• 한국가스학회지
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• 제19권3호
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• pp.54-59
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• 2015

가스하이드레이트(GH: Gas Hydrate)는 전 세계적으로 약 10조 톤에 이르는 엄청난 양이 대부분 해양의 대륙사면에 부존되어 있으나(동토 지역 : 2 %, 해양 대륙사면 98 %), 현재까지 가스하이드레이트 저류층으로부터 상업화할 수 있을 만큼 가스를 회수하는 기술이 개발되어 있지 않은 실정이다. 일반적으로 회수하는 방법은 감압법, 열자극법, 억제재 주입법 및 치환법 등으로 크게 나누어 볼 수 있으며, 본 연구에서는 가스하이드레이트 포화율과 감압률에 따라서 가스하이드레이트 해리시간 및 가스생산이 어떻게 달라지는 지, 그에 대한 특성을 분석하고자 하였다. 연구분석 결과 감압률과 해리시간의 상관 관계식을 도출($Y=0.0004X^2-0.499X+176.86$)할 수 있었고, 또한 감압률이 클수록 메탄생산량이 좋다는 것을 알 수 있었지만(감압률 40% 대비 50%에서 메탄가스생산량이 46.2% 향상), 감압률이 60%에서는 오히려 생산량이 줄어드는데, 이는 가스하이드레이트 재형성에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.519-523
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• 2007

Gas(or methane) hydrates are solid solutions when water molecules are linked through hydrogen bonding and create host lattice cavities that can enclose a large variety of guest gas molecules. The natural gas hydrate crystal may exist at low temperature above the normal freezing point of water and high pressure greater than about 30 bars. A lot of quantities of natural gas hydrates exists in the earth and many production schemes are being studied. In the present investigation, depressurization method was considered to predict the production of gas and the simulation of the two phase flow - gas and water - in porous media is being carried out. The simulation show about the fluid flow in porous media have a variety of applications in industry. Results provide the appearance of gas and water production, the pressure profile, the saturation of gas/ water/ hydrates profiles and the location of the pressure front.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.19-30
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• 2021

선행 연구를 통해 우리나라 동해 울릉 분지에 천연가스 자원인 하이드레이트 부존 퇴적층의 존재가 확인되었다. 퇴적층에서 가스를 생산하기 위한 시도는 세계적으로 연구되고 있으며, 생산 메커니즘은 열-수리-역학적 현상이 동시에 발생하는 복합적인 현상이다. 하이드레이트의 생산성 및 안정성 평가는 실험실 규모로 수행되기에는 어려움이 있다. 따라서, 가스 하이드레이트의 생산성 및 퇴적층의 안정성 평가를 위해서는 전산 수치 해석이 필수적으로 수행되어야 한다. 이 연구에서는 여러 가지 가스 하이드레이트 생산 방법 중 감압법을 이용한 생산 시 목표 공저압 및 감압속도에 따른 하이드레이트 퇴적층의 안정성과 가스 생산성에 대한 영향을 전산 모사 해석을 통해 분석하였다. 연구결과 목표 공저압이 낮을수록 생산성은 향상되고 안정성은 악화되는 것을 확인하였고, 감압 속도는 가스 생산성 및 퇴적층의 안정성에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 실제 시험 생산 시 발생할 수 있는 사질생산 현상에 대한 대응 전략 수립을 위해 감압 속도 조절에 따른 가스 생산성 및 퇴적층의 안정성 평가 해석을 수행하였다. 해석 결과 낮은 감압 속도에서 높은 감압 속도로 변경 시킬 경우 안정성 확보에 효과가 있음을 확인하였다. 또한, 가스 생산 시 하이드레이트 해리로 인한 퇴적층의 침하가 발생하고 시추 생산정 하부에서는 압력 구배로 인해 지반 융기가 발생하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 감압법을 활용한 가스 생산 시 목표 공저압 선정을 위해서는 생산성 및 안정성에 대한 고려가 동시에 수행되어야 하며, 지반 변위로 인해 생산 시추공에 발생하는 응력에 대한 고려도 필수로 수행되어야 한다는 결론을 얻었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권3호
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• pp.8-15
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• 2017

본 논문에서는 압전유압펌프가 적용된 브레이크 등가 유압회로를 구성하고, 유압회로의 가감압 특성 실험 및 부하압 제어에 대한 연구를 수행하였다. 유압회로의 가감압 특성을 파악하기 위해 펌프 입력 전압에 따른 부하압 형성 실험을 수행하였고, 솔레노이드 밸브 특성이 감압에 미치는 효과를 파악하는 실험을 수행하였다. 가압 특성 실험을 통해 유압회로의 부하압 상승에 필요한 과도응답시간은 압력상승 구배를 조절하는 전압제어를 적용하여 개선할 수 있음을 확인하였고, 감압시는 솔레노이드 밸브 특성을 활용한 밸브 개폐시간 제어와 전압제어를 통해 과도응답시간 개선이 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 제어기법을 적용하여 부하압 제어실험을 수행한 결과, 가압의 경우 10ms 이내로, 감압의 경우 30ms 이내로 과도응답시간을 개선할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 부하압 제어기법은 압전유압펌프가 적용된 유압 브레이크 회로의 부하압을 제어하는데 매우 유용할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권1호
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• pp.133-140
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• 2009

