대심도 시추 기술과 경상 분지 및 포항 분지의 시추 지질

윤운상(Woon Sang Yoon),윤종렬(Jong Ryeol Yoon),전재수(Jae Soo Jeon) 대한지질학회 2013 대한지질학회 학술대회 Vol.2013 No.10

전력구 터널을 위한 지반 분류 및 시추 주상도 제안

윤운상 ( Woon Sang Yoon ),김춘식 ( Choon Sik Kim ),박성욱 ( Sung Wook Park ),최원학 ( Weon Hack Choi ),전석주 ( Sueg Ju Jun ),이영일 ( Young Il Lee ),장보안 ( Bo An Jang ),권상욱 ( Sang Wook Kwon ) 대한지질공학회 2006 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2006 No.-

피압대수층을 통과하는 대심도 시추 중 적정이수밀도 결정 방법 및 적용 사례

윤운상 ( Woon Sang Yoon ),김유성 ( Yoosung Kim ),전형진 ( Hyeongjin Jeon ),송윤호 ( Yoonho Song ),이창현 ( Changhyun Lee ) 대한지질공학회 2024 지질공학 Vol.34 No.2

피압대수층은 이를 통과하는 대심도 시추에서 암편 배출 불능, 지하수의 급격한 공내 유입, 이수 손실 등의 문제를 야기한다. 특히 자분 조건일 경우 과압 공극압이 발생하여 적절한 이수 밀도의 적용이 필수적이다. 이 논문에서는 이수창 분석을 이용하여 피압대수층을 통과하는 시추 중 적정이수밀도(SMD)의 결정방법을 제시하고 이를 사례에 적용하여 적용성을 검토하였다. 심도별 이수창의 하한인 최소이수밀도는 해당 심도의 등가이수밀도 공극압 구배 또는 이에 이송 마진을 더하여 산정되며, 피압대수층의 공극압 구배는 피압지하수위 또는 정두압의 측정으로 구할 수 있다. 시추공이 피압대수층에 도달하면 공극압 구배가 급격히 증가하고, 심도가 증가할 수 록 점차 감소한다. 킥 발생을 방지하기 위한 SMD는 굴진 중인 공저 심도와 그 상부 나공 구간의 최소이수밀도 중 최대값으로 결정할 수 있으며, 피압대수층 진입 이후 SMD는 피압대수층 최상부의 최소이수밀도로서 나공 구간 시추 중 이를 유지하여야 한다. 또한 적절한 케이싱의 설치는 SMD를 낮출 수 있어 고투수성 대수층에 대한 이수 침입 또는 이수 손실의 위험을 감소시킬 수 있다. During deep drilling, confined aquifers can present various challenges such as the inability to remove cuttings, rapid groundwater influx, and mud loss. Particularly in flowing well conditions, it is essential to apply the suitable mud density since the aquifer can generates an overpressurized condition. This paper proposes a method for determining the suitable mud density while drilling (SMD) through confined aquifers using mud window analysis and applies it to a case study. The minimum mud density at each depth, which represents the lower limit of the mud window, is determined by the equivalent mud density pore pressure gradient (or by adding a trip margin) at that depth. The pore pressure gradient of a confined aquifer can be calculated using the piezometric level or well head pressure of the aquifer. As the borehole reaches the confined aquifer, there is a significant increase in pore pressure gradient, which gradually decreases with increasing depth. The SMD to prevent a kick can be determined as the maximum value among the minimum mud densities in the open hole section. After entering the confined aquifer, SMD is maintained as the minimum mud density at the top of the aquifer during the drilling of the open hole section. Additionally, appropriate casing installation can reduce the SMD, minimizing the risk of mud loss or invasion into the highly permeable aquifer.

Application for Rock Mass Classification using RMR-net

윤운상(Yoon W.S.),김학수(Kim H.S.),김정환(Kim J.H.) 대한지질학회 1997 지질학회지 Vol.33 No.4

지질기술서비스에서의 젠더

윤운상(Woon Sang Yoon) 대한지질학회 2016 대한지질학회 학술대회 Vol.2016 No.10

국내 최초 지열발전 pilot plant 프로젝트 개요

윤운상(Yoon, Woon Sang),이태종(Lee, Tae Jong),민기복(Min, Ki-Bok),김광염(Kim, Kwang-Yeom),전종욱(Jeon, Jongug),조용희(Cho, Yong-Hee),송윤호(Song, Yoonho) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

