SA Research Group
화학공학과
사정훈
SA Research Group(사정훈 연구실)은 화학공학과를 기반으로 가스 하이드레이트, 에너지 저장, 기체 포집 및 분리, 다상유동, 열역학 모델링 등 첨단 화공 분야의 융합 연구를 선도하고 있습니다. 연구실은 친환경 에너지 저장 및 수송 기술 개발을 목표로, 가스 하이드레이트를 이용한 고밀도 기체 저장, SNG(Solidified NG) 기술, 수소 및 천연가스의 안전한 저장 및 운송 시스템을 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 산업의 탈탄소화와 지속가능한 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다.
또한, 이산화탄소(CO2) 및 온실가스의 포집, 분리, 이송, 저장(CCUS) 기술 개발에 집중하여, 결정화 기반 불순물 분리, 해수담수화, 다공성 매질을 활용한 기체 포집 및 분리 공정 등 다양한 환경 정화 및 탄소중립 실현을 위한 연구를 수행하고 있습니다. 실험적 데이터와 열역학 모델링을 바탕으로, CCUS 기술의 상용화와 실질적인 탄소중립 실현에 기여하고 있습니다.
연구실은 다상유동 및 유동 안정성 관리 기술 개발에도 주력하고 있습니다. NG/oil, CO2, H2 등 다양한 유체의 다상유동 실험 및 모사, 파이프라인 내 하이드레이트, 부식, 왁스, 스케일, 아스팔텐 등의 형성 및 침전 특성 연구, 그리고 유동 안정성 확보와 위험 완화 전략을 제시하고 있습니다. 전산유체역학(CFD) 모델링과 실시간 모니터링 기술을 접목하여, 에너지 생산 및 수송 과정의 안전성과 효율성을 높이고 있습니다.
아울러, 고압 열역학 상평형 실험 및 모델링, 상평형 데이터 기반 공정 설계 및 최적화, 극한 조건에서의 상평형 예측 모델 구축 등 열역학적 접근을 통해 다양한 에너지 및 환경 공정의 효율성과 안전성을 극대화하고 있습니다. NG, CO2, H2 등 다양한 기체의 통합 연계 공정에 대한 경제성 평가도 함께 수행하여, 연구 결과의 산업적 적용 가능성을 높이고 있습니다.
SA Research Group은 국내외 연구기관 및 산업체와의 활발한 협력, 다수의 특허 및 논문, 다양한 정부 및 산업체 지원 프로젝트를 통해 화학공학 분야에서 혁신적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 앞으로도 친환경 에너지, 탄소중립, 지속가능한 미래를 위한 핵심 기술 개발에 앞장설 것입니다.
가스 하이드레이트 기반 친환경 에너지 저장 및 수송 기술
가스 하이드레이트는 저온 및 고압 조건에서 물 분자들이 수소 결합을 통해 격자를 형성하고, 그 내부에 메탄(CH4), 천연가스(NG), 수소(H2) 등 다양한 기체를 포집할 수 있는 결정성 고체 화합물입니다. 본 연구실에서는 이러한 가스 하이드레이트의 특성을 활용하여 친환경적이고 고효율적인 에너지 저장 및 수송 매체를 개발하고 있습니다. 특히, 기존의 액화천연가스(LNG)와 달리 냉각 비용이 적고, 상온·상압에서도 높은 기체 저장 밀도를 구현할 수 있는 SNG(Solidified NG) 기술을 연구하고 있습니다.
이러한 연구는 기체의 물리적·가역적 저장 소재 개발에 중점을 두고 있으며, 하이드레이트 내에 CH4, NG, H2 등을 저장 및 수송하는 새로운 매체로의 응용을 목표로 합니다. 이를 통해 탄소 배출이 없는 수소의 저장 및 운송, 그리고 메탄의 고밀도 저장이 가능해져, 에너지 산업의 친환경 전환에 기여할 수 있습니다. 또한, 하이드레이트 기반 에너지 저장 시스템은 기존 저장 방식 대비 안전성과 경제성을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있습니다.
