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

이 연구에서는 광해방지사업이 완료된 농경지를 대상으로 복토층과 안정화층에 대한 토양의 질(pH, EC, 유효인산, CEC), 비소의 존재형태 및 생물학적 접근성을 분석해 서로의 상관관계를 평가하고자 하였다. 8개 필지에서 채취된 토양 시료에 대해 비소함량 분석 및 토양의 질과 SBRC방법을 활용한 비소의 생물학적 접근성을 평가하였고, 비소 존재형태를 확인하기 위해 연속추출법을 병행하였다. 분석 결과, 안정화층 비소의 생물학적 접근성은 평균 17.1%, 비소의 존재형태는 대부분 이동 가능성이 낮은 4단계와 5단계로 나타났다. 토양의 질은 비소의 생물학적 접근성과 유의미한 상관관계를 보였다. 본 연구는 향후 모니터링 평가 지표 설정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 IoT 센서에 장거리 통신을 제공하기 위한 다양한 무선 센서 네트워크 기술이 제안되고 있으며, 이 중 LoRa는 저전력으로 수 킬로미터에 걸쳐 데이터를 안정적으로 전송할 수 있는 무선통신 시스템이다. 본 연구에서는 통신 인프라가 열악한 노천광산 환경에서 LoRa 기반 IoT 시스템을 활용하여 트럭의 실시간 위치를 모니터링하고, 이를 분석하여 생산관리에 활용할 수 있는 애플리케이션을 개발하였다. 실증 연구는 몽골의 주석 노천광산에서 수행되었으며, 총 6대의 덤프트럭에 IoT 장치를 설치하여 GPS 및 비콘 데이터를 실시간으로 수집하였다. 수집된 데이터는 고지대 파쇄장에 설치된 중앙 노드를 통해 송신되었고, 클라우드 서버로 업로드되어 애플리케이션에서 처리되었다. 개발된 생산관리 애플리케이션은 지도 기반의 실시간 위치 시각화, 로그 형태의 데이터 저장, 생산 정보 분석 기능을 포함하고 있으며, 본 시스템은 스마트 마이닝을 위한 저비용·고효율 솔루션으로서 광산 작업의 운영 효율성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

순환신경망(RNN)은 유․가스 생산량 예측에 널리 이용되나, 훈련정보 소실 가능성으로 인해 셰일가스의 생산 감퇴경향 해석에 한계가 존재한다. 이에 양방향 게이트 순환 유닛(BiGRU)의 학습 성능과 셰일가스 생산량 예측 정확도를 향상시키고자 하였으며, 이를 위해 장단기기억(LSTM) 신경망과의 비교를 통해 BiGRU의 한계와 적용성을 분석하였다. 이 연구에서는 BiGRU의 성능을 개선하기 위해 주의집중 메커니즘과 생산감퇴특성을 적용한 결과 예측 오차가 점차 낮은 수준으로 집중되어 최종적으로 LSTM 대비 평균적인 평균절대백분율오차(MAPE) 및 정규화된평균제곱근오차(NRMSE)를 각각 35.7%, 40.8%에서 16.2%, 18.2%로 감소시켰다. 이 연구는 셰일가스 생산량 자료의 다양한 특성을 효과적으로 반영함으로써 신뢰성 있는 생산량 예측의 가능성을 제시하였다.

이 연구에서는 Eagle Ford Shale 지역의 셰일 오일 생산정을 대상으로 랜덤 포레스트 분위수 회귀 기반의 궁극가채량 예측 및 불확실성 정량화를 수행하였다. 랜덤 포레스트 분위수 회귀로부터 도출된 P90 및 P10 방식은 예측구간 포함확률(PICP)이 80%를 과도하게 초과하여 불확실성 분석에 적합하지 않은 한계를 보였다. 이를 개선하기 위해 수정된 적합분위수 회귀법을 통한 신뢰구간 보정 기법을 적용하였다. 보정된 모델은 PICP 80%에 해당하는 보정된 P90 및 P10 값을 도출함으로써 예측 신뢰구간의 적정성을 확보하였다. 또한 중앙값 예측은 보정 전후 변화가 거의 없어 모델의 구조적 안정성이 유지됨을 확인하였다. 제안된 방법은 셰일저류층 생산 예측의 불확실성 정량화에 대한 신뢰성과 실용성을 향상시킬 수 있는 효과적인 대안이 될 수 있다.

