• 자원환경지질
• /
• 제42권5호
• /
• pp.403-412
• /
• 2009

이산화탄소의 지중저장이 가능한 것으로 알려진 대염수층에서, 과임계이산화탄소 접촉에 의한 대표적 규산염 광물인 장석류의 지화학적 변화를 규명하기 위해 고압셀 실험을 실시하였다. 단일 시료광물인 사장석($[Ca:Na_2]O{\cdot}Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$)과 정장석($KAlSi_3O_8$) 슬랩을 과임계이산화탄소를 형성하는 지중 조건을 재현한 고압셀 내부(100 bar, $50^{\circ}C$)에 고정시킨 후, 과임계이산화탄소와 30일 이상 반응시켰다. 고압셀 실험은 pH 8로 적정한 증류수(염수의 pH)를 포함한 과임계이산화탄소-염수-장석 반응과 염수를 제외한 과임계이산화탄소-장석 반응으로 구분하여 실시하였다. 반응 시간에 따른 장석의 표면 변화를 규명하기 위하여 광물 슬랩 평균 표면 거칠기 변화, 물 시료 내 용존 이온 변화, 반응 후 고압셀 내부에 형성된 침전물 성상을 규명하였다. 과임계이산화탄소-염수-장석 반응 실험 결과 사장석 표면의 평균 거칠기 값이 실험 전에는 0.118 nm에서 반응 30일 후에는 2.493 nm로 약 20배 이상 증가하였으며, 정장석 표면의 경우에도 표면 평균 거칠기 값은 0.246 nm에서 1.916 nm로 증가하였다. 이러한 표면 거칠기 변화는 SPM 이미지 사진에서도 관찰되어, 지중 대수층의 장석은 지중 주입된 과임계이산화탄소와 공극 내 존재하는 염수와 접촉하여 수 개월 이내에 용해/침전 반응이 진행될 것으로 판단되었다. 과임계이산화탄소에 의해 고압셀 내 물시료의 pH는 4로 떨어졌고, 사장석 슬랩 실험의 경우 물시료의 양이온 농도 분석 결과 $Ca^{2+}$와 $Na^+$ 농도가 75 mg/L, 50 mg/L로, 가장 많이 용해되는 것으로 나타났으며, 정장석의 경우 $Al^{3+}$, $K^+$, $Si^{+4}$, $Na^+$ 순으로 용존 이온 농도가 높았다. 고압셀 안에 침전된 고상 물질의 성분 분석결과 사장석 실험의 경우 Ca를 다량 함유한 무정형의 규산염 물질이었으며, 정장석의 경우에는 카올리나이트가 침전됨을 알 수 있었다. 염수를 제외한 과임계이산화탄소와 장석만을 반응시킨 셀실험의 경우에는 반응 시간에 따른 광물 표면의 평균 거칠기 값의 변화나 광물 표면의 용해현상도 거의 나타나지 않아, 물이 없는 환경에서 광물과 과임계이산화탄소와의 반응에 의한 광물의 상변화 정도는 현저하게 낮을 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.39-45
• /
• 2005

2004년 11월 러시아의 교토의정서 비준에 의하여 2005년 2월에 교토의정서의 발효를 앞두고 있다. 따라서 1차 감축대상국은 2008년부터 2012년까지 1990년 대비 각 국가당 설정된 GHG(Green House Gas)배출량을 감축해야하는 상황에 처해 있다. 본 논문에서는 대기 중에 뿜어내는 GHG중 가장 많은 비율을 차지하는 CO₂를 심해에 친환경적으로 처리하는 기술로서 해양격리기술에 대해 소개한다. 본 해양격리기술은 4개의 주요단계로 구분할 수 있는데, 해양수송기술, 해양분사기술, 해양저장효율평가기술, 해양처리생태영향 평가기술등으로 나눌 수 있다. 본 논문에서는 CO₂의 해양 분출시에 초기희석율에 영향을 미치는 해양분사기술 중, 액포의 거동과 용해에 관한 기초 연구를 수행하였다. 특히 본 연구에서는 전산유체역학 기법 (Computational Fluid Dynamics)을 통해 해수를 연속상(Continuous phase), 액적을 분산상(Disperse phase)으로 한 이상(Two-phase) 유체를 3차원 이동형 비구조 격자와 유한체적법을 이용하여 상 경계면이 거동하면서 거동에 따른 용해도의 변화를 추정하였다 따라서, 본 연구는 액적의 거동과 용해도의 유체역학적 관계를 밝히는 데 기초적 자료가 될 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제12권4호
• /
• pp.299-308
• /
• 2009

