• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.995-1005
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• 2005

지하수 과도 개발에 따라 연안 대수층에 발생하는 해수침투를 효과적으로 방지하기 위한 대책으로서 인공 하수처리수의 대수층 함양수로의 가능성을 평가하고자 sand box를 이용한 연구를 수행하였다. 또한 인공 하수처리수의 함양에 의한 해수침투 경계면의 이동 억제 및 회복능을 조사하였다. 이를 위하여, 인공 대수층 내에서 양수, 저장, 인공 하수 처리수 주입의 변화에 따른 해수/담수 경계면의 수리학적 거동 특성을 평가하였다. 주어진 실험 조건에 따른 해수/담수 경계면의 변화는 Surfer 8(Golden Software, USA)에 의하여 도시화 되었다. 해수와 담수의 경계면은 양수량의 변화에 의하여 민감하게 영향을 받았으며 양수량을 감소시키더라도 경계면의 담수대 이동 속도는 더욱 증가하였다. 그러나 함양량이 감소할 경우 오히려 경계면이 담수대로 이동하는 속도는 감소하였다. 염수의 침투는 함양과 양수가 동시에 이루어질 때보다 양수를 하지 않으면서 함양이 이루어진 경우 더욱 저지되었으며 염수의 염도는 인공 함양수에 의해 희석되어 저하되었다. 결론적으로 인공함양을 효과적으로 이용할 경우 지하 대수층의 담수 자원을 안정하게 이용하는 동시에 해수침투를 수리학적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제43권4호
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• pp.371-379
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• 2010

연안지역 염수와 담수가 혼재하는 전이대에서 해수침투 피해개선을 목적으로 균열암반을 통한 담수주입시험을 수행하고 그 효과를 모니터링하였다. 담수주입은 절대적으로 그 지역의 지질학적, 수리학적 특성에 따라 좌우되며, 특히 파쇄대나 투수성 미고결 지층 등의 특성 파악이 중요하다. 연구 지역의 염담수 분포특성을 고려하여 두 개의 주요 연안 대수층인 충적층과 균열암반 구간을 통한 담수주입이 가능하도록 시추공을 설계 및 굴착하였으며, 균열암반 대수층 내 담수주입을 위하여 현장에서의 시험 준비, 이동, 조립 및 장비의 유지보수가 간단하도록 착탈식인 모듈화되어 있는 주입시스템을 제작하여 적용하였다. 시추공영상화검층을 통해 전체적인 균열의 특성을 파악하였고, 이를 바탕으로 주입공 및 관측공 간 투수성 파쇄대의 확인을 위한 구간별 담수주입 및 모니터링을 실시하여 담수주입 구간을 선정하였다. 담수주입시험 결과, 관측공의 일정 심도에서 담수가 유입되어 시간이 경과함에 따라 상부 구간의 전기전도도도 점진적으로 감소함을 보였으며, 담수주입 중단 및 패커를 해지한 후에도 유입된 심도에서 점진적으로 전기전도도값이 증가하기는 하지만 그 증가폭이 전체적으로 낮아 담수주입의 효과가 있음을 확인하였다. 또한 장기적으로 전기전도도값을 모니터링함으로써 담수주입의 효과가 수개월 후에도 지속됨을 확인하였으며, 이는 담수주입에 의해 일정 정도의 해수침투 피해에 대한 개선효과를 기대할 수 있음을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.328-328
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• 2016

