[스크랩] Re: 자원 개발에 관련된 질문이요

• 자원 개발에 관련된 질문이요
• 1. 에너지 및 동력의 개요 ⑴ 에너지의 뜻 '에너지'나 '에네르기' 등 용어의 어원은 원래 그리스말의 일을 의미하는 '에네르게이아(Energeia)'이며, '일하는 능력'이라 정의된다. 에너지란 용어가 물리학적인 용어로서 그 개념이 명확하게 인식된 것은 그리 오래된 것이 아니다. 또한 그 형태로는 운동에너지, 위치에너지, 열에너지, 전기 에너지 및 화학 에너지 등이 있으며, 이들 에너지간의 상호 전환이 가능하다. 자연의 산물인 석유와 석탄 등은 이와 같은 에너지를 공급하는 에너지원으로 생각할 수 있다. 에너지에 대한 최초의 사고는 운동 물체의 효과를 어떻게 나타내는가 하는 문제를 통해서 운동 에너지, 위치 에너지 등을 통해서 열역학 보존의 법칙으로 확립되게 되었다. 그 후 음, 광, 자기, 화학 변화를 포함하는 모든 시스템에 '에너지 보존의 법칙'이 발전되었다. 그러므로 현재 에너지란 용어는 물리학을 비롯한 자연 과학뿐만 아니라, 경제학을 포함한 인문ㅗ사회 과학 영역에까지 광범위하게 확장되게 되었다. 은 이들 에너지간의 상호 전환 및 관련성을 보여주고 있다. 에너지의 상호 관련성 ⑵ 에너지의 역사 에너지란 용어가 필요하게 된 것은 18세기 동안 여러 가지의 '힘'이 알려짐으로써, 이 힘들을 공통적으로 묶는 용어의 필요성 때문이었다. 뉴톤의 천체들 사이에 작용한다는 만유인력, 돌턴에 의한 원자들 사이의 인력, 그리고 파동이 전달되는 힘 등이 당시에 알려지고 있던 자연의 힘이었다. 이런 힘들을 묶어서 하나의 용어로 나타내기 시작한 것이 에너지였다. 따라서 19세기 중반 동안 많은 과학자들은 여러 가지 힘들이 서로 어떻게 관련되어 있을까 궁금하게 생각했고, 그 상호 관계를 밝혀보려고 노력하였다. 1840 년대부터 유럽의 여러 학자들이 이 문제를 가지고 논의하였고, 그들 가운데 독일의 마이어(1814∼1878)와 영국의 주울(1818∼1889) 등이 대표적인 과학자로 꼽히고 있다. 그 밖의 여러 과학자들의 노력으로 당시 알려져 있던 운동, 열, 전기, 그리고 생화학적 에너지는 서로 형태를 바꿀 수 있지만, 영원히 사라져 없어지는 것은 아니라는 결론을 얻게 되었다. 현재 '힘'이란 말이 보다 널리 쓰여지고 있지만, 이 과정에서 에너지라는 용어가 자리를 잡아 오늘에 이르게 된 것이다. 인류의 역사는 그 자체가 에너지 이용의 변화가 중심이 되는 역사였다고 말할 수 있다. 바로 이런 관점에서 인류 역사를 원시 동력 시대→자연 동력의 시대→증기 동력의 시대→전기 동력의 시대→원자력 동력의 시대 등 5 단계로 구분하기도 한다. 최초로 인간이 이용하거나 스스로 만들어낸 에너지는 겨울에 난방을 위한 열에너지 즉, 불이라 생각된다. 그러나 불을 발견한 이후에는 난방용뿐만 아니라, 인류의 식생활에 커다란 변화를 가져왔고, 더 나아가 여러 가지 용도의 토기류 등을 제작하게 되었으며, 이용할 수 있는 도구의 종류가 증가하게 되었다. 그 결과 인간은 식량이 풍부하게 되었을 뿐만 아니라 저장하는 방법도 습득하게 됨으로써 점점 집단 생활에 이르게 됨에 따라 인구가 증가하게 되어 원시 수렵 사회에서 농경 사회로의 변화에 큰 역할을 하였다고 본다. 농경 사회에서 '물'은 수차에 의한 에너지원으로 양수, 제분을 하는 등 동력원으로서 17, 18세기에는 '수공업'의 동력원으로 전성기를 이루게 되었다. 근세에 와서는 James, Watt의 증기기관의 발명으로 공장의 대량 생산을 가능하게 함으로서, 종래의 가내 수공업을 변화시켜 공장제 기계 공업으로의 인류 사회의 분화를 촉진하게 되었다. 화석 연료가 에너지원으로 광범위하게 이용하게 된 것은, 영국에서 산업혁명이 일어난 이후로 석탄이 대량으로 생산, 소비되었을 때부터이다. 증기 기관은 공장의 동력, 선박 및 철도 원동기로서 산업혁명을 이끌어 나갔고, 대량 생산된 석탄은 가격 저하로 인하여, 더 많은 석탄 수요를 증가시켜 석탄 등 종래의 연료를 대신하여 석탄이 주 에너지원으로 등장하게 되었다. 석유가 초기에 사용된 것은 조명용 등잔이었으며, 근세에 와서 본격적으로 자동차의 연료로 이용되 증기 기관 었으며, 두 차례의 세계 대전 이후 내연 기관, 증기 기관용 연료로써 대량의 수요가 발생하였다. 그러나 생산량, 가격 등이 석탄에 비해 불리하여 발전용과 난방용 에너지원으로는 여전히 석탄이 자리를 지켜왔다. 제2차 세계 대전 이후, 중동 지역에서 대규모 유전이 계속 발견되고, 대형 수송 수단에 의해서 물류비용 절감 등으로 이제는 석탄 대신 석유가 발전용, 에너지원으로 등장하게 되었다. 또한, '제3의 불'이라는 원자력이 평화적으로 이용되어 발전용 에너지원으로 위치를 찾기 시작하였다. 역사에 비추어볼 때, 고대의 원시인들은 불을 이용하여 인류의 문명을 발달시키게 되었고, 오늘날에는 태양열과 원자력까지 사용하게 되어 인간의 에너지 사용 역사는 인류의 역사와 밀접하다고 생각된다. ⑶ 에너지 자원의 분류 에너지 자원은 과 같이 화석 에너지와 대체 에너지로 분류할 수 있으며, 이 에너지 자원은 다량성, 집중성 등의 장점을 가지나, 일회성, 환경문제, 안전성 등의 문제점을 가지고 있다. 대체 에너지는 소형, 변동성 등의 단점을 가지나 청정성, 반영구적인 면에서 장점을 갖추고 있다. 