• Economic and Environmental Geology
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• v.47 no.3
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• pp.275-289
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• 2014

Recent scaled-up onshore and offshore field production tests revealed that the expectancy to produce gas from the gas hydrate deposits is gradually increasing, recognizing its potentials as one of the future energy resources. The total produced gas was approximately $480m^3$ by the hot water circulation method for 6 days' operation in Mallik 2002 project in Canada. In Mallik 2006-2008 project, the gas was successfully produced stably by the depressurization method for 6 days, up to $13,000m^3$ cumulatively. The depressurization method applied in the Mallik test was revealed as an effective way to produce gas from gas hydrates. The Alaska North Slope field trial in 2012 to inject mixed gas of $CO_2$ and $N_2$ to exchange $CH_4$ was successfully completed for the first time to produce maximum $1,270m^3$ per day. The remarkable achievement is that Japan has completed first offshore production test in the Eastern Nankai Trough, and produced approximately $120,000m^3$ of methane by the depressurization method for 6 days in March 2013. The technical challenges and uncertainties obtained from Nankai Trough production test give Korea more considerations in the aspects of well completion, reservoir formation and seafloor stability, sand control, flow assurance, and etc., due to the different geological environments and geomechnical properties in Ulleung Basin in Korea.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.25 no.4
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• pp.171-176
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• 2015

We present the detection characteristics of nitrogen monoxide(NO) gas using p-type copper oxide(CuO) thin film gas sensors. The CuO thin films were fabricated on glass substrates by a sol-gel spin coating method using copper acetate hydrate and diethanolamine as precursors. Structural characterizations revealed that we prepared the pure CuO thin films having a monoclinic crystalline structure without any obvious formation of secondary phase. It was found from the NO gas sensing measurements that the p-type CuO thin film gas sensors exhibited a maximum sensitivity to NO gas in dry air at an operating temperature as low as $100^{\circ}C$. Additionally, these CuO thin film gas sensors were found to show reversible and reliable electrical response to NO gas in a range of operating temperatures from $60^{\circ}C$ to $200^{\circ}C$. It is supposed from these results that the p-type oxide semiconductor CuO thin film could have significant potential for use in future gas sensors and other oxide electronics applications using oxide p-n heterojunction structures.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.699-702
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• 2009

가스하이드레이트(Gas Hydrate)는 특정한 온도와 압력조건하에서 물분자로 이루어진 공동 내로 메탄, 에탄, 프로판 등의 가스가 들어가 물분자와 상호 물리적 결합으로 형성된 외관상 얼음과 비슷한 고체 포유물로 자연상태에 존재하는 하이드레이트의 주 성분이 메탄(Methane)인 경우가 대부분인 까닭에 메탄 하이드레이트라고도 불린다. 표준상태에서 $1m^3$의 메탄하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 그러나 메탄 하이드레이트를 인공적으로 만들경우 물과 가스의 반응율이 낮아 하이드레이트 생성시간이 상당히 길고 가스 용해율도 낮다. 따라서 하이드레이트를 빨리 만들며 가스충진율도 증가시킬 수 있는 방법으로 가스 흡착성이 있는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)를 기계적 분산방법인 초음파 분산(Dispersion)과 화학적 개질에 의한 분산방법인 산화처리분산을 사용하여 탄소나노튜브와 산화탄화나노튜브를 순수한물에 분산하여 나노유체를 만들고, 나노유체와 메탄가스를 반응시켜 메탄하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 나노유체와 순수한물의 상평형(Phase Equilibrium)은 비슷하였으며, 탄소나노튜브를 0.0005Vol%를 분산한 나노유체와 순수한물의 메탄가스 소모량의 비교한결과 나노유체의 가스소모량의 순수한물보다 ${\Delta}T_{sub}$=0.5K에서는 2배 ${\Delta}T_{sub}$=9.7K에서는 1.6배 증가하였다. 또한 산화나노유체와 나노유체의 메탄 가스소모량은 산화나노유체가 0.01 ~ 0.02mol정도 높았으나 그 효과가 미미하였고, 교반기를 사용하여 RPM300으로 교반시켰을 경우 역시 메탄 가스소모량은 큰 차이가 없었으나 산화나노유체의 경우 메탄 가스소모량이 나노유체보다 급격히 증가함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.485-488
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• 2007

