CO2 지중저장 모니터링을 위한 3D 탄성파 전파 시뮬레이션

Abstract

대기 중의 CO2를 포집한 후 지층 내에 주입하여 장기 저장하는 CCS(CO2 Capture and Storage)는 대기로부터 많은 양의 CO2를 저감할 수 있는 가장 현실적인 수단으로 고려되고 있 다. CCS는 크게 CO2의 포집, 수송 및 저장의 세 단계로 구분할 수 있으며, 저장 부분에서 지층 내에 주입된 CO2의 거동 및 유출 여부를 모니터링하는 부분은 프로젝트의 성공여부를 판단할 수 있는 중요한 위치에 있다. CO2 지중저장 모니터링은 다양한 물리탐사 기법을 적용하여 수행 되고 있으며, 그 중 3D 탄성파탐사를 이용한 시간경과(Time-lapse or 4D) 모니터링은 CO2 지중 저장 모니터링에 적용되는 다양한 물리탐사 기법 중 가장 분해능이 좋은 모니터링 기법으로 알 려져 있다. 몇몇 해외 사례들은 지층 내에서의 CO2의 거동 특성 및 유출 여부가 4D 탄성파 모 니터링을 통해 성공적으로 파악될 수 있음을 보여주었다. 이 연구에서는 시간경과 3차원 음파- 탄성파 모델링을 통하여 해양지중저장 시 이산화탄소의 주입에 의해 탄성파 탐사자료에서 반사 면들이 어떠한 변화양상을 나타내는가를 살펴본다. 물 층과 해저 지층이 공존하는 해양환경을 고려하기 위해 음향파동방정식과 탄성파동방정식을 이용하는 셀 기반 3차원 음파-탄성파 전파 시뮬레이션 알고리듬을 이용하였으며, 시간경과 탄성파 모니터링자료에서 지층 내 CO2에 의한 탄성파 신호의 변화 및 특성을 파악하기 위해 노르웨이 슬라이프너의 물성을 고려한 단순 지층 모델에 적용하였다. 스트리머를 통하여 획득할 수 있는 압력자료와 OBC (Ocean Bottom Cable) 또는 OBS (Ocean Bottom Seismometer)를 통해 획득할 수 있는 변위자료 시뮬레이션 결과에서 보면, CO2 저장층 저장 부분에서 지층 내에 주입된 CO2의 거동 및 유출 여부를 모니터링하는 부분은 프로젝트의 성공여부를 판단할 수 있는 중요한 위치에 있다. CO2 지중저장 모니터링은 다양한 물리탐사 기법을 적용하여 수행 되고 있으며, 그 중 3D 탄성파탐사를 이용한 시간경과(Time-lapse or 4D) 모니터링은 CO2 지중 저장 모니터링에 적용되는 다양한 물리탐사 기법 중 가장 분해능이 좋은 모니터링 기법으로 알 려져 있다. 몇몇 해외 사례들은 지층 내에서의 CO2의 거동 특성 및 유출 여부가 4D 탄성파 모 니터링을 통해 성공적으로 파악될 수 있음을 보여주었다. 이 연구에서는 시간경과 3차원 음파- 탄성파