[논문]이산화탄소 지중저장 조건에서 초임계이산화탄소와 염수 반응에 의한 Ca-사장석, 각섬석, 감람석의 지화학적 변화 연구

강현민; 박민호; 박상희; 이민희; 왕수균

doi:10.9719/eeg.2011.44.2.123

이산화탄소 지중저장 조건에서 초임계이산화탄소와 염수 반응에 의한 Ca-사장석, 각섬석, 감람석의 지화학적 변화 연구
Study for the Geochemical Reaction of Ca-feldspar, Amphibole and Olivine with Supercritical $CO_2$ and Brine on the $CO_2$ Sequestration Condition 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.44 no.2, 2011년, pp.123 - 133

강현민 (부경대학교 지구환경과학과) , 박민호 (부경대학교 지구환경과학과) , 박상희 (부경대학교 지구환경과학과) , 이민희 (부경대학교 지구환경과학과) , 왕수균 (부경대학교 에너지자원공학과)

초록
AI-Helper

이산화탄소 지중저장지에서 초임계이산화탄소(supercritical $CO_2$)-광물-염수 반응에 의한 광물의 지화학적 변화를 규명하는 실내 실험을 실시하였다. 초임계$CO_2$로 존재하는 지중저장 온도/압력조건(100 bar와 $50^{\circ}C$)을 재현한 스테인레스 셀(용량 110 ml) 내부에 100 ml의 염수를 주입하였다. 염수는 부산 해안가 지하 800 m 깊이 지하수 채수정에서 채수한 염수를 사용하였으며, 실험 대상 광물로는 $CO_2$와 반응이 잘 일어나는 것으로 보고된 Ca, Fe, Mg 성분이 풍부한 Ca-사장석, 각섬석, 감람석 시료를 사용하였다. 각 광물 시료를 슬랩($10\;mm{\times}10\;mm$)으로 제작하여 표면을 폴리싱한 후 염수가 담긴 고압셀 내부 하부에 고정시키고 초임계 $CO_2$를 주입한 후 30일 동안 반응시켰다. 실험 전 광물 표면을 반사현미경과 SPM을 사용하여 영상화하였으며, 표면 당 3 지점을 임의로 선택하여 주변 면적 ($20\;{\mu}m{\times}20\;{\mu}m$)의 표면거칠기값(SRV: surface roughness value)을 구하였다. 반응 후 일정 시간 간격으로 고압셀 내 광물 표면에 대하여 SPM 분석과 표면거칠기값 계산을 반복하여 초임계 $CO_2$-광물-염수 반응에 의해 변화된 광물 표변을 정량화 하였으며, 염수에 용해된 양이온 종류와 농도를 분석하고, 광물 표면에 형성된 2차 광물 분석을 위해 SEM/EDS 분석을 실시하였다. Ca-사장석의 경우 초임계 $CO_2$가 용해된 염수와 반응하여 광물 표면의 평균 SRV는 30일 동안 2.77 nm에서 20.87 nm로 증가하여 지화학반응에 의하여 상당한 광물 표면 풍화가 발생하였음을 알 수 있었다. 각성석과 감람석의 경우에는 평균 SRV가 2.54 nm와 0.77 nm에서 각각 8.31 nm와 11.03 nm로 증가하였다. 반응에 의해 염수에 용해된 이온은 Ca-사장석의 경우 $Ca^{2+}$, $Na^+$, $Fe^{2+}$, $Si^{4+}$, $K^+$, $Mg^{2+}$ 순이었으며, 각섬석의 경우에는 $Si^{4+}$, $Ca^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Mg^{2+}$ 순으로 나타났다. 각섬석과 감람석 광물 표면에는 만상에 의해 철(또는 마그네슘)-(수)산화물이 2차 광물로 형성됨을 SEM/EDS 분석결과로 알 수 있었다. 실험 결과로부터 $Ca^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Mg^{2+}$이 풍부한 광물의 경우 $CO_2$ 지중저장 시 초임계 $CO_2$-광물-염수 반응에 의해 짧은 시간 내에 심한 풍화작용을 일으켜 광물의 물성 변화를 일으킬 수 있음을 입증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The lab scale experiments to investigate the geochemical reaction among supercritical $CO_2$-mineral-brine which occurs at $CO_2$ sequestration sites were performed. High pressurized cell system (l00 bar and $50^{\circ}C$) was designed to create supercritical $CO_2$ in the cell, simulating the sub-surface $CO_2$ storage site. From the high pressurized cell experiment, the surface changes of Ca-feldspar, amphibole (tremolite) and olivine, resulted from the supercritical $CO_2$-mineral-brine reaction, were observed and the dissolution of minerals into the brine was also investigated. The mineral slabs were polished and three locations on the surface were randomly selected for the image analysis of SPM and the surface roughness value (SRV) of those locations were calculated to quantify the change of mineral surface for 30 days. At a certain time interval, SPM images and SRVs of the same mineral surface were acquired. The secondary minerals precipitated on the mineral surfaces were also analyzed on SEM/EDS after the experiment. From the experiments, the average SRV of Ca-feldspar increased from 2.77 nm to 20.87 nm for 30 days, suggesting that the dissolution of Ca-feldspar occurs in active when the feldspars contact with supercritical $CO_2$ and brine. For the amphibole, the average SRV increased from 2.54 nm to 8.31 nm and for the olivine from 0.77 nm to 11.03 run. For the Ca-feldspar, $Ca^{2+}$, $Na^+$, $Fe^{2+}$, $Si^{4+}$, $K^+$ and $Mg^{2+}$ were dissolved in the highest order and $Si^{4+}$, $Ca^{2+}$, $Fe^{2+}$ and $Mg^{2+}$ for the amphibole. Fe (or Mg) - oxides were precipitated as the secondary minerals on the surfaces of amphibole and olivine after 30 days reaction. Results suggested that $Ca^{2+}$, $Fe^{2+}$ and $Mg^{2+}$ rich minerals would be significantly weathered when it contacts with the supercritical $CO_2$ and brine at $CO_2$ sequestration sites.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

