• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.125.2-125.2
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• 2011

청정 에너지원으로 높은 잠재력을 가지고 있는 가스하이드레이트는 상업적 기술개발이 미확보된 상태이다. 현재 전 세계적으로 가스하이드레이트 개발 및 생산에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이에 대한 기초자료로서 가스하이드레이트가 함유된 퇴적층의 물성자료가 필요하다. 특히, 현장 시료에 대한 물성 측정은 향후 가스하이드레이트 개발 및 생산 계획을 수립하는데 있어서 매우 중요하다. 탄성파 측정 결과는 다른 물성 들에 비하여 하이드레이트 함유 시료의 성형과정에 큰 영향을 받는다. 또한 그 외의 실험 경계조건과 취득 자료의 처리 과정에도 매우 민감하게 반응한다. 따라서 측정을 하는 과정은 물론 측정 후 자료의 활용 과정에서 다양히 고려해야 할 점들이 있다. 본 연구에서는 인공 모래를 이용하여 다양한 조건에서 탄성파 속도를 측정한 후 그 결과를 토대로 하여 기존의 연구 결과와 비교하여 음파 측정연구 시 고려해야 할 기술적 사항 들을 정리해 보았다. 실험에 사용된 장비는 고압의 퇴적층을 모사할 수 있는 압력셀과 메탄과 염수 주입에 사용되는 유체 주입장비, 하이드레이트 형성을 위한 온도조절장비, 자료 획득 장비로 구성되어 있다. p파 속도는 음파 송수신장비를 사용하였다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.45 no.4
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• pp.397-406
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• 2012

During the 2nd Ulleung Basin Gas Hydrate Drilling Expedition (UBGH2) in 2010, gas-hydrate-bearing sediment cores were recovered at 10 drill sites. Base, on Infrared (IR) thermal image and grain-size analysis of the cores, three distinct types of gas hydrate are classified: Type I (fracture-filling in mud layers), Type II (disseminated in mud layers), and Type III (pore-filling in sand layers). Types I and II gas hydrates occur in mud as discrete veins, nodules or disseminated particles. Type III fills the pore spaces of the sand layers encased in mud layers. In this case, the sand content of hosting sediments shows a general linear relationship with gas hydrate saturation. The degrees of temperature anomalies (${\Delta}T$) from IR images generally increase with gas hydrate saturation regardless of gas hydrate occurrence types. Type I is dominantly found in the sites where seismic profiles delineate chimney structures, whereas Type II where the drill cores are composed almost of mud layers. Type III was mainly recovered from the sites where hemipelagic muds are frequently intercalated with turbidite sand layers. Our results indicate that gas hydrate occurrence is closely related to sedimentological characteristic of gas hydrate-bearing sediments, that is, grain size distribution.

• Journal of Energy Engineering
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• v.22 no.2
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• pp.156-168
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• 2013

Drilling expedition #1 in 2007 and drilling expedition #2 in 2010 were performed for gas hydrate resources evaluation and optimal site selection of pilot test in Ulleung basin, East Sea, Korea. This study presents to build the 3D spatial distribution models using the estimated sedimentary facies, porosity, and gas hydrate saturation derived by well logs and core analysis data from UBGH1-4, UBGH1-9, UBGH1-10, UBGH1-14, UBGH2-2-1, UBGH2-2-2, UBGH2-6, UBGH2-9, UBGH2-10 and UBGH2-11. The objective of 3D spatial distribution modeling is to build a geological representation of the gas hydrate-bearing sediment that honors the heterogeneity in 3D grid scale. The facies modeling is populating sedimentary facies into a geological grid using sequential indicator simulation. The porosity and gas hydrate saturation modeling used sequential Gaussian simulation to populate properties stochastically into grid cells.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.149-149
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• 2011

