Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers ISSN:2288-0291(Print) 2288-2790(Online) 한국자원공학회지

본 연구에서는 채석, 파쇄, 제품 출하 공정으로 구성된 석재 생산시스템을 시뮬레이션할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. 국내에서 석재 생산을 계획하고 있는 대상지를 연구지역으로 선정하였으며, 현장에 적합한 시뮬레이션 모델을 설계하였다. 개별적인 공정이 아니라 채석부터 제품 출하까지 전체 공정을 하나의 생산시스템으로 연결하여 시뮬레이션할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. 개발된 시뮬레이터를 이용하여 연구지역 석재 생산시스템에 투입되는 최적의 장비/설비 조합과 운영 방안을 도출하였다. 본 연구에서 개발한 시뮬레이터는 채석, 파쇄, 제품 출하까지의 전체 생산 공정에 대해 시뮬레이션을 수행할 수 있어서, 석산 운영의 생산성, 수익성 그리고 효율성을 향상시킬 수 있는 설계 도구로 활용할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 지하광산용 권양기의 유형에 따른 설계기법을 제시하였고 이를 검증하고자 광산현장에서 사용하고 있는 권양기의 사양과 본 연구의 설계안을 비교하였다. 그 결과, 드럼형 권양기는 경우에 본 연구의 설계안은 광산현장의 권양기 소요동력을 양호하게 예측하였고 안전조건도 모두 부합하였다. 마찰형 권양기의 경우에도 본 연구의 설계안은 모든 안전조건을 만족했지만 적용된 안전조건이 다름으로 인해 광산에서 제시한 권양기 동력과 8%의 오차가 있었다. 제시된 설계기법을 기반으로 본 연구에서는 지하광산의 수갱운반용 권양시스템 설계를 위한 소프트웨어를 개발하였다. 개발된 소프트웨어는 누구나 손쉽게 지하광산용 권양기를 설계할 수 있도록 최적 로프의 선정과 설계안의 적합성 검토기능을 탑재하고 있다.

셰일가스 저류층에서의 복잡한 유동 메커니즘으로 불확실성이 존재하여 최근 기계학습을 활용한 생산량 예측을 수행하고 있으나, 생산관련인자를 효율적으로 수집하고 분석하는 데는 어려움이 있다. 이 연구에서는 특징 선택을 활용하여 서로 다른 기준의 생산성 영향인자를 파악하고, 이를 다양한 기계학습 알고리즘에 적용하여 Barnett Shale의 가스 생산량을 예측하였다. 이에 Filter 기법 기반의 총 주입유체량, 측정 깊이, 하부 천공 위치 등 생산성 영향인자를 random forest 모델에 적용할 경우 오차율을 개선할 수 있음을 확인하였다. 이와 더불어 Marcellus Shale에서 제안된 특징 선택 과정 및 기계학습 알고리즘의 확장 가능성을 파악하였으며, 이 연구를 통해 생산 정보 취득이 어려운 경우에도 제한된 변수를 활용하여 신뢰성 있는 생산량 예측이 가능할 것으로 사료된다.

이 연구에서는 CCS(Carbon Capture and Storage)를 위해 대수층에 주입된 CO₂가 안정적으로 저장될 수 있도록 주입 시나리오에 대한 트랩 메커니즘을 분석하였다. CO₂ 연속주입, cyclic CO₂ 주입, CO₂와 물을 교대로 주입하는 WAG(Water-Alternating Gas) 주입법을 대상 시나리오로 선정하였다. 사이클 수는 2에서 20까지 변경하고, cyclic CO₂ 주입법의 휴식기간(shut-in period)과 WAG의 물 주입기간을 1, 3, 6개월로 변경하여 시뮬레이션을 수행하였으며, CO₂ 주입 후와 180년 모니터링 후의 잔류트랩, 용해트랩 및 구조트랩을 분석하였다. 시뮬레이션 수행결과, CO₂ 연속주입 대비 cyclic CO₂ 주입법은 잔류트랩과 용해트랩을 개선하지 못해 CO₂의 안정적 저장에 기여하지 못하였다. 반면, WAG는 CO₂의 잔류트랩과 용해트랩을 크게 증가시키고 구조트랩을 작게하여 이산화탄소 지중저장의 안정성 확보에 기여하였다.