지구온난화와 화석연료 고갈에 대한 우려로 전세계적으로 신재생에너지의 개발 및 활용이 본격화되고 있다. 특히, 다양한 신재생에너지원 중에서 날씨 및 계절에 의한 영향, 기저부하 담당, 지상 점유 면적, 소음 등 생활환경 영향, 경제성 등을 고려할 때 지열에너지는 미래 청정에너지원로서 기대와 관심이 집중되고 있다. 화산이 존재하지 않는 우리나라에서의 지열발전은 거의 불가능한 것으로 인식되어 지금까지의 심부 지열에너지 개발 프로젝트는 대부분 지역난방, 시설영농 등 직접이용을 목표로 추진되어 왔다. 그러나, 2003년부터 한국지질자원연구원에서 수행한 포항 심부지열에너지 개발사업의 결과로 얻어진 다양한 지질학적/지열학적 증거들을 토대로 분석한 결과, 국내 일부 지역에서는 지하 5 km 심도에서 최대 약 180?C의 지온이 예상되어 국내에서도 심부 지열에너지를 이용한 지열발전에 대한 가능성이 제기되어 왔다. 여기에, 유럽과 미국 그리고 호주 등 선진국을 중심으로 비화산 지역에서 지하 심부에 인공적으로 지열저류층(파쇄대)을 생성하고 이를 통해 열매체(물)를 순환시킴으로써 생산된 증기를 발전에 활용하는 EGS (Enhanced Geothermal System) 기술이 개발되고 몇몇 성공사례가 발표되었다. 또한, 이러한 기술개발에 힘입어 EGS 지열발전에 대한 선진국의 과감한 연구비 투자가 이어졌다. 이러한 기술적 배경에 발맞추어 우리나라에서도 2010년 12월에 EGS 지열발전 과제가 착수되었다. 이 프로젝트는 아시아에서는 최초로 수행되는 EGS 기술 개발과제로서 2015년까지 약 480억원의 R&D 예산을 투입하여 MW급의 지열발전 pilot plant의 구축을 목표로 하고 있다. 프로젝트가 성공적으로 추진될 경우 국내외적인 파급효과는 매우 클것이다. 특히 2015년까지 1.5 MW의 pilot plant의 구축이 성공적으로 추진될 경우 국내에서는 2017년까지 3 MW 이상, 2020년까지 20 MW이상, 2030년까지 200 MW 이상의 지열발전이 가능할 것으로 기대된다. 또한 축적된 기술개발 경험을 바탕으로 인도네시아, 필리핀 등의 해외의 지열발전 사업에도 진출할 수 있는 계기가 될 것이다. 프로젝트는 넥스지오를 주관기관으로 하고 한국지질자원연구원, 한국건설기술연구원 및 서울대학교 등의 지질자원 관련 연구 및 교육기관과 포스코, 이노지오테크놀로지 등의 산업체가 참여하여 컨소시엄 형태로 추진하고 있으며, 향후 관심있는 여러 기관 및 산업체의 지원과 참여를 기대한다.

절리 암반 사면의 계단 경로 파괴에 미치는 불연속면 간격/길이 비의 영향

윤운상 ( Woon Sang Yoon ) 대한지질공학회 2024 지질공학 Vol.34 No.2

대규모 암반 사면에서 비연속성의 절리계가 발달할 때, 계단상 활동면에 의한 사면 파괴가 발생할 수 있다. 계단상 활동면은 절리-절리 활동면 또는 절리-암교 활동면으로 구분할 수 있으며, 절리-암교 활동면에서 암교는 절리와 평행한 전단 저항과 절리에 수직인 인장 저항을 제공한다. 계단 경로 파괴는 활동 암괴의 하중에 의해 암교의 파괴가 발생하여 암교 양단의 두 절리가 연결되며 발생한다. 암교의 길이가 동일하다면 암석의 인장강도가 전단강도에 비해 낮으므로 절리에 수직으로 형성된 암교가 파괴에 취약하며, 불연속면 간격/길이의 비가 작을수록 계단 경로 파괴의 가능성이 커진다. 비연속성의 절리가 발달하는 암반 사면의 계단상 활동 파괴 위험에 대한 평가를 위해서는 체계적인 불연속면 조사 및 분석을 통해 계단 경로 파괴면을 구성하여 한계 평형 해석 또는 수치 해석 등의 안정성 평가를 수행하여야 한다. When a non-persistent joint system is formed in a large-scale rock slope, slope failure may occur due to presence of a the stepped sliding surface. Such a surface can be divided into joint-to-joint sliding surfaces or joint-to-rock bridge sliding surfaces. In the latter case, the rock bridge provides shear resistance parallel to the joint and tensile resistance perpendicular to the joint. The load of the sliding rock can lead to failure of the rock bridge, thereby connecting the two joints at each ends of the bridge and resulting in step-path failure of the slope. If each rock bridge on a slope has the same length, the tensile strength is lower than the shear strength, resulting in the rock bridges oriented perpendicular to the joint being more prone to failure. In addition, the smaller the ratio of discontinuity spacing to length, the greater the likelihood of step-path failure. To assess the risk of stepped sliding on a rock slope with non-persistent joints, stability analysis can be performed using limit equilibrium analysis or numerical analysis. This involves constructing a step-path failure surface through a systematic discontinuity survey and analysis.

