포항분지 영일층군 이암층의 수리지질학적 차폐능 평가

• 영문명: Evaluation of Hydrogeologic Seal Capacity of Mudstone in the Yeongil Group, Pohang Basin, Korea: Focusing on Mercury Intrusion Capillary Pressure Analysis
• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: 김선옥(Seon-Ok Kim) 왕수균(Sookyun Wang) 이민희(Minhee Lee)
• 간행물 정보: 『자원환경지질』53권 1호, 23~32쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2020.02.28

국문 초록

이산화탄소 지중저장은 대규모로 포집된 이산화탄소를 지하 심부의 지질구조 내로 주입하여 대기중 방출을 제한하려는 지구온난화 대응기술이다. 본 연구에서는 국내 최초의 이산화탄소 지중주입 실증 연구 지역인 포항분지의 지하800 m 이하에서 시추된 심부 코어 시료를 대상으로 FE-SEM, XRD, XRF, MICP 등 분석을 수행하여 덮개암층을 구성하는 이암의 광물학적 특성을 규명하고 이산화탄소 지중저장의 안정성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치는 수리지질학적 차폐능을 정량적으로 평가하고자 하였다. 광물학적 분석 결과 포항분지 영일층군 이암층은 주로 석영, K-장석, 사장석과 소량의 황철석, 방해석, 점토 광물로 이루어져 있는 것으로 나타났다. 수은 모세관 압입 시험 분석 결과, 시료는 대체적으로 균일한 입자 구성과 공극 분포를 가지고 있었으며, 산정된 공극률과 공기 투과도 사이에서 뚜렷한 상관관계는 나타나지 않았다. 산정된 공극진입압력과 돌파압력을 적용한 허용가능 CO₂ 기둥 높이는 이산화탄소 주입대상층의 두께에 비해 현저하게 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 포항분지 영일층군의 이암층이 이산화탄소 지중저장 주입실증 사업에서 시범 주입되는 이산화탄소의 누출을 억제하기에 충분한 차폐능을 보유하고 있음을 보여주었다. 그러나, 본 연구의 결과는 제한된 수량의 시료를 분석·평가한 것으로서 그에 상응하는 제한된 의미를 지닌다. 따라서, 실제적인 이산화탄소 지중저장 과정에서 수행되는 덮개암층의 차폐능 평가를 위해서는 지층 전체 규모에 대한 다수의 시료 채취와 그에 대한 다면적 분석과 평가가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

영문 초록

Geological CO₂ sequestration is a global warming response technology to limit atmospheric emissions by injecting CO₂ captured on a large scale into deep geological formations. The presented results concern mineralogical and hydrogeological investigations (FE-SEM, XRD, XRF, and MICP) of mudstone samples from drilling cores of the Pohang basin, which is the research area for the first demonstration-scale CO₂ storage project in Korea. They aim to identify the mineral properties of the mudstone constituting the caprock and to quantitatively evaluate the hydrogeologic sealing capacity that directly affects the stability and reliability of geological CO₂ storage. Mineralogical analysis showed that the mudstone samples are mainly composed of quartz, K-feldspar, plagioclase and a small amount of pyrite, calcite, clay minerals, etc. Mercury intrusion capillary pressure analysis also showed that the samples generally had uniform particle configurations and pore distribution and there was no distinct correlation between the estimated porosity and air permeability. The allowable CO₂ column heights based on the estimated pore-entry pressures and breakthrough pressures were found to be significantly higher than the thickness of the targeting CO₂ injection layer. These results showed that the mudstone layers in the Yeongil group, Pohang basin, Korea have sufficient sealing capacity to suppress the leakage of CO₂ injected during the demonstration-scale CO₂ storage project. It should be noticed, however, that the applicability of results and analyses in this study is limited by the lack of available samples. For rigorous assessment of the sealing efficiency for geological CO₂ storage operations, significant efforts on collection and multi-aspect evaluation for core samples over entire caprock formations should be accompanied.

목차

1. 서 론

2. 연구 지역

3. 연구 재료 및 방법

4. 연구 결과 및 토의

5. 결 론

사 사

References

키워드

CO₂ 지중저장 이암 포항분지 차폐능 수은 모세관 압입 시험 geological CO₂ storage mudstone Pohang basin seal capacity mercury intrusion capillary pressure analysis