고온/고압 조건(50℃, 100 bar)에서 실제 지하 심부 염수를 이용하여 초임계CO?-염수-광물 상호 반응에 따른 광물의 지화학적 변화를 실내 고압셀 실험을 통하여 규명하고자 하였다.
물의 pH 변화에 의한 광물의 용해도 변화는 암석의 화학적 풍화 속도를 결정하는 중요 영향인자로서 CO2 지중 주입에 의한 염수의 pH 변화는 결국 대염수층의 광물 용해/침전현상을 발생시켜 저장된 COz의 거동에 영향을 줄 것으로 판단된다(Faure, 1998). 따라서 본 연구에서는 CO2 지중저장 조건에서 이산화탄소 주입에 의한 주변 염수의 pH 변화를 규명하기 위한 고압셀 실험을 먼저 실시하였다. 고압셀 내부의 온도와 압력은 초임 계이산화탄소가 존재하는 지중조건인 50℃, 100 bar 로 유지하였다.
영향을 미칠 수 있다. 본 실험에서는 Ca사장석, 각섬석, 감람석을 대상으로 지중저장 조건에서 초임계이산화탄소에 의한 광물들의 용해반응을 규명하기 위하여 이산화탄소 접촉에 의한 광물의 표면 거칠기 변화 실험을 실시하였다. 초임계이산화탄소와 접촉 전 광물 표면의 거칠기 정도와 접촉 후 시간에 따른 거칠기 정도를 비교함으로서 이산화탄소에 의한 광물풍화를 측정하였다.
이후 초임계이산화탄소를 셀에 주입하여 염수와 접촉하게 하였고, 초임계이산화탄소에 의한 염수의 pH 변화는 셀에 장착된 사파이어 윈도우를 통하여 염수에 잠긴 pH-paper의 색변화를 고성능 카메라(Model: Canon 400D)로 영상화함으로써 접촉 시간에 따른 염수의 pH 변화를 실시간으로 측정하였다. 실험 후 pH 측정기(PDC-70N, ISTEKX 이용하여 대기압 조건에서 염수의 pH를 측정한 결과와 pH-paper를 이용한 결과와 비교함으로써 압력변화에 따른 염수의 pH 변화를 확인하고자 하였다.

