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- 저자 : 김영석(Keehm, Young-seuk) (검색결과 31 건)
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차장환,구민호,김영석,이영민,Cha, Jang-Hwan,Koo, Min-Ho,Keehm, Young-Seuk,Lee, Young-Min 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.2
For 21 rock samples consisting of granite, sandstone and the effective thermal conductivity (TC) was measured with the LFA-447 Nanoflash, and mineralogical compositions were also determined from XRD analysis. The structural models were used to examine the effects of quartz content and the size of minerals on TC of rocks. The experimental results showed that TC of rocks was strongly related to quartz content with $R^2$ value of 0.75. Therefore, the proposed regression model can be a useful tool for an approximate estimation of TC only from quartz content. Some samples with similar values of quartz content, however, illustrated great differences in TC, presumably caused by differences in the size of minerals. An analysis from structural models showed that TC of rocks with fine-grained minerals was likely to fall in the region between Series and EMT model, and it moved up to ME and Parallel model as the size of minerals increased. This progressive change of structural models implies that change of TC depending on the size of minerals is possibly related to the scale of experiments; TC was measured from a disk sample with a thickness of 3 mm. Therefore, in case of measurements with a thin sample, TC can be overestimated as compared to the real value in the field scale. The experimental data illustrated that the scale effect was more pronounced for rocks with bigger size of minerals. Thus, it is worthwhile to remember that using a measured TC as a representative value for the real field can be misleading when applied to many geothermal problems. 화강암, 사암, 편마암으로 구성된 21개 암석시료를 대상으로 열전도도를 측정하고, XRD 정량분석을 통해 구성광물의 조성을 파악하였으며, 구조모델 이용하여 석영 함량 및 광물입자의 크기가 암석의 유효열전도도에 미치는 영향을 분석하였다. 측정된 열전도도는 석영 함량과 높은 상관성을 보여 ($R^2=0.75$), 석영 함량으로부터 열전도도를 추정할 수 있는 선형회귀모형을 제시하였다. 화강암 및 변성암 일부 시료의 경우 유사한 석영 함량에도 불구하고 열전도도가 크게 다른 값을 보였는데, 이는 주로 광물업자의 크기 변화와 관련이 있는 것으로 나타났다. 구조모델을 통한 분석 결과 입자의 크기가 작은 경우 열전도도는 scries와 EMT모델의 중간 영역에 해당하는 값을 보이며, 입자가 커지면서 EMT모델, ME모델을 거쳐 Parallel모델에 근접하게 변화하였다. 이러한 열전달 구조모델의 변화는 입자의 크기에 따른 열전도도 변화가 3 mm 두께의 원반시편을 이용하는 실험 규모와 관련이 있음을 시사한다. 즉, 얇은 원반 시료를 이용하여 암석의 열전도도를 측정할 경우 규모효과에 의하여 실제 지반의 값보다 과대평가될 가능성이 높으며, 특히 광물 입자의 크기가 클수록 이러한 오차는 더 커질 것으로 예상된다. 따라서 지열과 관련된 다양한 해석 모델에서 실험실 측정값을 실제 현장규모에서의 대표값으로 사용할 경우 모델의 예측 신뢰도에 영향을 줄 수 있는 요인으로 작용할 수 있다.
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차장환,구민호,김영석,Cha, Jang-Hwan,Koo, Min-Ho,Keehm, Young-Seuk 한국지하수토양환경학회 2010 지하수토양환경 Vol.15 No.6
The effective thermal conductivity of porous materials is usually determined by porosity, water content, and the conductivity of the matrix. In addition, it is also affected by the internal structure of the materials such as the size, arrangement, and connectivity of the matrix-forming grains. Based on the structural models for multi-phase materials, thermal conductivities of soils and sands measured with varying the water content were analyzed. Thermal conductivities of dry samples were likely to fall in the region between the Maxwell-Eucken model with air as the continuous phase and the matrix as the dispersed phase ($ME_{air}$) and the co-continuous (CC) model. However, water-saturated samples moved down to the region between the $ME_{wat}$ model and the series model. The predictive inconsistency of the structural models for dry and water-saturated samples may be caused by the increase of porosity for water-saturated samples, which leads to decrease of connectivity among the grains of matrix. In cases of variably saturated samples with a uniform grain size, the thermal conductivity showed progressive changes of the structural models from the $ME_{air}$ model to the $ME_{wat}$ model depending on the water content. Especially, an abrupt increase found in 0-20% of the water content, showing transition from the $ME_{air}$ model to the CC model, can be attributed to change of water from the dispersed to continuous phase. On the contrary, the undisturbed soil samples with various sizes of grains showed a gradual increase of conductivity during the transition from the $ME_{air}$ model to the CC model.
