• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.148.1-148.1
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• 2011

본 연구에서는 가스 하이드레이트의 미래 상업생산을 위한 연구활동으로 동해 울릉분지 현장시료를 채취하여 가스 하이드레이트 함유토의 열전도 현상에 관한 연구를 실시하였다. 두 종류의 현장시료를 이용하여 메탄 하이드레이트를 생성하여 공극비 및 포화도에 따라 조건을 달리하여 실험을 수행하였다. 열전도도 측정을 위하여 Transient Plane Source (TPS) 기법을 이용하였다. 현장시료의 사용에 앞서 예비실험으로써 F110표준사를 사용, 비교 분석 자료로써 활용하였다. 하이드레이트 생성 확률을 높이는 기법으로써 불포화시료를 동결, 해동 후 가스를 주입하였으며 동결된 불포화 시료의 열전달양상의 변화를 함께 고찰하였다. 실험결과, 하이드레이트의 포화도가 증가함에 따라 함유토의 열전도도의 증가함을 알 수 있어다. 거의 동일한 물과 GH의 열전도도에도 불구하고 하이드레이트 결정화 작용으로 동일한 포화도의 불포화 시료와 비교하여 약간의 상승을 보였다. 또한 공극비 및 흙을 구성하는 미네랄의 성분에 따라 열전도도의 발현 양상이 상이함을 관찰하였다. 이에 차후 하이드레이트 생산을 위한 현장 측정 및 전산 모사시 이에 관한 고려가 필요할 것으로 사료된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권3호
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• pp.255-262
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• 2009

가스하이드레이트 개발 시 중요한 요소 중의 하나인 가스하이드레이트 부존층의 정확한 심도를 얻기 위해서는 일반적으로 고해상도 정보를 주는 VSP 탐사가 많이 수행되어왔다. 본 연구에서는 가스하이드레이트 부존지역인 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 국내 최초로 삼성분 지오폰을 사용하여 획득한 제로오프셋 VSP 탐사자료로부터 구간속도를 추출하고 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사 자료와 비교해 보았다. 먼저 Phase rotation을 통하여 삼성분 지오폰으로 기록된 신호들이 실제 수직 및 두 개의 수평성분 자료들이 되도록 변환 시키고, 파동장 분리과정을 통하여 직접파와 반사파를 분리하였다. 제로오프셋 VSP 자료의 직접파로부터 추출한 구간속도를 음파검층의 구간속도와 비교한 결과 두 구간속도 모두 비슷한 양상을 나타냈다. BSR 상부의 하이드레이트 층에서는 빠른 속도를 보이고 BSR 하부에서 속도가 급격히 떨어지는 것으로 보아 BSR 하부에 유리가스가 집적되어 있는 것으로 보인다. 제로오프셋 VSP 반사파 자료로부터 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사의 CMP 중합단면도와 비교한 결과 대부분의 반사이벤트들이 잘 부합하였으며, phase rotation을 적용한 결과가 phase rotation을 적용하지 않았을 경우보다 더 잘 부합하였다.또한 transverse 성분을 이용하여 만든 corridor 중합단면도와 지표탄성파 CMP 중합단면도를 비교한 결과 지표탄성파 CMP 중합 단면도 내의 모오드 변환된 PS 반사파들을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제36권3호
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• pp.149-157
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• 2003