본 연구에서는 투과도 80 md, 하이드레이트 포화도 30%의 다중공 평판형 시스템에서 열자극 감압법에 의한 생산실험을 수행하여 하이드레이트의 해리양상 및 생산효율을 관측 및 분석하였다. 감압의 크기에 따른 실험결과에서, 운영 압력을 낮게 설정하면 높은 가스회수율을 얻을 수 있지만 생산초기 나타나는 강한 펄스가 생산전 운영에 무리를 줄 수 있다고 판단되었다. 또한 흡열반응에 의한 하이드레이트 재형성으로 오히려 회수율이 감소하는 경우가 발생하였다. 감압법 적용시의 생산거동을 더 상세히 분석하기 위해, 감압크기 140 psi와 320 psi에 대해 각각 4, 6회의 반복실험을 진행하였다. 그 결과, 140 psi로 감압크기를 설정한 경우, 생산초기에 불안정한 거동이 나타나지만, 빠르게 안정화됨을 알 수 있었다. 320 psi의 실험결과에서 불연속적이며 간헐적인 생산거동을 확인할 수 있었다. 열자극 실험은 안정적인 생산거동을 보이며 회수율이 비교적 낮아 열자극의 효과를 잘 관찰할 수 있는 압력차 80 psi를 적정운영 압력으로 설정하여 수행하였다. 열자극감압 혼용기법의 결과로부터 열자극시간이 증가할수록 가스회수율은 증가하였지만, 반면 에너지효율은 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 열을 2분간 가한 후 열흡수 시간을 1분으로 설정한 경우 본 시스템에서는 회수율이 상승하였으며, 에너지효율 또한 증가되는 결과를 얻었다. 하지만, 열흡수 시간이 1분 이상일 경우 오히려 더 낮은 회수율과 에너지효율을 보였는데 이는 긴 열흡수 시간으로 인한 열손실에 기인한 것으로 판단된다.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제11권1호
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• pp.1-7
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• 2015

The purpose of this paper is to present the results of reengineering of the YGN 3&4 (Yonggwang Nuclear Power Plant, Units 3&4) SDS (Safety Depressurization System) retrofit design and to make recommendations for the improvement in design and design procedure implementing the Systems Engineering (SE) process. YGN 3&4 is a basic model for OPR1000 (the Korean standard 1000 MWe plant). The basic model, herein, represents the reference plant for the OPR1000 development. In the middle of the YGN 3&4 construction, the Korean Nuclear Regulatory Body requested a retrofit of this plant with a means to rapidly depressurize the plant in conformance with a severe accident mitigation requirement. For the reengineering of the SDS in YGN 3&4, V-model and functional and physical architectures have been developed. A SE decision making method has been used for the selection of SDS valves. Finally, recommendations have been made to improve OPR1000 design for the improved operation and enhanced safety.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.216-219
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• 2008

As a future clean substitute energy, the Gas hydrate development projects are world widely carried out to prepare the shortage of petroleum and natural gas resources. The OIIP of gas hydrate is estimated approximately 10 Trillion LNG equivalent ton and it reaches almost the amount of 5 thousand years use for the world people. To develop the commercial production technology, several research projects like Malik and Alaska project have been carried by several advanced countries and teams, but nobody have succeeded it yet due to the technical problems and the high risks. The technologies developed up to now for the hydrate production are categorized to four methods, such as depressurization method, thermal recovery method, inhibitor injection method and replacement method. As these methods are highly related to the costs and the environmental problems, many other researches including the safety, environment and disaster prevention are actively fulfilled as well.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권3호
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• pp.304-309
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• 2007

