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

본 연구는 연구지역의 공간적 규모가 산사태 위험도 평가 결과에 미치는 영향을 확인하기 위해 경남 지역에 세 가지 규모의 연구지역을 설정하고 각 규모별로 로지스틱 회귀를 사용한 산사태 위험도 평가를 수행하여 그 결과를 비교하였다. 본 연구에서는 산사태 위험도 평가에 빈번히 사용되는 12개 인자를 사용하였으며 뉴스, 보고서, 위성영상, 항공 영상 등 매체를 통해 수집한 2010년부터 2018년까지의 산사태 발생 정보를 사용하여 산사태 인벤토리 맵을 구축하였다. 로지스틱 회귀를 통한 분석 결과, 암종, 토양 종류와 같이 규모에 따라 분포가 상이하며 연속성이 없는 인자가 산사태 위험도 평가 결과에 영향을 미칠 수 있다는 점과 규모가 커짐에 따라 자료 분포의 분산 증가로 AUC(Area Under Curve) 값이 작아짐을 확인하였다.

하수슬러지의 해양투기 배출규제에 대한 대체 처리방안으로, 유동상 생물 담체(FBBC)를 이용한 반응 시스템(무산소조 + 포기조 + 응집-침전조)의 하수 슬러지 저감 가능성을 조사하였다. 30m³ 크기의 반응 시스템을 5개월 동안 운영한 결과, FBBC의 부착 미생물은 탈질-유기 산화 미생물(무산소조), 질산화-유기 산화 미생물(포기조)의 분포도가 높게 나타났다. 시스템의 방류수는 관련 법적 기준에 적합하였으며, 하수 온도에 따른 암모니아성 질소 제거 효율의 차이가 나지 않았다. 이는 C/N의 비율이 저수온조건에서 상대적으로 높게 나타났기 때문이다.

백운석(dolomite)은 파분쇄 된 제품으로 제강, 유리, 비료, 골재용 등에 사용되고, 소성 제품으로 제강용, 내화물, 폐수정화, 가스정화 등에 사용된다. 본 연구에서는 폐수정화, 가스정화에 적용을 위한 고반응성 경소백운석(CaO·MgO) 제조를 목표로 하였다. 내부 가열 방식인 마이크로웨이브 진공 소성과 외부 가열 방식의 전기로로 상압 소성을 실시하여 실험을 진행하였다. XRD, XRF, SEM, BET 등을 분석하고, 수화 등을 확인하였다. 백운석은 20 mm 이하로 화학 조성이 Ca·Mg(CO₃)₂를 99.3 mass%, CaCO₃ 0.7 mass%의 원석을 사용하였다. 마이크로웨이브 진공 소성에서 850°C/60 min에서 BET 22.04 m²/g를 나타내었고, ASTM C 110의 규격으로 수화를 측정한 경우에 마이크로웨이브 진공 소성 조건에서 수화 반응시간 10 min 이내, 최고온도 90°C 이상의 높은 반응열을 보이고, 고반응성의 경소백운석(CaO·MgO)의 제조가 가능하다.

유가스전 개발에 있어 유정 운영 조건은 개발 경제성에 큰 영향을 미친다. 경사도 기반의 최적화 기법을 이용하여 최적 유정 운영 조건을 효율적으로 탐색할 수 있다. 그러나 저류층 불확실성이 높고 많은 유정이 존재한다면 유한차분법을 이용하여 경사도를 계산하는 데 막대한 계산량이 요구된다. 최적화 변수의 미소 변화를 추계학적으로 생성하여 경사도를 계산하는 방법 중 하나인 Stochastic Simplex Approximate Gradient(StoSAG)를 이용하면 불확실성이 높고 많은 수의 유정을 가진 유정 운영 최적화 문제를 풀 수 있다. 본 연구에서는 StoSAG를 이용하여 실제 탄산염암 저류층의 생산 및 주입 조건을 최적화하였다. 최적화된 운영 조건은 초기 운영 조건에 비해 순현재가치가 약 10% 증가하였다. 본 연구결과는 불확실성이 높고 유정 개수가 많은 저류층의 유정 운영 최적화를 효율적으로 수행하는 데에 활용할 수 있다.

본 연구에서는 탄산염암 저류층의 유화산 산처리 공법 기술 특성 및 메커니즘을 조사하고 공법이 수행된 현장사례를 분석하였다. 조사 결과, 성공적인 유화산 산처리 공법을 수행하기 위해서는 안정성 평가(stability test)를 통해 상온에서 24시간 이상, 고온에서 4시간 이상 안정성을 확보한 W/O (water-in-oil) 유화산이 제조되어야 하며, 회전식 디스크 실험 및 산처리 코어유동 실험을 통한 최적 주입조건이 설계되어야 한다. 현장사례의 경우, 다층(multi-layered) 또는 불균질한 탄산염암 저류층에서 산처리 공법 수행 시 염산보다 유화산을 사용하였을 때 산과 암석의 반응을 지연시켜 효율적인 웜홀을 형성하였고, 저류층의 투과도를 전반적으로 개선하는데 용이함을 보였다. 제시된 결과는 향후 탄산염암 저류층에서 유화산 산처리 공법을 적용한 유정의 생산성 개선 프로젝트 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 파라핀 침적으로 유동안정성 문제 발생이 예상되는 유전 시설에서 파라핀 침적 양상을 예측하고 화학제 주입량 및 유정보수 주기를 제안하는 프로그램을 개발하였다. 수치해석에 기반하여 파라핀 침적량 및 침적위치를 진단한 후, 시뮬레이션 결과를 학습한 기계학습 방법을 통해 예측 결과의 신뢰성을 검증하였다. 개발된 프로그램은 파라핀 문제가 있는 생산현장에서 안정적으로 생산목표를 유지할 수 있는 솔루션을 제공하는 기능이 포함되어 있어, 영세한 중소규모 유전에서 초기의 파라핀 침적 양상을 진단할 수 있는 툴로 활용할 수 있다. 이를 통한 현장 운영 계획 수립 및 수익성 개선에 효율적으로 활용될 수 있는 프로그램이라고 판단된다.

