• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.150.2-150.2
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• 2011

Unlike non-ionic clathrate hydrates stably formed by van der Waals interaction between a guest molecule and a surrounding host framework, ionic clathrate hydrates are stabilized by ionic interaction between an ionic guest molecule and the host water-framework. Here, we firstly described the stable entrapment of the superoxide ions in ${\gamma}$-irradiated $Me_4NOH+O_2$ hydrate. Owing to peculiar direct guest-guest ionic interaction, the lattice structure of ${\gamma}$-irradiated $Me_4NOH+O_2$ hydrate shows significant change of lattice contraction behavior even at relatively high temperature(120K). Particularly, we note that ionic-induced dimensional change is much greater than thermal-induced change. Such findings are expected to provide useful information for a better understanding of unrevealed nature of clathrate hydrate fields.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.150.1-150.1
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• 2011

Structure-II hydrate has been highlighted due to its higher gas storage capacity and favorable thermodynamic conditions. In this study, we introduce a new structure-II hydrate former, tert-butyl hydroperoxide (TBHP) and confirm the structural characteristics through High-Resolution Powder Diffraction (HRPD), $^{13}C$ solide-state NMR and Ramanspectroscopy. Here,we also investigated the thermodynamic stability of binary(TBHP+gaseous) clathrate hydrates. The experimental data were generated using an isochoric pressure-search method. The dissociation data for (TBHP +gaseous) clathrate hydrates are compared with the other hydrocarbon hydrate and pure gaseous hydrate.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.146.2-146.2
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• 2011

Molecular behaviors and crystal structures of the binary hydrates of $CH_4$ and ethanol were identified by means of 13C solid-state NMR and powder XRD methods at various concentrations of ethanol. In addition, NMR peak areas were used to calculate cage occupancies for both guest species. Obtained results showed that more $CH_4$ molecules are captured into hydrate phase per unit mass of ethanol molecules because $CH_4$ molecule can occupy sII large cages more, and pure $CH_4$ hydrate can form more as well at lower ethanol concentrations. Even though tuning phenomenon was already reported for some aqueous hydrate promoters such as THF, aqueous ethanol solutions are found to play the same tuning role in the binary clathrate hydrates in this study.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권6호
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• pp.1095-1099
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• 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
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.391-394
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• 2006

Growth characteristics of methane-propane clathrate hydrate, growing under different undercooling conditions, was investigated. After the water within pressurized vessel was fully saturated with guest gas molecules by agitation, medium was rapidly undercooled and maintained at the constant temperature. The growth of hydrate was always Initiated with film formations at the upper bounding surface of liquid pool. The visual observation using microscope revealed detailed features of subsequent crystal nucleation, migration, growth and interference occurring within liquid pool. A number of small crystals ascended and settled at the hydrate film. When undercooling was small $({\Delta}T=3.2K)$, some of the settled crystals slowly grew into faceted columns. As the undercooling increased, the downward growth of crystals underneath the hydrate film became dendritic and occurred with greater rate and with finer arm spacing. The shapes of the floating crystals were diverse and included octahedron and triangular or hexagonal platelet When the undercooling was small, the octahedral crystals were found dominant. As the undercooling increased, the shape of the floating crystals also became dendritic. The detailed characteristics of floating crystals were reported in this study.

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

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.122.2-122.2
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• 2011

Sulfur hexafluoride ($SF_6$), one of the most potent greenhouse gases, is known as a hydrate former and has been studied at the high pressure up to 1.3 GPa with gas mixtures and with aqueous surfactant. Since we regard $SF_6$ as a potential promoter molecule that can stabilize hydrate structure more effectively compare to the other promoters, further investigation is required to verify the stabilizing ability of $SF_6$ in the hydrate structure. However, the insoluble nature of $SF_6$ in water or gases hinders fine scale analyses. This work discusses the data obtained by using molecular dynamics simulations of structure II (sII) clathrate hydrates containing $SF_6$ and $H_2$. The simulations were performed using the TIP4P/Ice model for water molecule and a previously reported $SF_6$ molecular model (optimized at the pure $SF_6$ single phase system (Olivet and Vega, 2007)), and a $H_2$ molecular model (adapted from the THF+$H_2$ hydrate system (Alavi et al., 2006)). The simulations are performed to observe the stability of $SF_6$ and $H_2$ in the sII clathrate hydrate system with varying temperature and pressure conditions and occupancies of $SF_6$ and $H_2$, which cannot be easily tuned experimentally. We observe that stability of H2 enclathrated in the hydrate structure more affected by the occupancy of $SF_6$ molecules and temperature than pressure, which ranges from 1 to 100 bar.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.153.1-153.1
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• 2010

