KR20230025095A - Method for selecting Native Hydrogen potential area and Method for surveying Native Hydrogen potential area - Google Patents
Method for selecting Native Hydrogen potential area and Method for surveying Native Hydrogen potential area Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230025095A KR20230025095A KR1020210107165A KR20210107165A KR20230025095A KR 20230025095 A KR20230025095 A KR 20230025095A KR 1020210107165 A KR1020210107165 A KR 1020210107165A KR 20210107165 A KR20210107165 A KR 20210107165A KR 20230025095 A KR20230025095 A KR 20230025095A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hydrogen
- natural
- area
- selecting
- rocks
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 119
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 119
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 114
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 52
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 21
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000008239 natural water Substances 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 11
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 5
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052611 pyroxene Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000010435 syenite Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 230000001228 trophic effect Effects 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052612 amphibole Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 2
- 229910052626 biotite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282817 Bovidae Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241001547860 Gaya Species 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 125000003473 lipid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V9/00—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00
- G01V9/007—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00 by detecting gases or particles representative of underground layers at or near the surface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/30—Analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V20/00—Geomodelling in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V9/00—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00
- G01V9/02—Determining existence or flow of underground water
-
- G01V99/005—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/60—Analysis
- G01V2210/61—Analysis by combining or comparing a seismic data set with other data
- G01V2210/616—Data from specific type of measurement
- G01V2210/6169—Data from specific type of measurement using well-logging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/60—Analysis
- G01V2210/64—Geostructures, e.g. in 3D data cubes
- G01V2210/647—Gas hydrates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 자연수소 부존 가능 지역 선정방법 및 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 새로운 수소 에너지 유형에 관한 것이며, 지각이나 맨틀에서 무기적 화학반응에 의해 생성되는 자연수소의 개념을 포함하고 있다. 또한, 국내에 자연수소가 부존되어 있을 가능성이 높은 지역을 선정하는데 필요한 조사방법, 자연수소가 부존되어 있는 지역의 지질학적 특성, 자연수소의 방출량의 모니터링 등을 포함한다. 최종적으로 제시한 탐사 및 분석방법 등을 종합적으로 고려하여 국내에 경제성 있는 자연수소의 부존지역과 부존량을 결정하는데 필수적인 내용들을 포함한다. The present invention relates to a method for selecting an area where natural hydrogen can exist and a method for precisely exploring the area where natural hydrogen is abundant. More specifically, the present invention relates to a new type of hydrogen energy and includes the concept of natural hydrogen produced by inorganic chemical reactions in the earth's crust or mantle. In addition, it includes investigation methods necessary to select areas with a high possibility that natural hydrogen is endowed in Korea, geological characteristics of areas where natural hydrogen is endowed, and monitoring of the amount of natural hydrogen released. In comprehensive consideration of the finally proposed exploration and analysis methods, essential information is included in determining the endowment area and amount of economically feasible natural hydrogen in Korea.
도 1은 자연수소의 개념과 다른 유형의 수소와의 비교도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 자연수소는 기존의 그레이(Grey)수소, 블루(Blue)수소, 그린(Green)수소와는 다른 개념이다. Figure 1 shows a comparison between the concept of natural hydrogen and other types of hydrogen. As shown in FIG. 1, natural hydrogen is a different concept from existing gray hydrogen, blue hydrogen, and green hydrogen.
그레이와 블루수소은 화석연료(석유나 천연가스)의 정제 과정 또는 증기로 수열처리를 통해 추출한 수소를 말한다. 그린수소는 재생에너지(예, 태양풍, 풍력, 조력 등)로 생산된 전기를 이용해 물을 전기분해하여 생산하는 수소이다. 본 발명의 명세서에서 언급하고 있는 자연수소는 지각이나 맨틀 내에서 지구 내부에너지의 변화에 따른 고체-고체 그리고 고체-유체의 반응을 통해 무기적으로 생성되는 수소를 의미한다. Gray and blue hydrogen refers to hydrogen extracted through the refining process of fossil fuel (oil or natural gas) or hydrothermal treatment with steam. Green hydrogen is hydrogen produced by electrolysis of water using electricity produced from renewable energy (eg, solar wind, wind power, tidal power, etc.). Natural hydrogen referred to in the specification of the present invention refers to hydrogen that is inorganically produced through solid-solid and solid-fluid reactions in the earth's crust or mantle according to changes in internal energy of the earth.
도 2는 자연수소의 성인과 발생과정에 대한 모식도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 최근 10년 동안 발표된 논문들에 의하면, 암석 내에 부존되어 있는 자연수소는 크게 다음 4가지 과정을 통해 생성된다(Zgonnik et al., 2015; Miller et al., 2016; Guelard et al., 2018; Prinzhofer et al., 2018; Hao et al., 2020; Klein et al., 2020; Truche et al., 2020).Figure 2 shows a schematic diagram of the generation and generation process of natural hydrogen. As shown in FIG. 2, according to papers published in the last 10 years, natural hydrogen existing in rocks is largely generated through the following four processes (Zgonnik et al., 2015; Miller et al., 2016). (Guelard et al., 2018; Prinzhofer et al., 2018; Hao et al., 2020; Klein et al., 2020; Truche et al., 2020).
(1) 대륙과 해양에서 마그마로부터 분출되는 수소 가스(1) Hydrogen gas ejected from magma in continents and oceans
(2) 암석의 대규모 파쇄(예, 단층)과정에서 생성되는 수소(2) Hydrogen produced during large-scale fractures of rocks (e.g., faults)
(3) 자연 방사선에 의한 물의 분해과정에서 생성되는 수소 (3) Hydrogen produced in the decomposition of water by natural radiation
(4) Fe2+을 함유한 광물과 열수의 반응과정에서 물의 환원 반응으로 생성되는 수소(4) Hydrogen produced by the reduction reaction of water in the reaction process of minerals containing Fe 2+ and hot water
지표 근처에서 광물-유체 간 반응을 통해 생성되는 자연수소는 주로 지구 내부에서 발생하는 열수(hydrothemal) 작용과 밀접하게 관련된다. Fe2+을 함유한 광물(예, 감람석, 휘석, 각섬석, 흑운모 등)과 물과 반응하면 다음 반응식 (1)과 (2)에 의해 철은 산화되어 철산화광물을 형성하고, 물 환원되어 수소를 생성시킨다.Natural hydrogen produced through mineral-fluid reactions near the Earth's surface is closely related to hydrothermal processes that occur mainly in the Earth's interior. When a mineral containing Fe 2+ (eg, olivine, pyroxene, amphibole, biotite, etc.) reacts with water, iron is oxidized to form iron oxide minerals by the following reaction formulas (1) and (2), and water is reduced to form hydrogen creates
[반응식 1][Scheme 1]
[반응식 2][Scheme 2]
지구에서 이 산화-환원반응으로 생성되는 무기 기원의 자연수소의 양은 ∼6×1012mol H2/년으로 추정하고 있지만(Truche et al., 2020; Worman et al., 2020), 생성되는 수소의 양은 고철질 암석을 구성하는 광물(예, 감람석, 휘석, 각섬석, 흑운모 등)의 종류와 함량, 유체의 성분, 온도 그리고 고체-유체 반응시간 등에 따라 크게 달라질 수 있다.The amount of natural hydrogen of inorganic origin produced on Earth by this redox reaction is estimated to be ∼6 × 10 12 mol H 2 /year (Truche et al., 2020; Worman et al., 2020), but the hydrogen produced The amount of can vary greatly depending on the type and content of minerals constituting the mafic rock (eg, olivine, pyroxene, amphibole, biotite, etc.), composition of the fluid, temperature, and solid-fluid reaction time.
