• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.365-370
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• 2018

Oil shale은 kerogen을 함유한 퇴적암으로 대표적인 비재래 에너지자원으로 알려져 있다. 열분해 공정을 통하여 oil shale이 분해되면 oil, gas 및 coke를 생성하게 된다. 본 연구에서는 oil shale의 청정 전환기술을 개발하기 위하여 oil shale의 TGA 및 연속 열분해 연구를 수행하였다. Oil shale의 열분해 전환율에 대한 반응 온도 및 체류시간의 영향을 살펴보고 oil의 생성율을 살펴보았다. Oil shale의 열분해 전환율은 온도와 체류시간에 따라 증가하였으며 $450{\sim}500^{\circ}C$, 체류시간 30 min의 조건에서 최대 oil 생산 수율을 나타내었다.

• 자원리싸이클링
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• 제17권6호
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• pp.62-67
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• 2008

오일셰일은 유기물질인 케로젠을 함유한 암석으로 레토르팅을 통하여 암석 내부의 케로젠을 오일로 회수할 수 있다. 본 연구에서는 미국과 러시아산 오일셰일 시료에 대한 물성을 분석하고 레토르팅 실험을 수행함으로써 대체 원유로서의 활용가능성을 평가하였다. 열중량 분석 결과, 오일셰일은 케로젠 분해로 인한 유기물 배출과 $CaCO_3$ 분해로 인한 $CO_2$ 배출의 두 단계 열분해 과정을 거치는 것으로 조사되었다. 오일셰일 내 유기물은 수소/탄소비가 높아 레토르팅을 통하여 액체연료로 쉽게 회수할 수 있으며 Fischer assay 레토르팅에 의한 오일 회수율은 미국산이 12.7%, 러시아산이 18.5% 정도였다. 미국 및 러시아산 오일셰일로부터 회수한 셰일오일은 비중 및 비점이 재래형 원유보다 높아 정유시설 투입을 위해서 추가 업그레이딩 공정이 필요하지만 유황분 함량이 낮을뿐 아니라 바나듐과 니켈 등의 촉매독 성분이 미량이어서 후속 정제공정에 드는 비용은 적을 것으로 예상된다. 회수된 오일에 대하여 GC/MS 분석을 수행한 결과 미국산 세일오일은 파라핀 성분이 다량 존재하였고, 러시아산 세일오일은 주로 산소가 포함된 유기화합물이 많이 함유되어 있음을 알 수 있었다.

• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.21-35
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• 2008

오일셰일이란 케로젠이라 불리는 유기물을 포함하는 세립질의 퇴적암으로 오일셰일 내에 포함되어 있는 케로젠은 적당한 온도와 압력 하에서 중질 원유와 유사한 성분을 갖는 셰일오일로 전환이 가능하다. 전 세계적으로 약 2.9조 배럴이라는 막대한 양의 오일셰일이 매장되어 있지만, 이들에 대한 개발은 아직 초기단계 수준에 머무르고 있다. 본 논문에서는 주요 오일셰일 매장지의 지질학적 특성을 소개하고, 이들 오일셰일의 최근 개발 현황과 기술 그리고 개발 가능성에 대해 정리하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제7권4호
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• pp.403-430
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• 2014

Shale gas formations exhibit strong mechanical and strength anisotropies. Thus, it is necessary to study the effect of anisotropy on the hydraulic fracture initiation pressure. The calculation model for the in-situ stress of the bedding formation is improved according to the effective stress theory. An analytical model of the stresses around wellbore in shale gas reservoirs, in consideration of stratum dip direction, dip angle, and in-situ stress azimuth, has been built. Besides, this work established a calculation model for the stress around the perforation holes. In combination with the tensile failure criterion, a prediction model for the hydraulic fracture initiation pressure in the shale gas reservoirs is put forward. The error between the prediction result and the measured value for the shale gas reservoir in the southern Sichuan Province is only 3.5%. Specifically, effects of factors including elasticity modulus, Poisson's ratio, in-situ stress ratio, tensile strength, perforation angle (the angle between perforation direction and the maximum principal stress) of anisotropic formations on hydraulic fracture initiation pressure have been investigated. The perforation angle has the largest effect on the fracture initiation pressure, followed by the in-situ stress ratio, ratio of tensile strength to pore pressure, and the anisotropy ratio of elasticity moduli as the last. The effect of the anisotropy ratio of the Poisson's ratio on the fracture initiation pressure can be ignored. This study provides a reference for the hydraulic fracturing design in shale gas wells.

