KR100786812B1

KR100786812B1 - 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치

Info

Publication number: KR100786812B1
Application number: KR1020060117063A
Authority: KR
Inventors: 이주동; 김영석; 이만식
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2007-12-18

Abstract

본 발명은 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치에 관한 것으로, 온도와 기압의 작용에 의해 반응용 물과 가스가 반응하여 가스 하이드레이트(Hydrate)의 생성 또는 분해가 이루어지는 반응챔버와; 상기 반응챔버내의 반응용 물의 온도를 일정 수준으로 유지시키는 항온유지수조와; 상기 반응챔버내에 가스를 공급하되, 공급되는 가스의 양을 조절함에 의해 상기 반응챔버내의 기압을 조절하는 가스공급부와; 상기 항온유지수조에 물을 공급하되, 공급되는 물의 온도를 조절함에 의해 상기 반응챔버내의 반응용 물의 온도를 조절하는 물공급부를 포함하여 이루어져, 천연가스를 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 상태로 간편하게 변환하거나, 반대로 가스 하이드레이트를 천연가스로 간편하게 변환 가능하도록 한 것이다.

가스 하이드레이트(Gas Hydrate), 생성(Formation), 분해(Decomposition)

Description

가스 하이드레이트 생성 및 분해장치{Gas hydrate formation and decomposition apparatus}

도 1 은 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도

도 2 는 반응챔버의 일 실시예를 도시한 단면도

도 3 은 수류조절기의 일 실시예를 도시한 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치 110 : 반응챔버

111 : 관통홈 112 : 투영창

113 : 고정수단 113a : 링돌기

113b : 링홈 120 : 항온유지수조

121 : 격벽 122 : 물 유입공

123 : 물 유출공 130 : 가스공급부

131 : 가스탱크 132 : 보조탱크

133 : 니들밸브 134 : 제1개폐용 밸브

140 : 물공급부 141 : 냉각펌프

142 : 제2개폐용 밸브 143 : 제3개폐용 밸브

150 : 교반기 151 : 제1자석바

152 : 제2자석바 153 : 모터

160 : 수류조절기 161 : 절개링

162 : 수직바 163 : 수평바

170 : 제어부 180 : 측정센서

181 : 제1온도 측정센서 182 : 제2온도 측정센서

183 : 제3온도 측정센서 184 : 제4온도 측정센서

185 : 제1기압 측정센서 186 : 제2기압 측정센서

190 : 표시부 200 : 반응용 물

300 : 가스 400 : 진행상태 파악부

500 : 카메라

본 발명은 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치에 관한 것으로, 저온·고압하에서 물분자와 결합하여 형성되는 가스 하이드레이트를 인위적으로 생성하거나 또는 분해하는 기술과 관련한 것이다.

가스 하이드레이트(Gas Hydrate)란 메탄(CH₄) 등의 천연가스가 저온·고압(0℃ 26기압 또는 10℃ 76기압 등)하에서 물분자(2H₂O)와 결합하여 형성되는 고체물질 을 말하는 것으로, 동토지역의 석유 또는 천연가스 저류층 및 석탄층과 인접된 지역이나, 저온·고압의 심해 퇴적층 특히 대륙사면에서 많이 발견된다. 이 가스 하이드레이트는 세계적으로 부존량이 막대하여 석유나 가스 자원의 고갈시 이를 대체할 에너지원으로 인식되고 있으며, 연소시 이산화탄소(CO₂) 발생이 적은 친환경적 청정 에너지원이다.

그런데, 종래의 경우 가스전으로부터 채취한 천연가스를 수송시, 천연가스 상태로 수송할 경우 부피가 막대하고 폭발 가능성이 크므로, 이러한 문제를 해결하기 위해 천연가스를 액화온도까지 냉각하여 액화천연가스(LNG)를 생성하고, 이를 수송선 등에 설치한 전용의 탱크에 저장하여 수송하는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 액화천연가스(LNG)의 주성분인 메탄 가스의 경우 이를 액화시키는데 필요한 온도는 약 -162℃의 극저온이 필요하고, 이러한 조건을 유지하면서 수송하기 위해 필요로하는 비용이 막대하였기 때문에, 액화천연가스(LNG) 상태로 수송하는 방법과는 다른 저비용의 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 수송방법에 대한 필요성이 대두되었다.