제안 방법

고압셀 실험에 의한 광물 표면 거칠기 변화를 확인하기 위하여 폴리싱한 광물 표면의 일부분을 금으로 코팅하여 실험 과정 동안 염수와 접촉이 차단되도록 함으로써 염수와 반응이 일어난 부분과 금으로 코팅되어 반응이 일어나지 않은 표면을 비교하였다(Fig. 3). 먼저 광물 표면을 반사현미경 (OPTIPHOT- 2POL; Nikon 제품)으로 관찰하여 폴리싱한 표면의 거칠기가 적은 3개 지점을 임의로 선정한 후, 각 지점을 중심으로 각각 20 pm X20 ㎛ 면적에 대하여 SPM(Scanning Probe Microscope; MultiMode TM SPM, Digital Instrument 제품) 분석을 실시하여, 해당 면적 내 512개 점원(pixel)의 높이 값을 해당 면적의 기준면 높이 값에 대한 RMS(Root Mean Square)값으로 나타낸 후 산술평균한 표면거칠기값(Surface Roughness Wue: SRVX 구하였다.
다이아몬드 절단기를 이용하여 실험에 사용할 광물을 슬랩 크기(10 mmxlO mm)로 절단하고, 광물 슬랩 표면을 샌드페이퍼로 연마한 후 DAP-V 디스크 (Sturuers 히사 제품)와 다이아몬드 페이스트를 이용하여 폴리싱하였다. 고압셀 실험에 의한 광물 표면 거칠기 변화를 확인하기 위하여 폴리싱한 광물 표면의 일부분을 금으로 코팅하여 실험 과정 동안 염수와 접촉이 차단되도록 함으로써 염수와 반응이 일어난 부분과 금으로 코팅되어 반응이 일어나지 않은 표면을 비교하였다(Fig.
먼저 광물 표면을 반사현미경 (OPTIPHOT- 2POL; Nikon 제품)으로 관찰하여 폴리싱한 표면의 거칠기가 적은 3개 지점을 임의로 선정한 후, 각 지점을 중심으로 각각 20 pm X20 ㎛ 면적에 대하여 SPM(Scanning Probe Microscope; MultiMode TM SPM, Digital Instrument 제품) 분석을 실시하여, 해당 면적 내 512개 점원(pixel)의 높이 값을 해당 면적의 기준면 높이 값에 대한 RMS(Root Mean Square)값으로 나타낸 후 산술평균한 표면거칠기값(Surface Roughness Wue: SRVX 구하였다. 또한 해당 면적(20 nmx20 pm) 표면에 대한 SPM 영상화를 실시하여 실험 전/후 광물 시료의 표면 특성 변화를 측정하였다. SPM 분석이 끝난 광물 시료를 시료 고정대에 고정시켜 고압셀 내부에 장착한 후 실제 염수 100 ml를 주입하여 광물 시료 전체가 염수에 잠기게 하였다.
3). 먼저 광물 표면을 반사현미경 (OPTIPHOT- 2POL; Nikon 제품)으로 관찰하여 폴리싱한 표면의 거칠기가 적은 3개 지점을 임의로 선정한 후, 각 지점을 중심으로 각각 20 pm X20 ㎛ 면적에 대하여 SPM(Scanning Probe Microscope; MultiMode TM SPM, Digital Instrument 제품) 분석을 실시하여, 해당 면적 내 512개 점원(pixel)의 높이 값을 해당 면적의 기준면 높이 값에 대한 RMS(Root Mean Square)값으로 나타낸 후 산술평균한 표면거칠기값(Surface Roughness Wue: SRVX 구하였다. 또한 해당 면적(20 nmx20 pm) 표면에 대한 SPM 영상화를 실시하여 실험 전/후 광물 시료의 표면 특성 변화를 측정하였다.
총 30일 동안 반응시켰으며, 10일 간격으로 염수에 잠긴 광물 시료의 표면거칠기값와 영상이미지를 반응 전 실험과 같은 과정으로 구하였다. 반응 후 10일 간격으로 고압셀 내부의 염수 2 ml를 채수하여 ICP/OES(Optima3300XL, Perkinelmer)로 염수 내 용존 이온들의 농도를 분석하였으며, 실험이 끝난 후 광물 시료 표면에 침전된 2차 광물을 규명하기 위하여 풍화된 광물표면에 대하여 SEM/ EDS(HITACHI $-2400) 분석을 실시하였다.
구성하는 굉물 중에서 CO?와 반응성이 좋은 Ca, Fe, Mg 함량이 높은 Ca-사장석, 각섬석, 감람석의 지 화학반응을 지중저장조건에서 재현하였다. 대염 수층에 초임계이산화탄소를 주입하는 경우 공극 내 염수의 pH 가 낮아져 위에서 이들 광물들의 용해반응이 아래와 같이 일어날 것으로 예상된다(Gunter et al, .
