• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.38-45
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• 2002

가스 하이드레이트는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등과 같은 천연가스-성분이 물에 의해 포획된 얼움형태의 고체연료로서, 세계적으로 가스 하이드레이트 추정 매장량은 기존 화석연료 매장량에 비해 약 2배 이상인 것으로 예측되어 미래의 신 에너지 자원으로 기대되고 있다. 그러나 이러한 에너지 자원측면과는 반대로 파이프라인을 통한 가스 수송과정에서 형성된 하이드레이트는 유동저해나 배관손상을 유발 할 수 있는 요인으로 영구동토지연인 시베리아는 물론이고 북해와 멕시코만 등의 여러 유전이나 가스전에서 심각한 문제를 발생시키고 있다. 해저 가스 파이프라인이나 동토지역을 통과하는 가스 파이프라인에서는 관내 압력과 온도에 따라 하이드레이트가 생성될 수 있으며, 특히 송출압력을 높게 할 경우에는 파이프라인 안에 하이드레이트가 생성될 가능성은 더욱 높아져, 플러깅 형성에 의한 유동저해 및 배관손상이 예상된다. 본 연구에서는 실제 파이프라인 내부에서 하이드레이트로 인한 플러깅 생성 메카니즘을 규명하고 이에 대한 형성조건을 측정함으로써, 그 방지기준 및 방지책을 선정하는데 활용하고자 실험실 규모의 환상형 파이프라인 실험장치를 개발하려다. 개발된 실험장치를 통해 파이프라인에서의 하이드레이트 평형조건을 도출하고, 다양한 속도 및 압력 조건하에서 하이드레이트 플러깅 형성온도를 측정하였다 이를 통해 유통속도 및 압력, 온도에 관한 상관관계를 파악하고 그 경향을 도출함으로써 실제 가스 파이프라인에의 하이드레이트 플러깅 형성조건을 파악할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.18-27
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• 2020

본 연구에서는 LNG-FPSO 상부구조물의 시스템 가용도를 고려한 해저 유동관내 유동안정성 연구를 수행하였다. 이를 위해 PVCap 억제 성능 평가 실험, LNG-FPSO 상부구조물 가용도 분석, 유동관내 하이드레이트 위험도 평가, PVCap 주입 농도 산출로 구성된 하이드레이트 관리 전략을 수립하였다. 과냉각 온도 6.1, 9.2, 12.1℃에 따라 PVCap의 하이드레이트 지연시간을 측정함으로써 PVCap 주입 농도 결정에 필요한 실험 기준을 확보하였다. 시스템 가용도 분석을 통해 산출된 20년 동안의 LNG-FPSO 상부구조물의 가용도는 89.3%이며, 50시간의 최장 고장 시간이 연간 2.9회 발생하였다. 현장 자료를 이용하여 다상 유동 시뮬레이션을 위한 유동관 모델을 구축하였다. 다상 유동 시뮬레이션을 통해 하이드레이트 플러깅 위험도를 예측한 결과, 50시간의 생산 중단 조건에서는 23.2시간 만에 유동관 끝단에서 하이드레이트가 발생하는 것을 확인하였다. 하이드레이트 방지를 위해 PVCap 실험 결과를 기반으로 PVCap 주입 농도를 산출하였으며, 0.25 wt%의 PVCap을 연간 2.9회 주입하면 하이드레이트 플러깅을 방지할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.425-428
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• 2006

Natural gas hydrate has been a major problem for its plugging nature in the pipeline. With the demand of deep-water production, the importance of flow assurance technology, preventing hydrate, asphaltene and wax in the pipeline becomes bigger Kinetic models combined with the flow simulator are being developed to explain the nature of hydrate plug formation in the pipeline. To simulate the hydrate plug formation, each stage including the nucleation, growth and agglomeration should be considered. The hydrate nucleation is known to be stochastic and is believed hard to be predicted. Recent publications showed hydrate growth and agglomeration can be observed rigorously using a particle size analyzer. However properties of the hydrate should be investigated to model the growth and agglomeration. The attractive force between hydrate particles, supposed to be the capillary force, was revealed to be stochastic. Alternative way to model the hydrate agglomeration is to simulate by the discrete element method. Those parameters, particle size distribution, attractive force, and growth rate are embedded into the kinetic model which is combined Into the flow simulator. When compared with the flowloop experimental data, hydrate kinetic model combined into a flow simulator showed good results. With the early results, the hydrate kinetic model is promising but needs more efforts to improve it.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.618-621
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• 2005

In this study, the phenomena of hydrate formation and inhibition were investigated according to varying the concentrations using methanol and ethylene glycol as chemical additives. The results reveal that the used additives display better inhibition effects compared to pure water by decreasing the formation temperature and the inhibition performance of methanol is superior to that of ethylene glycol. As a conclusion, the plugging phenomena of flowline in natural gas product ion. subsea and frozen field pipelines can be predicted by examining the hydrate formation and inhibition conditions. Specifically, the results of this study can be applied to the selection of the prevention criteria and method of hydrate formation.

• 한국가스학회지
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• 제24권5호
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• pp.56-64
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• 2020

해양 가스전의 다양한 생산환경에서 PVCap의 하이드레이트 억제 성능을 평가하고자 PVCap 농도, 과냉각 온도, 염수 농도, MEG 혼합 농도 변화에 따라 하이드레이트 지연시간을 측정하였다. 이를 위해 고압의 하이드레이트 반응 실험 장치를 제작하였으며, 하이드레이트 평형 조건 및 지연시간 측정결과를 선행 실험과 비교함으로써 실험장치의 신뢰성에 대한 타당성을 검증하였다. 과냉각 온도 6.1, 9.2, 12.1℃조건에서 PVCap 농도 0.1~1 wt%의 억제 성능을 분석한 결과, 과냉각 온도가 증가함에 따라 PVCap으로 인한 지연시간이 감소하였다. 염수 농도가 3 wt%에서 7 wt%까지 증가하였을 때, PVCap 폴리머 체인의 구조 저하가 발생하여 PVCap 0.5 wt% 조건에서 최대 78%까지 지연시간이 감소하였다. MEG 10 wt%와 PVCap을 혼합한 HHI(hybrid hydrate inhibitor)의 경우, 아억제(under-inhibition) 영향으로 PVCap 1 wt%에 비해 지연시간의 변화가 크지 않았으나, MEG 20 wt%인 HHI에서는 하이드레이트 억제 효율이 1.7배 증가하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권1호
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• pp.45-53
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• 2015

해양플랜트에서 생산된 석유 또는 가스를 파이프라인을 통해 운반하는 경우, 가스 하이드레이트나 왁스와 같은 고형물이 쉽게 발생하고 이를 방지하기 위한 유동 안정성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 해양플랜트 파이프라인에서 생성된 가스 하이드레이트 또는 왁스를 제거 또는 방지하기 위해 최근 파이프라인 외벽에 히터를 감아 전기적으로 가열하는 방법이 채택되고 있다. 본 연구에서는 파이프라인을 가열하는 기존의 외부 가열형 방식에 비해, 새로운 형식의 내부 스월형 히터를 고안, 설계 및 제작하여 파이프라인 내에 설치하여 유동 안정성을 실험적으로 평가하였다. 고안된 내부 스월형 히터와 기존의 외부 가열형 히터의 파이프라인 출구 단면에서의 온도 분포와 열적 혼합 등의 열 및 유동 성능 평가 결과, 내부 스월형 히터가 외부 가열형 히터에 비해 열적 성능이 보다 우수한 것으로 확인되었다.