CO2 지중저장 4-D 모니터링을 위한 탄성파 전파 시뮬레이션

Abstract

CO2 지중저장은 대기 중의 CO2를 줄이기 위한 가장 효과적인 방법으로 평가 받고 있고, 또한 전 세계적으로 많은 지역에서 CO2 지중저장 프로젝트가 진행되었거나 진행되고 있다. CO2 지중 저장에 있어서 중요한 부분을 차지하고 있는 분야가 저장된 CO2의 거동 및 누출 여부를 감시하 는 모니터링 분야이다. 저장된 CO2를 모니터링 하는 기법에는 다양한 기법들이 있는 것으로 알 려져 있고, 4-D 탄성파 모니터링은 지금까지 알려진 모니터링 기법 중 가장 효과적으로 CO2의 존재 및 거동특성을 파악할 수 있는 기법으로 알려져 있다. 탄성파는 지층의 물성변화에 따라 굴절되거나 회절 또는 반사된다. 지층에 저장된 CO2는 이러한 지층 물성을 변화시키기 때문에 탄성파 탐사 자료로부터 CO2의 존재 여부 및 거동 특성을 파악할 수 있게 된다. 이 연구는 노르 웨이 Sleiper project의 자료를 참고하여 수평 염 대수층 내의 CO2의 함량 및 분포 양상을 모델 화 하였고, 모델화된 지층 모델로부터 탄성파 전파 시뮬레이션을 수행하였다. 탄성파 전파 시뮬 레이션한 결과를 보면, CO2의 존재 및 함량에 따라 염 대수층 상부 및 하부에서 반사되는 반사 신호의 변화가 뚜렷이 확인된다. 또한 부력에 의한 CO2의 확산을 탄성파 자료에서 효과적으로 파악할 수 있다. 시추공이 존재할 경우 가능한 VSP (Vertical Seismic Profiling) 탐사를 모사 한 결과에서도 주입 전과 후의 차이 즉 CO2의 존재여부를 뚜렷이 확인할 수 있다. 이러한 결과 는 CO2의 함유량 및 분포 특성에 기인하는 지층 물성의 변화가 탄성파의 거동에 영향을 주는 것 으로 판단할 수 있고, CO2의 함량 및 분포 특성에 따라 탄성파 신호가 다르게 나타난다는