[논문]호주 오트웨이 프로젝트 염수층 내 CO2 주입에 따른 수리-역학적 연계거동 분석

박정욱; 신영재; 천대성; 박의섭

doi:10.7474/tus.2016.26.3.166

문제 정의

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연계해석기법을 통하 여 호주의 이산화탄소 지중저장 실증사업인 오트웨이 프로젝트(Otway project) 부지를 대상으로 CO₂ 주입에 따른 저장층의 수리-역학적 거동 특성을 살펴보았다. 해당 부지의 현장조사 자료와 지구통계기법을 통해 구현된 3차원 추계학적 지질모델을 바탕으로 해석모델을 작성하였으며, 200일간 총 30,000톤의 CO₂ 주입 시뮬 레이션을 수행하였다.
본 연구에서는 오트웨이 실증 부지의 3차원 지질모델을 바탕으로 TOUGH-FLAC 연동해석을 위한 해석모델을 작성하였다. 오트웨이 실증 부지의 지질모델링 과정은 한국지질자원연구원(2012)의 연구를 통해 상세히 보고된 바 있으며, 본 절에서는 수치해석에 활용한 3차원 지질격자 및 퇴적상 분포 모델링과 관련된 주요내용을 요약하여 기술하였다.
본 연구에서는 제2장에서 기술한 지질모델링 결과를 바탕으로 TOUGH-FLAC 연동해석을 위한 3차원 해석 메쉬를 작성하였다. TOUGH-FLAC 연동해석에서는 TOUGH2 코드와 FLAC3D 코드가 독립적인 해석을 수행하게 되므로 각 프로그램에서 동일한 형상의 해석 모델을 구성하여야 한다.
본 연구에서는 호주의 이산화탄소 지중저장 실증 사업인 오트웨이 프로젝트(Otway project) 부지를 대상으로 CO₂ 주입과 유동을 수치적으로 모델링하고 이에 따른 지층 내 수리-역학적 연계거동을 살펴보았다. 해당 부지의 물리검층과 시추코어 자료 및 지구통계기법을 통해 구현된 3차원 추계학적 지질모델을 바탕으로 해석모델을 작성하였으며, 수리-역학적 연계거동 해석을 위해 Rutqvist et al.