최근에 전 세계적으로 지각 내에 존재하는 자연수소의 대규모 부존 사실이 새롭게 알려지게 됨에 따라 그 잠재성에 대해 관련 학계의 비상한 관심을 불러일으키고 있는 상황이다. 이 수소자원은 수소(H2) 가스 함유도가 30-90%에 이르고 기존의 메탄가스 위주의 유기물 및 화석연료 기원의 천연 가스와는 차원이 다른 무기 기원의 신개념 수소로서 최근 말리, 터키, 미국, 브라질, 일본 및 동남아 지역에서 발견된 바 있다. 특히 아프리카 말리에서 발견된 수소 부존체(hydrogen reservoir)는 직경이 8km에 달할 정도로 대규모를 이루고 경제성도 높이 평가되는 것으로 알려져 있기 때문에, 선진 외국의 수소관련 학계 및 업계에서는 이를 향후 수소산업 생태계의 페라다임을 바꿀 획기적인 사건으로 인식하고 있다.Recently, as the fact of the large-scale existence of natural hydrogen in the earth's crust has recently become known, it is a situation that arouses extraordinary interest in the potential of related academic circles. This hydrogen resource has a hydrogen (H 2 ) gas content of 30-90% and is a new concept hydrogen of inorganic origin, which is different from the existing methane gas-oriented organic matter and fossil fuel-derived natural gas. , has been found in Brazil, Japan and Southeast Asia. In particular, since the hydrogen reservoir found in Mali, Africa is known to be large enough to reach 8 km in diameter and highly regarded for its economic feasibility, advanced foreign academia and industry will use it as a paradigm for the future hydrogen industry ecosystem. It is recognized as a groundbreaking event that will change the world.
이번에 제안한 자연수소는 지각이나 상부 맨틀 내에서 사문암화작용(serpentinization) 외에도 화성활동, 철산화작용, 열수작용, 속성작용 등 다양한 지질작용에 의해 생성된다. 그리고 생산되는 자연수소가 과거에 우리가 생각한 것에 비하면 훨씬 흔하고 광범위하게 지각 내에서 생성되고 있다. The natural hydrogen proposed this time is produced by various geologic processes such as igneous activity, iron oxidation, hydrothermal, and rapid action, in addition to serpentinization in the crust or upper mantle. And the natural hydrogen produced is much more common and widespread in the Earth's crust than we thought in the past.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 국내 지각에서 자연수소가 생성되어 부존되어 있는 지역을 선정하는데 필요한 지질학적(광물, 암석, 지질구조 등), 지구화학적(지하수의 물리·화학적 특징), 지구물리적(지진파 속도, 중력이상, 원격탐사) 접근방법을 체계적으로 구축하고자 하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above conventional problems, and according to an embodiment of the present invention, the geological (mineral, rock, geological structure, etc.), geochemical (physical and chemical characteristics of groundwater), and geophysical (seismic wave velocity, gravitational anomaly, remote sensing) approach are systematically established.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 자연수소가 부존하는 지역에서 자연수소의 배출량과 지하수 또는 가스 화학조성(예, H2, CO2, CH4, 등) 등을 체계적으로 분석하고 지속적인 모니터링하여 최종 시추 설계에 기초자료로 활용하는데 그 목적이 있다. And, according to an embodiment of the present invention, the emission of natural hydrogen and the chemical composition of groundwater or gas (eg, H 2 , CO 2 , CH 4 , etc.) Its purpose is to be used as basic data for drilling design.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 궁극적으로 기존의 화학 공정을 통해 인위적으로 추출된 수소와는 다른 개념의 자연수소의 개념을 명확히 하고자 하는데 그 목적이 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the purpose is to ultimately clarify the concept of natural hydrogen, which is different from hydrogen artificially extracted through an existing chemical process.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.
본 발명의 제1목적은, 지각이나 맨틀 내에서 지구 내부에너지의 변화에 따른 고체-고체 또는 고체-유체의 반응을 통해 무기적으로 생성되는 자연수소의 부존 가능 지역을 선정하는 방법으로서, 정밀지표 지질조사를 진행하여 고철질 암석, 또는 자철석 광체와 화성암체가 분포하는 지를 판단하는 제1단계; 고철질 암석 또는 자철석 광체가 분포하는 경우, 발생한 자연수소가 지하 천부에 부존될 수 있는 지질조건을 만족하는지를 판단하는 제2단계; 및 지질조건을 만족하는 경우, 해당 지역의 지하수 및 가스의 화학 조성을 분석하여 자연수소 부존지역을 선정하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 가능 지역 선정방법으로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is a method for selecting an area where natural hydrogen, which is inorganically generated through a solid-solid or solid-fluid reaction according to a change in the earth's internal energy in the crust or mantle, can exist, and provides precise indicators. A first step of determining whether mafic rocks or magnetite ore bodies and igneous rocks are distributed by conducting geological surveys; A second step of determining whether or not the geological conditions for natural hydrogen generated in the case where mafic rocks or magnetite ores are distributed are satisfied; and a third step of selecting an area endowed with natural hydrogen by analyzing the chemical composition of groundwater and gas in the corresponding area when the geological condition is satisfied.
그리고 상기 자연수소는, 대륙과 해양에서 마그마로부터 분출되는 수소 가스, 암석의 대규모 파쇄과정에서 생성되는 수소 가스, 자연 방사선에 의한 물의 분해과정에서 생성되는 수소 가스, 또는 Fe2+을 함유한 광물과 열수의 반응과정에서 물의 환원 반응으로 생성되는 수소 가스인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the natural hydrogen is hydrogen gas ejected from magma on the continent and ocean, hydrogen gas generated in the large-scale crushing process of rocks, hydrogen gas generated in the decomposition process of water by natural radiation, or minerals containing Fe 2+ It may be characterized in that it is hydrogen gas generated by a reduction reaction of water in the reaction process of hot water.
