이산화탄소 지중저장 연구 개발 현황

윤태섭(Tae-Sup Yun),정연종(Yeon-Jong Jung),강동훈(Dong-Hoon Kang) 대한토목학회 2016 대한토목학회지 Vol.64 No.1

한양도성을 이은 토목의 날

윤태섭(Tae-Sup Yun) 대한토목학회 2022 대한토목학회지 Vol.70 No.5

국제소식(ASCE 주요기사)

윤태섭(Tae Sup Yun) 대한토목학회 2018 대한토목학회지 Vol.66 No.5

가스하이드레이트 : 환경과 에너지

윤태섭(Tae-Sup Yun) 대한토목학회 2011 대한토목학회지 Vol.59 No.9

32차 Asian Civil Engineering Coordinating Council(ACECC) 운영 협의회 참가

윤태섭(Tae Sup Yun) 대한토목학회 2017 대한토목학회지 Vol.65 No.6

광촉매 이산화티타늄(TiO₂)을 혼합한 도로 포장재의 습윤 조건에서의 성능 변화에 관한 실험적 연구

서다와,윤태섭,Seo, Dawa,Yun, Tae Sup 한국지반공학회 2016 한국지반공학회논문집 Vol.32 No.5

본 연구는 도심지의 도로 환경을 고려하여, 기능성 포장 재료 중 하나인 이산화티타늄($TiO_2$)을 포함한 시멘트 모르타르의 실질적인 일산화질소(NO) 제거 성능을 평가하고자 하였다. 실험은 크게 두 가지로, 유입되는 기체의 습도에 따른 NO 제거율 변화 실험과 시편의 포화도에 따른 NO 제거율 변화 실험으로 구성되었다. 습도 변화 실험에서는 건조 상태의 시편을 대상으로 유입 기체의 습도를 변화시키며 NO 제거율을 관찰하였다. 습도-NO 제거율 곡선은 로그 정규 분포 형상으로, 특정 습도에서 최대 NO 제거율이 나타났다. 포화도 변화 실험은 강우 및 생활 하수로 인하여 불포화 상태인 도로를 반영하고자 습윤 상태인 시편을 대상으로 하였다. 습윤 상태의 시편은 건조 상태보다 낮은 NO 제거 성능을 보였으며 증발이 진행되면서 $TiO_2$가 노출되어 NO 제거 성능이 증가하였다. 그리고 시편의 특정 깊이 아래에 존재하는 $TiO_2$는 NO 제거 성능에 크게 기여하지 않는 것으로 나타났다. This study aims to present the practical Nitrogen monoxide (NO) removal capacity of cement mortar with Titanium dioxide ($TiO_2$) which is one of the paving materials by considering the environment of pavement in urban areas. NO removal capacity test under designated conditions of humidity of inflow gas and the test with variation of the degree of saturation of specimen were conducted. In the test for humidity, dry specimen is subject to the test and NO removal ratio was observed. Humidity-NO removal ratio curve is a log normal distribution in shape, and the maximum NO removal ratio appears at specific humidity. NO removal capacity test relying on the degree of saturation was carried out with wet specimen to reflect the unsaturated pavement by rainfall and domestic sewage. Wet specimen presents less NO removal capacity than dry specimen and the recovering evolution of NO removal capacity follows evaporation. Moreover, $TiO_2$ under the specific depth of specimen hardly contributes to NO removal capacity.

CO₂ 포화 염수 투과실험에 따른 유정시멘트의 성분분석

김영진,윤태섭,염광수,김광염,김정중,Kim, Young Jin,Yun, Tae Sup,Youm, Kwang Soo,Kim, Kwang Yeom,Kim, Jung Joong 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.3

