• Corrosion Science and Technology
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• 제16권2호
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• pp.76-84
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• 2017

In the construction of subsea oil and gas developments, it is increasingly common that subsea oil and gas equipment will be installed in subsea well before final hookup and production. Installation of wellheads, subsea hardware, pipelines, and surface facilities (platforms, FPSO, FLNG, connected terminals, or gas plants) are increasingly driven by independent cost and vessel availability schedules; this gives rise to requirements that the subsea facilities must be stored in the seabed for a specific time. In addition, schedule delays, particularly in the installation or startup of the connected platform, FPSO, FLNG, or onshore plant may cause unexpected extensions of the intended storage period. Currently, there are two methods commonly used for storage subsea facilities in the seabed: dry parking and wet parking. Each method has its own risks, challenges, and implications for the facility life and its integrity. The corrosion management and preservation method selection is a crucial factor to be considered in choosing the appropriate storage method and achieving a successful seabed storage. An overview of those factors is presented, along with a discussion on the internal corrosion threats and assessments.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.515-524
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• 2014

The Korea Institute of Ocean Science and Technology has acquired detailed biological, chemicophysical, and geological data in the northeastern Pacific through a manganese nodule program since 1983. Plenty of manganese nodules were collected to estimate the amount of resources by free-fall grab and box corer. The collected manganese nodules have been archived systematically in the rock and mineral storage section of the Library of Marine Samples (LIMS) since 2012. The LIMS provides essencial information on the stored samples including sample name, nodule type, sampling location, depth, and equipment. Although a high quality database of the information system is under construction, the samples have tagged information for manganese nodules like chemical composition, morphology, weight, size, abundance, and photograph. In this study, we attempted to provide information on the well-organized and easily accessible archived manganese nodule samples for future studies and to introduce the usefulness of the LIMS.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권2호
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• pp.94-101
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• 2015

$CO_2$ 배출을 줄이기 위해서 최근 $CO_2$ 포집 및 저장 기술에 관한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 국내에서는 해양퇴적층을 대상으로 한 $CO_2$ 저장 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 $CO_2$ 저장 연구에서 가장 중요한 요소 중 하나는 안전성 확보이다. 지중저장의 안전성 확보를 위해서 저장 $CO_2$의 누출 가능성과 누출 특성을 예측하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 해양지중에 저장된 $CO_2$가 단층을 통하여 누출될 수 있는 시나리오를 가정한 후, 지중공간 내 $CO_2$ 확산 및 누출 거동을 TOUGH2-MP ECO2N을 사용하여 시뮬레이션 하였다. 대상 저장지는 150 m 수심의 대륙붕 해저 825 m 지점에 있는 두께 150 m의 대염수층이고, 누출이 진행되는 경로는 주입정에서 1,000 m 떨어진 단층이다. 저장된 $CO_2$는 주입 압력과 밀도차에 의한 부력에 의해서 이동하게 된다. $CO_2$가 해수면으로 누출되기 위해서는 주입정에서 인가된 압력차가 $CO_2$를 단층 하단에 도달할 수 있게 할 만큼 충분히 커야 한다. 단층 하단에 도달한 $CO_2$는 추가적인 압력 구배가 없어도 부력에 의해서 누출된다. $CO_2$ 주입과 동시에 공극수는 $CO_2$가 누출되기 전까지 지속적으로 해저면으로 누출된다. $CO_2$가 해저면에 도착하면 공극수의 누출은 중단되고, 누출되는 $CO_2$질량에 상응하는 해수가 부력의 반대 작용으로 인해 단층으로 유입되는 것으로 계산되었다. 주입량이 누출에 미치는 영향을 평가하기 위하여 연간 $CO_2$ 주입량 100만 톤, 75만 톤, 50만 톤 에 대한 민감도분석을 수행하였으며, 누출이 일어난 시점은 주입 후 각각 11.3 년, 15.6년, 23.2년으로 계산되었다. 또한, 주입이 종료 된 이후에도 누출은 특정 기간 동안 지속되는 것으로 계산되었다. 누적 주입량 대비 누적 누출량은 연간 $CO_2$ 주입량이 100만 톤, 75만 톤, 50만 톤인 경우, 각각 19.5%, 11.5%, 2.8% 이다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제8권3호
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• pp.345-360
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• 2018