또한, 상기 Fe2+을 함유한 광물과 열수의 반응과정에서 물의 환원 반응으로 생성되는 수소 가스는, 이하의 반응식 1,2에 의해 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the hydrogen gas generated by the reduction reaction of water in the reaction process of the mineral containing Fe 2+ with hot water may be characterized in that it is produced by the following
[반응식 1][Scheme 1]
[반응식 2][Scheme 2]
그리고 상기 제1단계는, 고철질 암석의 종류 및 조성비를 조사하는 단계와, 열수 변질 작용의 특징을 조사하는 단계와, 자철석 광체 주변 암석의 종류와 관입한 화성암체의 화학조성을 분석하는 단계와, 지질 구조의 시공간적 분포를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the first step, the step of examining the type and composition ratio of mafic rock, the step of examining the characteristics of hydrothermal alteration, the step of analyzing the type of rock around the magnetite ore body and the chemical composition of the intrusive igneous rock body, It may be characterized by including the step of examining the spatio-temporal distribution of the lipid structure.
또한 상기 제2단계에서, 상기 지질조건은 덮개암과 저류암 역할을 할 수 있는 지질 조건인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the second step, the geological condition may be characterized in that it is a geological condition capable of serving as a cover rock and a reservoir rock.
그리고 상기 제3단계는, 수소 누수(Hydrogen seepage) 양상을 지하수, 우물, 샘, 약수터, 하천가에서 거품 발생여부를 관찰하는 단계와, pH, EC, SO4 성분을 조사하는 단계와, 가스 성분을 정량분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And the third step is the step of observing the hydrogen seepage pattern in groundwater, wells, springs, mineral springs, and riversides to see if bubbles are generated, examining pH, EC, and SO4 components, and quantifying gas components It may be characterized by including the step of analyzing.
본 발명의 제2목적은, 지각이나 맨틀 내에서 지구 내부에너지의 변화에 따른 고체-고체 또는 고체-유체의 반응을 통해 무기적으로 생성되는 자연수소의 부존 가능 지역에 대한 지역 정밀 탐사방방법으로서, 지구물리탐사법을 통해, 상기 부존 가능 지역 주변 영역에 대해 지진파 속도 이상과 중력 이상치를 분석하는 제1단계; 원격탐사법을 이용하여 지표 온도 및 수직 변위를 모니터링 하는 제2단계; 및 지표 암석에 수소검출기를 설치하고, 모니터링하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a local precise exploration method for regions where natural hydrogen can exist inorganically generated through solid-solid or solid-fluid reactions according to changes in Earth's internal energy in the crust or mantle. , a first step of analyzing a seismic wave velocity anomaly and a gravitational anomaly with respect to an area around the possible region through a geophysical survey method; A second step of monitoring surface temperature and vertical displacement using remote sensing; and a third step of installing and monitoring a hydrogen detector on the surface rock.
그리고 상기 제1단계는, 지진파와 중력이상치를 분석하여 지하 심부의 물질의 상태와 온도를 분석하는 단계와, 자철석 광체 주변 암석의 종류와 관입한 화성암체의 화학조성을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And the first step includes analyzing the state and temperature of the material in the deep underground by analyzing seismic waves and gravitational anomalies, and analyzing the types of rocks around the magnetite ore body and the chemical composition of the intrusive igneous rock body. can be done with
또한 상기 주변영역은 반경 4 ~ 6km 지역이고, 상기 지하 심부는 지하 5 ~ 10km깊이인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the peripheral area may have a radius of 4 to 6 km, and the deep underground portion may be 5 to 10 km deep.
그리고 상기 제2단계에서, 지표로 분출되는 수소가 검출시, 해당 지역에 대해 위성 또는 드론을 이용한 원격탐사법으로 정밀 지표 변위를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.And in the second step, when hydrogen ejected to the surface is detected, it may be characterized in that the precise ground displacement is measured by a remote sensing method using a satellite or a drone for the corresponding area.
또한 상기 제3단계에서, 상기 지구물리탐사법으로 결정한 자연수 분출 지역의 지속적인 분출량 및 가스성분을 모니터링하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the third step, it may be characterized in that the continuous eruption amount and gas components of the natural water eruption area determined by the geophysical survey method are monitored.
그리고 상기 수소검출기를 설치하여, 주기적으로 지하수를 채취하여 자연수소 방출량과 지하수의 화학조성을 모니터링하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the hydrogen detector may be installed to periodically collect groundwater to monitor the amount of natural hydrogen released and the chemical composition of the groundwater.
본 발명의 실시예에 따르면, 국내 지각에서 자연수소가 생성되어 부존되어 있는 지역을 선정하는데 필요한 지질학적(광물, 암석, 지질구조 등), 지구화학적(지하수의 물리·화학적 특징), 지구물리적(지진파 속도, 중력이상, 원격탐사) 접근방법을 체계적으로 구축할 수 있게 된다. According to an embodiment of the present invention, the geological (mineral, rock, geological structure, etc.), geochemical (physical and chemical characteristics of groundwater), and geophysical ( Seismic wave velocity, gravitational anomaly, remote sensing) approach can be systematically established.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 자연수소가 부존하는 지역에서 자연수소의 배출량과 지하수 또는 가스 화학조성(예, H2, CO2, CH4, 등) 등을 체계적으로 분석하고 지속적인 모니터링하여 최종 시추 설계에 기초자료로 활용할 수 있는 장점이 있다. And, according to an embodiment of the present invention, the emission of natural hydrogen and the chemical composition of groundwater or gas (eg, H 2 , CO 2 , CH 4 , etc.) It has the advantage of being used as basic data for drilling design.
