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        CO₂ 주입정 설계 및 운영에 관한 국외 연구개발 동향

        김태희(Taehee Kim), 김정찬(Jeong-Chan Kim), 염병우(Byung-Woo Yum) 대한지질학회 2009 지질학회지 Vol.45 No.5

        CO₂ 지중저장의 본격적 실증시험 단계에 이른 미국, 캐나다, 유럽 등에서는 저장용량 평가, 모니터링 등 일반적 연구개발 단계에서 실제 운영과 관련된 보다 구체적인 문제에 대한 연구 개발 단계로 이전하는 추세이다. 이러한 검토 대상에는 CO₂ 주입정의 설계 및 설치, 주입정 되메움재의 물리-화학적 특성, 주입정 운영에 따른 제반 문제점과 이에 대한 대안 등에 관한 문제들이 포함되며, 이는 CO₂ 지중저장을 적용할 시 발생 가능한 매우 현실적인 문제들로 고려되고 있다. 본 글에서는 이와 관련된 미국, 캐나다 및 유럽 등지의 연구동향을 검토하고, 이를 통하여 향후 국내 연구개발의 진행방향을 모색하고자 하였다. 현재 국외에서 지중저장 적용시 발생 가능한 문제로 검토중인 주된 문제는 주입시설 및 그 운영방법에 관한 논의 중 주입정의 설계?설치 및 물리적 기밀성 확보, 관정 되메움재의 물리?화학적 안정성 확보, 주입정 운영에 따른 예상 문제점 및 그 제어 방안 등이 제기되고 있다. 이를 정리하면 1) CO₂ 주입정의 설계 및 설치에 관한 문제는 새로운 기술적 연구개발의 문제보다는 목적에 맞는 표준화/법제화에 관한 논의가 주를 이루고 있고, 2) 주입정 되메움재의 물리/화학적 안정성 및 주입정 기밀성과의 연관성에 대한 실험적 검토가 진행 중이며, 3) CO₂ 주입에 따른 지층 압력 변화 및 안정성 해석, 주입 효율 변화에 대해 수치모델링을 중심으로 한 연구가 진행 중이나, 아직까지는 현실성 보다는 문제제기 수준에 머물고 있는 것으로 보인다. 이러한 연구들은 아직까지 비교적 많은 연구가 진행된 미국, 캐나다, 유럽 등의 지역에서도 아직까지 발생 가능한 상황에 대한 개념적 접근이 연구의 주된 내용을 구성하고 있으나, 그 주제가 점차 구체화되어가고 있는 추세이다. R&D trend in some of annex I group countries in Kyoto protocol is in the transitional stage from general topics, related to the evaluation of the storage capacity and MMV methods, to the more detail subject, including the installation and operation of the CO₂ injection facilities. Current interests of researches include the design and the installation of injection wells, physical/chemical properties of back-filling materials for wells and operational design. We try to investigate the current research trend in USA, Canada and EU countries, and make the research roadmap in the related fields. Main trend of the researches in annex I countries can be summarized as followings; 1) major issues in the design and installation of the injection/observation well is related to the standardization and regulations, rather than technical problems, 2) well integrity related to physical and chemical properties of back-filling materials is one of intensively debatable topics, based on lab experiments, 3) the formation stability due to the pressure build-up and the change of the injection efficiency caused by the reaction between supercritical CO₂ and brine/saline groundwater are investigated with numerical simulations. However, conceptual approaches are dominant till nowadays.

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