가설 설정

위 함수들에 사용되는 상수와 식 (1)의 a, 식 (2)의 c 값은 Rutqvist et al.(2008)의 연구를 참고하여 결정하였으며, 식 (2)의 잔류공극률은 초기공 극률의 90%인 것으로 가정하였다.
저류층의 물성은 Tenthorey et al.(2011)이 CRC-2공에서 채취한 실내 실 험결과를 토대로 결정하였고, 덮개암의 경우 RMR(rock mass rating)과 GSI(geological strength index)가 50과 45인 보통암을 가정하였다. Table 1은 TOUGH-FLAC 연동해석에 사용된 입력 물성을 정리하여 나타낸 것이다.
해석모델의 상부와 하부의 경계에서는 온도와 압력이 일정하게 유지되는 것으로 가정하였으며, 측면에서는 수직방향으로의 질량유동 및 열유동 유속(flux)이 제로인 Neumann 조건을 적용 하였다. CRC-2 공의 주입 구간에서 총 30,000톤의 CO₂가 200일에 걸쳐 주입되는 것으로 가정하였으며, 이를 위해 주입 구간에 해당하는 세 개의 해석요소(심도 1435.31~ 1450.39 m)에 각각 50톤/일(총 150톤/일)의 일정한 질량 속도를 설정하였다.
TOUGH-FLAC 연동해석에서는 TOUGH2 코드가 열수리 해석을, FLAC3D 코드가 역학적 해석을 독립적, 순차적으로 수행하게 된다. TOUGH2 해석의 초기조건의 경우, 이산화탄소 주입 전 저류층 내에 염수가 공극을 점유하고 있고, 주어진 심도에서 정수압 조건을 만족하는 것으로 가정하였다. 심도에 따른 온도와 압력 증가율을 각각 0.
층서-구조 모델링은 탄성파와 물리검층 자료를 기반으로 대상 지층의 3차원 구조를 도출하고 단층과 퇴적요소(depositional element)들의 횡적 연장성, 수직 상관성, 방향성을 분석하는 과정이며, 퇴적상 분포 모델링은 시추코어(CRC-1, CRC-2, Naylor-1) 관찰을 통해 구분된 퇴적상을 업스케일(upscale)하여 3차원 단위격자에 할당한 후 시추공 사이의 공간에서 암상의 분포를 추정하는 과정이다. 본 연구에서는 동일한 퇴적상 내에서는 수리적, 역학적 물성이 동일하다고 가정하였으므로 물성 분포 모델링 결과는 별도로 반영하지 않았다.
수직응력과 최소수평응력이 각각 최대주응력과 최소주응력으로 작용하여 정단층이 생성되기 용이한 응 력방향을 보이며, 제2장에서 기술된 바와 같이 실제 주입 정남쪽에 정단층이 위치하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 중간주응력의 영향은 고려하지 않았으며, 최대 수평응력과 최소수평응력이 동일한 것으로 가정하였다.
032℃/km, 10 MPa/km로 설정하고 정상상태해석(steady state analysis)을 수행하여 초기조건을 모사하였다. 이때 지표면의 온도와 압력조건은 각각 18℃, 0.1 MPa를 가정하였다. 해석모델의 상부와 하부의 경계에서는 온도와 압력이 일정하게 유지되는 것으로 가정하였으며, 측면에서는 수직방향으로의 질량유동 및 열유동 유속(flux)이 제로인 Neumann 조건을 적용 하였다.
1 MPa를 가정하였다. 해석모델의 상부와 하부의 경계에서는 온도와 압력이 일정하게 유지되는 것으로 가정하였으며, 측면에서는 수직방향으로의 질량유동 및 열유동 유속(flux)이 제로인 Neumann 조건을 적용 하였다. CRC-2 공의 주입 구간에서 총 30,000톤의 CO₂가 200일에 걸쳐 주입되는 것으로 가정하였으며, 이를 위해 주입 구간에 해당하는 세 개의 해석요소(심도 1435.
여기에서는 FLAC3D의 FISH 함수를 이용하여 경계에 위치한 절점과 면(face) 요소를 탐색하고 식별하여 응력 또는 변위와 관계된 경계조건을 설정하였다. 해석모델의 측면과 하부 경계면 절점들은 모든 방향에서 변위가 구속된 것을 가정하였고, 상부 경계면 절점들은 변위를 허용하되, 현지응력이 일정하게 유지되는 조건을 할당하였다. Fig.