청정 에너지원으로 높은 잠재력을 가지고 있는 가스하이드레이트는 상업적 기술개발이 미확보된 상태임에도, 우리나라에서 부존이 직접적으로 확인되었기 때문에 에너지원으로서 그 중요성이 부각되고 있다. 현재 전세계적으로 가스하이드레이트 개발 및 생산에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며 이에 대한 기초자료로서 가스하이드레이트가 함유된 퇴적층의 물성자료가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 입도 분포별 총 5가지의 미고결 시료를 대상으로 투과도, p파속도, 전기비저항 측정을 수행하였다. 연구에 사용된 미고결 시료는 Hama#5($774{\mu}m$), #6($485{\mu}m$), #7($258{\mu}m$), #8($106{\mu}m$) 4가지와 Hama#6과 Hama#7을 1:1($371{\mu}m$)로 혼합하여 사용하였다. 실험에 사용된 장비는 가스하이드레이트를 인공적으로 생성시키기 위해 퇴적층을 모사할 수 있는 고압셀과 자료획득장비, 유체 주입장비, 온도 유지장비이다. 또한 투과도 측정에는 차압계, 전기비저항 측정에 RLC meter, p파속도 측정에 음파 송수신장비를 사용하여 각각의 물성을 측정하였다. 실험과정을 단계별로 요약하면 먼저 시료를 고압셀에 충진한 뒤 주입된 물의 양으로부터 공극률을 측정하고, 절대 투수계수를 측정하였다. 그 후, 메탄가스를 주입하여 퇴적층 내 수포화도(water saturation)를 잔류상태(irreducible saturation)로 유지시키고 메탄가스를 추가적으로 주입하여 원하는 압력까지 가압한 뒤 온도를 $1^{\circ}C$로 낮추었다. 가스하이드레이트의 생성은 급격한 압력강하로부터 알 수 있다. 최종적으로 가스하이트레이트가 함유된 퇴적층의 상대 투수계수를 측정하기 위해 메탄가스를 주입하였고 각각의 측정장비를 통해 전기비저항 및 p파 속도를 측정하였다.$V_g$, $V_h$, $V_w$, $V_ss$는 각각 가스의 부피, 하이드레이트의 부피, 물의 부피, 모래의 부피이다. 또한 수포화도, $S_w=\frac{V_w}{V_v}$이며 하이드레이트 포화도, $S_h=\frac{V_w}{V_v}$, 가스 포화도, $S_g=\frac{V_g}{V_v}$로 정의된다. 본 실험의 결과 투과도는 가스의 부피비, $\frac{V_g}{V}=nS_g$에 민감한 반응을 보였으며, 비저항은 공극수의 부피비, $\frac{V_w}{V}=nS_w$에 민감한 반응을 보였다. 또한 p파 속도는 고체의 부피비, $\frac{V_s+V_h}{V}=n(1-S_h)$에 민감한 반응을 보였다. 이러한 실험의 결과는 가스하이드레이트 개발, 생산 연구에 있어 기초 물성자료로 활용되는데 도움을 줄 것이다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.25 no.2
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• pp.133-143
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• 2015

Gas hydrate is a solid substance composed of natural gas constrained in water molecules under low temperature and high pressure conditions. The existence of hydrates has been reported to be world-widely distributed, mainly at permafrost and deep ocean floor. Test productions of small amount of natural gas from the on-shore permafrost have been accomplished in U.S.A and Canada, but, world-first and the only production case from off-shore hydrate bearing sediments was in Nankai trough, Japan. In this study, we introduce key technologies in gas production from hydrates by analyzing the Japanese off-shore gas production project in Nankai trough in terms of depressurization- induced dissociation so as to utilize planned domestic gas production test in Ulleung basin.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.28 no.5
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• pp.424-431
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• 2009

This study investigates the difference of sound velocity (compressional wave velocity) between gas hydrate-bearing sediments and nongas hydrate-bearing sediments in the Ulleung Basin, East Sea. We use a dataset measured from one site in the central part of the Ulleung Basin. Sound velocity for gas hydrate-bearing sediment shows the range from 1600 m/s to 2200 m/s. However, the value for nongas hydrate-bearing sediment is mostly around 1500 m/s, being less than 1400 m/s below 140 m subbottom depth. This trend is probably due to the presence of free gas below BSR (Bottom Simulating Reflector). Gas hydrate-bearing sediments show high value (maximum 150 Ohm-m) of resistivity. The physical properties between gas hydrate-bearing sediment and nongas hydrate-bearing sediment are characterized by the different patterns due to the presence of gas hydrate in comparison with those of marine unconsolidated sediments. Therefore, in order to investigate acoustic and physical properties for gas hydrate-bearing sediments, the study for the occurrence type and the amount of gas hydrates should be conducted simultaneously.

• The Korean Journal of Petroleum Geology
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• v.10 no.1_2 s.11
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• pp.18-22
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• 2004

To identify and interpret the distribution and the characteristics of the gas hydrate layers in the Ulleung Basin, we have surveyed and gathered the multi-channel seismic data, Chirp sub-bottom profiler, SeaBeam and 12 m piston core samples since 1996. In previous works, high-resolution seismic profiles showed acoustic anomalies such as acoustic void, acoustic turbidity and pock mark which indicate the presence of gas-charged sediments. The patterns of horizontal degassing cracks originated from free methane expansion is the strong indicator of shallow gas-charged sediments in the core samples. The observation of submarine slides and slumps from destabilizing the sediments in the southern part of the Ulleung Basin may also point out that the gas had been released from gas hydrate dissociation during lowstand of sea level. The multi-channel seismic data show BSR, blanking and phase reversal. The gas hydrate layers above which large-scale shallow gases are distributed exist at the depth of about 200 m from the sea-floor with water depth of 2,100 m. From the interpretation of seismic sections in the southern Ulleung Basin, gas hydrate layers occur in the Pleistocene-Holocene sediments. These gas-charged sediments, acoustic anomalies and BSR may be all related to the existence of gas hydrate layers in the study area.