Increasing demand for large-sized Floating, Storage and Regasification Units (FSRUs) for oil and gas industries led to the development of novel geometric form of Buoyant Leg Storage and Regasification Platform (BLSRP). Six buoyant legs support the deck and are placed symmetric with respect to wave direction. Circular deck is connected to buoyant legs using hinged joints, which restrain transfer of rotation from the legs to deck and vice-versa. Buoyant legs are connected to seabed using taut-moored system with high initial pretension, enabling rigid body motion in vertical plane. Encountered environmental loads induce dynamic tether tension variations, which in turn affect stability of the platform. Postulated failure cases, created by placing eccentric loads at different locations resulted in dynamic tether tension variation; chaotic nature of tension variation is also observed in few cases. A detailed numerical analysis is carried out for BLSRP using Mathieu equation of stability. Increase in the magnitude of eccentric load and its position influences fatigue life of tethers significantly. Fatigue life decreases with the increase in the amplitude of tension variation in tethers. Very low fatigue life of tethers under Mathieu instability proves the severity of instability.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.257-257
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• 2015

Carbon Capture and Storage with ocean sequestration is being considered as one of the most effective option for reducing the $CO_2$ net flux from atmosphere nowadays. But it is still possible for $CO_2$ substance to leaks out from transport pipeline or from the under seabed storage sites and causing damage to ambient environment. The behavior of liquid $CO_2$ under droplet shape would be strongly affected by the presence of other contaminants such as $SO_2$ comes from processing processes. This presentation shows the behavior in the sea water of pure liquid $CO_2$ droplets as well as droplets that consist of $SO_2$ substances. The study uses computational fluid dynamic models in comparison with experimental data from other previous researchers. Droplet of liquid $CO_2$ is assumed to be released at several depths in deep ocean, with other environmental conditions are set up respectively. All calculations are conducted with many different ratio of contaminant $SO_2$ to provide fundamental data of those particles rising characteristics. The effect of contaminants on the behavior of $CO_2$ droplets would be clearly shown through the results of particle deformation, terminal rising velocity happen due to buoyancy force driving from the difference in density of $CO_2$ substance and ocean water around.

• Ocean Systems Engineering
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• 제7권1호
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• pp.53-74
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• 2017

Ship shaped FPSO (Floating Production, Storage and Offloading) units are the most commonly used floating production units to extract hydrocarbons from reservoirs under the seabed. These structures are usually much larger than general cargo ships and have their natural frequency outside the wave frequency range. This results in the response to first order wave forces acting on the hull to be negligible. However, second order difference frequency forces start to significantly impact the motions of the structure. When the difference frequency between wave components matches the roll natural frequency, the structure experiences a significant roll motion which is also termed as second order roll. This paper describes the theory and numerical implementation behind the calculation of second order forces and motions of any general floating structure subjected to waves. The numerical implementation is validated in zero speed case against the commercial code OrcaFlex. The paper also describes in detail the popular approximations used to simplify the computation of second order forces and provides a discussion on the limitations of each approximation.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권4호
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• pp.307-319
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• 2009

