Investigation of Distinct Tuning Effect in sH Clathrate Hydrate for Natural Gas Storage
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발행연도
2021
작성언어
English
주제어
KDC
505
자료형태
학술저널
수록면
144-144(1쪽)
제공처
인위적인 온실가스의 지속적인 배출로 지구온난화가 가속되고 기후변화의 위협이 선명해지고 있다. 지속 가능한 에너지 사회로의 변화는 선택이 아닌 필수적이고 중대한 문제로 인식되며 이를 위해 청정 에너지, 신재생에너지, 에너지 효율 증가와 같은 에너지 패러다임 변화가 가속화되고 있다. 천연가스는 기존의 다른 화석연료(석탄, 석유) 대비 연소 시 적은 양의 이산화탄소를 배출하여 비교적 청정에너지로 인식되고 있다. 또한, 최근 셰일 가스의 급속한 발전으로 천연 가스의 공급량이 증가되고 있으며 개발 도상국을 필두로 전 세계의 천연 가스 수요 또한 증가하여 미래의 주요 에너지 원으로 천연가스의 중요도가 더욱 높아지고 있다. 이로 인해 에너지 효율적이고 안전한 천연가스 저장 방법 개발이 요구되고 있다. 기존의 천연가스 운송 및 저장은 액화 천연가스(LNG)형태로 진행되고 있지만, 극저온 조건과 지속적인 자연 기화된 가스가 저장에 중요한 문제로 작용하고 있다. LNG 시스템의 단점을 극복하기 위해 최근 압축 천연가스(CNG), 흡착 천연가스(ANG), 천연가스 하이드레이트(NGH) 등 다양한 천연가스 저장 물질들이 연구되고 있다. 높은 압력이 요구되는 CNG와 흡착 물질의 높은 비용이 문제되고 있는 ANG에 비해 비교적 완화된 저장 조건과 친환경적인 NGH는 차세대 기술로 주목받고 있다. 하지만, 가스 저장 용량과 형성 조건 제한과 같은 몇 가지 현실적인 문제는 여전히 기술을 구현하는데 있어 상당한 장애물로 남아있다. Tuning effect는 에너지 효율적인 형성 조건을 유지함과 동시에 최대 가스 저장량을 향상시키기 위해 제안되었다. sH 하이드레이트는 다른 하이드레이트 구조 sl, sll에 비해 열역학적 형성 촉진제 시스템에서 가장 가스 용량이 큰 것으로 알려져 있지만 tuning effect는 발생할 수 없다고 여겨졌다. 본 연구에서는 263.15 K, 8.0 MPa 조건의 1-Methylpiperidine (1-MPD) + CH<sub>4</sub> 하이드레이트 시스템에서 sH 하이드레이트의 tuning effect을 처음으로 보고하였다. NMR 분광 분석을 통해 sH tuning effect 발생을 직접적으로 나타내는 새로운 peak이 할당되었고 DFT 계산 결과가 이를 뒷받침하였다. 또한 가스 저장 용량을 최대화할 수 있는 critical guest concentration (CGC)가 조사되었다. 지금까지 보고된 tuning effect를 가지는 하이드레이트 대비 상대적으로 높은 CGC 값인 2.4 mol%가 측정되었고 이는 가스 저장 용량을 향상시킬 수 있는 잠재력이 있다고 판단된다. 위의 새로운 sH tuning effect의 발견은 천연가스 저장뿐만 아니라 가스 하이드레이트 기반의 가스 저장 및 운송 영역에 대한 가스저장 용량을 향상시킬 수 있는 새로운 전략으로 사용될 수 있으며, 가스 하이드레이트 및 포접 화합물과 관련된 기본 특성을 밝히는 데 유용한 통찰력을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
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