얼음 물질을 이용한 미래 에너지와 지구 온난화 처리 방안

Abstract

낮은 온도와 높은 압력에서 저분자량의 가스가 물분자들에 의해 만들어지는 격자 속으로 포집되면서 형성되는 가스하이드레이트에 대한 존재가 알려진 것은 비교적 오래 되었으나, 물과 가스에 의해 형성되어 진다는 점에서 최근 관심이 증가되고 있다. 포집되는 가스의 종류에 따라 독특한 특성을 가지고 각각의 구조 결정을 형성하는 하이드레이트는 최근 지구 온난화가스인 이산화탄소 문제와 다양한 에너지원, 특히 천연가스와 수소 에너지에 대한 연구로 크게 주목받고 있다. 따라서 본 고에서는 가스 하이드레이트 활용 분야 중에서 활발히 진행되고 있는 분야, 즉 대표적 지구온난화 가스인 이산화탄소의 심해저장과 동시에 메탄 하이드레이트 층으로부터의 천연 가스의 포집연구와 수소 저장량을 극대화시킨 수소하이드레이트에 관한 전반적인 연구동향을 소개하도록 한다. Gas hydrates are known to form by physical interactions between host water and guest gas molecules and thus can be treated as a special type of icy materials. The gas hydrates are recently highlighted because of their use to future energy source even though they were discovered naturally in the deep-sea marine sediments a long time ago. However, the present and future urgent task is to develop the efficient and safe production technology for recovering methane from gas hydrates. Here, we propose one of potential recovery processes using swapping phenomenon occurring between gaseous carbon dioxide and methane hydrate deposits. Such a swapping process provide several technological and economical advantages over conventional processes. The carbon dioxide can be directly sequestered into methane hydrate layer and simultaneously methane can be produced with a high recovery rate more than 90%. In addition, the icy powders can be effectively used as a new medium for storing hydrogen. To increase hydrogen storage capacity the icy hydrate networks need to be redesigned to create the more empty cages in which hydrogen gas can be enclathrated. Functionalized icy materials might be used in a variety of energy and environmental fields.