각기 에너지 자원의 특징을 살펴보면 다음과 같다. ① 석탄 : 풍부한 부존량과 저렴한 가격 등의 장점을 가지나, 매연, 수송, 저장 등의 환경 오염의 인류 문명과 에너지 사용 문제를 안고 있다. ② 석유 : 다른 에너지원에 비하여 취급용이, 고 발열량, 다양한 제품의 활용 등 장점을 가지나 부존 량의 지역적 편중, 한계성 등 문제점을 가지고 있다. ③ 천연 가스 : 석유와 유사한 특징을 가지나, 가격이 고가이며 해상 수송에 있어서 거액의 투자가 요구된다. ④ 원자력 : 풍부한 자원과 비축, 수송 등 장점을 가지나 방사성 물질 및 폐기물의 처리 등의 안전성에 관한 문제 등이 존재한다. ⑤ 대체 에너지 : 재생, 무공해로서의 장점을 가지나 화석 에너지 자원에 비하여 실용화가 지연되는 단점을 가진다. 2. 화석 에너지 ⑴ 석유 에너지의 탐사 및 시추 ① 석유 탐사의 개요 육지 및 해저 깊숙이 묻혀있는 석유를 발견 및 채유 등은 매우 어려운 일이다. 최근에는 항공기나 인공위성을 이용하여 촬영한 지표 사진을 적외선 등 특수한 방법으로 분석하여 석유 및 가스가 매장되어 있을 가능성이 있는 곳을 찾는다. 가능성이 있는 지역을 선정하여 인공 지진이나 중력ㅗ자력에 의한 물리 탐사를 실시한 후에 시험적으로 구멍을 뚫어 유층을 찾는다. 그러나 최신 기술을 동원하여 석유가 있다고 예상되는 장소에 구멍을 뚫어도 그 유정에 경제성이 있는 규모의 것은 100 개중에 2∼3개 정도에 불과하다. 석유는 육상이나 해저 유전에서 생산되는데, 현재 가동중인 것은 육상 유전이 많다. 해저 유전에서는 해상에서 공구를 내려 석유의 유정을 뚫는데, 바다의 깊이에 따라 굴착장치(리그)의 종류도 달라진다. 리그를 정비한 굴착 선을 사용하면 수심 1,000m 깊이 이상의 바다 굴착도 가능하다. 석유의 탐사 과정 ② 석유 탐사의 단계 지하에 집적된 석유의 광상 즉, 유층을 찾는 작업을 탐사라고 한다. 초기의 석유 탐사 방법은 석유가 지하에서 노출되고 있는 곳이나 아스팔트의 표면 및 천연 가스가 분출되는 곳을 발견에 의한 지표 표면의 현상에 의해서 시추하였지만, 홍적층에 덮인 지층이나 부정 합에 의해서 타 지층으로 덮인 지층의 경우 지표의 구조와 지하의 구조가 완전히 다르기 때문에, 석유의 존재를 판단하기 어렵다. 근대의 탐사 기술은 크게 진보하여 지표 표면상의 석유 존재의 징후가 발견되지 않은 장소에서도 지하 깊숙이 있는 지질 구조를 조사하여 석유를 발견할 수 있게 되었다. 근대적인 탐사 방법은 지질조사와 물리 탐사 등의 단계로 수행된다. 가. 광구권 확보 토지 매입과 지상 및 지하 이용권 확보, 지상 토지 이용 권을 확보하는 단계이다 나. 석유 탐사 석유를 생산하려면 먼저 유층이 어디에 있는가를 찾아야 하는데 이 유층을 찾는 작업을 탐사라고 한다. 탐사는 지질, 물리, 시추 탐사의 3 단계로 분류된다. 처음 실시하는 것이 지질 조사로서, 육상 지역 또는 해역의 지질을 조사하여 석유의 매장 여부와 가능성을 판단하게 되고, 그 결과가 유망할 경우 지하 지층의 상태를 조사하는 물리 탐사를 실시하게 된다. 물리 탐사에는 자력(磁力), 중력(重力), 지진(地震) 등을 이용한 방법이 있으나 지진 탐사가 가장 정확하기 때문에 많이 이용되고 있다. 지진 탐사는 다이나마이트나 기계에 의한 압축 공기를 사용하여 인공적으로 지진을 일으켜 지진파가 다른 경도(硬度)와 밀도(密度)를 가진 암석의 경계면에서 반사하여 지표에 되돌아오는 것을 측정하여 지하의 지질 구조를 파악하는 방법이다. 지진 탐사를 하면 지하 구조의 파악뿐만 아니라, 암석의 종류나 지층 내의 유체(流體)가 무엇인지도 알 수 있다. 물리 탐사 결과 석유의 부존 가능성이 판단되면 시추 탐사단계로 들어간다. 실제로 몇 군데의 유정을 파서 석유의 부존을 확인하고 유전의 규모, 구조, 성질 등 경제성 여부를 판단하게 된다. ㈎ 지질학적 탐사 : 지질 조사에는 지표 지질 조사, 항공사진에 의한 지질 조사, 고생물 조사, 지화학 조사, 암석학 조사 등의 방법이 있으며, 대상 지역의 지질에 따라 적합한 조사 방법을 선택하여 실시한다. ㉮ 지표 지질 조사 : 답사를 통한 지형이나 지질을 관찰하고 또한 채집한 화석이나 암석 등의 시료를 분석함으로서 지층과 암석의 분포 상황, 지반의 형성, 지질 구조의 상태를 조사하는 방법으로서 자료를 통한 특정 지역의 개략적인 지질도를 작성한 후 세부적인 검토를 하게 된다. ㉯ 항공사진에 의한 지질 조사 : 항공 사진을 이용하여 지질학적인 정보를 얻는 방법으로 1947년부터 7년간에 걸친 알래스카에서 미국이 실시한 조사로 노드스로프 일대의 거대한 유전이 발견되었다. ㉰ 고생물 조사 : 고생물 화석인 유공층(有孔蟲)에 의한 석유 지질 층을 발견하는 방법으로, 유공 충은 모든 지층의 대비를 가능하게 하고 지질 시대의 판단에 이용되고 있다. ㉱ 지화학 조사 : 지상의 암석 시료를 채취하여 화학 분석에 의해서 유기 탄소량, 역청 물질량 및 탄화수소를 관찰하여 석유의 근원 암이나 함유층의 장소를 조사한다. 