적외선분광분석을 이용한 오일샌드 내에 포함된 오일 함량 예측방법 document_id A220517017555

세계적으로 근대화와 산업화의 영향에 따라 이에 사용되는 에너지의 문제는 가장 중요한 문제로 대두되고 있다. 특히, 근래의 유가상승으로 인해 기존의 석유자원이 아닌 좀 더 풍부하고 값싼 에너지원의 중요성이 부각되고 있다. 이에 오일샌드에 대한 관심이 증대하고 있는 상황이다. 오일샌드는 통상적으로 모래에 약 10 ~ 20 중량%의 초중질유의 일종인 비투멘(bitumen)을 함유하고 있는 천연물질이며, 통상적으로 모래를 제거하고 비투멘 성분만을 추출하여 업그레이드하면 유용한 자원인 합성석유(Synthetic Crude Oil; SCO)를 얻을 수 있다. 이러한 오일샌드는 매장량이 풍부하여 이와 관련된 기술 및 광구 확보를 통하여 저렴한 가격의 원료 공급과 안정적인 원유 공급을 가능하게 할 수 있게 한다. 오일샌드와 관련된 기술은 캐나다가 가장 앞선 기술을 보유하고 있고, 캐나다 알버타(Canada alberta)주에 대부분 그 시설이 집중되어 있다. 현재 오일샌드를 추출하는 방식으로는 노천채굴(Mining), SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage), CSS(Cyclic Steam Stimulation) 등이 있으나, 이러한 오일샌드에서 오일성분의 함유량을 예측을 통하여 경제성 분석을 실시하고 이를 통해 채굴 및 개발 여부를 결정해야 한다. 오일샌드의 오일성분의 함유량의 예측하기 위해서는 뜨거운 물에 오일샌드를 넣고 이를 기계적으로 분리하는 방법(CHWE; Clock Hot Water Extraction), ASTM 95, 96, 473, 1796, 4072, 4807 등에서 제시된 바와 같이 물의 함량 및 용매 등에 녹아나는 오일성분을 결정하는 방법 등이 제시되어 있다. 그러나 이들 방법은 장치가 복잡하고 처리시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 또한, 근적외선 반사 모드(Near-IR reflectance mode)를 이용하고 이를 광학프로브(optical probe)에 연결하여 오일샌드 내에 함유된 비투멘 성분의 특정 반사 강도를 측정하는 방법이 상용화되어 적용되고 있다. 그러나 상기 방법은 고가의 장비가 요구되며, 샘플의 표면상태에 따라 산란정도가 바뀌게 되어 측정에 문제점이 발생할 수 있다. 샘플의 표면에 근적외선을 직접적으로 가하여 이에서 흡수되고 반사되는 빛의 강도를 측정하므로 근적외선이 흡수되는 길이(penetration length)사 샘플마다 달라질 수 있다는 문제점을 갖는다(참조: 1) Kelley, US Patent 1961, 2,980,600., 2) Friesen W. I., Qualitative analysis of oil sand slurries using on-line NIR spectroscopy. Applied Spectroscopy 1996;50;1535-1540. 3) Shaw R. C., Kratochvil B., Near-IR diffues reflectance analysis of Athabasca oil sand. Anal. Chem. 1990;62;167-174).