• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.09a
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• pp.583-586
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• 2003

부산 동래지역 지열수에 대한 지화학적 진화과정을 밝히기 위하여 지열수, 지하수 및 해수에 대한 수리화학 특성과 이들의 연관성을 고찰하였다. 또한 심부환경에서의 지화학 특성을 규명하기 위하여 각종 이온지질온도계와 다성분 지질온도계를 적용하였으며, 동위원소특성과 함께 지화학 모델링을 통하여 심부환경에서의 온천수의 지화학특성을 밝히고자 하였다. 동래 지열수의 수리화학적 특성은 해수의 영향을 받아 높은 이온함량을 보이며 Na-Cl형을 보여준다. 지열수는 주변 지하수와의 크게 혼합된 양상을 나타낸다. 지화학 모델링에 따르면 지열수는 심부에서 약 5% 영향을 받은 것으로 추정된다. 즉, 심부로 순환하는 지열수가 해수와 혼합되며, 이들이 지열에 의해 가열되면서 광물의 용해 및 침전, 이온 교환반응 등 물-암석 반응을 거치면서 심부지열수를 형성하였으며, 지열수가 천부환경으로 상승하는 과정에서 동래지역 주변 천부지하수와 다양하게 혼합되면서 현재 동래온천수의 화학조성을 갖는 온천수를 형성하는 것으로 지열수의 진화 과정을 설명할 수 있다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.34 no.4
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• pp.329-343
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• 2001

The deep environment and geochemical evolution of the Bugok geothennal waters, located in the Kyeongnam Province, was re-interpreted based on the hydrochemical and isotopic data published by Yun et al. (1998). The geothermal waters of the Bugok area is geochemically divided into three groups; Geothennal water I, II and III groups. Groups I and II are geochemically similar; high temperature (55.2-77.2$^{\circ}$C) and chemically belonging to Na-S04 types. However, pH and Eh values are a little different each other and Group II water is highly enriched in S04 compared to Group I water. Group III water, occurring from peripheral sites of the central part of the geothennal waters, shows temperature range of 29.3 to 47.0$^{\circ}$C and belongs to $Na-HCO_3-S0_4$ types. The deep environment and geochemical evolution of the Bugok geothennal waters, showing the diversity of geochemistry, can be interpreted as follows; I) Descending to great depth of meteoric waters that originated at high elevation and reacting with sediments and/or granites in depth. The $S0_4$ concentration of the waters has been increased by the dissolution of sulfate minerals in sediments. 2) During the continuous descending, the waters has met with the reduction environment, producing the $H_2S$ gas due to sulfate reduction. The waters has been heated up to 130$^{\circ}$C and the extent of water-rock reaction was increased. At this point, pH of waters are increased, S04 concentration decreased and calcite precipitated, therefore, the waters show the $Na-S0_4$ type. 3) Ascending of the geothennal waters along the flow path of fluids and mixing with less-deeply circulated waters. The $S0_4$ concentration is re-increased due to the oxidation of $H_2S$ gas and/or sulfide minerals in sediments. During continuous ascending, these geothennal waters are mixed with shallow groundwater.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.573-573
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• 2009