우리나라는 생활용수의 대부분을 지표수에 의존하고 있는 실정이다. 그러나 지표수는 가뭄과 같은 기상변화, 수질사고 등으로 물 공급의 안정성에 문제가 되기도 한다. 향후 기후변화는 가뭄의 빈도와 강도를 증대시킬 것으로 파악되므로 수질 및 수량의 문제를 더욱 악화시킬 것으로 예상된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 지표수를 대수층 내에 인공적으로 함양한 뒤 대수층의 자연정화 기능에 의해 여과된 양질의 청정원수를 생산하는 기술을 본 연구에서 현장에 실증 적용하는 시설을 구축하였다. 이러한 기술은 기존의 지하 대수층을 이용하는 강변여과 등이 갖는 장점을 취하고 단점을 보완하였으며 친환경적이며 지속가능한 용수공급뿐만 아니라 청정 원수 확보를 통해 정수처리비용을 절감, 장기간의 가뭄이나 지표수 수질사고 시에 비상용수 공급 등 기존 취수원들과 달리 많은 장점을 갖고 있는 대규모 청정지하저수지 시험시설이다. 청정 지하저수지 기술이 주로 적용되는 지역은 해안지역 또는 하구 델타지역을 대상으로 한다. 해안 또는 델타지역은 해수침투로 인하여 염지하수가 부존되어 있기 때문에 지하수자원 활용에 매우 제한적이다. 따라서 지표수(담수)를 전처리하여 대수층에 인공적으로 함양을 하여 염지하수 대수층 안에 담지하수(담수체)를 형성할 수 있다. 이는 염수와 담수의 밀도차에 의해 희석되지 않는 특성을 이용한 기술이다. 청정 지하저수지 시험시설은 크게 지표수 취수시설, 전처리시설, 주입정, 양수정, 운영시스템으로 나눌 수 있다. 주입정 및 양수정은 원형의 형태로 지하저수지 조성범위 중심부에 9개의 주입정과 외각에 8개의 양수정을 설치하였다. 시험시설의 운영 과정은 하천수를 취수하여 전처리시설에서 탁도를 제거한 후, 피압대수층 염지하수에 동력으로 주입을 한다. 이때 기존에 부존되어 있던 염지하수를 밀어내고 담수체 지하수 형성을 유도한다. 일정기간 주입을 통해 목표 담수체를 만들어 내면 양수정에서 담수를 취수하되, 대수층의 모래자갈층을 일정거리 이동하여 취수하는 방식이다. 즉, 하천수를 대수층에 함양하고, 일정거리를 이동하여 취수하는 ASTR 방식의 대체수자원 확보 기술이다. 시험시설은 통합운영센터를 통해 원격감시 및 각종 제어/계측을 실시하며, 모니터링된 자료는 운영시스템에서 관리한다. 본 연구시설에서는 대수층 주입, 관정폐색, 미생물/지화학 수질반응, 지하수모니터링, 지반변형 등이 주요 핵심 연구를 진행하고 있도록 시설을 구성하였다. 본 시험시설은 2015년 8월 착공하여 2016년 4월에 완공 예정이며, 2016년 3월부터 주입을 시작하여 6개월간 피압대수층에 주입을 실시하고 이후부터 주입과 양수를 병행할 계획이다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제4권
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• pp.70-76
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• 1986

평균조차(平均潮差)가 10cm내외(內外)인 포항(浦項) 영일만(迎日灣)으로 유입(流入)하는 형산강(兄山江)의 감조구간(感潮區間)을 채택(採擇)하여 유역내(流域內)의 부조(扶助) 수문기준점(水文基準點)에서 관측(觀測)한 자료(資料)와 하천유량(河川流量) 및 수질측정자료(水質測定資料) 등을 근거(根據)로 밀도유현상(密度流現象)을 분석(分析)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 영일만(迎日灣)의 조석현상(潮汐現象)은 1일(日)1회조(回潮)이며 대조차(大潮差) 0.104m, 소조차(小潮差) 0.066m, 평균조차(平均潮差) 0.085m로써 해면(海面)의 변동(變動)은 매우 작았다. 2. 감조구간내(感潮區間內)에는 해수(海水)의 영향(影響)으로 인(因)하여 약(約) 270만(萬)$m^3$ 이상(以上)의 물이 저류(貯溜)되고 있으며 이중에서 염분농도(鹽分濃度)가 $750{\mu}{\mho}/cm$ 이하(以下)로써 관개용수(灌漑用水)로 이용(利用) 가능한 수량(水量)은 약(約) 120 만(萬)톤에 달(澾)하고 있다. 3. 해수침투현상(海水浸透現象)은 간만(干滿)의 차(差)에 의한 수위변화(水位變化)는 작으나 만조시(滿潮時) 염분침입(鹽分侵入)이 탁월(卓越)하여 뚜렷한 층(層)이 형성(形成)되는 성층밀도류(成層密度流)가 되고 간조시(干潮時)에는 염수(鹽水)쐐기가 후퇴(後退)하면서 쐐기 상류단(上流端)의 염분(鹽分)이 담수(淡水)와 혼합확산(混合擴散)되면서 유하(流下)하여 잘 혼합(混合)된 하구(河口)를 형성(形成)한다. 4. 염수(鹽水)쐐기의 길이는 5.9km로 계산(計算)되었으나 실제로는 4.4km지점(地點)에 설치(設値)된 연일(延日) 잠수교(潛水橋)의 영향(影響)으로 인(因)하여 동지점(同地點)에서 $S=320{\mu}{\mho}/cm$로써 염수(鹽水)의 침투(浸透)가 중단(中斷)된다. 5. 담수(淡水)와 해수(海水)사이에 어떠한 크기의 밀도차(密度差)가 존재(存在)하는 한(限) 수로(水路)바닥을 따라 흐르는 순상류(純上流) 방향(方向)의 흐름이 존재(存在)한다.

