• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.151-151
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• 2011

Large amounts of natural gas, mainly methane, in the form of hydrates are stored on continental margins. When gas hydrates are dissociated by any environmental trigger, generation of excess pore pressure due to released free gas may cause sediment deformation and weakening. Hence, damage on offshore structures or submarine landslide can occur by gas hydrate dissociation. Therefore, geotechnical stability of gas hydrate bearing sediments is in need to be securely assessed. However, geotechnical characteristics of gas hydrates bearing sediments including small-strain elastic moduli have been poorly identified. Synthesizing gas hydrate in natural seabed sediment specimen, which is mainly composed of silty-to-clayey soils, has been hardly attempted due to their low permeability. Moreover, it has been known that hydrate loci in pore spaces and heterogeneity of hydrate growth in specimen scale play a critical role in determining physical properties of hydrate bearing sediments. In the presented study, we synthesized gas hydrate containing sediments in an instrumented oedometric cell. Geotechnical and geophysical properties of gas hydrate bearing sediments including compressibility, small-strain elastic moduli, elastic wave, and electrical resistivity are determined by wave-based techniques during loading and unloading processes. Significant changes in volume change, elastic wave, and electrical resistivity have been observed during formation and dissociation of gas hydrate. Experimental results and analyses reveal that geotechnical properties of gas hydrates bearing sediments are highly governed by hydrate saturation, effective stress, void ratio, and soil types as well as morphological feature of hydrate formation in sediments.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.594-596
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• 2007

Using an oedometer cell instrumented to measure the evolution of electromagnetic properties, small strain stiffness, and temperature, we conducted consolidation tests on four types of sediments. The tested specimens include sediments with different gas hydrate saturation at four stages of loading. The test results show that the electromagnetic and mechanical properties of hydrate-bearing marine sediments are governed by the vertical effective stress, stress history, porosity, hydrate saturation, fabric, ionic concentration of the pore fluid, and temperature. The results also show that permittivity and electrical conductivity data can be combined to estimate hydrate volume fraction in laboratory sediments, methodology that might eventually be extended for estimation of hydrate concentrations in field settings.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.588-590
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• 2008

The thermal signature of nucleation process is characterized by the induction time, the degree of supercooling, and the equilibrium temperature depression. The initiation of nucleation presents stochastic characteristics. The factors that affect nucleation are mechanical impact, ionic concentration, mineral surface characters, and pore size. Hydrate-bearing sediments behave mechanically like other cemented sediments. The data set has important implications for the calibration and interpretation of geophysical measurements and downhole logs collected in gas hydrate provinces, providing particular insight for the interpretation of P- and S-wave data and resistivity logs. In addition, laboratory formation history and ensuing pore-scale spatial distribution likely have a more pronounced effect on the macroscale mechanical properties of hydrate-bearing sediments

• 한국음향학회지
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• 제28권5호
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• pp.424-431
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• 2009

본 연구는 지구물리검층을 통해서 동해 울릉분지의 가스하이드레이트 함유지층과 비함유지층에서의 음파전달속도 (종파)의 특성차이를 규명하였다. 지구물리 검층 자료는 울릉분지의 중앙지역에서 취득하였다. 음파전달속도는 가스하이드레이트 함유지층의 경우 최대 속도값이 약 2200 m/s의 높은 값에서 1600 m/s의 낮은 값을 갖는다. 반면에 비함유지층에서는 약 1500 m/s 내외에서 1400 m/s보다 더 낮은 값을 갖기도 한다. 일반 해양퇴적물에서의 값 (약 $1500{\sim}1600$ m/s)보다 높은 값을 보이는 것은 가스하이드레이트가 퇴적물내에 함유되어 있기 때문이다. 가스하이드레이트 비함유구간중 해수의 속도보다 낮은 값을 보이는 구간은 해저면에서 약 140 m 이하의 해저모방반사면 (Bottom Simulating Reflector)의 하부층에 존재하는 자유가스 때문이다. 전기비저항값도 가스하이드레이트 함유구간에서 최대 150 Ohm-m까지 높게 나타나 비함유구 간에서의 값과 차이가 크다. 각 물성간의 상관관계를 보면 가스하이드레이트 함유지층과 비함유지층의 구분이 명확하게 나타나고 있으며 그 상관관계도 일반적인 해양 미고결퇴적물에서 보이는 값과는 상이한 양상을 보여주고 있다. 따라서 가스하이드레이트가 존재하는 지층의 물성과 음향특성을 해석할 때에는 가스하이드레이트의 존재 형태나 함량 등에 대한 연구가 병행되어야 할 것으로 생각된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.703-704
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• 2009