지중의 높은 압력과 온도에서 양생되는 유정공 시멘트 (Oil Well Cement, OWC)는 $CO_2$ 포화 염수에 의하여 열화될 수 있다. 본 연구에서는 $CO_2$ 포화 염수에 의한 OWC의 미세구조 변화를 연구하기 위하여 지중과 동일한 온도와 압력조건 하에서 $CO_2$ 포화 염수를 투과시키는 방법을 개발하였다. 표준 양생된 Class G OWC 시편이 사용되었다. 압력 10 MPa에서 48시간동안 $CO_2$를 융해시킨 포화 염수의 pH는 3.14로 계산되었다. OWC내 수산화칼슘이 $CO_2$와 반응하여 생성된 탄산칼슘에 대한 3차원 미세단층촬영으로 시편내부의 분포양상을 확인하였고, X선 회절분석을 통해 탄산칼슘의 증가추이를 확인하였다. 또한, 칼슘-실리케이트 수화물의 탄산화를 $^{29}Si$ 핵자기공명 분석을 통해 확인하였다. The integrity of oil well cement (OWC), cured under high temperature and pressure, may degrade upon the exposure to the $CO_2$-saturated brine. In this study, a test setup was devised to examine the composition changes of hardened OWC due to the migration of $CO_2$-saturated brine under high temperature and pressure. The Class G OWC cured at ambient conditions was used for the test set-up. The estimated pH of the brine saturated with $CO_2$ for 24 hours under 10 MPa and $40^{\circ}C$ was 3.14. The 3D micro computed tomography enables the evaluation of the spatial configuration of internal structures for carbonated produced by $Ca(OH)_2$ in the hydrated OWC, corroborated by X-ray diffraction analyses that reveal the increment of $CaCO_3$. Moreover, $^{29}Si$ Nuclear Magnetic Resonance results showed the carbonation of calcium silicate hydrates (C-S-H) in the hydrated OWC.

CT 이미지를 활용한 경량 골재의 방향에 따른 공극 분포 및 강성도의 이방성 분석

정상엽,한동석,윤태섭,염광수,전현규,강동훈,Chung, Sang-Yeop,Han, Tong-Seok,Yun, Tae Sup,Youm, Kwang Soo,Jeon, Hyun-Gyu,Kang, Dong Hun 한국전산구조공학회 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.3

대표적인 다상 재료인 콘크리트는 구성 성분의 공간적 분포에 의해 재료 특성이 큰 영향을 받는다. 특히 공극(void)은 콘크리트의 특성에 큰 영향을 주는 요인으로서, 콘크리트 내부에 분포하는 공극의 공간적 분포를 파악하는 것은 재료의 특성을 이해하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 콘크리트 내부에 존재하는 경량 골재의 공극 분포 분석을 위해서, CT(computed tomography)로부터 얻은 단면 이미지를 활용하여 생성된 3차원 경량 골재 이미지를 활용하여 공극 분포를 시각화(visualization)하였다. 방향에 따른 3차원 경량 골재 내부의 공극 분포 상태를 정성적으로 묘사하기 위해서 확률 분포 함수인 두점 상관함수(two-point correlation function)를 사용하여 공극의 공간적 분포 경향을 구(sphere)에 표현하였다. 또한 방향에 대한 골재의 강성도(stiffness)를 계산하여 각 방향에 따른 골재의 역학적 물성치 분포 변화를 확인하였다. 각 방향으로의 확률 분포 함수로 표현된 공극 분포와 강성도 분석함으로서 CT 이미지를 통한 공극 분포 특성 분석 및 경량 골재의 역학적 특성을 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다. The void distribution in concrete materials strongly affects its material properties. Therefore, the identification of spatial distribution of void is important to understand and estimate material behavior. To examine and quantify the void distribution inside lightweight aggregates, CT(computed tomography) image is used. 3D lightweight aggregate images are generated by stacking of cross-sectional images from CT. Spatial distribution of void of aggregate along the direction is visualized on the sphere using probability distribution function. Stiffness of lightweight aggregate for the directions is also examined. It is confirmed that direction-based probability distribution and stiffness from CT images are effective in characterizing void distributions of aggregates.

