[논문]계면활성제 및 이산화탄소 연속 주입을 활용한 탄소 저감 기술

강석구; 정종원

doi:10.14481/jkges.2024.25.3.5

[국내논문] 계면활성제 및 이산화탄소 연속 주입을 활용한 탄소 저감 기술
Carbon Reduction Technology Applying the Surfactant and Carbon Dioxide Sequential Injection

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.25 no.3, 2024년, pp.5 - 11

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

초록
AI-Helper

이산화탄소 포집 및 지중 저장을 위해 유망한 지질학적 구조로는 대수층, 폐유전 및 가스전 등이 존재한다. 이 중 대수층은 다른 지질학적 구조에 비해 많은 양의 이산화탄소 저장이 가능한 것으로 판단됨에 따라 그 관심이 증가하고 있으며, 대수층의 특성을 반영하여 이산화탄소 저장 효율 향상을 위한 기술 개발이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 음이온성 계면활성제를 활용하여 공극수가 존재하는 마이크로모델 내 계면활성제 선 주입 후 초임계 이산화탄소 후속 주입에 따른 이산화탄소 저장 효율 평가를 수행하였다. 그 결과 선 주입되는 계면활성제 수용액의 농도가 증가함에 따라 이산화탄소 저장 효율이 개선되며, 농도가 낮을수록 이산화탄소 저장 효율 개선을 위한 더 많은 계면활성제의 주입이 필요한 것으로 나타난다. 또한 동일한 계면활성제 농도 조건에서 선행 연구의 계면활성제-초임계 이산화탄소 치환보다 계면활성제 선 주입 방식에서 이산화탄소 저장 효율은 약 30% 낮은 값을 나타내며, 본 연구의 최대 농도 조건에서 선행 연구와 유사한 이산화탄소 저장 효율을 나타낸다. 이러한 결과는 향후 대수층 내 이산화탄소 저장 효율 향상을 위한 계면활성제 적용 시 농도 결정에 활용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Promising geological structures for carbon dioxide capture and subsurface storage include aquifers, depleted reservoirs, and gas fields. Among these, aquifers are gaining attention due to their potential for storing significant amounts of carbon dioxide compared to other geological structures. Therefore, there is a growing interest in enhancing carbon dioxide storage efficiency by understanding the characteristics of aquifers and developing technologies tailored to their properties. In this study, the storage efficiency of carbon dioxide injection following surfactant pre-injection into porous micro-models was evaluated. The results indicate that as the concentration of the surfactant solution injected prior to carbon dioxide injection increases, storage efficiency improves. Conversely, lower concentrations require more surfactant injection to enhance storage efficiency. Furthermore, under identical surfactant concentration conditions, the storage efficiency from surfactant pre-injection prior to supercritical carbon dioxide injection is approximately 30% lower compared to surfactant-co-solvent substitution as observed in previous studies. However, under the maximum concentration conditions investigated in this study, similar storage efficiencies to those of previous studies were achieved. These findings are expected to guide concentration determinations for surfactant application aimed at enhancing carbon dioxide storage efficiency in aquifers in future studies.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. 3D image of Molecular structure of SDS (National Center for Biotechnology Information, 2023)
표 Table 1. Physical and chemical properties of SDS
그림 Fig. 2. Schematic diagram of high temperature and high pressure supercritical carbon dioxide injection system
그림 Fig. 3. Experimental pressure and temperature conditions considering phase diagram of carbon dioxide
그림 Fig. 4. Schematic of the water-surfactant-scCO₂ injection in the micromodel (a) water saturation (b) pre injection of surfactant solution (c) scCO₂ injection
그림 Fig. 5. Image processing result. On the injected volume of the 0.01 wt% solution (surfactant injection flow rate: 0.01 mL/min; supercritical carbon dioxide injection flow rate: 0.005 mL/min) (a) 0.5 PV (b) 1 PV (c) 2 PV
그림 Fig. 6. Supercritical carbon dioxide storage efficiency on the surfactant volumetric injection flow rate. According to the water-SDS-supercritical carbon dioxide injection (a) 1 PV injection (b) 2 PV injection
표 Table 2. Water-surfactant-supercritical carbon dioxide injection condition
그림 Fig. 7. Supercritical carbon dioxide storage efficiency on the surfactant injection volume. According to the surfactant injection volumetric flow rate (a) 0.01 mL/min (b) 0.05 mL/min
그림 Fig. 8. Comparison the supercritical carbon dioxide storage efficiency according to the injection method

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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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