연구실에서는 실험적 접근과 더불어 열역학 모델링, 상평형 데이터 분석, 공정 설계 등 다양한 공학적 방법론을 접목하여 하이드레이트 기반 에너지 저장 기술의 상용화 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 미래 에너지 저장 및 수송 분야에서 혁신적인 대안을 제시하며, 지속가능한 에너지 인프라 구축에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
기체 포집 및 분리, 탄소중립을 위한 CCUS 기술
이산화탄소(CO2) 및 온실가스의 포집, 분리, 이송, 저장(CCUS: Carbon Capture, Utilization and Storage)은 탄소중립 실현을 위한 핵심 기술입니다. 본 연구실은 결정화(crystallization) 기반의 불순물 분리 및 수처리, 그리고 다공성 매질을 활용한 기체 포집 및 분리 공정에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 연소 전(pre-combustion) 및 연소 후(post-combustion) CO2 포집 공정, 하이브리드 분리공정(흡착, 막 분리, 흡수 등)과의 연계 기술 개발에 집중하고 있습니다.
이러한 연구는 CO2 및 기타 온실가스의 선택적 포집과 정제, 그리고 해수담수화 등 환경 정화 분야에도 응용되고 있습니다. 결정화 기반의 수처리 및 해수담수화 공정은 기존의 화학적 처리 방식에 비해 에너지 소비가 적고, 친환경적이라는 장점이 있습니다. 또한, CO2 하이드레이트를 이용한 해양저장 기술은 대규모 탄소 격리 및 장기 저장에 적합하여, 기후변화 대응에 실질적인 기여가 가능합니다.
연구실은 실험적 데이터와 열역학적 모델링을 바탕으로, 다양한 기체 및 불순물의 포집·분리 효율을 극대화하는 공정 설계 및 최적화 연구를 진행하고 있습니다. 이를 통해 CCUS 기술의 상용화와 실질적인 탄소중립 실현에 앞장서고 있으며, 국내외 에너지 및 환경 산업의 지속가능한 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다.
다상유동 및 유동 안정성 관리 기술
다상유동(multiphase flow)은 천연가스, 석유, 수소, 이산화탄소 등 다양한 유체가 혼합되어 흐르는 복잡한 현상으로, 에너지 생산 및 수송 공정에서 매우 중요한 이슈입니다. 본 연구실은 NG/oil, CO2, H2 등 다양한 유체의 다상유동 실험 및 모사, 그리고 유동 안정성 리스크 관리 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 파이프라인 내 하이드레이트, 부식, 왁스, 스케일, 아스팔텐 등의 형성 및 침전 특성 연구를 통해 유동 안정성 확보와 위험 완화 전략을 제시하고 있습니다.
H2/NG 파이프라인 혼합 이송 시 발생할 수 있는 리스크 평가와 완화 방안, CO2 파이프라인 이송 및 지중/해양 저장을 통한 격리(sequestration) 기술, 그리고 석유 증진 회수(Enhanced Oil Recovery) 공정 등 다양한 응용 분야에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 이를 위해 실험적 접근과 더불어 전산유체역학(CFD) 모델링, 공정 시뮬레이션, 실시간 모니터링 기술 등을 적극적으로 활용하고 있습니다.
이러한 연구는 에너지 생산 및 수송 과정에서 발생할 수 있는 다양한 문제를 사전에 예측하고, 효율적이고 안전한 운영을 가능하게 합니다. 또한, 다상유동 및 유동 안정성 관리 기술은 미래 에너지 인프라의 신뢰성과 지속가능성을 높이는 데 필수적인 요소로, 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나입니다.
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Ultra-high purity CO2 capture in sI clathrate hydrates expedited by using sII hydrates seeds
D Kim+, K Kim+, JW Lee*, JH Sa*
,
2
Effects of steel slag, starfish bone, and mesoporous silica as environment-friendly additives for CO2 hydrate formation toward deep ocean storage
H Han, J Seo, S Jeong, JH Sa*, S Jeon*
,
3
Flow risk management for the transport of hydrogen-natural gas blends through pipelines
SG Cho+, J Seo+, S Park, JH Sa*
,
1
클러스레이트 기반 CCUS 연구를 위한 in situ 시간 분해능 고압 라만 분광 시스템 구축
2
[1차년도]클러스레이트-실리카 복합체의 구조-II 클러스레이트 코팅 기반 CO2 해양저장 원천기술 개발
3
[1단계1차년도]난접근성 화재 대응을 위한 가스하이드레이트 소화탄 및 화재 진압 기술개발