액체 이산화탄소 파쇄법의 파쇄 압력, 음향 방출, 균열 형상에 관한 실험적 연구

하성준(Seong Jun Ha),윤태섭(Tae Sup Yun) 한국암반공학회 2019 터널과지하공간 Vol.29 No.3

액체 이산화탄소 파쇄법은 기존 수압 파쇄법에서 물 사용으로 발생하는 환경 문제를 완화시키기 위한 차세대 해결책으로 제안되어 왔으며, 액체 이산화탄소의 낮은 점성도를 이용하여 암석 공극 내 유체 주입을 수월하게 할 수 있다. 본 연구에서는 액체 이산화탄소의 공극 내 주입이 파쇄 과정 중에 발생하는 파쇄압력, 음향 방출, 균열 형상에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 초점을 맞추었다. 이를 위해 점성도가 다른 액체 이산화탄소, 물, 오일을 파쇄 유체로 사용하여 주입 속도를 다르게 하며 인공적으로 제작한 다공성 모르타르 시편을 대상으로 실내실험을 수행하였다. 또한 기존 수압 파쇄법의 주 대상 암종인 셰일 시편의 실험에서 액체 이산화탄소 파쇄법에 의한 셰일의 파괴 특징들을 분석하였다. 실험 결과 이산화탄소 주입 시 균열이 더 비틀린 물결 형상을 띄었으며 특히, 셰일 시편에서는 그 균열 부피가 물 주입에 비해 더 발달하였다. 반면, 파쇄 유체와 파쇄 압력의 관계는 두 시편의 실험에서 반대의 경향을 보였다. The fracturing by liquid carbon dioxide (LCO₂) as a fracking fluid has been an alternative to mitigate the environmental issues often caused by the conventional hydraulic fracking since it facilitates the fluid permeation owing to its low viscosity. This study presents how LCO₂ injection influences the breakdown pressure, acoustic emission, and fracture morphology. Three fracturing fluids such as LCO₂, water, and oil are injected with different pressurization rate to the synthetic and porous mortar specimens. Also, the shale which has been a major target formation in conventional fracking practices is also tested to examine the failure characteristics. The results show that LCO₂ injection induces more tortuous and undulated fractures, and particularly the larger fractures are developed in cases of shale specimen. On the other hand, the relationship between the fracturing fluids and the breakdown pressure shows opposite tendency in the tests of mortar and shale specimens.

격자 볼츠만 방법에 의한 지반 내 오염물질의 거동 분석

강동훈(Kang, Dong Hun),윤태섭(Yun, Tae Sup) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 C Vol.32 No.6

오염물질의 거동은 간극 배열과 연결망에 의해 결정되지만 흙에서 오염물질의 이동을 계산하는 전통적인 접근은 거시 스케일에서 적용된다. 나비에-스토크스 방정식을 풀기 위해 소요되는 컴퓨팅 비용 때문에 간극 스케일에서 이동과 결과를 관찰하기 쉽지 않다. 본 논문에서는 단일상 다성분 유체유동에서 국부적인 유속과 밀도를 효과적으로 평가할 수 있는 격자 볼츠만 방법에 대해 설명한다. 오염물질의 시공간적 거동은 유체 유동의 이송에 의해 명시적으로 결정된다. 두 가지 형태의 이상화된 간극은 유체의 경로를 제공한다. 또한 오염물질 이동, 유속장, 오염물질의 평균 농도는 정상상태의 유통에서 계산된다. 굴곡비와 같은 간극 형상은 오염물질 거동의 영향을 준다. 이는 흙이나 암반의 불연속면에서 동일한 간극률를 가져도 간극의 배열과 형상의 중요함을 강조한다. The conventional approach to evaluate the contaminant transport in soils adopts the macro-scale implementation while the pore configuration and network is a dominant factor to determine the fate of contaminant. However, the observation of fate and transport at pore scale may not be readily approachable because of the computational expenses to solve Navier-Stokes equation. We herein present the 2D Lattice-Boltzmann method that enables to assess the local fluid velocity and density efficiently for the case of single phase and multi-components. The solute fate spatio-temperal space is explicitly determined by the advection of fluid flow. Two different types of idealized pore space provides the path of fluid. Also, solute transport, the velocity field and average concentration of solute are computed in steady state. Results show that the pore geometry such as tortuosity mainly affect the solute fate. It highlights the significance of the pore configuration and shape in granular soils and rock discontinuity in spite of the equivalent porosity.