• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.71.1-71.1
• /
• 2013

메탄가스와 이산화탄소는 지구온난화 가스이기 때문에 배출규제가 점차 강화될 것으로 전망되고 있다. 또한 이들 가스는 매립지 또는 바이오 공정을 통해 발생되는 가스이기 때문에 단순히 배출을 억제하는 데 그치지 않고 보다 적극적으로 활용해야할 필요성이 있다. 현재 메탄과 이산화탄소를 동시에 활용하는 기술로는 촉매공정을 통해 메탄과 이산화탄소를 수소와 일산화탄소로 전환하는 방법이 대표적이나, 본 공정은 $800{\sim}900^{\circ}C$의 고온조건을 필요로 하고 고압조건에서 다량으로 생성되는 탄소에 의한 촉매 활성도의 저하문제로 인해 해당 기술의 실제 보급에 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 플라즈마를 활용한 메탄가스 개질(reforming) 기술은 고온 플라즈마인 경우 60~70년 전부터 상용화 사례가 있으며, 저온 플라즈마의 경우는 약 10여 년 전부터 개질반응의 공정온도를 낮추려는 연구를 중심으로 기초연구가 수행되어왔다. 이들 플라즈마를 활용한 메탄개질 기술은 메탄의 직접분해, 부분산화, 수증기 개질 및 건식개질 등으로 분류되는 데, 최근 지구온난화가스인 이산화탄소의 처리에 대한 관심이 높아지면서 이산화탄소를 활용하는 건식개질 기술에 대한 관심이 높아지고 있는 상황이다. 현재 플라즈마 건식개질기술에서 주된 이슈는 높은 전력비용이고, 이를 낮추기 위해 촉매를 활용하거나 플라즈마 발생을 최적화하려는 연구가 진행되고 있다. 본 발표에서는 플라즈마를 활용한 건식개질 기술의 장단점, 실용화 가능성 및 향후의 과제를 다루고 있으며, 이를 위해 기계연구원에서의 연구결과 및 국내외 연구실의 결과를 살펴보았다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
• /
• v.24 no.6
• /
• pp.5-11
• /
• 2023

The engineering industry heavily relies on fossil fuels such as coal and petroleum to generate energy through combustion. However, this process emits carbon dioxide into the atmosphere, leading to global warming. To mitigate this issue, researchers have explored various methods to reduce carbon dioxide emissions, one of which is carbon dioxide underground storage technology. This innovative technology involves capturing carbon dioxide from industrial plants and injecting it into the saturated ground layer beneath the earth's surface, storing it securely underground. Despite its potential benefits, carbon dioxide underground storage efficiency needs improvement to optimize storage in a limited space. To address this challenge, our research team has focused on improving storage efficiency by utilizing surfactants. Furthermore, we evaluated how different carbon dioxide states, including gaseous, liquid, and supercritical, impact storage efficiency based on their respective pressures and temperatures within the underground reservoir. Our findings indicate that using surfactants and optimizing the injection rate can effectively enhance storage efficiency across all carbon dioxide states. This research will pave the way for more efficient carbon dioxide underground storage, contributing to mitigating the environmental impact of fossil fuels on the planet.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.39 no.11
• /
• pp.63-70
• /
• 2023

Underground carbon dioxide (CO₂) storage emerges as a pivotal strategy for mitigating atmospheric CO₂ emissions and addressing global warming concerns. This study investigates techniques to optimize storage efficiency in aquifers, which stand out for their superior capacity compared to other geological layers. The focus is on the application of nonionic and anionic surfactants to enhance CO₂ storage efficiency within confined spaces. A specialized micromodel facilitating fluid flow observation was employed for the evaluation. Experimental results revealed a noteworthy minimum 40% increase in storage efficiency at the lowest injection rate when utilizing nonionic and anionic surfactants, in comparison to pure water injection. Interestingly, no significant variations in storage efficiency were observed based on the ionicity and concentration of the surfactants under investigation. These findings have implications for guiding the selection and concentration determination of surfactants in future underground CO₂ storage endeavors.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
• /
• 1994.10a
• /
• pp.24-25
• /
• 1994