MW급 EGS 지열발전 상용화 기술개발사업의 추진 배경 및 계획

윤운상(Woon-Sang Yoon),송윤호(Yoonho Song),이태종(TaeJong Lee),김광염(Kwang-Yeom Kim),민기복(Ki-Bok Min),조용희(Yong-Hee Cho),전종욱(Jongug Jeon) 한국암반공학회 2011 터널과지하공간 Vol.21 No.1

지열에너지는 여러 신재생에너지원 중에서도 기저부하를 담당할 수 있는 중요한 자원으로 인식되고있다. 국내에서도 천부지열을 이용한 지열냉난방은 효율 높은 신재생에너지 활용 사업으로 그 보급이 활성화 되어 있다. 반면, 전세계적으로 지열 발전 기술이 진일보하고, 그 시장이 크게 확대되고 있는 상황에서 아직까지 국내의 심부 지열을 이용한 지열 발전 기술은 낮은 단계에 머무르고 있다. 이러한 조건에서 2010년 12월에 국내 최초의 EGS(Enhanced Geothermal System) 지열 발전 상용화 기술 개발 과제가 착수되었다. 총 5개년의 기간으로 수행되는 이 과제는 2단계로 구분되어 진행될 계획이다. 처음 2년의 1단계에서는 3 ㎞ 심도에서 최소 100°C의 지열저류층 온도를 확인하는 것을 주요 과제 내용으로 하여 지중 지열수 순환시스템의 설계가 이루어질 예정이다. 이후 3년을 통해 수행될 2단계에서는 5 km 심도의 생산정과 주입정 등 두 개의 지열발전정을 설치하고, 수리자극을 통하여 온도 180℃의 지열저류층에서 유량 40 ㎏/s 이상의 지열수를 활용하는 ㎿급 지열발전소를 건립 운영하게 된다. 이 사업을 성공적으로 추진하기 위하여 현재 지질, 수리지질, 지구물리, 암석역학, 플랜트 엔지니어링 등 다양한 분야의 산학연 연구 기관 등이 망라되어 연구진을 구성한 상태이며, 이후 관심있는 여러기관과 연구자들의 지원과 참여를 기대하고 있다. Geothermal energy is believed to be an important source among the renewable energy sources to provide the base load electricity. Although there has been a drastic increase in the use of geothermal heat pump in Korea, there is no geothermal power plant in operation in Korea. Fortunately, the first EGS (Enhanced Geothermal System) Project in Korea has started in Dec 2010. This five year project is divided into two stages; two years for exploration and drilling of 3 ㎞ depth to confirm the minimum target temperature of 100 degrees, and another three years composed drilling 5 ㎞ doublet, hydraulic stimulation of geothermal reservoir with expected temperature of 180 degrees (40 ㎏/s) and construction of ㎿ geothermal power plant in the surface. This EGS project would be a landmark effort that invited a consortium of industry, research institutes and university with expertises in the fields of geology, hydrogeology, geophysics, geomechanics and plant engineering.

포항 인공저류층 지열시스템 프로젝트에의 미소진동 관리방안 제시

김광일(Kwang-Il Kim),김광염(Kwang-Yeom Kim),민기복(Ki-Bok Min),최재원(Jae-Won Choi),윤운상(Woon Sang Yoon),윤건신(Kern-Shin Yoon),윤병준(Byungjoon Yoon),송윤호(Yoonho Song),이태종(Tae Jong Lee) 한국신재생에너지학회 2016 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11

지하수류가 밀폐형 천공 지중열교환기 성능에 미치는 영향(1)

한정상,한찬,윤운상,김영식,Hahn, Jeong Sang,Hahn, Chan,Yoon, Yun Sang,Kiem, Young Seek 한국지하수토양환경학회 2016 지하수토양환경 Vol.21 No.3

To analyze the influence of various groundwater flow rates (specific discharge) on BHE system with balanced and unbalanced energy loads under assuming same initial temperature (15℃) of ground and groundwater, numerical modeling using FEFLOW was used for this study. When groundwater flow is increased from 1 × 10⁻⁷ to 4 × 10⁻⁷m/s under balanced energy load, the performance of BHE system is improved about 26.7% in summer and 22.7% at winter time in a single BHE case as well as about 12.0~18.6% in summer and 7.6~8.7% in winter time depending on the number of boreholes in the grid, their array type, and bore hole separation in multiple BHE system case. In other words, the performance of BHE system is improved due to lower avT in summer and higher avT in winter time when groundwater flow becomes larger. On the contrary it is decreased owing to higher avT in summer and lower avT in winter time when the numbers of BHEs in an array are increased, Geothermal plume created at down-gradient area by groundwater flow is relatively small in balanced load condition while quite large in unbalanced load condition. Groundwater flow enhances in general the thermal efficiency by transferring heat away from the BHEs. Therefore it is highly required to obtain and to use adequate informations on hydrogeologic characterristics (K, S, hydraulic gradient, seasonal variation of groundwater temperature and water level) along with integrating groundwater flow and also hydrogeothermal properties (thermal conductivity, seasonal variation of ground temperatures etc.) of the relevant area for achieving the optimal design of BHE system.