제안 방법

2). 2005년부터 2010년까지 수행된 1단계(stage 1) 연구에서는 CRC-1 시추공을 통해 심도 2.1 km의 고갈가스전에 65,000 ton의 이산화탄소 저장이 성공적으로 이루어졌으며, Naylor 시추공이 이산화탄소 주입에 의한 지층 내 지구물리학적, 화학적 변화를 모니터링하는 관측정으로 사용되었다. 2단계(stage 2) 연구에서는 CRC-2 시추공(심도 1.
CO₂ 주입 대상층의 지질모델은 현지에서 획득한 시추코어와 탄성파 탐사 자료, 물리검층 자료를 바탕으로 슈럼버저(Schlumberger) 사의 페트렐(PETREL) 소프트웨어를 통해 구성되었다. 지질모델링 과정은 일반적으로 층서-구조 모델링, 퇴적상 분포 모델링, 수리적 물성 분포 모델링으로 구분된다.
, 1999)와 암반 및 지반의 역학적 거동 해 석프로그램인 FLAC3D(Itasca, 2013)를 연동하는 방법으로서 구성방정식을 통한 커플링이 아닌 두 프로그램 간의 해석결과 교환을 통한 연성해석이라고 할 수 있다. 두 프로그램 간의 연동은 TOUGH2의 비선형 반복계산(열-수리 유동해석)과 FLAC3D의 준정적 해석(역학적 거동해석)을 순차적으로 반복하는 방식으로 이루어지며, 이 과정에서 두 프로그램의 해석결과는 각각 TOUGH2 코드에 추가된 별도의 subroutine과 FLAC3D 내의 FISH 함수를 통해 구축된 연계 모듈을 통해 상호 교환된다. 이 과정에서 FLAC3D는 TOUGH2에서 계산된 열-수리적 해석결과(온도, 압력)를 입력받아 역학적 거동을 계산하게 된다.
세 시추공을 통해 획득한 퇴적상 분포를 바탕으로 3차원 지질격자의 비균질 퇴적상 분포를 추정하였으며(Fig. 7), 이 과정에서 퇴적상의 수직 베리오그램 모델링과 순차지표시뮬레이션(sequential indicator simulation, SIS)을 수행하였다. 순차지표시뮬레이션은 조건부 시뮬 레이션 기법 중 하나로 대상 자료가 정규분포를 따르지 않는 퇴적상과 같은 범주형 변수(categorial variable)의 공간 물성 추정에 유용하게 사용할 수 있고, 특이값들의 공간적 연결성을 기술할 수 있다는 장점이 있다(최종근, 2007).
시추공 물리검층과 탄성파 단면해석을 통하여 Parratte 층과 하부의 Skull Creek 층 사이에 광역 부정합면(SB3)이 존재함을 확인하였으며, 광역 덮개암의 상부 경계면(Horizon 1)과 광역 덮개암의 하부 경계면(Horizon 2)에 대비되는 탄성파 반사면을 선택하여 해석하였다. 상부 지층은 주로 이암으로 구성된 광역 덮개층으로 분류할 수 있으며, 하부 지층은 CO₂ 주입 구간인 사암층이 다.
TOUGH2 해석의 초기조건의 경우, 이산화탄소 주입 전 저류층 내에 염수가 공극을 점유하고 있고, 주어진 심도에서 정수압 조건을 만족하는 것으로 가정하였다. 심도에 따른 온도와 압력 증가율을 각각 0.032℃/km, 10 MPa/km로 설정하고 정상상태해석(steady state analysis)을 수행하여 초기조건을 모사하였다. 이때 지표면의 온도와 압력조건은 각각 18℃, 0.
그러나 본 연구의 모델은 지질모델링을 목적으로 기 작성된 격자를 바탕으로 작성되어 요소의 형태와 경계가 매우 불규칙한 형상을 갖는다. 여기에서는 FLAC3D의 FISH 함수를 이용하여 경계에 위치한 절점과 면(face) 요소를 탐색하고 식별하여 응력 또는 변위와 관계된 경계조건을 설정하였다. 해석모델의 측면과 하부 경계면 절점들은 모든 방향에서 변위가 구속된 것을 가정하였고, 상부 경계면 절점들은 변위를 허용하되, 현지응력이 일정하게 유지되는 조건을 할당하였다.
본 연구에서는 오트웨이 실증 부지의 3차원 지질모델을 바탕으로 TOUGH-FLAC 연동해석을 위한 해석모델을 작성하였다. 오트웨이 실증 부지의 지질모델링 과정은 한국지질자원연구원(2012)의 연구를 통해 상세히 보고된 바 있으며, 본 절에서는 수치해석에 활용한 3차원 지질격자 및 퇴적상 분포 모델링과 관련된 주요내용을 요약하여 기술하였다.
TOUGH-FLAC 연동해석에서는 TOUGH2 코드와 FLAC3D 코드가 독립적인 해석을 수행하게 되므로 각 프로그램에서 동일한 형상의 해석 모델을 구성하여야 한다. 이를 위해 PETREL 모델의 지형 및 퇴적상 정보를 ASCII 형식의 파일로 출력한 뒤, FLAC3D의 입력 형식과 TOUGH2의 입력 형식으로 변환하여 각 코드에서 동일한 요소와 절점 정보를 갖는 메쉬를 작성하였다. Fig.
주입에 따른 저장층의 수리-역학적 거동 특성을 살펴보았다. 해당 부지의 현장조사 자료와 지구통계기법을 통해 구현된 3차원 추계학적 지질모델을 바탕으로 해석모델을 작성하였으며, 200일간 총 30,000톤의 CO₂ 주입 시뮬 레이션을 수행하였다. 해당부지의 퇴적상은 크게 다섯 개의 퇴적상으로 이루어져 있으며, 사암층이 우세한 염수 대수층과 이암층이 발달한 덮개암으로 구분할 수 있다.