위에서 언급한 광물의 지화학적 반응은 결국 CO2 저장 대염수층의 공극율을 변화시켜 이산화탄소의 저장능력 및 거동에 영향을 미치게 되는데, 본 연구에서는 고온/고압 조건(50℃, 100 bar)에서 실제 지하 심부 염수를 이용하여 초임계CO?-염수-광물 상호 반응에 따른 광물의 지화학적 변화를 실내 고압셀 실험을 통하여 규명하고자 하였다.
0 cm인 원기둥 형). 유압펌프(P-50 pump; Thar 회사 제품)와 배출압력조절장치 (Automated BPR; Thar 회사 제품}를 각각 셀에 연결한 후 자동압력제어 프로그램을 이용하여 이산화탄소의 주입과 셀 내부 압력을 조절하였으며, 자동 온도제어가 가능한 열선을 셀 외부에 설치하여 셀 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였다. 셀 벽에는 사파이어 재질의 윈도우(직경 1 cm)가 장착되어 있어서 실험 중셀 내부에서의 반응 변화를 영상화할 수 있도록 하였다.
6인 초정밀 pH 측정 크로마토용지 (pH-paper; Advantec 회사 제품)를 고압 셀 내부에 고정시킨 후 염수를 고압셀 내에 80 ml 주입하여 pH 측정 크로마토용지가 완전히 잠기도록 하였다. 이후 초임계이산화탄소를 셀에 주입하여 염수와 접촉하게 하였고, 초임계이산화탄소에 의한 염수의 pH 변화는 셀에 장착된 사파이어 윈도우를 통하여 염수에 잠긴 pH-paper의 색변화를 고성능 카메라(Model: Canon 400D)로 영상화함으로써 접촉 시간에 따른 염수의 pH 변화를 실시간으로 측정하였다. 실험 후 pH 측정기(PDC-70N, ISTEKX 이용하여 대기압 조건에서 염수의 pH를 측정한 결과와 pH-paper를 이용한 결과와 비교함으로써 압력변화에 따른 염수의 pH 변화를 확인하고자 하였다.
초임계이산화탄소에 의해 광물로부터 염수에 용해된 이온의 종류와 용해량을 규명하기 위하여 반응 시간별로 염수를 채취하여 용해된 이온들의 농도를 분석하여 반응 전 염수의 농도와 비교하였다(Fig. 12). ICP/OES를 이용하여 분석된 양이온 농도 결과, C」 사장석의 경우 초기 염수의 Ca2+ 농도는 2549 mg/L 이었으나 반응 10일 이후에는 2996 m叽로 증가하였으며 30일 후에는 3307 m&I로 약 30% 이상 용해도가 증가하였다(Fig.
본 실험에서는 Ca사장석, 각섬석, 감람석을 대상으로 지중저장 조건에서 초임계이산화탄소에 의한 광물들의 용해반응을 규명하기 위하여 이산화탄소 접촉에 의한 광물의 표면 거칠기 변화 실험을 실시하였다. 초임계이산화탄소와 접촉 전 광물 표면의 거칠기 정도와 접촉 후 시간에 따른 거칠기 정도를 비교함으로서 이산화탄소에 의한 광물풍화를 측정하였다.
99%>를 고압셀 내부에 주입하여 셀 내부 공간을 채움으로써 초임계상태의 CQj가 염수에 용해되게 하였다. 총 30일 동안 반응시켰으며, 10일 간격으로 염수에 잠긴 광물 시료의 표면거칠기값와 영상이미지를 반응 전 실험과 같은 과정으로 구하였다. 반응 후 10일 간격으로 고압셀 내부의 염수 2 ml를 채수하여 ICP/OES(Optima3300XL, Perkinelmer)로 염수 내 용존 이온들의 농도를 분석하였으며, 실험이 끝난 후 광물 시료 표면에 침전된 2차 광물을 규명하기 위하여 풍화된 광물표면에 대하여 SEM/ EDS(HITACHI $-2400) 분석을 실시하였다.
고압셀 내부의 온도와 압력은 초임 계이산화탄소가 존재하는 지중조건인 50℃, 100 bar 로 유지하였다. 측정범위가 pH 32-5.6인 초정밀 pH 측정 크로마토용지 (pH-paper; Advantec 회사 제품)를 고압 셀 내부에 고정시킨 후 염수를 고압셀 내에 80 ml 주입하여 pH 측정 크로마토용지가 완전히 잠기도록 하였다. 이후 초임계이산화탄소를 셀에 주입하여 염수와 접촉하게 하였고, 초임계이산화탄소에 의한 염수의 pH 변화는 셀에 장착된 사파이어 윈도우를 통하여 염수에 잠긴 pH-paper의 색변화를 고성능 카메라(Model: Canon 400D)로 영상화함으로써 접촉 시간에 따른 염수의 pH 변화를 실시간으로 측정하였다.