차량 일체형 태양광 발전 시스템(VIPV)은 차량 표면에 장착된 태양전지를 통해 주행 및 주차 중에도 전력을 생산할 수 있어, 탄소 배출 저감과 에너지 효율 향상에 높은 잠재력을 지닌 기술이다. 그러나 일상 환경에서 VIPV가 생산할 수 있는 전력량과 발전 효율을 정량적으로 평가한 실증 데이터는 부족하다. 본 연구에서는 다양한 주행 및 주차 조건에서 VIPV 시스템의 전력 생산 가능성을 평가하기 위한 Arduino 기반 발전 데이터 수집 장치를 개발하였다. 본 장치는 태양전지, 전류·전압 센서, GPS, 저장 모듈 등으로 구성되며, 별도 조작 없이 실시간으로 발전 데이터를 자동 수집하고 저장할 수 있도록 설계되었다. 개발된 장치는 부산 지역 20명의 일반 운전자의 차량에 설치되어 일상 환경에서 데이터를 수집하는 데 활용되었으며, 수집된 데이터를 통해 VIPV의 잠재량을 평가하는 데 있어 중요한 정보인 VIPV 시스템의 발전량과 일사량 손실, 발전 성능을 분석하였다.

해상풍력발전은 높은 에너지 안정성, 잠재력 및 경제적 이점으로 인해 점차 중요성이 부각되고 있다. 해상풍력발전단지 개발 시 해저지형 및 해저지층 특성은 주요 기초 설계에 영향을 미치는 요소로, 부정확한 지질 조건 해석은 큰 재정적 위험을 초래할 수 있다. 이러한 재정적 위험을 방지하고 설계 최적화를 위해서는 지구물리탐사를 통한 정밀한 해저지형 및 지층 조사가 필수적이다. 본 논문에서는 해상풍력발전단지 개발을 위해 활용되는 지구물리탐사 기술의 개요 및 적용사례 최신 연구동향을 소개하고자 한다.

한국의 석재 개발은 산지관리법과 석재산업진흥법을 통해 관리되고 있다. 하지만 이들 법령의 경우 석재자원에 대한 정의와 소유권의 형태, 채석료 및 환경복구비의 관리, 현장 작업 감독 및 지도 등이 효과적으로 관리되고 있는지에 대한 문제 제기가 있어 왔다. 이에 따라 국내 석재개발 관련 법제 구조 및 주요 내용 및 문제점들을 검토하고, 우리나라와 유사한 경제 및 산업구조 그리고 법률 체계를 갖추고 있는 일본의 석재 개발 관련 법률 체계와 석재산업 관리와 관련한 주요 내용을 분석하였다. 이러한 비교 분석을 바탕으로 제안한 석재 개발 관련 국내 법제 개선 방향은 현재 이원화 되어 있는 석재 채취와 석재산업 진흥에 관한 법률의 단계적 개편, 석재의 소유권과 소유권 귀속 시점의 법률적 명시, 석재채취 권리의 물권화, 탐사 허가제도의 도입 검토, 석재채취권의 존속기간의 연장 조정, 석재채취료 징수에 대한 산정기준과 절차의 구체화 등이다.

