• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.218-226
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• 2022

최근 선진국들은 수소경제 및 탄소중립 사회로의 전환을 위해 수소에너지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이산화탄소(CO₂)를 배출이 없는 친환경적인 수소(H₂) 생산 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 암모니아(NH₃) 분해 수소 제조를 위해 루테늄 알루미나(Ru/Al₂O₃) 분말 촉매와 함께 알루미나 졸(alumina sol)의 무기바인더(inorganic binder)와 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose)의 유기바인더(organic binder)를 사용하여 딥 코팅(dip coating) 방법으로 루테늄 알루미나 메탈 모노리스 코팅 촉매를 제조하였다. 딥 코팅을 위한 촉매 슬러리의 최적 비율로 촉매와 무기바인더의 중량 비율을 1:1로 고정하여 유기바인더 0.1일 때 1회 딥 코팅 시 촉매 코팅양은 61.6 g L^-1이다. 이때 메탈모노리스 표면에 코팅된 촉매 층의 균일한 두께 (약 42 ㎛)와 결정상을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 X-ray 회절분석(X ray diffraction, XRD)을 통해 확인하였다. 또한, 암모니아 분해 수소 제조의 최적 공정조건을 찾고자 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 이용하여 반응온도와 공간속도의 독립변수에 따른 암모니아 전환율에 대한 수치 최적화 회귀식 모델을 계산하였다. 이러한 결과로부터 암모니아 분해 수소생산을 위한 상업적 규모의 공정운전 기본설계 자료로 활용이 가능하다.

• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.1-13
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• 2012

본 연구에서는 퇴적암지역에서 발달하는 지질구조들이 비탈면의 안정성에 어떠한 영향을 미치는지를 이해하고자 하였다. 연구지역과 같이 퇴적암지역 비탈면의 경우, 도로 양쪽의 비탈면이 층리의 경사방향에 따라 매우 다른 양상을 보인다. 또한 단층대가 존재하는 경우에는 보강공사가 완료된 후에도 지속적인 파괴가 관찰되고 있었다. 하지만 대부분의 대규모 단층에서 비탈면 안정성 조사 시 단층대를 정확하게 인지하기 어려워 새로운 누적절리밀도를 통한 단층대 인지방법을 제안하였다. 또한 최근 대규모 공사로 인하여 많은 비탈면들이 다면비탈면의 형태로 나타나는 경우가 많다. 이 경우 일정한 주향을 가진 대표비탈면들의 방향에 따라 구간을 설정하고, 이를 바탕으로 비탈면 안정성 분석을 실시하여, 각 구간에 따라 다른 비탈면 안정성 평가가 이루어져야 하는 예를 보여주었다. 따라서 퇴적암지역에서의 비탈면설계 시 층리와 불연속면의 방향 그리고 이들 사이의 상관관계 등 지질구조들의 발달특성을 잘 고려한다면 공사단계에서도 작업의 효율을 높일 수 있고, 공사 후에도 비탈면의 안정성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.145-155
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• 2000

불연속면의 방향성은 암반의 과도변형이나 안정성에 영향을 미치는 특성 때문에 암반사면의 안정성 평가에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 불연속면의 방향측정에는 시추공(borehole)을 이용한 측정법이나 노두에서의 scanline을 이용하는 측정법과 같은 선형 측정법이 보편적으로 이용되나 이러한 측정 기법을 이용하여 획득한 자료들은 측선의 방향에 따라 쉽게 왜곡된다. 이러한 왜곡을 수정하기 위한 가중치 (weighting factor)가 적용되어도 특정 방향의 측선을 따라 자료를 획득할 경우 그 왜곡은 쉽게 보정되어지지 않는다. 즉, 불연속면의 방향자료 수집을 위해 이용된 선형 측선이 불연속면의 방향과 평행할 경우 대부분의 측선과 평행한 불연속면들은 조사 결과에 포함되지 않으며 이러한 현상은 불연속면들의 방향성 파악에 심각한 오류를 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 수직 측선 (borehole)에 의해 수집되어진 방향자료들과 수평 측선 (scanline)에 의해 수집되어진 방향자료들을 비교하였다. 서로 다른 두 방법에 의해 수집되어진 방향자료들은 큰 차이를 보이며, 이로 인해 불연속면들의 대표적인 방향성 결정에 장애가 되어진다. 불연속면의 경사각 분포와 수평과 수직 측선에 의해 수집되어진 자료들의 비교를 위해 등면적 극 평사투영망(polar stereo net)을 이용하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권9호
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• pp.41-55
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• 2014

