• The Journal of Engineering Geology
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• v.32 no.1
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• pp.113-126
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• 2022

The tectonic history of the Chukchi Abyssal Plain in the Amerasia Basin, Arctic Ocean, has not been fully explored due to the harsh conditions of sea ice preventing detailed observation. Existing models of the tectonic history of the region provide contrasting interpretation of the timing of formation of the crust (Mesozoic to Cenozoic), crust type (from hyper-extended continental crust to oceanic crust), and formation process (from parallel/fan-shaped rifting to transformation faulting). To help determine the age of the oceanic crust, the geothermal gradient was measured at three stations in the south of abyssal plain at depth of 2,160-2,250 m below sea level. Heat flow measurement stations were located perpendicular to the spreading axis over a 40 km-long transect. In-situ thermal conductivity measurement, corrected by the laboratory test, gave observed marine heat flows of 55 to 61 mW/m². All measurements were taken during Arctic expeditions in 2018 (ARA09C expedition) and 2021 (ARA12C expedition) by the Korean ice-breaking research vessel (IBRV) Araon. Given the assumption of oceanic crust, the results correspond to formation in the Late Cretaceous (Mesozoic). The inferred age supports the hypothesis of formation activated by the opening of the Makarov Basin during the Late Mesozoic-Cenozoic. This would make it contemporaneous with rifting of the Chukchi Border Land immediately east of the abyssal plain. The heat flow data indicate the base of the gas hydrate stability zone is located 332-367 m below the seafloor, this will help to identify the gas hydrate-related bottom simulating reflector in the future seismic survey, as already identified on the Chukchi Plateau. Further geophysical surveys, including heat flow measurements, are required to increase our understanding of the formation process and thermal mantle structure of the abyssal plain.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.215.2-215.2
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• 2010

지구온난화의 주범으로 알려진 $CO_2$의 대기 중 농도는 산업혁명 이전 280ppm에서 산업 혁명 이후 375ppm으로 증가하였다. 정부 간 기후변화패널(IPCC)의 기후변화 시나리오에 의하면, 지금부터 다양한 감축노력을 한다 할지라도 $CO_2$ 증가추세는 계속되어 2100년경에는 대기 중 $CO_2$농도가 600~950ppm에 이를 것으로 예측하고 있다. 현재까지 화력발전부분은 온실가스($CO_2$)의 최대 배출 원으로 알려져 있으며 이 분야의 $CO_2$ 회수기술은 연소 후 포집(Post-combustion), 순산소 연소(Oxy-fuel combustion), 연소 전 탈탄소화(Pre-combustion) 3가지로 크게 구분된다. 이중 석탄가스화복합발전(IGCC)기술과 연계하여 $CO_2$를 회수할 수 있는 방법이 연소 전 탈탄소화 기술이다. 핵심기술은 $CO_2$ 분리공정으로 적용 될 수 있는 기술로서는 흡착 흡수법, 막분리법 그리고 가스 하이드레이트가 있으나 아직까지 우리나라의 가스 하이드레이트 기술은 전무한 형편이다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 TBAB(Tetra-n-butyl ammonium bromide)를 첨가하여 TBAB 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 또한 라만 분석을 통하여 $CO_2$ 회수 분리에 대한 연구도 병행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.154.1-154.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC)에서는 석탄을 가스화하여 얻어진 합성가스로부터 이산화탄소를 분리/회수하고 수소는 유용하게 사용할 수 있다. 이 기술의 핵심은 $H_2+CO_2$ (40%) 합성가스로부터 $CO_2$를 경제적이고 효과적으로 분리/회수하는 것이다. 본 연구에서는 합성가스로부터 $CO_2$를 효과적으로 분리/회수하기 위해 가스 하이드레이트 형성법을 제안하였다. 하이드레이트 형성 조건을 완화시켜 주기 위하여 열역학적 촉진제로서 TBAB, TBAF, THF를 첨가하여 열역학적 촉진 현상을 살펴보았다. 다양한 농도의 TBAB (10, 40, 60 wt%), TBAF (10, 34, 45 wt%), THF (4, 19, 31 wt%)에 대하여 3상 평형 (하이드레이트 (H) - 물 (LW) - 기상 (V))을 측정한 결과 40 wt%의 TBAB, 34 wt%의 TBAF, 19 wt%의 THF의 농도에서 가장 큰 촉진효과를 보였으며, 그 이상의 조성에서는 오히려 촉진효과가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 순수계와 촉진제 첨가계에 대하여 하이드레이트 생성 후의 기상과 하이드레이트상의 $CO_2$ 조성을 측정하였다. 그 결과 모든 실험조건에서 하이드레이트상에 85% 이상의 높은 농도로 $CO_2$가 농축되는 것을 확인하였다. 이러한 과정을 반복하면 순도 99% 이상의 매우 높은 $CO_2$ 기체를 얻을 수 있다. 또한, 가스 하이드레이트 형성과정의 반응특성을 살펴보기 위하여 반응시간에 따른 기상의 $CO_2$ 농도변화를 측정하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성법을 이용한 합성가스 분리 공정 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.40 no.6
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• pp.739-749
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• 2007

