Two-dimensional (2-D) inversion of magnetotelluric (MT) data for two survey lines having south-north direction from Jeju Island has been carried out. Broad band MT sounding curves with good quality could be gathered by performing audio-frequency magnetotelluric (AMT) survey during the MT survey and by operating the remote reference in Kyushu Island, Japan. Comparison of the 2-D inversion model using MT band only and that using both AMT and MT bands for the field data as well as for the data from numerical 2-D modeling said that high frequency information from AMT survey can be useful for interpreting not only the shallow part but also the deep structures, especially when the formation is resistive. The 2-D inversion models of field data show a thick layer having around 10 ohm-m in the depth of a few hundred meters throughout the survey area, which can be considered as the unconsolidated sedimentary layer. And they also show a conductive anomaly at the central part of each survey lines. It can be either the effect of the surrounding sea water, or the structures due to ancient volcanic events. But unfortunately by now, we do not have any further information about the anomaly.
A two-dimensional (2-D) interpretation of MT data has been performed for the purpose of fracture detection for geothermal development. Remote stations have been operated in Kyushu, Japan (480 km apart) as well as in Korea (60 km and 165 km apart in 2002 and 2003 data set, respectively). Apparent resistivity and phase curves calculated by remote processing with the Japan remote data showed enough quality for 2-D inversion for the whole frequency range. Remote reference processing with Korea remote reference data also showed quite good continuity in apparent resistivity and phase curves except some noisy frequency bands; around the power frequency, 60 Hz, and around the dead band $10^{-1}Hz\;Hz\;\~1\;Hz$, where the natural EM signal is known to be very weak. Even though the subsurface showed severe three-dimensional (3-D) characteristics in the survey area so that 2-D inversion by itself could not give enough information for deep geological structures, the 2-D inversion for the 5 survey lines showed several common features. The conductive semi-consolidate mudstone layer is dipping from north to south (about 500 m depth on the south and 200 m on the north most part of the survey area). The boundary between the low (L-2) and high (H-2) resistivity anomalies can be thought as a major fault with strike $N15^{\circ}E$, passing through the sites 206, 112 and 414. The shallow (< 1 km) conductive anomalies (L-4) seem to be fracture zones having strike E-W (at site 105) and $N60^{\circ}W$ (at site 434). And there exists a conductive layer in the western and west-southern part of the survey area in the depth below $2\~3\;km$, for which further investigation is to be needed.
In this study, the change of temperature, chemical composition, and helium gas of thermal water in Pohang area was observed from January 2018 to June 2019 in order to interpret the relationship with earthquake events. During observation period earthquakes above M 2.0 within 100 km in a radius from a geothermal well occurred 58 including two earthquake events with a magnitude of 3.0~3.9 and two earthquake events with a magnitude of 4.0~4.9. We introduce a q-factor and earthquake effectiveness (ε) to express the influence of each earthquake as magnitude and distance factors. The geothermal well of 715 m deep was developed in the Bulguksa biotite granite, and the water temperature was observed in the variation from 51.8 to 56.3℃ during monitoring period. At M 4.1 and M 4.6 earthquake events, the increase of geothermal water temperature (𝜟T 2.6~4.5℃) was recorded, and slight change in specific ionic components such as SO4 and Cl, and of chemical types on the Piper diagram were observed. In the 3He/4He vs 4He/20Ne diagram, the original mixing ratio of helium isotope before and after the magnitude 4.1 earthquake was slightly changed from 83.0% to 83.2% of crust-origin 4He, and the from 16.3% to 16.7% of mantle-origin 3He. Hot-cold water mixing ratio before and after earthquakes by using the quartz and chalcedony solubility curves of the silica-enthalpy mixing model was calculated to interpret the temperature change of geothermal water. The model calculation shows the increase of 6.93~7.72% and 1.65~4.94% of hot water ratio at E1 and E2 earthquakes, respectively. Conclusively, the magnitude of earthquake for observable change in the temperature and helium isotope of thermal water is of 4.1 or higher and q-factor value of 30.0 or higher in the study site.
In this study, the simulation for performance comparison between basic single stage organic rankine cycle, multi stage reheater cycle and multi stage reheater & recuperator cycle was carried out. The multi stage reheater cycle and multi stage reheater & recuperator cycle was designed to improve the efficiency for organic rankine cycle using heat source from industrial waste heat and heat sink from deep ocean water. R245fa was selected as a refrigerant for the cycle and system efficiencies were simulated by the variation of the heat sink temperature and the cycle classification. Performance characteristics were simulated by using the Aspen HYSYS. It was confirmed that the system efficiency was decreased by the increase of heat sink temperature. These results can be considered to be applied as geo-ocean thermal energy conversion in where plenty of geothermal or ocean thermal resource exist.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2013.11a
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pp.139-140
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2013
Ground source heat pump systems can achieve the energy saving of building and reduce CO2 emission by utilizing stable ground temperature. However, they have many barriers such as high cost of installation, incompletion of design tool, lack of recognition as heating and cooling systems. In order to solve the problems, the building integrated geothermal system (BIGS) developed by several researches which use building foundation as a heat exchanger. In order to establish the optimum design tool of BIGS with the horizontal heat exchanger, the prediction method of ground heat exchange rate developed with numerical simulation model. In this study, the economic analysis for BIGS was conducted based on simulation results and the optimal design method was suggested. As a result, it was found that the case of 32 A, piping space 0.3 m, piping deep 0.5 m and flow rate 9.52 L/min was the best case as 50.1 W/m2 of heat exchange rate. In this case the initial cost was reduced to 115 million won.
