• 청정기술
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• 제29권3호
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• pp.185-192
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• 2023

본 연구는 '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템' 개발 목적으로 열분해 실험을 진행하기 전, 공정 모사용 기본 데이터 확보를 위해 수행되었다. 폐플라스틱 대체 물질로 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)을 열분해 시료로 사용하였으며, 본 시스템에서 열전달 매체로 활용되는 유동사(이하 sand)를 사용하였다. 촉매 열분해 실험을 수행하기 위해 Mn계 물질(이하 Mn)을 촉매로 선택하였으며, sand에 담지하여 촉매 열분해 실험을 수행하였다. 열중량 분석기(Thermogravimetric analyzer, TGA)를 이용하여 PP의 기본 물성을 분석하였고, 질소 분위기 600℃ 조건에서 촉매 열분해를 통해 액상 오일을 생성하였다. 생성된 액상 오일은 GC/MS 분석을 통해 탄소 수 분포를 확인하였다. 본 연구에서는 Mn 담지 유무와 함량 변화에 따른 액상 오일 수율과 오일 내 탄화수소 분포에 미치는 영향을 조사하였다. Mn/sand를 이용하면 sand를 단독으로 활용한 열분해와 비교하여 잔여물이 감소하고 오일 수율이 증가하였다. 또한 Mn 함량 증가에 따라 액상 오일 내 C₆~C₉ 범위 휘발유 비율이 점차 증가하였으며, 오일 내 C₁₀보다 탄소 수가 큰 경유 및 heavy 오일 분포가 감소하는 것으로 확인되었다. 종합하면, Mn을 촉매로 활용하고 함량 변화를 통해 액상 오일 회수량을 증가시키고 생성물 내 휘발유 비율을 증가시킬 수 있을 것으로 판단하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권5호
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• pp.901-905
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• 2004

The degradation and mineralization of crude oil were investigated over 50-days in three soils, loamy sand, sand, and combusted loamy, which were artificially contaminated with crude oil (50 g $kg^{-1}$) and inoculated with Nocardia sp. H17-1. The degradation efficiency of total petroleum hydrocarbon (TPH) in sand was the highest at 76% among the three soils. The TPH degradation rate constants $(k_{TPH})$ in loamy sand, sand, and combusted loamy sand were 0.027 $d^{-1}$, 0.063 $d^{-1}$, and 0.016 $d^{-1}$, respectively. In contrast, the total amount of $CO_2$ evolved was the highest at 146.1 mmol in loamy sand. The $CO_2$ evolution rate constants (k_{CO2})$ in loamy sand, sand, and combusted loamy sand were 0.057 $d^{-1}$, 0.066 $d^{-1}$, and 0.037 $d^{-1}$, respectively. Therefore, it seems that the degradation of crude oil in soils can be proportional to the soil pore space and that mineralization can be accelerated with the increase of organic substance.

• 지질공학
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• 제25권4호
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• pp.577-585
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• 2015

본 연구에서는 유류로 오염된 모래의 지반공학적 특성에 대하여 분석하였다. 오염물로 사용한 유류는 점도특성을 고려하여 등유, 원유, 자동차 엔진오일을 선정하였고, 모형지반은 주문진 표준사를 사용하였다. 실내시험은 다짐시험, 투수시험, 직접전단시험을 유류의 오염비율에 따라 수행하였다. 투수시험에서 유류의 함유비가 증가할수록 오염되지 않은 지반에 비해 투수계수가 점진적으로 저하되었다. 내부마찰각은 오염되지 않은 지반보다 상대적으로 감소하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권2호
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• pp.107-123
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• 2024

The drilling angle of the well is an important factor that can affect the sand production process and make its destructive effects more severe or weaker. This study investigated the effect of different well angles on sand production for the Asmari Formation, located in one of the oil fields southwest of Iran. For this purpose, a finite difference model was developed for three types of vertical (90°), inclined (45°), and horizontal (0°) wells with casing and perforations in the direction of minimum and maximum horizontal stresses, then coupled with fluid flow. Here, finite element meshing was used, because the geometry of the model is so complex and the implementation of finite difference meshes is impossible or very difficult for such models. Using a combined FDM-FEM model with fluid flow, the sand production process in three different modes with different flow rates for the Asmari sandstone was investigated in this study. The results of numerical models show that the intensity of sand production is directly related to the in-situ stress state of the oil field and well drilling angle. Since the stress regime in the studied oil field is normal, the highest amount of produced sand was in inclined wells (especially wells drilled in the direction of minimum horizontal stress) and the lowest amount of sand production was related to vertical wellbore. Also, the Initiation time of sand production in inclined wells was much shorter than in other wellbores.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.232-239
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• 2021

