• 터널과지하공간
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• 제18권3호
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• pp.175-184
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• 2008

본 고에서는 온실가스 감축방안으로 배출 $CO_2$를 지하심부에 격리 저장시키는 지중 저장기술의 국내외 기술동향을 살펴보고 지반 및 암반공학적 관련기술로서 $CO_2$ 주입에 따른 대상지층의 역학적 안정성 및 누출경로 평가를 위한 열-수리-역학적 연계해석기술 및 적용사례, 기술개발요소를 소개하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.1-12
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• 2013

본 고에서는 $CO_2$ 지중저장과 연계한 원유회수증진 기술을 소개하였다. 원유회수증진을 목적으로 $CO_2$를 저류층 내에 주입하는 $CO_2$ EOR 기술은 장기적인 관점에서 $CO_2$를 지하 심부 암반에 저장하는 CCS 기술로 전환할 수 있다. CCS와 연계한 $CO_2$ EOR 기술은 EOR에 필요한 대규모 $CO_2$ 공급원을 확보할 수 있는 장점이 있으며 원유 회수율 증진에 따른 편익 발생으로 CCS를 위한 일련의 프로세스 중, 특히 포집 분야에 경제성을 부가할 수 있는 장점이 있다. 이러한 CCS와 연계한 $CO_2$ EOR 기술의 특징 및 시장 전망을 살펴보고 국외의 대표사례로 Weyburn $CO_2$ EOR 프로젝트를 소개하였다. 또한, 안정적이고 경제적인 $CO_2$ EOR 실시에 필요한 제반 기술 요소를 분석하고 $CO_2$ 주입중 및 주입후 장기운영과정에서의 미소진동 계측, $CO_2$의 최소혼화압력 및 최대주입압력의 사전설계 등의 암반공학적 쟁점들을 소개하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.37-43
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• 2006

2006 년도에 호주 온실가스 기술에 대한 협력연구센터$(CO_2CRC)$는 채굴 후의 가스 저류층내에 $CO_2$를 저장하는 시험 연구의 수행을 계획하고 있다 (승인이 필요함). Otway Basiu Pilot Program (OBPP)은 지하 $CO_2$ 저장이 경제적이며 환경적으로 지속가능함을 보이는 것이 목표이다. 이는 $CO_2$ 저장 프로그램으로는 세계에서 처음으로 채굴 후 가스 저류층을 활용하는 것이므로 여기서 얻어질 경험은 현재 수행중이거나 계획중인 국제적 $CO_2$ 저장 프로그램에 귀중한 하나의 분야를 더할 것이다. OBPP의 중요한 요소는 주입된 $CO_2$ 의 거동을 추적하고 지하 저강이 성공적임을 입증하기 위해 적절한 지구물리학적 모니터링 전략의 설계이다. 이 논문은 Otway Basin 저류층에 $CO_2$를 주입할 때의 중력 반응을 예측하는 모델링 결과를 보여주며, 그 목적은 탄성파탐사가 아닌 물리탐사 방법으로 탐지가능한 최소 $CO_2$ 부피를 결정하는 데에 있다. 모델링 결과는 계산된 $CO_2$ 부피가 최소 10,000 ton 일 경우에도 기존 관측정과 계획된 주입정내에서 10 m 간격으로 중력을 측정하면 훌륭한 수직 해상도를 제공할 것임을 말해주나, 수평적인 연장에 대한 해상도는 더 좁은 간격의 추가 시추공이 없다면 불가능한 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.59-71
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• 2023

