지오미케닉스는 지하 환경에서 암석과 토양의 역학적 거동을 연구하는 학문으로, 심부에너지개발 연구실에서는 석유, 가스, 지하유체 개발 및 저장과 관련된 다양한 지반 및 암석의 물리적 특성을 심도 있게 분석합니다. 암석역학은 암석의 수리물성, 강도, 변형 특성 등을 실험적으로 측정하고, 실제 현장 조건을 모사하여 암석의 거동을 예측하는 데 중점을 둡니다. 이를 위해 다양한 실험 장비와 측정 기법이 개발 및 활용되고 있으며, 연구실은 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치, 광대역 암석 투과도 측정장치 등 첨단 장비를 자체적으로 개발하여 연구의 정밀도를 높이고 있습니다. 이러한 연구는 석유 및 가스 저류층, 셰일가스, 석탄층 메탄가스 등 비전통 자원의 개발에 필수적인 기반 기술을 제공합니다. 암석의 투과도, 강도, 균열 특성 등은 자원 개발의 경제성과 안정성에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 연구실에서는 다양한 암석 시료를 대상으로 현장 응력 조건, 온도, 유체의 종류 등에 따른 물성 변화를 체계적으로 분석합니다. 또한, 암석 내 인공균열 생성, 균열 지지제 주입, 파쇄 유체의 종류에 따른 투과도 증진 효과 등 다양한 변수에 대한 실험적 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구 결과는 실제 자원 개발 현장에 적용되어 시추, 완결, 자극 공정의 최적화에 기여하고 있습니다. 예를 들어, 시추궤도 내 토크와 드래그를 최소화하는 설계, 파쇄 효율을 극대화하는 유체 및 장치 개발, 암석의 장기적 안정성 평가 등 다양한 산업적 응용이 가능합니다. 연구실의 암석역학 및 지오미케닉스 연구는 국내외 에너지 자원 개발과 지하 저장 기술의 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다.

이산화탄소 지중저장(CCS, Carbon Capture and Storage)은 온실가스 감축을 위한 핵심 기술로, 심부에너지개발 연구실은 CO2의 안전한 지하 저장을 위한 저류층 특성 분석, 주입정 시추 및 완결, 케이싱 시멘트 분석 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 포항분지 해상 CO2 주입 실증 프로젝트 등 대형 연구과제를 통해 실제 현장 조건에서의 CO2 주입 및 저장 안정성 평가, 주입 효율성 실험, 상대투과도 측정 등 실증적 연구를 진행하고 있습니다. 또한, CO2와 염수의 상대투과도, 암석 내 광물반응에 의한 물성 변화, 주입정의 설계 및 시공 등 CCS 전 주기에 걸친 기술 개발에 집중하고 있습니다. 수압파쇄 및 가스파쇄 기술은 치밀 저류층의 투과도 증진과 비전통 자원 개발에 필수적인 공법입니다. 연구실에서는 다양한 파쇄 유체(물, N2, CO2 등)를 이용한 파쇄 실험을 통해 파쇄압력, 투과도 증진, 균열 전파 특성 등을 분석하고, 3D 단층촬영 기법을 활용하여 균열의 생성 및 발달 과정을 정밀하게 관찰합니다. 특히, 가스파쇄 기술은 수압파쇄에 비해 투과도 증진 효과가 크고, 주변 응력에 의한 투과도 감소가 적은 장점이 있어, 관련 장치 및 평가 기법에 대한 특허도 다수 보유하고 있습니다. 이러한 연구는 CCS의 안전성 확보와 비전통 자원 개발의 효율성 향상에 직접적으로 기여합니다. 실제 현장 실증 연구를 통해 얻어진 데이터와 기술은 국내외 에너지 산업 현장에 적용되고 있으며, 온실가스 감축, 에너지 자원 확보, 지하 공간의 효율적 활용 등 다양한 사회적 요구에 부응하고 있습니다. 연구실의 CCS 및 파쇄 기술 연구는 미래 에너지 전환과 지속가능한 발전에 중요한 역할을 담당하고 있습니다.