해양 유·가스전은 해양환경에 의한 시추 및 생산의 어려움, 설계변경, 유지보수 및 생산설비의 모니터링 등으로 상당한 물리적, 경제적인 어려움이 수반된다. 특히 해양 유·가스전 생산시설을 운영하는 운영사에서는 장시간 생산설비 사용으로 인한 건전성 저하, 해양환경 노출로 인한 강구조물의 부식 등으로 인해 해양생산설비의 안전성과 신뢰성 문제를 해결하기 위해 여러 가지 기법을 활용하여 관리해오고 있다. 최근 들어 디지털트윈(digital twin), 인공지능(artificial intelligence, AI)기술을 도입하려는 움직임이 있으나 아직까지 교육이나 재난방지의 목적으로 한정되어 사용된다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 해상플랜트구조물을 대상으로 3차원 스캐너(scanner)를 이용하여 가상모델을 구현한 내용을 소개하고자 하며, 가상모델을 기반으로 데이터 통신기술과 가스하이드레이트 형성예측과 관련한 인공지능기술을 접목함으로써 해상플랜트의 스마트 운영솔루션 개발에 대한 내용을 소개하고자 한다.

본 연구는 국내 가스하이드레이트 저류층에 대한 심층학습 모델링 연구의 기반을 제공하고자 한다. 이를 위해 유·가스 저류층 및 가스하이드레이트 저류층에서 물리검층 자료에 신경망 기법을 적용한 최신 기술동향을 분석한다. 물리검층 분야에서 신경망 기법을 적용한 국내외 연구사례들을 신경망이 예측하고자 하는 출력자료 유형에 따라 저류층 암상 추정, 유체유동인자 추정, 지질역학인자 추정, 합성로그 생성 등 네 가지 적용 유형으로 분류하였다. 각 사례들의 주요 특징을 기술하는 한편 특징들을 요약한 종합표를 제공한다.

델라웨어분지는 고생대 페름기 퇴적분지인 퍼미안분지의 서브분지로서, 미국 텍사스 서부와 뉴멕시코 남부에 약 4 km 두께의 퇴적층이 분포하며, 이중 델라웨어마운틴층군은 지표하 약 1.22~2.44 km 심도에 분포한다. 델라웨어마운틴층군 중 브러쉬캐년층은 심해 저탁류 기원의 규산쇄설암과 탄산염암의 교호층으로 이루어져 있으며, 저류층은 채널-제방-로브퇴적 복합체 중 채널의 사암체를 유기물이 풍부한 실트암이 덮고 있어 상대적으로 얕은 심도에 생산성이 좋은 오일이 분포하고 있다. 연구 결과 생산정 Roadrunner #2의 오일 생산구간은 심도 2,257~2,282 m에 위치하며, 감마선값이 57~88API의 작은 범위에서 변화하는 것으로 보아 채널 환경 퇴적상으로 유추된다. 밀도는 2.1~2.6 g/cm³로 측정되었고 중성자 공극률은 9.6~25.4%로 대체로 높게 측정되었다. 이러한 오일 생산구간의 물리적 특성은 향후 델라웨어마운틴층군에 새로운 시추를 계획할 때 타겟 구간 선정에 도움을 줄 수 있을 것이다.

최근 국내 노천 석회석 광산은 천부자원의 고갈과 엄격해진 환경규제로 인하여 갱내개발로 전환하고 있다. 광산개발의 심부화 그리고 많은 대형 디젤장비의 사용으로 인하여 갱내 작업환경은 심각한 수준에 도달하였으며 디젤장비의 집중사용으로 인하여 화재 리스크 또한 급격히 증가하였다. 기존의 연구에 따르면 독성이 강한 NOx와 디젤 매연(DPM)이 일부 허용농도를 초과하거나 높은 농도를 보이기도 한다. 한편, 석탄 및 금속광산 등에서 주로 사용되는 국부통기팬이 대단면 갱도에서 낮은 통기효율을 보임에도 불구하고 석회석 광산 통기용으로 광범위하게 사용되고 있다. 이들 제반 문제들로 인하여 국내 석회석 광산의 지속적 개발을 위하여 적합한 적정 통기기술의 개발이 시급하게 필요하다. 본 논문에서는 프로펠러 팬과 같은 대단면 갱도 통기용 저비용 고효율 통기설비를 이용한 적정 통기방법을 제안하였다. 분석결과 1대의 급기식 프로펠러 팬과 배기용 통기승으로 구성된 통기시스템은 비교적 긴 맹갱도 형태의 작업공간의 국부통기방식으로 적절하게 적용될 수 있음을 보였다.