이산화탄소 지중저장을 위한 pilot 시험 부지선정을 목적으로, 그 후보지 중 하나인 경상북도 의성 지역에서 2차원 및 3차원 자기지전류(MT) 탐사를 수행하였다. MT 탐사의 목적은 주입된 이산화탄소의 누출통로로 작용할 수 있는 심부 파쇄대를 사전에 탐지하고자 하는 데에 있다. 탐사지역에 분포한 전자기적 잡음원의 영향에 의해 1 Hz 이상의 자료만을 이용하여 2차원 및 3차원 역산을 수행한 결과, $N55\sim65^{\circ}W$ 방향으로 약 1.6 km 심도까지 발달한 파쇄대가 저비저항 이상으로 뚜렷이 나타났으며 이는 백악기 주향이동 단층인 가음단층과 금천단층과 연관이 있는 것으로 해석되었다. 반면 연구지역의 동쪽에는 비록 천부에 소규모 파쇄대가 존재하나 약 2 km 심도까지는 전반적으로 균질한 층을 보이는 것으로 나타났다. 향후 시험시추 및 시추공을 이용한 정밀 탐사가 이루어져야 할 것이며, 대상지의 암석인 일직층의 공극률이 평균 1.47%로 매우 낮으므로 수압파쇄를 통한 인위적인 저류 공간의 생성이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
• /
• pp.495-499
• /
• 2010

The biocatalytic capture of $CO_2$, and its precipitationas $CaCO_3$, over bovine carbonic anhydrase (BCA) immobilized on a pore-expanded SBA-15 support was investigated. SBA-15 was synthesized using TMB as a pore expander, and the resulting porous silica was characterized by XRD, BET, IR, and FE-SEM analysis. BCA was immobilized on SBA-15 through various approaches, including covalent attachment (BCA-CA), adsorption (BCA-ADS), and cross-linked enzyme aggregation (BCA-CLEA). The immobilization of BCA on SBA-15 was confirmed by the presence of zinc metal in the EDXS analysis. The effects of pH, temperature, storage stability, and reusability on the biocatalytic performance of BCA were characterized by examining para-nitrophenyl acetate (p-NPA) hydrolysis. The $K_{cat}/K_m$ values for p-NPA hydrolysis were 740.05, 660.62, and $680.11M^{-1}s^{-1}$, respectively, where as $K_{cat}/K_m$ for free BCA was $873.76M^{-1}s^{-1}$. The amount of $CaCO_3$ precipitate was measured quantitatively using anion-selective electrode and was found to be 12.41, 11.82, or 11.28 mg $CaCO_3$/mg for BCA-CLEA, BCA-ADS, or BCA-CA, respectively. The present results indicate that the immobilized BCA-CLEA, BCA-ADS, and BCA-CA are green materials, and are tunable, reusable, and promising biocatalysts for $CO_2$ sequestration.

• 자원환경지질
• /
• 제52권1호
• /
• pp.37-48
• /
• 2019

이산화탄소 지중저장 수행 중 저류층 내부에서 나타나는 비혼성 유체의 대체 과정은 다공성 매체의 공극 표면에 대한 각 유체의 습윤 특성에 따라서 배수(drainage)와 흡수(imbibition)로 구분되는데, 각 과정 동안 나타나는 비혼성 유체 간의 거동 및 포획 양상을 이해하는 것은 주입 효율성 및 저장 안정성을 평가하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 다공성 매체 내 주기적인 배수와 흡수 과정의 수행을 통해 공극 구조 내 비혼성 유체의 거동 양상 및 분포의 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 2차원 마이크로모델 내부로 이산화탄소와 공극수의 대체 유체로서 선정된 헥산과 탈이온수를 주기적으로 교차 주입하는 실험을 수행하였다. 관측 결과를 이용하여 각 유체 주입 과정에서 나타나는 두 비혼성 유체의 거동 양상을 비교 분석하고, 잔류 유체의 포화도를 산정하였다. 분석의 결과로서 헥산과 탈이온수의 잔류 포획 유형을 기작에 따라 습윤성(wettability), 모관압(capillarity), 막다른 공극(dead end zone), 포위(entrapment) 그리고 우회(bypassing)로 구분하였다. 또한, 교차 주입이 거듭됨에 따라 공극 구조 내에서 주입 유체의 흐름 경로는 주 흐름 경로(main flow channel)를 중심으로 단순화되었으며, 이로 인하여 주입 유체의 대체 효율은 일정한 값으로 수렴하였다. 실험적 관측과 분석의 결과는 실제 이산화탄소 지중저장 환경에서 습윤성-비습윤성 유체의 주기적인 교차 주입이 야기하는 저장층 내 비혼성 유체의 거동과 분포, 그리고 주입 유체의 대체 효율을 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
• /
• 한국지구물리탐사학회 2009년도 학술대회 초록집
• /
• pp.16-19
• /
• 2009