본 연구는 '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템'이라는 새로운 시스템 개발을 위해 열분해 실험을 수행하기 전에 공정 모사를 위한 기본 데이터를 얻기 위하여 수행되었다. 기초 열분해 실험에서는 폐플라스틱 대신 폴리프로필렌(PP)을 모델 물질로 선택하였고, '열매체 및 가스 순환형 열분해 시스템'에서 열전달 매체로 활용되는 유동사(이하 sand로 표기)를 사용하였다. Ni은 촉매 열분해를 촉진하기 위해 모래에 활성 촉매로 담지하였다. 열중량분석기(thermogravimetric analyzer, TGA)를 이용하여 PP의 기본 물성을 분석하고, N₂ 분위기 600 ℃에서 열분해하여 액상 오일을 생산하였다. 촉매 열분해 반응을 통해 생성된 액상 오일은 GC/MS를 이용하여 탄소 수 분포를 분석하였다. 이번 연구에서는 열분해 공간 속도와 촉매량의 변화가 열분해 후 생성되는 액상 오일 수율과 액체 연료의 탄소수 분포에 미치는 영향을 조사하였다. Ni/sand를 이용하면 열분해 오일 수율은 공간속도 30,000 h^-1에서 10 wt% Ni/sand 하나의 조건을 제외하고 오일 수율이 증가하였고, C₆ ~ C₁₂사이의 탄화수소의 비율은 증가하였다. 공간속도가 증가하면 더 높은 열분해 오일 수율을 얻었으나, C₆ ~ C₁₂사이의 탄화수소의 비율은 감소하였다. 1 wt% Ni/sand를 이용한 경우, 10 wt% Ni/sand를 사용할 때 보다 액상 오일 수율은 더 높았다. 결론적으로 공간속도 10,000 h^-1에서 1 wt% Ni/sand를 이용하였을 경우 오일 수율은 60.99 wt%이고, 42.06 area%의 가장 높은 C₆ ~ C₁₂ 탄화수소의 비율이 나타났다.

• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-11
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• 2008

