• 자원환경지질
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• 제46권4호
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• pp.359-373
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• 2013

셰일은 입자의 크기가 매우 작은 쇄설성 퇴적물이 고화되어 형성된 퇴적암으로 암석화되는 과정에서 유기물을 잘 보전하는 특성을 가지고 있어 전통적으로 석유나 가스의 탐사 및 개발에서 탄화수소를 생성하는 근원암의 역할을 하였다. 또한 셰일층은 매우 낮은 투과율 때문에 불투과층으로 인식되어 트랩을 형성하는 덮개암의 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만 최근 수평채굴과 수압파쇄 등 시추 기술의 획기적인 발달로 북미를 중심으로 셰일층 내에서 막대한 양의 가스를 발견하고 상업적으로 생산함에 따라 셰일을 석유나 가스를 생산하는 지층뿐만이 아니라 탄화수소를 저장하는 저류층으로 새롭게 인식하게 되었다. 셰일층의 지화학 평가 기술은 셰일 내에 함유된 유기물의 특성을 지화학 분석을 통해 파악하여 유기물의 석유 및 가스 생성 능력을 평가하는 기술인데 최근에는 셰일층내에 생성된 가스가 저장되어 있는 셰일 가스층을 평가하고 탐사하는 데에 적용되고 있다. 셰일 가스층을 정확하게 평가하기 위해서는 탄화수소의 생성과 집적 그리고 매장량 예측에 영향을 미치는 지화학적인 과정과 특성을 정확히 이해하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 셰일층 내에서 탄화수소 생성 메카니즘을 살펴보고 셰일층 평가 및 특성화에 활용되는 지화학 분석 기술을 고찰하였다.

• 자원환경지질
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• 제46권1호
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• pp.63-69
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• 2013

본 연구에서는 최근 전 세계적으로 이슈가 되고 있는 셰일가스 개발 과정 중 발생 가능한 환경문제에 대해 고찰하고자 하였다. 셰일가스는 개발 가능한 자원량 측면에서 매우 우수하며, 기존의 석유 및 석탄에 비해 이산화탄소 및 아황산가스 배출량도 적은 친환경적인 연료이다. 셰일가스가 부존하는 지층의 특성상 개발 과정 중 유체투과도를 높이는 수압파쇄공법 적용이 필수적이나, 이러한 기술 적용에 따라 수질, 토양, 대기 오염 등 다양한 환경문제의 발생이 예상된다. 셰일가스 개발에 따른 오염은 지상 및 함수층 주변에서 발생 가능하며, 따라서 셰일가스 개발은 환경적으로 위험 요소가 될 수 있다. 그러므로 셰일가스 개발 시 발생 가능한 환경문제에 대한 이해가 필요하며, 본 연구에서는 향후 수압파쇄공법에 의한 셰일가스 개발 시 발생할 수 있는 주요 환경 문제들을 정리하고, 이에 대한 해결 방안들을 제시하고자 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권2호
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• pp.50-57
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• 2017

셰일 저류층은 매우 미세한 입자로 구성되어 있으며, 공극의 크기가 나노미터에 불과하다. 본 연구에서는 셰일 암체에서의 크누센 확산영향, 균열대 및 암체에서 상대투과도, 셰일가스 생산에 따른 균열투과도 변화를 적용하여 그 영향을 분석하였다. 이를 위해 캐나다 혼리버 셰일 저류층 모델을 구축하였으며, 장기간 생산을 하는 셰일 저류층에서의 확산 및 선행연구에서 제안된 균열대 상대투과도를 적용하여 생산성에 미치는 영향을 분석하였다. 그리고 암체와 균열대에서 동생수가 생산성에 미치는 영향과 저류층 생산에 따른 균열투과도 변화를 적용하여 생산성을 평가하였다.

• 자원환경지질
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• 제47권3호
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• pp.291-302
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• 2014

