• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.477-495
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• 2022

본 연구는 충주 앙성지역 탄산천의 이용량에 따른 수위 및 수질 변화 패턴을 분석하여 탄산천의 지 속가능성을 검토하였으며, 암석/물의 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 값과 주변 W-Mo 광상에서의 함-CO₂ 유체포유물의 산출, 주변의 지질학적 특성 등을 고려하여 탄산 성분의 기원과 공급에 대하여 고찰하였다. 1986년부터 2017년까지의 자료에 의하면, 탄산천의 수위 심도는 탄산 온천공 개발 초기(1986~1992년)에 비해 후기(2009~2015년)에 매우 하강되어 있으며, 적정양수량도 점차 감소되는 경향을 보였다. 탄산 성분 역시 개발 초기에 비해 후기로 가면서 지속적으로 저감되었으나, 2012년 이후로는 안정된 양상을 보였다. CO₂ 성분의 기원과 공급은 연구지역 주변에 발달된 W-Mo 석영맥 광상(0.5×1.5×수 km 규모)의 지질학적 생성 환경과 크게 관계된 것으로 추정되며, CO₂ 성분의 공급이 지하 심부의 마그마 활동으로부터 무한히 공급되는 것이 아니라 과거 지질시대에 형성된 부존지역에서 공급되기 때문에 탄산천의 지속가능성 유지를 위해서는 연구지역 내 탄산수의 이용량을 효율적으로 조정할 필요가 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권1호
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• pp.49-60
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• 2016

Distribution and behavior of baseline soil CO₂ were investigated in a candidate geologic CO₂ storage site in Pohang, with measuring CO₂ concentrations and carbon isotopes in the vadose zone as well as CO₂ fluxes and concentrations through ground surface. This investigation aimed to assess the baseline CO₂ levels and to build the CO₂ monitoring system before injecting CO₂. The gas in the vadose zone was collected using a peristaltic pump from the depth of 60 cm below ground surface, and stored at gas bags. Then the gas components (CO₂, O₂, N₂, CH₄) and δ¹³C_CO2 were analyzed using GC and CRDS (cavity ringdown spectroscopy) respectively in laboratory. CO₂ fluxes and CO₂ concentrations through ground surface were measured using Li-COR in field. In result, the median of the CO₂ concentrations in the vadose zone was about 3,000 ppm, and the δ¹³C_CO2 were in the wide range between −36.9‰ and −10.6‰. The results imply that the fate of CO₂ in the vadose zone was affected by soil property and vegetations. CO₂ in sandy or loamy soils originated from the respiration of microorganisms and the decomposition of C₃ plants. In gravel areas, the CO₂ concentrations decreased while the δ¹³C_CO2 increased because of the mixing with the atmospheric gas. In addition, the relation between O₂ and CO₂, N₂, and the relation between N₂/O₂ and CO₂ implied that the gases in the vadose zone dissolved in the infiltrating precipitation or the soil moisture. The median CO₂ flux through ground surface was 2.9 g/m²/d which is lower than the reported soil CO₂ fluxes in areas with temperate climates. CO₂ fluxes measured in sandy and loamy soil areas were higher (median 5.2 g/m²/d) than those in gravel areas (2.6 g/m²/d). The relationships between CO₂ fluxes and concentrations suggested that the transport of CO₂ from the vadose zone to ground surface was dominated by diffusion in the study area. In gravel areas, the mixing with atmospheric gases was significant. Based on this study result, a soil monitoring procedure has been established for a candidate geologic CO₂ storage site. Also, this study result provides ideas for innovating soil monitoring technologies.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권1호
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• pp.42-52
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• 2013

이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS)은 기후변화에 대응하는 효과적인 온실가스 저감기술로서 평가받고 있다. 국내에서는 이산화탄소 포집 및 해양지중저장사업이 2020년 실증화를 목표로 빠르게 진행되고 있다. 하지만 CCS 기술을 실제 환경에 적용하는 과정에서는 수송, 저장과정에서의 $CO_2$ 누출 문제나 영구적인 격리에 대한 불확실성 등의 환경 안전성 관리를 위한 제도적 기반은 마련되어있지 않은 실정이다. 이로 인하여 CCS 사업시행 과정에서 주민이나 이해당사자의 사업 거부 및 이로 인한 사업의 지연 등의 문제가 발생할 수 있다. 원활한 사업 진행에 필요한 사회적 수용성을 강화하기 위해서는 환경 안전성에 대한 국가 차원의 관리 체계 마련이 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 환경 안전성 관리 체계의 가장 기본적인 제도라 할 수 있는 환경영향평가와 환경위해성평가 등의 국내외 관련 제도 및 규정 등을 살펴보고, 선진국에서 수행되고 있는 CCS 사업에 대한 환경영향평가기술과 사례를 조사하여, 국내의 제도개선 방향과 기술개발 및 관리방안에 대해 제안하고자 하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권3호
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• pp.35-48
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• 2016