또 석유나 가스의 징후가 있을 때에는 이것에 의해서 석유 광상이 존재할 가능성을 조사한다. ㉲ 암석학적 조사 : 암석의 물리적 성질이나 암석에 함유된 광물을 조사하여 석유를 집적하는 저장 암이 될 수 있는지의 여부와 암석 및 지층의 성인(成因)이나 퇴적 환경, 고(古)지리 등을 알 수 있다. ㈏ 물리학적 탐사 : 물리 탐사에는 중력이나 자기와 같이 천연적으로 지니고 있는 물성을 이용하는 방법과 인공적으로 지진파를 굴절이나 반사를 이용하는 방법이 있는 데, 어느 것이나 지하의 지질 조사를 위한 가장 좋은 방법들이다. ㉮ 탄성파 탐사 : 가장 널리 이용되는 물리학적 탐사 방법으로, 지표 또는 해면에서 다이나마이트의 폭발이나 압축 공기를 사용한 air gun 발사 등에 의한 전원에서 인공 지진파가 지층의 경계 내에서 반사하거나 굴절하여 되돌아오는 것을 지표나 해면에 배열해 놓은 많은 수신기로 수신하여 지진파의 전파 경로, 감리(減裏)의 방식 및 도달 시간 등을 기록해서 그 결과를 컴퓨터로 해석하여 지하의 구조를 명확하게 하는 방법이다. 따라서 진원지로부터 지하로 보낸 탄성파를 전기 펄스로 변환시킨 반사 파를 받으며 통과한 지층의 성질에 따라 변하게 되어 여기서 얻어진 기록들이 탄성파 기록이다. 즉, 에너지의 발생, 에너지 파의 수신, 데이터의 기록 단계를 거치는 데 이를 분석하여 지층의 지하 구조를 파악한다. 또 지상 국을 이용할 수 없는 해양에서는 인공위성을 이용하는 방법이 채택되고 있다. 탄성파 탐사 방법 ㉯ 중력 탐사 : 지층의 밀도 차이에 따라 인력의 차이가 있는 것을 이용하여, 스프링에 달아 맨 물체에 걸리는 중력에 의한 스프링의 신장 율을 측정하여 그 지역의 지하 구조를 알아내는 방법이다. 유층이 존재하는 오래 된 적층은 암석의 밀도가 크며, 특히 배사 구조를 갖고 있는 경우에는 중력 분포를 나타내어 쉽게 지하의 암석 구조를 파악할 수 있다. 중력 탐사 방법 탐사 지역의 중력 가속도의 변화를 측정하는 방법으로, 중력의 수치는 위도나, 고도, 지형의 조건에 따라 변화한다. 관측된 측정값이 이들의 영향과 기타 영향에 의해 보정되고, 잔류 중력 값은 국지적인 지질 조건에 관계되어 있다고 생각하는 방법이다. ㉰ 자력 탐사 및 전기 탐사 : 자력 탐사는 특정 지역의 지구 자기장의 이상을 검출하는 것으로 측정치는 상대적이며 수직장 거울로 측정한다. 전기 탐사는 전도, 유도에 의하여 지하에 전류를 발생시켜 지중에 유도된 전류에 의한 탐사 방법이다. 이 방법에 의한 측정 결과의 정밀도는 정확하지 않으나, 탐사시 비용이 적게 들어 광대한 지역의 개략 조사에 이용되고 있다. 조사 대상 지역이 광대한 경우에는 우선 이러한 방법으로 가능성이 있는 지역을 찾아서 그 지역에 대한 지진파 조사 등 좀더 정밀한 탐사를 실시하게 된다. 다. 석유 시추 ㈎ 시추 과정 : 물리 탐사의 결과에 대한 분석, 해석이 종료되면 시추정의 위치를 설정하는 단계에 이른다. 그 때까지의 각종 조사 결과를 종합, 검토하여 판단하게 되는 데, 가장 유력한 방법으로서 인접 지대의 유정이나 시추정 등에 대한 지질 구조의 기존 자료를 입수하여 참고로 하고 있다. 시추 작업 과정을 살펴보면 다음과 같다 ㉮ 코어링(coring) : 물리 탐사 후 시추정의 굴착에 의한 서요 탐사의 지층에서 암석의 샘플을 채취하여 암석학적인 검사나 화석학적인 조사를 반복해서 지질의 시대나 퇴적 환경을 알아야 한다. 이 암석의 샘플을 코아(core)라고 하며, 이것은 갱정에서 채취한 원통 모양의 암석의 샘플로서 코아를 채취하는 작업을 말한다. ㉯ 이수(泥水) 검사 : 굴착에 사용되는 진흙 속에 지층에서 녹아 나오는 탄화수소 분을 가스ㅗ크로마토그래프로 검사하게 되는데, 이것은 직접적으로 석유의 발견과 관계되기 때문에 특히 세밀하게 하여야 한다. ㉰ 물리 검층 : 굴착이 진행되어 석유의 부존 가능성이 있을 것으로 예상되는 깊이에 도달하면 갱벽의 전기적인 성질을 검사하기 위한 물리 검층을 실시한다. ㉱ DST 검사 : 어느 심도의 유층에서 석유의 부존이 발견되면, 굴착을 중지하고 굴관(掘管)테스트를 하여 석유를 지상으로 끌어올린다. 시추 결과에 의해서 유층의 평가가 이루어져 경제성이 맞게 되면 다음의 개발 단계로 들어가게 된다. 그리고 시추를 위해 굴착한 갱정도 후에 생산 정으로 이용되는 일이 많다. ㈏ 시추 방법 ㉮ 충격식 : 충격식 시추 법은 절삭에 의해 비트를 반복적으로 수직, 상하 운동시켜 암반에 연속적인 충격을 가함으로서 암석을 깨뜨려 진행해 나가는 방법이다. 최초의 근대적인 충격식 시추 법은 미국의 펜실베이나티루스빌 근처의 드레이크 유정이라 할 수 있다. 이 방법은 석유 개발의 초기에 주로 사용되었던 방법으로 장비 및 동력에 있어서는 비약적인 발전이 있었지만 근본 원리는 크게 변화되지 않았다. 시추 장비는 비교적 간단하고 초기 비용이 저렴하여 20세기 초 까지는 가장 일반적인 시추 방법이었으나, 굴착 심도에 제한이 있어 깊이에 따른 비용의 증대와 효율 감소를 비롯한 여러 가지의 어려움이 있어 근래에는 거의 사용되지 않는다. ?. 장점 ㅗ 초기의 장비 비용이 저렴하다 ㅗ 1일 가동 비용(연료비, 인건비, 유지비)등이 저렴하다 ㅗ 운반비용이 저렴하다 ㅗ 리그 사용 시간이 짧고 임대 비용이 저렴하다 ㅗ 천부 경질 암석의 경우 회전식 시추보다 굴진 속도가 빠르다 遁. 