본 발명의 실시예에 따르면, 한반도 지각의 지질학적·지구화학적·지구물리적 특성이 반영된 자연수소의 생성 원인의 규명과 부존 가능성에 대한 연구결과는 다양한 유형의 수소 에너지원을 확보하는데 필수적인 기초자료 역할을 할 뿐만 아니라, 향후 수소 생성 메커니즘의 다양성/효율성 그리고 지중(underground) 수소 저장과 같은 국가적 융복합 연구의 디딤돌 역할을 할 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, the investigation of the cause of natural hydrogen generation and the possibility of its existence reflecting the geological, geochemical, and geophysical characteristics of the crust of the Korean Peninsula serve as basic data necessary for securing various types of hydrogen energy sources. In addition, it has the effect of serving as a stepping stone for national convergence research such as diversity/efficiency of hydrogen generation mechanism and underground hydrogen storage in the future.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 자연수소의 개념과 다른 유형의 수소와의 비교도,
도 2는 자연수소의 성인과 발생과정에 대한 모식도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자연수소 부존 가능 지역 선정방법의 흐름도,
도 4는 경상누층군의 영양과 의성 소분지에서 산출되는 현무암의 분포
도 5는 영양 소분지의 중력이상값(Lim et al., 2019), 지진파 속도이상과 열류량의 분포(Song et al., 2020)와 지하수 조성(pH)의 특성(data from KIGAM)
도 6은 경기도 가평지역에서 산출되는 사문암의 구성광물(사문석과 자철석)을 보여주는 편광현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법의 흐름도를 도시한 것이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
1 is a comparison diagram between the concept of natural hydrogen and other types of hydrogen;
Figure 2 is a schematic diagram of the adult and generation process of natural hydrogen;
3 is a flowchart of a method for selecting an area where natural hydrogen can exist according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is the distribution of basalts produced in the Yeongyang and Uiseong sub-basins of the Gyeongsang Supergroup
Figure 5 shows the distribution of gravity anomaly (Lim et al., 2019), seismic wave velocity anomaly and heat flow (Song et al., 2020) and groundwater composition (pH) characteristics (data from KIGAM) of the trophic sub-basin.
Figure 6 shows a polarization microscope picture showing the constituent minerals (serpentine and magnetite) of serpentine produced in Gapyeong, Gyeonggi-do.
7 is a flowchart of a method for precisely exploring a region rich in natural hydrogen according to an embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective description of technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the shape of the illustrated drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shape shown, but also include changes in the shape generated according to the manufacturing process. For example, a region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention. Although terms such as first and second are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, several specific contents are prepared to more specifically describe the invention and aid understanding. However, readers who have knowledge in this field to the extent that they can understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described in order to prevent confusion for no particular reason in explaining the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명에 따른 자연수소 부존 가능 지역 선정방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 3은 본 발명에 따른 자연수소 부존 가능 지역 선정방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a method for selecting an area where natural hydrogen can exist according to an embodiment of the present invention according to the present invention will be described. First, FIG. 3 shows a flow chart of a method for selecting an area where natural hydrogen can exist according to the present invention.
본 발명은 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 바와 같이, 지각이나 맨틀 내에서 지구 내부에너지의 변화에 따른 고체-고체 또는 고체-유체의 반응을 통해 무기적으로 생성되는 자연수소의 부존 가능 지역을 선정하는 방법에 대한 것이다. As mentioned in the background technology of the invention, the present invention provides an area where natural hydrogen can exist inorganically generated through a solid-solid or solid-fluid reaction according to a change in the earth's internal energy in the earth's crust or mantle. It's about how to choose.
먼저 정밀지표 지질조사를 진행하여 고철질 암석, 또는 자철석 광체와 화성암체가 분포하는 지를 판단하게 된다. 즉, 자연수소의 부존 가능성이 높은 지역을 선정하기 위해서는 고철질 암석(사문암, 맨틀암, 현무암, 반려암 등) 또는 대규모 철광체와 알칼리 화성암체가 분포하는 지역의 정밀 지표 지질조사가 필수적이다.First, a precise surface geological survey is conducted to determine whether mafic rocks or magnetite ore bodies and igneous rocks are distributed. In other words, in order to select an area with a high possibility of natural hydrogen, precise surface geological surveys of mafic rocks (serpentine, mantle, basalt, gabbro, etc.) or large-scale iron ore and alkali igneous rocks are essential.
이러한 정밀 지표 지질조사는 고철질 암석의 종류 및 조성비를 조사하는 단계와, 열수 변질 작용의 특징을 조사하는 단계와, 자철석 광체 주변 암석의 종류와 관입한 화성암체의 화학조성을 분석하는 단계와, 지질 구조의 시공간적 분포를 조사하는 단계를 포함할 수 있다. Such precise surface geological investigation includes the steps of investigating the types and composition ratios of mafic rocks, the steps of investigating the characteristics of hydrothermal alteration, the steps of analyzing the types of rocks around magnetite ores and the chemical composition of intrusive igneous rocks, It may include examining the spatio-temporal distribution of the structures.
그리고 고철질 암석 또는 자철석 광체가 분포하는 경우, 발생한 자연수소가 지하 천부에 부존될 수 있는 지질조건을 만족하는지를 판단하게 된다. 이러한 지질조건은 덮개암과 저류암 역할을 할 수 있는 지질 조건일 수 있다. 즉, 고체-유체 상호작용으로 생성된 자연수소가 땅속 천부에(< 2-3 km 깊이) 부존되기 위해서는 수소의 이동을 막는 효과적인 덮개암(cap rocks)의 종류와 분포형태에 대한 자료가 자연수소 부존 가능성을 증가시키는 중요한 요소이다. In addition, when mafic rocks or magnetite ores are distributed, it is determined whether the generated natural hydrogen satisfies the geological conditions that can exist in the underground ceiling. These geological conditions may be geological conditions that can act as cap rocks and reservoir rocks. In other words, in order for natural hydrogen generated by solid-fluid interaction to survive in the shallow (< 2-3 km depth) of the ground, data on the type and distribution of effective cap rocks that block the movement of hydrogen are required. It is an important factor that increases the possibility of endowment.
그리고 지질조건을 만족하는 경우, 해당 지역의 지하수 및 가스의 화학 조성을 분석하여 자연수소 부존지역을 선정하게 된다. 구체적으로 수소 누수(Hydrogen seepage) 양상을 지하수, 우물, 샘, 약수터, 하천가에서 거품 발생여부를 관찰하는 단계와, pH, EC, SO4 성분을 조사하는 단계와, 가스 성분을 정량분석하는 단계를 포함할 수 있다. And, if the geological condition is satisfied, the chemical composition of groundwater and gas in the corresponding area is analyzed to select a natural hydrogen rich area. Specifically, hydrogen seepage includes the steps of observing whether bubbles are generated in groundwater, wells, springs, springs, and riversides, examining pH, EC, and SO4 components, and quantitatively analyzing gas components. can do.
