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

본 연구는 비소(As) 및 수은(Hg)으로 복합오염 농경지 토양에 물리적 선별 과정 없이 토양세척법을 적용하여 세척효율을 평가하고 농경지 복원의 가능성을 확인하고자 하였다. 물리적 선별을 거치지 않은 원토양(raw) 및 입도구간별 토양 시료에 옥살산(Oxalic acid)과 요오드화칼륨(KI)을 이용한 토양세척공법을 적용하여 세척효과와 점토질 토양을 포함한 농경지 토양에 대한 적용가능성을 평가하였다. 그 결과 각각의 세척용액은 전체 입도구간에서 비소 및 수은에 대하여 80%이상의 제거효율을 보였다. 특히 입도가 0.074 mm 미만인 토양시료 및 원토양시료에서 87% 이상의 세척효율을 확인하였다. 이와 같은 결과는 비소 및 수은오염 농경지 토양을 정화 및 복원하기 위하여 물리적 선별과정 없는 토양세척 연구의 실용 가능성 확인과 추후 옥살산 및 요오드화칼륨을 순차적으로 세척과정을 배치하는 방식의 세척공정에 대한 연구의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

연속하는 셰일층이 존재하는 오일샌드 저류층에선, SAGD(steam-assisted gravity drainage) 공법의 성능을 향상시키기 위해 유정 쌍(well-pair)을 셰일층 상부에 위치시킨다. 이는 생산구간의 감소로 이어지므로, 셰일층의 영향을 회피하면서 생산구간을 확보할 수 있는 유정 쌍이 필요하다. 본 연구에서는 생산정의 toe가 셰일층 상부에 부분적으로 위치하는 새로운 유정 쌍인 toe-up SAGD 공법을 제안한다. 이를 위해 다양한 예열 운영 방법과 인자들에 대한 민감도 분석을 수행하여 최적의 예열 운영 조건을 도출한다. 또한, 생산성 지표 및 NPV를 비교하여 일반적인 SAGD 공법 대비 toe-up SAGD 공법의 성능 증진 효과를 확인한다. 마지막으로, 실제 현장 저류층 물성을 반영한 불균질 모델에 toe-up SAGD 공법을 적용하여 기술의 실현 가능성을 평가한다.

본 연구는 이미지로그의 압축파쇄대 심도를 검출하기 위해 장단기기억(long short-term memory, LSTM)을 적용하여 XGBoost(extreme gradient boosting) 모델의 한계를 보완하고자 한다. 경주시 심도 1 km 시추공의 이미지로그를 전처리하여 얻어진 99,084개 자료로 XGBoost와 LSTM 모델을 개발하였다. 단일 심도만을 고려하는 XGBoost 모델과 달리, LSTM 모델은 연속된 7개 심도자료로 중앙심도의 압축파쇄대 여부를 분석한다. XGBoost 대비 LSTM 모델은 테스트자료에서 false negative가 88% 감소하였고 재현율이 29% 향상되었다. 또한 7개 심도자료를 활용한 XGBoost 모델과 비교 시에도 우수한 성능을 보였다. 이는 LSTM이 연속된 심도자료를 체계적으로 분석하여 전문가의 응력분석 효율성을 향상시킬 수 있음을 시사한다.

본 연구는 현무암 코어에 CO₂ 수용액을 주입할 때 발생하는 탄소 광물화 반응을 모델링 하고 시뮬레이션하여 현무암 CO₂ 지중저장의 효율성을 분석하였다. CO₂ 수용액과 광물 간의 지화학적 상호작용을 바탕으로 탄산염 침전과 현무암 용해 과정을 모사하고, 이를 통해 공극률 변화를 추정하였다. 또한, power-law 수식을 활용하여 공극률과 유체투과율 간의 상관관계를 나타냄으로써 수용액 주입 과정에서 발생하는 압력 변화를 계산하였다. 철원 분지 현무암 코어에 CO₂ 수용액을 주입한 실험 결과와 비교하여, 탄산염 침전량, 공극률, 유체투과율, 압력 변화 등 네 가지 측면에서 시뮬레이션 결과를 검증하고 모델의 신뢰성을 평가하였다. 철원 및 제주 현무암 시료와 사암 시료를 대상으로 시뮬레이션 기반 민감도 분석을 통해 CO₂ 수용액 유형과 광물 조성이 탄소 광물화 반응에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구의 모델링 및 시뮬레이션 방법은 국내외 현무암 CO₂ 지중저장의 탄소감축 및 광물화 효율 분석을 위하여 범용적으로 활용 가능하다.

전과정평가(LCA)는 연구 목적에 따라 범위와 결과가 달라지며, 연구자마다 상이한 결론이 도출된다. 이로 인해 국제적으로도 공통 산정 기준의 필요성이 대두되고 있지만, 철강산업을 중심으로 한 LCA 표준 및 지침의 종합적인 평가는 부족하다. 본 연구는 ILCD 핸드북, PAS 2050, ISO 20915, WSA, RS, GSCC, International EPD, 국내 EPD 등 8개의 표준과 지침을 비교 분석하였다. 기능 단위, 시스템 경계, 컷오프 기준, 할당 방법을 중점적으로 검토한 결과, 모든 표준에서 일관성이 부족했으며, 이는 LCA 결과에 큰 영향을 미칠 수 있음을 확인했다. 특히 시스템 경계와 할당 절차는 사업장의 특성을 반영해야 하며, 기준 설정에 대한 명확한 설명과 예시가 필요하다. 이를 통해 연구자들이 보다 일관되고 효율적인 LCA 분석을 수행할 수 있을 것이다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 2025년부터 시행될 6년간의 새로운 기본사업을 기획하며, 달 탐사, 핵심광물 공급망 확보, 배터리 재활용, 기후변화 대응, 지진 예측 및 특성 평가 등의 국가적·사회적 요구에 대응하는 연구과제를 발굴하였다. KIGAM의 기본사업 기획은 연구 성과가 산업과 학계 전반에 확산될 지식 파급 효과를 미리 평가하고, 국가 및 기관의 전략적 목표에 부합하는 방향성을 설정하는 데 중점을 둔다. 본 연구는 기획된 연구과제들이 과거 성과들과 비교했을 때의 지식 파급 가능성을 가늠하고, 이를 통해 KIGAM의 향후 연구 전략 및 정책적 시사점을 도출함으로써 연구개발 성과가 사회 전반에 실질적 영향을 미칠 수 있도록 기여하고자 한다.

갱내 채굴광산의 안전관리를 위해 수행된 안정성 평가와 연구 결과는 계획 채광 이행, 미소진동 모니터링의 확대 보급, LiDAR 등을 이용한 갱내 3차원 측량의 중요성을 시사한다. 선행연구에서는 갱도의 안전규격은 폭 12 m, 높이 7‒8 m로 제안된 바 있으며 시험광산에서 수행된 경험적 방법 및 수치해석 적용 연구 결과에서는 갱도의 폭이 12‒15 m, 갱도 및 수직광주의 높이 7‒9 m, 편간 수직고(복수편 개발 시) 20 m 이상으로 수정 제안되었다. 광주는 종횡비(광주의 폭/높이의 비)가 클수록 안전율이 증가하며 주운반갱도를 최대 수평응력 방향과 나란하게 그리고 크로스 갱도는 이와 엇갈리게 개설하는 것이 안전상 유리하다. 향후 채수율 극대화 방안 마련, 채광 종료 후 발생 가능한 암반의 Creep 현상과 지반침하 문제에 대한 심화연구가 필요하다.