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

다성분 탄성파 탐사는 P파 또는 S파를 발생시킬 수 있는 음원과 3축 수신기를 이용하여 다양한 성분의 자료를 취득할 수 있는 탐사 방법이다. 다성분 자료는 P파 만을 이용한 탐사 자료에 비해 더 많은 정보를 얻을 수 있는 장점이 있으나 P파 자료에 비해 처리 및 분석이 어렵다. 본 연구에서는 다성분 자료의 처리 및 분석에 관한 선행 연구로서 축소모형 실험을 이용하여 단층과 채널이 있는 모델에서 채널 내에 공기, 물, 미네랄 오일을 주입하여 단일채널 9 성분 탄성파 자료를 취득하였으며 자료에 나타나는 특성을 분석하여 9 성분 탄성파 축소모형 실험의 현장성을 확인하고자 하였다. 취득된 자료에서 현장 탄성파 자료에 나타나는 회절, 다중반사파, SH 성분의 특성과 같은 현상이 확인되었다. P-P 성분 자료에서 가스 저류층 지시자 중 하나인 명점이 확인되었다. 또한 P파 및 S파 성분 자료를 시간-주파수 영역에서 비교하였다. 취득된 자료에 나타나는 특성으로부터 9 성분 탄성파 축소모형 실험의 적용성을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 다채널 다성분 탄성파 축소모형 연구의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구에서는 P파 속도와 밀도를 고려한 음향파 파동 전파 모델링을 위한 고차 셀 기반 유한 차분법을 제안하였다. 셀 기반 유한 차분법을 사용하면 불연속적인 매질 특성을 직접 미분하지 않고도 파동 전파를 모델링할 수 있다. 그러나 기존의 2차 차분식을 사용하는 셀 기반 유한 차분법에서는 정확한 결과를 얻기 위해 파장당 격자수가 커야 한다는 한계가 있었다. 이 연구에서는 임의의 고차 차분식을 사용할 수 있도록 기존 기법을 개선하였다. 수치 예제에서 해석해와의 비교를 통해 고차 셀 기반 유한 차분법을 이용하면 파장당 격자수가 작아도 정확한 결과를 얻을 수 있음을 보였다.

일반화된 Hoek-Brown (GHB) 암반파괴기준식의 약점 중 하나는 이 식을 명시적인 Mohr 포락선식으로 변환하는 것이 어렵다는 점이다. 암반공학에서 활용되는 주요 수치해석 기법들은 파괴기준식이 Mohr 포락선 형태로 표시될 수 있을 때 활용범위가 훨씬 더 넓어진다. 이 연구에서는 Lee (2018)의 연구를 바탕으로 암반의 전단강도를 더욱 정확하게 근사할 수 있는 GHB식의 근사 Mohr 포락선식을 제안하였고 그 정확성을 검증하였다. 제안된 Mohr 파괴포락선식을 Bishop의 간편법에 적용하여 암반사면의 평면파괴 안전율을 계산하였고, 그 결과를 Hoek et al. (2002)이 제안한 선형근사 Mohr 포락선을 적용한 결과와 비교하였다. 0 < GSI < 80 범위에서는 선형근사 Mohr 포락선을 사용할 때 비선형 Mohr 포락선을 사용하는 경우보다 안전율이 과대평가 되었다.

본 연구는 LIBS 기술을 적용한 도시광산의 경제 유발효과를 산업연관표를 이용하여 분석하였다. 특히 도시광산 산업이 폐기물 재생을 통해 경제 및 환경 관점의 편익을 기대하고 있으므로, 산업연관분석을 이용하여 도시광산 산업을 대상으로 유발효과를 추정하는 과정에서 생산유발, 고용유발 뿐만 아니라 에너지 수요·CO₂ 배출저감 측면에서의 효과도 추정하였다. 추정결과 LIBS 설비도입의 경우에 생산유발계수는 1.25, 부가가치유발은 0.46, 취업유발은 10억 원당 4.56명, 고용유발은 10억 원당 3.74명으로 나타났으며, LIBS 도입 도시광산산업 운영의 경우에 생산유발계수는 1.13, 부가가치유발계수는 0.50, 취업유발은 10억 원당 6.35명, 고용유발은 10억 원당 5.34명으로 나타났다. 또한 LIBS 기술도입 도시광산산업 운영의 경우에 우리나라 전체 에너지투입액의 0.02%를 저감하며, 0.0003%의 CO₂ eq.를 저감하는 것으로 나타나, LIBS 기술을 활용한 도시광산이 생산 및 고용 측면 뿐만 아니라 에너지 및 CO₂ 배출저감 측면에서도 긍정적인 효과를 기대해볼 수 있음을 알 수 있었다.

최근 환경에 관한 관심 증가와 기술 발달로 인해 전기차 판매가 증가하고 있다. 전기차 보급을 촉진하고 효율적으로 이용하는 방법으로 태양광이 다량으로 입사하는 위치에 태양광 전기차 전용 주차장을 마련할 수 있다. 본 연구에서는 국립 부경대학교 대연캠퍼스의 주차장 16곳(A1-A8, B1-B8)을 대상으로 태양광 전기차 주차장으로서의 적합성을 분석하였다. 이를 위해 어안렌즈 카메라로 각 주차장에서의 하늘 이미지를 촬영하고, 태양 경로를 중첩하여 수광 장애 요인을 분석하였다. 그 결과 16개 후보지의 solar access 값을 계산하고, A1 주차장을 태양광 전기차 주차장의 최적 입지로 도출하였다.