고분자 분리막을 통한 메탄과 이산화탄소의 분리는 천연가스에서 불순물로 작용하는 이산화탄소를 분리시켜 천연가스의 순도를 향상시키는데 활용할 수 있으며, 바이오가스나 제철소 폐가스로부터의 이산화탄소의 분리, enhanced oil revovery 공정에서의 이산화탄소의 분리, 그리고 지구 온난화의 원인이 되는 대기중의 이산화탄소 농도의 감소등에서 활용될수 있다. 이러한 분리막 공정은 여러 혼합기체에 대해 단순하고 간편하며 에너지 소비가 적다는 장점에 의해 기체분리에 효과적이고 응용성있는 공정으로 대두되고 있는데, 그 중에서도 분리막의 투과도(Permeability)와 선택도(Selectivity)를 동시에 높일수 있는 새로운 막재료의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 고분자 구조를 화학적으로 변화시키는데, 이 경우에는 고분자의 구조 변화와 투과특성간의 관계를 밝히는 것이 매우 중요하다.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
• /
• v.8 no.2
• /
• pp.153-160
• /
• 2020

In this study, the optimum ratio of soil-cement was derived to utilize carbon capture minerals(CCM) as soil-cement for deep mixing method, quality characteristics of soil-cement mixed with carbon capture minerals were evaluated. The CCM is generated in the form of a slurry, and as a result of evaluating water content, it was found to be about 50%. Accordingly, the water content of CCM was removed in the unit water of Soil-cement mix. As a result of field mixing of soil-cement using CCM on field soil, it showed that the design allowable bearing capacity was satisfied by showing 3.0MPa or more as of 28 days of age. As a result of the hazard verification of carbon capture minerals, 0.055mg/L of Cu was detected, but satisfies the acceptance criteria, and no other harmful substances were eluted.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.14 no.4
• /
• pp.51-55
• /
• 2010

The global activities to reduce the $CO_2$ emission as a greenhouse gas have been various efforts. Under this circumstance, small and medium sized gas field containing $CO_2$ to develop as LNG is not economic feasibility. Particularly, for the separation of $CO_2$ in gas field, separation facilities should be installed to add. This is and increase in plant construction cost and separated $CO_2$ emission into the atmosphere is not the result of greenhouse gas reduction. When the uneconomic gas field apply the KOGAS DME process, the gas field containing $CO_2$ can be increase economic feasibility because of natural gas and $CO_2$ can be use to resource gas. The Tri-reformer produced syngas as H2 and CO in KOGAS DME process and the resource gases are natural gas, steam, oxygen and $CO_2$. The $CO_2$ is used as raw material gases from recover $CO_2$ in DME process. In this study, we investigated range of application of $CO_2$ in gas field.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
• /
• v.25 no.3
• /
• pp.5-11
• /
• 2024

Promising geological structures for carbon dioxide capture and subsurface storage include aquifers, depleted reservoirs, and gas fields. Among these, aquifers are gaining attention due to their potential for storing significant amounts of carbon dioxide compared to other geological structures. Therefore, there is a growing interest in enhancing carbon dioxide storage efficiency by understanding the characteristics of aquifers and developing technologies tailored to their properties. In this study, the storage efficiency of carbon dioxide injection following surfactant pre-injection into porous micro-models was evaluated. The results indicate that as the concentration of the surfactant solution injected prior to carbon dioxide injection increases, storage efficiency improves. Conversely, lower concentrations require more surfactant injection to enhance storage efficiency. Furthermore, under identical surfactant concentration conditions, the storage efficiency from surfactant pre-injection prior to supercritical carbon dioxide injection is approximately 30% lower compared to surfactant-co-solvent substitution as observed in previous studies. However, under the maximum concentration conditions investigated in this study, similar storage efficiencies to those of previous studies were achieved. These findings are expected to guide concentration determinations for surfactant application aimed at enhancing carbon dioxide storage efficiency in aquifers in future studies.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
• /
• v.23 no.12
• /
• pp.55-61
• /
• 2022

Carbon dioxide is one of the greenhouse gases in the atmosphere and much research is underperforming in reducing carbon dioxide. Geological carbon dioxide storage is considered the primary technique for global warming prevention. So, technic development for storing carbon dioxide is required. Using surfactant is considered an effective material for geological carbon dioxide storage. However, research on using surfactants for carbon dioxide sequestration is not enough. In this study, a 2D micromodel experiment depends on the surfactant type (sodium dodecyl sulfate and sodium dodecylbenzene sulfonate), concentration and carbon dioxide injection rate. As result, geological carbon dioxide sequestration efficiency is increased according to surfactant concentration and carbon dioxide injection rate increase. However, efficiency no more increases after critical concentration and rate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.278-278
• /
• 2021