지열에너지는 지구가 생성될 당시부터 지구 내부에 존재하는 무한한 열에너지로 온실가스 배출이 적으며 태양광이나 풍력 등 다른 신재생 에너지와는 달리 일정한 에너지를 공급할 수 있는 항상성 에너지로 기저부하를 담당할 수 있다. 지열을 이용한 전력 생산은 1904년에 이탈리아 라데렐로에서 처음으로 시작되었으며, 현재까지 화산지대를 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 2001년에서 2005년 사이에 전세계 지열발전용량은 약 13% 증가하였으며, 2005년을 기준으로 약 8,933MWe의 지열발전설비가 가동 중이다. 최근 들어 지하 심부까지 시추하여 지열저장소(geothermal reservoir)를 형성하고 이를 통해 지열에너지를 생산하는 새로운 시스템인 EGS(Enhanced Geothermal Systems)가 개발됨에 따라 비화산지대에서도 지열발전소를 건설하려는 움직임이 가속화되고 있다. EGS는 지하 심부의 불투수성 결정질 암반에 존재하는 지열에너지의 경제적인 생산뿐만 아니라 물을 주입하여 생산시키는 순환 방식을 이용하여 지열에너지 획득의 매개 역할을 하는 지열수의 고갈 문제를 해결하였다. 결정질 암반에서의 지열저장소의 형성은 암반 내에 분포하는 불연속면에서 주로 발생하며, 이를 위한 압력 조건은 현지 암반의 응력 분포 특성과 암반 및 불연속면의 물성에 좌우된다. 시추공을 통해 지하 심부의 암반에 수압이 가해지면 물의 주입으로 불연속면의 마찰력이 감소하며, 이로 인해 불연속면에 전단변형이 발생하게 된다. 전단변형은 불연속면을 열린 상태로 유지시켜 지열저장소를 형성하게 된다. 불연속면의 전단 변형시 발생하는 미소 탄성파는 시추공 주변에 설치한 모니터링 장비에서 측정되며, 모니터링 장비에 의해 측정된 미소 탄성파 발생 지점의 클러스터는 지열저장소의 공간적 분포 및 규모를 추정할 수 있는 자료가 된다. 현재 EGS를 이용한 지열발전 프로젝트는 프랑스 슐츠, 스위스 바젤, 호주 하바네로에서 대표적으로 진행 중이다. 슐츠는 현재 1.5MWe의 파일럿 플랜트를 가동 중이며, 하바네로는 파일럿 플랜트 건설 단계를 진행중이다. 스위스 바젤은 지열저장소를 형성시킬 목적으로 수행된 주입시험에서 발생된 문제에 대한 기술의 신뢰성을 확보할 목적으로 잠시 중단된 상태다. 제주도는 신생대에 분출하여 형성된 대표적인 한국의 화산지형으로 지열부존 가능성이 높을 것으로 예상되는 지역이다. 따라서 폐사는 지열에너지 부존 특성을 파악하기 위한 심부 물리 탐사 및 탐사정 시추가 실시될 예정이며 궁극적으로 국내 최초의 상용화된 지열발전소 건설을 목표로 하고 있다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.34 no.5
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• pp.447-460
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• 2001

The geothermal waters from the Busan area belong to Na-CI type and are characterized by much higher EC (921 ~6,520${\mu}$S/cm) and TDS (608-3,390 mg/L) than other geothermal waters in Korea. The concentration of majorions shows a weakly positive relationship with temperature except for Mg ion. The concentrations of the major cat ions have the order of Na>Ca>K>Mg. Ca ion is enriched and Mg ion is depleted compared with seawater. All Br concentrations of geothermal water are lower than those of seawater, showing a positive relationship with temperature. Generally geochemical characteristics of geothermal waters of the Busan area indicate that these waters have relatively increased Ca and Sr contents and depleted Mg, Na and K contents caused by seawater interaction with wall rock at depth during deep circulation of seawater. Base on the relationship between major ions and temperature, saline geothermal waters are diluted and are cooled by mixing of groundwaters during ascent. Isotope study and reaction path modeling of the overall geochemical system are required in order to better quantify the evolution and origin of geothermal waters in the Busan area.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.571-571
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• 2009