The seismic velocity at the formation varies widely with physical properties in the layers. These features on seismic shot gathers are not capable of reproducing normally by numerical modeling of homogeneous medium, so that we need that of random inhomogeneous medium instead. In this study, we conducted Gaussian autocorrelation function (ACF), exponential autocorrelation function and von Karman autocorrelation function for getting inhomogeneous velocity model and applied a simple geological model. According to the results, von Karman autocorrelation function showed short wavelength to the inhomogeneous velocity medium. For numerical modeling for a gas hydrate, we determined a geological model based on field data set gathered in the East sea. The numerical modeling results showed that the von Karman autocorrelation function could properly describe scattering phenomena in the gas hydrate velocity model which contains an inhomogeneous layer. Besides, bottom-simulating-reflectors and scattered waves which appear at seismic shot gather of the field data showed properly in the inhomogeneous numerical modeling.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.602-605
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• 2008

$CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어지는데, post-combustion capture는 연료가 연소하면 $N_2$와 $CO_2$가 남게 되고 흡수나, 흡착, 막분리 등을 이용해서 $CO_2$를 분리하는 것이고, Pre-combustion capture(연소전 회수)는 연소 전에 이산화탄소가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 수소와 이산화탄소를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$ 분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소 후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔지만, 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승 되고 있다. 특히, Pre-combustion 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 비교적 저압 조건에서도 하이드레이트를 보다 쉽게 형성시키는 촉진제를 이용하여 $CO_2/H_2$ 혼합 가스 중 $CO_2$를 분리하는 실험을 수행하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.6
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• pp.814-820
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• 2014

In this work, hydrate inhibition performance of water-soluble polymers including pyrrolidone, caprolactam, acrylamide types were evaluated using torque measurement and high pressure differential scanning calorimeter (HP ${\mu}$-DSC). The obtained experimental results suggest that the studied polymers represent the kinetic hydrate inhibition (KHI) performance. 0.5 wt% polyvinylcaprolactam (PVCap) solution shows the hydrate onset time of 34.4 min and subcooling temperature of 15.9 K, which is better KHI performance than that of pure water - hydrate onset time of 12.3 min and subcooling temperature of 6.0 K. 0.5 wt% polyvinylpyrrolidone (PVP) solution shows the hydrate onset time of 27.6 min and the subcooling temperature of 13.2 K while polyacrylamide-co-acrylic acid partial sodium salt (PAM-co-AA) solution shows less KHI performance than PVP solution at both 0.5 and 5.0 wt%. However, PAM-co-AA solution shows slow growth rate and low hydrate amount than PVCap. In addition to hydrate onset and growth condition, torque change with time was investigated as one of KHI evaluation methods. 0.5 wt% PVCap solution shows the lowest average torque of 6.4 N cm and 0.5 wt% PAM-co-AA solution shows the average torque of 7.2 N cm. For 0.5 wt% PVP solution, it increases 11.5 N cm and 5.0 wt% PAM-co-AA solution shows the maximum average torque of 13.4 N cm, which is similar to the average torque of pure water, 15.2 N cm. Judging from the experimental results obtained by both an autoclave and a HP ${\mu}$-DSC, the PVCap solution shows the best performance among the KHIs in terms of delaying hydrate nucleation. From these results, it can be concluded that the torque change with time is useful to identify the flow ability of tested solution, and the further research on the inhibition of hydrate formation can be approached in various aspects using a HP ${\mu}$-DSC.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.5
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• pp.438-443
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• 2000

