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포항분지 영일층군 내 이산화탄소 주입에 의한 물-덮개암-가스 반응에 대한 지화학적 모델링
Geochemical Modeling on Water-caprock-gas Interactions within a CO2 Injected in the Yeongil Group, Pohang Basin, Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.54 no.1, 2021년, pp.69 - 76  

김선옥 (부경대학교 에너지자원공학과) ,  왕수균 (부경대학교 에너지자원공학과) ,  이민희 (부경대학교 지구환경과학과)

초록
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이 연구에서는 포항분지 영일층군 덮개암 시료의 광물학적 특성을 파악하고, 이산화탄소 주입으로 인해 발생할 수 있는 물-암석-가스의 상호작용을 지화학 모델링을 이용하여 규명하였다. 이를 위하여 XRD, MICP, BET 분석을 실시하여 덮개암의 광물암석학적 및 공극 특성을 파악하였고, 광물학적 연구 결과와 공극수의 물리화학적 변수 자료들을 이용하여 이산화탄소 주입 후 단기간 변화와 장기간 영향을 파악하기 위하여 두 단계의 지화학 모델링(The Geochemist's Workbench 14.0.1)을 수행하였다. 연구 결과, 포항분지 영일층군의 덮개암은 석영, 알바이트, K-장석으로 주로 구성되어 있고, 소량의 백운모, 황철석, 방해석, 카올리나이트, 몬모릴로나이트로 이루어져 있다. 지화학 모델링 결과, 이산화탄소의 주입 후 덮개암은 방해석의 용해로 인해 공극률이 증가하고 알바이트와 K-장석의 용해 결과 도소나이트와 은미정질 실리카(칼세도니)가 침전되었다. 주입이 완료된 두 번째 단계에서는 방해석과 알바이트의 용해 결과 도소나이트와 은미정질 실리카(칼세도니)의 침전이 일어나며, 이 반응으로 인해 pH는 증가하였다. 또한 덮개암에서 이산화탄소를 포획할 수 있는 광물은 도소나이트 임을 알 수 있었다. 이러한 연구 결과는 장기간의 이산화탄소 지중 저장에 있어 광물 포획의 효율성을 정량적으로 평가하는 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study is to identify the mineralogical properties of caprock samples from drilling cores of the Pohang basin, which is the research area for the demonstration-scale CO2 storage project in Korea. The interaction of water-rock-gas that can occur due to CO2 injection was identified using geochemic...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 1을 이용하였으며, 지중 주입된 이산화탄소가 덮개암과 대수층에서 발생할 수 있는 지구화학적 변화를 예측하기 위하여 100일 동안 이산화탄소를 주입하고, 주입 종료 후에는 장기 격리 기간을 10, 000 년으로 설정하였다. 100일 동안의 이산화탄소 주입 단계는 이산화탄소 주입과 동시에 대수층과 덮개암의 즉각적인 변화를 예측하기 위한 것이며, 10, 000년 동안의 장기격리는 이산화탄소 지중저장의 장기적 효과에 대한 영향을 평가하기 위한 것이다. 지화학 모델링을 수행하는 동안 연구지역에서의 물-암석-가스의 지화학적 변화를 통해 침전되거나 용해되는 광물상의 양과 부피를 평가하고, 공극률의 변화에 대한 영향을 예측할 수 있다.
  • 이를 위하여 연구 지역의 지하 800m 이하에 존재하는 덮개암의 광물학적 및 암석학적 특성을 규명하고, 지화학 모델링을 이용하여 광물의 용해와 침전, 공극률의 변화 등을 파악하였다. 또한 장기간 반응을 통하여 주입된 이산화탄소-물-덮개암 간의 상호 반응 결과로서 광물 조성의 변화에 대하여 고찰하고자 하였다.
  • 이 연구는 이산화탄소 지중 주입 실증 연구 지역인 포항 분지 영일만 일대의 심부 지층을 대상으로 지화학 모델링 프로그램을 이용하여 이산화탄소의 주입에 의한 덮개암-물-가스의 상호작용에 의한 장기적인 안정성을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 연구 지역의 지하 800m 이하에 존재하는 덮개암의 광물학적 및 암석학적 특성을 규명하고, 지화학 모델링을 이용하여 광물의 용해와 침전, 공극률의 변화 등을 파악하였다.
  • 이 연구는 포항분지 영일층군의 덮개암 시료의 광물학적 및 암석학적 특성을 파악하고, 이산화탄소 주입으로 인해 발생할 수 있는 물-암석-가스의 상호작용을 지 화학모델링을 이용하여 규명하였다. 이를 위하여 3개 덮개암층에서 채취된 코어 시료를 대상으로 XRD, MICP, BET 분석을 실시하여 광물암석학적 및 공극 특성을 정량적으로 파악하였고, 광물학적 연구 결과와 공극수의 물리 화학적 변수 자료들을 이용하여 이산화탄소 주입 후 단기간 변화와 장기간 영향을 파악하기 위하여 두 단계의 지화학 모델링(The Geochemist’s Workbench 14.

가설 설정

  • 지화학 모델링을 수행하는 동안 연구지역에서의 물-암석-가스의 지화학적 변화를 통해 침전되거나 용해되는 광물상의 양과 부피를 평가하고, 공극률의 변화에 대한 영향을 예측할 수 있다. 이산화탄소-공극수-덮개암과의 상호반응에 대한 지화학 모델링에서는 덮개암을 구성하는 광물의 열역학 데이터와 정량적 분석 값, 공극수의 물리화학적 변수(pH=5.98, Na+=22, 990 mg/l, Cl-=35, 450 mg/l)들이 필요하며, 반응이 시작됨과 동시에 가스와 공극수 사이에 완전한 혼합이 이루어졌다고 가정하였다.
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