단점 ㅗ 지하의 고압에 대한 능동적인 조절 기능이 결여되어 있다 ㅗ 미고 결압과 봉락층에 대한 굴진 작업이 어렵다 ㅗ 심부 굴진시 시추 속도와 효율이 떨어지고 깊이에 대한 제한이 있다 ㉯ 회전식 시추법 회전식 시추 법은 지층을 굴착하기 위해 비트와 시추 동을 회전시키면 이수 순환 경로를 통해 남편이 연속적으로 제거된다는 점에서 충격식 시추와 구별되며, 이러한 복잡한 기능을 수행할 굴착 장치로 회전식 시추 리그를 사용한다. 굴착 심도가 깊고 지층의 공급 압력이 높은 석유 시추에 있어서는 공급 압력의 조절이 가능하고 암편의 제거가 시추와 동시에 이루어져 굴착률이 충격식 시추보다 뛰어난 회전식 시추 법을 선호하는 것이 일반적인 경향이다. ?. 방법 : 회전식 시추 리그는 설치되는 장소에 따라 해양 리그와 육상 리그로 분류된다. ㈀ 육상 리그 : 조립의 용이성과 최대 시추 심도에 따라 분류되는 데 이 중 초기에 개발된 일반형 리그의 유정 탑은 반드시 현장에서 조립되며, 기본 구조는 시추 완료 후에도 현장에 그대로 남겨둔다. 그러나 조립 기술 및 수송 능력의 발달로 지금은 부분 조립형인 잭 나이프와 견인형인 가동 마스트로 변형, 발전되었다. ㈁ 해양 리그 : 최대 수심과 조립의 용이성 등에 따라서 분류되며 크게 부동형과 바닥 지지형으로 나누어진다. 부동형에는 반잠수식과 시추선, 바닥 고정형에는 플렛폼과 시추 부선, 젝엎 등이 있다. ㉠ 시추 부선 : 파도가 심하지 않은 수심 6m 미만의 환경에 적당하며, 리그 전체를 시추 부선 위에서 조립한 후 현장으로 운반하여 시추 부선을 침수시켜 설치한다. 수심이 100m미만인 경우에는 바닥 고정형 리그의 사용이 가능한 데, 가장 널리 사용되는 것은 리그를 수압식 잭엎에 의해 파도의 운동권밖에 격상시키는 잭엎 형이다. ㉡ 반 잠수식 : 기능상 바닥 고정형과 부동형 양쪽으로 사용될 수 있지만 고가의 축조 비용 때문에 주로 바닥 지지형을 사용할 수 없는 심해에 사용되는 것이 보통이다. 현재 대부분의 반 잠수식은 시추 공에 직접 연결하여 계류시키는 데 경비는 증가되지만 1.8㎞이상의 심해에서도 시추가 가능하다는 장점이 있다. 이와 유사한 기능을 가진 리그 중에 시추할 수 있는데 가격 면에서 반 잠수식 보다 저렴하고 파도에 능동적으로 대처할 수 있지만 파도의 요동이 심한 지역에는 사용이 제한되고 있다. ㉢ 바닥 지그형 : 현재 탐사 방법으로 가장 많이 사용되고 있는 방법으로 독립형과 분산형이 있다. 다른 리그보다 우수한 점은 동일 플랫폼에서 인근 지역으로 복수의 시추 공을 굴착할 수 있기 때문이다. 설치비용이 많이 들기 때문에 석유의 부존이 확인된 유전 개발에 주로 사용한다. 라. 유전 평가 ㈎ 검층 : 이수 검층은 회수된 이수에서 채취한 가연성 탄화수소의 가스 성분을 분석하는 작업으로 시추가 진행된 심도까지 검층을 실시하고 시추 작업시간이나 굴진율 기록 표와 암석 지질 분석표를 대비하여 자료를 해석한다. 시추 작업이 가장 활발했던 1980년 초에 와서 이수 검층은 비약적인 발전을 이루게 되었는 데, 그 이유는 개선된 시료 채취 기술, 열분해, 가스 성분 분석기, 그리고 다른 지질학적 분석 기술 등이 개발되었기 때문이다 그리고 다른 지질학적 분석 기술 등이 개발되었기 때문이다. 또한, 시추와 동시에 검층 및 기타 측정을 행함으로서 얻은 실시간 현장 자료를 통하여 시추의 안전성 및 성공률을 높이고 시간, 노력, 경비 등을 절감하여 석유를 생산할 수 있기 때문이다. ㈏ 생산성 조사 : 대부분의 개발정과 탐사 정에서는 저류층 압력, 유형과 탄화수소의 종류를 알기 위한 생산성 시험을 하게 되는데, 이 시험에 의해 원유 또는 가스의 1일 생산량을 million ft2나 bbi로 표시하는 생산성 지수가 결정되며, 코아 분석법에 의해서 매장량을 조사하게 된다. 마. 유정 완결 ㈎ 공벽 보호관 설치 : 시추 공을 일정 깊이까지 굴착한 후에는 공벽 보호관 설치 작업과 시멘팅을 하게 된다. 먼저 지표까지는 전도 보호 관을 설치하고 그 내부를 통해 좀더 작은 비트를 사용하여 굴착한 후 지표 보호 관을 설치한다. 지표 보호 관에는 시추 공을 굴착하는 동안 시추 공을 제어하는 데 필요한 폭발 방지 장치를 설치할 수 있고, 또한 보호관 상단 장비를 연결할 수 있다. ㈏ 시멘팅 작업 : 시멘팅은 공벽 보호관 설치와 함께 시추 및 생산 단계에서 중요한 작업 중의 하나이다. 부적절한 시멘팅은 가스 및 오일의 누출, 회수 증진용 투입, 물질의 유실, 격리시킨 부황 지층수의 생산에 따른 공벽 보호관의 부식 또는 압력 불균형에 의한 공벽 보호 관의 파괴 등을 초래한다. 따라서 지질 조건과 이용 가능한 공벽 보호 관 및 시멘트의 종류에 따른 시멘팅 기술의 적용성을 고려해야 한다. ㈐ 유정 종료 : 유정 완결 작업에는 생산 지역 격리 작업, 생산관 설치, 저류 층과 시추공의 천공 작업등이 포함된다. 생산 층 바로 위에는 밀폐 기를 설치함으로서 생산관주위를 상부와 격리시켜 공벽 보호 관과 생산관 사이의 내부로 저류 층의 압력이 전달되는 것을 막고 생산 유체가 생산 관으로만 들어갈 수 있도록 유도한다. 바. 석유의 회수 : 세계 여러 지역에 분포되어 있는 유전에서 석유나 가스를 뽑아내는 석유 및 가스 에너지는 대부분 1, 2차적 방법에 의해서 회수되어지고 있다. 