대상 데이터

사암의 두께는 하부구간에서 4~12 m, 상부구간에서 25~35 m로 다양하며, 사암층의 상부에 주로 이암으로 구성된 광역 덮개층이 분포한다. 2단계(stage 2) 연구의 주입 구간(CRC-2공)은 광역 덮개암의 바로 하부에 위치한 심도 1,440~1,447 m의 사암층이다.
주입 대상 지층은 북쪽 단층의 하반에 위치하며, 단층면은 주입 대상 지층의 상부로 연장되어 광역 덮개암의 일부를 자르고 지나간다. CRC-2 주입공으로부터 반경 약 300 m 거리를 해석영역으로 선정하였으며, 모델의 남쪽은 단층 경계이다. 층서-구조 모델의 3차원 단위격자는 평면상에서 가로, 세로가 약 20 m(수평방향), 높이가 약 2 m(수직방향)인 불규칙한 육면체 형태를 갖는다(Fig.
6). 구성된 지질모델 내 요소와 절점의 총개수는 각각 42,400개, 47,022개이며, 심도는 1331.4~1516.1 m이다.
층서 구조 모델은 3개의 주요 경계면에 의해 구분되는 2개의 지층으로 구성된다. 모델링에 사용된 3D 탄성파 자료는 단층의 방향을 기준으로 가로 1.9 km, 세로 1.6 km 영역 내에 설치된 인라인 159개, 크로스라인 195개를 통해 획득한 것이다. Fig.
퇴적상 분포 모델링에는 CRC-1, CRC-2, Naylor-1 공으로부터 획득한 시추코어 자료가 활용되었다. 퇴적 환경 분석 결과, Paaratte 층은 주로 삼각주 평원에 발달한 distributary channel, 하구에 발달한 proximal mouth bar와 distal mouth bar, 삼각주 전면부에 퇴적된 delta front 등으로 구성된다.

이론/모형

해당 부지의 물리검층과 시추코어 자료 및 지구통계기법을 통해 구현된 3차원 추계학적 지질모델을 바탕으로 해석모델을 작성하였으며, 수리-역학적 연계거동 해석을 위해 Rutqvist et al.(2002)이 개발한 TOUGH-FLAC 연동 해석기법을 이용하였다. 염수층 내 이산화탄소의 유동해석을 위해 TOUGH2의 ECO2N(module for mixtures of water, NaCl, CO₂) 모듈(Pruess, 2005)을 이용하였으며, 역학적 거동해석을 위해 FLAC3D의 Mohr-Coulomb 모델을 적용하였다.
(2014)의 연 구를 참고하여 결정하였다. 상대투수함수(relative perme-ability function)와 모세관압함수(capillary pressure function) 모델은 각각 van Genuchten - Mualem model(Mualem, 1976, van Genuchten, 1980, Pruess et al., 1999)과 van Genuchten model(van Genuchten, 1980, Pruess et al., 1999)을 적용하였다. 위 함수들에 사용되는 상수와 식 (1)의 a, 식 (2)의 c 값은 Rutqvist et al.
역학적 물성의 경우, 퇴적상을 크게 저류층(reservoir)과 덮개암(caprock or seal)으로 구분하여 설정하였으며, 구성모델은 모두 인장강도(tension cutoff)를 반영한 Mohr-Coulomb 모델로 설정하였다. 저류층의 물성은 Tenthorey et al.
(2002)이 개발한 TOUGH-FLAC 연동 해석기법을 이용하였다. 염수층 내 이산화탄소의 유동해석을 위해 TOUGH2의 ECO2N(module for mixtures of water, NaCl, CO₂) 모듈(Pruess, 2005)을 이용하였으며, 역학적 거동해석을 위해 FLAC3D의 Mohr-Coulomb 모델을 적용하였다.
한편, 역학적 거동 해석의 초기 조건 모사를 위하여 현지응력 측정값(van Ruth, 2007)을 이용해 심도에 따른 응력 증가율을 설정하였다. 수직응력과 최소수평응력이 각각 최대주응력과 최소주응력으로 조사되었으며, 심도에 따른 증가율은 각각 21.