이러한 필요성에 의해 본 발명자는 천연가스를 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 상태로 변환하여 액화천연가스(LNG)에 비해 발화 가능성을 줄이면서도 고체상태로 편리하게 수송 가능한 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치에 대한 연구를 하게 되었다.

본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 천연가스를 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 상태로 변환하여 액화천연가스(LNG)에 비해 발화 가능성을 줄이면서도 고체상태로 편리하게 수송 가능한 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치가 온도와 기압의 작용에 의해 반응용 물과 가스가 반응하여 가스 하이드레이트(Hydrate)의 생성 또는 분해가 이루어지는 반응챔버와; 상기 반응챔버내의 반응용 물의 온도를 일정 수준으로 유지시키는 항온유지수조와; 상기 반응챔버내에 가스를 공급하되, 공급되는 가스의 양을 조절함에 의해 상기 반응챔버내의 기압을 조절하는 가스공급부와; 상기 항온유지수조에 물을 공급하되, 공급되는 물의 온도를 조절함에 의해 상기 반응챔버내의 반응용 물의 온도를 조절하는 물공급부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 천연가스를 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 상태로 간편하게 변환하거나, 반대로 가스 하이드레이트를 천연가스로 간편하게 변환 가능하여 천연가스를 고체상태로 편리하고 안전하게 수송 가능한 장점을 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 도 1 은 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치의 일 실시예의 구성을 도시한 단면도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생 성 및 분해장치(100)는 반응챔버(110)와, 항온유지수조(120)와, 가스공급부(130)와, 물공급부(140)를 포함하여 이루어진다.

상기 반응챔버(110)는 온도와 기압의 작용에 의해 반응용 물(200)과 가스(300)가 반응하여 가스 하이드레이트(Hydrate)의 생성 또는 분해가 이루어진다. 예컨데, 이 반응챔버(110)내의 가스(300)가 메탄(CH₄)일 경우, 반응챔버(110)내의 온도와 기압을 메탄 하이드레이트 생성 조건인 0℃ 26기압 또는 10℃ 76기압으로 유지시킨다면, 온도와 기압의 작용에 의해 반응챔버(110)내에서 반응용 물(200)과 메탄 가스가 반응하여 메탄 하이드레이트가 생성(Formation)되고, 반응챔버(110)내의 온도와 기압을 메탄 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 상태로 변경하면 메탄 하이드레이트가 분해(Decomposition)되게 된다.

이 때, 상기 반응챔버(110)가 도 2 에 도시한 바와같이 내광외협의 관통홈(111)과, 투영창(112)를 포함하도록 구현하여, 반응챔버(110)내에서 생성 또는 분해되는 가스 하이드레이트의 생성 또는 분해 과정을 외부에서 관찰할 수 있도록 할 수 도 있다. 상기 내광외협의 관통홈(111)은 반응챔버(110) 외벽에 적어도 하나 형성되며, 반응챔버(110) 외벽의 외측에 형성된 홈보다 내측에 형성된 홈의 구경이 더 큰 형상의 홈이다. 상기 투영창(112)은 상기 내광외협의 관통홈(111) 형상을 가지어, 상기 내광외협의 관통홈(111)에 결합되는 투명재질의 물질이다.

한편, 상기 반응챔버(110)가 상기 내광외협의 관통홈(111)에 결합된 투영창(112)이 이탈되지 않도록 고정하는 고정수단(113)을 구비하는 것이 바람직하다. 예컨데, 상기 고정수단(113)은 투영창(112) 경사면에 형성한 적어도 하나의 링홈(113b)과, 이 링홈(113b)에 대응되어 결합되는 상기 내광외협의 관통홈(111) 내부 경사면에 형성한 적어도 하나의 링돌기(113a)일 수 있다.

따라서, 내광외협의 관통홈(111)에 투명재질의 투영창(112)이 결합되게 되어 내부압력에 의해 별도의 고정장치(예컨데, 플랜지 형태의 고정장치)없이도 투영창(112)이 반응챔버(110) 외벽에 고정되게 되어 이탈 및 파손을 효율적으로 방지할 수 있게되고, 이 투영창(112)을 통해 반응챔버(110)내에서 생성 또는 분해되는 가스 하이드레이트의 생성 또는 분해 과정을 외부에서 관찰할 수 있게 된다.