즉, 온도, 압력, 지질학적인 조건 등에 따라 유정을 파서 자연적으로 발생하는 에너지를 회수, 활용하는 방법을 1차적 회수라 하고, 가스를 주입하거나 물을 주입함으로써 2차적 에너지를 활용하여 에너지 회수를 증가시키는 방법을 2차적 회수라 한다. 그러나 1, 2차적 회수 방법으로는 회수, 생산 가능한 석유 및 가스는 부존량의 30% 정도밖에 되지 않기 때문에 부존 원유의 점도를 줄인다든지, 원유의 물리, 화학적 영향도(improving the sweep efficiency, increasing the displacement efficiency)를 가함으로써 추가 회수, 생산하는 방법을 택하고 있는데 이러한 방법을 3차적 방법, 즉 EOR(Enhanced Oil Recovery)방법이라 한다. 이러한 방법은 비용 및 높은 기술이 요구되므로 제한적일 수밖에 없으나, 선진 유전보유국에서는 정부, 연구소, 기업, 대학 등에서 연구 및 산업화에 박차를 가해 상당히 진척을 보이고 있으며, 현재도 연구 및 생산에 많은 투자가 이루어지고 있다. 원유의 채취 및 수송 경로 ③ 석유 개발의 현황 가. 국내 대륙붕 석유 개발 국내 석유 개발 계획의 기본 방향은 대륙붕의 지질 특성과 구조 발달 상황을 완전히 규명하고 석유를 발견하기 위한 기초 자료 취득을 주목적으로 하는 기초 탐사는 한국석유개발공사로 하여금 연간 5천L-㎞의 물리 탐사와 매년 1개 공의 기초 시추를 실시함으로써, 정부 차원에서 적극 추진하도록 계획되어 있다. 이와 같은 기초 탐사 자료를 종합, 분석하여 대륙붕의 지질 특성 규명은 물론 대륙붕에서 석유를 발견 내지는 가능성을 제시함으로써 외국 석유개발공사들이 국내 대륙붕 석유 탐사에 관심을 갖게 하고 나아가서는 외국 석유 개발 회사를 유치하여 국내 기업 또는 한국석유개발공사와 공동으로 석유 개발을 추진할 계획이다. 현재까지 탐사된 물량으로는 국내 대륙붕의 지질 특성의 완전 규명과 석유 발견 가능성 여부를 판단하기 어려우며, 다만 제한적인 분석만이 가능한 실정이다. 비교적 많이 탐사된 지역은 포항 앞 바다인 제6-1공구에서 가스를 발견함으로써 7개 공의 시추가 실시되었고, 서해안 대륙붕은 외국석유개발회사에 의하여 탐사되었고, 탐사 물량도 적어 극히 한정된 지역만이 개략적으로 지질 특성이 분석되었다. 나. 해외 유전 개발 국내 대륙붕에서 석유자원 부존 가능성이 거론된 것은 1970년대의 일이지만, 본격적인 석유탐사 활동은 1983년부터 시작되었다. 1972년부터 1982년까지는 걸프, 쉘, 텍사코 등 외국 기업이 주도하여 51,437 L-Km의 물리탐사와 12개 공의 탐사시추를 실시하였으나, 유전의 확인에는 실패하였다. 1983년 이후에는 한국석유개발공사가 주도적으로 석유탐사 활동을 전개하여 60,355 L-Km의 물리탐사와 18개 공의 탐사시추를 실시하였으며, 이 기간 중 87년에는 제6-1광구 돌고래 지역에서, 93년에는 고래 지역에서 각각 상당한 규모의 가스층을 발견하였다. 국내 대륙붕 광구도 그러나 확인된 매장량은 생산하기 위한 경제규모에는 미흡함으로 매장량을 추가로 확보하기 위하여 6-1 광구를 포함한 국내 대륙붕 전반에 대한 종합기술평가를 진행 하고 있다. 석유개발공사는 산유국의 꿈을 실현하기 위해 국내 대륙붕 중장기 탐사계획을 수립하고 그에 따른 체계적인 탐사활동을 지속할 계획이다. 특히, 탐사 단계의 자금조달과 위험의 분산을 위해 외국 합작선을 적극적으로 유치하는 등 대륙붕 개발에 다각적인 노력을 기울이고 있다. 한국석유개발공사는 현재 세계 13개국 19개 해외 석유개발 사업에 직접 참여하고 있으며, 이중 예멘 마리브를 포함한 5개 광구에서는 원유를 생산하고 있으며, 페루 79광구 등 14개 사업에서 개발사업과 탐사사업을 활발하게 진행하고 있으며, 서부 아프리카 카메룬, 중남미 베네주엘라 유전개발사업 진출 등 국제적으로 투자 유망지역으로 부상하는 유전지대에 대하여 적극적으로 참여하고 있다. 베트남 11-2광구는 우리공사가 해외 석유사 및 국내 참여 사들을 대표하여 운영권 자로서 사업을 추진하고 있으며, 그 동안 탐사작업과 시추결과 대규모의 천연가스를 발견하여 앞으로 개발할 계획으로 있다. 석유공사는 최근에 영국 캡틴유전과 페루 8광구, 베네주엘라 오나도 광구에 참여함으로써 약 9천7백만 배럴의 원유 매장량을 확보하였으며, 오는 2000년까지 가채 매장량 3억 배럴 확보를 목표로 해외 유망 지역의 탐사 및 개발사업은 물론 생산유전의 매입 등 적극적인 전략으로 사업을 추진하고 있다. 또한 국내 민간 기업의 해외 유전 개발 사업 참여를 촉진하기 위하여 해외 유망 광구에 대한 정보 및 기술, 자금을 지원하는 등 원유의 안정적인 공급원을 확보하기 위한 노력을 하고 있다. ④ 석유 탐사의 새로운 기술 가. 안정 동위원소를 이용한 탐사 기술 석유 탐사에서 기존의 지화학적 접근법은 지하 깊숙이 묻혀있는 내용 물질에 접근해야 이용할 수 있지만 안정 동위체의 접근법은 표층으로 스며 나오는 탄화수소 가스에서도 지층의 구조에 대한 정보를 얻을 수 있다. ㈎ 안정 동위체에 의한 탐사 지구 위에 이론적으로 존재 가능한 동위원소의 수를 방사성 동위원소는 3,500여 종, 안정동위원소는 1,500여 종으로 추산하고 있으나, 현재까지 발견된 것은 방사성동위 원소는 1,200여 종, 안정동위원소는 300여 종에 불과하다. 