울릉분지 남서부 심해저 퇴적층에 분포하는 천부 가스의 특성을 파악하기 위해서 피스톤 코아시료를 채취하고 공기층 가스 기법으로 퇴적물 내에 함유된 가스를 포집하여 탄화수소 가스의 함량, 성분 및 탄소 동위원소 분석을 실시하였다. 또한 가스의 함량과 시추 코아 퇴적물의 연관성 및 특성을 파악하기 위해서 가스를 함유하는 퇴적물에 대해서 유기 지화학 분석을 실시하였다. 그리고 가스를 함유하는 퇴적물의 탄성파 특성을 살펴보았다. 퇴적물에서는 탄화수소 가스가 0.01%에서 11.25%까지 검출되었다. 단위 퇴적물내의 탄화수소 가스의 양을 젖은 퇴적물의 부피를 기준으로 정량적으로 계산하면 0.1에서 87.4ml/L wet sediment를 나타냈다. 분석된 탄화수소 가스의 성분은 주로 메탄으로 분석 시료에서 2개 시료를 제외하고는 메탄의 함유비가 98%이상을 나타냈으며 32개 분석 시료 중에서 15개 구간에서는 메탄만이 검출되었다. 채취된 시료의 메탄 가스의 탄소 동위원소 비$(\delta^{13}c)$는 -94.31$extperthousand$에서 -55.50$\textperthousand$까지의 범위를 나타내서 분석된 가스의 기원은 메탄 생성 박테리아에 의한 생물 기원 가스인 것으로 판명된다. 연구 지역의 퇴적물내의 탄화수소 가스의 함량은 지역에 따라서 차이를 보인다. 퇴적물내의 가스의 함량은 퇴적물의 지화학적 특성과 퇴적물의 입도와는 뚜렷한 상관 관계를 보이지 않았다. 단지 탄성파 단면상에서 이상대를 나타내는 곳에서는 가스의 함량이 많은 것으로 나타났다. 탄성파 단면상에 보이는 이상대는 현장의 온도 압력 조건에서 공극수에 탄화수소 가스가 과포화 된 곳으로 다른 조건이 만족된다면 가스 하이드레이트를 형성하기에 적합한 것으로 해석한다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.102-115
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• 2014

국내 동해 울릉분지에는 막대한 부존량과 청정 에너지원으로 높은 잠재력을 지닌 가스하이드레이트가 부존되어 있으며, 2010년 울릉분지 2차 시추지역(UBGH2)에서 현장 생산 시험 후보지 선정을 위한 목적으로 시추작업이 수행되었다. 이 연구에서는 동해 울릉분지 현장 생산 시험 후보지역의 지질학적 모델을 바탕으로 전산 수치 해석을 이용하여 가스하이드레이트 퇴적층 내 해리 유동 및 산출성을 분석하였으며, 주요 생산 조건별 감압 생산 거동에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 이를 통해 가스하이드레이트 현장 생산 시험 계획 수립 시 요구되는 예비 분석 자료를 도출하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
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• pp.37-46
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• 2010

Marine clays are soft soil deposits having complicated mineralogy and formation characteristics. Thus, characterization of its geotechnical behavior has been a main issue for geotechnical engineers. Nowadays, the importance and applications of geophysical exploration on marine clays are increasing significantly according to the accuracy, efficiency, and reliability of geophysical survey technology. For marine clays, seismic survey is effective for density and elasticity characterization, while electro-magnetic wave provides the information about the fluid conductivity phenomena inside soil. For practical applications, elastic wave technology can evaluate the consolidation state of natural marine clay layers and estimate important geotechnical engineering parameters of artificially reclaimed marine deposits. Electrical resistivity can provide geophysical characteristics such as particle cementation, pore geometry shape, and pore material phase condition. Furthermore, nondestructive geophysical monitoring is applicable for risk management and efficiency enhancement during natural methane gas extraction from gas hydrate-bearing sediments.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.33-39
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• 2013

전 세계적으로 새로운 에너지 자원을 개발하기 위해 심해 지역의 시추탐사를 진행하고 있다. 국내의 경우 2007년 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(Ulleung Basin Gas Hydrate Expedition 1)에서 가스 하이드레이트의 부존을 확인하였다. 가스 하이드레이트 생산 및 생산기지 건설을 위해 심해토의 지반공학적 특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(UBGH2)에서 획득된 시료를 이용하여 실내실험을 수행하고 지반공학적 특성을 분석하였다. 비중, 아터버그 한계, 비표면적 및 입도분석 등 기본 토질 특성 실험을 실시하고 선행연구의 결과와 비교하였다. 또한 벤더 엘리먼트를 설치한 압밀셀을 이용하여 압밀실험을 수행하면서 압밀특성을 분석하고 수직유효응력에 따른 전단파 속도를 측정하였고, 투수계수값을 구하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권2호
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• pp.59-67
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• 2016

