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초록
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CCS (Carbon Capture and Storage)는 공업용 자원이나 에너지 기반의 자원으로부터 $CO_2$를 포집하여 고갈 유 가스전, 석탄층, 바다, 심부 대염수층 등에 저장하는 기술이다. 그러나 잠재적인 $CO_2$ 누출은 환경문제를 유발할 수 있기 때문에 저심도에서 $CO_2$의 누출을 검출할 수 있는 모니터링 기술이 필요하다. 따라서 본 연구는 인위적인 $CO_2$ 누출실험을 통해 지표면 부근에서 토양 $CO_2$가 확산되는 경향을 분석하고자 실시하였다. 시험대상지 "The Environmental Impact Evaluation Test Facility (EIT)"는 2015년에 충북 음성군 대소면에 설치되었다. 총 5개의 구역 중 2, 3, 4구역에서 약 34 kg $CO_2$/day/zone의 $CO_2$를 2015년 10월 26일부터 30일까지 주입하였다. $CO_2$ 플럭스는 LI-8100A를 이용하여 3구역의 누출구로부터 0m, 1.5m, 2.5m, 10m 지점의 지표면에서 11월 13일까지 매 30분마다 측정하였으며, $CO_2$ 농도는 GA5000을 이용하여 3개 구역의 누출구로부터 0m, 2.5m, 5.0m, 10m 지점의 15cm, 30cm, 60cm 깊이에서 11월 28일까지 1일 1회 측정하였다. $CO_2$ 플럭스는 누출시작 5일 후에 누출구로부터 0m 지점에서 확인되었으며 누출이 종료된 이후에도 11월 13일까지 계속 증가하였다. 2.5m, 5.0m, 10m 지점의 $CO_2$플럭스 간에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 한편, $CO_2$ 농도는 인위적인 $CO_2$ 누출이후 둘째 날에 3구역의 누출구로부터 0m 지점의 60cm 깊이에서 38.4%로 측정되었다. $CO_2$ 농도는 시간이 지날수록 수평적으로 더 넓게 확산되었으나, $CO_2$ 누출을 종료할 때까지 모든 구역에서 누출구로부터 5m 지점까지만 검출되었다. 또한, $CO_2$ 누출 마지막 날에 30cm와 60cm 깊이에서 $CO_2$ 농도는 각각 $50.6{\pm}25.4%$$55.3{\pm}25.6%$로 유사하게 측정되었으나, 15cm 깊이에서는 $31.3{\pm}17.2%$로 다른 지점에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타났다. $CO_2$ 누출을 종료한 후 모든 구역의 모든 깊이에서 $CO_2$ 농도는 약 1달 동안 서서히 감소하였지만 누출 직후보다는 여전히 높았다. 결론적으로 누출구로부터 가깝고 깊이가 깊을수록 $CO_2$ 플럭스와 농도는 높은 것으로 나타났으며, 누출이 된 $CO_2$ 기체는 누출이 멈추더라도 장기간 토양 내에 잔류할 수 있기 때문에 장기 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

CCS (Carbon Capture and Storage) is a technical process to capture $CO_2$ from industrial and energy-based sources, to transfer and sequestrate impressed $CO_2$ in geological formations, oceans, or mineral carbonates. However, potential $CO_2$ leakage exists and caus...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 인위적인 CO2 누출에 따른 저심도에서 CO2 기체의 확산경향을 분석하고자 수행하였으며, 연구결과 저심도 CO2의 시간과 공간에 따라 확산되는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 일반적으로 CO2 기체의 확산은 대기압의 영향을 받기 때문에 깊이에 따라 다른 경향을 보인다(Clements and Wilkening1974; Nilson et al.
  • 본 연구에서는 CCS 기술을 통해 지중 저장된 CO2의 누출을 정확하게 감지하고 정량화하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위해 인위적으로 지중에서 CO2를 누출시킨 후 시간, 거리, 깊이별 농도를 측정함으로써 누출된 CO2의 시공간적 확산경향을 분석하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저장된 CO2가 누출되는 시나리오는 어떻게 분류할 수 있는가? 2009). 저장된 CO2가 누출되는 시나리오는 주입정 또는 폐공을 통한 급격한 누출과 미 탐지된 단층과 같은 지질학적인미세한 결함으로 인한 점진적인 누출 등 크게 2가지로 나누어 볼 수 있다(Lee et al. 2009; Hwang etal.
CO2의 지중저장의 문제점은 무엇인가? 한편 CO2의 지중저장에는 적절한 부지선정과 정확한 포집ㆍ저장 기술을 개발하더라도 잠재적인 누출의 위험을 완전히 배제할 수는 없다(Lewicki et al.2005; Cortis et al.
CCS 저장지역의 광범위한 면적을 모두 모니터링하는 것은 쉽지 않은데, 이를 해결하기 위해 어떠한 판단이 필요한가? 안정적인 CCS 사업을 위해서는 CO2의 누출을 정확하게 검출하고 그 누출량을 정량화할 수 있는 모니터링 기술이 필요하지만 CCS 저장지역의 광범위한 면적을 모두 모니터링하는 것은 쉽지 않다. 그러므로 CO2가 토양 내에서는 주로 수직으로 이동하는 점을 고려하여 지질층의 구조를 분석함으로써 단층 등의 누출가능 지점을 선정한 후 해당 지점을 기준으로 선형 또는 면형 측정이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 한편, 본 연구에서는 시험지의 토양성질이 모두 동일한 것으로 간주하여 측정위치 별로 토양조사를 실시하지 않았지만, 추후 연구에서는 각 위치별 토양의 물리적 성질을 분석하여 CO2 기체의 거동에 미치는 영향을 구명할 필요가 있는 것으로 사료된다.
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참고문헌 (30)

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