Hot Spring Law of Taiwan was passed in legislative assembly on 3 June 2003. Hot springs would become one of the most important natural resources for recreation purposes. Both public and private sectors will invest large amount of capital in this area in the near future. The value of remote sensing technology is to give a critical tool for observing the landscape to find out mega-scaled geological structures, which may not be able to be found by conventional approaches. The occurrences of the hot springs in Taiwan are mostly in metamorphic and sedimentary rocks , other than in volcanic environments. Local geothermal anomaly or heat of springs transfer by liquid convection other than conduction or radiation. The deeply -seated fractures of hard rocks are the conduit of the convection of hot water, which could be as deep as 3000 meters in a hypothetical model of Taiwan. Clues to find outcrops of hot spring can be obtained by a structure-controlled model deduced by geological lineaments observed by satellite images and stereoscopic interpretation of aerial photographs. A case study conducted in Eastern Taiwan will be demonstrated.
The value of lithium has significantly increased due to the rising demand for electric cars and batteries. Lithium is primarily found in pegmatites, hydrothermally altered tuffaceous clays, and continental brines. Globally, groundwater-fed salt lakes and oil field brines are attracting attention as major sources of lithium in continental brines, accounting for about 70% of global lithium production. Recently, deep groundwater, especially geothermal water, is also studied for a potential source of lithium. Lithium concentrations in deep groundwater can increase through substantial water-rock reaction and mixing with brines. For the exploration of lithim in deep groundwater, it is important to understand its origin and behavior. Therefore, based on a nationwide preliminary study on the hydrogeochemical characteristics and evolution of thermal groundwater in South Korea, this study aims to investigate the distribution of lithium in the deep groundwater environment and understand the geochemical factors that affect its concentration. A total of 555 thermal groundwater samples were classified into five hydrochemical types showing distinct hydrogeochemical evolution. To investigate the enrichment mechanism, samples (n = 56) with lithium concentrations exceeding the 90th percentile (0.94 mg/L) were studied in detail. Lithium concentrations varied depending upon the type, with Na(Ca)-Cl type being the highest, followed by Ca(Na)-SO4 type and low-pH Ca(Na)-HCO3 type. In the Ca(Na)-Cl type, lithium enrichment is due to reverse cation exchange due to seawater intrusion. The enrichment of dissolved lithium in the Ca(Na)-SO4 type groundwater occurring in Cretaceous volcanic sedimentary basins is related to the occurrence of hydrothermally altered clay minerals and volcanic activities, while enriched lithium in the low-pH Ca(Na)-HCO3 type groundwater is due to enhanced weathering of basement rocks by ascending deep CO2. This reconnaissance geochemical study provides valuable insights into hydrogeochemical evolution and economic lithium exploration in deep geologic environments.
When magnetotelluric (MT) data are obtained in vicinity of the coast, the sea can distort observed MT responses, especially those of deep part of subsurface. We introduce an iterative method to correct the sea effect, based on the previous topographic correction method which removes the distortions due to topographic changes in seafloor MT data. The method first corrects the sea effect in observed MT impedance, and then inverts corrected responses in a model space without the sea. Due to mutual coupling between sea and subsurface structure, the correction and inversion steps are iterated until changes in each result become negligible. The method is validated for 1-D and 2-D structure using synthetic MT data produced by 3-D forward modeling including surrounding seas. In all cases, the method closely recovers the given structure after a few iterations. To test the applicability of the proposed method to field data, we generate synthetic MT data for the Jeju Island whose 1-D conductivity structure is well known, using 3-D forward modeling. The distortions due to the surrounding sea start to appear below the frequency about 1 Hz, and are relatively severe in the electrical field perpendicular to the coastline because of the location of the observation sites. The proposed method successfully eliminates the sea effect after three iterations, and both 1-D and 2-D inversion of corrected responses closely recover the given subsurface structure of the Jeju Island model.
After the introduction of geothermal power generation technology based on engineering reservoir creation that can be applied on non-volcanic region, industrial need for studies on the efficient and economic execution of costly deep-depth drilling work becomes manifest increasingly. However, since it is very difficult to predict duration and cost of boring work with acceptable reliability because of many uncertain events during the execution, efficient and organized work management for drilling is not easily achievable. Especially, the round trip that discretely occurs because of the abrasion of bit takes more time as the depth goes deeper and it has a great impact on the work performance. Therefore, a technology that can simulate the occurrence timing and depth of round trip in advance and therefore optimize them is essentially required. This study divided the abrasion state of bit into eight steps for simulation cases and developed a forecast algorithm, i.e., TOSA which can analyze the depth and timing of round trip occurrence. A methodology that can divide a unit section for simulation has been suggested; while the Bourgoyne and Young model has been used for the forecast of drilling rates and bit abrasion extent by section. Lastly, the designed algorithm has been systemized for the convenience of the user.
Lee, Ho Saeng;Cha, Sang Won;Jung, Young Kwon;Kim, Hyeon Ju
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.17
no.2
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pp.116-121
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2014
In order to study the improvement of the multi stage regeneration cycles, muti-stage processes were applied to the cycles, respectively or together. The kinds of the cycles are multi stage reheater cycle (MS) and multi stage reheater regeneration cycle (MSR). Working fluid used was R134a and R245fa. Temperature of the heat source was $65^{\circ}C$, $75^{\circ}C$, and $85^{\circ}C$, and temperature of the heat sink was $5^{\circ}C$. Optimization simulation was conducted for improving the gross power and efficiency with multi stage reheater regeneration cycle for ocean thermal energy conversion(OTEC) with changing of a heat source, kind of the working fluid, and type of the cycle. Performance analysis of the various components was simulated by using the Aspen HYSYS for analysis of the thermodynamic cycle. R245fa shows better performance than R134a. This paper showed the most suitable working fluid with changing of a heat source and the kinds of working cycle. Compared to each other, MS showed better performance at gross power and MSR showed higher cycle efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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