지열은 날씨와 기온 등에 영향을 받지 않고 연중 가동할 수 있어 기저부하를 담담할 수 있는 유일한 신재생에너지 자원이므로 이에 대한 기술개발이 시급하다. 우리나라는 비화산지대이며 지중 온도가 가장 높은 지역의 5km에서 약 $170^{\circ}C$ 내외이므로 외국에 비해 지온경사도가 크지 않은 편이다. 그리고 3km 이상에서는 지하대수층이 거의 존재하지 않기 때문에 지열발전을 위해서는 EGS 기법을 도입할 수 밖에 없는 실정이다. 그리고 지열수를 확보할 수 있는 온도범위가 약 $100{\sim}150^{\circ}C$ 정도이므로 이에 적합한 지열발전 플랜트를 선정할 필요가 있다. 일반적으로 지열발전에 적용되는 플랜트는 건증기 지열발전, 플래쉬증기 지열발전, 바이너리 사이클 지열발전으로 분류할 수가 있으나 국내 여건에 맞는 방식으로서 바이너리 사이클 발전으로서 ORC 플랜트 또는 Kalina 사이클 플랜트가 적합하므로 이에 대한 기술 개발이 적극적으로 이루어져야 한다. 따라서 국내 지열발전의 기술개발에 있어서 핵심요소는 심부천공 및 EGS를 위한 인공파쇄기술과 지상 플랜트로서 저온지열 발전 플랜트의 기술확보가 필요한 실정이다. 이와 같은 기술개발이 완성되면 발전 뿐만아니라 집단지역난방, 온실 및 양어장 등에도 열공급이 가능한 열병합발전이 가능하게 될 것이다. 또한, EGS 기술로서 상업적 성공을 이룬 것은 세계적으로 2~3개 사례에 불과한 신기술로서, EGS 기술의 국내 조기 실현으로 기술 선점 및 해외 수출을 모색할 필요가 있다. 그리고 심부 지열자원은 국내 어디에나 부존하는 ubiquitous 자원이며 이산화탄소 배출이 전무한 청정 국산 에너지 자원이나, 이의 개발에는 높은 초기 투자비와 risk를 요하므로 민간 업체의 투자가 제약을 받는다. 따라서 정부의 적극적인 지원하에 산.학.연 중심으로 시범보급이 우선 이루어진 후 민간의 자발적 투자를 통한 지열 개발을 유도할 필요가 있다.

• Proceedings of the KSEEG Conference
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• 2001.04a
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• pp.39-41
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• 2001

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.617-620
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• 2008

지열에너지는 지구 내부의 깊은 곳에서부터 발생하는 열과 상부 지각에서 방사성 동위원소의 붕괴에 의한 열에 의해 발생한다. 지열에너지는 다른 신재생에너지(수력, 풍력, 태양력, 조력, 바이오 매스등)에 비하여 가동효율이 높고, 지속가능한 재활용 자원으로 경제적 효율성이 높아 전 세계적으로 활용도와 잠재성이 높은 신재생에너지의 하나로 각광 받고 있다. 따라서, 지열에너지의 사용은 화석 연료 사용의 상당부분을 대체할 수 있고, 온실가스의 배출도 줄일 수 있다. 현재 우리나라의 지열에너지 이용은 저온성 지열에너지를 이용한 냉난방에 국한되어 있지만, 앞으로의 지열에너지 이용은 Enhanced Geothermal System(EGS) 을 이용한 지열에너지 개발에 초점이 맞추어질 것이다. 현재의 지열에너지 개발을 용이하게 하고, 또한 미래의 지열에너지 개발에 대비하여 우리나라의 이용가능한 지열에너지 부존량을 파악하기 위해 본 연구를 수행하였다. 연구 수행에는1560개 열물성 자료(밀도, 비열, 열전도도), 353개 지표 지열류량 자료, 180개 열생산율 자료와 54개의 지표온도 자료가 사용되었다. 우리나라의 지표에서부터 1 km 깊이 간격별로 5 km 깊이까지 지열에너지 부존량을 산출한 결과 지표에서 부터 5 km 깊이까지의 추출 가능한 지열에너지의 총 부존량은 $1.01{\times}10^{23}$ J로 산출되었다. 지열에너지 부존량을 Toe(석유환산톤) 로 환산하면 $2.40{\times}10^{12}$ Toe 가 된다. 추출한 지열에너지 자원의 2%를 사용한다고 가정 했을때 약 480억 Toe 이다. 이는 2006년 우리나라 전체 1차 에너지 총 소비량(2.33억 Toe)을 고려 했을때 약 200년 동안 사용할 수 있는 양이다.