$SF_6$(sulfur hexafluoride)는 뛰어난 단열 및 아크방지능력(arc-extinguishingproperty)으로 인해, 전력용 변압기의 절연가스와 반도체${\cdot}$액정용 플라즈마 CVD로의 cleaning gas, 주물공장 covering gas 등으로 사용되고 있다. 하지만, $SF_6$의 지구온난화지수(global warming potential)는 $CO_2$대비 23,900배가 높아 기후변화에 미치는 영향이 $CO_2$보다 훨씬 크고, 대기 중 분해되지 않고 잔존하는 기간이 $CH_4$ 10년, $CO_2$ 및 CFCs는 100년으로 추정되는데 반해, $SF_6$는 3,200년으로 연간방출양이 작더라도 오랜 기간 누적되면 그 파장이 클 것으로 사료된다. 대부분의 가스 하이드레이트(고상결정상태)는 고압, 저온에서 형성가능 하지만, 불화가스에 대해서는 쉽게 결정화가 일어난다. $SF_6$는 3$^{\circ}C$, 2기압에서 고밀도 고상화가 되기 때문에 여러 기체와 흔합되어 있는 경우 $SF_6$만을 압축된 고상 결정상태를 형성, $SF_6$를 회수, 정제할 수 있으므로 불화가스 분리${\cdot}$회수에 기술적, 경제적 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 하이드레이트 촉진제로서 계면활성제(promoter) 첨가에 따른 $SF_6$ 하이드레이트 형성 및 해리과정 실험을 통해 효율적인 $SF_6$ 저감에 관한 적용기술을 연구해 보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.698-698
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• 2009

화력발전이 많은 비중을 차지하는 전력생산 산업은 온실가스($CO_2$)의 최대 배출 원으로 알려져 있으며 증가하는 전력 수요 뿐 만 아니라 다가오는 기후변화협약에 대응하기 위하여 $CO_2$ 회수 및 공정 개선에 관한 연구가 많이 수행되고 있다. 특히 현재 연구되고 있는 전력분야의 대표적인 $CO_2$ 회수기술은 연소 후 포집(Post-combustion capture), 순산소 연소(Oxy-fuel combustion), 연소전 탈탄소화(Pre-combustion) 3가지로 구분된다. 이중 연소전 탈탄소화 기술은 석탄가스화복합발전(IGCC) 기술과 연계하여 $CO_2$를 회수할 수 있는 방법으로 가스화 된 석탄가스에 Water-Gas Shift 반응과, $CO_2$ 분리로 얻어진 탈 탄소 연료를 통해서 전력을 생산한다. 이 기술의 핵심은 생성된 $CO_2/H_2$ 복합가스로부터 $CO_2$를 분리하는 공정으로 차세대 회수 기술로는 Membrance Reactor, SOFC, Oxygen Ion Transfer Membrane(OTM), 그리고 가스 하이드레이트가 있다. 이중 가스 하이드레이트는 $CO_2$의 회수 뿐 만 아니라 처리 기술에도 적용 가능하지만 우리나라에는 이에 관한 기술이 전무한 형편이다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)를 첨가하여 THF 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 이러한 연구는 연소전 탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.3
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• pp.394-400
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• 2023

In this study, the tuning phenomena, gas storage capacity, and thermal expansion behaviors of binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates were investigated for the potential applications of clathrate hydrates to gas storage. To understand the tuning behaviors of binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates, ¹³C solid-state NMR spectroscopy was used, and the results confirmed that maximum tuning factors for the binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates were achieved at 0.5 mol% and 1.0 mol% of guest concentration, respectively. The gas storage capacity of binary (cyclopentylamine + CH₄) and (cyclopropylamine + CH₄) clathrate hydrates were also checked, and the results showed the CH₄ capacity of our hydrate systems was superior to that of binary (tetrahydrofuran + CH₄) and (cyclopentane + CH₄) clathrate hydrates. The synchrotron diffraction patterns of these hydrates collected at 100, 150, 200, and 250 K confirmed the formation of a cubic Fd-3m hydrate. In addition, the lattice constant of clathrate hydrates with cyclopentylamine and methane were larger than that with cyclopropylamine and methane due to the effects of molecular size and shape.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.217.2-217.2
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• 2010