성능/효과

주입 200일 경과 시 주입공으로 부터 수평방향으로 최대 약 200 m 거리까지 CO₂가 유동하는 것으로 나타났으며, 해석영역의 남쪽 경계인 단층대로는 CO₂유동이 거의 발생하지 않을 것으로 예측되었다. CO₂의 낮은 밀도로 인해 주입공 하부보다는 상 부에서 상대적으로 높은 CO₂ 포화도가 관찰되지만, 낮은 공극율과 투수계수를 갖는 덮개암(distal mouth bar) 의 영향으로 시간의 흐름에 따라 CO₂가 하부로 유동하는 경향을 확인할 수 있었다.
0에 가까운 지점일수록 전단파괴에 대해 취약한 응력 상태에 놓인 지점으로 해석할 수 있다. Table 1의 역학적 물성을 가정할 때, CO₂ 주입 전 퇴적층의 강도-응력비는 최소 2.3 이상으로서 전단파괴에 대해 안정한 응 력상태를 나타내었으며, CO₂ 주입 완료 시 주입공 하부에서 수평방향으로 약 120 m 구간까지 강도-응력비가 소폭 감소하였다. 그러나 압력과 유효주응력의 변화가 크지 않아 경미한 차이를 나타내었으며, CO₂ 주입이 저장층의 전반적인 역학적 안정성에 미치는 영향은 미미할 것으로 판단된다.
해당부지의 퇴적상은 크게 다섯 개의 퇴적상으로 이루어져 있으며, 사암층이 우세한 염수 대수층과 이암층이 발달한 덮개암으로 구분할 수 있다. 대수층의 수평적 연속성이 양호하여 덮개암을 관통하는 수직적 CO₂의 흐름은 관찰되지 않았고, 서쪽보다는 동쪽방향의 유동이 우세한 것으로 나타났다. 본 연구의 시뮬레이션 조건(총 30,000톤, 200일 주입) 하에서 주입공 부근의 압력 증가량은 0.
탄성파 단면 해석을 통해 시추공 남쪽에 두 개의 평행한 정단층을 확인하였으며, 두 단층은 서북서-동남동 방향으로 연장되며 거의 평행하게 발달하는 것으로 나타났다. 두 단층 중 북쪽에 위치한 단층은 북서쪽으로 거의 소멸되고, 남동쪽으로 가면서 수직변이가 커지는 것으로 나타난 반면, 남쪽에 위치한 단층은 단층의 양단으로 갈수록 수직변이가 감소하는 것으로 나타났다. 주입 대상 지층은 북쪽 단층의 하반에 위치하며, 단층면은 주입 대상 지층의 상부로 연장되어 광역 덮개암의 일부를 자르고 지나간다.
대수층의 수평적 연속성이 양호하여 덮개암을 관통하는 수직적 CO₂의 흐름은 관찰되지 않았고, 서쪽보다는 동쪽방향의 유동이 우세한 것으로 나타났다. 본 연구의 시뮬레이션 조건(총 30,000톤, 200일 주입) 하에서 주입공 부근의 압력 증가량은 0.5 MPa 이하로 나타 나 역학적 안정성에 미치는 영향이 크지 않을 것으로 예측되며, 해석영역의 남쪽에 위치한 단층으로의 유동도 미미한 것으로 나타났다.
상기 해석 결과를 종합적으로 살펴보면, 서쪽 방향보다는 동쪽 방향(X축 양의 방향)으로의 CO₂ 유동이 우세한 것으로 나타났다. 주입 200일 경과 시 주입공으로 부터 수평방향으로 최대 약 200 m 거리까지 CO₂가 유동하는 것으로 나타났으며, 해석영역의 남쪽 경계인 단층대로는 CO₂유동이 거의 발생하지 않을 것으로 예측되었다.
