리하고, 아직 상용화되지 않은 수소연료전지자동차의 대안으로서 수소경제의 본격적인 도입을 위한 과도기적 대안연료로 주목받고 있는 수소와 천연가스를 혼합한 연료인 HCNG 충전소의 안전에 관한 동향 및 기술을 분석하였다. HCNG는 기존의 CNG 인프라의 활용, 점점 강화되는 배기가스 배출기준의 충족, 그리고 다가오는 수소시대를 대비하여 수소시대로 가기위한 기술적, 사회적 가교역할을 한다는 점에서 매우 중요한 기회이자 도전이다. 이를 위해 HCNG 상용화에 필수적으로 요구되는 수소-압축천연가스 혼합연료 사용에 대비한 각종 안전 고려사항 들에 대하여 검토하여 국내 사고 이력을 기초로 하여 사고발생시나리오, 안전거리 추가 필요성, 수소침식, 점화원, 화재감지 등의 안전 고려사항을 제시하였고, HCNG 충전소 기술 및 기준에 관한 최근동향을 분석하여 향후 HCNG 충전소 시범 운영을 위한 안전성평가 등 제도적 기반 구축을 제안하였다.

• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.89-101
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• 2015

'사워(sour)'는 종종 게르만 단어 "sauer 혹은 acidic" 어원에서 유래되었다. 사워가스는 물과 혼합되었을 때 산을 형성하는 황화수소($H_2S$)와 이산화탄소($CO_2$)와 같은 구성요소를 포함하고 있는 천연가스를 의미하며, 이는 부식, 연소와 폭발이 심하게 만드는 상당한 량의 황화수소를 포함하고 있으므로 사워가스 처리에 있어서 소요경비가 많아 들며 위험성이 따른다. 즉 특별한 취급과 기반시설을 요구하는 사워가스 사업은 가스의 경제적 가치와 생산 방법에 의한 요인으로 부터 영향을 받으므로 사워가스 개발생산은 안전하고 환경 친화적인 방법을 유지할 수 있는 진정한 과제들을 가지고 있다. 사워가스 에너지는 천연가스 중에서 황화수소 농도가 4 ppm 이상의 농도를 포함하고 있는 가스에 사용되는 용어로서 지하 심부의 돌로마이트 및 석회암 내에 부존하고 있다. 한편 황화수소는 부식될 수 있으며, 아주 낮은 농도에서도 사람에게 해롭기 때문에 특별한 주의가 필요한 위험한 가스이다. 계속적인 기술진보, 에너지 수요 급상승 및 유가강세는 미개발된 천연가스 중에서 40% 정도로 추정되는 사워가스 계획이 개선된 경제를 주도한다. 세계에서 사워가스 부존국가는 중국, 러시아, 캐나다, 미국 등등으로서 최대 부존지역인 중동지역으로서 부존된 천연가스 중에서 60%가 사워가스이고 다음은 최대 천연가스 생산국인 러시아로서 총 매장량의 34%가 사워가스이다. 세계 최대의 사워 가스전의 대부분 개발은 중동지역에 있는 오만, 쿠웨이트, 사우디아라비아와 아랍 에미리트 연방에서 착수를 하였다. 따라서 사워가스 자원 현황과 'Web of science' 데이터베이스에 등록된 학술문헌지에 발표된 사워가스 연구 활동(2000~2014)을 분석한 결과, 145편이 확인되었으며, 선도적으로 협력관계를 유지하는 기관은 미국지질조사소, 캐나다 지질조사소 및 중국 탐사개발 기술연구소이며, 국제적인 국가협력관계 측면에서는 중국, 미국 및 캐나다가 강세를 보여주고 있다.

• 기술사
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• 제12권4호
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• pp.26-31
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• 1979

천연가스는 그 생성을 석유원유와 같이 하고 있으며 이두 열에너지자원은 해성생물인 Plankton의 해저퇴적물이 심해저의 혐기성 환경하에서 생화학적 작용을 받으면서 매몰되어 탄화수소가스와 탄화수소유로 변질된 것이다. 이러한 자원의 부존지층은 주로 제삼기층의 수성퇴적암층으로 되어 있다. 천연가스의 부존형태는 유전성가스전 구조성가스트 및 수용성가스전의 세가지형태로서 구분될 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권4호
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• pp.496-502
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• 2015

탄화수소 이슬점은 천연가스 응축형태를 특성화하는 가장 일반적이고 자주 이용되는 물성으로 가스 품질 사양의 중요한 항목이다. 탄화수소 이슬점은 미량의 고탄화수소 성분에도 매우 민감한 것으로 알려져 있어, 특히 천연가스를 공급하는 가스 회사 입장에서는 기존 합의된 가스 사양을 만족하는 것 뿐만 아니라, 발생된 탄화수소 응축물에 의해 운영설비 및 안전에 심각한 문제를 일으킬 수 있으므로 탄화수소 이슬점을 정확하게 구하는 절차를 확립하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 실제 현장조건 하에서 탄화수소 이슬점을 측정하기 위해 냉각 거울 방식의 이슬점 측정기를 설치, 운영하였으며, 측정된 이슬점 온도는 가스분석기에 의해 분석된 조성 및 천연가스 산업계에서 인정된 상태방정식을 이용하여 계산된 이슬점 온도와 비교하였다. 시험 결과 탄화수소 이슬점 측정기는 매우 안정되게 이슬점을 측정하였으며, 이슬점 측정기를 검증하기 위한 시험 가스로는 순수 프로판 가스가 적정하였다. 제조 표준가스 및 실제가스의 측정결과를 가스분석기에 의한 간접 측정 결과와 비교시에도 적정한 범위 내에서 일치하는 것을 확인하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제22권2호
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• pp.8-12
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• 2004

지하로부터 채굴되는 천연가스의 황화수소(H$_2$S)가스 농도가 일정 수준 이상이면 이를 사우어가스(sour gas)분위기라고 하는데, 이러한 부식성 분위기에 강재가 노출되면 강재 내부에 수소유기균열(hydrogen induced cracking)이 발생할 위험성이 높아진다.(중략)