• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.116.1-116.1
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• 2010

저급 연료원인 오일샌드는 아스팔트와 같은 중질유를 10% 이상 함유한 모래 또는 사암으로서, 겉으로는 시커먼 흙이나 모래처럼 보이나 내부에는 bitumen, 모래(점토) 및 물 등이 광물질 70~80%, bitumen 10~18%, 물 3~5% 정도의 비율로 혼합되어 있는데, 가열 또는 용매 추출 방식으로 오일샌드에 포함되어 있는 bitumen을 분리하여 정제하면 원유를 생산할 수 있으므로 고유가 시대의 대체에너지원으로 세계적인 석유회사들이 개발을 진행하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 저급 연료원인 오일샌드 bitumen의 활용기술 개발을 위하여 기초특성 분석 결과 bitumen과 가장 유사한 특성을 가지는 것으로 파악된 중질잔사유를 대상으로 가스화를 통한 액체연료 전환을 위해 고점도 시료공급장치, 가스화기, 집진장치, 탈황장치, 수성가스 전환장치, 합성가스 압축장치, DME 전환장치 등으로 구성되는 시스템을 구축한 후 시험을 진행하였다.

• 공업화학
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• 제20권1호
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• pp.62-66
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• 2009

지속적인 연료비용의 상승 및 가채매장량의 한계로 인하여 비재래형 연료 및 공정 부산물의 연료적 가치에 대한 관심이 증가하고 있으며, 그중 대표적인 것이 오일샌드 및 이의 부산물인 코크스의 이용기술이다. 본 연구에서는 오일샌드 코킹 공정에서 발생되는 오일샌드 코크스의 에너지화 이용을 위하여 실험실 규모의 고정층 가스화 시스템을 이용한 연구를 수행하였다. TGA를 이용하여 오일샌드 역청 및 코크스의 연소 반응특성을 확인하였으며, 실험실 규모의 가스 화기를 이용하여 산소/연료 비율, 온도 및 스팀주입량에 따른 가스화 후 생성되는 합성가스의 특성을 파악하였다. 오일샌드 코크스는 높은 탄소함량, 발열량 및 황 함량 특성을 보인 반면 낮은 회재함량과 반응성의 특성을 보였다. 오일샌드 코크스 가스화의 경우 일반적으로 온도, 스팀주입량 증가 및 산소주입량 감소에 따라 $H_2$ 생성량은 증가하였으며 $CO_2$ 생성량은 감소하는 경향을 보였다. 합성가스 발열량은 $2100kcal/Nm^3$ 정도의 값을 보여 오일샌드 코크스의 수소원료 및 연료로서 이용 가능성을 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제40권2호
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• pp.332-341
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• 2023

오일샌드 테일링의 방류 예정 소식은 찬반 논쟁을 이끌고 있다. 노천광 채굴연계 비투멘 추출공정은 폐수의 발생이 필연적이며, 테일링 인공호수에 저장된다. 현재, 방치된 테일링 인공호수의 규모는 갈수록 그 양이 커지고 있다. 테일링 처리가 매우 어려운 원인으로, 테일링 내의 MFT(mature fine tailings) 층의 생성과 연관이 깊다. 테일링 처리를 위해서는, MFT내에 분산된 미립자를 효과적으로 응집시켜 고체와 액체를 분리하는 핵심 공정이 필요하다. 본 논문에서는 먼저 채굴연계 비투멘 추출공정을 소개하였고, 이를 통해 테일링의 구성 성분과 MFT 특성에 대해서 정리하였다. 또한, MFT 처리공정에 대해 살펴보았다. 향후, 효과적인 고분자 응집제의 선정과 효율적인 탈수공정의 연계성으로 MFT 처리가 성공적으로 진행되기를 기대한다.

• 공업화학
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• 제21권4호
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• pp.372-376
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• 2010