안정 동위체(안정동위원소가 특정한 목적에 쓰이는 것)중에서 지각물질의 기원, 지각 물질, 생물 그리고 공기와의 상호작용, 기타 지질 작용의 축적 수단으로 쓰이고 있는 것은 100여 종에도 미치지 못한다. 가장 흔하게 쓰이고 있는 것은 수소(H2), 탄소(C), 산소(O2), 질소(N2) 그리고 황(S)의 안정 동위원소들이며, 이 원소들은 지각 물질, 생물체 그리고 대기의 주된 성분으로 우리가 쉽게 접근할 수 있다. 이러한 물질들은 일반적인 환경매체로서 함께 작용하기 때문에, 만일 이러한 물질들을 표식 화할 수 있다면 이들의 이동 경로, 화합과 혼합 등의 과정을 밝히는 강력한 도구로 활용할 수 있다. 안정동위원소에 의한 탐사의 기본 개념은 유기물질이 지하에 묻혀 원유로 성숙되는 과정에서 발생하고, 그 가스의 주된 원소인 수소 및 탄소의 안정 동위체들이 분별하는 존재비 특성을 나타낸다는 사실에 기초를 두고 있다. 배사 구조와 안정 동위원소와 상호관계 ㈏ 안정 동위원소와 석유의 관련성 석유는 유기물질이 비, 바람 혹은 강을 통해 흘러 들어와 해양 퇴적층에 쌓이면 퇴적층 안의 질소, 산소 그리고 황이 존재하는 환경에 미생물이 침투, 부식 토양으로 변한다. 다시 속성 과정을 거쳐 구조가 매우 복잡한 케로젠이라는 물질의 덩어리가 형성된다. 기본적인 케로젠 분자는 벤젠형의 방향족 고리가 여러 겹으로 둘러싸여 만들어진 덩어리이다. 이것이 석유의 기원 물질이라는 학설이다. 지구상에 약 1.3×1012ton이 존재하는 케로젠은 유기탄소의 가장 충분한 형태로 알려지고 있다. 따라서 케로젠이 일정한 기간동안 지하 깊숙한 땅속에 압력, 온도 상승을 받아 고탄화수소와 액화된 석유가 분해되면서 대체로 메탄을 주성분으로 한 천연 가스가 생성된다. 그러므로 석유가 매장된 부근에는 퇴적층 안의 유기물질과 반드시 비례 관계는 아니지만, 일정한 비율의 탄화수소 가스가 유출되고 있다. 이러한 탄화수소 가스를 여러 가지의 방법으로 포집을 통해서 석유 및 천연가스의 존재를 예측하는 것이다. ㈐ 안정 동위체의 탄화수소 탐사 기술 탐사 활동에 사용되는 기술은 크게 광역적 접근법, 특정 지역의 정밀 탐사, 시추와 병행하는 방법 등 세 가지로 나룰 수 있으며, 분석 수단은 안정 동위체의 기술이 주체가 된다. 첫째, 광역적 접근법의 대표적인 예는 영국 북해 유전에서 실시된 것으로, 해저 지표에서 1∼3m깊이의 피스톤 코아를 300㎢당 1개씩, 총 603개의 채취, 분석해 매장된 석유를 확인한 경우이다. 둘째, 지구 물리탐사에 의해 대규모의 배사 구조가 확인될 경우 시추 작업을 시작하기 전에 내용물의 사전평가를 하기 위한 접근법이다. 예상되는 시추 지점에서 임의로 10여 곳을 정하고, 1∼2m 내외 피스톤 코아를 채취 흡착된 탄화수소 가스를 분석해 예비판정을 해보는 경우이다. 셋째, 시추를 진행하면서 심도별로 분출되는 탄화수소 가스를 채취, 성분분석과 δ13C값을 측정해 석유 매장의 위치를 찾아내는 방법이다. 기존의 지화학 접근법은 지하 깊숙이 묻혀있는 내용 물질에 접근해야 이용할 수 있지만, 안정 동위체의 접근법은 표층으로 스며 나오는 탄화수소 가스에서도 유익한 정보를 얻을 수 있다는 장점을 지니고 있다. 그러나 아직은 안정동위원소의 분별과 동위원소 효과의 메커니즘이 학문적으로 체계화가 되지 않았다. 그러나 앞으로 석유 탐사 활동에는 안정 동위원소의 특성을 적용하는 것이 필연적이라 본다. 나. 오일 샌드 석유개발 기술 세계 석유 자원의 ⅓을 차지하는 캐나다 알버트 오일샌드 현장에는 최근 개발의 열기로 뜨겁게 달아오르고 있다. 불과 몇 해 전만 해도 엄청난 생산비 때문에 '미래의 자원'으로 덮어두었던 세계 최대의 오일 샌드 광맥은 최근 새로운 기술의 도입으로 채광, 수송, 분리비를 크게 절감함으로서 경제성 있는 투자 대상으로 전환시켰다. 오일 샌드가 너무 깊이 묻혀 있어 노천 채굴을 할 수 없는 곳에서 캐나다의 암코사와 임페리얼 사들은 오일 샌드가 매장된 곳에 증기를 주입하는 '제자리 차리법'을 사용하였다. 이 방법을 통해 몇 주일간에 걸쳐 역청이 모래로부터 분리되면 물과 천연가스와 함께 지상으로 펌프로 배출된다. 이 역청은 물에 탄 뒤 파이프를 통해 정유소로 간다. 이 회사는 생산된 역청을 10만 배럴당 35만 배럴의 물이 소요되나 이 물을 다시 재순환시켜 사용할 수 있다. 따라서 이 방법의 특징은 수증기를 가장 적게 쓰면서 대부분의 역청을 거둬들인다는 점이 있으나, 막대한 투자에 비하여 이익을 거둬들이는 기간이 너무 길다는 단점을 지니고 있다. 다. 산유 장비의 해저화 및 첨단화 석유 탐사 전문가인 이메트 리처든슨(멕시코)씨는 석유 생산 장비를 종래와 같이 지상 위에 비싼 강철제 플랫폼 설치가 아니라, 바다 밑에 설치하는 구상을 제창했다. 기존의 석유 채굴을 위한 플랫폼은 하나의 고가의 자본(10억 달러)이 소용되고, 해안에서 멀리 떨어진 새로운 유전에 적합하지 않는다는 점이다. 그의 기본 구상은 생산 기술의 대부분을 자동화하고, 이것을 플랫폼에서 바다 밑으로 옮긴다는 것이다. 그 다음 넓게 분산된 많은 자동화 유정들을 중앙의 핵심부와 연결한다. 이런 방법으로 유정에서 나온 산출량을 통합하여 재래식의 해상 플랫폼으로 보내면 석유와 가스는 따로 분리할 수 있다. 