온도, 직경, 형태에 따른 CO2하이드레이트의 자기보존효과 특성 연구

Abstract

<TEX>$CO_2$</TEX>를 포집, 수송, 저장하는 기술에 있어서 경제적이고 친환경적 혁신기술로 주목받고 있는 가스 하이드레이트 이용기술의 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트를 이용한 <TEX>$CO_2$</TEX> 수송/저장기술의 핵심이 되는 자기보존효과(self-preservation effect)가 발현하는지를 확인하고자 하였다. 특히 <TEX>$CO_2$</TEX> 하이드레이트 입자의 직경에 대한 효과 정도를 실험적으로 살펴보았다. 밀리미터, 마이크론, 그리고 나노 크기의 각각 다른 직경을 갖는 세 종류 <TEX>$CO_2$</TEX> 하이드레이트 샘플을 준비하였고, 3주간 <TEX>$-15{\sim}-30^{\circ}C$</TEX>의 온도 및 대기압 조건에서 각각의 샘플 무게 변화를 측정하였다. 실험연구 결과 <TEX>$CO_2$</TEX> 하이드레이트의 자기보존효과를 최대한 얻기 위해서는 온도는 가능한 낮아야 하며, 샘플의 직경 크기가 클수록 좋고, 샘플은 치밀한 구조로 조직되어 높은 밀도를 갖는 방식으로 제조하는 것이 매우 향상된 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. Gas hydrate studies are attracting attention of many researchers as an innovative, economic and environmentally friendly technology when it is applied to <TEX>$CO_2$</TEX> capture, transport, and storage. In this study, we investigated whether <TEX>$CO_2$</TEX> hydrate shows the self-preservation effect or not, that is the key property for developing a novel <TEX>$CO_2$</TEX> transport/storage method. Especially the degree of self-preservation effect for <TEX>$CO_2$</TEX> hydrate was studied according to the particle size of <TEX>$CO_2$</TEX> hydrate samples. We prepared three kinds of <TEX>$CO_2$</TEX> hydrate samples varying their particle diameter as millimeter, micron and nano size and measured their change of weight at <TEX>$-15{\sim}-30^{\circ}C$</TEX> under atmospheric pressure during 3 weeks. According to our experimental result, the lower temperature, larger particle size, and compact structure for higher density are the better conditions for obtaining self-preservation effect.