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이영민,김종찬,구민호,김영석,Lee, Young-Min,Kim, Jong-Chan,Koo, Min-Ho,Keehm, Young-Seuk 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.6
지층 내에 발달한 고투수성 단층은 유체, 에너지, 그리고 용질이 이동하는데 있어서 중요한 역할을 하는 지질구조이다. 따라서 고투수성 단층 주변부에서는 지열수(혹은 온천), 지열 이상대, 그리고 금속 광상 등이 형성될 가능성이 크다. 단층의 구조에 따른 지하수 유동과 이에 따른 지층 내의 열적 상태를 확인하기 위해서 단층 구조가 다른 세 가지의 경우에 대해서 이차원 열-수리적 거동 모델링을 수행하였다. 모델링 결과로부터 세 가지 모든 단층 구조의 경우에서 단층의 투수율이 커지면 단층대에서의 지하수 용출 온도가 초기 온도 보다 높아지는 경향을 확인 할 수 있다. Peclet number 와 단층대에서의 용출온도의 상관관계 분석으로부터 상관계수($R^2$)가 0.98로 상당히 높은 것을 확인하였다. Peclet number가 1이상 일 때 단층대에서는 약 $32^{\circ}C$ 이상의 온도가 용출되며 이러한 경우에 단층대에서의 열흐름은 매질을 통한 전도 보다는 지하수에 의한 대류의 영향이 큰 것으로 판단된다. High permeable faults are important geological structures for fluid flow, energy, and solute transport. Therefore, high permeable faults play an important role in the formation of hydrothermal fluid (or hot spring), high heat flow, and hydrothermal ore deposits. We conducted 2-D coupled thermal and hydraulic modeling to examine thermohydraulic behavior in fault zones with various permeabilities and geometric conditions. The results indicate discharge temperature in fault zones increases with increasing fault permeability. In addition, discharge temperature in fault zones is linearly correlated with Peclet number ($R^2=0.98$). If Peclet number is greater than 1, discharge temperature in fault zones can be higher than $32^{\circ}C$. In this case, convection is dominant against conduction for the heat transfer in fault zones.
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셰일가스저류층의 취성평가에서 가스포화도 효과 보정의 필요성과 유기물에 의한 취성도 감소 영향 분석
박은영(Eunyoung Park),김영석(Youngseuk Keehm) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
취성(Brittleness)은 광물, 공극률과 유기물이 배열되어 만들어진 암석의 골격(frame)이 급격히 깨지는 성질을 말한다. 검층자료로 취성을 평가할 때에는 취성광물과 전체광물의 무게비로 계산된 취성도(BIC)로 평균적인 취성을 분석하고, 탄성계수로 구한 취성도(BIE)로부터 공극률, 유기물 및 배열에 의한 세부적인 취성 변화를 분석한다. 셰일가스저류층에 포함된 가스는 암석의 취성에는 거의 영향을 미치지 않지만 BIE를 왜곡시킨다. 그래서 본 논문에서는 Exshaw층을 대상으로 가스포화도(Sg) 효과를 보정한 후에 유기물에 의한 취성도의 변화를 분석하였다. BIE는 상대적인 취성을 알려주므로 유체치환을 통해 Sg가 동일한 경우의 탄성계수를 계산하는 방법으로 효과를 제거하였다. Sg의 효과가 보정되면서 BIC가 증가하면 BIE도 증가하는 관계가 명확 해졌으며 두 취성도의 분포도 좁아졌다. 그리고 이전에는 관찰하기 어려웠던 유기물에 의한 BIE의 감소도 확인할 수 있었다. 이는 Sg에 의한 BIE의 왜곡이 커서 취성 변화를 분석하기 위해서는 Sg의 보정이 중요하다는 것을 지시한다. 다음으로 취성도와 유기물의 관계를 분석하였다. Exshaw층은 취성광물이 많으면 유기물도 많아서 BIC가 커지면 유기물도 증가하였다. 유기물과 BIE의 관계를 분석한 결과, 유기물은 BIE를 감소시켰고 이 효과는 취성광물이 많은 딱딱한(stiff) 암상에서 더 크게 나타났다. 유기물의 효과를 제거한 BIE를 계산해서 두 취성도를 비교해보니 BIC의 증가하면 BIE가 민감하게 커졌지만, 원래의 자료에서는 이 민감도가 줄어들어서 BIE의 증가폭이 확연히 작아짐을 확인할 수 있었다. 이러한 민감도의 감소는 BIC가 크면 취성광물이 많아서 유기물의 효과가 크고, 더불어서 유기물의 함량도 많아서 나타난 현상으로 해석된다. 일반적으로 셰일가스저류층에는 가스와 유기물이 존재하기 때문에 Exshaw층과 동일한 현상이 관찰될 것으로 추정된다. Sg는 BIE를 크게 왜곡시켜서 상대적인 취성 평가 및 유기물에 의한 취성 변화를 파악하기 어렵게 만들기 때문에 반드시 Sg의 효과를 제거하고 취성을 평가해야 된다. 그리고 Exshaw층과 같이 유기물의 외골격이 취성광물로 구성된 저류층에서는 BIC가 클수록 유기물이 취성에 미치는 효과도 크고 유기물의 함량도 많기 때문에 이를 고려하지 않으면 저류층의 취성을 과대평가할 수 있으므로 유의해야 한다.
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