오일샌드는 비재래형(unconventional) 석유자원의 하나로서 비투멘(bitumen), 물, 점토, 모래의 혼합물이다. 오일샌드 비투멘은 API 비중이 $8-14^{\circ}$이고 점도가 10,000 cP 이상인, 매우 무겁고 점성이 큰 탄화수소 자원으로서 일반적으로 지표나 천부퇴적층에서 유동성을 갖지 않는다. 오일샌드 비투멘은 주로 캐나다 앨버타주와 사스캐추완주에 분포하고 있으며, 캐나다에만 원시부존량이 1조 7천억 배럴, 확인매장량이 1천 7백억 배럴에 달한다. 대부분은 앨버타주 포트 멕머레이(Fort McMurray) 인근의 아사바스카(Athabasca), 콜드레이크(Cold Lake), 피스리버(Peace River) 지역에 매장되어 있다. 캐나다 오일샌드 저류지층은 아사바스카 지역의 멕머레이층(McMurray Fm)과 클리어워터층(Clearwater Fm), 콜드레이크 지역의 멕머레이층(McMurray Fm), 클리어워터층(Clearwater Fm), 그랜드래피드층(Grand Rapid Fm), 피스리버 지역의 블루스카이층(Bluesky Fm)과 게팅층(Gething Fm)이다. 이들 지층은 하부 백악기 지층으로서 중생대 초-중기에 발생한 북미판과 태평양판의 충돌과 그로 인한 대륙전면분지(foreland basin)의 형성과정에서 퇴적되었다. 분지의 기반암은 복잡한 지형을 갖는 고생대 탄산염암이며, 그 위에 북미대륙 북쪽의 보레알해(Boreal Sea)로부터 현재의 북미대륙 서부를 남북으로 관통하는 전기백악기내해로(Early Cretaceous Interior Seaway)를 따라 해침이 발생하면서 오일샌드 저류지층이 형성되었다. 세 개의 주요 오일샌드 분포지역 가운데 80% 이상의 오일샌드를 매장하고 있는 아사바스카 지역의 저류지층인 멕머레이층과 크리어워터층의 최하부층원인 와비스코 층원(Wabiskaw Mbr)은 전기 백악기 시기의 해침층서를 잘 반영하고 있다. 멕머레이층 하부에는 하성기원의 퇴적층이 발달하고, 상부로 가면서 점차로 조석기원의 천해 퇴적층이 우세해지며, 와비스코 층원에 와서는 의해 세립질 퇴적층이 광역적으로 분포한다. 이러한 해침기원의 상향 세립화 경향은 아사바스카 오일샌드 부존지역에서 일반적으로 관찰된다. 오일샌드 부존지층은 일반적으로 불균질 저류층이며, 주요 저류층은 하성퇴적층이나 에스츄어리(estuary) 기원의 퇴적층에 발달한 하도-포인트 바 복합체(channel-pont bar complex)이다. 이러한 하도-포인트바 복합체는 범람원 및 조수평원 세립질 퇴적층이나 만-충진(bay-fill) 퇴적층과 함께 멕머레이층을 형성한다. 멕머레이층 상부에 오는 와비스코 층원은 주로 외해 세립질 퇴적층으로 이루어져 있으나, 멕머레이층을 대규모로 침식하는 하도사암층이 지역적으로 발달하기도 한다. 캐나다에서 오일샌드는 주로 노천채굴(surface mining)과 심부열회수(in-situ thermal recovery) 방식으로 생산한다. 50 m 미만의 심도에 묻혀있는 오일샌드는 노천채굴 방식으로 회수하여 비투멘 추출(extraction)과 개질(upgrading)과정을 거쳐 합성원유(synthetic crude oil)로 생산된다. 반면에 150-450 m 심도에 묻혀있는 오일샌드는 주로 심부열회수 방식으로 비투멘을 회수하여 비교적 간단한 비투멘 블렌딩(blending)과정을 통해 유동성을 증가시켜 정유시설로 운반한다. 심부열회수 방식으로 오일샌드를 개발할 경우 주로 스팀주입중력법(SAGD: Steam Assisted Gravity Drainage)이나 주기적스팀강화법(CSS: Cyclic Steam Stimulation)이 사용된다. 이러한 방법들은 저류층에 스팀을 주입하여 저류층 내의 온도를 상승시킴으로써 비투멘의 유동성을 증가시켜 회수하는 기술을 사용한다. 따라서 오일샌드 저류층 내부의 스팀전파효율을 결정하는 저류지층의 주요 지질특성에 대한 이해가 선행되어야 효과적인 생산설계와 효율적인 생산을 수행할 수 있다. 오일샌드 생산에 영향을 미치는 저류층의 주요 지질특성에는 (1)비투멘 샌드층의 두께(pay) 및 연결성(connectivity), (2) 비투멘 함량, (3) 저류지역 지질구조, (4) 이질배플(mud baffle)이나 이질프러그(mud plug)의 분포, (5) 비투멘 샌드층에 협재하는 이질퇴적층의 두께 및 수평연장성(lateral continuity), (6) 수포화층(water-saturated sand)의 분포, (7) 가스포화층(gas-saturated sand)의 분포, (8) 포인트바의 성장방향성, (9) 속성층(diagenetic layer)의 분포, (10) 비투멘 샌드층의 조직특성 변화 등이 있다. 이러한 지질특성에 대한 고해상의 분석을 통해 보다 효과적인 오일샌드 개발이 달성될 수 있을 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권10호
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• pp.1230-1237
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• 2009

The selective plugging strategy of Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR) involves the use of microbes that grow and produce exopolymeric substances, which block the high permeability zones of an oil reservoir, thus allowing the water to flow through the low permeability zones leading to increase in oil recovery. Bacillus licheniformis TT33, a hot water spring isolate, is facultatively anaerobic, halotolerant, and thermotolerant. It produces EPS as well as biosurfactant and has a biofilm-forming ability. The viscosity of its cell-free supernatant is $120\;mPa{\cdot}s$ at $28^{\circ}C$. Its purified EPS contained 26% carbohydrate and 3% protein. Its biosurfactant reduced the surface tension of water from 72 to 34 mN/m. This strain gave $27.7{\pm}3.5%$ oil recovery in a sand pack column. Environmental scanning electron microscopy analysis showed bacterial growth and biofilm formation in the sand pack. Biochemical tests and Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis confirmed that the oil recovery obtained in the sand pack column was due to Bacillus licheniformis TT33.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권3호
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• pp.431-436
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• 2002