본 논문에서는 해저 하이드레이트 퇴적층에서의 메탄가스 생산 과정에서 발생 가능한 생산정 주변 단층의 재활성화 가능성을 수치해석을 통해 평가하고 재활성화에 따른 미소지진 규모를 예측한 결과를 소개하였다. 가스 생산에 의한 하이드레이트 퇴적층의 유효응력 변화 및 역학적 변형은 TOUGH+Hydrate 코드와 FLAC3D 코드를 순차적으로 연계해석함으로써 시뮬레이션하였다. 단층면 재활성화 기준은 모어쿨롱(Mohr-Coulomb)법칙이 유효한 것으로 가정하였다. 30일간의 시험생산 해석 결과, 감압에 의한 공극압력 감소 및 유효응력의 증가가 주변 단층의 활성화를 일으킬 가능성은 크지 않은 것으로 나타났다. 초기응력 조건에 따른 활성화 가능성을 활동마찰각으로 평가한 결과로부터 수평응력에 비해 수직응력이 상대적으로 큰 정단층 응력조건(normal fault stress regime)에서 단층 재활성화 가능성이 상대적으로 큰 것으로 파악되었다. 또한, 정단층 응력조건에서 단층 재활성화에 기인한 유도지진 발생규모를 모멘트 크기(moment magnitude)로 추정할 경우, 모두 음(-)의 값을 보여 인간이 감지하지 어려운 수준의 미소지진에 해당하는 결과를 보였다. 다만, 본 해석은 하이드레이트 생산과정에서의 단층재활성화 가능성 평가를 목적으로 한 해석기법 구축 및 그 적용성을 소개할 목적으로 상당히 단순화된 지질구조 모델을 가정한 결과이므로, 향후 하이드레이트 시험 생산 및 상업 생산 지역에서의 상세 지질구조, 입력 물성 및 생산 설계조건을 반영한 해석에서는 상이한 결과를 보일 수 있을 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제20권1호
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• pp.53-62
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• 2015

동해 울릉 분지 내 메탄 하이드레이트가 매장된 지역에서 혐기적 메탄 산화와 연관된 미생물 군집 특성을 이해하기 위해 메탄 누출이 있는 대륙사면 정점(UBGH2-3)과 메탄 누출이 없는 분지 정점(UBGH2-10)에서, (1) 퇴적물의 지화학적 성분 및 황산염 환원율을 측정하였으며, (2) 기능성 유전자 분석을 통해 혐기적 메탄 산화 미생물 및 황산염 환원 미생물 군집의 정량 및 다양성 분석을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 황산염-메탄 전이지대(sulfate and methane transition zone, SMTZ)는 UBGH2-3에서 0.5~1.5 mbsf (meters below seafloor), 그리고 UBGH2-10에서는 6~7 mbsf에 분포하는 것으로 나타났다. 두 지역의 SMTZ에서 측정된 황산염 환원율은 UBGH2-3의 1.15 mbsf에서 $1.82nmol\;cm^{-3}d^{-1}$으로 나타났고, UBGH2-10의 SMTZ에서 황산염 환원율은 $4.29nmol\;cm^{-3}d^{-1}$으로 높은 값을 보였다. 총 미생물 16S rRNA gene과 기능성 유전자인 mcrA (methyl coenzyme M reductase subunit A) 및 dsrA (dissimilatory sulfite reductase subunit A)의 정량 PCR 결과 두 정점의 SMTZ 부근에서 상대적으로 높게 검출되었다. 그러나 UBGH2-10지역에서 mcrA 유전자는 SMTZ 아래인 9.8 bmsf에서 가장 높게 검출되었다. mcrA 유전자의 다양성 분석 결과 두 지역의 SMTZ와 그 아래 퇴적층에서 혐기성 메탄산화 고세균(ANME: Anaerobic MEthanothoph) 군집인 ANME-1이 우점하였다. 한편, ANME-2 군집은 메탄 누출이 발생하는 UBGH2-3지역의 2.2 mbsf 층에서만 관찰되었고, 더불어 dsr 유전자 다양성 분석 결과 ANME-2와 컨소시엄을 이루는 Desulfosarcina-Desulfococcus (DSS) 이 나타났다. 본 연구 결과, ANME-1과 ANME-2은 동해 심부 퇴적 환경에서 혐기적 메탄 산화 및 생성 과정에 관여하는 중요한 고세균 군집으로 사료되며, 또한 ANME-2/DSS 컨소시엄은 메탄이 누출되는 지역인 UBGH2-3과 같이 혐기적 메탄 산화가 활발한 곳에서 메탄 거동을 조절하는 중요한 미생물 그룹으로 인식된다.