이산화탄소를 포함하는 온실가스의 증가로 인한 기후변화 영향을 저감하기 위해 최근 이산화탄소의 포집 및 저장(CCS)과 관련된 많은 연구들이 이루어지고 있다. 포집된 이산화탄소의 저장은 저장용량이 큰 육상/해상의 유 가스전, 대수층, 석탄층과 같은 지질구조를 이용한다. 이산화탄소의 포집 및 저장과정에서 예상되는 가장 중요한 문제는 이산화탄소의 환경 중 유출에 의해 발생할 수 있다. 사업과정 또는 이후의 이산화탄소의 유출은 잠재적으로 환경 변화 및 서식 생물에 심각한 위해를 미칠 수 있는 것으로 우려된다. 저장된 이산화탄소의 유출에 의한 환경 위해를 최소화하고 과학적으로 관리하기 위해서는 환경위해성평가 결과를 바탕으로 위해도 저감 및 관리가 이루어져야 할 것이다. 위해성평가는 기본적으로 효율적인 위해도 관리를 위한 정책 결정 도구로 활용되며, 예상되는 위해요인과 인간 및 생태계에 미치는 영향과의 관계에 대한 신뢰성 있는 자료를 바탕으로 노출평가와 영향평가를 수행한 후 위해도를 산정하는 과정이다. 최근 국제해사기구(IMO)는 해저 지중저장 사업을 위한 위해성평가 체계에 대한 일반 지침서를 제시하였고, 모든 해저 지중저장 사업의 수행 주체는 이 지침서를 기본으로 사업 수행 전 과정에 대한 위해성평가관리 체계를 마련하도록 요구하고 있다. 이 지침서는 이산화탄소의 해저 지중저장에 대한 환경위해성평가는 저장 지역에 대한 특성파악, 유출시나리오에 기반한 노출평가, 누출된 이산화탄소에 의한 생물에 대한 직접적인 영향 및 환경 변화에 의한 간접적인 영향이 고려된 영향평가 등을 포함한다. 국내에서 시도되는 이산화탄소의 포집 및 해저 지중저장사업 또한 IMO의 지침서를 기반으로 하되 사업과 환경 특성에 적합한 위해성평가관리 시스템을 구축할 필요가 있다. 국내의 이산화탄소 해양 지중저장사업에 대한 위해성평가관리 체계 마련을 위해서는, 후보지역의 환경 특성에 대한 연구를 바탕으로 해양환경에서 이산화탄소의 물리화학적 거동에 대한 이해, 육상 및 해양환경의 배경 조건 및 특성 파악, 포집 후 수송, 지중저장 지질구조에 적합한 개연성 있는 유출시나리오에 기반을 둔 노출평가와 국내 생물종을 이용한 생태영향평가 자료의 생산과 DB화, 그리고 유출 감시 및 환경 모니터링 기법 개발 등이 반드시 이루어져야 한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권2호
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• pp.153-165
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• 2014

이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS: Carbon dioxide Capture and Storage)은 이산화탄소($CO_2$: Carbon dioxide)를 저감하여 기후변화에 대응하는 방법의 하나로 인식되고 있다. 국내에서는 해양지중저장을 통해 $CO_2$의 영구적인 격리를 목표로 연구를 진행하고 있다. 하지만, 이론적으로 안전한 해저 지층구조에 이산화탄소를 저장한다하더라도 CCS 사업과정 또는 중장기적인 지질학적 구조 변형으로 인해 저장된 $CO_2$가 해양환경으로 누출 될 가능성이 존재하기 때문에 CCS 사업 추진과정에서 환경 및 생태계 안전에 대하여 많은 관심을 기울여야한다. 만약에 $CO_2$의 누출이 발생할 경우 일차적으로 해수 및 해양퇴적물 내 공극수의 pH를 낮추게 될 것이며, 이로 인해 해양 생물은 부정적인 영향을 받을 수 있다. 따라서 해양생태계를 보호하고 안전한 해양지중저장을 위해서는 이산화탄소에 노출된 해양생물의 영향 정도를 파악하고, 정량적인 생태위해성평가를 통해 합리적인 생태영향기준을 마련하는 것이 CCS 기술의 실용화를 위해서 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 이러한 배경하에서 본 연구에서는 누출된 $CO_2$로부터 해양생태계 보호를 위한 생태영향기준 마련을 위해 $CO_2$ 노출에 따른 생물영향 자료를 기반으로 종민감도분포(SSD: Species Sensitivity Distribution)를 이용해 해양생물보호를 위한 pH 변화수준(${\delta}pH$)을 추정하여 정량적 생태위해성평가 기반의 잠정기준을 도출하였다. 정량적 생태위해성평가를 위한 생물영향자료는 미생물, 갑각류, 극피동물, 연체동물, 환형동물, 어류 등 다양한 해양생물에 대한 $CO_2$ 노출영향 평가연구자료를 비교 분석하여 확보하였다. 해양생물에 대한 $CO_2$ 노출영향 pH 범위는 6.61~8.22 이었으며, 수집된 자료로부터 무영향관찰농도(NOEC: No Observed Effect Concentrations)를 추정하고 종민감도분포를 이용하여 상위 95%의 생물종을 보호할 수 있는 ${\delta}pH$ 0.137을 추정하였다. 추정된 ${\delta}pH$는 불확실성을 고려하여 평가계수(assessment factor)를 이용하여 보정하거나, 보정없이 생태영향기준(pH 변화수준)으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 다만 본 연구에 활용된 생물영향자료가 국내 서식생물 또는 $CO_2$ 저장후보지의 지역 특이적인 생물에 대한 자료가 충분하지 않아 명확한 안전수준으로 활용되기에는 제한될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 생물영양단계 및 지역특이적으로 서식하는 생물에 대한 충분한 생물영향자료의 보강을 통해 이러한 단점을 보완할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.16-22
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• 2020