이 연구에서는 서로 다른 가시광선 파장 조건하에서 세대를 거듭하여 진화한 박테리아의 생장 특성과 다양한 pH 및 구리 독성에 대한 내성을 평가하였다. 전남대학교 내 토양으로부터 분리한 미생물을 실험 대상으로 하였으며 16s rRNA 결과 Paenibacillus hunanensis와 99.2%의 유사도를 보였다. 분리된 토양 토착균을 이용하여 적색, 녹색, 청색광의 파장에서 31세대에 걸쳐 미생물의 계대배양을 수행하였으며 세대별로 생장한 박테리아의 생물량을 측정하였다. 또한 31세대 후의 박테리아를 이용하여 pH 4, 7, 9 및 구리 함량 10, 100, 1000 ppb 조건에서 생장한 생물량을 확인하였다. 실험 결과, 시간이 경과하며 적색광 조건에서 생장한 박테리아가 높은 활성도를 보였으며, 적색광 조건에서 생장한 박테리아는 pH 4와 7에서 높은 생물량을 나타냈다. 구리에 대한 내성 차이를 관찰한 결과, 청색광 조건 및 빛이 없는 조건에서 생장한 박테리아가 낮은 생장량을 보였다.

본 연구는 광해방지사업 분야에 활용 가능한 정보통신 및 센싱 요소 기술의 실무적 수요 및 특성을 조사하고, 조사된 요소 기술에 대한 기초 적용성을 검토한 것이다. 정보통신 및 센싱 기술은 실무 적용을 통해 광해방지 업무를 보조하고, 업무 효율을 개선할 수 있을 것이다. 광업분야 엔지니어는 정보통신 및 센싱 적용 수준이 낮고, 주요 원인이 현장 여건으로 조사되었다. 설문 조사 결과에 따라, 폐광산 관리를 위한 3차원 가시화의 대안 기술을 검토하였다. 개략적인 증강현실 시스템을 제작하고, 폐광산 조사에 적용하였다. 증강현실 기술은 폐광산 시설의 직관적 인식을 개선시킬 수 있다. 이는 폐광산에서 데이터를 활용하는 새로운 방식으로서, 그 기초적인 가능성을 검토하였다.

본 연구에서는 개발중인 기존 채광지역에 인접한 광구내 신규 광체를 개발하려는 광산을 대상으로 사전 타당성 평가를 수행했다. 이를 위해 대상광체의 품위분포에 대한 블럭모델을 기반으로 최종 피트 (pit)를 설계하였으며, 연산 11백만 톤에 대한 생산계획을 수립하였다. 본 연구에서 채광비용은 일정한 단위 생산비용을 생산량과 곱하여 평가하는 방식이 아니라 생산량에 대한 공학적 설계기반의 평가방식을 적용하였다. 2020년에 평가된 비용을 평가시점이 지나 조사된 비용과 비교한 결과, 두 비용간 오차는 실제 개발주체를 고려하면 낮은 것으로 나타났다. 신규 채광지역의 개발은 경제성이 양호한 것으로 평가되었으며, 경제성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 광석의 가격으로 나타났다.

글로벌 에너지·자원 불확실성 확대에 따른 에너지·자원안보 위기에 효과적으로 대응할 수 있는 특별법인 국가자원안보 특별법이 제정되어 2024년 2월 6일 공포되었다. 자원 빈국이자 수출 제조업 비중이 큰 우리나라는 안정적인 공급망 확보가 매우 중요한데, 무역전쟁이 심각해지면서 경제블록화가 형성되고, 주요국의 자원 무기화가 강화되며 지정학적 위기가 이어지는 상황이 지속되어 자원안보 위기에 보다 체계적이고 효과적으로 대응하기 위하여 특별법이 제정된 것이다. 이에 본 논문에서는 국가자원안보 특별법의 개요와 구성을 살펴보고, 우리나라의 경제와 에너지·자원 수급에서 이 특별법이 갖는 의의를 설명하였다.