• New & Renewable Energy
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• v.3 no.4
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• pp.16-21
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• 2007

국토가 좁고 천연자원이 부족한 우리나라에서 전기생산의 대부분을 원자력 발전에 의존하고, 화력발전을 많이 활용하는 것은 당연한 일이다. 그러나, 각종 신기술의 개발과 함께 신에너지원에 대한 가능성이 증대되고 있어 이에 대한 연구와 투자도 소홀히 할 수 없는 상황에 있다. 신에너지원으로 거론되는 여러 가지 대안 가운데 비교적 국내기술로 접근하기 쉬운 부분이 지열을 활용한 분야이다. 일본, 필리핀, 인도네시아와 같은 화산국은 물론이고 우리나라와 같이 활화산이 없는 나라에서도 대심도에서는 지열자원이 고르게 분포해해 있을 것으로 추정되어 개발된 지열활용기술은 그 수요처가 상당히 젊다고 할 수 있다. 본 연구에서는 지열활용을 위하여 필수적으로 사용되는 지열정 굴착기법과 건설에 따라 우려되는 환경영향을 정리하였다. 지열활용에 사용되는 지열정의 종류를 파악하고, 그에 따른 굴착기술을 소개하였으며, 저비용 고효율 굴착을 위한 요소기술들을 정리하였다. 그리고, 국외의 자료를 통하여 지열발전 프로젝트에서 우려되는 환경영향을 조사하여 국내의 상황과 비교하여 고찰하였다.

• Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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• v.7 no.1
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• pp.32-46
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• 2000

Hydrogeochemical and isotope ($\delta$$^{18}$ O, $\delta$D, $^3$H, $\delta$$^{13}$ C, $\delta$$^{34}$ S, $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr) studies of various kinds of waters (thermal groundwater, deep groundwater, shallow groundwater, and surface water) from the Yusung area were carried out in order to elucidate their geochemical characteristics such as distribution and behaviour of major/minor elements, geochemical evolution, reservoir temperature, and water-rock interaction of the thermal groundwater. Thermal groundwater of the Yusung area is formed by heating at depth during deep circlulation of groundwater and is evolved into Na-HCO$_3$type water by hydrolysis of silicate minerals with calcite precipitation and mixing of shallow groundwater. High NO$_3$contents of many thermal and deep groundwater samples indicate that the thermal or deep groundwaters were mixed with contaminated shallow groundwater and/or surface water. $\delta$$^{18}$ O and $\delta$D are plotted around the global meteoric water line and there are no differences between the various types of water. Tritium contents of shallow groundwater, deep groundwater and thermal groundwater are quite different, but show that the thermal groundwater was mixed with surface water and/or shallow groundwater during uprising to surface after being heated at depths. $\delta$$^{13}$ C values of all water samples are very low (average -16.3$\textperthousand$%o). Such low $\delta$$^{13}$ C values indicate that the source of carbon is organic material and all waters from the Yusung area were affected by $CO_2$ gas originated from near surface environment. $\delta$$^{34}$ S values show mixing properties of thermal groundwater and shallow groundwater. Based on $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr values, Ca is thought to be originated from the dissolution of plagioclase. Reservoir temperature at depth is estimated to be 100~1$25^{\circ}C$ by calculation of equilibrium method of multiphase system. Therefore, the thermal groundwaters from the Yusung area were formed by heating at depths and evolved by water-rock interaction and mixing with shallow groundwater.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.533-537
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• 2007

국토가 좁고 천연자원이 부족한 우라나라에서 전기생산의 대부분을 원자력 발전에 의존하고, 화력발전을 많이 활용하는 것은 당연한 일이다. 그러나, 각종 신기술의 개발과 함께 신에너지원에 대한 가능성이 증대되고 있어 이에 대한 연구와 투자도 소홀히 할 수 없는 상황에 있다. 신에너지원으로 거론되는 여러 가지 대안 가운데 비교적 국내기술로 접근하기 쉬운 부분이 지열을 활용한 분야이다. 일본, 필리핀, 인도네시아와 같은 화산국은 물론이고 우리나라와 같이 활화산이 없는 나라에서도 대심도에서는 지열자원이 고르게 분포해 있을 것으로 추정되어 개발된 지열활용기술은 그 수요처가 상당히 넓다고 할 수 있다. 본 연구에서는 지열활용을 위하여 필수적으로 사용되는 지열정 굴착기법과 건설에 따라 우려되는 환경영향을 정리하였다. 지열활용에 사용되는 지열정의 종류를 파악하고, 그에 따른 굴착기술을 소개하였으며, 저비용 고효율 굴착을 위한 요소기술들을 정리하였다. 그리고, 국외의 자료를 통하여 지열발전 프로젝트에서 우려되는 환경영향을 조사하여 국내의 상황과 비교하여 고찰하였다.