온실가스 감축과 탄소 중립의 실현을 위해서 탄소의 포집, 저장(carbon capture, and storage, CCS) 기술은 매우 중요하다. CCS는 CO₂ 저장을 중점적으로 함으로써, 포획된 CO₂를 지하 저류층 내부에 영구적으로 보관하는 역할을 한다. CO₂--EOR(enhanced oil recovery)은 CCS의 한 형태로, 오일 회수 촉진을 위해 CO₂를 지하 내부로 주입시켜 잔류 오일 회수에 도움을 줄 뿐만 아니라 CO₂가 지하에 저장되어 탄소 중립에도 기여하는 기술이다. 이 CO₂-EOR은 혼화공법과 비혼화공법으로 분류하며 혼화공법의 대표적인 방식인 CO₂-WAG(water alternating gas)는 물과 CO₂를 저류층 내부에 교대로 주입하여 오일을 생산하고 CO₂를 저장하는 공법이다. WAG 방식은 주입 유체의 돌파를 조절할 수 있어 오일 회수에 유리한 특징을 보이며, 흡입과 배출 과정 중에 상대투과도의 이력현상을 유도해 CO₂의 잔류 격리량을 확대할 수 있다. 본 연구에서는 CO₂-EOR 과정에서의 석유회수증진 효과와 CO₂가 지중에 저장되는 메커니즘을 설명하였으며, CCS와 연계한 CO₂-EOR 적용 사례를 소개하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권6호
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• pp.475-483
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• 2007

에너지원으로서 LNG 수요뿐 아니라 온실가스인 이산화탄소의 처분에 대한 필요성이 점차 증가되고 있어, 이를 위한 많은 저장시설이 요구된다. 이러한 저장시설은 안전성과 국토의 효율적 이용 등으로 인하여 지하화하는 경향이 있다. 이와 같은 온도특성을 고려해야하는 물질에 대한 지하저장시설의 건설에 있어서, 암석의 열물성은 열역학적 특성과 함께 저장시설의 설계 및 유지관리를 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 암석입자의 크기와 실험온도범위를 고려하여 스트레인 게이지를 이용하여 암석의 열팽창계수를 실험적으로 측정하였다. 실험결과 열팽창계수는 온도가 내려감에 따라 감소하였으며, 국내 대표암석인 화강암에 대한 선열팽창계수의 온도관계식을 제안할 수 있었다. 본 연구에서 수행된 온도변화에 따른 시험결과는 지하저장소의 열역학적 안정성 해석과 열전파 특성을 규명하기 위한 해석에 주요 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.309-317
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• 2010

CCS는 "이산화탄소의 포집 및 저장 기술"의 약어로서, 화석연료를 사용하는 화력발전소, 제철소 등에서 대규모로 배출하는 이산화탄소를 저감하기 위한 방법이다. CCS는 화석연료의 연소에서 발생되는 가스를 포집하여, 압축, 수송, 주입의 프로세스를 거처서 깊은 지하에 영구적으로 저장한다. CCS를 기존 화력발전소에 적용시에는 CCS 설비가 없는 발전소에 비해 약 80~90%의 이산화탄소를 줄일 수 있다. IPCC의 보고서에 의하면, CCS는 2010년까지 이산화탄소 총 감축량의 10~55%를 감당할 수 있는 경제적 잠재력이 있다고 보고되고 있다. 본 고에서는 CCS 기술의 해외 적용 사례 및 관련 핵심 기술 동향에 대해 간략하게 소개하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.306-314
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• 1999

핵폐기물 저장공간과 같이 대규모 터널형 지하공간내에서의 환기량, 온/습도, 오염물질 농도 예측은 공간건설 및 운영을 위하여서 뿐만 아니라 화재등과 같은 비상시의 대처방안 강구를 위하여 반드시 필요하다. 본 연구에서는 압축성 가정하에서 autocompression의 영향을 고려한 자연환기압 계산 fan 및 regulator의 최적 위치 및 용량 결정, 암반 열물성 및 암반 표면으로부터의 증발, 응축에 의한 수분함유량 변화를 고려한 온/습도 계산, 이류확산에 기초한 오염물질 농도 분포 계산 기능을 갖춘 네트워크형 지하공간 환경예측 모델을 개발하였다. 온/습도 예측 모델을 군수물자 지하 저장공간에 적용한 결과 실측값과 상대오차는 건구온도 1.5~2.9%, 습도온도 0.6~6.1%로 나타났다. 도로터널 2개소를 대상으로한 실험결과 외부 입기만에 의한 확산계수는 9.78과 17.35$m^2$/s 큰 편이었으나 차량 운행과 환기설비의 작동시에는 이류확산만을 고려한 경우 CO 및 매연 농도의 상대오차가 5.88과 6.62%로 비교적 작게 나타났다. 이는 대부분의 터널형 지하공간에서의 농도 분포는 이류확산만에 의하여 추정이 가능함을 의미한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.999-1009
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• 2014