이 구상 안에 따르면, 수백 평방 마일의 넓은 지역에 분산된 수십 개의 유정을 다루는데도 플랫폼이 한 개정도면 충분하다는 것이다. 그리고 장기 목표는 전혀 플랫폼을 설치하지 않고 유정의 산출량을 바로 해안으로 옮길 수 있는 다단계 펌프를 이용하자는 것이다. 또한 해중 개발에 사용되는 장비를 경량복합재료 파이프, 초경량 정박용 케이블, 이상적인 초신속용접 기술 등을 포함한 첨단 기술을 적용, 응용함으로서 산유 장비의 현대화에 주력해야 할 것이다. ⑵ 석탄 에너지 세계는 에너지 파동을 몇 차례 겪으면서 석유에만 지나치게 의존하던 에너지 소비 형태를 벗어나서 석유를 적게 쓰는 대신에 다른 에너지들을 많이 사용하는 방향으로 정책을 추진하고 있다. 석유를 대체할 수 있는 에너지원으로 석탄, 태양열, 수력, 조력, 풍력, 원자력 등을 이용할 수 있는 데 이 중에서 석탄은 활용 규모나 경제성 그리고 기술 개발 면에서 가장 유리하다. 석탄은 석유를 본격적으로 사용하기 전부터 이미 널리 활용되어 왔기 때문에 상당한 수준의 기술 개발이 이루어졌다. 그러나 이것을 현재의 산업 구조와 생활 환경에 적합하도록 개선 및 적용하는 문제가 새롭게 대두되고 있다. ① 석탄의 개요 가. 석탄의 생성 석탄은 오래 전 수목의 퇴적물이 땅속에 묻힌 후에 공기가 차단된 상태에서 오랫동안 지열과 지압에 의해서 변질된 것이다. 식물이 건조된 후, 공기와 접촉하면 습기, 세균에 의해서 나무 부분이 완전히 분해되고 변화하기 어려운 소량의 수지 부분만이 잔류하게 되나, 식물과 공기의 접촉이 차단 시에는 땅 속의 지압과 지열을 받아 가압, 건류 작용을 일으키며 석탄화 작용이 진행되어서 이탄, 갈탄, 역청탄, 무연탄 등으로 점차 변질된다. 석탄이 있는 곳을 탄층이라 하는데, 탄층은 과거 식물이 번성했던 곳이나 그로부터 조금 떨어진 곳에 형성되어 있으며, 식물이 번성했던 곳에는 탄층이 널리 퍼져 있으며, 그 단층 밑의 바위에 나무 뿌리의 흔적 같은 것이 존재하는 것으로 보아 알 수 있다. 지금으로부터 6억 년 전부터 시작하여 2억 2천만 년 전에 끝난 고생대를 몇 개의 시대로 구분하는데 고생대 말기가 페름기이며, 그 전이 석탄 기이다. 석탄기의 지층에서는 석탄이 많이 생성된다. 당시 육지는 산림에 덮여 있었으며, 이것이 바탕이 되어 많은 석탄들이 형성된 것이라 볼 수 있다. 석탄을 형성하는 식물로는 수생 식물보다 주로 육상 식물이라 보고 있으며, 세계 석탄의 약 ⅓이 고생대 말엽에 생성되었다. 유럽, 북아프리카 및 아시아 대륙의 대부분의 석탄이 고생대 말기의 석탄 기에 생성된 것들이고, 이 밖에 중생대와 신생대에도 일부 생성되었다. 나. 국내의 석탄의 매장량 국내의 무연탄의 주종을 이루는 삼척, 정선, 호남 탄전은 고생대의 석탄기와 페름기에 걸쳐 생성된 석탄이며, 이 밖에 중생대의 쥐라기에 생성된 충남 탄전과 신생대의 제3기에 속하는 영일 지구의 갈탄 등이 있다. 국내의 석탄은 무연탄이 주가 되고, 이외에 약간의 갈탄과 토탄이 있다. 남한의 무연탄의 총 매장량은 와 같이 약 17억 톤이며, 이 중에서 가채량은 7.7억 톤이다. 지역별로 보면 주로 삼척, 정선 등 강원도, 충남 및 평창 지역에 분포되어 있으며, 이 지역의 매장량이 전체의 약 80%를 차지하고 있다. 국내의 석탄 생산량을 연간 250만 톤으로 가정할 경우 남한의 석탄 매장량은 우리가 향후 30년간 사용할 수 있는 양이라 할 수 있다. ③ 석탄의 이용 가. 석탄의 연소 방법 석탄의 연소는 충분한 공기를 공급할 때 증기상의 산화와 석탄으로부터 배출되는 휘발 분의 점화에 따른 숯(char)의 점화로서 일어난다. 여기서 휘발 분의 양은 불꽃의 안정도와 숯을 점화시키는 온도에 영향을 미치게 된다. 석탄의 연소는 숯 표면의 활성 거점(active sites)에 산소의 흡착(chemisorption)에 의하여 일어나며, 표면의 산화물은 CO를 생성하고 이것에 다시 산화되어서 CO2가 된다. 이 CO2는 배기 가스로 배출하거나, 숯 표면에서 다시 환원되어 CO를 생성한다. 석탄의 연소 방법은 격자(grate) 위에 석탄을 장입하여 연소하는 고정층 연소와 유동층 연소 및 분탄을 비말동반(entrained)시켜서 연소시키는 방법 등 3가지 형태로 구분할 수 있다. 석탄의 연소 효율을 높이려면 가능한 작은 석탄 입자의 표면에 공기를 빨리 흘려 보내는 것이 유리하지만, 석탄 입자가 너무 작아지면 취급하기가 힘들고, 연소 후에 생긴 회분이 모두 날아가서 환경을 오염시키는 문제가 발생한다. 그러므로 실제의 연소 공정에서 원료 탄의 특성, 사용 목적, 사용 규모 등에 따라서 다양한 연소 장치와 방법들이 사용된다. ㈎ 고정층 고정층 연소 방법은 비교적 입자가 큰(대략 1∼10㎝) 연료 석탄을 연소기내에 한꺼번에 또는 연속적으로 채워 넣고 공기를 연소기의 밑에서 위로 흘러보내는 방법으로서, 원료 석탄이 비교적 크기 때문에 연소계 중의 산소가 char 표면으로 확산하는 데 저항이 크게 걸리므로 연소 반응의 속도는 비교적 느린 편이다. 이 방법은 원료탄의 발열량, 주입 속도, 입자의 크기, 공기의 공급 속도, 연소기의 보온 정도에 따라서 연소 시간을 길게 조절이 가능하므로, 가정용의 조개탄 난로나 소규모 건물의 난방용 등으로 많이 사용한다. 