세계적인 자원 확보에 대한 경쟁과 재래에너지의 한계성으로 비재래 에너지가 미래의 에너지원으로 주목받고 있다. 그중에서도, 특히 중질유 및 오일샌드를 경질화하여 부가가치를 높이는 중질유분의 고부가화 공정에 대한 수요가 증가하고 있다. 다양한 형태의 중질 탄화수소로부터 Deasphalted Oil (DAO)를 생산하는 Solvent Deasphalting (SDA) 기술이 기존 정제산업에서 사용되어져 왔고, 비재래 에너지원에서의 사용에도 주목받고 있다. 자원 확보 경쟁에 나선 일부 국가에서는 SDA 기술에 대하여 이미 활발한 연구개발 및 DAO의 상업생산을 시작하고 있다. 본 연구에서는 SDA 기술 개발을 위해 필요한 특허분석을 하였고, SDA특허기술이 출원되기 시작한 1970년대부터 최근까지의 한국, 미국, 일본, 캐나다(캐나다 특허는 1950년도 이후 문헌부터 검색), 유럽, 국제특허를 이용하여, 추출, 회수, 용매 및 기타로 세부기술을 분리한 후, 총 334건을 SDA 기술과 관련된 특허로 추출하여 분석하였다. SDA 기술의 연도별 출원동향을 살펴보면, 대략 10년을 주기로 감소하는 구간이 나타나나 전체적으로는 증가하고 있는 경향을 보이고 있으며, 미국특허가 131건(39%)으로 가장 많으며, 그 다음으로 캐나다특허 83건(25%), 유럽특허 45건(13%), 일본특허 35건(11%)으로 나타났으며, 한국특허는 6건(2%)을 출원하여 가장 낮은 출원건수를 보였다. 다른 나라에 비해 SDA 관련 기술이 취약한 한국은 에너지 자원 기술의 효율적 이용을 위해서 SDA 기술에 대한 연구 개발 및 정부지원이 반드시 필요할 것으로 생각된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권1호
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• pp.151-158
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• 2014

Asphaltenes are generally defined by their solubility when a light alkane, such as n-heptane or n-pentane, is mixed with crude oils or oil sand bitumen. However, this definition is nowadays not enough to understand their behaviors during oil recovery, transport, storage, and even refinery operation. Interestingly, the researches regarding asphaltenes have been vastly presented within last decade. This is because the production of heavy oils is becoming larger and asphaltenes are known to play an important role in the property changes of heavy oils. In this paper, the researches regarding molecular weight, aggregation behavior of asphaltenes are introduced and discussed. It is expected that analytical studies will be appeared continuously in the form of global collaboration in order to describe asphaltene molecules as close as possible based on their origin.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.12-21
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• 2022

Steam assisted gravity drainage(SAGD) is a process that drills well in the underground oil sands layer, injects hightemperature steam, lowers the viscosity of buried bitumen, and recovers it to the ground. Recently, direct contact steam generator(DCSG) is being developed to maximize steam efficiency for SAGD process. The DCSG requires high technology to achieve pressurized combustion and steam generation in accordance with underground pressurized conditions. Therefore, it is necessary to develop a combustion technology that can control the heat load and exhaust gas composition. In this study, process analysis of high-pressurized DCSG was conducted to apply oxygen enrichment technology in which nitrogen of the air was partially removed for increasing steam production and reducing fuel consumption. As the process analysis conditions, methane as the fuel and normal air or oxygen enriched air as the oxidizing agent were applied to high-pressurized DCSG process model. A simple combustion reaction program was used to calculate the property variations for combustion temperature, steam ratio and residual heat in exhaust gas. As a major results, the steam production efficiency of DCSG using the pure oxygen was about 6% higher than that of the normal air due to the reducing nitrogen in the air. The results of this study will be used as operating data to test the demonstration device.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권9호
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• pp.571-577
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• 2017

본 연구는 수치해석 기법을 활용하여 오일샌드 플랜트에 사용되는 다상유동분리기의 다양한 유입구 형상에 따른 효율 분석에 관한 연구이다. 본 연구에 사용된 유수분리기(FWKO, Free-water knockout)는 유량 $15,89m^3/d$(100 bbl/d), SOR(Steam-to-Oil Ratio) 3.5의 값을 가지며 Stokes 이론을 기반으로 설계되었다. 모듈화를 위하여 두 개의 유수분리기를 병렬 연결하였고 이에 따른 유입구 형상 최적화를 수행하였다. 유입구를 통해 유입되는 비투멘 에멀젼은 $150^{\circ}C$, 50 bar이며, API는 17의 값을 갖는다. 유수분리공정의 평균체류시간은 물과 오일이 95% 분리되는 시간으로 정의하였다. 다상유동의 밀도차에 의한 중력분리과정을 모사하기 위하여 유한체적법(VOF, Volume Of Fluid)과 상차분모델(DPM, Discrete Phase Model)을 조합하여 활용하였으며 준과도(Pseudo-transient) 해석기법을 활용하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제7권6호
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• pp.350-361
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• 2008

