• 자원환경지질
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• 제46권4호
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• pp.351-358
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• 2013

석탄층 메탄가스는 채탄 석탄의 품질이 상업적으로 나쁘고, 심부에서 채굴되는 석탄층 내에 포함된 가스로서 메탄가스는 다른 화석 연료보다 더 잘 탄다. 석탄층 메탄가스(CBM) 자원에 대한 세계 매장량은 거의 추정량이지만 확정된 천연가스가 180tcm인 반면에 이는 84~377tcm 정도이다. CBM은 현재 미국, 캐나다, 호주, 중국에서 대규모로 생산되고 있다. 'Web of Science'를 이용한 CBM에 대한 학술정보 분석은 1990년 이후 22년간 검색어 'Coal bed methane*'에 대한 검색 결과 총 109건의 결과를 얻을 수 있었으며, 정보 분석 프로그램으로 CBM에 관련된 문헌을 연도별, 국가별, 연구기간별, 연구자별 현황 등으로 구분하여 분석하였다. 분석한 결과, CBM 연구는 미국이 주도하고 있으며, 다음은 인도와 호주이며, 연구 분야별 논문 발표 현황은 에너지 연료는 57편, 공학 분야는 58편 및 지질학 분야는 41편이었다.

• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.65-75
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• 2015

1980년 중반에 개발된 석탄층메탄가스(Coalbed Methane) 개발기술은 석탄층에 흡착된 메탄가스를 생산할 수 있는 기술이다. CBM은 개발이 쉽고 매장량도 풍부하다. 따라서 CBM 산업은 온실가스 배출규제에 대처할 수 있을 뿐만 아니라 에너지자원으로서의 잠재력이 매우 크다. 석탄을 개발하기 위해서는 메탄가스 폭발에 대비한 선행적 광산 보안조치로 CBM을 개발해야 한다. 그렇기 때문에 가스시장의 변동에 영향을 받지 않는 장점이 있을 뿐더러 지구온실가스 감축에도 CBM은 유리한 입장에 있다. ECBM(Enhanced Coalbed Methane)은 석탄층 메탄가스의 새로운 생산 기법으로 석탄층에 $CO_2$나 $N_2$ 가스를 주입하여 석탄에 흡착된 메탄가스를 탈착시켜 생산하는 방법이다. 특히 $CO_2$-ECBM 공법은 저탄소 녹색성장 기술로서 메탄가스의 생산성 향상뿐 만 아니라 온실가스 저감 효과도 기대할 수 있다. CBM개발은 캐나다, 호주, 중국, 인도, 인도네시아, 베트남 등 40여개 국가에서 개발이 진행되고 있고 생산량이 꾸준히 증가하고 있다. 현재의 석탄-석유 에너지원에서 비전통 가스로의 에너지 패러다임 전환에 CBM이 일조할 전망이다.

• 자원환경지질
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• 제47권4호
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• pp.455-466
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• 2014

효율적인 석탄층 메탄가스(coalbed methane, CBM) 개발을 위해 저류층 특성이 잘 알려진 미국의 대표적인 석탄층 메탄가스 개발 분지인 산 후안(San Juan), 블랙 워리어(Black Warrior), 파우더 리버(Powder River)지역의 시추(drilling) 완결(completion) 자극(stimulation) 기법을 분석하였다. 이를 바탕으로 인도네시아 바리토(Baritio)분지에서 최적의 석탄층 메탄가스 개발 기법을 제안하였다. 이와 같은 저류층 특성에 따른 개발/생산기법 연계분석은 인도네시아 석탄층 메탄가스 저류층 특성을 고려한 경제적이고 효과적인 시추 완결 자극 기법 선정에 도움이 될 것으로 예상된다.

