• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.91-98
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• 2013

에너지 소비량 증가 및 고유가로 인한 에너지 자원 수급의 불안정 상황에서 새로운 차세대 에너지원으로 셰일가스가 관심을 받고 있다. 셰일가스는 풍부한 매장량과 고른 지역적 분포로 인해 기존의 에너지 역학 구도까지 바꿀 것으로 기대되고 있다. 셰일가스의 개발과정은 시추와 파쇄 및 생산의 과정으로 이루어지는데 이러한 셰일가스 개발과정에서 요구되는 수평시추, 수압파쇄 등의 핵심 기술과 개발과정에 발생하는 환경 이슈문제, 그리고 이를 해결하기 위한 추가 요구 기술과 현재의 연구 진행 현황 등을 살펴보고자 한다.

• 자원환경지질
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• 제47권3호
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• pp.291-302
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• 2014

중국 정부와 산하기관들은 자국의 불안정한 자원수급을 위해 노력하고 있다. 중국 국토자원부(MNR)는 광물에너지자원 잠재력과 가채매장량 평가를 위해 중국 국토자원규획(1999~2010), 중국 광산자원조사규획(2008~2020), 중국 셰일가스산업정책 공고(2013), 중국 셰일가스 자원평가 및 우선 개발지역 선정 프로젝트(2012), 중국 셰일가스 개발규획(2011~2015) 등과 같은 국가 차원의 시책을 시행하였다. 중국의 셰일가스 자원은 국가 매장량의 대부분으로 평가된 우수한 잠재력을 가진 쓰촨분지와 타림분지, 2개의 거대 퇴적분지는 있는데, 이미 전 국토에 걸쳐 셰일가스 가채 매장량이 광범위하게 분포하는 것으로 조사되었다. 중국의 셰일가스 가채 매장량 규모는 31조 $m^3$(1,115조 cubic feet) 정도로 평가되고 있으며, 중국의 미국, 캐나다와 함께 세계 3대 셰일가스 상업생산이 가능한 국가 중의 하나이다. 지금 중국은 셰일가스의 상업생산을 증진하기 위한 기술개발과 가채 매장량의 확충을 위한 조사 탐사활동에 매진하고 있다. 중국의 이러한 정책과 개발 관련 기술분석을 토대로 할 때, 우리는 국제 유가시장 변동 등에 따른 중국의 셰일가스 개발과 R&D 동향을 적극적으로 모니터링 되어야 한다고 사료된다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.75-81
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• 2013

셰일가스는 전 세계의 에너지 사용방식을 크게 변화시킬 만한 잠재력을 가지고 있다. 그러나 셰일가스 생산과정에서의 물의 사용과 폐수의 처리와 관련된 환경문제에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 논문은 셰일가스 용수관리와 관련된 이슈를 제시하고 이러한 이슈를 해결하기 위한 기존 기술들에 대한 내용을 소개하고 있다. 또한 본 논문은 정삼투와 막증류와 같이 셰일가스 폐수처리를 위한 새로운 기술의 전망에 대해서도 다루고 있다.

• 한국가스학회지
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• 제21권3호
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• pp.61-69
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• 2017

생산성을 증대시키는 기술의 발달로 상업적인 생산이 가능해진 비전통 가스에 대한 개발이 북미를 중심으로 진행되고 있다. 셰일 저류층은 유체투과도가 낮으며, 일반적인 석유자원과 달리 수압파쇄로부터 생성된 균열을 통해 가스 생산이 이루어지므로 초기의 생산 감퇴율이 큰 반면 후반부에서는 감퇴하는 변화율이 매우 작은 특징을 나타낸다. 이러한 셰일가스의 생산량 변동성으로 인해 단일 예측값을 산출하는 생산감퇴곡선분석기법을 생산량 자료 분석에 적용할 경우 불확실성을 고려하기 어렵다. 이 연구에서는 미국 Eagle Ford 지역의 생산정 자료에 대하여 확률론적 기법 중 하나인 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하였으며, 생산감퇴곡선인자에 대한 난수발생 시 핵밀도 함수를 활용하여 분포에 대한 가정 없이 자료의 특성을 반영한 확률분포를 도출하였다. 또한, 일반적으로 사용되고 있는 Arps 쌍곡선함수와 치밀/셰일층의 특성을 고려하여 생산량 예측이 가능한 Modified SEPD 적용에 있어 단일값이 아닌 확률에 따른 궁극가채량을 예측함으로써 불확실성을 최소화하고자 하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.189-195
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• 2019

