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문제 정의
- ‘국가 CCS 종합추진계획’에 근거하여 2016년부터 발전소 등 CO2 포집기술과 연계하고 울릉분지 남서쪽 주변 대륙붕의 해양 퇴적층을 대상으로 하여 100만톤급 CO2 규모의 실증사업을 추진하고, 2020년 이후 연간 300만 톤 규모의 CCS를 보급하기 시작하여 향후 2030년경에는 우리나라 온실가스 감축량의 10% 정도인 3천2백만 톤의 CO2를 CCS로 처리하고 하는 목표를 가지고 연구를 추진하고 있다.
- 또한, CCS 기술개발 및 실용화 계획과 관련한 국가 정책을 적극 지원하고 관련 법·제도적 기반을 마련함으로써 향후 포스트 교토체제하의 대규모 온실가스 감축요구에 적극 대응하고 아울러 차세대 녹색 신성장동력을 확보하는 데 기여하고자 한다.
- 본 연구에서는 ‘국가 CCS 종합추진계획’에 근거하여 국내 대륙붕 주요 퇴적분지 등을 대상으로 저장소 평가, 선정 및 특성화 연구를 수행하고 있다.
- 본 연구에서는 ‘국가 CCS 종합추진계획’에 의거하여 발전소 및 해양저장후보지 연계 대규모 CO2 수송 시나리오를 개발하고, CO2 폐기물의 파이프라인 수송공정 전산모사 및 특성을 연구하고 CO2 폐기물 파이프라인 수송 경제성을 평가하여 해양 내 대규모 CO2 수송체계 및 안전 관리방안 제시하기 위한 연구를 진행하고 있다.
- 본 연구에서는 CO2 해양지중저장의 실행에 요구되는 해양생태계 영향과 환경위해성 평가를 과학적으로 수행하기 위한 기술을 개발하고 실증사업으로 인한 환경영향을 최소화하는 관리 방안을 제시하기 위해 CO2 해양지중저장 환경위해성 평가관리 기술 개발 연구를 진행하고 있다. 이 연구를 통해 해양환경영향평가 방법론 및 관리체계 구축을 위한 다양한 방안을 검토하고, 추가 고려사항에 대한 연구를 진행하여 해양환경영향/위해성평가 관리체계를 구축하고자 한다.
- 본 연구에서는 이를 위해 앞장에서 언급한 한 바와 같이 해양퇴적층을 대상으로 한 대규모 저장후보지 제시 및 해양 수송체계 구축, 해상에서의 CO2 주입 및 모니터링 기술, 해양 내 CO2 유출 방지 핵심기술 개발 및 해양환경 관리 체계 구축 등을 개발하고 있다. 또한, CCS 기술개발 및 실용화 계획과 관련한 국가 정책을 적극 지원하고 관련 법·제도적 기반을 마련함으로써 향후 포스트 교토체제하의 대규모 온실가스 감축요구에 적극 대응하고 아울러 차세대 녹색 신성장동력을 확보하는 데 기여하고자 한다.
- 해양지중저장 환경위해성 평가관리 기술 개발 연구를 진행하고 있다. 이 연구를 통해 해양환경영향평가 방법론 및 관리체계 구축을 위한 다양한 방안을 검토하고, 추가 고려사항에 대한 연구를 진행하여 해양환경영향/위해성평가 관리체계를 구축하고자 한다. 또한, 해양지중저장 환경위해성 평가 및 해역이용영향평가 지침 등 해역이용영향평가 수정안 및 환경위해성 평가 지침을 개발하고 있다.
- 이에 본 연구에서는 ‘CO2 해양지중저장 기술 개발’을 통해 100만톤급 CO2 해양지중저장기술을 실용화를 목표로 설정하여 1단계인 2005년부터 2011년까지 기초기술을 개발하고, 2단계인 2011-2015년 동안 본격적인 대규모 저장후보지 제시 및 해양 수송체계 구축, 해양 내 CO2 유출 방지 핵심기술 개발, 해양환경 관리 체계 구축 등을 개발하고 있다.
- 특히 본 논문에서는 2010년 수립된 ‘국가 CCS 종합추진계획’(3)에 근거 해양을 매개로 한 연간 300만톤급 CCS 실증을 위한 CO2 수송 및 저장기술의 국내 개발현황을 분석하고, ‘국가 CCS 종합추진계획’에 근거한 국내 실증방안을 고찰하고자 한다.
- 또한, 해양지중저장 환경위해성 평가 및 해역이용영향평가 지침 등 해역이용영향평가 수정안 및 환경위해성 평가 지침을 개발하고 있다. 환경영향 통합 모니터링 체계 구축 추진과 관련하여서는 해양 내 CO2 거동 특성을 파악하여 저장후보지 주변의 탄소 거동을 평가할 수 있는 기반을 마련하여 향후 저장후보지 주변 해양 모니터링 방안을 확립하기 위해 연구하고 있다. CO2 해양지중저장이 해양생물에 미치는 영향을 평가하기 위해서 해수 내 CO2 특성 변화에 의한 생물의 반응을 평가하고 있는데, CO2 농도에 따른 특정 생물의 생존율 및 CO2 유출시 생태계에 미치는 잠재적 영향을 연구하고 있다.
가설 설정
- 따라서 수송 구간은 육상 100km, 해상 65km이며, CO2 저장지가 되는 저류층은 남서부 대륙붕 퇴적층 내 UB-7, V3 사암층을 대상으로 한 해양플랜트 설비로 Topside, Riser, Seabed pipeline, Wellbore를 설계하였다. Topside와 Seabed pipeline 중 지형의 변화로 인한 파이프라인의 수직방향 변화는 없는 것으로 가정하였으며, 연간 100~300만톤급 처리조건, 침식(erosion) 속도를 고려하여 각각 0.15, 0.13m로 설계하였다. 해저면의 수온은 4℃, 저류층의 압력과 온도는 19.
- 96MPa, 78℃로 고려하였다. 또한 porosity와 permeability는 각각 0.193, 100mD로 고려하였으며, 주입정은 저류층 상부의 해저면의 well head에서 수직으로 내려가는 것으로 가정하였다.
- 4에 도시한 바와 같이 가상의 파이프라인 수송 및 해양지중 저장지 시나리오를 가정하였다. 본 가상 시나리오에서 CO2 포집 플랜트는 해안에서 내륙으로 약 100km 거리에 위치하는 것으로 가정하였으며, CO2 저장 사이트는 울릉분지 근방 대륙붕으로 가정하였다. 따라서 수송 구간은 육상 100km, 해상 65km이며, CO2 저장지가 되는 저류층은 남서부 대륙붕 퇴적층 내 UB-7, V3 사암층을 대상으로 한 해양플랜트 설비로 Topside, Riser, Seabed pipeline, Wellbore를 설계하였다.
- 수송 및 주입플랜트 설계를 위하여 먼저 가상의 시나리오를 세워 적절한 설계인자 종류 및 범위 등을 조사 분석하였으며, 이에 근거하여 설계인자 및 외부 조건의 변화에 따른 수송 및 주입시스템의 성능을 분석하고, 설계 기준 수립 및 세부 설계 연구를 수행하였다. 본 연구의 CO2 수송 및 주입플랜트는 Fig. 4에 도시한 바와 같이 가상의 파이프라인 수송 및 해양지중 저장지 시나리오를 가정하였다. 본 가상 시나리오에서 CO2 포집 플랜트는 해안에서 내륙으로 약 100km 거리에 위치하는 것으로 가정하였으며, CO2 저장 사이트는 울릉분지 근방 대륙붕으로 가정하였다.
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