• 자원환경지질
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• 제46권4호
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• pp.279-289
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• 2013

석탄층 메탄가스(coalbed methane; CBM)를 개발하는데 있어서 생산성과 경제성을 좌우하는 절대투과도(absolute permeability)를 산출하는 것은 매우 중요하다. 절대투과도를 측정하는 방법에는 코어분석(core analysis)과 유정생산 시험(well test) 등이 있다. 하지만 코어분석을 통해 도출된 절대투과도는 CBM 저류층을 대표할 수 없기에 일반적으로 유정생산시험을 통해 절대투과도가 산출된다. 이에 본 연구에서는 CBM 저류층에 적용 가능한 유정생산시험을 분류하고 각 시험기법별 특성 및 장 단점을 분석하였다. 이를 기반으로 유정생산시험 설계 및 수행절차를 수립하였으며, 유정생산시험 수행 후 취득된 자료를 통해 절대투과도와 손상지수(skin factor)와 같은 저류층 물성을 도출하기 위한 자료해석 절차를 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-9
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• 2017

최근 석탄층 메탄가스(Coalbed Methane, CBM)의 회수증진을 위해 석탄층에 $CO_2$나 $N_2$ 가스를 주입하는 ECBM (enhanced coalbed methane recovery)공법이 주목받고 있다. ECBM공법은 일반적인 생산기술인 탈수(dewatering)공법에 비해 회수율이 높지만 주입가스의 특성에 따라 메탄가스의 생산 효율이 다르므로, 이를 고려한 주입가스의 혼합 비율 분석이 필요하다. 본 연구에서는 ECBM공법에서 주입가스의 혼합 비율이 메탄가스 회수에 미치는 영향을 분석하고자, CBM 저류층 모델을 구축하고 주입가스의 혼합비율에 따른 메탄가스 회수량 분석과 경제성 평가를 수행하였다. 그 결과, ECBM공법 적용 시 탈수공법을 적용하였을 때 보다 약 2배의 회수율 향상을 보였으며, 혼합가스 주입 시 $CO_2$ 10%와 $N_2$ 90%일 때 메탄가스의 회수량이 가장 높게 나타났다. 그러나 탄소배출권 거래이익, 주입가스의 비용 및 재생산된 $N_2$ 가스 처리비용 등을 고려한 경제성 평가 결과, 주입가스의 혼합비율이 $CO_2$ 20%와 $N_2$ 80%일 때 최종생산이익이 가장 높게 나타남을 확인하였다. 따라서 향후 ECBM 공법 적용 시 메탄가스의 회수율뿐만 아니라 경제성을 고려한 기준으로 주입가스의 혼합비율을 설계해야 한다.

• 한국가스학회지
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• 제20권3호
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• pp.1-11
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• 2016

수압파쇄된 석탄층 메탄가스(coalbed methaen, CBM) 수평정의 생산거동을 예측하고 궁극가채매장량(estimated ultimate recovery, EUR)을 산출하기 위해 감퇴곡선분석, 유동영역분석, 유동물질평형분석을 활용하여 CBM 생산자료를 분석하였다. 가상의 생산자료를 발생시키기 위해 미국의 아팔라치안 분지(Appalachian basin)의 CBM 물성자료를 기반으로 저류층 모델을 구축하였다. 생산자료 분석 결과, 약 6~16년간 천이유동이 발생하였으며, 그 후에 경계지배 유동이 발생하였다. 천이유동 구간의 자료를 활용하여 생산자료 분석을 시행할 경우 예측된 생산자료와 가상의 생산자료 간의 큰 오차가 발생하였으며, 생산거동 예측이 불가함을 확인하였다. 경계지배유동의 생산자료 분석 결과, 1년 이상의 자료를 가지고 있을 때 EUR 오차율 5%이내에서 생산거동 예측이 가능한 것으로 확인되었다.

• 한국가스학회지
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• 제22권2호
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• pp.34-45
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• 2018