빈번한 마그마 활동과 열수작용 그리고 복잡한 지질구조의 가지고 있는 한반도는 석유 및 연료가스의 부존을 불가능하게 만들었지만, 역설적으로 같은 이유로 자연수소의 부존 가능성은 오히려 충분할 것으로 판단된다. 다음 세 지역은 국내에서 자연수소가 생성되고 부존될 가능성이 매우 높은 지역이다.Frequent magmatic activity, hydrothermal action, and complex geological structure on the Korean Peninsula made the existence of oil and fuel gas impossible. The following three regions are highly likely to generate and preserve natural hydrogen in Korea.
경상분지의 영양 소분지와 의성 소분지 하부의 현무암, 사문암 및 철광 분포지 지역 (경북 봉화/영양지역. 안동-예천 지역, 경북 영덕/포항 지역)Basalt, serpentine, and iron ore distribution areas of the Yeongyang and Uiseong sub-basins of the Gyeongsang Basin (Bonghwa/Yeongyang, Andong-Yecheon, Gyeongbuk, Yeongdeok/Pohang, Gyeongsangbuk-do)
도 4는 경상누층군의 영양과 의성 소분지에서 산출되는 현무암의 분포를 나타낸 것이다. 그리고 도 5는 영양 소분지의 중력이상값(Lim et al., 2019), 지진파 속도이상과 열류량의 분포(Song et al., 2020)와 지하수 조성(pH)의 특성(data from KIGAM)을 나타낸 것이다. Figure 4 shows the distribution of basalts produced in the Antelope and Uiseong sub-basins of the Gyeongsang Supergroup. And Figure 5 shows the gravity anomaly of the trophic sub-basin (Lim et al., 2019), the distribution of seismic wave velocity anomalies and heat flow (Song et al., 2020), and the characteristics of groundwater composition (pH) (data from KIGAM) will be.
한반도에 분포하는 경상분지는 영양, 의성, 진주 소분지(sub-basin)로 구성되어 있으며, 중생대 백악기-신생대 동안 화산활동으로 형성된 화산암과 호수환경에서 퇴적된 쇄설성 퇴적암이 교호하면서 수 km 두께로 산출되는 지역이다. 영양과 의성 소분지에는 수 십 km의 연장성을 갖고 두께가 수 m-수 십 m인 현무암(예, 오십봉 현무암, 채약산과 학봉 현무암)이 쇄설성 퇴적암 내에서 협재되어 산출된다(도 4 참조). The Gyeongsang Basin, distributed on the Korean Peninsula, is composed of the Yeongyang, Uiseong, and Jinju sub-basins. Volcanic rocks formed by volcanic activity during the Cretaceous-Cenozoic era of the Mesozoic Era and clastic sedimentary rocks deposited in the lake environment are alternately several kilometers thick. area that is produced. In the Yeongyang and Uiseong sub-basins, basalt (e.g., Osipbong basalt, Chaeyaksan and Hakbong basalt) with an extension of several tens of km and a thickness of several meters to several tens of meters (e.g., Osipbong basalt, Chaeyaksan and Hakbong basalt) is produced by intercalating within clastic sedimentary rocks (see Fig. 4). ).
특히 영양 소분지에서 산출되는 오십봉 현무암은 감람석과 휘석이 반정으로 산출되면, 열수작용에 의해 행인상구조(amygdaloidal texture)가 나타난다. 또한 이 현무암체는 지표에서 최대 약 1km 깊이에 존재한다 (도 4 참조). In particular, when olivine and pyroxene are produced in half in the fifty peak basalt produced in the trophic basin, an amygdaloidal texture appears due to hydrothermal action. In addition, this basalt body exists at a maximum depth of about 1 km from the surface (see Fig. 4).
기존 한반도 전체의 중력이상 (isostatic anomaly), S파 속도 이상(velocity anomaly)과 지각 열류량(heat flow) 분석 결과를 보면 (도 5 참조), 영양과 의성 소분지가 분포하는 지역에서 지진파의 속도가 매우 느리고 열류량이 높게 나타난다. 이런 지구물리 탐사 결과는 이 지역 지각 내의 고온의 유체가 존재할 가능성이 매우 높음을 시사한다. Looking at the results of isostatic anomaly, S-wave velocity anomaly, and crustal heat flow analysis of the entire Korean peninsula (see Fig. 5), the velocity of seismic waves is very Slow and high heat flow. These geophysical findings suggest that the presence of high-temperature fluids in the crust of this region is very likely.
또한 해당지역의 지하수의 pH는 8.0-9.0로 알카리 성분을 보이며, 높은 pH를 보이는 지하수의 분포와 지하에 현무암이 분포하는 위치가 일치하는 경향을 보인다(도 5참조). 따라서 이 지역은 자연수소 부존 가능성이 매우 높은 지역으로 판단되며, 향후 정밀 지질조사와 지하수 및 지구물리탐사 분석법을 앞서 언급한 도 5에 도시된 자연수소 부존 가능지역 선정방법을 통해 자연수소 부존을 확인할 수 있을 것이다.In addition, the pH of the groundwater in the area is 8.0-9.0, showing an alkaline component, and the distribution of groundwater with high pH tends to coincide with the distribution of basalt underground (see FIG. 5). Therefore, this area is judged to be an area with a very high possibility of natural hydrogen, and the existence of natural hydrogen can be confirmed through the detailed geological survey and groundwater and geophysical exploration analysis method shown in FIG. You will be able to.
태백산 분지에 분포하는 조선누층군 및 평안누층군 하부의 철광 광화대 지역 및 섬장암을 수반하는 peralkalic 마그마 관입이 있는 지역 (양양철광 및 신예미 철광)Iron mine mineralization zones in the lower part of the Joseon Supergroup and the Pyeongan Supergroup distributed in the Taebaeksan Basin and the region with peralkalic magma intrusion accompanied by syenite (Yangyang Iron Ore and Shinyemi Iron Ore)
강원도 양양에 위치하는 양양 철광상은 선캄브리아 시대 편마암류를 기반암으로 섬장암 압쇄대에 배태된다. 양양 철광화작용은 자철석이 수반되며 대부분 열수 변질작용과 밀접한 연관성을 보인다. 기존 철광상의 성인에 대한 연구결과를 보면(김동우, 2013), 양양 철광상의 성인은 심부의 화성암체로부터 공급된 고온성 마그마 기원의 열수가 섬장암 암체의 전단대를 중심으로 유입되며 파쇄된 섬장암을 따라 교대작용에 의하여 렌즈 상의 광체로 배태된 것으로 해석하였다. The Yangyang iron ore deposit, located in Yangyang, Gangwon-do, is embedded in the syenite crush zone with gneiss from the Precambrian era as bedrock. Iron mineralization in Yangyang is accompanied by magnetite and most of them are closely related to hydrothermal alteration. According to the results of a study on the adult of the existing iron mine (Kim Dong-woo, 2013), the adult of the Yangyang iron mine is hot water of thermophilic magma origin supplied from the deep igneous rock body, flowing into the center of the shear zone of the syenite rock body and moving along the crushed syenite body. Interpreted as having been embryonated into the photobody on the lens by alternating action.