• 자원환경지질
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• 제46권4호
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• pp.359-373
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• 2013

셰일은 입자의 크기가 매우 작은 쇄설성 퇴적물이 고화되어 형성된 퇴적암으로 암석화되는 과정에서 유기물을 잘 보전하는 특성을 가지고 있어 전통적으로 석유나 가스의 탐사 및 개발에서 탄화수소를 생성하는 근원암의 역할을 하였다. 또한 셰일층은 매우 낮은 투과율 때문에 불투과층으로 인식되어 트랩을 형성하는 덮개암의 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만 최근 수평채굴과 수압파쇄 등 시추 기술의 획기적인 발달로 북미를 중심으로 셰일층 내에서 막대한 양의 가스를 발견하고 상업적으로 생산함에 따라 셰일을 석유나 가스를 생산하는 지층뿐만이 아니라 탄화수소를 저장하는 저류층으로 새롭게 인식하게 되었다. 셰일층의 지화학 평가 기술은 셰일 내에 함유된 유기물의 특성을 지화학 분석을 통해 파악하여 유기물의 석유 및 가스 생성 능력을 평가하는 기술인데 최근에는 셰일층내에 생성된 가스가 저장되어 있는 셰일 가스층을 평가하고 탐사하는 데에 적용되고 있다. 셰일 가스층을 정확하게 평가하기 위해서는 탄화수소의 생성과 집적 그리고 매장량 예측에 영향을 미치는 지화학적인 과정과 특성을 정확히 이해하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 셰일층 내에서 탄화수소 생성 메카니즘을 살펴보고 셰일층 평가 및 특성화에 활용되는 지화학 분석 기술을 고찰하였다.

• 한국광물학회지
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• 제28권2호
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• pp.83-93
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• 2015

본 연구는 몽골 돈디고비(Dundgobi)지역에서 채취한 오일셰일과 석탄 시료들의 유기물 기원, 광물조성 및 분광학적 특징에 대해 조사하였다. 채취한 오일셰일 및 석탄시료들은 Rock/Eval과 총유기탄소(Total organic carbon; TOC) 분석을 통해 케로젠(Kerogen) 종류, 수소 함량, 열적 성숙도, 퇴적 환경을 확인하였으며, X-선회절 분석과 분광분석을 이용하여 광물조성을 정의하였다. Rock/Eval과 TOC 분석결과, 에뎀트(Eedemt) 광상에서 채취한 샘플들은 미성숙-성숙 단계의 근원암에 해당하며, 풍부한 수소함량을 보이고, I-형, II-형 and III-형의 케로젠 종류를 가진다. 반면 샤인 어스 쿠닥(Shine Us Khudag) 광상에서 채취한 샘플들의 경우 성숙단계의 근원암으로써, I-형, II/III-형 또는 III-형의 케로젠을 함유하는 잠재성을 가진다. 또한 탄소와 황의 함량에 따르면 두 지점의 퇴적환경은 담수성의 퇴적환경인 것으로 확인되었다. X-선회절 분석으로부터 확인한 오일셰일과 석탄시료들의 광물조성은 석영, 방해석, 고회석, 일라이트, 고령토, 몬모릴로나이트, 아놀소클레이스, 조장석, 미사장석, 정장석, 방비석으로 확인되었다. 가시광선-근적외선-단파적외선 분광분석을 통해 오일셰일 시료로부터 1412 nm, 1907 nm의 점토광물 및 수산화성분에 의한 흡광특성, 2206 nm에서 고령토와 몬모릴로나이트에 의한 흡광특성, 탄산염광물인 고회석에 의한 흡광특성이 2306 nm에서 확인되었다. 그러나 오일셰일의 원격탐사적 탐사를 위해서는 유기물 함량에 따른 분광특성에 대한 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제15권1호
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• pp.163-174
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• 1998