석탄층 메탄가스(CBM) 저류층은 탄화과정 중에 탄리(cleat)가 물로 채워지게 되며, 탄리 내 물의 거동이 CBM 생산거동에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 정확한 생산 자료 분석을 수행하기 위해서는 탄리 내 물 포화도가 CBM 생산에 미치는 영향을 고려해야 한다. 이에 본 연구에서는 서로 다른 물 포화도 조건을 갖는 CBM 저류층에 표준곡선(type curve) 분석을 수행하고 조건별 적합도를 평가하였다. CBM 생산 자료를 취득하기 위해 CMG사(社)의 GEM을 이용하여 물 완전포화, 중간포화, 불포화 상태의 저류층 모델을 구축하였으며, Fetkovich, Palacio-Blasingame(P-B), Agarwal-Gardner (A-G) 표준곡선 분석을 수행하였다. 그 결과, 불포화 CBM의 경우 Fetkovich 표준곡선이 후기 시간 영역에서 일치(matching)가 잘 이루어지지 않는 반면 A-G 표준곡선 모델에 우수한 일치를 나타내었다. 또한 중간 포화 CBM 생산 자료는 후기 시간 영역에서 표준곡선 모델 모두와 잘 일치되는 것을 확인하였다. 완전 포화 조건의 경우 최대 생산량(qpeak)이후 적은 양의 생산 자료만을 이용해서도 P-B와 A-G 표준곡선에 정확하게 일치되었으며, 이를 기반으로 특정 물 포화도 조건에서 각 표준곡선이 갖는 장 단점이 분석되었다. 따라서 CBM 개발 시 물 포화도 조건에 따라 적합한 표준곡선을 선택함으로써 CBM 저류층의 정확한 생산 자료 분석이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제18권2호
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• pp.1-9
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• 2014

석탄층 메탄가스 저류층의 개발을 위해서는 석탄층 특성에 부합하는 생산방법을 적용하는 것이 중요하지만 대부분의 개발현장에서는 경험적인 판단에 의존하여 생산방법을 선정하고 있어 결과에 대한 신뢰도가 떨어질 뿐만 아니라 복잡한 시뮬레이션 해석을 통해 최적 생산방법을 규명해야 하는 등의 많은 시간과 노력이 필요하다는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 인공신경망을 활용하여 석탄층 메탄가스 최적 생산방법을 선정하기 위한 지능형 시스템을 개발하였다. 시스템 개발에 앞서 문헌 조사를 통해 석탄층 메탄가스 생산방법 선정 가이드라인을 분석하였고, 이를 활용하여 시추 방법과 유정완결법 선정 시스템, 수압파쇄공법 수행시 파쇄액 선정 시스템을 개발하였다. 개발된 생산방법 선정 시스템의 타당성 평가 결과, 높은 정확도를 나타냄으로써 본 연구에서 개발된 생산방법 선정 시스템은 향후 석탄층 메탄가스의 개발에 앞서 석탄층 특성에 부합하는 생산방법을 선정할 수 있는 효율적인 도구로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.39-48
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• 2023

본 연구에서는 석탄층 메탄가스(coalbed methane, CBM)의 저류층 조건에 따른 석탄의 메탄가스 흡착량 측정 실험을 수행하였다. 인도네시아 북부 칼리만탄 섬 내 임의의 광구에서 취득한 석탄시료를 사용하여 저류층 조건(상압 ~ 1,200 psi 압력범위, 15 ~ 45℃ 온도 범위)에서 탄층 입자에 대한 가스흡착량을 측정하였으며, 취득된 절대 흡착량에 삼각선형보간법을 적용하여 실험이 수행되지 않은 온도 및 압력 범위에서 최대 가스흡착량을 산출하였다. 실험 결과, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 석탄 입자에 대한 가스흡착량이 증가하지만 적정 심도(1,000 ft) 이상에서는 그 증가폭이 감소하는 것을 확인하였다. 유효응력을 고려하여 석탄층의 심도별 탄리 투과도와 탄리공극률을 산출한 결과, 탄리투과도는 28.86 ~ 46.81 md, 탄리공극률은 0.83 ~ 0.98%로 나타났다. 이는 석탄층에서 심도에 따른 투과도 감소폭이 크기 때문에 심도에 따른 가스 생산성이 크게 변함을 의미한다. 따라서 향후 석탄층 메탄가스 저류층에서 생산정 간격 설계 시 석탄층의 심도조건을 필수적으로 고려해야 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.124-129
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• 2018

Methane is the cleanest fuel and supplies by many distributed type: liquefaction natural gas (LNG), compressed natural gas (CNG), and pipeline natural gas (PNG). Natural gas is mainly composed by methane and has been discovered in the oil and gas fields. Coal bed methane (CBM) is also one of them which reserved in coalbed. This significant new energy sources has emerge to convert an energy source, hydrogen and hydrogen-driven chemicals. For this CBM, this paper was written to analyze the geological analysis and reserves in Mongolian Tavan Tolgoi CBM coal mine and to examine the application field. This paper is mainly a preliminary feasibility report analyzing the business of Tavan Tolgoi CBM and its exploitable gas.