상기 항온유지수조(120)는 상기 반응챔버(110)내의 반응용 물의 온도를 일정 수준으로 유지시킨다. 즉, 이 항온유지수조(120)는 일정한 온도의 물을 저장하여 상기 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)의 온도를 일정 수준으로 유지시키는 동작을 하며, 구체적으로 이 항온유지수조(120)는 격벽(121)과, 물 유입공(122)과, 물 유출공(123)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 격벽(121)은 항온유지수조(120)내의 물의 양을 일정하게 유지시키기 위해, 그 내부에 항온유지수조(120)의 외벽보다 낮은 높이를 가지도록 설치되어 항온유지수조(120)의 내부의 공간이 이 격벽(121)에 의해 양분된다.

상기 물 유입공(122)은 상기 격벽(121)에 의해 구분되는 항온유지수조(120)의 일측 외벽에 형성되어 상기 물공급부(140)로부터 공급되는 물을 항온유지수조(120)내로 유입되도록 한다. 상기 물 유출공(123)은 상기 격벽(121)에 의해 구분되는 항온유지수조(120)의 타측 외벽에 형성되어 상기 항온유지수조(120)내의 물이 항온유지수조(120) 외부로 유출되도록 한다.

따라서, 상기 격벽(121)에 의해 반응챔버(110)가 형성된 측의 항온유지수조(120)의 내부는 상기 물 유입공(122)을 통해 유입되는 일정한 온도의 물에 의해 일정 수위를 유지하게 되어 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)이 일정 온도를 유지하게 되며, 반응챔버(110)가 형성되지 않은 측의 항온유지수조(120)의 내부는 격벽(121)을 넘어 흘러나온 물이 고이게 되고, 이 물은 물 유출공(123)을 통해 유출되게 되어 물이 순환되게 된다.

상기 가스공급부(130)는 상기 반응챔버(110)내에 가스를 공급하되, 공급되는 가스의 양을 조절함에 의해 상기 반응챔버(110)내의 기압을 조절한다. 구체적으로, 이 가스공급부(130)는 가스탱크(131)와, 보조탱크(132)와, 니들밸브(Needle Valve)(133)와, 제1개폐용 밸브(134)를 포함하여 이루어진다.

상기 가스탱크(131)는 상기 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)과 반응하는 메탄(CH₄) 등의 가스를 저장한다. 상기 보조탱크(132)는 상기 가스탱크(131)로부터 주입된 가스를 임시저장한다. 상기 니들밸브(133)는 상기 보조탱크(132)로부터 상기 반응챔버(110)로 가스를 주입시키거나, 상기 반응챔버(110)로부터 상기 보조탱크(132)로 가스를 유출시켜 상기 반응챔버(110)내의 가스를 가감한다. 상기 제1개폐용 밸브(134)는 상기 가스탱크(131)로부터 보조탱크(132)로의 가스 주입을 개폐한다.

상기 가스공급부(130)의 동작을 알아보면, 상기 가스탱크(131)에 장된 가스 는 상기 제1개폐용 밸브(134)를 개방함에 의해 보조탱크(132)로 유입되어 임시저장되게 되고, 보조탱크(132)에 적당량의 가스가 채워지면 상기 제1개폐용 밸브(134)를 폐쇄한다. 이 상태에서 가스 하이드레이트 생성시에는 반응챔버(110)내의 기압을 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 고압 수준으로 상승시키기 위해 상기 니들밸브(133)를 통해 보조탱크(132)에 저장된 가스를 반응챔버(110)내로 주입한다. 이와는 반대로, 가스 하이드레이트 분해시에는 상기 니들밸브(133)를 통해 반응챔버(110)로부터 가스를 유출시켜 보조탱크(132)에 저장함으로써 반응챔버(110)내의 기압을 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 저압 수준으로 하강시킨다.

상기 물공급부(140)는 상기 항온유지수조(120)에 물을 공급하되, 공급되는 물의 온도를 조절함에 의해 상기 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)의 온도를 조절한다. 구체적으로, 이 물공급부(140)는 냉각펌프(141)와, 제2개폐용 밸브(142)와, 제3개폐용 밸브(143)를 포함하여 이루어진다.