• 한국지구과학회지
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• 제27권1호
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• pp.95-117
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• 2006

연구지역인 포항분지 북부의 청하와 송라 일대에 분포하는 연일층군에서 2속 5종의 아케오모나드, 이들 외에 3가지 유형의 스토마토시스트로 생각되는 포낭류 화석, 3속 5종의 내골격 와편모조류 및 11속 18종의 에브리디안 화석들이 산출되었다. 규질 미화석들의 군집조성에서 연구지역에 분포하는 연일층군의 지질시대는 마이오세 중기에 해당하며 아케오모나드의 산출에 따르면 미국 메릴랜드의 Calvert층과 일본 중부의 Hojuji층에 대비된다. 내골격 와편모조류와 에브리디안을 이용한 분대에 따르면 연구지역의 연일층군은 남서태평양 해역의 Actiniscus elogatus대에서 Hermesinella conata대의 중부에, 노르웨이해 연안 $V{\o}ring$ Plateau해역의 Spongebria miocenica대에서 Hermesinella schulzii대의 중부에 대비된다고 할 수 있다. 연일층군 퇴적환경은 아케오모나드를 비롯한 포낭류 화석, 내골격 와편모조류 및 에브리디안 군집조성에 따르면, 대체로 한랭수괴가 우세한 환경에서 온난수괴 역시 영향을 미치고 있었으나 두호층의 상부로 가면서 한랭화가 다소 강화되었던 것으로 생각된다. 그리고 미소 포낭류 화석들의 산출에서 연일층군 퇴적 시, 담수 또는 반염수의 영향을 받았을 가능성이 시사된다.

• 한국해양학회지
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• 제30권4호
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• pp.320-331
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• 1995

자세한 고환경복원 및 해수면 변화를 파악하기 위하여 델라웨어만 중부연안에서 조밀한 코어를 채취 분석하였다. 연구지역은 키즈흐머크해변, 세인트존스강, 세인트존 스강 하구의 바월즈해변의 습지지역으로 각자 고유의 지형적인 특성과 해수면 역사를 기록하고 있다. 충서대비에서 가장 중요한 것은 퇴적상과 고환경을 세분하는 것이며 이를 위하여 본 연구에서는 암상분석, 입도분석, 유기물과 무기물의 비, 함수율비, 광 물구성성분, 식물상의 분석, 고생물학적, 분석, 탄소연 대측정 등을 사용하였다. 연구 지역에서 습지환경은 담수습지, 초기담수습지, 약기수습지, 기수습지, 염수습지로 다 섯 등분 하였다. 습지 환경 외에는 조간대 환경과 하천환경이 간혹 발견되었으며, 전 홀로세층의 퇴적물은 사질, 니질, 사니질 퇴적물로 구성되어 있다. 층서의 하부는 담 수습지가 대부분이며 그 위에 기수습지나 조간대 내지 조간대 내의 하천환경으로 나타 났다. 전홀로세의 지형형태가 홀로세 고환경변화에 중요한 영향을 미쳤다. 해수면이 상승하거나 하강하면서 염수나 기수환경을 형성하는 과정에도 해수의 영향이 미치지 않는 고립된 지역에서 담수환경이 형성되었다. 같은 시기에 유사한 고도에서 담수환경 과 기수환경이 형성되는 것은 바로 전홀로 세층의 불규칙한 지형에 기인한 것이다. 따 라서 이러한 복잡한 고환경 형성은 층서대비나 지역적 상대적 해수면 변화에 대한 해 석에 어려움을 가져왔다. 연구지역에서 퇴적층은 퇴적물 공급, 고결작용, 하천활동, 생태계내의 경쟁, 지역적인 지구조적운동, 지각평형, 기후 그리고 지역적인 상대적인 해수면 변화에 의하면 영향을 받았다. 담수환경과 기수환경의 반복이 여러 층에서 발 견 되었는데 이 시점마다 해침이나 해퇴가 일어난 것으로 판단된다. 따라서 연구지역 에서는 여러분의 해침과 해퇴가 일어난 것으로 본다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권4호
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• pp.280-286
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• 2005