62 MPa/km이다. 수직응력과 최소수평응력이 각각 최대주응력과 최소주응력으로 작용하여 정단층이 생성되기 용이한 응 력방향을 보이며, 제2장에서 기술된 바와 같이 실제 주입 정남쪽에 정단층이 위치하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 중간주응력의 영향은 고려하지 않았으며, 최대 수평응력과 최소수평응력이 동일한 것으로 가정하였다.
한편, 역학적 거동 해석의 초기 조건 모사를 위하여 현지응력 측정값(van Ruth, 2007)을 이용해 심도에 따른 응력 증가율을 설정하였다. 수직응력과 최소수평응력이 각각 최대주응력과 최소주응력으로 조사되었으며, 심도에 따른 증가율은 각각 21.45 MPa/km, 14.62 MPa/km이다. 수직응력과 최소수평응력이 각각 최대주응력과 최소주응력으로 작용하여 정단층이 생성되기 용이한 응 력방향을 보이며, 제2장에서 기술된 바와 같이 실제 주입 정남쪽에 정단층이 위치하는 것으로 확인되었다.
15는 각각 주입공 주변에서의 압력과 유효주응력 변화를 보여주는 것으로, 주입공, 주입공 상부(이격거리 5m), 주입공 하부(이격거리 5 m)에서 계산 된 값이다. 시간의 경과에 따라 주입공 주변의 압력이 상승하지만 주입 후 5일 이후 비교적 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보이며, 주입 200일간의 압력 변화량이 0.5 MPa 이하로 비교적 작은 변화량을 보였다. 이는 주 입공 주변 퇴적층의 수평방향 연속성이 양호하고 공극률과 투수계수가 높아 압력 소산이 용이하기 때문이며, 저장층이 높은 주입도(injectivity)를 가짐을 의미한다.
유동이 우세한 것으로 나타났다. 주입 200일 경과 시 주입공으로 부터 수평방향으로 최대 약 200 m 거리까지 CO₂가 유동하는 것으로 나타났으며, 해석영역의 남쪽 경계인 단층대로는 CO₂유동이 거의 발생하지 않을 것으로 예측되었다. CO₂의 낮은 밀도로 인해 주입공 하부보다는 상 부에서 상대적으로 높은 CO₂ 포화도가 관찰되지만, 낮은 공극율과 투수계수를 갖는 덮개암(distal mouth bar) 의 영향으로 시간의 흐름에 따라 CO₂가 하부로 유동하는 경향을 확인할 수 있었다.
상부 지층은 주로 이암으로 구성된 광역 덮개층으로 분류할 수 있으며, 하부 지층은 CO₂ 주입 구간인 사암층이 다. 탄성파 단면 해석을 통해 시추공 남쪽에 두 개의 평행한 정단층을 확인하였으며, 두 단층은 서북서-동남동 방향으로 연장되며 거의 평행하게 발달하는 것으로 나타났다. 두 단층 중 북쪽에 위치한 단층은 북서쪽으로 거의 소멸되고, 남동쪽으로 가면서 수직변이가 커지는 것으로 나타난 반면, 남쪽에 위치한 단층은 단층의 양단으로 갈수록 수직변이가 감소하는 것으로 나타났다.