상기 냉각펌프(141)는 물을 상기 항온유지수조(120)에 공급하되, 상기 항온유지수조(120)로 공급되는 물을 설정된 온도로 냉각시킨다. 상기 제2개폐용 밸브(142)는 상기 항온유지수조(120)로의 물 유입을 개폐한다. 상기 제3개폐용 밸브(143)는 상기 항온유지수조(120)로부터의 물 유출을 개폐한다.

상기 물공급부(140)의 동작을 알아보면, 상기 제2개폐용 밸브(142) 및 제3개폐용 밸브(143)를 개방하여 상기 냉각펌프(141)에 의해 항온유지수조(120)의 물이 순환되도록 하되, 가스 하이드레이트 생성시에는 상기 냉각펌프(141)가 상기 항온 유지수조(120)로 공급되는 물을 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 온도로 냉각시켜 공급함으로써 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)의 온도가 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 온도가 되도록 한다. 한편, 가스 하이드레이트 분해시에는 상기 냉각펌프(141)가 상기 항온유지수조(120)로 공급되는 물을 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 온도로 냉각시켜 공급함으로써 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)의 온도가 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 온도가 되도록 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치의 동작을 알아본다. 먼저, 가스 하이드레이트 생성시에는 상기 가스공급부(130)가 반응챔버(110)내의 기압을 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 고압 수준으로 상승시키기 위해 상기 니들밸브(133)를 통해 보조탱크(132)에 저장된 가스를 반응챔버(110)내로 주입한다. 그리고, 상기 물공급부(140)가 상기 제2개폐용 밸브(142) 및 제3개폐용 밸브(143)를 개방하여 상기 냉각펌프(141)에 의해 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 온도로 냉각된 물을 상기 항온유지수조(120)로 공급함으로써 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)의 온도가 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 온도가 되도록 한다.

그러면, 상기 항온유지수조(120)의 격벽(121)에 의해 반응챔버(110)가 형성된 측의 항온유지수조(120)의 내부는 상기 물 유입공(122)을 통해 유입되는 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 온도의 물에 의해 일정 수위를 유지하게 되어 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)이 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 온 도를 유지하게 되며, 반응챔버(110)가 형성되지 않은 측의 항온유지수조(120)의 내부는 격벽(121)을 넘어 흘러나온 물이 고이게 되고, 이 물은 물 유출공(123)을 통해 상기 물공급부(140)로 유출되게 되어 물이 순환되게 된다.

그리고, 상기 반응챔버(110) 내부에서는 상기 항온유지수조(120)와 상기 가스공급부(130)에 의해 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하는 저온·고압 상태가 되어 반응용 물(200)과 가스(300)가 반응하여 가스 하이드레이트가 생성되게 되며, 상기 반응챔버(110)에 형성된 투영창(112)을 통해 가스 하이드레이트의 생성 과정을 외부에서 관찰할 수 있게 된다.

한편, 가스 하이드레이트 분해시에는 상기 가스공급부(130)가 반응챔버(110)내의 기압을 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 저압 수준으로 하강시키기 위해 상기 니들밸브(133)를 통해 반응챔버(110)내의 가스를 보조탱크(132)로 유출시킨다. 그리고, 상기 물공급부(140)가 상기 제2개폐용 밸브(142) 및 제3개폐용 밸브(143)를 개방하여 상기 냉각펌프(141)에 의해 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 온도로 냉각된 물을 상기 항온유지수조(120)로 공급함으로써 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)의 온도가 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 온도가 되도록 한다.

그러면, 상기 항온유지수조(120)의 격벽(121)에 의해 반응챔버(110)가 형성된 측의 항온유지수조(120)의 내부는 상기 물 유입공(122)을 통해 유입되는 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 온도의 물에 의해 일정 수위를 유지하게 되어 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)이 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하 지 않는 온도를 유지하게 되며, 반응챔버(110)가 형성되지 않은 측의 항온유지수조(120)의 내부는 격벽(121)을 넘어 흘러나온 물이 고이게 되고, 이 물은 물 유출공(123)을 통해 상기 물공급부(140)로 유출되게 되어 물이 순환되게 된다.