이와 같은 지질학적 분포와 조건은 앞에서 전술한 자연수소의 생성 조건과 매우 유사하다. 따라서 앞서 언급한 도 5에 도시된 자연수소 부존 가능지역 선정방법을 통해 자연수소 부존을 확인할 수 있을 것이다.These geological distributions and conditions are very similar to the aforementioned conditions for generating natural hydrogen. Therefore, it will be possible to confirm the existence of natural hydrogen through the method for selecting an area where natural hydrogen can exist shown in FIG. 5 mentioned above.
경기육괴와 영남육괴 내에 고철질 암체 (사문암, 활석, 탄산규산염암)가 소규모로 분포하는 지역 (충남 홍성과 유구지역, 경기도 가평지역, 경남 울산 및 가야 지역) Areas where mafic rocks (serpentine, talc, carbonate silicate) are distributed on a small scale within the Gyeonggi and Yeongnam massifs (Hongseong and Yugu, Chungcheongnam-do, Gapyeong, Gyeonggi-do, and Ulsan and Gaya, Gyeongnam)
도 6은 경기도 가평지역에서 산출되는 사문암의 구성광물(사문석과 자철석)을 보여주는 편광현미경 사진을 나타낸 것이다. Figure 6 shows a polarization microscope picture showing the constituent minerals (serpentine and magnetite) of serpentine produced in Gapyeong, Gyeonggi-do.
경기도 가평지역과 충남지역에서 소규모의 사문암체가 기반암인 호상편마암 내에서 산출된다. In the Gapyeong and Chungnam regions of Gyeonggi-do, small-scale serpentine bodies are produced within the bedrock gneiss.
이들 지역에서 산출되는 사문암체는 감람석과 휘석이 잔류 형태 나타나고 열수와 반응에 의해 사문석과 자철석을 생성되었다(도 6참조). The serpentine bodies produced in these areas showed residual forms of olivine and pyroxene, and produced serpentine and magnetite by reaction with hot water (see Fig. 6).
이와 같은 광물조성은 전형적으로 Fe2+을 함유한 광물(감람석, 휘석 등)과 열수의 반응과정에서 물의 환원 반응을 통해 생성되는 자연수소가 생성됨을 지시한다. 따라서 앞서 언급한 도 5에 도시된 자연수소 부존 가능지역 선정방법을 통해 자연수소 부존을 확인할 수 있을 것이다.Such a mineral composition typically indicates that natural hydrogen generated through a reduction reaction of water in a reaction process between a mineral (olivine, pyroxene, etc.) containing Fe 2+ and hot water is generated. Therefore, it will be possible to confirm the existence of natural hydrogen through the method for selecting an area where natural hydrogen can exist shown in FIG. 5 mentioned above.
이하에서는 본 발명에 따른 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법에 대해 설명한다. 즉, 앞서 언급한 자연수소 부존가능 지역 선정방법에 의해 선정된 자연수소 부존가능 지역에 대한 정밀 탐사방법에 대한 것이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a detailed exploration method for a region rich in natural hydrogen according to the present invention will be described. That is, it relates to a precise exploration method for the natural hydrogen endowment area selected by the above-mentioned natural hydrogen endowment area selection method. 7 is a flowchart of a method for precisely exploring a region rich in natural hydrogen according to an embodiment of the present invention.
먼저, 지구물리탐사법을 통해, 부존 가능 지역 주변 영역에 대해 지진파 속도 이상과 중력 이상치를 분석하게 된다. 즉, 앞에서 언급한 자연수소가 부존될 수 있는 최적의 지역을 선정, 결정한 후, 다음 단계에서는 부존 지역의 지질학적 정보를 기반으로 정밀 지구물리 탐사가 수행된다. 지진계, 중력계 또는 자력계를 이용하여 최적의 부존 지역 주변 반경 5km 지역에 대해 지진파 속도이상과 중력이상치를 분석한다. 구체적으로, 지진파와 중력이상치를 분석하여 지하 심부의 물질의 상태와 온도를 분석하는 단계와, 자철석 광체 주변 암석의 종류와 관입한 화성암체의 화학조성을 분석하는 단계를 포함할 수 있으며, 분석 결과는 자연수소 부존 지역의 지하 5-10km 깊이의 물질의 상태와 온도 등을 해석할 수 있다.First, through the geophysical survey method, the seismic wave velocity anomaly and the gravitational anomaly are analyzed for the area around the probable region. In other words, after selecting and determining the optimal area where the aforementioned natural hydrogen can exist, in the next step, precise geophysical exploration is performed based on the geological information of the endowed area. Seismic wave velocity anomalies and gravity anomalies are analyzed for an area with a radius of 5 km around the optimal endowment region using a seismometer, gravimeter, or magnetometer. Specifically, it may include analyzing the state and temperature of materials in the deep underground by analyzing seismic waves and gravitational anomalies, and analyzing the types of rocks around the magnetite ore body and the chemical composition of the intrusive igneous rock body, and the analysis result is It is possible to analyze the state and temperature of materials at a depth of 5 to 10 km underground in areas where natural hydrogen is abundant.
그리고 원격탐사법을 이용하여 지표 온도 및 수직 변위를 모니터링 하게 된다. 지표로 분출되는 수소가 검출시, 해당 지역에 대해 위성 또는 드론을 이용한 원격탐사법으로 정밀 지표 변위를 측정하게 된다. 지표로 수소가 다량 분출되는 지역에 대해서는 원격탐사법을 적용하여 지표의 온도 변화 등으로 인한 지표 지형의 수직 변위 등을 보다 정밀하게 해석하게 된다. 이 자료는 자연수소 부존 지역을 보다 정확하게 결정하는 자료로 활용된다. In addition, the surface temperature and vertical displacement are monitored using the remote sensing method. When hydrogen ejected to the surface is detected, the precise surface displacement is measured using a remote sensing method using satellites or drones for the area. For areas where a large amount of hydrogen is ejected to the surface, the remote sensing method is applied to analyze the vertical displacement of the surface topography due to the temperature change of the surface more precisely. This data is used as data to more accurately determine the natural hydrogen rich area.