To study the origin of organic matter in meteorite, terrestrial rocks which contain or-ganic compounds similar to the ones found in carbonaceous chondrites are studied and compared with Muchison meteorite. Hydrocarbon molecules were extracted by benzene and methanol from bituminous coal and oil shale and the extracts were partitioned into aliphatic, aromatic, and polar fractions by silica gel column chromatography. Carbon isotopic ratios in each fractions were analysed by GC-C-IRMS. Molec-ular compound identifications were carried by GC-MS Engine. Bituminous coal and oil shale show the organic compound composition similar to that of meteorite. Oil shale has a wide range of ${\delta}^{13}C,-20.1%_0~-54.4%_0$ compared to bituminous coal, $-25.2%_0~34.3%_0$. Delta values of several molecular compounds in two terrestrial samples are different. They show several distinct distributions in isotopic ratios compared to those of meteorite; Murchison meteorite has a range of ${\delta}^13C\;from\;-13%_0\;to\;+30%_0$. These results provide interpretation for the source and the formation condition of each rock, in particular alteration and migration processes of organic matter. Especially, they show an important clue whether some hydrocarbon molecules observed in meteorite are indigenous or not.

• 분석과학
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• 제8권4호
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• pp.487-492
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• 1995

The chemical compositions and pyrolysis characteristics of oil shales and source rocks distributed in the southwestern and southeastern parts of the Korean peninsular have been investigated. In order to compare the results of Korean samples with those of shales giving high oil yields, two Colorado oil shale samples and one Paris source rock samples were also investigated. Chemical compositions of the samples were analysed by means of gravimetry, CHN analysis, X-ray diffraction method, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and atomic absorption spectrometry. A custom made pyrolyser and a Rock-Eval system were used for the pyrolysis studies. Pyrolyses of the samples were carried out by means of a temperature controlling device to $600^{\circ}C$ at a heating rate of $5^{\circ}C/min$ with a helium flow rate of $1200m{\ell}/min$. The results of pyrolysis study indicated that Colorado shale samples belong to type I and all the other samples belong to type II.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.56-60
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• 2013

Non-conventional oil resources such as shale gas are becoming increasingly important and have drawn the attention of several major oil companies all over the world. Nevertheless, the market-changing growth of shale gas production in recent years has resulted in the emergence of environmental and water management challenges. This is because the water used in the hydraulic fracturing process contains large amount of pollutants including ions, organics, and particles. Accordingly, the treatment of this flowback water from shale gas plant is regarded as one of the key technologies. In this study, we examined the feasibility of membrane distillation as a treatment technology for the water from shale gas plants. Direct contact membrane distillation (DCMD) is a thermally-driven process based on a vaper pressure gradient across a hydrophobic membrane, allowing the treatment of feed waters containing high concentration of ions. Experiments were carried out put in the lab-scale under various conditions such as membrane types, temperature difference, flow rate and so on. Synthetic feed water was prepared and used based on the data from literature. The results indicated that DCMD is suitable for treating not only low-range flowback water but also high-range flowback water. Based on the theoretical calculation, DCMD could have over 80% of recovery. Nevertheless, organic pollutants such as oil and surfactant were identified as serious barriers for the application of MD. Further works will be required to develop the optimum pretreatment for this MD process.

• 자원환경지질
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• 제48권4호
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• pp.361-369
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• 2015

전통적인 석유가스의 부존량이 점점 줄어들면서, 기존의 석유 및 가스와 다른 방식으로 생산되는 비전통 석유가스에 대한 관심이 증대되고 있다. 하지만 비전통 석유가스는 관련 기술 발전과 생산량이 높게 연관되어 있다. 이에 따라 본 연구에서는 비전통 석유가스의 기술 수준을 비전통 석유가스의 특허를 주요 시장국/분야/연도별로 분석하였다. 국가 별 분석결과 미국이 가장 높은 출원을 보이고 있었으며, 분야 별 분석결과에서는 오일샌드와 관련된 출원이 많이 나타나고 있음을 보여주었다. 또한 70년대 초반 활발한 오일샌드 및 오일셰일 관련 특허가 활발하게 출원되다가 80년대 중반 이후 감소 추세를 보였으며, 2000년대 유가의 상승으로 인해 다시 비전통 석유가스 관련 출원 빈도수가 크게 늘어난 것을 볼 수 있었다.