대상 데이터

초임계 CO?광물-염수 반응 실험을 위해서 실제 지하 800 m 깊이에서 채수한 지하수(부산 광안리 해안지역의 온천정에서 채수)를 이용하였으며, ICP/OES를 이용하여 실시한 지하수 성분 분석 결과는 Table 2에 나타내었으며. 이를 Tnlinear diagram(Piper, 1944)에 도시하였다(Fig.
, 2009). 본 실험에서는 지하심부 저장 지역의 온도用■력을 재현하기위하여 no ml 용량의 스테인레스강철 고압셀 (high pressurized cell)을 제작하였다(두께 1.0 cm, 내경 5.6 cm, 세로 길이 5.0 cm인 원기둥 형). 유압펌프(P-50 pump; Thar 회사 제품)와 배출압력조절장치 (Automated BPR; Thar 회사 제품}를 각각 셀에 연결한 후 자동압력제어 프로그램을 이용하여 이산화탄소의 주입과 셀 내부 압력을 조절하였으며, 자동 온도제어가 가능한 열선을 셀 외부에 설치하여 셀 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였다.
심부 대수층을 구성하는 대표적인 광물들 중에서 초임계이산화탄소와 반응성이 높다고 알려진 Ca-사장석, Mg와 Fe 성분을 포함하는 각섬석, 감람석을 고압셀 실험에 이용하였으며, 실험에 사용한 광물 시료들은 미국 Ward 회사로부터 구입하였다. 구입한 광물 시료들의 XRF(X-Ray Fluorescence Spectrometer; Shimadzu XRF-1700) 분석 결과를 Table 1 에 나타내었다.