다음으로, 지표 암석에 수소검출기를 설치하고, 모니터링하게 된다. 지구물리탐사법으로 결정한 자연수 분출 지역의 지속적인 분출량 및 가스성분을 모니터링하게 된다. 즉, 수소검출기를 설치하여, 주기적으로 지하수를 채취하여 자연수소 방출량과 지하수의 화학조성을 모니터링하게 된다. 이후 모든 탐사/분석 자료를 바탕으로 자연수소 시추를 수행하게 된다. Next, a hydrogen detector is installed on the surface rock and monitored. The amount of eruption and gas composition in the natural water eruption area determined by geophysical survey will be continuously monitored. That is, a hydrogen detector is installed to periodically collect groundwater to monitor the amount of natural hydrogen released and the chemical composition of groundwater. Afterwards, natural hydrogen drilling will be performed based on all exploration/analysis data.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the device and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made. may be configured.
Claims (12)
정밀지표 지질조사를 진행하여 고철질 암석, 또는 자철석 광체와 화성암체가 분포하는 지를 판단하는 제1단계;
고철질 암석 또는 자철석 광체가 분포하는 경우, 발생한 자연수소가 지하 천부에 부존될 수 있는 지질조건을 만족하는지를 판단하는 제2단계; 및
지질조건을 만족하는 경우, 해당 지역의 지하수 및 가스의 화학 조성을 분석하여 자연수소 부존지역을 선정하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 가능 지역 선정방법.
As a method of selecting an area where natural hydrogen can exist inorganically generated through a solid-solid or solid-fluid reaction according to changes in the earth's internal energy in the crust or mantle,
A first step of determining whether mafic rocks or magnetite ore bodies and igneous rocks are distributed by conducting a precision surface geological survey;
A second step of determining whether or not the geological conditions for natural hydrogen generated in the case where mafic rocks or magnetite ores are distributed are satisfied; and
A third step of selecting an area rich in natural hydrogen by analyzing the chemical composition of groundwater and gas in the area when the geological conditions are satisfied.
상기 자연수소는,
대륙과 해양에서 마그마로부터 분출되는 수소 가스, 암석의 대규모 파쇄과정에서 생성되는 수소 가스, 자연 방사선에 의한 물의 분해과정에서 생성되는 수소 가스, 또는 Fe2+을 함유한 광물과 열수의 반응과정에서 물의 환원 반응으로 생성되는 수소 가스인 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 가능 지역 선정방법.
According to claim 1,
The natural hydrogen,
Hydrogen gas ejected from magma on the continent and ocean, hydrogen gas produced in the large-scale crushing of rocks, hydrogen gas produced in the decomposition of water by natural radiation, or water in the reaction of minerals containing Fe 2+ with hydrothermal water. A method for selecting an area where natural hydrogen can exist, characterized in that it is hydrogen gas generated by a reduction reaction.
상기 Fe2+을 함유한 광물과 열수의 반응과정에서 물의 환원 반응으로 생성되는 수소 가스는, 이하의 반응식 1,2에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 가능 지역 선정방법:
[반응식 1]
[반응식 2]
According to claim 2,
The hydrogen gas generated by the reduction reaction of water in the reaction process of the mineral containing Fe 2+ and the hot water is generated by the following reaction equations 1 and 2. Method for selecting a region where natural hydrogen can exist:
[Scheme 1]
[Scheme 2]
상기 제1단계는, 고철질 암석의 종류 및 조성비를 조사하는 단계와, 열수 변질 작용의 특징을 조사하는 단계와, 자철석 광체 주변 암석의 종류와 관입한 화성암체의 화학조성을 분석하는 단계와, 지질 구조의 시공간적 분포를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 가능 지역 선정방법.
According to claim 1,
In the first step, the step of examining the type and composition ratio of mafic rocks, the step of examining the characteristics of hydrothermal alteration, the step of analyzing the types of rocks around the magnetite ore body and the chemical composition of the intrusive igneous rock body, A method for selecting an area where natural hydrogen can exist, comprising the step of examining the spatial and temporal distribution of the structure.
상기 제2단계에서,
상기 지질조건은 덮개암과 저류암 역할을 할 수 있는 지질 조건인 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 가능 지역 선정방법.
According to claim 4,
In the second step,
The geological condition is a method for selecting a region capable of endowing natural hydrogen, characterized in that the geological condition that can serve as a cover rock and a reservoir rock.
상기 제3단계는,
수소 누수(Hydrogen seepage) 양상을 지하수, 우물, 샘, 약수터, 하천가에서 거품 발생여부를 관찰하는 단계와, pH, EC, SO4 성분을 조사하는 단계와, 가스 성분을 정량분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 가능 지역 선정방법.
According to claim 5
The third step is
Hydrogen seepage includes the steps of observing whether bubbles are generated in groundwater, wells, springs, springs, and riversides, examining pH, EC, and SO4 components, and quantitatively analyzing gas components. Characteristically, a method for selecting an area where natural hydrogen can exist.
지구물리탐사법을 통해, 상기 부존 가능 지역 주변 영역에 대해 지진파 속도 이상과 중력 이상치를 분석하는 제1단계;
원격탐사법을 이용하여 지표 온도 및 수직 변위를 모니터링 하는 제2단계;및
지표 암석에 수소검출기를 설치하고, 모니터링하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법.
As a local precision exploration method for areas where natural hydrogen can exist inorganically generated through solid-solid or solid-fluid reactions according to changes in Earth's internal energy in the crust or mantle,
A first step of analyzing a seismic wave velocity anomaly and a gravitational anomaly with respect to an area around the possible region through geophysical survey;
A second step of monitoring surface temperature and vertical displacement using remote sensing; and
A method for precise exploration of a natural hydrogen endowment area, comprising a third step of installing and monitoring a hydrogen detector on the surface rock.
상기 제1단계는,
지진파와 중력이상치를 분석하여 지하 심부의 물질의 상태와 온도를 분석하는 단계와, 자철석 광체 주변 암석의 종류와 관입한 화성암체의 화학조성을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법.
According to claim 7,
The first step is
Analyzing the state and temperature of materials in the deep underground by analyzing seismic waves and gravitational anomalies, and analyzing the types of rocks around magnetite ores and the chemical composition of intrusive igneous rocks exploration method.
상기 주변영역은 반경 4 ~ 6km 지역이고, 상기 지하 심부는 지하 5 ~ 10km깊이인 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법.
According to claim 8,
The natural hydrogen rich area precision exploration method, characterized in that the peripheral area is a radius of 4 to 6 km, and the deep underground part is 5 to 10 km underground.
상기 제2단계에서,
지표로 분출되는 수소가 검출시, 해당 지역에 대해 위성 또는 드론을 이용한 원격탐사법으로 정밀 지표 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법.