Canada's oil sands contain one of the largest reserves of oil in the world. According to recent estimates, there are nearly 180 billion barrels of oil in the Canadian oil sands trapped in a complex mixture of sand, water and clay. More than 40 companies have been currently operating or developing oil sands facilities since the first production in 1967. The process of oil sands upgrading is similar with down stream refinery, but the corrosion environment in upgrading refinery is often more severe than in the refinery because of high chlorides, mineral contents, carbonic acid, heavy viscosity and fouling, higher naphthenic acid [$NA-R(CH_{2})nCOOH$], and greater sulfur contents. Naphthenic acid corrosion (NAC) which is one of the most critical corrosion issues in up & downstream refinery plants was observed for the first time in 1920's in refinery distillation processes of Rumania, Azerbaizan (Baku), Venezuela, and California. As a first API report, the 11th annual meeting stated sources and mechanism of NAC in early 1930's. API has been developing the risk base standards, such as API RP580, 571, and Publication 581 which are based on the worst NAC damage in the world since 2000. Nevertheless not only the NAC phenomena and control in Canadian sands oil process are not much widely known but also there are still no engineering guidances for the Canadian sands oil in API standards. This paper will give NAC phenomina and materials selection guidance against NA environment in Canadian oil sands upgrading processes.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.80-87
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• 2010

본 연구는 Athabasca 오일샌드광구의 역청 생산방법인, SAGD 수행에 영향을 주는 불균질한 유효투수도의 분포도를 만드는 저류층 모델링 작업 공정을 개발하기 위한 것이다. 암석학적 상 분포는 연구 지역 역청 저류층 내의 불균질성의 주요 원인이다. 대상 매질은 사암과 이암으로 구성된 하천에서 바다로 이어지는 채널로서 이암이 유체의 흐름을 방해해 유효 투수도를 감소시키고 있다. 본 연구에서는 암석학적 상등을 이암의 모양에 따라 마른 특성의 유효투수도를 갖는 세 종류로 분류하였다. 본 연구의 저류층 모델링 작업과정은 상 모델과 투수도 모델링, 두 가지 주요 모듈로 구성되어 있다. 상 모델링은 확률적인 접근을 이용하여 유효투수도 결정에 중요한, 세가지 상등 중에 어떤 종류에 속하는지를 알려준다. 투수도 모델링은 먼저 이암의 체적율을 구하고 그것을 유효투수도로 변환시킨다. 암석상들의 소형 모델에 대한 일련의 시뮬레이션 적용을 통해 이암 체적율을 유효투수도로 변환시키는 변환함수를 얻는다. 탄성파 자료는 지구통계학적 방법으로 상 모델링에 입력되는 상등의 우선 확률을 제공함으로써 상 모델링에 기여한다. 특히, 본 연구에서는 상들의 우선 확률을 개선하기 위해 상등의 예측 시 다양한 탄성파 속성들을 복합적으로 사용하는 신경망 방법을 이용하였다. 상 구분에 있어서의 얼마만큼 개선되었는지를 보여주기 위해 상 모델링 시 개선된 우선 확률을 사용한 결과를 단일 탄성파 속성을 이용하는 기존 방법의 결과와 비교하였다. 다중 탄성파 속성들의 복합적인 사용에서 밀도와 P파 속도를 조합해서 이용하는 것이 상구분을 향상시키는데 필수적이다. 또한 본 연구에서는 검층으로부터 얻은 공극률과 P파 속도, 사진찍은 것 같이 예측된 이암의 부피를 이용하여 sand matrix의 공극률이 정확하게 평가원 연구지역에서, 다른 상등 사이에서 P파 속도가 달라지게 하는 sand matrix의 공극률에 대해서도 논의하였다.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.343-352
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• 2016

지구상에는 1조 6880억 배럴의 원유매장량으로 현재 추세로 채굴하면 향후 53.3년 채굴 가능할 것으로 예측되고 있다. OPEC은 원유값이 10년 내에는 $100이 넘지 않을 것으로 예상하지만, 감산 정책의 정치적 이슈가 등장하면 원유값은 급격히 상승할 수도 있다. 따라서 일반 원유의 고갈에 대비해 비재래형 원유자원인 오일샌드나 비튜맨과 같은 중질유에 대한 관심이 높아지고 있다. 중질유는 일반적으로 레진이나 아스팔텐이라 부르는 탄소수가 60이 넘는 분자량이 높은 화합물 함량이 높아 점도가 높고 끓는점이 높다. 일반 원유를 감압 증류할 때 부생되는 감압잔사유(vacuum residue)는 물리화학적 물성들이 중질유와 비슷하다. 중질유의 채굴을 위해서는 점도를 낮추는 기술이 중요한데 본 리뷰논문은 상업적으로 사용되고 있는 aquathermolysis 기술을 검토하여 보았고 감압잔사유에 적용하여 보았다. 감압잔사유에는 니켈(Ni)과 바나듐(V)과 같은 전이금속이 함유되어 있는데, 이를 고도화하기 위해서는 전이금속 제거가 선행되어야 한다. 본 리뷰 논문에서는 감압잔사유로부터의 전이금속 제거 기술에 대한 최근 연구결과를 정리하여 보았다.