자연 상태에서의 가스하이드레이트의 존재는 물의 빙점보다 높은 온도에서 가스 수송관이 막히는 사고가 관내에 생성된 하이드레이트에 의한 것으로 규명된 이후영구동토지역이나 심해저에 부존되어 있는 막대한 매장량으로 인해 매우 활발한 연구가 최근에 진행되고 있다. 가스하이드레이트는 수분의 량에 비해 대량의 가스를 함유하므로 인위적인 가스하이드레이트를 제조하기 위하여 여러 가지 연구 중 하이드레이트 반응을 촉진하는 촉진제(promoter)와 생성을 억제하는 억제제(inhibitor)를 찾는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 계면활성제와 고분자물질이 이들의 다양한 첨가제로 현제 사용되고 있다. 이러한 연구에서 메탄가스하이드레이트 형성에 영향을 미치는 대상물질로 선택한 DME(Dimethane Ether)는 산소 함유율이 34.8wt%인 함산소연료로 최근 신에너지로 부상하고 있으며, 해외 가스전 개발과 맞물려서 상용화단계에 들어와 있다. DME의 물리화학적인 특성으로는 상온의 온도에서 약5기압의 압력으로 액화 시킬 수 있다. 마취성이 강한 디에틸에테르와는 달리 마취성이 없을 뿐만 아니라 인체에 무해한 무색기체로 세탄가가 60가까이되어 경유(세탄가 55) 대체연료로 내연기관의 실증사업이 진행되고 있다. 이러한 특성을 갖고 있는 DME가 메탄가스 하이드레이트 생성에는 어떤 영향을 미치는지를 본 연구에서는 실험을 통해서 분석을 수행하였다. 실험과정에는 세 단계로 구분하여 진행하였는데 첫 번째 단계에서는 메탄가스만으로 하이드레이트 생성조건을 실험분석하였고, 두 번째 단계에서는 DME가스를 먼저 주입한후 동일 온도에서 메탄가스를 주입시켜 하이드레이트 생성 압력을 실험측정하였다. 마지막 단계에서는 DME가스를 약 두 배 정도 많이 주입한 후 동일 온도에서 메탄가스를 주입하여 하이드레이트 생성 압력을 측정하였디. 이러한 단계별 과정을 다소 온화한 $-5^{\circ}C{\sim}4^{\circ}C$의 온도 범위에서 반복적으로 수행하였다. 실험결과에서는 메탄만의 하이드레이트 형성보다 빙점($0^{\circ}C$) 이하의 온도 범위에서는 DME가 메탄하이드레이트 형성에 촉진제 역할을 하였고, 빙점 이상의 온도에서는 억제제의 역할을 하는 것으로 측정되었다. 또한 첨가된 DME의 양에 따라 촉진제의 역할과 억제제의 역할에 확연한 차이를 보였다. 추후 실험에서는 좀더 넓은 농도, 온도 및 압력범위에서 재현성 실험을 추가로 수행할 것도 제안한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.3
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• pp.367-371
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• 2011

TBAB (tetra-n-butyl ammonium bromide) forms a semi-clathrate with water under atmospheric pressure conditions and recently has attracted great attention due to its usage as a thermodynamic promoter in gas storage and separation process using gas hydrate formation. In this study, we measured the three-phase (hydrate (H) - liquid water ($L_{w}$)-vapor (V)) equilibria of the ternary $CH_{4}$+TBAB+water and $CO_{2}$+TBAB+water mixtures at the TBAB concentrations of 5 and 32 wt% to investigate promoting characteristics of TBAB. The greater promotion effect of TBAB was observed at 32 wt% than at 5 wt%. This result was in good agreement with that from pure TBAB semi-clathrate phase diagram under atmospheric pressure conditions. Through $^{13}C$ NMR analysis of the $CH_{4}$+TBAB semi-clathrate, it was found that $CH_{4}$ molecules are enclathrated in the cages of the double semi-clathrate and the position of resonance peak from encaged $CH_{4}$ molocules in the double semi-clathrate is the same as that from encaged $CH_{4}$ molocules in the pure $CH_{4}$ hydrate of structure I.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.10 no.2
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• pp.125-132
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• 2012

The dehydration schemes of rare earth (La, Ce, Nd, Pr, Sm. Eu, Gd, Y) chloride hydrates was investigated by using a dehydration apparatus. To prevent the formation of the rare earth oxychlorides, the operation temperature was changed step by step ($80{\rightarrow}150{\rightarrow}230^{\circ}C$) based on the TGA (thermo-gravimetric analysis) results of the rare earth chloride hydrates. A vacuum pump and preheated Ar gas were used to effectively remove the evaporated moisture and maintain an inert condition in the dehydration apparatus. The dehydration temperature of the rare earth chloride hydrate was increased when the atomic number of the rare earth nuclide was increased. The content of the moisture in the rare earth chloride hydrate was decreased below 10% in the dehydration apparatus.

• Economic and Environmental Geology
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• v.36 no.3
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• pp.149-157
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• 2003

Deep sea core samples were taken in the southwestern part of the Ulleung Basin in order to characterize the properties of shallow gases in the sediment. Amount of shallow gases in the sediments were calculated by head space techniques, and chemical and isotopic compositions of hydrocarbon gases were analyzed. Geochemical analyses were carried out on the gas bearing sediments to find out relationship between natural gas contents and organic characteristics of the sediments. Seismic characteristics of shallow gases in the sediments were also examined in this study. The amount of the hydrocarbon gases in the sediments range from 0.01% to 11.25%. Calculation of volume of gas per volume of wet sediment varies from 0.1 to 82.0 ml HC/L wet sediment. Methane consists 98% of the total hydrocarbon gases except for two samples. Based on the methane content and isotopic composition$(\delta^{13}c)$: -94.31$\textperthousand$~-55.5$\textperthousand$), the hydrocarbon gases from the sediments are generated from bacterial activities of methanogenic microbes. Contents of hydrocarbon gases are variable from site to site. Volume of shallow gases in the sediments shows no apparent trends vs. either characteristics of organic matter or particle sizes of the sediments. Gas concentration is high in the area of seismic anomalies such as blanking zone or chimney structures in the section. Physicochemically the pore water and the formation water systems are saturated with gases in these areas. Concentration of hydrocarbon gases in the sediments in these area shows favorable condition for generation of gas hydrate, as far as the other conditions are satisfied.