가뭄이 장기간 지속되어 농업적 가뭄 상태가 되면 토양의 수분이 마르기 시작하면서, 식생의 생장활동이 방해되고, 이는 식생의 광합성 활동까지 영향을 미친다. 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소가 흡수되고 산소 발생이 증가하는데, 광합성이 활발하지 못하면 상대적으로 대기 중의 이산화탄소 농도가 증가한다. 본 연구에서는 이러한 토양수분, 식생활동과 대기 중 이산화탄소의 농도의 관계를 다중분광센서인 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 산출물을 이용하여 분석하였다. 기존 토양수분의 경우, 마이크로파 센서를 통해 산출된 값을 활용했지만, 이는 상대적으로 공간 해상도가 조악하다는 단점을 갖고 있어서 면적이 작은 연구지역을 분석할 때에는 한계점을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 상대적으로 고해상도인 광학센서를 이용한 토양수분 산정 방법을 적용하였다. 또한, MODIS 총 일차생산량 (Gross Primary Productivity, GPP) 산출물을 이용하여 식생 호흡량과의 관계식을 통해 이산화탄소 플럭스를 계산하였다. 원격탐사 기반의 토양수분, 식생지수, 이산화탄소 플럭스를 한국에서 발생한 가뭄 기간 중, 2014년과 2015년도에 대하여 지점 관측자료인 플럭스 타워에서 제공되는 값과 비교 분석하였다. 분석한 결과 토양수분, 식생 지수, 탄소플럭스는 순차적으로 지연시간을 두고 상관성이 발생함을 확인하였다. 토양수분과 식생 지수 사이에는 1개월, 식생지수와 탄소플럭스는 0.5개월의 지연시간 후에 가장 높은 상관성을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.464-464
• /
• 2023

최근 이산화탄소(Carbon Dioxode, CO₂) 배출량 증가로 인하여 지구온난화와 같은 기후변화 문제가 심각한 사회 문제로 대두되고 있다. 이에 따라 2015년 12월 12일 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약에서 교토의정서를 대체하는 파리협정(Paris Agreement)을 채택하였으며, 국내에서는 이러한 국제사회의 기후변화 대응에 동참하고 온실가스 감축을 이행하기 위한 2050 탄소중립 정책을 추진하였다. 이산화탄소를 다량으로 발생시키는 철강·산업·건설·에너지 분야 중건설 분야에서 배출되는 이산화탄소는 전체 배출량의 19.9%로 특히 시멘트를 제조하는 과정에서 많은 양의 이산화탄소가 배출되고 있다. 기존의 건설 분야 에서는 이산화탄소를 저감하기 위해 콘크리트 배합 또는 양생과정에서 챔버 내 이산화탄소를 가스 형태로 주입하여 탄산화 반응을 통해 콘크리트 내부에 이산화탄소를 영구히 저장시키고자 하였다. 그러나 이는 챔버 사용, 양생조건 등 적용 조건이 제한적이며, 콘크리트 내 이산화탄소 흡수 효율이 높지 않아 이를 개선할 수 있는 기술이 필요하다. 이를 개선하기 위해 최근에는 콘크리트 배합수 내 이산화탄소를 용해시켜 배합과정에서 콘크리트 내부로 이산화탄소를 강제로 인입시키는 연구들이 진행되고 있다. 그러나 콘크리트 배합수로 사용되고 있는 일반물이나 지하수의 경우 가압을 하여도 약 1,400mg/L의 이산화탄소를 용해시키며, 가압을 통해 용해된 이산화탄소는 쉽게 대기 중으로 방출되는 한계점을 지니고 있어 현장에서 사용하기 어려운 문제가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 200nm 이하의 크기를 가지는 나노버블기술을 이용해 압력을 가하지 않은 상태에서 수중에 이산화탄소를 용해시킬 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 나노버블기술을 이용한 수중 이산화탄소용해 시스템을 통해 수중에 이산화탄소를 용해시켜 콘크리트 배합수로 활용하기 위한 기초 연구가 될 것으로 판단된다.