논문에서는 상용급 가스터빈을 대상으로 해서 셰일가스를 연료로 공급할 때 유동 및 연소특성을 3-D 수치해석적 방법으로 구하였다. 이 때, Standard k-e 난류모델, 2단 메탄산화반응, Finite rate/Eddy dissipation 반응모델, DTRM 복사모델이 사용되었고, 기준조건(도시가스, PR 0.07)에서 출구 측에서 형성되는 온도는 이전 문헌 값과 비슷한 값을 보였다. 위 모델을 바탕으로 해서 연료조건으로 기존의 도시가스 외에 세 가지 셰일가스 조건(도시가스 대비 열량기준 80%, 90%, 105%)을 선정하였고, 각 연료조건에 대하여 세 가지 연료분사조건(PR=0.7, 0.9, 0.11)에 대한 해석을 수행하였다. 해석결과, 모든 셰일가스 연료공급 조건에 대하여 도시가스 대비 온도 혹은 NOx 측면에서 연소안정화를 만족하였다. 또한 모든 조건에 대해서 PR이 증가할수록 출구측 평균온도는 일정했지만 NOx량은 증가하였다. 이는 파일럿비가 증가할수록 상대적으로 확산연소가 증가했기 때문이다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.325-333
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• 2014

대표적인 비재래에너지자원인 셰일가스 생산을 위해서는 수압파쇄가 핵심적인 기술이다. 암석의 취성도는 셰일가스 생산을 위한 수압파쇄 효율결정의 가장 중요한 물성 중 하나이며, 셰일의 취성도가 클수록 셰일가스 생산량이 증가하는 관계를 보인다. 암석의 취성은 다양하게 정의되며 표준화된 정의가 없어 혼란이 존재한다. 본 논문에서는 취성도의 다양한 개념들을 살펴보고 실내 실험값을 이용하여 취성도를 측정하고 각기 다르게 정의된 취성도간의 상관관계에 대해서 고찰해보았다. 일반적으로 일축압축강도와 인장강도의 비율로 나타내는 취성도와, 탄성계수와 포아송비를 이용한 취성도를 비교하였을 때 같은 암석에 대한 취성도 간에 매우 약한 양의 상관관계를 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 포아송비의 경우 취성도에 미치는 영향이 명확하지 않은 것으로 나타났다. 수압파쇄 결과를 예측하기 위한 지표로써 취성도를 적용하기 위해서는 취성도의 개념의 표준화가 필요한 것을 알 수 있다.

• 광물과 암석
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• 제33권4호
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• pp.419-426
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• 2020

비전통 저류층에서 에너지 자원의 회수율을 높이기 위해서는 저류층 내의 미세 공극 형태와 연결도 등을 포함하는 공극 구조 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 셰일 저류층 내 나노스케일의 공극 구조 연구에 적합한 조건과 방법을 찾기 위해 집속 이온 빔 시스템(Focused Ion Beam, FIB)과 이온 밀링 시스템(Ion Milling System, IMS)을 이용하여 분석을 진행하였다. 셰일 저류층 내 공극 구조 연구를 위해 리아드 분지에서 획득된 A-068 시추공의 시료를 사용하였다. 각 시료마다 특성이 다르기 때문에 시료 전처리 방법과 조건을 달리하여 최적의 조건을 찾았고 FE-SEM을 이용하여 공극 이미지를 획득하였다. 연구 결과 국소 부위의 공극구조를 관찰하기 위해서는 FIB를 사용하여 시표 표면을 밀링 후 바로 공극 이미지를 얻는 것이 효율적이고 반면에 넓은 면적을 단시간에 밀링하여 여러 공극 구조를 관찰하기 위해서는 IMS를 이용해야 한다는 것을 확인했다. 특히 탄산염 광물 함량이 높고 강도가 큰 암석에 대해서는 FIB보다는 IMS를 활용하여 밀링을 수행해야 공극 구조 관찰이 가능하다는 사실이 밝혀졌다. 본 연구를 통해 셰일 저류층 내 공극 구조 관찰을 위한 방법이 정립되었으며 향후 이를 이용한 셰일 가스 저류층 시료 분석을 통해 공극의 크기나 형태가 셰일가스 회수 증진에 미치는 영향을 밝힐 수 있을 것이다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제13권3호
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• pp.119-125
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• 2017