가스 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력에서 물과 천연가스 분자가 물리적으로 안정한 결합을 하고 있는 결정질의 화합물이다. 현재 130개 이상의 가스분자들이 물분자와 결합하여서 Clathrate 하이드레이트를 형성하는 것으로 보고 되어 있다. 수소의 경우 하이드레이트를 형성하기 위해서 약 200MPa 이상의 높은 압력이 필요하다. TBAB는 semi-clathrate 하이드레이트를 형성하는 첨가제로 알려져 있으며 수소 하이드레이트의 형성 압력을 완화시키기 위한 촉진제로서 많은 연구가 수행되고 있다. Wataru Shimada는 XRD 패턴을 사용하여 semi-clathrate 하이드레이트의 특수한 결정 모델을 분석하였다. 이 모델의 경우, 대기압 하에서 TBAB와 물분자의 화학 양론적 비를 1:38로 제시하였다. 이는 처음으로 TBAB 하이드레이트 결정구조를 밝혀냈지만, 분자 동역학적 부문에서는 그 데이터가 정확히 정의 되지 않았다. 본 연구는 Wataru Shimada 모델을 수소 TBAB 하이드레이이트의 분자 동역학 연구에 적용시켰으며, 실험에서 나온 데이터를 바탕으로 RDF(Radial Distribution Function)와 MSD(Mean Square Displacement)를 측정했다.

• 한국결정성장학회지
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• 제19권5호
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• pp.228-236
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• 2009

본 연구에서는 $SF_6$ 가스 포접 하이드레이트 결정이 생성되고 성장하는 메커니즘의 특성을 기술하였다. 실험은 일정한 압력과 온도에서 2상 실험($SF_6$ 기상/수용액상)과 3상 실험($SF_6$ 기상/수용액상/$SF_6$ 액상)의 서로 다른 두 가지 상 조건에서 이루어졌다. 두 조건 모두 기체 영역과 수용액 영역 사이의 경계면에서 하이드레이트 결정의 수지상이 섬유상 형태로 상향 성장하는 거동을 보였다. 3상 실험의 경우 하이드레이트 생성이 진행됨에 따라, 반응기 내부압의 감소로$SF_6$ 액상에서 생성된 기포가 기체와 수용액 계면의 막에 도달하여 기포의 표면이 하이드레이트로 전환되었다. 본 논문에서는 결정의 핵생성과 이동, 성장, 간섭을 중심으로 $SF_6$ 가스하이드레이트 결정의 성장 특성을 기술하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.394-400
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• 2023

이 연구에서는 메탄 가스(CH₄)와 함께 사이클로프로필아민(cyclopropylamine, CPrA)과 사이클로펜틸아민(cyclopentylamine, CPeA)을 이용한 하이드레이트의 튜닝효과, 가스 저장량, 그리고 하이드레이트의 열팽창 거동에 대해 논의하였다. 메탄 가스의 저장량을 극대화시킬 수 있도록 하이드레이트 튜닝 효과를 하이드레이트에 투입된 객체 분자의 농도를 달리 함에 따라 알아보았다. (CPrA+CH₄) 하이드레이트의 경우, 0.5 mol% 정도의 농도에서 최대 튜닝효과가 발생하였으며, (CPeA+CH₄) 하이드레이트는 기존 연구와 유사한 1.0 mol% 정도의 농도에서 최대 튜닝 효과가 발생하였다. (CPrA + CH₄), (CPeA + CH₄) 하이드레이트 모두 구조 II 하이드레이트를 형성한다고 알려진(테트라하이드로퓨란 + CH₄), (사이클로펜탄 + CH₄) 하이드레이트보다 더 많은 가스량을 저장하는 것으로 밝혀졌다. 100, 150, 200, 250 K의 조건에서(CPrA + CH₄), (CPeA + CH₄) 하이드레이트의 분말 X-선 회절 분석을 통해 각 온도별 격자 크기를 알아내고 그 차이를 분석하여 열팽창 거동을 분석하였다. 이에 따라, 객체 분자의 크기 차이로 인해(CPeA + CH₄) 하이드레이트의 격자 상수가 더 큰 것으로 확인되었다.