그리고, 상기 반응챔버(110) 내부에서는 상기 항온유지수조(120)와 상기 가스공급부(130)에 의해 가스 하이드레이트 생성 조건을 만족하지 않는 고온·저압 상태가 되어 가스 하이드레이트가 분해되게 되며, 상기 반응챔버(110)에 형성된 투영창(112)을 통해 가스 하이드레이트의 분해 과정을 외부에서 관찰할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치는 천연가스를 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 상태로 간편하게 변환하거나, 반대로 가스 하이드레이트를 천연가스로 간편하게 변환 가능하므로, LNG 수송선 등에 설치되어 천연가스를 고체상태로 편리하고 안전하게 수송할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치(100)가 교반기(150)를 더 포함할 수 도 있다. 상기 교반기(150)는 가스 하이드레이트 생성 촉진을 위해 상기 반응챔버(110)내의 물을 회전시킨다. 예컨데, 상기 교반기(150)를 도 2 에 도시한 것과 같은 형태로 구현할 수 있다. 도 2 에 도시한 교반기(150)는 제1자석바(151)와, 제2자석바(152)와, 모터(153)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1자석바(151)는 상기 반응챔버(110)내에 설치되는 바형태의 영구 자석이다. 상기 제2자석바(152)는 상기 반응챔버(110) 외부에 설치되되, 상기 제1자 석바(151)와 인력을 가지는 방향으로 설치되는 바형태의 영구 자석이다. 상기 모터(153)는 상기 제2자석바(152)를 회전시킴에 의해 이와 인력을 가지는 방향으로 설치된 상기 제1자석바(151)를 회전시킨다. 이 때, 상기 반응챔버(110) 하단에 베어링 등을 설치하여 상기 제1자석바(151)의 회전이 용이하도록 구현할 수 도 있다.

따라서, 상기 모터(153)의 회전에 의해 이의 회전축에 결합된 상기 제2자석바(152)가 회전하게 되고, 이 제2자석바(152)와 인력을 가지는 방향으로 반응챔버(110)내에 설치된 상기 제1자석바(151)가 회전하게 되어 반응챔버(110)내의 반응용 물(200)을 회전시켜 교반함으로써 가스 하이드레이트 생성을 촉진시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치(100)가 수류조절기(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 수류조절기(160)는 도 3 에 도시한 바와 같이, 절개링(161)과, 수직바(162)와, 수평바(163)를 구비하여 이루어진다.

