• Geophysics and Geophysical Exploration
• /
• v.14 no.2
• /
• pp.164-175
• /
• 2011

Using natural electromagnetic (EM) fields at low frequencies, magnetotelluric (MT) surveys can investigate conductivity structures of the deep subsurface and thus are used to explore geothermal energy resources and investigate proper sites for not only geological $CO_2$ sequestration but also enhanced geothermal system (EGS). Moreover, marine MT data can be used for better interpretation of marine controlled-source EM data. In the interpretation of MT data, MT modeling schemes are important. This study improves a three dimensional (3D) MT modeling algorithm which uses edge finite elements. The algorithm computes magnetic fields by solving an integral form of Faraday's law of induction based on a finite difference (FD) strategy. However, the FD strategy limits the algorithm in computing vertical magnetic fields for a topographic model. The improved algorithm solves the differential form of Faraday's law of induction by making derivatives of electric fields, which are represented as a sum of basis functions multiplied by corresponding weightings. In numerical tests, vertical magnetic fields for topographic models using the improved algorithm overcome the limitation of the old algorithm. This study recomputes induction vectors and tippers for a 3D hill and valley model which were used for computation of the responses using the old algorithm.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.24 no.1
• /
• pp.37-49
• /
• 2008

A geothermal heat pump system is a preferable alternative energy system in Korea because it uses the heat energy of the earth, which is environmentally friendly and inexhaustible. In order to characterize the thermal conductivity and viscosity of grout materials used for backfilling ground heat exchangers, nine bentonite grouts, one marine clay from Boryung, and cement grouts adapted in the United State have been considered in this study. The bentonite grouts indicate that the thermal conductivity and viscosity increase with the content of bentonite or filler (silica sand). In addition, material segregation can be observed when the viscosity of grout is relatively low. The marine clay turns out to be unsuitable for backfilling the ground heat exchanger due to its insufficient swelling potential. The saturated cement grouts appear to possess much higher thermal conductivity than the saturated bentonite grouts, and the reduction of thermal conductivity in the cement grouts after drying specimens is less than that in the case of the bentonite grouts. Maintaining the moisture content of grouts is a crucial factor in enhancing the efficiency of ground heat exchangers.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.23 no.4
• /
• pp.15-24
• /
• 2007

Two kinds of temperature monitoring technology have been introduced in this study, which can measure coincidently temperatures at many points along a single length of cable. One is to use a thermal sensor cable comprizing of addressable thermal sensors. The other is to use an optic fiber sensor with Distributed Temperature Sensing (DTS) system. The differences between two technologies can be summarized as follows: A thermal sensor cable has a concept of "point sensing" that can measure temperature only at a predefined position. The accuracy and resolution of temperature measurement are up to the capability of the individual thermal sensor. On the other hand, an optic fiber sensor has a concept of "distributed sensing" because temperature is measured practically at all points along the fiber optic cable by analysing the intensity of Raman back-scattering when a laser pulse travels along the fiber. Thus, the temperature resolution depends on the measuring distance, measuring time and spatial resolution. The purpose of this study is to investigate the applicability of two different temperature monitoring techniques in technical and economical sense. To this end, diverse experiments with two techniques were performed and two techniques are applied under the same condition. Considering the results, the thermal sensor cable will be well applicable to the assessment of groundwater flow, geothermal distribution and grouting efficiency within about loom distance, and the optic fiber sensor will be suitable for long distance such as pipe line inspection, tunnel fire detection and power line monitoring etc.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
• /
• v.28 no.spc
• /
• pp.40-54
• /
• 2023

