초록 ▼

연구의 목적 및 내용
해저 및 영구 동토층에 매장되어 있는 고체 메탄 하이드레이트의 생성조건을 규명하고, 가스상태로 분해시켜 개발할 수 있는 생산기술과 메탄 하이드레이트를 이용하여 천연가스를 고체상태로 만들어 수송할 수 있는 기술을 개발하고자 본 연구에서는 다음과 같은 내용의 연구를 진행하였다.
1. 메탄 하이드레이트 상평형 규명 실험 및 이론적 연구
2. 탄소나노튜브, 제올라이트, 초음파 등을 이용한 메탄 하이드레이트 생성실험
3. 감압법을 이용한 메탄 하이드레이트 생산실험 및 이론해석
연구결과
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연구의 목적 및 내용
해저 및 영구 동토층에 매장되어 있는 고체 메탄 하이드레이트의 생성조건을 규명하고, 가스상태로 분해시켜 개발할 수 있는 생산기술과 메탄 하이드레이트를 이용하여 천연가스를 고체상태로 만들어 수송할 수 있는 기술을 개발하고자 본 연구에서는 다음과 같은 내용의 연구를 진행하였다.
1. 메탄 하이드레이트 상평형 규명 실험 및 이론적 연구
2. 탄소나노튜브, 제올라이트, 초음파 등을 이용한 메탄 하이드레이트 생성실험
3. 감압법을 이용한 메탄 하이드레이트 생산실험 및 이론해석
연구결과
1. 증류수와 NaCl 3.5wt%의 해수를 이용하여 메탄 하이드레이트 상평형실험을 수행한 결과 동일온도에서 해수가 약 16% 높은 압력에서 형성됨을 확인하였다.
2. 기존의 촉진제로 알려진 SDS, DBS와 탄소나노튜브 CM-95와 CM-100 그리고 물속에서 탄소나노튜브의 분산효과를 높이기 위해서 CM-95를 산화처리하여 메탄 하이드레이트 제조실험을 수행 한 결과 증류수를 기준으로 SDS는 120%, DBS는 160%, CM-100은 250%, CM-95는 300% 그리고 산화처리된 CM-95는 400%로 산화처리된 CM-95 나노유체가 메탄 하이드레이트 제조시 가장 많은 가스충진율을 보였다. 그러나 탄소나노튜브 나노유체로는 상평형 조건을 크게 변화시키지는 못하였다.
3. 5.56 mol%의 THF와 0.003 wt%의 CM-95 산화탄소나노튜브를 혼합시켜 메탄 하이드레이트를 생성시킬 경우 동일온도에서 상평형 압력을 크게 낮추면서 가스충진율도약 600% 정도 획기적으로 증진시킬 수 있음을 알아냈다.
4. 천연 제올라이트와 5A, 13X의 인조 제올라이트를 이용하여 메탄 하이드레이트를 제조할 경우 13X가 가장 좋은 가스충진율을 보였다.
5. 초음파를 이용하여 메탄 하이드레이트를 제조할 경우 첨가제를 사용할 경우보다 가장 빠른 하이드레이트를 제조할 수 있음을 확인하였다.
6. 메탄 하이드레이트 생성 시 과냉도를 증가시키고, 물을 교반시킬 경우 재현성이 떨어지는 가스충진율의 확률적이고 불규칙한 현상을 감소시킬 수 있음을 알았다.
7. 감압법을 이용해서 최적의 하이드레이트를 생산하기 위해서 퇴적층의 입자크기 및 공극률에 따라 감압크기를 변경해야 함을 확인하였다.
연구결과의 활용계획
본 연구의 결과를 다음의 분야에서 응용할 계획이다.
1. 해저 및 육상에서 메탄 하이드레이트 생산
2. 천연가스 고체화 수송
3. 중소형 천연가스전 개발
4. 하이드레이트를 이용한 해수 담수화
5. 지구 온난화가스 해양 고정화 기술

Abstract ▼

Purpose&contents
In the present investigation, optimum conditions and methods was determined in order to product methane gas from methane hydrate reservoirs and form the hydrate effectively for the natural gas solid transportation. Therefore, the present study focused on the topics as follows;

Purpose&contents
In the present investigation, optimum conditions and methods was determined in order to product methane gas from methane hydrate reservoirs and form the hydrate effectively for the natural gas solid transportation. Therefore, the present study focused on the topics as follows;
1. Investigations on methane hydrate phase equilibrium.
2. Methane hydrate production using MWCNT, zeolite, and ultra sonic.
3. Methane hydrate production using depressurization method.
Result
This study focused on increasing the efficiency of methane hydrate production in order to allow the transport of natural gas in the form of a solid. The results are as follows;
1. Experiment and theoretical calculation carried out for the formation of methane hydrate in NaCl 3.5 wt% solution. The result shows that NaCl acts as a inhibitor.
2. An oxidation treatment of MWCNTs is an effective method for enhancing methane hydrate formation and reducing the hydrate formation time. On the other hand, the thermodynamic conditions for phase equilibrium were affected only slightly by the oxidized MWCNTs.
3. Nanofluid added OMWCNTs and THF is the most effective method for enhancing the hydrate formation rate and reducing the equilibrium pressure.
4. The hydrate formation is a stochastic phenomenon. However, if the water is agitated by magnetic stirrer or the subcooling temperature is increased, the stochastic phenomenon is depressed.
5. Ultra sonic has the highest capability to decrease the hydrate formation time.
Expected Contribution
Results of this study will be applied as follows :
1. Methane hydrate production
2. Solid transportation of natural gas
3. Development of the medium and small sizes of natural gas deposits
4. Seawater desalination
5. Ocean sequestration of grovel warming gas

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 49
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 51
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 51
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 52
• 8. 참고문헌 ... 53
• 9. 연구성과 ... 54
• 10.기타사항 ... 58
• [별첨1]대 표 연 구 성 과 ... 59
• 자체평가 의견서 ... 64