상기 절개링(161)은 탄성력 있는 재질로 되어, 탄성력에 의해 상기 반응챔버(110) 내벽에 고정되어 지지된다. 상기 수직바(162)는 상기 절개링(161)의 특정부위에서 하부로 연장되어 형성된다. 상기 수평바(163)는 상기 수직바(162)에 설치되는 사각톱니 구조를 가지는 십자형의 수평한 바로, 상기 사각톱니에 의해 상기 교반기(150)에 의해 교반되는 반응용 물(200)의 수류가 조절되어 가스 하이드레이트 생성을 촉진시킬 수 있게 된다. 그 이유는 상기 교반기(150)가 회전하면 원심력에 의해 상기 반응챔버(110) 내벽쪽은 고수위가 고위가 되고 중앙쪽은 저수위가 되 게 되는데, 상기 수평바(163)의 사각톱니에 의해 상기 반응챔버(110) 내벽쪽과 중앙쪽 수위를 거의 평평하게 유지시켜 수류를 안정화함으로써 가스 하이드레이트 생성을 촉진시키게 된다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치(100)가 제어부(170)를 더 포함할 수 도 있다. 상기 제어부(170)는 상기 가스공급부(130)에 의해 공급되는 가스 양 및 상기 물 공급부(140)에 의해 공급되는 물의 온도를 사용자 설정된 설정정보에 따라 조절한다. 즉, 사용자가 조작부(도면 도시 생략)를 조작하여 상기 가스공급부(130)에 의해 공급되는 가스 양 및 상기 물 공급부(140)에 의해 공급되는 물의 온도를 설정하는 것을 포함하는 사용자 설정을 하면, 이 설정정보가 메모리(도면 도시 생략)에 저장되고, 상기 제어부(170)는 이 설정정보에 따라 상기 가스공급부(130)의 니들밸브(133) 및 상기 물 공급부(140)의 냉각펌프(141) 등을 제어하여 상기 가스공급부(130)에 의해 공급되는 가스 양 및 상기 물 공급부(140)에 의해 공급되는 물의 온도를 조정함으로써 가스 하이드레이트 생성 또는 분해 반응이 진행되도록 한다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치(100)가 다수의 측정센서(180)와, 표시부(190)를 더 포함할 수 있다. 상기 측정센서(180)는 상기 반응챔버(110)내의 반응용 물의 온도(T1)를 측정하는 제1온도 측정센서(181)와, 상기 반응챔버(110)내의 가스의 온도(T2)를 측정하는 제2온도 측정센서(182)와, 상기 항온유지수조(120)로 유입되는 물의 온도(T3)를 측정하는 제3온도 측정센서(183)와, 상기 항온유지수조(120)로부터 유출되는 물의 온도(T4)를 측정하는 제4온도 측정센서(184)와, 상기 반응챔버(110)내의 기압(P1)을 측정하는 제1기압 측정센서(185)와, 상기 보조탱크(132)내의 기압(P2)을 측정하는 제2기압 측정센서(186)를 포함하며, 상기 표시부(190)는 이 측정센서(181 내지 186)들에 의해 측정되는 측정값을 표시하여 사용자가 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치(100)의 상태를 알 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치(100)가 진행상태 파악부(400)를 더 포함할 수 도 있다. 상기 진행상태 파악부(400)는 상기 측정센서(181 내지 186)들에 의해 측정되는 측정값으로부터 가스 하이드레이트 생성 또는 분해 반응 진행정도를 파악하고, 이를 상기 표시부(190)를 통해 표시한다. 이 때, 상기 진행상태 파악부(400)가 개인용 컴퓨터일 수 있다. 즉, 이 진행상태 파악부(400)는 상기 측정센서(181 내지 186)들에 의해 측정되는 측정값을 소프트웨어적으로 처리하여 그 결과로부터 가스 하이드레이트 생성 또는 분해 반응 진행정도를 도출하여 상기 표시부(190)를 통해 표시함으로써 사용자가 가스 하이드레이트 생성 또는 분해 반응 진행정도를 간편하게 알 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치(100)가 카메라(500)를 더 포함할 수 도 있다. 상기 카메라(500)는 상기 반응챔버(110)내에서 생성 또는 분해되는 가스 하이드레이트의 생성 또는 분해 반응 진행정도를 촬영한다. 즉, 이 실시예는 상기 카메라(500)를 통해 상기 반응챔버(110)내에서 생성 또는 분해되는 가스 하이드레이트의 생성 또는 분해 반응 진행정도를 촬영하여 저장하거나 표시하도록 함으로써 사용자가 정지영상 또는 실시간 동영상 형태로 가스 하이드레이트의 생성 또는 분해 반응 진행정도를 파악할 수 있도록 한다.

따라서, 위와 같이함에 의해 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치는 천연가스를 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 상태로 간편하게 변환하거나, 반대로 가스 하이드레이트를 천연가스로 간편하게 변환 가능하므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치는 천연가스를 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 상태로 간편하게 변환하거나, 반대로 가스 하이드레이트를 천연가스로 간편하게 변환 가능하므로, LNG 수송선 등에 설치되어 천연가스를 고체상태로 편리하고 안전하게 수송할 수 있도록 하는 등의 유용한 효과를 가진다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims

온도와 기압의 작용에 의해 반응용 물과 가스가 반응하여 가스 하이드레이트(Hydrate)의 생성 또는 분해가 이루어지는 반응챔버와;

상기 반응챔버내의 반응용 물의 온도를 일정 수준으로 유지시키는 항온유지수조와;

상기 반응챔버내에 가스를 공급하되, 공급되는 가스의 양을 조절함에 의해 상기 반응챔버내의 기압을 조절하는 가스공급부와;

상기 항온유지수조에 물을 공급하되, 공급되는 물의 온도를 조절함에 의해 상기 반응챔버내의 반응용 물의 온도를 조절하는 물공급부를;

포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가스공급부는:

가스를 저장하는 가스탱크와;

상기 가스탱크로부터 주입된 가스를 임시저장하는 보조탱크와;