한국해양과학기술원은 해저 표층지반의 특성을 원활하게 획득할 수 있는 자유낙하식 콘관입시험 시스템(Free-Fall Cone Penetration system, FFCPT)을 개발하고 있다. FFCPT를 통해 신호를 원활하게 획득하기 위해서는 전체 시험 시간동안 지속적으로 저장하는 방법 또는 사용자가 정의하는 시간 동안만 저장하는 방법이 고려될 수 있다. 효율적으로 데이터를 저장하고 관리하기 위해서는 사용자가 정의하는 시간 동안만 데이터를 저장하는 것이 유리하다. FFCPT는 낙하관성력을 최대한 확보하기 위해 회수용 와이어를 제외한 낙하에 방해되는 구성품이 최대한 배제되어 있다. 따라서 외부 보조장치를 활용한 데이터 저장 및 종료 시점 정의가 어렵다. 이에 FFCPT에 내부에 탑재된 센서를 통해 획득되는 신호를 이용하여 기본 거동을 분석하였고, 그 중 수심센서를 이용한 데이터 저장 시작과 종료를 인식할 수 있는 트리거 방식을 제안하였다. 수심 값의 3초와 0.03초 이동평균 차를 이용하여 낙하 시작 및 종료 시점을 판단하도록 하였다. 개발된 FFCPT를 이용하여 실해역 실험을 수행하였고, 트리거가 정상작동하여 원하는 데이터를 확보할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권3호
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• pp.138-149
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• 2023

해저지층의 지질특성을 파악하는 것은 지구과학 및 공학에서 중요한 과업으로 신뢰도 높은 탐사자료를 확보하는 경우 가능하다. 대한민국 남동해역 대한해협 천부 지층의 특성을 파악하기 위하여 심부 시추 지층물성 실험실 분석자료와 탄성파 탐사자료를 확보하였고, 이를 통합 분석하였다. 해저면 심도 200 m 하부까지 심부 시추코어를 회수하여 천부 지층 탄성파 음파속도 로그를 얻었고, 탄성파 단면과 대비하였다. 지층 음파속도 로그와 시간 영역 탄성파 자료는 시간-심도 변환을 수행하여 상관성이 15%에서 45%로 증가하였다. 탄성파 임피던스 초기모형을 설정하고 모형기반, 대역제한 및 산재쐐기 역산을 각각 수행하여 결과를 비교하였다. 도출된 탄성파 임피던스는 천부 지층 내부 퇴적층이 우세한 영역과 미고결 영역에서 변화되는 양상을 보였다. 본 연구에서 수행된 음파 임피던스 역산 기법은 향후 지층 물성분석 로그자료와 탄성파자료의 추가 확보 시 통합 분석을 위한 프레임워크로, 임피던스 분포 단면은 해저면 단층 규명과 천부가스 누출 탐지 등에 활용 가능하다. 국내 해양 심부 시추는 이산화탄소 저장 후보지 특성 파악과 자원 부존 평가 등을 목적으로 지속 추진되고 있으므로 통합 역산의 지구물리 분야 적용 가치가 높아질 것으로 기대된다.