Natural gas Hydrate is an ice-like crystal containing natural gas it. Natural gas hydrate is studied as a new energy resource and a factor for seafloor slope stability and global warming. The unique pressure and temperature stability conditions of natural gas hydrate have challenged the research efforts. In this study, a new tool to study hydrate-bearing sediments and the preliminary results are introduced. The device can sustain 20MPa of the fluid pressure and apply 5MPa of the vertical effective stress under the temperature control. Cell can be scanned by X-ray CT scanner and also has the capability of multi-sensor data acquisition. Preliminary results suggests various application of the cell to hydrate-bearing research.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.19-30
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• 2021

선행 연구를 통해 우리나라 동해 울릉 분지에 천연가스 자원인 하이드레이트 부존 퇴적층의 존재가 확인되었다. 퇴적층에서 가스를 생산하기 위한 시도는 세계적으로 연구되고 있으며, 생산 메커니즘은 열-수리-역학적 현상이 동시에 발생하는 복합적인 현상이다. 하이드레이트의 생산성 및 안정성 평가는 실험실 규모로 수행되기에는 어려움이 있다. 따라서, 가스 하이드레이트의 생산성 및 퇴적층의 안정성 평가를 위해서는 전산 수치 해석이 필수적으로 수행되어야 한다. 이 연구에서는 여러 가지 가스 하이드레이트 생산 방법 중 감압법을 이용한 생산 시 목표 공저압 및 감압속도에 따른 하이드레이트 퇴적층의 안정성과 가스 생산성에 대한 영향을 전산 모사 해석을 통해 분석하였다. 연구결과 목표 공저압이 낮을수록 생산성은 향상되고 안정성은 악화되는 것을 확인하였고, 감압 속도는 가스 생산성 및 퇴적층의 안정성에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 실제 시험 생산 시 발생할 수 있는 사질생산 현상에 대한 대응 전략 수립을 위해 감압 속도 조절에 따른 가스 생산성 및 퇴적층의 안정성 평가 해석을 수행하였다. 해석 결과 낮은 감압 속도에서 높은 감압 속도로 변경 시킬 경우 안정성 확보에 효과가 있음을 확인하였다. 또한, 가스 생산 시 하이드레이트 해리로 인한 퇴적층의 침하가 발생하고 시추 생산정 하부에서는 압력 구배로 인해 지반 융기가 발생하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 감압법을 활용한 가스 생산 시 목표 공저압 선정을 위해서는 생산성 및 안정성에 대한 고려가 동시에 수행되어야 하며, 지반 변위로 인해 생산 시추공에 발생하는 응력에 대한 고려도 필수로 수행되어야 한다는 결론을 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.186-187
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• 2008

Electrical resistivity in hydrate-bearing sediments is sensitive to porosity, gas hydrate saturation, gas content, pore fluid composition, and temperature, so electrical measurements such as well logs and electromagnetic surveys have been used to explore gas hydrate-bearing formation. The high pressure tomography cell is designed considering the effect of electrode configuration and electrical shielding on tomography measurements and the safety. The evolution of electrical conductivity during $CO_2$ hydrate formation and dissociation reflects the combined effects of concurrent changes that include ionization of dissolved $CO_2$, temperature-dependent ionic mobility, changes in the degree of saturation, ion exclusion, surface conduction, and porosity changes. Measurements during hydrate formation and dissociation require careful analysis to properly interpret signatures, in particular when out-of plane conductivity anomalies prevail.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2009년도 학술대회 초록집
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• pp.28-33
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• 2009