최근 온실가스감축의 방법으로 이산화탄소 지중저장이 많은 관심을 받고 있다 CO2 지중저장을 위한 부지 선정 및 특성화, CO2 주입에 따른 모니터링 단계 등 지중저장 전 파전에서 지구물리탐사법이 중요한 역활을 담당할 것으로 예상된다. 특히 주입된 CO2의 거동과 누출에 대한 모니터링과 검증기술은 온실가스감축의 인정과 신뢰성 향상에 많은 기여를 할 것으로 기대된다.

• 멤브레인
• /
• 제30권3호
• /
• pp.173-180
• /
• 2020

전 세계 화석 연료 사용이 지속적으로 증가함에 따라 공기 중 이산화탄소(CO₂) 농도가 수 세기에 걸쳐 증가하고 있다. 대기로의 CO₂ 배출을 줄이기 위한 방법으로, 주요 배출원인 발전소와 공장에 적용할 수 있는 이산화탄소 포집 및 저장(carbon capture and sequestration, CCS) 기술이 개발되고 있다. 기후 변화 완화 정책에 따라 negative emission 기술로 언급되는 공기 중 CO₂ 직접 포집 기술(direct air capture, DAC)은 CO₂ 농도가 0.04%로 매우 낮기 때문에 기존의 CCS 기술에 적용된 기술과 달리 흡착제를 이용한 저농도 CO₂ 포집 연구에 집중되어 있다. DAC 분야는 주로 CO₂의 흡착을 이용한 습식 흡착제, 건식 흡착제, 아민 기능화된 소재, 이온교환 수지 등이 연구되었다. 흡착제 기반 기술은 흡착제 재생에 따른 고온 열처리 공정이 필요하기 때문에 추가적인 에너지 소모가 없는 분리막 기반의 공기 중 CO₂ 포집 기술의 잠재력이 크다. 분리막은 특히 실내 공기 CO₂ 저감 환기 시스템 및 실내용 스마트팜(smart farm) 시스템의 연속적인 CO₂ 공급에 사용될 수 있을 것으로 기대된다. CO₂ 처리 기술은 기후 변화를 완화하기 위한 수단으로 개발이 지속되어야 하며 효율적인 공정 설계와 소재 성능 향상을 통해 공기 중 CO₂ 포집의 효율을 높일 수 있을 것이다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권1호
• /
• pp.67-72
• /
• 2006