• Economic and Environmental Geology
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• v.36 no.3
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• pp.149-157
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• 2003

Deep sea core samples were taken in the southwestern part of the Ulleung Basin in order to characterize the properties of shallow gases in the sediment. Amount of shallow gases in the sediments were calculated by head space techniques, and chemical and isotopic compositions of hydrocarbon gases were analyzed. Geochemical analyses were carried out on the gas bearing sediments to find out relationship between natural gas contents and organic characteristics of the sediments. Seismic characteristics of shallow gases in the sediments were also examined in this study. The amount of the hydrocarbon gases in the sediments range from 0.01% to 11.25%. Calculation of volume of gas per volume of wet sediment varies from 0.1 to 82.0 ml HC/L wet sediment. Methane consists 98% of the total hydrocarbon gases except for two samples. Based on the methane content and isotopic composition$(\delta^{13}c)$: -94.31$\textperthousand$~-55.5$\textperthousand$), the hydrocarbon gases from the sediments are generated from bacterial activities of methanogenic microbes. Contents of hydrocarbon gases are variable from site to site. Volume of shallow gases in the sediments shows no apparent trends vs. either characteristics of organic matter or particle sizes of the sediments. Gas concentration is high in the area of seismic anomalies such as blanking zone or chimney structures in the section. Physicochemically the pore water and the formation water systems are saturated with gases in these areas. Concentration of hydrocarbon gases in the sediments in these area shows favorable condition for generation of gas hydrate, as far as the other conditions are satisfied.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.672-675
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• 2009

동해 울릉분지에서 취득된 다중채널 탄성파자료 해석에 의하면 이 지역에는 가스하이드레이트 부존가능성을 지시하는 해저모방반사면, 탄성파침니/칼럼, 음향공백대, 증폭반사면, 가스분출 구조 등을 포함하는 5가지 탄성파 지시자가 존재한다. 가장 대표적인 지시자인 해저모방반사면은 연구지역의 남쪽사면의 경우 연속성이 양호하고 강한 진폭을 갖는 반면, 북쪽 중앙분지에서는 상대적으로 진폭이 약하고 연속성이 불량하다. 반사도 감소 및 속도 풀업 특징을 갖는 탄성파 침니/칼럼구조는 중앙분지와 북동쪽해역에 주로 분포하며 가스하이드레이트 혹은 가스유체의 부존가능성을 시사해준다. 반사강도가 약화되어 나타나는 음향공백대는 저탁류/원양성 퇴적물이 분포하는 중앙분지에 부분적으로 발달하며, 칼럼과 연계된 음향공백대는 북동쪽 사면저부에 주로 분포한다. 해저모방반사면의 하부에 위치하는 증폭반사면은 연구지역의 서쪽 사면에 분포하며 강한 음의 진폭특성으로 보아 자유가스를 함유한 층으로 해석된다. 가스분출구조는 주로 쇄설성 퇴적물이 우세한 조사지역의 남쪽 대륙사면지역에 광범위하게 분포하며 돔구조 혹은 폭마크 등을 수반한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.4
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• pp.666-671
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• 2012

Gas hydrates are inclusion compounds formed when small-sized guest molecules are incorporated into the well defined cages made up of hydrogen bonded water molecules. Since large masses of natural gas hydrates exist in permafrost regions or beneath deep oceans, these naturally occurring gas hydrates in the earth containing mostly $CH_4$ are regarded as future energy resources. The heat of dissociation is one of the most important thermal properties in exploiting natural gas hydrates. The accurate and direct method to measure the dissociation enthalpies of gas hydrates is to use a calorimeter. In this study, the high pressure micro DSC (Differential Scanning Calorimeter) was used to measure the dissociation enthalpies of methane, ethane, and propane hydrates. The accuracy and repeatability of the data obtained from the DSC was confirmed by measuring the dissociation enthalpy of ice. The dissociation enthalpies of methane, ethane, and propane hydrates were found to be 54.2, 73.8, and 127.7 kJ/mol-gas, respectively. For each gas hydrate, at given pressures the dissociation temperatures which were obtained in the process of enthalpy measurement were compared with three-phase (hydrate (H) - liquid water (Lw) - vapor (V)) equilibrium data in the literature and found to be in good agreement with literature values.