고정층 연소 방법 ㈏ 유동층 유동 층이란 고체가 담겨진 용기의 밑에서 위로 기체를 세게 불어줄 때, 이로 인하여 고체 입자들이 뜨면서 격렬히 혼합되는 상태를 말한다. 유동 층에서의 고체 흐름은 매우 격렬하여 거의 완전 혼합 흐름으로 간주한다. 이와 같은 흐름을 갖는 고온의 유동 층에 연료를 주입하여 연소시키는 공정이 유동층 연소이다. 유동 층의 연소 범위는 비활성 층 물질의 용융 온도보다 낮아야 한다. 따라서, 조업 온도는 750∼900℃ 범위이다. 이는 비교적 낮은 온도이므로 NOX 생성의 억제에도 유리하다. 석탄의 연소열은 비활성 층 물질에 전달되며, 이어서 연소로 내의 전달 면에 전달된다. 격렬한 고체 혼합 현상으로 인하여 전열 면에서의 열 전달계수는 250∼500W/m2K 정도로 매우 높다. 유동 층 연소의 장점으로서 연소기내의 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 보일러 효율의 증대에 따른 거의 모든 연료 물질을 비교적 낮은 온도에서 연소시킬 수 있으며, 고 유황 분의 석탄을 탈황과 동시에 연소시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이에 대한 단점으로는 고체 입자의 편류 현상(channelling), 고체화(caking) 등이 잘 일어나며, 완전히 연소되지 않은 상태에서 외부로 유출하는 문제를 가지며, 연소 기 내벽과 스팀 발생 관의 표면이 쉽게 마모되는 점이 있다. 그러나 위와 같은 점에도 불구하고 유동층 연소 방법은 많은 장점을 지니고 있기 때문에 많이 연구가 진행 중에 있다. 유동층 연소 방법 ㈐ 미분탄 연소 방법 미분탄 연소 방법은 석탄을 미세한 분말의 상태(100㎛ 이하)로 분쇄하여 비교적 고온에서 연소시키는 것으로 거의 완전 연소가 이루어지는 방법이다. 이 방법은 대규모의 연소 용량이 필요한 경우에 사용되는 방법으로서, 석탄을 미쇄 분말로 분쇄하는 기술과 이것을 공기와 함께 버너에서 분사하여 효과적으로 연소시키는 기술이 중요하다. 미분 탄에 의한 연소 방법의 특징은 연소 시간이 매우 짧아지고, 거의 완전 연소를 이루며, 대용량의 연소가 가능하다는 장점을 가진다. 그러나 연소 시간이 짧아짐으로 인해서 연소 효율이 낮아진다는 단점을 가지나 우리 나라의 석탄 화력 발전소는 대부분 이 방법을 사용하고 있다. 미분탄 연소법의 버너 나. 석탄의 가스화 석탄의 가스화는 석탄으로부터 가연성 기체를 얻는 방법으로서, 천연 고분자로 존재하는 석탄의 화학 결합을 분쇄하여 CO, H2, CH4, CO2 등의 저분자로 분해시키는 것을 말한다. 이 방법으로는 건류 열분해, 부분 산화, 수성가스화, 발생로 가스화 등의 여러 반응이 있으며, 이 반응을 통하여 연료용 가스나 합성용 가스로 전환된다. 석탄의 가스화 공정은 최종 생성 가스의 발열량에 따라 즉, 1Nm3당 저열량(3,000㎉이하), 중열량 (3000∼8000㎉이내), 고열량(8000㎉이상) 가스화 공정으로 나눌 수 있다. 또한, 반응물의 접촉 방식에 따라 고정층, 유동층, 분류층, 용융층 방법으로 분류할 수 있다. ㈎ 발열량에 따른 분류 ㉮ 고열량 가스화 공정 이 공정은 석탄을 수소와 반응시켜서 메탄이 90%이상 포함된 고열 량의 가스를 얻는 수소화 가스공정(hydrogasification)으로 이렇게 얻은 가스는 주로 천연 가스의 대체 연료로 사용되기 때문에 대체 천연가스(Synthetic Natural Gas)라 불린다. 대체 천연 가스는 천연 가스와 동등한 에너지 밀도를 갖기 때문에 천연가스의 고갈시 기존에 설치되어 있는 가스 라인을 통하여 장거리 수송 및 넓은 지역에의 공급이 가능하며, 또한 대체가스는 무독성이므로 가정용 연료로 적합하다. ㉯ 중열량 가스화 공정 중열량 가스화는 석탄을 수증기 및 산소와 반응시켜서 CO와 H2의 혼합기체(steam gasification)를 얻는 공정으로서, 생성 가스는 범용의 공업 연료나 암모니아 합성 및 합성 화학공업 원료로 이용할 수 있다. ㉰ 저열량 가스화 공정 저열량 가스화 공정은 석탄을 수증기와 공기의 혼합물로 반응시킨 것으로, 공기중의 미반응 질소와 약간의 이산화탄소가 혼합된 석탄 가스가 생성되는 공정을 말한다. 저열량 가스는 에너지 밀도가 작아 수송 및 저장이 불리하며, 유독성 일산화탄소 때문에 직접 가정용 연료로 사용하기는 어렵다는 단점을 지니고 있다. 그러나 공정이 단순하여 제조가 쉽고 산소 제조 공정이 필요치 않아 비용이 저렴하므로 발전용이나 스팀 생산 등의 연료로 사용할 수 있다. ㈏ 접촉 방식에 따른 분류 ㉮ 고정층 가스화 공정 입자의 크기가 3∼50㎜인 분쇄 석탄을 반응기 상부에 장입하면, 중력에 의해 아래로 내려가면서 예열부, 열분해부, 가스화부, 연소부 및 회분층을 형성하며, 기체 화기 내부의 석탄이나 회분층이 화격자에 의하여 지지되는 형태이다. 석탄과 기체가 역류로 흐르기 때문에 열분해 가스가 연소되지 않고 석탄 가스에 혼합되므로 메탄 함유량이 높으면 열효율도 높고, 가스화로 내의 석탄의 체류 시간이 1∼3시간으로 길기 때문에 탄소 전환율이 높은 장점을 지니고 있다. 그러나 점결성 심한 석탄...

출처 : Daum 지식

글쓴이 : 꺅ㅇ누나님 원글보기

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