[논문]계면활성제를 활용한 이산화탄소 상태에 따른 주입특성 평가

강석구; 정종원

doi:10.14481/jkges.2023.24.6.5

계면활성제를 활용한 이산화탄소 상태에 따른 주입특성 평가
Characteristic of Injection According to CO2 Phases Using Surfactants 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.24 no.6, 2023년, pp.5 - 11

강석구 (Department of Civil Engineering, Chungbuk National University) , 정종원 (Department of Civil Engineering, Chungbuk National University)

초록
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석탄 및 석유와 같은 전통적인 화석 연료는 연소 시 발생하는 열을 통해 에너지를 공급한다. 이러한 과정에서 대기 중에 이산화탄소를 배출하고 지구 온난화를 유발한다. 이산화탄소 저감을 위해 많은 연구들이 수행되고 있다. 이러한 방안 중 하나로, 이산화탄소 지중 저장 기술이 관심을 받고 있다. 이산화탄소 지중 저장은 플랜트 등에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 덮개암 하부 포화지반층에 이산화탄소를 주입하여 저장하는 방법을 일컫는다. 하지만, 제한된 공간에 더 많은 양의 이산화탄소 저장을 위해서는 저장 효율의 향상이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 계면활성제를 활용하여 이산화탄소 지중 저장의 효율을 향상하고자 한다. 또한, 지중저장소의 위치에 따라 압력 및 온도가 상이하기 때문에 이산화탄소는 기체, 액체 및 초임계 상태로 존재가능하다. 따라서, 이산화탄소 상태에 따른 저장 효율 특성을 평가하였다. 그 결과, 주입속도 및 계면활성제의 활용은 저장 효율의 향상을 기대할 수 있고, 그 효과는 기체, 액체 및 초임계 상태 이산화탄소에 발휘되는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The engineering industry heavily relies on fossil fuels such as coal and petroleum to generate energy through combustion. However, this process emits carbon dioxide into the atmosphere, leading to global warming. To mitigate this issue, researchers have explored various methods to reduce carbon dioxide emissions, one of which is carbon dioxide underground storage technology. This innovative technology involves capturing carbon dioxide from industrial plants and injecting it into the saturated ground layer beneath the earth's surface, storing it securely underground. Despite its potential benefits, carbon dioxide underground storage efficiency needs improvement to optimize storage in a limited space. To address this challenge, our research team has focused on improving storage efficiency by utilizing surfactants. Furthermore, we evaluated how different carbon dioxide states, including gaseous, liquid, and supercritical, impact storage efficiency based on their respective pressures and temperatures within the underground reservoir. Our findings indicate that using surfactants and optimizing the injection rate can effectively enhance storage efficiency across all carbon dioxide states. This research will pave the way for more efficient carbon dioxide underground storage, contributing to mitigating the environmental impact of fossil fuels on the planet.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. CO₂ emission caused by fossil fuel from 1990 to 2020 (a) CO₂ emission of global (b) CO₂ emission of China, USA, EU and India (Jackson et al., 2022)
그림 Fig. 2. Courtesy of a schematic diagram with geological carbon dioxide storage
그림 Fig. 3. Courtesy of Schematic structure about surfactant
표 Table 1. 2050 carbon neutral strategy of KOREA (Government of the Republic of Korea, 2020)
그림 Fig. 4. Variation of interfactial tension and contact angle with pressure (a) interfacial tension (b) contact angle (modified from Kim and Santamarina, 2014)
그림 Fig. 5. Molecular structure of SDS
그림 Fig. 6. Schematic diagram of micromodel system
그림 Fig. 7. Experimental pressure and temperature conditions considering phase diagram of carbon dioxide
그림 Fig. 8. Images after CO₂ injection test (flow rate: 0.01 ml/min, pressure: 8 MPa and temperature: 40°C) (a) pure water (b) 0.01 wt% SDS (c) 0.02 wt% SDS
표 Table 2. Physical and chemical properties of SDS
표 Table 3. Temperature and pressure conditions of each phase
그림 Fig. 9. Displacement ratio on carbon dioxide injection flow rate (a) water (b) SDS (gas phase) (c) SDS (liquid phase) (d) SDS (supercritical phase)
그림 Fig. 10. Displacement ratio of SDS (0.01 wt%) on carbon dioxide phase

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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].

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