산업혁명 이후 화석연료의 광범위한 사용, 삼림 벌채, 토지사용의 변화 등과 같은 인위적 활동은 대기 중 온실가스(GHGs, greenhouse gases) 농도를 지속적으로 증가시켜 지구의 기후위기를 유발하였다. 우리나라의 경우 최근 30년 사이 평균 온도가 1.4℃ 상승하였으며, 국제사회의 일원으로 책임을 다하기 위해 2016년 11월 3일 파리협정을 비준하였다. 이에 파리협정의 목표인 산업화 이전 대비 지구 평균온도 상승을 2℃ 아래, 가능한 1.5℃ 아래로 억제하기 위해 2050년까지 CO₂ 순배출량을 0으로 만들어야 하며, 이를 위해 다양한 정책 마련과 함께 경제 및 사회 전반에 걸쳐 많은 노력이 경주되고 있는 실정이다. 탄소중립을 달성하기 위해서는 첫 번째로 GHGs 배출을 줄이고, 두번째로 대기에서 CO₂ 포집을 촉진하기 위해 현재 가동되는 다양한 산업분야의 생산 시스템을 개혁하는 것이 가장 중요한 과제로 고려되고 있다. 그동안 지하수토양 관련 연구분야에서는 지속가능성(sustainability), 복원성(resilience), 녹색성장(green growth) 등과 같은 사회적 요구에 부응하여, 녹색정화(green remediation), 자연 저감(natural attenuation), 탄소포집저장(carbon capture and sequestration), 지열발전등의 기술이 초기단계로 개발이 되고 연구가 되어 왔다. 이러한 기존 연구들은 탄소중립2050의 달성을 위해 고도화되어야하며, 추가적으로 자연 및 인위기원 탄소배출 연구, 토양의 역할을 고려한 저탄소 토지이용 기술, 광물탄산화 등의 연구 및 기술개발이 필요하다고 판단된다. 본 논문에서는 탄소중립2050의 간단한 내용과 함께, 이를 달성하기 위한 지하수토양 분야의 혁신기술 및 선도연구를 소개하였다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
• /
• v.9 no.1
• /
• pp.1-16
• /
• 2007

The use of information on natural resources is indispensable to most agricultural activities to avoid disasters, to improve input efficiency, and to increase lam income. Most information is prepared and managed at a spatial scale called the "Hydrologic Unit" (HU), which means watershed or small river basin, because virtually every environmental problem can be handled best within a single HU. South Korea consists of 840 such watersheds and, while other watershed-specific information is routinely managed by government organizations, there are none responsible for agricultural weather and climate. A joint research team of Kyung Hee University and the Agriculture, forestry and Fisheries Information Service has begun a 4-year project funded by the Ministry of Agriculture and forestry to establish a watershed-specific agricultural weather information service based on "high definition" digital climate maps (HD-DCMs) utilizing the state of the art geospatial climatological technology. For example, a daily minimum temperature model simulating the thermodynamic nature of cold air with the aid of raster GIS and microwave temperature profiling will quantify effects of cold air drainage on local temperature. By using these techniques and 30-year (1971-2000) synoptic observations, gridded climate data including temperature, solar irradiance, and precipitation will be prepared for each watershed at a 30m spacing. Together with the climatological normals, there will be 3-hourly near-real time meterological mapping using the Korea Meteorological Administration's digital forecasting products which are prepared at a 5 km by 5 km resolution. Resulting HD-DCM database and operational technology will be transferred to local governments, and they will be responsible for routine operations and applications in their region. This paper describes the project in detail and demonstrates some of the interim results.

• Economic and Environmental Geology
• /
• v.43 no.3
• /
• pp.259-267
• /
• 2010

Resistivity logging instruments were designed to measure electrical resistivity of formation, which can be directly interpreted to provide water-saturation profile. Short and long normal logging measurements are made under groundwater level. In some investigation sites, groundwater level reaches to a depth of a few meters. It has come to attention that the proximity of groundwater level might distort short and long normal logging readings, when the measurements are made near groundwater level, owing to the proximity of an insulating air. This study investigates the effects of the proximity of groundwater level (and also the proximity of earth surface) on the normal by simulating normal logging measurements near groundwater level. In the simulation, we consider all the details of real logging situation, i.e., the presence of wellbore, the tool mandrel with current and potential electrodes, and currentreturn and reference-potential electrodes. We also model the air to include the earth’'s surface in the simulation rather than the customary choice of imposing a boundary condition. To obtain apparent resistivity, we compute the voltage, i.e., potential difference between monitoring and reference electrodes. For the simulation, we use a twodimensional, goal-oriented and high-order self-adaptive hp finite element refinement strategy (h denotes the element size and p the polynomial order of approximation within each element) to obtain accurate simulation results. Numerical results indicate that distortion on the normal logging is greater when the reference potential electrode is closer to the borehole and distortions on long normal logging are larger than those on short normal logging.