According to claim 8,
In the second step,
When hydrogen ejected to the surface is detected, a precise exploration method for a region rich in natural hydrogen, characterized in that the precise surface displacement is measured by a remote sensing method using a satellite or a drone for the corresponding region.
상기 제3단계에서,
상기 지구물리탐사법으로 결정한 자연수 분출 지역의 지속적인 분출량 및 가스성분을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법.
According to claim 10,
In the third step,
A precise exploration method for a natural hydrogen rich area, characterized in that for monitoring the continuous eruption amount and gas components of the natural water eruption area determined by the geophysical survey method.
상기 수소검출기를 설치하여, 주기적으로 지하수를 채취하여 자연수소 방출량과 지하수의 화학조성을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 자연수소 부존 지역 정밀 탐사방법. According to claim 11,
The natural hydrogen rich area precision exploration method, characterized in that by installing the hydrogen detector, periodically collecting the ground water to monitor the amount of natural hydrogen emission and the chemical composition of the ground water.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210107165A KR102643482B1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Method for selecting Native Hydrogen potential area and Method for surveying Native Hydrogen potential area |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210107165A KR102643482B1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Method for selecting Native Hydrogen potential area and Method for surveying Native Hydrogen potential area |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230025095A true KR20230025095A (en) | 2023-02-21 |
| KR102643482B1 KR102643482B1 (en) | 2024-03-04 |
Family
ID=85328391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210107165A KR102643482B1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Method for selecting Native Hydrogen potential area and Method for surveying Native Hydrogen potential area |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102643482B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117665915A (en) * | 2023-12-12 | 2024-03-08 | 山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队（山东省第一地质矿产勘查院） | General investigation region determination method and system for natural hydrogen resource survey |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180008135A (en) | 2016-07-15 | 2018-01-24 | 건양대학교산학협력단 | Gait training system utilizing tva sense |
| KR101858116B1 (en) | 2015-11-30 | 2018-05-15 | 전북대학교산학협력단 | A postural balance training system |
| US10329903B2 (en) * | 2013-03-15 | 2019-06-25 | Schlumberger Technology Corporation | Methods of characterizing earth formations using physiochemical model |
| KR102113221B1 (en) | 2018-08-31 | 2020-05-22 | (주)맨엔텔 | Rehabilitation training device and method of this |
| KR20200081684A (en) | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 주식회사 제윤메디컬 | Method, apparatus and system for measuring body left and right balance using smart insole |
-
2021
- 2021-08-13 KR KR1020210107165A patent/KR102643482B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10329903B2 (en) * | 2013-03-15 | 2019-06-25 | Schlumberger Technology Corporation | Methods of characterizing earth formations using physiochemical model |
| KR101858116B1 (en) | 2015-11-30 | 2018-05-15 | 전북대학교산학협력단 | A postural balance training system |
| KR20180008135A (en) | 2016-07-15 | 2018-01-24 | 건양대학교산학협력단 | Gait training system utilizing tva sense |
| KR102113221B1 (en) | 2018-08-31 | 2020-05-22 | (주)맨엔텔 | Rehabilitation training device and method of this |
| KR20200081684A (en) | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 주식회사 제윤메디컬 | Method, apparatus and system for measuring body left and right balance using smart insole |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117665915A (en) * | 2023-12-12 | 2024-03-08 | 山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队（山东省第一地质矿产勘查院） | General investigation region determination method and system for natural hydrogen resource survey |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102643482B1 (en) | 2024-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Cambrian hydrothermal action in Gucheng area, Tarim Basin and its influences on reservoir development | |
| Shervais et al. | First results from HOTSPOT: the Snake River Plain scientific drilling project, Idaho, USA | |
| Müller et al. | GREENPEG–exploration for pegmatite minerals to feed the energy transition: first steps towards the Green Stone Age | |
| Schill et al. | Criteria and geological setting for the generic geothermal underground research laboratory, GEOLAB | |
| Trullenque et al. | Upscaling of EGS in different geological conditions: a European perspective | |
| Zhang et al. | The high-temperature geothermal resources in the Gonghe-Guide area, northeast Tibetan plateau: A comprehensive review | |
| Ngansom et al. | Geological setting and hydrogeothermal characteristics of the Kapong non-volcanic hot spring area in Southern Thailand | |
| KR102643482B1 (en) | Method for selecting Native Hydrogen potential area and Method for surveying Native Hydrogen potential area | |
| Thomas et al. | Upscaling of geological properties in a world-class carbonate geothermal system in France: From core scale to 3D regional reservoir dimensions | |
| Denisová et al. | Lithostratigraphy, lithogeochemistry, and tectono-magmatic framework of the ABM replacement-style volcanogenic massive sulfide (VMS) deposit, Finlayson Lake district, Yukon, Canada | |
| Hovorka | Three-million-Metric-Ton-Monitored injection at the secarb cranfield project—project update | |
| Song et al. | Geothermal explorations on the slate formation of Taiwan | |
| Yuxue et al. | Development and application of the 3000 m-level multiparameter CPTu in-situ integrated test system | |
| Shi et al. | Lithospheric Conductors Shed Light on the Non‐Uniform Destruction of North China Craton | |
| Liu et al. | Methods for the Geophysical Exploration and Sustainable Utilisation of Coalbed Methane Resources in Abandoned Mines of Shanxi, China | |
| Quiroga et al. | Three-dimensional magnetotelluric inversion for the characterization of the Sol de Mañana high-enthalpy geothermal field, Bolivia | |
| Montanari et al. | First application of low temperature thermochronology as a tool for geothermal exploration: a promising, preliminary test from the Larderello-Travale geothermal field (Italy) | |
| Chowdhury et al. | Bangladesh Geosciences and Resources Potential | |
| Pichat et al. | Palaeogeography and tectono‐stratigraphic evolution of the Aptian Ezanga‐Loémé evaporites along the proximal domain of the south Gabon‐Congo‐Cabinda margin | |
| Tiwari | CSIR-National Geophysical Research Institute–60 Years of Enduring Scientific Contributions | |
| Saltus et al. | Crustal insights from gravity and aeromagnetic analysis: Central North Slope, Alaska | |
| Liu et al. | Influence on the oil‐gas accumulation potential of the laminated algal micritic dolomite in Jixian system from Mesozoic magmatic activities at the south‐western margin of the Ordos Basin, China | |
| Ikhwan | Geological Model and Permeability Framework of Bukit Daun Geothermal Field, Indonesia | |
| Peterie et al. | Seismology and its applications in kansas | |
| Negawo | Review on the geo material aspects of geothermal reservoirs and its exploration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |