이산화탄소 지중저장지 모니터링을 위한 3차원 미소진동 모델링 알고리듬 개발

Abstract

이산화탄소 지중저장 후 이산화탄소의 누출여부를 감지하기 위해 지속적인 모니터링이 필요 하며, 이러한 모니터링을 위해 탄성파탐사, 전기·전자탐사, 중·자력 탐사, 위성탐사 등 다양한 지 구물리탐사법이 적용되고 있다. 이산화탄소 지중저장 모니터링에 이용되는 다양한 지구물리탐사 방법들 중 미소진동 모니터링은 이산화탄소 누출에 의해 미소 균열이 형성될 때 발생하는 탄성 파 신호를 기록하여 균열의 발생 위치, 방향, 종류 등의 정보를 추정하는 기법으로 해외의 몇몇 지중저장지에서 적용되었지만 현재까지 성공적으로 수행된 사례는 거의 없다. 이에 본 연구에서 는 미소진동 모델링 알고리듬을 개발하고 이를 몇몇 지중저장 모델에 적용함으로써 미소진동 모니터링 기법이 이산화탄소 지중저장지 모니터링에 효과적으로 적용될 수 있는가를 검토한다. 이산화탄소의 누출에 의해 미소균열이 발생했을 때 발생하는 탄성파는 미소균열의 방향과 종류 에 따라 다양하게 전파하기 때문에 향후 원활한 현장 자료 해석을 위해 미소 균열의 모멘트 텐 서 송신원을 구현할 수 있는 모델링 알고리듬이 요구된다. 모멘트 텐서 송신원을 구현하기 위해 적은 파장 당 격자수로도 정확한 해를 제공하는 3차원 4차 엇격자 유한차분법을 이용하였고, CPML 경계조건을 적용하여 인위적인 반사파를 제거하였다. 또한 모멘트 텐서 송신원을 구현하 는 과정에서 생기는 고주파의 수치 분산파를 제거하기 위해 저주파수 통과 필터를 적용하였다. 대표적인 세 가지 종류의 미소균열에 대한 시뮬레이션을 통해 모멘트 텐서 송신원을 검증하였 고, 이를 폭발형 송신원을 사용해 시뮬레이션 한 결과와 비교함으로써 균열의 모멘트 텐서를 에 이용되는 다양한 지구물리탐사 방법들 중 미소진동 모니터링은 이산화탄소 누출에 의해 미소 균열이 형성될 때 발생하는 탄성 파 신호를 기록하여 균열의 발생 위치, 방향, 종류 등의 정보를 추정하는 기법으로 해외의 몇몇 지중저장지에서 적용되었지만 현재까지 성공적으로 수행된 사례는 거의 없다. 이에 본 연구에서 는 미소진동 모델링 알고리듬을 개발하고 이를 몇몇 지중저장 모델에 적용함으로써 미소진동 모니터링 기법이 이산화탄소 지중저장지 모니터링에 효과적으로 적용될 수 있는가를 검토한다. 이산화탄소의 누출에 의해 미소균열이 발생했을 때 발생하는 탄성파는 미소균열의 방