본 연구에서는 실제 지하구조물에 사용되었던 제원과 배합에 대하여, 자재생산단계, 운송단계, 시공단계, 탄소저장량, 보수단위 탄소배출량을 고려하여 RC 지하구조물의 탄소배출 및 흡수량을 내구수명에 따라 평가하였다. 혼화재료를 포함한 4가지 배합이 고려되었고, 마이크로 모델을 이용하여 이산화탄소 확산계수를 도출하였다. 탄산화 내구한계상태를 고려하여 탄소 배출 및 흡수량을 평가하였는데, 단위 시멘트량이 높은 배합에서 초기탄소배출량이 높게 평가되었으며, 탄산화 진행속도가 증가함에 따라 이산화탄소 저장량은 증가하였다. 또한 대기 중의 이산화탄소 농도인 실측치(600ppm)이외에 다양한 이산화탄소 농도를 고려하여 RC 지하구조물의 탄소배출 및 흡수량을 평가하였다. 이산화탄소 농도의 증가로 탄산화 진행속도가 증가함에 따라 보수횟수가 증가하여 탄소배출량이 높게 평가되었다. 사용수명동안 전체 탄소 발생량을 감소하기 위해서는 OPC사용을 통해 탄소 흡착량을 늘리는 것보다 플라이애쉬와 같은 혼화재료를 치환하여 초기 탄소배출량을 줄이는 것이 결정적이다. OPC 생산시 과다한 $CO_2$가 발생하고 사용중의 탄소 흡착은 피복콘크리트에 국한하여 큰 효과를 나타내지 못하기 때문이다.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.293-303
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• 2016

이산화탄소 지중저장 기술은 이산화탄소 저감을 위한 가장 효과적인 방법 중 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소 저장조건을 실험실에서 모사하였다. 사암과 셰일 시료를 1M NaCl 용액에 포화시킨 후 $45^{\circ}C$, 10기압의 조건에서 4주 동안 반응시키며 물리적 성질과 미세구조적 성질의 변화를 측정하였다. 부피, 밀도, 탄성파속도, 포아송비, 동탄성계수 등 모든 항목에서 사암 시료에 비해 셰일 시료의 물리적 성질 변화가 크게 나타났다. X선 단층촬영을 통한 미세구조 분석 결과 두 가지 시료 모두에서 공극의 총개수가 감소하였고, 각각의 공극들이 가지는 평균 부피, 평균 표면적, 평균 등가직경 등이 변화하였다. 이는 이산화탄소와 광물의 반응으로 인한 점토 광물의 팽창 및 유출이 원인인 것으로 판단된다. 본 연구결과는 이산화탄소 지중저장 시 발생되는 암반의 물리적, 미세구조적 변화를 예측하는 데 효과적으로 이용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.13-30
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• 2013

$CO_2$를 지중저장하는 과정에서 유체압력의 증가로 인한 단층 활성화는 저장영역의 기밀성 유지에 중대한 영향을 미치며, 상황에 따라 저장기능의 회복 또는 저장중인 $CO_2$의 처리 문제 등으로 확대될 수 있다. 따라서 현지조사 결과의 불확실성을 최소화하고 이를 토대로 부지 선정과 주입압력 결정 단계에서 실제 조건에 가까운 모델링을 수행하여 저장영역 내 단층의 안정성과 $CO_2$ 누출 가능성을 평가하여야 한다. 본 연구에서는 이와 관련된 기존 연구 결과들을 살펴봄으로써 연구 동향 및 연구 방법에 대한 정보를 제공하고자 하였다. 먼저 인위적으로 지반에 주입된 유체 또는 자연 생성되어 응집되어 있던 $CO_2$에 의해 지진활동이 일어났던 사례들을 조사하였으며, 현지응력의 크기 및 방향, 단층 및 유체압력 분포 자료를 획득하는 방법에 대해 살펴보았다. 그리고 단층 활성화 가능성 평가 및 지진활동 시 진동 크기 추정, 활성화에 따른 $CO_2$ 누출 모델링 관련 연구 사례를 정리하였다.