A novel two stage cylindrical cyclone was developed for a 3 phase separator in shale oil production industry. The cyclone performance was compared with a cone type cyclone and multi cyclone at the same experimental condition using water and oil mists generated by a humidifier and atomizer at the flow rate 1 to $2m^3/min$. The removal efficiency of total suspended water droplets by the novel cyclone, calculated using inlet and outlet concentrations measured by an optical particle counter, was 99% which is higher than 90% of oil droplet removal efficiency at $2m^3/min$. It might be due to the evaporation of small water droplets during the tests. The water and oil droplet removal performance of the novel cyclone based on the quality factor which is a function of pressure drop and removal efficiency was the highest among three cyclones. The results indicate that the cyclone could be an economical device to remove water and oil mists from shale gas generation processes where a huge three phase separator is commonly used.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.62-72
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• 2020

본 연구에서는 캐나다 혼리버(Horn-River) 분지를 대상으로 셰일가스 저류층의 신뢰성 있는 생산성 평가와 미래 생산량 예측을 위한 효율적인 이력검증(history matching) 방법을 제안하였다. 이를 위해 셰일가스 저류층의 물성인자가 생산성에 미치는 영향을 분석하기 위한 민감도 분석을 수행하였으며, 그 결과를 바탕으로 저류층 물성인자를 4가지 case로 분류하여 이력검증의 목적함수로 활용하였다. 이력검증 이후 추가 취득된 약 3년간의 생산 자료를 포함하여 맹검시험(blind test)을 수행한 결과, Case 1(모든 물성인자)은 7.67%, Case 2(생산 영향인자)는 7.13%, Case 3(제어 가능 물성인자)는 17.54%, Case 4(제어 불가능 물성인자)는 10.04%의 생산량 오차율이 나타났다. 이는 이력검증을 수행한 초기 4년간의 생산 자료의 경우에는 모든 물성인자를 고려한 생산예측이 효과적이나, 향후 생산량 예측을 함에 있어 Case 2와 같이 생산성에 대해 민감도가 높은 물성인자를 고려할 때 가장 높은 신뢰도가 나타남을 의미한다. 가장 높은 신뢰도를 갖는 Case 2 모델을 이용해서 예측한 셰일가스 저류층 생산정의 긍극가채매장량은 2030년 12월 기준 약 17.24 Bcf이며, 원시부존량 대비 회수율은 약 32.2%이다.

• 터널과지하공간
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• 제24권6호
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• pp.418-429
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• 2014

지열에너지, 원유회수증진을 포함한 석유/가스개발, 셰일가스 개발과 이산화탄소 지하저장(CCS)의 네가지 에너지개발기술에서 시추공 유체주입 및 배출과정에서 발생하는 유발지진에 관하여 문헌조사를 통하여 사례를 분석 하였다. 기술문헌에 보고된 가장 큰 유발지진은 지하 저류층으로 큰 부피의 유체가 주입 된데 비하여 배출은 적어 평형이 취해지지 않았던 프로젝트와 관련이 있다. 자료의 통계적 분석 결과, 주입되고 배출된 유체의 순주입량의 정도가 지하의 응력조건, 공극유압 등 유발지진을 일으키는 여러 요인들을 포함하여 표현하는 단일변수 역할 을 할 수도 있다는 것을 보여주고 있다. 따라서 지열개발과 대부분의 석유, 가스개발과 같은 에너지 개발프로젝트는 총 주입량과 총 배출량의 평형을 유지하도록 설계 함으로서 유발지진이 일어날 확률을 대폭 줄일 수도 있다. 반면에 장기간에 걸쳐 많은 양을 주입하는 폐수 처리정이나 CCS 프로젝트가 보다 큰 유발지진을 일으킬 개연성이 있는 것으로 나타났다.