성능/효과

11에 나타내었다. Ca-사장석의 경우 표면 3지점의 표면거칠기값 평균이 실험 전에는 2.77 nm, 반응 10일 후에는 6.24 nm, 20일 후에는 11.06 nm, 그리고 30일 경과 후에는 20.87 nm를 나타내어, 20일에서 30일 동안에 10 nm 이상 급격히 증가하였으며 총 30일 동안 10배 이상의 표면 거칠기도 증가를 나타내었다(Fig. 11(a)).
12). ICP/OES를 이용하여 분석된 양이온 농도 결과, C」 사장석의 경우 초기 염수의 Ca2+ 농도는 2549 mg/L 이었으나 반응 10일 이후에는 2996 m叽로 증가하였으며 30일 후에는 3307 m&I로 약 30% 이상 용해도가 증가하였다(Fig. 12(a)).
사진을 분석한 결과 초임계 CO?광물-염수반응에 의해 초임계 이산화탄소가 용해된 염수와 반응한 세 광물 모두, 금으로 코팅되지 않은 오른쪽 표면은 반응 10일부터 뚜렷한 풍화현상을 나타내어 금 코팅한 왼쪽 표면과 비교했을 때 거칠기가 매우 증가한 것을 알 수 있었다. 각 실험 광물 표면의 특정 지점(금 코팅을 하지 않은 오른쪽부분에서 선택)에서 20 nmx 20 pm 면적에 해당하는 부분을 반응 시간별로 영상화한 SPM 분석 결과, 반응 10일부터 광물 표면의 거칠기가 증가한 것을 보다 확실하게 볼 수 있었다(Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10). 보다 정량적인 광물 풍화 정도를 파악하기 위하여 각 광물 표면에 대하여 임의의 3지점 주변 면적(20 pmx20 pm)에서 SPM으로 계산한 반응시간에 따른 표면거칠기값을 Fig.
2824와 1528 mg/LS. 각각 11%와 4%증가하여 Ca-사장석과 각섬석보다 용해도 증가가 낮았다. Fe2+, Mg2+ 농도는 각각 265 mg/L와 127 mg/L로Ca~사장석의 농도보다는 높으나 각섬석보다는 낮았다 (Fig.
7에 나타내었다. 사진을 분석한 결과 초임계 CO?광물-염수반응에 의해 초임계 이산화탄소가 용해된 염수와 반응한 세 광물 모두, 금으로 코팅되지 않은 오른쪽 표면은 반응 10일부터 뚜렷한 풍화현상을 나타내어 금 코팅한 왼쪽 표면과 비교했을 때 거칠기가 매우 증가한 것을 알 수 있었다. 각 실험 광물 표면의 특정 지점(금 코팅을 하지 않은 오른쪽부분에서 선택)에서 20 nmx 20 pm 면적에 해당하는 부분을 반응 시간별로 영상화한 SPM 분석 결과, 반응 10일부터 광물 표면의 거칠기가 증가한 것을 보다 확실하게 볼 수 있었다(Fig.
본 연구를 통하여 고압과 대기압에서 측정한 pH 값에 큰 차이가 없다는 것을 밝혀내었고, 이산화탄소 지중저장에서의 지하 심부대수층에 초임계이산화탄소를 주입할 경우 초임계이산화탄소와 접촉하는 심부 지하수의 pH는 단시간 내에 약 3.6 정도로 낮아져 주변광 물의 용해/침전 반응이 활발히 일어나게 됨을 알 수 있었다. 염수에 용해된 초임계이산화탄소에 의해 Ca- 사장석, 각섬석, 감람석 모두 30일 이후에는 표면이 심하게 용해되어 표면거칠기가 증가하는 것을 확인함으로써 암석풍화 정도를 표면거칠기값의 변화로 정량화할 수 있었다.
2). 분석 결과 C1과 Na+ 힘량이 매우 높아 해수가 혼합된 염수(brine)와 유사한 지하수임을 알 수 있었다.