중국 정부와 산하기관들은 자국의 불안정한 자원수급을 위해 노력하고 있다. 중국 국토자원부(MNR)는 광물에너지자원 잠재력과 가채매장량 평가를 위해 중국 국토자원규획(1999~2010), 중국 광산자원조사규획(2008~2020), 중국 셰일가스산업정책 공고(2013), 중국 셰일가스 자원평가 및 우선 개발지역 선정 프로젝트(2012), 중국 셰일가스 개발규획(2011~2015) 등과 같은 국가 차원의 시책을 시행하였다. 중국의 셰일가스 자원은 국가 매장량의 대부분으로 평가된 우수한 잠재력을 가진 쓰촨분지와 타림분지, 2개의 거대 퇴적분지는 있는데, 이미 전 국토에 걸쳐 셰일가스 가채 매장량이 광범위하게 분포하는 것으로 조사되었다. 중국의 셰일가스 가채 매장량 규모는 31조 $m^3$(1,115조 cubic feet) 정도로 평가되고 있으며, 중국의 미국, 캐나다와 함께 세계 3대 셰일가스 상업생산이 가능한 국가 중의 하나이다. 지금 중국은 셰일가스의 상업생산을 증진하기 위한 기술개발과 가채 매장량의 확충을 위한 조사 탐사활동에 매진하고 있다. 중국의 이러한 정책과 개발 관련 기술분석을 토대로 할 때, 우리는 국제 유가시장 변동 등에 따른 중국의 셰일가스 개발과 R&D 동향을 적극적으로 모니터링 되어야 한다고 사료된다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.75-81
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• 2013

셰일가스는 전 세계의 에너지 사용방식을 크게 변화시킬 만한 잠재력을 가지고 있다. 그러나 셰일가스 생산과정에서의 물의 사용과 폐수의 처리와 관련된 환경문제에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 논문은 셰일가스 용수관리와 관련된 이슈를 제시하고 이러한 이슈를 해결하기 위한 기존 기술들에 대한 내용을 소개하고 있다. 또한 본 논문은 정삼투와 막증류와 같이 셰일가스 폐수처리를 위한 새로운 기술의 전망에 대해서도 다루고 있다.

• 자원환경지질
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• 제47권2호
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• pp.193-204
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• 2014

셰일가스는 수평시추기술과 수압파쇄법의 개발로 상업적인 생산이 이루어지면서 가스시장의 판도를 바꾸었다. 셰일가스 가채매장량은 187.5조 $m^3$로서 인류가 59년 사용가능한 매장량이지만 향후 더욱 증가할 수 있다. 셰일가스 생산은 미국에 이어 캐나다, 중국, 러시아 등 여러 나라에서 관심이 고조되어 미래의 주요 에너지원으로서 관심이 고조되고 있다. 이에 따라 세계적으로 셰일가스개발에 대한 학술논문도 증가하고 논문분석의 중요성이 다대하다. 검색된 논문(1986년~2013년 상반기)은 3,468편으로 최근 증가추세를 보이고 있다. 셰일가스를 연구를 하는 89개 국가 중 미국이 637편의 논문으로 1위를 기록했다. 세계적인 1,813개 기관에서 연구가 수행되고 있고 기관별 수준분석 결과 미 지질조사소가 질적 수준과 국제협력강도 분석에서 가장 높은 것으로 나타났다.

• 광물과 암석
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• 제33권4호
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• pp.419-426
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• 2020

비전통 저류층에서 에너지 자원의 회수율을 높이기 위해서는 저류층 내의 미세 공극 형태와 연결도 등을 포함하는 공극 구조 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 셰일 저류층 내 나노스케일의 공극 구조 연구에 적합한 조건과 방법을 찾기 위해 집속 이온 빔 시스템(Focused Ion Beam, FIB)과 이온 밀링 시스템(Ion Milling System, IMS)을 이용하여 분석을 진행하였다. 셰일 저류층 내 공극 구조 연구를 위해 리아드 분지에서 획득된 A-068 시추공의 시료를 사용하였다. 각 시료마다 특성이 다르기 때문에 시료 전처리 방법과 조건을 달리하여 최적의 조건을 찾았고 FE-SEM을 이용하여 공극 이미지를 획득하였다. 연구 결과 국소 부위의 공극구조를 관찰하기 위해서는 FIB를 사용하여 시표 표면을 밀링 후 바로 공극 이미지를 얻는 것이 효율적이고 반면에 넓은 면적을 단시간에 밀링하여 여러 공극 구조를 관찰하기 위해서는 IMS를 이용해야 한다는 것을 확인했다. 특히 탄산염 광물 함량이 높고 강도가 큰 암석에 대해서는 FIB보다는 IMS를 활용하여 밀링을 수행해야 공극 구조 관찰이 가능하다는 사실이 밝혀졌다. 본 연구를 통해 셰일 저류층 내 공극 구조 관찰을 위한 방법이 정립되었으며 향후 이를 이용한 셰일 가스 저류층 시료 분석을 통해 공극의 크기나 형태가 셰일가스 회수 증진에 미치는 영향을 밝힐 수 있을 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제22권2호
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• pp.21-28
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• 2018