광업기본계획에 대한 텍스트 데이터 분석으로 기존의 전문가 분석 방법과 다른 정량적인 분석 결과를 보여줄 수 있다. 2014년 제2차, 2020년 제3차, 2024년 제4차로 발표된 광업기본계획에 대한 키워드 및 주제 구조 변화를 정량적으로 분석하였다. 자연어처리 기반 단어 빈도 분석과 토픽모델링 분석으로 광업기본계획 간 공통점과 차이점을 탐색하였다. 제2차 광업기본계획은 계획·전략 수립에 대한 기반 정책 측면의 결과가 나타났으며, 제3차 광업기본계획은 안전·교육·소재·북한으로 키워드 및 주제가 확대되었다. 제4차 광업기본계획은 글로벌 원자재 공급망 불안 확대를 나타내는 비축 키워드와 함께 외국인고용·스마트마이닝 주제가 부각되었다. 본 연구는 자연어처리 기반 토픽모델링을 통해 시간 변화에 따른 주제 및 키워드의 진화 양상을 체계적으로 도출한 의의가 있다.

사용후 리튬이온전지(LIB)와 인쇄회로기판(PCB)은 유해성과 자원적 가치로 인해 재활용의 필요성이 높아지고 있다. 이 해설에서는 두 폐기물로부터 유용 금속을 회수하기 위한 생물학적 침출(bioleaching) 기술의 최근 연구 동향을 종합하였다. 생물학적 침출에는 철 및 황산화균과 진균 등 다양한 생물체가 사용된다. 금속회수 효율에 미치는 미생물, 광액농도, pH, 온도 및 직접 침출, 간접 침출, 2단계 침출 등 공정 방법 등의 효과를 분석하였다. 또한 LIB와 PCB에 대한 생물학적 침출 전략도 비교 분석하였다. 생물학적 침출 기술은 친환경 및 비용 효율성 측면에서 기존의 건식제련 및 습식제련에 비하여 우수하나, 높은 광액농도 적용 및 산업화에는 여전히 기술적 개선이 필요하다.

본 연구는 중소규모 광산의 스마트마이닝 도입을 위한 IoT(Internet of Things) 기술의 적용 현황을 체계적으로 분석하고, 적정 규모의 디지털 데이터 교환 및 공유 시스템을 설계하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 먼저 문헌조사를 통해 광산 현장에서 적용된 IoT 기술의 수준을 5단계(점검, 실시간 모니터링, 실시간 제어, 최적화, 자율화)로 정의하고, 광산의 유형, 적용 분야, 무선 통신 기술, 센서 네트워크, 데이터 처리 기법 등에 따라 국내외 적용 사례를 분류·분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 중소규모 광산의 디지털 자료 교환 및 공유 기술 설계, 센서 네트워크 구성, 데이터 흐름 및 처리 기법 수립 등을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

REEs는 산업적 수요 증가와 함께 환경 내 축적 및 독성 우려가 대두되고 있음에도 불구하고, 이들의 지구화학적 거동과 환경 내 존재형태에 대한 종합적 정리는 아직 부족한 실정이다. 특히 Ce 및 Eu의 이상, LREE/HREE 비, PAAS 및 Chondrite 정규화 패턴은 오염원 기원과 환경 조건 해석에 유용하며, 기존 중금속 지표만으로는 파악하기 어려운 첨단 산업 오염원을 탐지할 수 있는 가능성을 제시한다. 최근에는 오염원의 기여율을 보다 명확히 정량화하기 위하여 REEs를 PMF 모델에 통합하려는 시도가 이루어지고 있으며, 이는 전통 산업과 첨단 산업에서 기인한 복합 오염원을 정밀하게 해석할 수 있는 새로운 도구로 주목받고 있다. 이에 본 총설에서는 REEs의 지구화학적 거동, 토양 및 퇴적물 내 존재형태, 연속추출을 통한 분획 특성, 환경 지표로서의 응용 가능성을 종합적으로 고찰하였다. 이를 통해 REEs의 환경지구화학적 활용에 대한 기초 이론과 응용 사례를 정리하고, 관련 연구 기반이 부족한 국내 현황에 기여함과 동시에 향후 다양한 분야에서 REEs의 환경 응용 확대를 위한 지식 기반을 제공하고자 하였다.