14에 나타내었다. 분석결과 각섬석과 감람석의 표면에서 다량의 철 성분이 함유된 철(수)산화광물이 침전되었음을 알 수 있었다(Fig. 13과 Fig. 14). 이러한 결과는 Ca 사장석보다 각섬석과 감람석으로부터 Fe와 Mg 용해가 더 많이 일어나지만 이 중 일부가 Fe(Mg)-(수)산화 광물로 표면에 재 침전되어, 반응 후 표면거칠기값의 증가율과 염수 중 Fe 농도는 Ca-사장석보다 오히려 낮게 나타나는 것으로 판단된다.
4). 실험 결과 수분 이내에 염수의 pH 값이 3.6까지 낮아져 짧은 시간 내에 초임계이산화탄소가 염수에 용해됨을 알 수 있었으며, 이러한 염수의 pH 감소에 의해 광물 풍화 반응은 증가할 것으로 판단되었다.
지하수의 양이온 분석 결과 각섬석의 양이온 용해량이 높음에도 불구하고, 표면거칠기값의증가율이 Ca사장석에 비해 낮은 이유는 Fe 이온이 용해가 일어난 광물 표면에 산화(또는 수산화)광물의 형태로 2차 침전되었기 때문으로 판단되었다. 실험 결과 심부 대수층을 대상으로 이산화탄소의 지중저장이 이루어지는 경우, Ca2+, Fe2+ 이온의 용해반응이 가장 활발하게 일어나며, 30일의 비교적 짧은 반응에 의하여 Ca-사장석, 각섬석, 감람석의 풍화가 두드러져 암석의 물성변화 및 초임계이산화탄소 거동 변화를 초래할 수 있을 것으로 판단되었다. 심부 대수층의 구성 광물에 대한 정량적인 용해량과 2차 광물 침전량을 규명하는 실내실험과 실제 지중저장 지역의 암석의 지 화학반응에 의한 암석의 물성 변화(공극특성)에 대한 연구를 진행 중이다.
초임계이산화탄소를 제외한 염수-광물만의 반응 시 반응 30일 이후 염수의 양이온들의 농도는 초기 염수의 농도와 별다른 차이를 보이지 않으며, 염수에 의한 광물의 용해도 변화는 거의 없었다. 실험 결과 초임계 이산화탄소가 용해된 염수에 의한 Ca-사장석의 용해반응은 매우 빠르게 진행되고 있음을 알 수 있었다.
6 정도로 낮아져 주변광 물의 용해/침전 반응이 활발히 일어나게 됨을 알 수 있었다. 염수에 용해된 초임계이산화탄소에 의해 Ca- 사장석, 각섬석, 감람석 모두 30일 이후에는 표면이 심하게 용해되어 표면거칠기가 증가하는 것을 확인함으로써 암석풍화 정도를 표면거칠기값의 변화로 정량화할 수 있었다. 지하수의 양이온 분석 결과 각섬석의 양이온 용해량이 높음에도 불구하고, 표면거칠기값의증가율이 Ca사장석에 비해 낮은 이유는 Fe 이온이 용해가 일어난 광물 표면에 산화(또는 수산화)광물의 형태로 2차 침전되었기 때문으로 판단되었다.
지중조건(50℃, 100 bar)에서 초임계 이산화탄소가 염수에 용해되면서 탄산(carbonic acid)을 형성하며 pH가 낮아지는데 고압셀 내부의 pH-paper의 색변화 결과로부터 염수는 약 5분 이내에 초기 pH 7.2로부터 pH3.6까지 낮아지고, 이후로 일정하게 유지됨을 알 수 있었다. 지중조건에서 pH-paper를 이용하여 측정한 염수의 pH 값(3.
6까지 낮아지고, 이후로 일정하게 유지됨을 알 수 있었다. 지중조건에서 pH-paper를 이용하여 측정한 염수의 pH 값(3.6)이 대기압조건에서 pH 측정기를 이용하여 측정한 동일 염수의 pH 값(3.7)과 거의 일치하는 것으로 나타나 지중조건에 의한 pH 값의 변동은 거의 없는 것으로 나타났다(Fig. 4). 실험 결과 수분 이내에 염수의 pH 값이 3.
11(c)). 표면거칠기값을구한 결과 광물 표면거칠기도 증가는 Ca사장석, 감람석, 각섬석 순으로 나타났다.