지하 염수층의 $CO_2$ 주입은 큰 저장 능력으로 인하여 대기 중으로의 $CO_2$ 방출을 감소시키기 위한 가장 유망한 방법일 것이다. $CO_2$ 저장은 적어도 수 천년 간 $CO_2$가 지층 안에 안전하게 남아있도록 주의깊게 계획되고 모니터링되어야 한다. 특히 해양 저류층에 대한 탄성파 탐사 방법들은 알맞은 저류층특성이 제공된다면 $CO_2$의 주인공정과 분산을 모니터링하기 위한 일차적인 수단이다. 탄성파탐사 방법은 잠재적인 트랩, 저류층 특성, 저류층 저장능력의 규명에 또한 필수적이다. 따라서 $CO_2$ 저장에 대한 탄성파 반응의 변화에 대한 평가는 매우 초기 단계에 이루어져야 한다. 이것은 모암과 $CO_2$ 사이의 화학적 작용에 의해 일어날 수 있는 유체의 특성이나 광물 조성의 변화에 따른 탄성파 반응에서의 잠재적 변화를 평가하기 위해 나중 단계에 다시 고려될 필요가 있다. 따라서 저류층에 일정시간 이상의 $CO_2$ 주입에 의한 탄성파 반응 변화에 대해 섬세히 구축된 모형은 장기간의 모니터링 프로그램 설계에 도움을 준다. 그러한 목적으로 주입된 $CO_2$에 대한 단기간과 장기간의 4차원 탄성파 반응을 모델링하도록 설계된, 그래픽 사용자 인터페이스((GUI)를 채택한 암석물리학 모의실험장치를 개발했다. 적용분야는 $CO_2$ 위상 변화, 국부적인 압력과 온도 변화, 화학 반응 및 광물의 침전을 포함한다. 이방성 가스만(Gassmann) 식을 모의실험장치에 고려시킴으로써 단층과 파쇄대를 재활성화 시키는 $CO_2$의 탄성파 반응 또한 예측될 수 있다. 이 논문에서는 암석물리학 모의실험장치를 적용했던 현장(해상과 육상의 잠재적 $CO_2$ 격리 지역)의 사례를 보여주고 있다. 4차원 탄성파 반응들이 모니터링 프로그램의 설계를 돕기 위하여 만들어 졌다.

• Journal of Forest and Environmental Science
• /
• 제36권2호
• /
• pp.113-121
• /
• 2020

This study was carried out in degraded and non-degraded community forests (CF) in the Terai region of Kanchanpur district, Nepal. A total of 63 concentric sample plots each of 500 ㎡ was laid in the inventory for estimating above and below-ground biomass of forests by using systematic random sampling with a sampling intensity of 0.5%. Mallotus philippinensis and Shorea robusta were the most dominant species in degraded and non-degraded CF accounting Importance Value Index (I.V.I) of 97.16 and 178.49, respectively. Above-ground tree biomass carbon in degraded and non-degraded community forests was 74.64±16.34 t ha^-1 and 163.12±20.23 t ha^-1, respectively. Soil carbon sequestration in degraded and non-degraded community forests was 42.55±3.10 t ha^-1 and 54.21±3.59 t ha^-1, respectively. Hence, the estimated total carbon stock was 152.68±22.95 t ha^-1 and 301.08±27.07 t ha^-1 in degraded and non-degraded community forests, respectively. It was found that the carbon sequestration in the non-degraded community forest was 1.97 times higher than in the degraded community forest. CO₂ equivalent in degraded and non-degraded community forests was 553 t ha^-1 and 1105 t ha^-1, respectively. Statistical analysis showed a significant difference between degraded and non-degraded community forests in terms of its total biomass and carbon sequestration potential (p<0.05). Studies indicate that the community forest has huge potential and can reward economic benefits from carbon trading to benefit from the REDD⁺/CDM mechanism by promoting the sustainable conservation of community forests.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제45권2호
• /
• pp.253-259
• /
• 2012

석탄 연소 부산물인 비산회 (fly ash)는 이산화탄소 발생을 저감하고 토양 탄소를 격리하는 효과가 있음이 보고된 바 있다. 같은 연소 부산물인 석탄바닥재 (bottom ash)는 비산회와 유사한 화학적 성질을 가지고 있고, 아울러 다공성으로 토양미생물들이 정착하는 적절한 담체로서의 기능을 가지고 있다. 이에 본 연구는 성질이 다른 유기물들 (헤어리베치, 청보리, 유박비료)이 처리된 토양에서 석탄바닥재가 토양 미생물들에 의한 유기물 분해 및 호흡량에 미치는 영향을 조사하였다. 미생물에 의한 유기물의 분해속도는 유박비료, 헤어리베치, 청보리의 순으로 높게 나타났고, 유기물과 석탄바닥재를 함께 처리하였을 때, 유의하게 감소하였다. 이산화탄소 발생량의 경시적인 변화는 유기물의 이분해성에 의존하였으나, 석탄바닥재를 처리하였을 때 유의하게 발생량이 감소하였다. 총 누적 이산화탄소 발생량 또한 이와 유사한 결과를 보였다. 석탄바닥재가 함유하고 있는 중금속 등과 같은 유해물질의 농도가 높지 않다면, 본 연구의 결과들은 석탄바닥재가 토양 처리 유기물의 이산화탄소 발생 저감 및 토양 탄소격리에 긍정적으로 기여 할 수 있는 소재로서 가능성이 있음을 보여준다.