본 연구에서는 감압법 및 열자극법에 의한 메탄하이드레이트 생산실험을 수행하기 위해 고압의 다중공 평판형 셀기기를 설계 제작하였다. 이 실험장비를 이용하여 고투과성 미고결 시료 공극시스템에서 감압법과 열자극법에 의한 생산실험을 수행하여 생산메카니즘을 분석하였다. 감압법에 의한 생산실험 결과, 일반 가스전과는 달리 하이드레이트 해리에 의한 공극내에서의 소스효과로 인해 일시적으로 압력이 상승하고 또한 흡열반응으로 인해 온도가 하강함을 확인 하였으며, 열자극 생산실험을 수행한 결과에서는 감압법의 경우 열자극법에 비해 해리속도가 느리게 진행되어 가스생산이 낮은 상태로 지속되는 것으로 나타났다. 한편, 열자극법 중 열을 가한 후 곧바로 생산하는 경우, 주입지점 주변에서만 해리되고 또한 그 지역에서만 투과도가 커지는 것으로 나타났으며, 생산초반 이후 해리속도는 soaking까지 시행한 경우에 비해 해리가 느리게 진행됨을 알 수 있다. 한편, 본 연구의 낮은 하이드레이트 포화도를 갖는 미고 결시료 공극시스템에서 열자극법의 적정 soaking 시간 규명실험을 통해 압력과 생산거동을 고찰하였다. 그 결과, 6분간 soaking 한 경우, 온도 하강에 의한 하이드레이트의 재형성으로 2분 및 4분간 soaking한 경우보다 낮은 회수율을 보였다. 본 연구의 실험결과는 향후 높은 하이드레이트 포화도를 갖는 고결 시료 공극시스템에서의 실험을 통해 더욱 확연히 드러날 것으로 예상된다.

• 자원환경지질
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• 제47권3호
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• pp.275-289
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• 2014

가스하이드레이트가 육상 동토지역과 심해저 퇴적층에 막대한 규모로 부존되어 있음이 밝혀지면서 가스하이드레이트 연구개발 선도국가에서 수행한 최근의 가스하이드레이트 육상 및 해상 생산 시험 결과는 가스하이드레이트가 미래의 에너지 자원으로서 사용 가능성을 높이고 있음을 보여주고 있다. 캐나다 말릭 2002 프로젝트에서는 열수 순환법을 이용하여 5일간 약 $480m^3$의 가스를 생산하였고, 말릭 2006-2008 프로젝트에서는 감압법에 의해 6일간 안정적 연속 생산으로 $13,000m^3$의 누적 생산량을 보임으로서 감압법이 가스하이드레이트부터 가스를 생산하는 유효한 방법임이 입증되었다. 2012년도의 미국 알라스카 현장 시험은 $CO_2-CH_4$ 치환 (맞교환법)을 이용하여 $CO_2+N_2$ 혼합가스를 주입하고 메탄을 생산하는 최초의 시험으로서 약 $6,000m^3$의 혼합가스를 주입하여 일일 생산 최대 $1,270m^3$의 가스를 생산하였다. 최근의 가장 주목할 만한 성과로는 일본이 난카이 해구에서 2013년 3월 감압법을 이용한 세계 최초의 해상 생산 시험을 실시하고, 6일 동안 누적량 $120,000m^3$의 가스를 생산한 것이라 할 수 있다. 일본이 생산 시험을 위해 수행하였던 연구개발 결과와 기술적 이슈들은 2015년도에 생산 시험을 준비하고 있는 우리에게도 많은 시사점을 주는데, 특히 감압 시나리오에 따른 생산 공정 설계, 모래 유입 등 시험정 완결 기법, 생산시 지반 안정성 등 생산 시험 공정 기술 개발의 모든 공정 요소에 대한 면밀한 검토가 요구된다.

• KIEAE Journal
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• 제3권3호
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• pp.43-50
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• 2003

Nowdays the apartment is a main type of modernized residential buildings. According to the improvement of construction techniques and functions of windows and doors, recent apartments are enhanced air tightness of windows, doors and building envelopes. As Infiltration is decreased and natural ventilation is reduced, energy could be saved in winter. However, indoor air quality is bad. The air Infiltration of a building could be enlarged by physical actions, such as building designs, constructions and reduction of air tightness which is caused by aging. This research analyzes and measures with KNS-4000P (Sapporo air tightness measurement) the air tightness of the high rise apartments which is recently constructed and not occupied yet. With depressurization method, the KNS-4000 installed on the window and the indoor air-leakage was measured. At that time, Air come out from the edge of the windows and doors because of the pressure differences between indoor and outdoor. We measure the amount of the air as effective air leakage areas. This method of depressurization takes less time to measure than other methods and is less affected from other conditions. We measured infiltration of total 56 household, 29 households S apartment (total floor area : $64.42m^2$) in Balan and 29 households D apartment(total floor area : $78.21m^2$) in Chonan. As a result of the field measurements at October 2003, normalized leakage area of D apartment in Cheonan was $2.05cm^2/m^2{\sim}3.49cm^2/m^2$ (average: $2.77cm^2/m^2$) and normalized leakage area of S apartment in Balan is $1.23cm^2/m^2{\sim}1.68cm^2/m^2$ (average: $1.5cm^2/m^2$).