참고문헌 (22)

Akimoto, K., Kotsubo, H., Asami, T., Li, X., Uno, M.,Tomoda, T. and Ohsumi, T. (2004), Evaluation of carbondioxide sequestration in Japan with a mathematical model, Energy, v.29, p.1537-1549.

상세보기
Bachu, S. (2000), Sequestration of $CO_2$ in geological media: criteria and approach for site selection in response of climate change, Energy Conversion and Management, v.41, p.953-970.

상세보기
Bachu, S., Gunter, W.D. and Perkins, E.H. (1995), Aquifer disposal of $CO_2$ -hydrodynamic and mineral trapping, Energy Conversion and Management, v.35, p.269-279.
Chae, G., Yun, S., Choi, B., Kim, K. and Shevalier, M. (2005), Geochemical Concept and Technical Development of Geological $CO_2$ sequestration for Reduction of $CO_2$ , Econ. Environ. Geol., v.38(1), p.1-22

원문보기 상세보기
Choi, B., Chae, G., Kim, K. and Yun, S. (2009), Reactive transport modeling on the behavior of $CO_2$ and $SO_2$ injected into deep saline aquifer. J. Geologic. Soc. Kor., v.45, p.473-484.
Emberley, S., Hutcheon, I., Shevalier, M., Durocher, K., Gunter, W.D. and Perkins, E.H. (2004), Geochemical monitoring of fluid-rock interaction at CO2 storage at the Weyburn CO2 -injection enhanced oil recovery site, Saskatchewan, Canada, Energy, v.29, p.1393- 1401.
Faure, G., (1998), Principles and applications of geochemistry: A comprehensive textbook for geology students 2nd edition, Prentice Hall, 600p.
Gunter, W.D., Wiwchar, B. and Perkins, E.H. (1997) Aquifer disposal of CO2 rich greenhouse gases: extension of the time scale of experiment for CO2 sequestering reactions by geochemical modeling. Mineralogy and Petrology, v.59, p.121-140.

상세보기
Hitchen, B. (1996), Aquifer disposal of carbon dioxide, hydrologic and mineral trapping, Geoscience Publishing Sherwood Park, Alberta, Canada.
Holloway, S. (1997), An overview of the underground disposal of carbon dioxide, Energy Conversion and Management, v.38, p.193-198.

상세보기
IPCC, (2007), climate change 2007: The physical science basis. Fourth assessment report, IPCC Secretariat, Genva, Switzerland.
Kim, J., Kim, J. and Wang, S. (2009), Numerical simulation of impacts of mineralogical compositions on efficiency and safety of geologic storage of carbon dioxide in deep sandstone aquifers. J. Geologic. Soc. Kor., v.45, p.493-516.
Kim, T., Kim, J. and Yum, B. (2009), Current status of CO2 injection system for geologic sequestration in foreign countries. J. Geologic. Soc. Kor., v.45, p.557- 568.
Lackner, K.S., Butt, D.P. and Wendt, C.H. (1997) Magnesite disposal of carbon dioxide. In: Proceedings of the 22nd International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems, Clearwater, Florida, p.419-430.
Lee, Y., Park, Y., Kwon, S. and Sung, W. (2008), The feasibility study for CO2 sequestration into deep saline aquifer at Gorae-V structure in Korea. Journal of Korean Society for Geosystem Engineering, v.45, p.381-393.
Ortoleva, P.J., Dove, P. and Richter, F. (1998), Geochemical perspective on CO2 sequestration, U.S. Department of Energy Workshop on 'Terrestrial Sequestration of CO2 -An assessment of Research Needs', Gaithersburg, MD, May 10-12.
O'Connor, W.K., Dahlin, D.C., Nilsen, D.N., Walters, R.P.and Turner, P.C. (2000) Carbon dioxide sequestration by direct mineral carbonation with carbonic acid. In: Proceedings of the 25th International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems, Clearwater, Florida.
PIPER, C. S. 1944. Soil and plant analysis. Interscience Pub. Co., New York. 368p.
Son, H., Kwon, S. and Sung, W. (2006), Analytical approach of CO2 sequestration in a deep confined aquifer. Journal of Korean Society for Geosystem Engineering, v.43, p.275-281.
Wang S. (2009), A proposal for regulatiog the geological sequestration of carbon dioxide. J. Geologic. Soc. Kor., v.45(5), p.569-577.
Wolery, T.J. (1992), EQ3/6: Software package for geochemical modeling of aqueous systems: Package overview and installation guide (version 7.0). Lawrence Livermore National Laboratory Report UCRL-MA- 110662 PT I, Livermore, California.
Xu, T., Apps, J.A. and Pruess, K. (2004), Numerical simulation of CO2 disposal by mineral trapping in deep aquifers. Applied Geochemistry, v.19, p.917-936.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format