민배현 교수

<기후변화에 대응하는 이산화탄소(CO₂) 지중 저장>

연구분야

<탄소지중화가 기후변화 완화에 미치는 영향>

<이산화탄소(CO₂) 지중 저장은 탄소저감기술 중 현재 가장 높은 사업성과 실현성을 가진 기술이다>

이산화탄소(CO₂)는 여러 산업시스템에서 생성되지만 석탄화력발전소, 제철소 등에서 대용량으로 방출된다. 이렇게 발생하는 많은 양의 이산화탄소를 어떻게 하면 처리할 수 있을까??

현 정부의 이산화탄소 처리 기준

이산화탄소를 땅 속에 저장하는 과정보다 이산화탄소를 활용하여 분해가 잘 될 수 있는 친환경 플라스틱 제작, 해조류 양식 등의 과정을 수행하고 있다.

-한계점: 대용량으로 발생되는 이산화탄소를 한번에 처리할 수 없다.

>> 따라서 대부분 이산화탄소를 땅 속에 주입하는 '저장연구'가 진행되고 있는 상황이며, 본 연구실에서도 위 연구 과정에 중점을 두어 연구를 수행하고 있다.

세부연구주제

지질역학적 메커니즘을 반영한 이산화탄소 균열 저장 층 특성화 연구

땅의 모래알갱이 속 '돌'에는 전체의 약 10-40%가 빈 공간이다. 발전소 등의 공장에서 탄소 포집이 되어있다고 가정, 포집된 탄소를 이 돌 속 빈 공간에 이산화탄소를 저장하는데, 이 때 기존 땅이 가지고 있는 압력보다 더욱 강한 압력으로 주입을 해야 한다. 따라서 이산화탄소와 같은 유체가 주입되면서 땅 속에서 발생할 수 있는 균열의 모습을 정확히 추정해야 한다.

2. 다성분, 다상 유동 저장층 시뮬레이션 연구

지층은 바다 안에서 생성되기 때문에 기본적으로 염수가 포함되어 있다. 염수로 포함된 공간에 이산화탄소를 주입해야 하기 때문에 '원래는 존재하지 않던 이산화탄소가 포함되면서 발생할 수 있는 유체 조성의 변화' 같은 모델링을 정확하게 해야 실제 땅 속에 저장할 수 있는 이산화탄소의 양을 평가할 수 있다.

3. AI 기반 이산화탄소 지중 주입 최적 설계 연구

이러한 모델링을 할 때 최적화, 효율성을 고려해야 하기 때문에 인공지능 알고리즘을 사용하여 어떻게 하면 이산화탄소를 땅 속에 잘 주입할 수 있을지 디자인한다.

성과

<고정밀 CO₂-주입수유체유동모델을 결합한 AI 기반 CO₂ 지중 저장 설계 최적화 프로그램>

3가지의 세부 주제를 연계하여 이산화탄소의 특성을 잘 반영하는 유체모델 제각, 실제 땅 속에 주입되었을 때 땅 속에서 어떻게 이동할 지 추정하는 모델, 최적화 과정을 수행하였다.

>> 프로그램화 시켜 여러 사용자들이 다 같이 활용할 수 있는 구성 추진 중

향후

이산화탄소 지중 저장 후 발생되는 효과, 과연 대기 중 이산화탄소 농도를 얼마나 주입할 수 있을지 기대
메탄가스가 대량 방출될 경우 팔기도 하지만, 구입하는 사람이 없으면 태운다. 이 과정에서 이산화탄소 방출, 온실가스가 생성되는데, 석유의 경우 탄화수소 복합물이기 때문에 석유를 생산하는 과정에서 대기 중으로 메탄가스가 방출되는 사례가 있다.

> 이때 메탄가스 또한 같이 땅 속에 주입 할 경우, 더 높은 효과가 발생될 수 있으며 온실가스 저감효과까지 기대

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