본 연구에서는 재생에너지 분야에서 무인항공기를 도입하여 활용하고 있는 사례들을 분석하였다. 무인항공기는 사용자가 원하는 시각과 주기로 관심지역을 자유롭게 촬영함으로써 3차원 표고를 정밀하게 측량하거나 지역적 범위에서 고해상도 영상 자료(광학 및 열화상)를 확보할 수 있는 장점이 있어 재생에너지 개발 현장에서 다양하게 활용되고 있다. 재생에너지 중에서는 태양에너지, 풍력에너지, 지열에너지, 바이오에너지, 수력에너지 분야 등에 무인항공기가 다양한 목적으로 적용된 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 무인항공기의 다양한 활용 사례를 제시함으로써 재생에너지원의 조사, 개발, 유지관리 작업 등의 효율성과 생산성을 향상시키는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

청정에너지와 전기차, 항공우주 등에서 수요가 급증하는 핵심위기광물의 확보는 희소성과 공급의 불안정성, 대체재의 부재로 인해 세계 각국의 초미의 관심사로 대두되었다. 미국과 유럽연합, 호주, 캐나다 및 일본은 핵심위기광물을 확보하기 위한 국제적 공조에 힘을 쏟고 있다. 핵심위기광물은 채굴 가능한 깊이의 지각에서 함량이 낮고 주광물에 동반되기 때문에 대부분 주요 금속 생산의 부산물에 함유되어 있다. 광산폐기물로부터 핵심위기광물을 회수하기 위한 타당성 연구가 유럽연합과 미국 등에서 이루어져 왔으며, 상업적으로 생산된 경우도 보고되고 있다. 국내에서는 광산폐기물을 유해 중금속의 거동 파악이나 제거, 환경에 미치는 영향을 연구하는 대상으로 보는 것이 일반적이다. 본 해설에서는 광산폐기물의 재처리를 통한 핵심위기광물의 회수 가능성을 검토하기 위해 이와 관련된 전반적인 동향과 자원으로서의 광산폐기물을 평가하기 위해 필요한 정보를 제시하였다. 무엇보다도 지형적 위치, 접근 가능성 등의 기본 정보부터 광산폐기물의 물리적·화학적·광물학적 분석 결과를 포함하는 데이터베이스 구축이 선행되어야 할 것이다.

현재 신기후체제를 기반으로 세계 각국 정부는 기후정책을 강화하며 관련 규제를 확대해나가고 있다. 이에 따라 글로벌 석유‧가스 기업들은 기후 위기에 대응하고 포스트 코로나 시대에 신성장 동력을 확보하고자 신‧재생에너지 사업에 투자하고 있다. 국내 석유‧가스 기업도 신‧재생에너지 사업 확대를 위한 전략 수립의 필요성이 증가하고 있으며, 이를 위해서는 세계 시장 및 사례를 바탕으로 사업 동향에 대한 이해가 필요하다. 유럽계와 미국계 기업은 기후변화에 대한 대응 방식과 정부 정책 등이 상이하여 사업 규모의 차이가 존재하지만, 공통으로 다양한 방식을 통해 사업 영역을 확장하고 있다. 반면, 국내 기업에서의 신‧재생에너지 부문은 아직 성숙하지 못한 단계에 있기에 향후 세계 시장으로 발돋움을 하기 위해서는 기술과 경험을 쌓기 위한 노력이 필요할 것이다.

2018년 6월 노르웨이 국영에너지기업 Equinor는 북해 Volve 유전의 코어, 검층, 모델 등 약 5 TB 규모의 저류층 빅데이터를 학술연구용으로 공개하였다. Volve 유전은 석유 ‧ 가스산업에서 광구의 탐사, 개발, 생산, 종료까지 광구 운영 전주기에서 취득한 현장자료를 공공데이터로 개방한 세계 최초의 사례이다. Volve 유전의 데이터 개방은 연구와 교육 목적에서 신기술 개발뿐만 아니라 우수 인력양성을 유도한다는 측면에서 자원강국 대비 한정적인 현장자료를 보유한 국내 자원개발 분야에 시사하는 바가 크다. 본 해설은 Volve 유전 현장자료를 소개하고 저류층 시뮬레이션을 수행하여 Volve 유전의 저류층 모델을 분석하였다. 이를 통해 향후 E&P 분야로의 연구 활용성을 검토하고 저류층 빅데이터의 공공데이터화가 국내 자원개발분야에 기여할 방안을 고찰한다.

본 연구는 광해방지 기술개발사업의 성과인 “지하공동 3차원 수치화 및 형상화 기술(MIRECO EYE)”의 현황과 산업 응용 그리고 미래 방향성을 논하였다. 이 기술은 지하공동의 3차원 형태를 실측하는 장비 기술 및 총괄 운용 기술이다. 현재 이 기술은 광업분야 뿐만 아니라, 도심지 및 도로 싱크홀 위험 조사, 지하시설 시공과 안전 조사, 해양구조물 안전 조사, 군(안보) 목적 조사까지 다양한 분야에 활용되고 있다. 이 기술의 미래 추진 방향성으로서 사용자가 편한 환경 ‘디지털 트랜스포메이션’을 간략하게 소개하였다.