• Tunnel and Underground Space
• /
• v.24 no.6
• /
• pp.440-448
• /
• 2014

Hydraulic fracturing technique has been applied in various fields in order to improve the recovery of energy resources such as gas, oil and geothermal energy and research about finding out hydraulic fracturing mechanism and application has been steadily proceeded. In this study, for effective hydraulic fracturing, a scale modeling was progressed to simulate similarly with the actual site. In order to analyze the development aspect of surface crack initiation pressure during hydraulic fracturing followed by different conditions, the number of guide holes hydraulic fracturing test was carried out by setting up a hydraulic fracturing test equipment. Also, through the result, we tried to derive reliable results by comparing and analyzing the value of numerical modeling which is obtained based on the physical properties and mechanical properties with 3DEC, a three-dimensional discrete element method program. As a result, it is considered possible to generate effective crack using the guide hole.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.112.2-112.2
• /
• 2010

지구의 온난화로 인한 기상변화 등이 계속적으로 발생하는 가운데 전 세계는 지구 온난화의 가장 근본적인 원인인 이산화탄소의 방출을 줄이기 위한 방안을 찾기 위해 많은 노력을 하고 있다. 이에 대해 전 세계적으로 각종의 기후협약 체결, 리우선언, 도쿄의정서 등을 통해 온실가스 배출원인인 석유 등 화석에너지 배출을 억제하기 위한 활동이 행해지고 있으며, 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 새로운 에너지를 발견하기 위한 연구개발에도 박차를 가하고 있다. 이러한 계속적인 연구개발에서, 세계의 국가들은 친환경 에너지인 태양열, 풍력, 지열 및 수소에너지와 같이 화석연료를 대체할 수 있는 다양한 에너지를 조사하고 개발해왔고 현재도 가장 적합한 에너지 자원을 찾기 위하여 노력 중에 있다. 최근에, 수많은 대체에너지 중 수소 에너지는 유해배출가스가 없기 때문에 가장 유망한 대안이라고 판단되어 전 세계가 수소에너지 연구개발에 주목하고 있다. 이러한 수소에너지를 교통수단에 적용하기 위하여 전 세계적으로 안전성 및 기술 확보를 위한 기술개발과 안전기준의 확립하기 위해 노력하고 있다. 현재 기술적으로 수소를 자동차용 연료로 사용하기 위해서는 수소를 액체 상태 및 압축 상태로 저장하는 것이다. 두 가지 저장방법 중 세계 대부분의 자동차 메이커들은 수소를 압축하는 방식을 채택하고 있으며, 자동차의 주행거리를 최대한 확보하기 위하여 수소가스를 고압으로 압축한 상태로 저장하는 방식을 사용하고 있다. 이에 따라 고압의 수소를 안전하게 저장할 수 있는 고압수소용기의 개발이 필요하다. 수소연료전지 자동차에 장착이 가능한 고압으로 압축된 수소를 저장할 수 있고, 자동차에 탑재할 수 있도록 적합한 크기의 가벼운 용기의 개발이 진행되어지고 있다. 자동차용 용기는 크게 4가지 타입으로 구분지어 진다. 현재는 4가지 타입의 압축용기 중 안전성과 중량을 만족시키기 위해 Type3와 Type4 형태의 용기가 수소자동차에 시범적으로 적용되어 운용되고 있다. 또한 고압수소용기의 신뢰성과 안전성을 확보하기 위한 기준 및 코드가 국 내외에서 연구 개발되고 있다. 본 연구에서는 수소연료전지자동차에 장착되는 고압수소용기의 국제기준 동향에 따른 국내의 차량용 고압수소용기를 위한 KGS 안전기준의 개발현황과 개발방향을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
• /
• v.10 no.4
• /
• pp.65-71
• /
• 2009