A micromodel was applied to estimate the effects of geological conditions and injection methods on displacement of resident porewater by injecting scCO₂ in the pore scale. Binary images from image analysis were used to distinguish scCO₂-filled-pores from other pore structure. CO₂ flooding followed by porewater displacement, fingering migration, preferential flow and bypassing were observed during scCO₂ injection experiments. Effects of pressure, temperature, salinity, flow rate, and injection methods on storage efficiency in micromodels were represented and examined in terms of areal displacement efficiency. The measurements revealed that the areal displacement efficiency at equilibrium decreases as the salinity increases, whereas it increases as the pressure and temperature increases. It may result from that the overburden pressure and porewater salinity can affect the CO₂ solubility in water and the hydrophilicity of silica surfaces, while the neighboring temperature has a significant effect on viscosity of scCO₂. Increased flow rate could create more preferential flow paths and decrease the areal displacement efficiency. Compared to the continuous injection of scCO₂, the pulse-type injection reduced the probability for occurrence of fingering, subsequently preferential flow paths, and recorded higher areal displacement efficiency. More detailed explanation may need further studies based on closer experimental observations.

• 지질공학
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• 제14권3호
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• pp.259-272
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• 2004

이 연구는 임해지역 지하원유비축기지 주변에서의 지하수 수리화학적 변화를 관측하여 원유저장 후 운영에 따른 저장공동의 기밀성 확보에 수질화학적 영향을 평가하고자 한다. 연구지역의 모암은 편마암이지만 바다와 호수를 끼고 있어 지하수의 화학조성은 모암의 영향보다 해수의 혼합, 수벽공 주입수, 그라우팅 재료의 용해와 같은 외적인 요소에 의해 상당한 영향을 받은 것으로 보인다. 4차례에 걸친 지하수의 수질분석 결과 측정시 기와 관측정에 따라서 큰 수질변화를 보인다. 전반적 인 지하수의 특성은 알카리성의 높은 전기전도도 값을 보이고, 일부 관측정 지하수는 고알카리성과 고염분의 특성을 보인다. 지하수의 화학적 유형은 Na-Cl형 > Ca-Cl 형 > $Ca-HCO_3(CO_3)$형의 순으로 우세한 경향을 보인다. 열역학적 평형관계를 계산해 본 결과 대부분의 지하수가 탄산염광물에 대해서는 침전성 환경을 앨바이트에 대해서는 용해성 환경을 보인다. 그러나 단열의 충전효과가 큰 점토광물의 침전은 거의 확인되지 않아 암반 단열의 밀봉효과와 그로 인한 기밀성 확보에는 큰 효과가 없을 것으로 보인다. 총유기탄소량 (TOC)은 원유저장 후 약간의 증가하는 경향을 보인다. 관측정 지하수의 $EpCO_2$ 함량은 0$\~$41.3의 범위를 보여 원유에 혼합으로 발생될 수 있는 높은 이산화탄소의 압력은 현재로서는 거의 무시할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.69-76
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• 2021

이 연구에서는 포항분지 영일층군 덮개암 시료의 광물학적 특성을 파악하고, 이산화탄소 주입으로 인해 발생할 수 있는 물-암석-가스의 상호작용을 지화학 모델링을 이용하여 규명하였다. 이를 위하여 XRD, MICP, BET 분석을 실시하여 덮개암의 광물암석학적 및 공극 특성을 파악하였고, 광물학적 연구 결과와 공극수의 물리화학적 변수 자료들을 이용하여 이산화탄소 주입 후 단기간 변화와 장기간 영향을 파악하기 위하여 두 단계의 지화학 모델링(The Geochemist's Workbench 14.0.1)을 수행하였다. 연구 결과, 포항분지 영일층군의 덮개암은 석영, 알바이트, K-장석으로 주로 구성되어 있고, 소량의 백운모, 황철석, 방해석, 카올리나이트, 몬모릴로나이트로 이루어져 있다. 지화학 모델링 결과, 이산화탄소의 주입 후 덮개암은 방해석의 용해로 인해 공극률이 증가하고 알바이트와 K-장석의 용해 결과 도소나이트와 은미정질 실리카(칼세도니)가 침전되었다. 주입이 완료된 두 번째 단계에서는 방해석과 알바이트의 용해 결과 도소나이트와 은미정질 실리카(칼세도니)의 침전이 일어나며, 이 반응으로 인해 pH는 증가하였다. 또한 덮개암에서 이산화탄소를 포획할 수 있는 광물은 도소나이트 임을 알 수 있었다. 이러한 연구 결과는 장기간의 이산화탄소 지중 저장에 있어 광물 포획의 효율성을 정량적으로 평가하는 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제53권4호
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• pp.491-504
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• 2020