장기적인 관점에서 띠 산화탄소 지중처리는 대기 중의 온실 가스를 제거하는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 본 해설에서는, 이산화탄소 지존처리를 위한 세 가지 모니터링 프로젝트에 대해 살펴보고자 한다. 먼저 북해 Sleipner West 필드의 경우로, 여기에서는 염류대수층에 이산화탄소를 주입하고, 해수면에서 반복적으로 탄성파탐사를 실시하였다. 이를 통해, 대수층 내에서 이산화탄소 기포가 확산된 범위와 형태를 파악하였다. 다음은 Weyburn 유전의 경우로, 복잡한 파쇄 구조로 된 탄산염 저류층에 대규모의 이산화탄소를 주입하고 있던 이 유전에서 시간 경과에 따른 고해상도 P파 탐사를 실시하여 각기 다른 암석으로 이루어진 두 지층 사이의 이산화탄소 거동특성을 파악하였다. 마지막으로, 미국 캘리포니아 중부에 위치한 Lost Hills 유전의 경우는 시간 경과에 따라 시추공간 전자탐사 영상화 기법을 적용하여 동일한 시추공에서 얻은 유도 검층 자료와 잘 일치하는 전기전도도 영상을 얻고, 전기전도도가 시간 경과에 따라 감소하는 것으로부터 이산화탄소가 염수를 대체했다는 사실을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.50-59
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• 2007

물위나 육지에서 끄는 방식의 전기비저항 배열법의 등장은 그 자료량의 규모를 항공전자탐사의 규모에 가깝게 만들었으며, 이렇게 얻어진 자료들의 대부분은 해석을 위한 1 차원 역산이 시도되었다. 이 자료들의 믿을만한 해석과 자료처리를 실행 가능화시키기 위해서는 강력하고 완벽한 자동화 공정은 필수 불가결한 요소이다. 하상이나 염수 대수층의 상부와 같은 뾰족한 경계를 찾아내야 하므로 평활화제한법의 이용은 최소화 시켜야 한다. 적절한 역산 방식이라면 신호를 감쇠시키는 전도성 기반암의 경우에는 해석의 오류를 피하기 위해 낮은 신호대 잡음비를 현명하게 다룰 수 있어야 한다. 이를 위해 각각의 전극 배열법에 대해 하나의 탄력적 두께를 갖는 층을 운용하는 잡음 인지 역산 방법이 코딩되었다. 잡음 인지 역산법은 만약 전도성 기반암이 선호를 감쇠시켜 잡음 수준보다 작게 만들면 이를 감지하여 적당한 위치에 전도성 기반암을 갖는 모형을 구성해 준다. 초기모형의 층들은 4 극으로 구성된 각 전기 배열법의 유효깊이가 미치는 범위 내에서 제 위치를 찾아가게 된다. 이 알고리듬은 4 극의 유효깊이가 대략 지수함수적인 배열을 이루어 자료가 얻어졌을 때 가장 최상의 결과를 나타낸다. 접지저항을 줄이기 위한 선전극이나 용량선 안테나(capacitive-antenna)에 의한 자료의 역산도 가능하다. 이 논문은 이론자료와 오스트레일리아의 Murray 강의 염분차단 계획의 예를 들어 개발된 알고리듬의 유용성을 보여주었다.

