• 터널과지하공간
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• 제24권1호
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• pp.21-31
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• 2014

심부 5 km 내외에 고압의 유체 주입에 의하여 인공저류층을 형성한 후 지열유체를 순환 생산하여 지열발전을 하는 인공저류층 지열시스템의 실현 가능성을 판단하기 위해 다양한 지역에서 인공저류층 지열시스템 실증연구가 진행되고 있다. 본 기술보고는 영국 Rosemanowes 에서 진행된 EGS 실증연구와 호주 Cooper Basin에서 2002년 이래 진행되고 있는 EGS 적용 사례를 소개하여 해당 지역에서 진행된 연구의 경험, 오류, 시사점 등을 정리하고, 향후 한국에서의 실증연구에 활용하고자 작성되었다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.506-520
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• 2013

지열에너지는 기저부하를 제공하는 신재생에너지이나 현재까지 화산지대에만 대부분의 지열발전이 이루어져 왔다. 인공저류층 지열시스템 (Enhanced Geothermal System, EGS)는 비화산지대의 지열발전을 가능하게 할 개념으로 알려져 있으며 수리자극(hydraulic stimulation)이 핵심기술이다. 본 논문은 EGS지열발전의 개발 현황을 소개하고, 수압파쇄와 수리전단이 주 메커니즘인 수리자극의 핵심원리, 설계변수 및 수리자극에 수반되어 발생하는 미소진동의 원리 및 관측기술을 소개한다. 한국에서의 EGS 지열발전을 위하여 필요한 과제를 소개하여 향후 기술개발의 방향을 제시한다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.547-560
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• 2013

최근 전 세계적으로 에너지 수급의 불안정 및 기후변화에 의한 이산화탄소 저감의 필요성으로 인하여 신재생에너지에 대한 중요성은 점차 증가하고 있다. 이러한 상황에서 지난 2010년 12월에 시작되어 진행 중인 한국 최초의 포항 인공지열 저류층 생성 기술 (Enhanced Geothermal System; EGS) 지열발전소 프로젝트는 국내 EGS 관련기술 발전에 새로운 계기가 될 것이다. 본 논문은 국내 EGS 실증사업에 일부분이라도 도움이 되고자 미국 Fenton Hill 및 일본 Hijiori 프로젝트 연구사례를 살펴보고, 이를 통해 기존 EGS 프로젝트의 성과와 한계를 습득함으로써 국내 EGS 프로젝트의 시행착오를 최소화하는데 도움이 되고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.572-580
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• 2013

이 사례연구에서는 스위스 바젤에서 진행되었던 인공지열발전(EGS) 프로젝트인 Deep Heat Mining Basel(DHMB)의 미소진동 관리시스템을 살펴보았다. 인공지열발전 프로젝트에 꼭 필요한 인공지열저류층 생성을 위한 수리자극으로 인해 발생하는 유도진동은 안전관리시스템을 수립하여 수리자극의 압력과 유량을 관리하여야 한다. DHMB프로젝트에서는 수리자극 기간 동안 지속적인 관측활동을 통해 미소진동 발생 진도에 따라 단계별로 대응하는 경보시스템과 커뮤니케이션 대응 절차가 사전에 수립되어 관리되었다. 그러나 수리자극을 위한 주입 완료 후에도 지열저류층에서 발생한 주입이후 진동현상으로 인해 예상보다 큰 지진이 발생하자 프로젝트가 중단되었다. 사후분석 결과 실시간 경보시스템은 주입이후 진동 현상을 감안한 새로운 미소진동 안전관리시스템을 수립하는 것이 필요하다고 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.197.1-197.1
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• 2011

2010년 12월에 착수한 인공 지열 저류층 생성기술(EGS)를 이용한 지열발전 pilot plant 프로젝트에서 계획된 5 km 깊이의 doublet 시스템에서 실현 가능한 발전량 목표를 추정하였다. 지하 5 km 에서의 암반 온도는 경북 포항지역의 평균 지온증가율은 $33^{\circ}C$/km로 하였을 때 지표온도를 감안하면 $180^{\circ}C$로 추정된다. 암반과의 열교환을 통해 생산되는 지열수의 온도를 $160^{\circ}C$, 발전 후 주입수의 온도를 $60^{\circ}C$로 생각할 수 있고, 이때 binary 발전의 열효율은 0.11이 가능하다. 최근의 EGS에서 실현 가능한 생산 유량인 40 kg/sec을 가정한다면 총 발전량은 1.848 MW로 계산되며, 지열수 양수 펌프와 binary 발전의 냉각에너지 소요량을 고려하면 순 발전량 1.5 MW가 가능해진다.