This dissertation is focused on the study over the improvement for the early strength of belite-rich cement(BRC). For this purpose, the initial hydration behaviors according to addition of different calcium sulfate types were evaluated. From the observations by XRD, DSC and SEM, the BRC II and III with the addition of natural anhydrate and flue gas desulphurization(FGD) gypsum, respectively, formed much ettringite after 7 days more than the BRC I with the addition of chemical gypsum. The compressive strength of the BRC II and III developed outstandingly due to the formation of calcium aluminate hydrate within pores of hardened BRC paste. Especially, in the case of BRC III adding FGD with low impurities, the early as well as long term compressive strengths were shown very high, compared with other specimens.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.41 no.4
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• pp.174-179
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• 2008

Nanosize tungsten powder was synthesized by ultrasonic spray pyrolysis method through a solution containing ammonium metatungstate hydrate $[(NH_4)_6W_{12}O_{39}{\cdot}H_2O]$ and reduction treatment. It was expected the improvement of mechanical properties due to increasing surface free energy and surface activity. Starting solutions with each concentration, reaction temperature and reduction treatment were significantly influenced on the formation of tungsten size and phase. It was found that particle size was decreased with concentration of starting solution and surface tension were decreased. The particle size was increased at thermal decomposition temperature above $600^{\circ}C$ by neck growth of interparticles. Tungsten particles were formed by reduction reaction in atmosphere of hydrogen gas at the temperature above $700^{\circ}C$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.121.2-121.2
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• 2011

석탄가스화복합발전과 연계하여 사용할 수 있는 $CO_2$분리법으로 연소 전 탈탄소화는 연료가 연소되기 전에 $CO_2$를 회수하는 방법으로 현재 여러가지 분리법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트의 다양한 응용 분야 중 이산화탄소 격리분야에서 합성가스로부터 $CO_2$롤 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 고형화법에 관한 연구를 진행하였다. 가스 하이드레이트 형성과정에서의 반응 특성을 살펴보기 위하여 순수계와 촉진제 첨가계(TBAB, TBAF, THF)에 대하여 반응시간에 따른 가스소모량 및 기상의 $CO_2$ 조성 변화를 측정하였다. 그 결과 하이드레이트 상에 고농도의 $CO_2$가 포집되는 것을 확인 할 수 있었다. 순수계와 THF 첨가계의 경우 가스 소모량이 다른 계에 비하여 높게 나타났다. 이는 순수계의 경우 구조-I의 큰 동공과 작은 동공에 모두 기체가 점유되기 때문이며, THF 첨가계의 경우 구조-II의 큰 동공에만 기체가 점유되지만 THF의 첨가로 인해 전환율이 증가되기 때문이다. 반면, TBAF와 TBAB 첨가계의 경우에는 상재적으로 낮은 가스 소모량을 보였다. 기체 소모량이 큰 경우 최종 기상의 $CO_2$ 조성이 낮게 나타났다. 그리고 모든 실험조건에서 1시간 이내에 하이드레이트 형성반응이 종결되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 촉진제 첨가에 의한 하이드레이트의 구조적인 변화를 확인하기 위하여 Raman 분광법과 $^1H$-NMR을 이용하여 혼합가스 하이드레이트를 분석하였다. 본 실험으로 얻어진 결과는 가스 고형화법을 이용한 합성가스 분리 공정 설계 및 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.541-544
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• 2009

$SF_6$는 이산화탄소의 23,900배의 지구온난화지수를 가지는 온실가스로서 절연성이 뛰어나 산업 분야에 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 질소+$SF_6$로 구성된 혼합기체로 부터 $SF_6$를 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 하이드레이트 형성을 이용한 방법을 제안하였다. 본 실험은 275-290 K의 온도범위와 3-30 bar의 압력범위에서 질소 + $SF_6$ (10, 30, 50, 70%)의 혼합기체를 사용하여 각 조성에 따른 하이드레이트(H)-물(LW)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 또한, 고체의 하이드레이트 내부에 포집된 혼합기체의 조성과 포집되지 않은 기상의 조성을 분석함으로써 하이드레이트 형성을 이용한 공정에서의 기체분리효율을 파악할 수 있었다. 또한, 하이드레이트 생성반응 동안 시간에 따른 혼합기체의 조성변화를 측정하였다. 276.15 K에서 50%의 $SF_6$가 포함된 혼합기체가 하이드레이트를 형성을 경우 하이드레이트상에는 85%의 $SF_6$가 포집다는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 얻어진 결과는 하이드레이트를 이용한 $SF_6$ 분리 공정의 중요한 기초 자료가 되며 다른 혼합 기체의 분리 공정에도 응용될 수 있을 것이다.