이산화탄소 지중저장에 있어 지구화학 특성화와 모니터링의 중요성 및 적용 사례 분석

Abstract

저장지 지구화학 특성화 및 지구화학 모니터링은 주입된 이산화탄소와 저장소의 유체(지하수), 저장소의 투수성 암석 또는 덮개암 간에 일어나는 용해, 침전, 수화, 이온교환 반응 등 여러 핵심적인 지화학 반응 의 특성과 반응속도를 평가·예측(지구화학 특성화) 내지 확인(모니터링)하는 것이다. 지구화학 특성 평가 는 고려되고 있는 저장소 환경에서 주입 이후에 일어날 지구화학 반응과 이산화탄소 포획기작을 사전 평가 하는 것으로서, 저장소의 상태를 최대한 재연하여 실험실에서 규모 축소적으로 수행하는 반응셀 실험, 오 랜 시간 이산화탄소와 반응하여 자연적으로 산출되는 자연유사물(예: 탄산수)에 대한 연구, 그리고 지구화 학반응모델링 등을 통하여 이루어진다. 지구화학 모니터링은 주입 이전부터(baseline survey) 주입 중 및 주입 이후에 이르기까지 반복적인 유체 샘플링과 시추공 관측을 통하여 이루어지는데, 직접적으로 지하유 체의 성분 변화를 실시간 분석하고 해당 지역의 누출 영향을 평가하는데 있어 가장 확실한 방법이다. 한 편, 주입 후 장기간에 걸친 유체 화학 특성 및 저장 기작의 변화는 지화학반응모델링을 통하여 예측·평가 되는데, 모델링의 불확실성은 현장 모니터링, 반응실험, 자연유사물의 관측값 등과 비교하여 최소화할 수 있다. 해외 지중저장 프로젝트의 지구화학 모니터링에서 시행하는 주요 모니터링 항목은 온도, pH, EC, Eh (DO), TDS, 알칼리도, 주요 양/음이온과 미량원소, 가스 성분(특히, CO2, CH4), 안정동위원소(탄산염 및 CO2의 탄소, 황산염의 황, 물의 산소-수소) 등이다. 본 발표에서는 지구화학적 부지 특성화와 지구화학 모니터링의 중요성, 수행 절차, 여러 특성화) 내지 확인(모니터링)하는 것이다. 지구화학 특성 평가 는 고려되고 있는 저장소 환경에서 주입 이후에 일어날 지구화학 반응과 이산화탄소 포획기작을 사전 평가 하는 것으로서, 저장소의 상태를 최대한 재연하여 실험실에서 규모 축소적으로 수행하는 반응셀 실험, 오 랜 시간 이산화탄소와 반응하여 자연적으로 산출되는 자연유사물(예: 탄산수)에 대한 연구, 그리고 지구화 학반응모델링 등을 통하여 이루어진다. 지구화학 모니터링은 주입 이전부터(baseline survey) 주입 중 및 주입 이후에 이르기까지 반복적인 유체 샘플링과 시추공 관측을 통하여 이루어지는데, 직접적으로 지하