Effects of fertilizer additions for oil degradation were examined in sand seashore mesocosms. Within 37 days, up to $85\%$ removal was achieved by the addition of slow-release type fertilizer (SRF) with the initial degradation rate of 423.3 mg oil $(kg sand)^-1\;day^-1$. The removal was mostly of biological origin based on the changes of $C_17$ /pristane and $C_18$/phytane ratios from 2.60 to 0.81 and from 3.55 to 1.29, respectively. The addition of oleophilic fertilizer (Inipol EAP22) was less effective and resulted in the removal of $64\%$ of the added oil ($3\%$, v/v) with a lower initial degradation rate. Petroleum-degrading bacteria had achieved a value of $1{\times}10^8$ CFU $(g sand)^-1$ at Day 3 and this peak exactly coincided with the initial degradation in the SRF-treated mesocosm. In this mesocosm, surface tension values were decreased drastically during Days 3 and 8, suggesting that microbially-produced surface-active agents actively enhanced the oil degradation rate and cell proliferation. Although the Inipol-treated mesocosm appeared to show significantly enhanced oil degradation compared to that of the untreated control mesocosm, Inipol was found to be less effective than SRF in enhancing a true oil-degrader when compared under similar experimental conditions.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권3호
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• pp.234-241
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• 2011

오일샌드는 고유가로 인하여 최근 활발하게 탐사 및 개발이 진행되고 있다. 오일샌드는 일반적으로 박층으로 존재하기 때문에 이의 탐지를 위해서는 지표 탄성파탐사보다는 시추공 주변의 고해상도 영상화가 장점인 다성분 VSP 탐사가 효과적이다. 또한 중합전 위상막 구조보정의 경우, 단방향 파동방정식을 이용하기 때문에 다성분 자료를 이용한 영상화에 효과적이다. 이 연구에서는 박층 오일샌드의 영상화를 위하여, 다성분 역VSP 탐사자료를 이용한 중합전 위상막 구조보정의 적용성을 고찰하였다. 중합전 위상막 구조보정에 사용할 다성분 역VSP 탐사자료의 전처리 과정으로 입사각과 회전변환을 이용한 파 분리 방법을 제안하고, 이를 합성탄성파탐사자료를 통하여 검증한 결과 파 분리가 효과적으로 되는 것을 확인하였다. 또한 분리된 P파와 PS파 자료를 이용하여 구조보정을 실시하였을 시, PS파 구조보정 결과가 P파 구조보정 결과보다 넓은 반사면의 영상화가 가능하고 고해상도의 영상을 획득하였다. 그리고 캐나다 오일샌드 매장지역을 모사한 합성탄성파탐사자료를 생성하고 이를 영상화 한 결과, P파 구조보정 결과보다 PS파를 이용한 구조보정 결과가 박층 오일샌드의 상 하부 경계면을 정확하게 영상화하였다.

• 한국지형학회지
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• 제17권1호
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• pp.85-93
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• 2010

2007년 12월에 발생했던 태안 해안 기름유출 사고 직후, 신두 해안사구 전면에 기름 성분이 사구지대로 비산되는 것을 방지하기 위한 그물형 사구울타리가 설치되었다. 이 연구의 목적은 당시에 설치되었던 사구울타리로 인해 나타나는 해빈과 전사구의 지형 변화 특성을 시·공간적으로 파악하고자 하는 것이다. 사구울타리에서의 지형 변화를 계측한 결과 2007년 12월을 기준으로 할 때 해안 전 지역에서 거의 1m에 달하는 모래가 퇴적된 것으로 나타났다. 시기별로는 동계(가을철-봄철)에 퇴적이 우세하게 일어났고, 하계(봄철-가을철)에는 지형변화가 크게 일어나지 않거나 소량의 변화가 부분적으로 나타났다. 지점별로는 전 지역에서 퇴적이 일어났으나 사구지대 북단이 가장 큰 변화를 보였다. 이러한 결과는 사구울타리가 설치된 후 해빈과 전사구 일대에 다량의 모래가 퇴적되어 교란되었던 지형단면이 자연스럽게 복원되었다는 것을 의미한다.