메탄하이드레이트는 새로운 에너지원으로의 가능성뿐 아니라 지구 온난화의 원인으로도 알려져 이에 대한 연구가 활발하다. 메탄하이드레이트 부존층의 평가에 대한 연구는 BSR의 존재와 지진파 속도로부터 메탄하이드레이트 부존랑을 추정하는 연구가 주가 되고 있으나, 최근에는 지진파 감쇠특성으로부터 메탄하이드레이트의 분포를 추정하는 연구도 시도되고 있다. 본 연구에서는 일본 난카이 트러프에서 취득된 2차원 반사법 지진파 데이터로부터 지진파 감쇠지 ($Q^{-1}$)를 산출하여 메탄하이드레이트 부존층에서의 지진파 감쇠특성을 분석하였다. QVO법을 이용하여 주파수 범위 $30{\sim}70Hz$ 오프셋 범위 $125{\sim}1,575m$내에서 제로오프셋 감쇠치를 추정한 결과, BSR상부의 메탄 하이드레이트 부존층에서 지진파 감쇠지가 크게 증가하는 것을 관찰 할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 통해 위 주파수 범위내 반사법 지진파의 메탄하이드레이트 부존층내 감쇠 특성을 확인하였으며, 이를 이용한 메탄하이드레이트 농축대의 추정 가능성을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.133-143
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• 2015

가스하이드레이트는 천연가스가 저온 고압 상태에서 물과 결합하여 형성되는 고체 물질로 전세계 영구동토 및 심해저 퇴적층에 광범위하게 분포하는 것으로 파악되고 있다. 미국과 캐나다의 육상 영구동토에서 소량의 가스 생산 실증시험 사례가 보고된 바 있으나 심해저 가스하이드레이트로부터의 해상 가스 생산 사례는 일본 난카이 해구에서의 시험 생산이 유일하다. 본 연구에서는 일본 난카이 해구에서 실시된 해저 가스하이드레이트 함유층으로부터 감암법을 이용한 해리 가스 생산 사례를 분석하고 관련 핵심기술을 파악함으로써 국내에서 준비 중인 동해 울릉분지 유망 부지에서의 가스 시험생산에 활용코자 하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.29-36
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• 2007

최근의 탄성파 탐사들은 퇴적층에 메탄 하이드레이트가 존재할 경우 탄성파 진폭 감쇠에 큰 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 이 논문에서는 일본 중부 토카이(Tokai) 해역의 난카이 트러프 (Nankai Trough) 탐사정에서 얻은 수직탄성파자료를 이용하여 30$\sim$110 Hz 주파수 대역에서 메탄 하이드레이트 부존층에서의 P 파 감쇠를 측정하였다. 두 개의 다른 측정방법들 (스펙트럼비 (spectral ratio) 방법과 중심 주파수 이동방법 (centroid frequency shift method))을 이용하여 감쇠 측정의 유효성을 조사하였다. 또한 감쇠 측정의 안정성을 증명하기 위해 측정 심도구간, 시추공의 불규칙 변화, 주파수 구간에 따른 감쇠 분석의 민감도를 조사하였다. 탄성파 주파수 대역에서는 메탄 하이드레이트 부존층에서 P 파의 큰 진폭 감쇠는 발견되지 않았다. 육안으로 보기에는 탄성파 주파수 대역에서의 최대 감쇠는 저포화도의 가스층에 발생한다. 그와는 반대로 같은 시추공에서 얻어진 음파검층의 주파수 대역 $(10{\sim}20\;kHz)$에서는 가장 높은 P 파의 진폭 감쇠가 메탄 하이드레이트 부존층과 관련이 있었다. 그러므로 이 연구는 메탄 하이드레이트 부존 퇴적층의 진폭 감쇠가 주파수에 의존함을 보여주고 있다. 메탄 하이드레이트 부존층은 탄성파 주파수 대역보다는 음파검층 주파수 대역에서 진폭 감쇠를 유발함을 알 수 있다. $30{\sim}110\;Hz$의 탄성파 주파수 대역이 메탄 하이드레이트 부존에 영향을 받지 않는 이유 중의 하나로서 메탄 하이드레이트 지역의 얇은층 들로 이루어진 층서구조의 영향을 제시하였다.