후속연구

1 km의 고갈가스전에 65,000 ton의 이산화탄소 저장이 성공적으로 이루어졌으며, Naylor 시추공이 이산화탄소 주입에 의한 지층 내 지구물리학적, 화학적 변화를 모니터링하는 관측정으로 사용되었다. 2단계(stage 2) 연구에서는 CRC-2 시추공(심도 1.4 km)을 통해 가스전 상부에 위치한 염수층에 2016년 5월까지 이산화탄소를 주입하여 주입 CO₂의 거동 모니터링 및 누출감지 기술의 검증을 실시할 계획이다.
반면, 추계학적 지질모델을 활용하면 비균질하고 불확 실한 지층의 특성을 보다 현실적으로 반영, 재현할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 본 연구에서 활용한 해석모 델은 다른 목적으로 기 작성된 3차원 지질모델을 활용하였으므로 수리-역학적 거동 해석에 부적합한 측면이 있다. 해석영역의 방향과 크기, 경계부의 불규칙한 배열, 불량한 종횡비의 격자 형태 등은 수치해석 결과의 신뢰도에 영향을 미칠 가능성이 있고, 단층대 자체를 지질모델의 경계로 설정하여 그 거동 특성을 적절히 반영하지 못한 한계가 있다.
또한, 2050년까지 지구의 온도 상승을 2°C 이하로 제한하기 위해서는 1870년대 이후 누적 이산화탄소 배출량이 약 2900 Gt 이하를 유지하여야 하나, 2011년까지 이미 2/3에 달하는 1900 Gt이 배출된 것으로 분석되었으며, 현시점에서 인위적 온실가스 배출을 멈추더라도 기후변화는 계속될 것으로 전망하고 있다.
해석영역의 방향과 크기, 경계부의 불규칙한 배열, 불량한 종횡비의 격자 형태 등은 수치해석 결과의 신뢰도에 영향을 미칠 가능성이 있고, 단층대 자체를 지질모델의 경계로 설정하여 그 거동 특성을 적절히 반영하지 못한 한계가 있다. 향후, 이와 같은 취약점들을 보완하여 보다 합리적인 지질모델링과 연계한 후속 연구를 수행할 예정이며, 추계학적 모델의 장점을 활용하여 해석결과의 불확실성을 평가해 볼 수 있을 것으로 기대된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초임계상태의 특징은?	CO2 지중저장 기술은 CO2를 초임계상태(supercritical state)로 심부 지하로 주입하여 격리 저장하는 방법으로서 CCS 기술 중 가장 안전하고 효율적인 방법으로 알려져 있다. 초임계상태란 물질이 액체의 용해성과 기체의 확산성을 동시에 갖는 상태로서 CO2의 경우 온도와 압력이 각각 31.1°C, 7.4 MPa 이상인 조건에서 초임계 상태를 유지할 수 있다. 이러한 이유로 심도 1000 m 하 부의 지층이 저장층으로 고려되며, 물에 비해 밀도가 크고 점성은 낮아 대규모 저장에 적합하다.
	CO2 지중저장 기술이란?	CO2 지중저장 기술은 CO2를 초임계상태(supercritical state)로 심부 지하로 주입하여 격리 저장하는 방법으로서 CCS 기술 중 가장 안전하고 효율적인 방법으로 알려져 있다. 초임계상태란 물질이 액체의 용해성과 기체의 확산성을 동시에 갖는 상태로서 CO2의 경우 온도와 압력이 각각 31.
	열-수리-역학적-화학적 연계거동 평가기술이 CO2 지중저장에 있어 중요한 이유는?	지반공학적 관점에서 CO2 지중저장과 관련된 가장 중요한 문제는 주입층과 상부 덮개암의 역학적 안정성과 CO2의 누출가능성을 평가하는 것이다. 고온고압 조건 지층 내에서 CO2 주입에 의한 유체 흐름은 주변 지층의 역학적화학적 특성에 영향을 미치며, 이는 다시 유체와 지반의 열적수리적 특성에 변화를 야기하는 등 복합적인 상호거동을 보이게 된다. 따라서 열-수리-역학적-화학적 연계거동 평가기술은 CO2 지중저장에 있어 매우 중요한 기술 요소 중 하나라고 할 수 있다.

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[국내논문] 호주 오트웨이 프로젝트 염수층 내 CO2 주입에 따른 수리-역학적 연계거동 분석
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