지중저장 CO2의 유출 시 퇴적층 내 상승 거동 시뮬레이션

Abstract

대규모 온실가스 감축을 위한 이산화탄소 포집 및 저장기술(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)이 국내 외적으로 주목 받고 있다. CO2 저장 후보지는 사전에 정밀한 탐사 및 평가를 통하여 최적의 지질학적 조건을 만 족하는 곳에 한하여 선정된다. 그러나 최적의 퇴적층 조건을 만족한다고 하더라도 완벽한 유출 불가능의 저장지 조건을 담보하는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 사전에 예측하지 못한 사고로 인하여 지중에 저장된 CO2의 유 출 가능성에 대한 환경적 우려 또한 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 유출 CO2의 해양 퇴적층 내 거동에 관 한 이론적 및 수치해석적 연구를 수행하였다. 저장 지충으로부터 CO2가 유출될 경우, 퇴적층 내에서의 CO2의 상 승 거동을 이해하는 것은 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 유출된 CO2 기포가 퇴적층 내에서 상승 거동 하는 기작에 대한 기공 스케일의 모델을 수립하였다. 또한 개발된 모델에 대한 수치계산을 수행하고 CO2 기포의 상승 거동 중 주요 요인인 부력, 항력, 표면장력의 영향을 분석하였다. 이를 통해 유출 CO2가 환경에 미치는 영 향과 이에 대한 대응방안을 마련할 수 있을 것이다.그러나 최적의 퇴적층 조건을 만족한다고 하더라도 완벽한 유출 불가능의 저장지 조건을 담보하는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 사전에 예측하지 못한 사고로 인하여 지중에 저장된 CO2의 유 출 가능성에 대한 환경적 우려 또한 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 유출 CO2의 해양 퇴적층 내 거동에 관 한 이론적 및 수치해석적 연구를 수행하였다. 저장 지충으로부터 CO2가 유출될 경우, 퇴적층 내에서의 CO2의 상 승 거동을 이해하는 것은 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 유출된 CO2 기포가 퇴적층 내에서 상승 거동 하는 기작에 대한 기공 스케일의 모델을 수립하였다. 또한 개발된 모델에 대한 수치계산을 수행하고 CO2 기포의 상승 거동 중 주요 요인인 부력, 항력, 표면장력의 영향을 분석하였다. 이를 통해 유출 CO2가 환경에 미치는 영 향과 이에 대한 대응방안을 마련할 수 있을 것이다.