최근 셰일가스 생산량의 급증에 따른 유 가스 가격 하락이 셰일가스 생산의 채산성 악화를 초래하여 셰일가스 개발 시 신뢰성 있는 경제성 평가가 중요해졌다. 따라서 이 연구에서는 확률론적 분석 기법 중 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하여 셰일가스 개발 시 수반되는 불확실성을 고려한 경제성 분석을 수행하고자 하였다. 이를 위해 주요 변수들의 범위를 설정한 후 난수를 발생시켜 순현재가치(Net Present Value, NPV)와 내부수익률(Internal Rate of Return, IRR)의 확률분포를 도출하였고, 연구대상지역에서의 셰일가스 개발 시 사업 타당성이 긍정적으로 판단되는 확률을 추정하였다. 또한 셰일가스 개발 시 경제성에 영향을 미치는 주요 변수에 대한 민감도 분석을 수행하여 상업적인 생산을 위한 경제성 평가 시 주요 변수들의 영향을 파악하였다. 향후 대상지역의 경제성 지표 변동범위와 확률 값을 도출하는 이 연구의 결과는 셰일가스 생산을 위한 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국가스학회지
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• 제19권2호
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• pp.54-65
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• 2015

세계 최대 셰일가스 부존국가인 중국은 자국 국영기업을 중심으로 셰일가스 자원의 개발과 기술 확보에 많은 노력을 기울이고 있다. 중국의 셰일산업은 정부의 적극적인 지원과 기술적인 측면에서의 빠른 성장세를 감안할 때 향후 발전 가능성은 높은 것으로 보이나, 복잡한 지질구조와 상대적으로 심부에 위치한 셰일지층의 특성과 수자원, 인프라 부족 등과 같은 문제점으로 인해 단기적인 발전은 어렵다는 분석도 동시에 있다. 중국은 우리와의 지정학적으로 밀접한 관계는 물론 셰일가스 산업이 아직 초기단계에 있어, 최근 국내에서도 관련기업들을 중심으로 관심이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는, 중국 셰일자원 개발산업과 유관산업의 현황과 문제점 및 중국정부를 중심으로 한 해결 노력과 지원정책 등을 조사, 분석하여 우리기업들이 중국 셰일산업의 미래를 조망하는데 도움을 주고자 하였다. 나아가 향후 중국 셰일산업의 발전에 따른 영향과 우리의 대처, 협력 및 참여 방안 수립에 참고가 되고자 하였다. 결과적으로, 본 연구에서는 중국의 셰일가스 개발을 위한 다양한 문제점을 검토하고, 중국정부의 정책적 지원, 국영기업의 독자적 기술 확보에 대한 노력과 해외기업과의 협력 추진 및 해외자산 인수 등 다양한 분야의 활동을 조사, 분석하여 제시하였다.

• 광물과 암석
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• 제34권4호
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• pp.209-218
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• 2021

비전통(unconventional) 에너지 자원 중 최근 각광받고 있는 셰일 가스의 회수율을 높이기 위해서는 저류층의 공극 구조 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 대면적으로 입자나 형상 분포를 확인 할 수 있도록 개발된 분석 장치인 대면적 자동화 입자 분석 시스템(Scanning Electron Microscope Particle Analysis, SELPA)을 활용하여 셰일 가스 저류층 시료의 공극 분포를 관찰하였다. 본 연구에서는 리아드 분지에서 시추된 A-068 시추공 시료 중 방해석이 주 구성 광물인 시료를 대상으로 연구를 수행하였다. SELPA를 이용하여 시료 내 수십 나노에서 수백 마이크로미터 크기의 공극을 관찰하였고 각 공극의 크기 별 비율을 확인하였다. 같은 영역의 표면을 대상으로 각각 1000배, 3000배, 5000배의 배율로 이미지를 관찰하여 공극의 분포를 확인한 결과 최소 3000배 이상의 배율에서 관찰해야 100 nm 이하의 공극까지 관찰되어 작은 스케일의 공극 분포까지 분석할 수 있는 것이 확인되었다. 본 연구에서 소개된 방법론을 통해 셰일 가스 저류층을 포함한 비전통 자원의 저류층 내공극의 분포를 단시간에 파악할 수 있는 방법론이 확인되었으며 향후 비전통 저류층 내 공극 구조 파악에 활용할 수 있을 것이 기대된다.