초록 ▼

□ 연구개요
이 연구에서는 이산화탄소(CO₂) 지중저장의 효율적 모니터링을 위해 머신러닝 기반의 4차원 탄성파 모니터링 기술을 개발하였다. 머신러닝 알고리듬을 적용하여 탄성파 자료의 내삽, 정규화 및 속도 정보 추출 기술이 개발되었으며, 개발된 기술은 탄성파 탐사 자료의 처리 시간과 비용을 크게 절감하고, 지중 저장된 이산화탄소의 확산 및 누출 모니터링의 정확성을 크게 향상시켰다. 이 연구를 통해 CCS 프로젝트의 성공적인 실행 및 안정성 모니터링을 위한 독자적인 첨단 기술을 확보 하였다.

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□ 연구개요
이 연구에서는 이산화탄소(CO₂) 지중저장의 효율적 모니터링을 위해 머신러닝 기반의 4차원 탄성파 모니터링 기술을 개발하였다. 머신러닝 알고리듬을 적용하여 탄성파 자료의 내삽, 정규화 및 속도 정보 추출 기술이 개발되었으며, 개발된 기술은 탄성파 탐사 자료의 처리 시간과 비용을 크게 절감하고, 지중 저장된 이산화탄소의 확산 및 누출 모니터링의 정확성을 크게 향상시켰다. 이 연구를 통해 CCS 프로젝트의 성공적인 실행 및 안정성 모니터링을 위한 독자적인 첨단 기술을 확보 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
이 연구의 핵심 목표는 이산화탄소의 지중저장을 모니터링하기 위해 머신러닝 기법을 활용한 4차원 탄성파 모니터링 기술 개발이다. 목표 달성을 위해 첫째로 머신러닝 알고리듬을 이용한 탄성파 자료 처리 기술을 개발하였으며, 기존의 방법들과 비교하여 성능 개선을 보였다. 개발된 attention 기반의 딥러닝 기법은 탄성파 자료의 내삽 과정에서 높은 정확도를 달성했으며, simplex 기반 알고리듬을 이용한 탄성파정규화 기법은 현장 자료가 지니는 불규칙성을 극복하는데 뛰어난 성능을 보였다. 이는 모니터링 과정에서 흔히 발생하는 자료 누락, 자료들 간의 불일치, 잡음 문제 등을 효과적으로 해결하여, CCS 프로젝트의 성공적인 운영에 기여할 수 있는 중요한 요소이다. 둘째로 지중 저장된 이산화탄소의 확산 분포 및 누출 모니터링을 위해 고성능의 4차원 탄성파 속도정보 추출 기술을 개발했다. 이 기술은 지중에 저장된 이산화탄소의 거동을 정밀하게 분석할 수 있는 능력을 보였으며, 머신러닝 알고리듬 적용으로 인해 기존 방법들에 비해 높은 효율성을 나타냈다. 개발된 기술은 주입되는 이산화탄소의 공간적인 지중 분포의 변화를 다른 방법들에 비해 정확하게 제공함으로써, CCS 주입 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 이산화탄소의 지중저장 후에 중요해지는 확산 및 누출 감시에서도 중요한 역할을 수행할 수 있을 것이다. 따라서 이 연구는 연구목표에 잘 부합하는 모든 기술들을 성공적으로 개발하였으며 모든 성과를 달성 완료하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
이 연구에서 개발된 머신러닝 기반 내삽 및 정규화 알고리듬은 이산화탄소 지중저장 모니터링 시 획득되는 현장자료의 질을 빠른 시간 내에 현저히 개선시킬 수 있어 해석 결과의 정확성을 향상 시킬 수 있다. 또한 자료의 질이 향상된 자료에 개발된 머신러닝 기반 4차원 탄성파 모니터링 기술을 적용시켜 주입된 이산화탄소의 정확한 4차원적인 거동을 빠르게 모니터링 하면 주입을 보다 효율적이고 안전하게 수행할 수 있게 된다. 이는 CCS 프로젝트의 운영비용을 최적화하고 안정성을 확보하며, 지중저장된 이산화탄소의 확산 및 누출 감시의 정확도를 높이는 데 직접적으로 기여할 수 있다.
또한 개발된 기술들은 국내외 저명 학술지나 학회에 발표된 최신의 기술들로 차후 현장적용성에 대한 검증이 완료되면 해외 CCS 사업 현장에 기술이전도 가능하다. 한편, 개발된 각각의 자료 처리 알고리듬이나 속도 변화 모니터링 기술은 CCS 현장의 자료뿐만이 아닌 다른 탄성파 자료의 처리나 탄성파를 이용한 모니터링 자료에도 활용이 가능하여 향후 많은 사용이 기대된다.
이 연구는 현장자료와 머신러닝 기술이 가지는 특성을 공학적으로 면밀히 분석하여 가장 효율적인 방법을 개발해내어 탄성파 모니터링의 정확도와 효율성을 극대화하는 새로운 패러다임을 제시하였다. 이를 통해 CCS 프로젝트의 경제성 및 안정성을 높여, 대기 중에 배출되는 이산화탄소량을 감소시켜 환경규제 준수에 기여할 수 있다. 또한, 지중 저장되는 이산화탄소의 정확한 모니터링을 통해 누출 위험을 최소화하여 지속 가능한 환경 관리와 지구 온난화 방지에 기여할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구목표 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 4
• 다. 연구의 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 가. 기술적 측면 ... 17
• 나. 경제적 및 사회적 측면 ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 38