• 지질공학
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• 제28권2호
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• pp.217-246
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• 2018

포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 저장소 선정 및 저장소 특성화 연구 과정에서 $CO_2$ 지중저장 실증의 지진 유발 가능성과 누출 가능성에 대하여 진지하게 검토하고 $CO_2$ 지중저장 실증의 안정성을 확보하기 위한 많은 노력을 경주해 왔다. 그럼에도 불구하고 2017년 11월 15일 발생한 규모 5.4의 포항 지진으로 큰 피해를 입은 포항시와 시민들은 $CO_2$ 지중저장 실증의 지진 유발 가능성에 대하여 큰 우려를 가지고 있는 상황이다. 포항분지 해상 $CO_2$ 지중저장 실증 연구팀은 2017년 포항 지진 이후 포항 영일만 $CO_2$ 지중저장 실증의 안전성에 대하여 자체 조사를 수행하여, 2017년 포항 지진과 포항분지 영일만 해상 $CO_2$ 지중저장 실증의 관련성과 향후 본격적인 $CO_2$ 지중저장 실증이 수행될 경우 지진 유발 가능성이나 누출 가능성에 대하여 면밀하게 평가하였다. 자체 조사 결과, 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 2017년 포항지진의 진앙과 약 10 km 떨어진 영일만 해역에 저장소가 위치하며, $CO_2$ 저장층의 심도도 해저면 아래 약 750-800 m 정도로서 포항 지진의 심도와 큰 차이를 보인다. 또한 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 2017년 1월 12일부터 3월 12일까지 약 3개월간 $CO_2$ 시험 주입을 수행한 이후 수송체계 구축과 주입공 격상을 위해 $CO_2$ 주입 행위가 중지된 상황으로 2017년 11월 15일에 발생한 포항 지진과 직접적인 관련성을 찾기 어렵다. 무엇보다도 $CO_2$ 지중저장 기술의 개념이 지층을 파쇄하는 것이 아니라 염수와 같은 유체로 채워진 다공질 퇴적층에서 염수를 천천히 밀어내면서 초임계상의 $CO_2$를 주입한다는 측면에서 대용량의 $CO_2$를 장기간 주입하여 저장층의 압력이 크게 상승하는 경우를 제외하면 인간 사회에 피해를 가져오는 일정 규모 이상의 지진을 유발할 가능성이 크지 않은 것으로 분석되었다. 게다가 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업의 $CO_2$ 시험 주입 규모가 약 100톤 정도로서 규모 5.0 이상의 지진을 유발할 수 있는 대규모 주입 행위가 없었기 때문에 2017년 포항 지진과의 연관성을 가정하는 것이 무리가 있다. 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업의 연구팀은 자체 조사를 통해 향후 포항분지 해상 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업이 장기적으로 수행될 경우 지진 유발 가능성과 누출 가능성에 대하여도 평가를 수행하였다. 자체 평가 결과에 따르면, 저장층 상부의 덮개층이 파쇄되거나 주변 단층의 재활성화가 발생하지 않도록 정해진 범위에서 압력을 조절하면서 $CO_2$ 스트림을 주입할 경우 지진 유발이나 단층 재활성화를 초래할 가능성이 매우 희박한 것으로 분석되었다. 더불어, 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 $CO_2$ 지중저장 실증 과정에서 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출을 최소화하기 위해 저장소 인근 지층의 파쇄 압력, 저장소 인근 단층의 재활성화 압력, 주입공 누출을 방지하기 위한 완결 공정, 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출 경로 파악과 거동 및 누출 모니터링, 안전한 $CO_2$ 저장을 위한 저장소 운영과 관련된 연구를 충실하게 수행하고 있으며, 연구팀의 자체 조사 결과 주입된 $CO_2$ 스트림이 인간 사회에 영향을 미칠 정도의 규모로 누출될 가능성은 크지 않은 것으로 평가되었다. 결론적으로 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 인간이 감지할 정도의 지진 유발 및 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출을 발생시킬 가능성이 크지 않으며, 비록 적은 가능성이지만, 지진이나 누출이 발생하지 않도록 지속적으로 안전성 확보를 위한 연구개발을 최우선적으로 수행할 계획이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.67-72
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• 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.