일반적으로 암반 터널 지진해석 시 절리의 영향을 무시하며 암반을 연속체라 가정한다. 하지만 이와 같은 가정의 적절성에 관해서는 연구된 바 없다. 본 연구에서는 응답변위법을 적용하여 지진동에 의하여 유발되는 암반 절리의 변위가 터널의 응답에 미치는 영향을 일련의 개별요소법을 이용하여 수치적으로 규명하였다. 해석에는 절리와 터널의 교차위치, 절리의 강성, 경사, 간격, 그리고 암반과 터널 사이의 인터페이스 강성이 고려되었다. 해석 결과, 절리의 강성이 터널에 가장 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 절리의 간격은 클수록 변위가 국부적으로 집중되어 응답이 증가하는 것으로 나타났다. 절리의 경사는 정적인 경우와는 상반되게 $45^{\circ}$에서 응답이 가장 작게 계산되었다. 이는 전단변형으로 인하여 수직면과 수평면에 큰 전단응력이 작용하여 주응력면이 $45^{\circ}$로 회전하기 때문인 것으로 판단된다. 결과적으로 절리의 경사, 간격, 강성 모두 터널의 응답에 큰 영향을 미치며 특히 간격이 큰 미끈한 수직 또는 수평방향 절리가 터널을 통과하는 경우가 가장 위험한 것으로 나타났다. 또한 터널 라이닝에는 휨응력보다는 전단응력이 큰 폭으로 증가하므로 내진설계 시 이를 반드시 검토해야 할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제41권6호
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• pp.763-771
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• 2008

불확실성은 사면의 안정성을 해석하는 과정에서 특성자료의 부족이나 지질공학적 특성의 공간적 변동성 등의 원인으로 포함되며 따라서 불확실성으로 인해 변수들의 정확한 값을 획득하기 힘들게 된다 이러한 문제점을 해결하기 위하여 확률론적 해석기법이 활용되어 왔으며 최근에는 퍼지집합이론(fuzzy set theory)을 이용한 해석기법이 활용되고 있다. 특히 확률변수들의 자료 양이 제한적인 경우 변수의 확률특성을 정확하게 파악하기 힘들어 확률론적 해석기법의 활용이 제한적일 수 있으며 이러한 경우 퍼지집합이론은 확률변수의 특성을 효과적으로 표현할 수 있다. 본 연구에서는 암반사면의 안정성 해석과정에서 포함되는 불확실성을 정량화하기 위해 퍼지신뢰도척도(fuzzy reliability measure)를 활용하여 분석을 수행하였으며 특히 암반사면의 안정성에 영향을 미치는 여러 지질공학적 특성중 불연속면의 경사와 내부마찰각을 삼각형 퍼지숫자(fuzzy number)로 해석하였다 이를 위하여 연구대상사면을 선정하여 암반사면에서 발생하는 평면파괴를 대상으로 분석을 수행하였다. 퍼지신뢰도(fuzzy reliability) 해석에서는 퍼지숫자에 대한 퍼지 연산을 통해 퍼지신뢰도 지수(fuzzy reliability index)를 획득하였으며 이러한 결과를 확률론적 해석 결과와 비교하기 위하여 몬테카를로모사기법(Monte Carlo simulation)과 점추정법(point estimate method)을 이용한 확률론적 해석을 수행하였다. 해석결과 불충분한 자료 등으로 인해 불확실성의 정량화가 어려운 경우 퍼지신뢰도 해석을 통해 적절한 퍼지신뢰도 지수와 파괴확률을 획득할 수 있을 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제6권4호
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• pp.171-179
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• 2003