지속적인 기후변화와 지구온난화로 인해 2015년 12월 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약(UNFCCC) 당사국총회(COP21)에서 모든 당사국(195개국)이 온실가스 감축에 참여하는 파리협정이 체결됨에 따라 전 세계적으로 온실가스 감축에 대한 다양한 기술이 거론되고 있으며, 그 중에 CO₂를 감축시키는 것이 가장 효율적이라고 분석 되었다. 이에 따라 CO₂ 포집/저장/활용 기술(CCUS)은 CO₂ 감축의 실질적인 기여를 할 수 있는 수단으로 주목받았으며, CCUS기술 분야에 대해서 많은 국가들의 연구개발 활동이 활발히 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이산화탄소 포집/저장/활용과 관련된 기술의 특허 동향 분석을 통해 CCUS 연구개발 및 전략적 지원방안 수립에 근거를 제시하고자 한다. 특허 분석은 미국, 한국, 일본, 유럽, 중국의 특허를 검색하여 총 10,137건을 수집하였고, 국가별 특허분석 결과 미국의 수가 가장 많았다. 기술별 분석에 따르면 포집에 관한 기술이 60%로 높았지만, 최근에는 활용에 관한 기술이 점점 증가하고 있는 것으로 나타난 만큼 이에 대한 기술 실증과 연구개발 및 정책적 지원이 지속적으로 이루어져야 될 것으로 보인다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권4호
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• pp.157-170
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• 2023

최근 우리나라에서도 2030 국가 온실가스 감축목표를 달성하기 위한 이산화탄소 지중저장 기술이 큰 주목을 받고 있으나, 국내 대규모 CCS 사업이 지연되면서 우리나라의 이산화탄소를 해외 저장소에 저장하는 국외감축 사업이 주목을 받고 있다. 따라서 본 논문에서는 호주 깁스랜드 분지에서 추진 중인 CarbonNet 프로젝트의 개발 현황을 조사하여 단기적으로는 국내감축을 위한 대규모 저장소 탐사, 장기적으로는 국외감축 부지 정보 축적을 위한 보조자료로 활용하고자 한다. 먼저 호주의 퇴적분지와 호주에서 추진 중인 CCS 사업을 간략히 소개하고, 대규모 CCS 사업이 추진 중인 깁스랜드 분지의 지질학적 형성과정을 분석한다. 이후 CarbonNet 프로젝트의 부지 선정 과정을 정리하고, 선정된 펠리컨 부지의 CCS 적합성을 논의하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.23-32
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• 2023

본 연구에서는 고갈된 가스전의 사암 저류층 또는 심부 대염수층 내 이산화탄소(CO₂) 주입효율 및 저장용량 증진을 위한 주입 첨가제로써 Al₂O₃ 나노유체를 합성하였다. 기반 유체로 탈이온수(deionized water, DIW)와 API Brine의 조성을 참고하여 제조한 염수를 사용하였으며, 양이온성 계면활성제인 CTAB (cetyltrimethyl-ammonium bromide)을 첨가한 Al₂O₃ 나노유체를 이용하여 유체를 합성하였다. 육안관찰, 동적광산란광도계(dynamic light scattering, DLS), 전자투과현미경(transmission electron microscope, TEM), 혼화성 시험(miscibility test)의 방법을 활용한 유체의 분산 안정성 평가 결과, 나노입자 농도가 0.05 wt% 이하 조건에서 70,000 ppm의 염수와 반응 후에도 응집 및 침전되지 않는 안정한 유체를 합성할 수 있음을 확인하였다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.221-232
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• 2023

탄소중립을 위한 이산화탄소 저감 기술 및 대체 에너지에 대한 수요가 계속 증가하고 있다. 팔리고스카이트(palygorskite)는 리본 구조를 가지는 점토광물로 넓은 표면적의 나노크기의 공극을 가지고 있어, 지구온난화의 주범인 이산화탄소(CO₂)를 포집하고 친환경 대체 에너지인 수소(H₂)를 저장할 수 있는 물질로 제안된 바 있다. 이번 논문에서는 대정준 몬테 카를로(grand canonical Monte carlo) 시뮬레이션을 사용하여 팔리고스카이트 나노공극으로의 CO₂ 및 H₂ 분자의 흡착 등온선과 기작에 대한 기초연구의 예비 결과를 보고한다. 실온에서 기체의 분압 관련 변수인 화학 포텐셜(chemical potential)의 증가에 따라 나노공극에 흡착되는 CO₂ 및 H₂ 함량은 증가하였다. CO₂와 비교하여, H₂의 흡착은 더 높은 화학 포텐셜, 즉 높은 에너지가 필요하였다. 이론 계산으로 얻은 나노공극에서의 평균 제곱 변위(mean squared displacement)는 CO₂ 보다 H₂가 훨씬 높았으며 기존 실험 결과와 일치했다. CO₂는 나노공극에서 일렬로 배열된 반면, H₂는 매우 불규칙한 배열을 보였다. 이번 연구 방법은 CO₂ 및 H₂를 저장 가능한 지구물질 광물을 찾는 개발연구뿐만 아니라, 지중환경에서 유체와 광물의 반응을 근본적으로 이해하는 데 기여할 것으로 기대한다.