• 터널과지하공간
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• 제25권4호
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• pp.320-331
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• 2015

본 논문에서는 독일 북부의 그로스 쉐네벡 지역에서 진행된 EGS 실증프로젝트를 수리자극 시험 중심으로 소개한다. 이 지역에서는 사암 및 화산암으로 이루어진 심도 4 - 4.4 km의 지층 내에 각각 1개의 주입정과 생산정을 갖는 순환 시스템을 구성했다. 정단층 및 주향이동단층 응력상태 하에서 물 또는 젤과 균열지지체를 주입하여 주입정과 생산정에서 각각 수리자극이 이루어졌으며, 그 결과 주입지수가 $0.97m^3/(hr^*MPa)$에서 $7.5m^3/(hr^*MPa)$로 증가하였고 생산성지수는$2.4m^3/(hr^*MPa)$에서 $10.1m^3/(hr^*MPa)$로 4.25배 증가했다. 그러나 주입정과 생산정을 연결하는 순환수리시험에서는 2년간 생산성지수가 $8.9m^3/(hr^*MPa)$에서 $0.6m^3/(hr^*MPa)$까지 감소했다. 화산암층에서의 수리자극에 대해 전단 미끄러짐 해석을 수행한 결과 전단균열의 발생 방향 및 요구되는 유체 압력을 실제 수리자극 결과와 유사하게 예측해 냈다. 화산암층에서의 수리자극 시 미소진동을 관측한 결과 모멘트 규모 -1.8에서 -1.0 범위의 미소진동이 80회 나타나 미소진동의 발생은 극히 미미했다.

• 신재생에너지
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• 제8권3호
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• pp.38-46
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• 2012

Enhanced Geothermal System (EGS) among geothermal system types enables to produce sustainable energy even in non-volcanic region while conventional geothermal energy has been restricted to obtain only from hot and permeable formation such as in volcanic regions. Successful EGS project in terms of economy, however, can be expected only when the project is managed effectively considering most of influencing factors (e.g., tangible and intangible resources, cost, time, risks, etc.). In particular, well construction is of the utmost importance in geothermal project as it dominantly influences on time and cost in the whole project. Therefore, when it comes to viable geothermal project without abundant experience, managing drilling economically and efficiently is inevitable. In this study, a project management system for well construction in geothermal project based on project control system including work breakdown structure and cost account was developed to predict and assess the performance of drilling and to visualize the progress.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권2호
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• pp.164-175
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• 2011

낮은 주파수의 자연 전자기장을 이용하는 MT 탐사는 지하 심부의 전기전도도 구조를 규명할 수 있기 때문에, 지열에너지자원 탐사, 이산화탄소의 지중저장을 위한 부지 선정, 인공저류층 지열발전 시스템 유망 지역 탐사 등에 적용되고 있다. 또한 해양 MT 자료를 활용하면 해양전자탐사 자료 해석의 정확도를 높일 수 있다. MT 자료의 해석에 있어 정확한 모델링 기법은 필수적이다. 변유한요소법을 이용한 기존의 MT 모델링 알고리듬에서는 보조장인 자기장을 차분적 방법론에 기초하여 계산하였기 때문에 수직자기장의 정확한 계산에 한계가 있었다. 이 논문에서는 변유한요소법의 기저함수들의 선형결합으로 근사된 전기장을 직접 미분하는 방법으로 수직자기장을 계산하였다. 수치 실험을 통해, 지형이 있는 경우에 수직자기장에 대한 기존의 알고리듬의 결과에 오차가 있음을 확인하였다. 최종적으로, 지형이 있는 모형에 대한 기존의 인덕션 벡터와 티퍼의 결과는 오차가 있는 수직자기장을 이용하였으므로, 이 논문에서는 개선된 알고리듬을 이용하여 올바른 결과를 제시하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.480-492
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• 2013

비화산지대에서도 적용 가능한 인공저류층 생성방식의 지열발전기술의 등장으로 막대한 비용이 소요되는 대심도 시추공사를 효율적이고 경제적으로 수행하기 위한 연구개발의 필요성이 증대되고 있다. 그러나 시추공사는 수행과정에서 수많은 불확실한 사건이 발생하여 공기와 비용을 신뢰적으로 예측하기가 매우 어렵기 때문에 계획적이고 효율적으로 공사를 관리하기가 어려운 실정이다. 특히, 비트의 마모로 인해 이산적으로 발생하는 시추장비의 라운드 트립(round trip)은 심도가 깊어질수록 소요시간이 증가하여 공사 성능에 영향을 많이 끼치는 요소로서 발생시점과 깊이를 사전에 평가하여 최적화할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 비트의 마모상태를 총 8단계로 구분하여 마모단계별 라운드 트립이 발생되는 깊이와 시점을 분석할 수 있는 예측 알고리즘(TOSA)을 개발하였다. 시뮬레이션을 위한 단위구간을 분할할 수 있는 방법론을 제시하였으며, 구간별 시추속도 및 비트의 마모도 예측을 위한 방법으로 Bourgoyne and Young의 모델을 활용하였다. 마지막으로 사용자 편의성을 고려하여 개발된 알고리즘을 시스템화 하였다.