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[졸업논문][환경경제학] 지하 대염수층에의 CO2 주입시 최적주입량 및 유동 분석

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목차
1. 서 론
2. 연구배경
2. 1. 지구온난화와 온실가스
2. 2. CCS (Carbon Capture & Storage)
2. 3. 격리 매커니즘
2. 4. 해외 기술개발 현황
3. 격리 대염수층 시스템 구성
3. 1. TOUGH2, ECO2N 소개
3. 2. 대염수층 시스템 구성
3. 2. 1. Input data, mesh maker
3. 3. Parameter study
3. 3. 1. 절대투과도에 따른 대염수층내 압력변화
3. 3. 2. 공극률에 따른 대염수층내 압력변화
3. 3. 3. 염수 농도에 따른 대염수층내 압력변화
4. 결과 분석 및 토의
4. 1. 대염수층의 임계 주입압을 고려한 CO2의 적정주입량 분석
4. 2. 대염수층에서 각 격리트랩의 비율계산 및 CO2 주입효율성 분석
4. 2. 1. 시간에 따른 각 격리트랩의 비율 분석
4. 2. 2. 주입량에 따른 각 격리트랩의 비율 분석
5. 결 론
6. 참고문헌

본문내용
2. 2. CCS(Carbon Capture & Storage)
CCS 기술은 에너지를 얻기 위해 사용되는 화석연료를 연소 또는 처리하는 과정에서 발생하는 CO2를 대기 중에 방출하지 않고 포집, 회수 하여 격리하는 모든 기술을 말한다. CO2 격리방법은 격리하는 장소에 따라 지중격리 (geological sequestration), 해양격리 (oceanic sequestration), 육상격리 (terrestrial sequestration)로 나눌 수 있다. 해양에 CO2를 주입하는 방법은 지중격리에 비해 격리량이 훨씬 커 가장 큰 잠재적인 CO2의 저장 대상지역이지만, 해양저장은 해양 생태계 문제로 현재 보류중이며, 산림이나 농경지 등의 육상 생태계를 이용한 육상격리는 환경적인 측면에서는 바람직하나, 많은 양을 격리하기 힘들고, 긴 시간을 필요로 한다는 단점이 있다. 지표저장은 이산화탄소를 고착시킨 광물의 저장소 문제가 야기되어 아직은 기초 기술 단계이다. 그에 비해 지중격리는 많은 연구가 추진되고 있는 대표적 기술로 내륙 혹은 해저의 깊은 지층에 이산화탄소를 저장하게 된다 (이산화탄소저감 및 회수기술개발사업단, www.cdrs.re.kr) 오랜 기간 동안 석유, 가스 또는 물을 포함하고 있던 검증된 지질구조에 CO2를 저장시키므로 누출 위험 없이 짧은 시간 내에 많은 양의 CO2를 안전하게 격리할 수 있으므로 가장 현실적인 방안이 될 수 있다. 현재까지 발견된 지중저장 사이트의 이산화탄소 저장 용량은 약 800Gt 으로 평가되며, 모든 지중에 저장할 수 있는 용량은 2,000Gt으로 추정된다(유동근 등, 한국지구시스템공학회지, 44(6), 572-585, 2007). CO2의 지중격리가 가능한 지질구조로는 고갈 유ㆍ가스전, 대수층, 심해저 퇴적층, 석탄층 등이 있다.
이중 고갈 유ㆍ가스전은 석유 또는 가스가 저장된 상태로 보존되어 온 구조로서 CO2를 안정적으로 격리할 수 있다. 2차회수가 진행 중인 유ㆍ가스전은 CO2 주입을 위한 별도의 주입정을 시추할 필요가 없으며, 생산중인 유ㆍ가스전은 개발전의 탐사과정이나 생산기간 동안의 저류층 특성규명 작업이 이미 수행되었으므로 그 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 또한 석유개발 산업분야에서는 CO2 주입을 통한 회수증진법이 오랜 기간 동안 수행되어왔으므로, 이 분야에 대한 다양한 기술이 축적되어 있다. CO2 주입을 통해 추가적으로 석유 또는 가스를 생산할 수 있는 경우, 경제적인 이익이 발생하여 CO2 격리 비용을 충당할 수 있으므로 고갈 유ㆍ가스전에 대한 CO2 격리는 미국이나 캐나다 등지에서 활발히 연구되고 있다.
석탄층에 CO2를 주입하면 석탄층에 흡착된 메탄가스를 탈착시키고, CO2가 흡착되어 격리된다. 이러한 메카니즘에 의해 많은 양의 CO2를 안전하게 격리할 수 있을 뿐만 아니라, 난채굴 석탄층에 존재하는 메탄가스를 회수하여 경제적인 이익을 얻을 수 있는 장점 때문에 미국 등에서 많은 연구가 수행되고 있다.
본 논문은 지중격리중 대염수층 격리에 대하여 다루어 보고자 한다. 심부염수층은 해수보다 더 높은 염분농도로 채워진 다공질의 암석으로서 전세계 대부분의 지역에 존재하기 때문에 이산화탄소 저장을 위한 아주 큰 공간을 가지고 있다. 심수대수층의 구조들은 주로 배사구조나 혹은 이와 유사한 형태를 가지며 구조의 상부에는 불투성의 덮개암이 존재하여 가스의 방출을 억제하거나 어렵게 함으로서 오랜 기간 이산화탄소를 저장할 수 있는 공간 구조를 의미한다. 이산화탄소를 저장하기 위한 대수층의 물리화학적 특성은 다음과 같
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