Hydraulic fracturing technology has been widely applied in the industry for the recovery of the natural resources such as gas, oil and geothermal heat from hot dry rock. During hydraulic fracturing stimulation, multiple cracks are created resulting in mechanical interaction between cracks. Such an interaction influences obtaining hydraulic fracturing key parameters (crack opening, length, and borehole net pressure). The boundary collocation method (BCM) has been proved to be very effective in considering mechanical interaction. However, for better confidence, it needs to be verified by comparison with analytical solutions such as stress intensity factors. In this paper, three cases, single fracture in remote uniaxial tension, single fracture in remote shear stress field and two arbitrary segments in an infinite plane loaded at infinity are considered. As a result, the BCM is proved to be valid technique to consider mechanical interaction between cracks and can be used to estimate the hydraulic fracturing parameters such as opening of the fracture, and so on.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
• /
• v.7 no.4
• /
• pp.1-8
• /
• 1985

인류에 필수불가경한 에너지는, 석유, 석탄과 같은 화석연료에 의한 염에너지와 수력, 조력, 파력, 풍력 등의 비열에너지가 있으나, 에너지이용량중 열에너지가 절대적 우위를 점하고 있다. 열에너 지는 전기한 화석연료 뿐만 아니라, 태양집, 태양열발전소와 같은 태양열에너지의 직접이용, 핵에 너지의 열에너지전환, 지열, 해수의 온도차이용등, 열에너지는 다량하면서 막대한 에너지량을 보 유하고 있는 실정이지만, ㅈ로 석유자원에 의존하여 온 것이 현상이다. 그러나, 1970년대 초기에 엄습한 석유파동이래, 세계적으로 에너지위기감에 사로잡혀, 세계각국은 탈석유화에 따른 에너지 의 다양화와 에너지절약이 감소되게 되었다. 연료절약에 관하여 말하면, 에너지이요의 효율화를 적극적으로 도모함에 있어서 열에너지이용에 관한 평가방법에 새로운 검토가 가해져서, 더 합 리적인 평가방법의 확립이 필요하게 되었다. 이를 위해서는 종래의 열역학 제1법칙에 의한 열 에너지의 양적평가 뿐만 아니라, 열역학 제2법칙에 의한 질적평가의 중요성이 인식되어, 유효에 너지(available energy) 또는 엑세르기(Exergie)의 개념이 위상되고 있다. 물론 이 개념을 적용 하여 열역학 제2법칙에 의한 해석에 따른 일정산(heat balance)에 있어서 전혀 새로운 결과가 얻어지는 것은 아니지만, 지금까지는 열정산에 있어서 열역학 제1법칙에 의한 평가방법만이 강 조되어, 열역학 제2법칙에 의한 평가방법은 거의 도외시되어온 것이 실정이며, 우리나라에서 발 간되는 열역학에 관한 도서에서도 이에 관한 검토 내용이 거의 찾아볼수 없거나, 가령 언급된 것이 있다 하더라도 그 내용이 간략하여 그 중요성이 경시되어온 것이 사실이다. 그러나 열역학 제2법칙에 의한 에너지정산에 의하여, 제1법칙에 의한 것보다 열에너지의 합리적이고 또한 유 효한 과학적평가가 가능하게 되어, 장치나 기기의 개선에 구체적이면서 합리적인 지침이 주어 지게 된다. 그리하여 이들 개념과 방법의 소개가 필요하다고 생각되어, 지금부터 우리들이 잘 아는 용어를 사용하여 해설을 서로 하기로 한다.