육상 및 해상 탐사를 할 경우 음원에 따른 수진기는 등간격으로 설치한다. 수진기의 간격을 좁게 설정하여 탐사를 할 경우 자료 획득 과정에서 많은 비용 및 시간이 소요되므로 일반적으로 적절한 간격으로 배치한다. 수진기 간격이 넓으면 공간 알리아싱이 발생한다. 공간 알리아싱이 있는 탐사 자료를 이용해 자료 처리를 할 경우 좋은 결과를 얻을 수 없다. 이러한 경우 자료 처리 과정에서 트레이스 보간을 이용하여 자료 처리 결과를 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 공간 알리아싱이 생긴 탄성파 자료 처리에 많이 이용되는 트레이스 보간법 중에서 복잡한 지하구조의 경사에 대한 정보 없이 보간이 가능한 Spitz의 보간 방법을 적용하였다. 주파수-공간 영역에서 선형 이벤트가 존재하는 등간격으로 이루어진 트레이스에 대하여 예측 필터와 기존의 트레이스를 이용하여 새로운 트레이스를 보간하였다. 본 알고리즘을 인공합성 탄성파 자료, 무작위 잡음을 넣은 인공합성 탄성파 자료, 실제 탐사를 통해 얻은 자료에 적용하여 알고리즘의 적용성을 검토하였다. 보간 수행 후에는 동일한 수진기 배열에 대하여 수행전보다 수진기의 간격이 좁아지고 수진기의 개수가 늘어난 효과를 얻었다. 또한 보간된 트레이스간의 이벤트의 연속성도 증가되었다. 이와 같은 보간법을 공간 알리아싱이 있는 탐사 자료에 이용하면 구조보정을 통하여 향상된 영상을 얻을 수 있을 것이라 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제44권1호
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• pp.83-94
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• 2011

베네주엘라 중앙에 위치한 오리노코강을 따라 55,000 $km^2$의 면적에 동서로 길게 자리하는 오리노코 오일벨트에는 원시부존량이 약 1조 3천억 배럴, 가채매장량이 2,500억 배럴에 달하는 초중질유가 매장되어 있다. 베네주엘라 초중질유는 API 비중이 $10^{\circ}$ 이하이고, 점성도가 5,000 cP 정도로 무겁고 점성이 큰 탄화수소 자원이다. 오리노코 지역의 초중질유는 1930년대 최초로 보고되었지만, 이들의 상업적 개발은 1990년대에 이르러 비가열식 일차생산기법을 통해서 본격적으로 이루어지기 시작하였다. 오리노코 오일벨트는 초중질유 분포 양상에 의해 보야카, 주닌, 아야쿠초, 카라보보의 생산광구로 나누어지며, 이들은 모두 31개의 생산블럭으로 소분류된다. 현재 각 생산블럭은 베네주엘라 PDVSA와 외국계 기업의 합작 형태로 개발되고 있으며, 20개국 이상이 초중질유 개발 프로젝트에 참여하고 있다. 오리노코 오일벨트는 베네주엘라의 주요 석유분지 가운데 하나인 동베네주엘라 분지의 남쪽지역에 위치한다. 동베네주엘라 분지는 쥬라기 판 분화에 의해 형성되기 시작한 수동형 대륙 주변부 분지로 그 면적은 약 120,000 $km^2$이다. 동베네주엘라 분지에서 백악기 말에 형성된 석회질 셰일은 초중질유의 주요 근원암이다. 분지 내 탄화수소는 북쪽에서 남쪽으로 평균 150 km를 이동하면서 생분해작용을 거쳤으며, 이로 인해 점성과 비중이 높은 초중질유를 분지 남쪽 경계부인 오리노코 지역에 형성하였다. 주요 초중질유 저류층인 마이오세 오피시나층은 하성-에스츄어리 퇴적환경에서 발달한 미고결 사질 및 이질이 교호하는 퇴적체이다. 또한 오피시나층은 판의 운동에 의한 압축작용과 분지침강에 의해 형성된 다수의 신생대 단층이 분포하여 복잡한 저류층 지질 특성을 나타낸다. 불균질한 저류층 암상 분포와 복잡한 지질 구조의 저류층에서 경제적인 생산정의 설계와 효율적인 초중질유 회수를 위해서는 초중질유 저류층의 발달 과정과 그로 인한 지질학적 특성에 대한 심도 깊은 이해가 필요하다. 본 연구에서는 오리노코 초중질유 저류층에서 (1) 사질 저류층 두께 및 분포, (2) 이질 퇴적층의 분포, (3) 단층의 기하학적 분포, (4) 저류층 대상 심도 및 지열 특성, (5) 저류층 지중 응력상태, (6) 초중질유의 화학적 조성 등을 초중질유 생산성에 상대적으로 큰 영향을 미치는 주요한 지질학적 특성으로 주목하였다. 이러한 오리노코 지역의 지질학적 특성들은 3차원 탄성파 탐사, 시추간 물리검층과 같은 최신 기술들을 통해 앞으로 보다 빠르고 정확하게 규명되어질 것으로 기대된다.