상기 보조탱크로부터 상기 반응챔버로 가스를 주입시키거나, 상기 반응챔버로부터 상기 보조탱크로 가스를 유출시켜 상기 반응챔버내의 가스를 가감하는 니들밸브(Needle Valve)와;

상기 가스탱크로부터 보조탱크로의 가스 주입을 개폐하는 제1개폐용 밸브를;

포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 1 항에 있어서,

상기 항온유지수조는:

항온유지수조내의 물의 양을 일정하게 유지시키기 위해, 그 내부에 항온유지수조의 외벽보다 낮은 높이를 가지는 격벽과;

상기 격벽에 의해 구분되는 항온유지수조의 일측 외벽에 형성되어 상기 물공급부로부터 공급되는 물을 항온유지수조내로 유입하는 물 유입공과;

상기 격벽에 의해 구분되는 항온유지수조의 타측 외벽에 형성되어 상기 항온유지수조내의 물을 항온유지수조 외부로 유출시키는 물 유출공을;

포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응챔버는:

반응챔버 외벽에 형성된 적어도 하나의 내광외협의 관통홈과;

상기 내광외협의 관통홈 형상을 가지어, 상기 내광외협의 관통홈에 결합되는 투명재질의 투영창을;

포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 4 항에 있어서,

상기 반응챔버가:

상기 내광외협의 관통홈에 결합된 투영창이 이탈되지 않도록 고정하는 고정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 1 항에 있어서,

상기 물공급부가:

물을 상기 항온유지수조에 공급하되, 상기 항온유지수조로 공급되는 물을 설정된 온도로 냉각시키는 냉각펌프와;

상기 항온유지수조로의 물 유입을 개폐하는 제2개폐용 밸브와;

상기 항온유지수조로부터의 물 유출을 개폐하는 제3개폐용 밸브를;

포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치가:

가스 하이드레이트 생성 촉진을 위해 상기 반응챔버내의 물을 회전시키는 교반기를;

더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 7 항에 있어서,

상기 교반기는:

상기 반응챔버내에 설치되는 제1자석바와;

상기 반응챔버 외부에 설치되되, 상기 제1자석바와 인력을 가지는 방향으로 설치되는 제2자석바와;

상기 제2자석바를 회전시킴에 의해 이와 인력을 가지는 방향으로 설치된 상기 제1자석바를 회전시키는 모터를;

구비하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 7 항에 있어서,

상기 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치가:

탄성력 있는 재질로 되어, 탄성력에 의해 상기 반응챔버 내벽에 고정되는 절개링과;

상기 절개링의 특정부위에서 하부로 연장되어 형성되는 수직바와;

상기 수직바에 설치되는 사각톱니 구조를 가지는 십자형의 수평바를;

구비하여 이루어지는 수류조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 3 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치가:

상기 가스공급부에 의해 공급되는 가스 양 및 상기 물 공급부에 의해 공급되 는 물의 온도를 사용자 설정된 설정정보에 따라 조절하는 제어부를;

더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 10 항에 있어서,

상기 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치가:

상기 반응챔버내의 반응용 물의 온도(T1)를 측정하는 제1온도 측정센서와;

상기 반응챔버내의 가스의 온도(T2)를 측정하는 제2온도 측정센서와;

상기 항온유지수조로 유입되는 물의 온도(T3)를 측정하는 제3온도 측정센서와;

상기 항온유지수조로부터 유출되는 물의 온도(T4)를 측정하는 제4온도 측정센서와;

상기 반응챔버내의 기압(P1)을 측정하는 제1기압 측정센서와;

상기 보조탱크내의 기압(P2)을 측정하는 제2기압 측정센서와;

상기 측정센서들에 의해 측정되는 측정값을 표시하는 표시부를;

더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 11 항에 있어서,

상기 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치가:

상기 측정센서들에 의해 측정되는 측정값으로부터 가스 하이드레이트 생성 또는 분해 반응 진행정도를 파악하고, 이를 상기 표시부를 통해 표시하는 진행상태 파악부를;

더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 12 항에 있어서,

상기 진행상태 파악부가:

개인용 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.
제 10 항에 있어서,

상기 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치가:

상기 반응챔버내에서 생성 또는 분해되는 가스 하이드레이트의 생성 또는 분해 반응 진행정도를 촬영하는 카메라를;

더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 생성 및 분해장치.