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Review of Site Selection Criteria for Geological Storage of Carbon Dioxide

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서 론

19 세기 후반부터 시작된 지구온난화는 해수면 상승으 로 인간의 정착지를 위협하고, 기후 체계를 교란하여 극 한 기후와 폭염의 증가, 가뭄과 폭우 등 급격한 기상 변 화를 초래하였으며, 종의 멸종, 수확량 감소, 질병 증가 등 생태계 및 인류에게 재앙을 불러오고 있어, 심각한 지 구 환경 문제로 대두되어 있다(IPCC, 2007). 산업혁명 이래 급증한 화석연료의 사용에서 비롯된 대기 중 이산 화탄소 농도의 증가로 증폭된 온실효과가 지구온난화의

주된 원인으로 알려졌으며, 이산화탄소 배출을 줄여 기 후변화를 완화하려는 전 지구적인 노력이 진행되고 있 다. 완화 방안으로 에너지 절약 및 효율 향상, 화석연료 대체, 신재생에너지 사용, 산림 흡수원 확대, 이산화탄소 포집 및 저장 등이 제시되는데, 국제에너지기구의 추정 에 의하면 2050년 기준 온도 상승폭을 산업화 이전 대비 2°C 선에서 안정화시키려는 저감 목표의 1/5을 이산화 탄소 포집 및 저장(Carbon capture and storage, CCS)이 담당할 수 있을 것으로 기대된다(IEA, 2012)(Fig. 1). 이 산화탄소 포집 및 저장은 비용 및 잠재력 측면에서 경쟁 력을 보이며(Strömberg, 2001)(Fig. 2), 특히 지중저장은 이미 대부분의 기술이 석유산업에서의 축적된 경험을 통 해 현실화되어 있다(Cooper, 2009).

이산화탄소 지중저장 사업은 노르웨이의 Sleipner와 Snøhvit, 알제리의 In Salah, 미국의 Rangely, 캐나다의 Weyburn 에서 상업적 규모(백만톤/년)로 가동 중이며, 실증 및 시범 연구사업이 미국 텍사스 Frio, 호주 Otway, 일본 Nagaoka, 독일 Ketzin 등 전 세계에서 활발하게 진

이산화탄소 지중저장 부지 선정기준 고찰

고재홍1)*

Review of Site Selection Criteria for Geological Storage of Carbon Dioxide

Jaehong Ko*

Abstract : Site selection criteria of advanced countries in geological storage of carbon dioxide have been reviewed, and a proposal of criteria suited to circumstances of Korea is presented and discussed. Sites should satisfy capacity to accommodate planned amount of CO

2

injected, injectivity to take CO

2

at the rate required to serve the intended source, and containment to ensure that the injected CO

2

is contained and cannot leak into the atmosphere and aquifers of drinking water for the desired period of time. Sixteen criteria recommended include the followings:

storage capacity, depth, porosity, permeability, reservoir thickness, caprock thickness, lateral continuity, seismicity, faulting and fracturing, burial history, hydrogeology, pressure regime, hydrocarbon resources, CO

2

source, on/off shore, and monitoring potential.

Key words : Carbon dioxide, Geological storage, Site selection, Criteria

요 약 : 이산화탄소 지중저장 선진국들의 부지 선정기준들을 개관하고 우리나라 실정에 맞는 기준을 논의하였 다. 부지는 계획된 분량의 이산화탄소를 수용할 수 있는 충분한 저장 용량, 배출원의 이산화탄소 공급률에 맞출 수 있는 주입도, 이산화탄소가 대기 및 음용 지하수층으로 누출되지 않고 장기간 동안 안정적으로 저장될 수 있는 폐쇄성을 만족시켜야 한다. 제안된 기준은 다음 16개 항목들을 포함한다: 저장 용량, 심도, 공극률, 투과도, 저장암 두께, 덮개암 두께, 연장성, 지진 활동도, 단층 및 단열, 매몰사, 수리지질, 지하수압, 석유자원, 이산화탄소 배출원, 육/해상, 모니터링 가능도

주요어 : 이산화탄소, 지중저장, 부지 선정, 기준

2013 년 8월 6일 접수, 2013년 9월 26일 심사완료 2013 년 10월 17일 게재확정

1) 한국지질자원연구원 석유해저연구본부

*Corresponding Author( 고재홍) E-mail; [email protected]

Address; Petroleum and Marine Research Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 124 Gwahang-no, Yuseong-gu, Daejeon, 305-350, Korea

ISSN 2288-2790(online) http://dx.doi.org/10.32390/ksmer.2013.50.5.732

해 설

(2)

Fig. 1. Contribution of various CO

2

reduction options according to perspectives of IEA for the period 2010 to 2050 (IEA, 2010).

Fig. 2. Cost and potential of options to reduce CO

2

emissions (Strömberg, 2001).

Fig. 3. Location of sites where CO

2

storage projects are underway or planned (Taken from http://www.CO2CRC.com.au).

(3)

행되고 있다(IEA, 2010)(Fig. 3). 우리나라는 교육부가 2005 년부터 이산화탄소 지중저장이 가능한 국내 지층의 특성과 저장 능력 평가를 비롯한 기반 연구를 이산화탄 소 저감 및 처리 기술개발 사업단(http://www.cdrs.re.kr) 을 통해 수행하고 있고, 해양수산부(구 국토해양부)가 2005 년부터 해양 지중저장 기술개발을 추진하고 있으 며, 산업통상자원부(구 지식경제부)가 2007년부터 한국 지질자원연구원의 국제공동 이산화탄소 지중저장 현장 실증 프로젝트인 호주의 Otway 사업(http://www.co2crc.

com.au) 참여를 지원하고 있다.

최근 정부는 이산화탄소 포집 및 지중저장이 국제사회 의 기후변화 대응에 동참하고, 지속가능한 경제 발전과 이산화탄소 감축을 동시에 달성하기 위해서 중요하다는 사실을 인식하고, 국가 CCS 종합 추진계획을 수립하였 다(Presidential Committee on Green Growth, 2010). 국 가 CCS 종합 추진계획은 2017년부터 연간 100만톤 이 상의 이산화탄소 포집・저장 통합 실증을 목표로, 지중저 장과 관련하여 1만톤급 저장 실증을 우선 실시하고 2015 년까지 대규모 저장소를 확보하여 2017년까지 건 설을 요구하고 있다. 현실적으로 매우 촉박한 일정으로 이산화탄소 저장과 관련된 제 과정을 관리하는 법령과 제도 정비, 부지 선정 기준 확립, 전주기적 필요 기술 확 보, 적정 처리 및 누출 탐지 관리・감독 등 환경 및 안전 관리체계 구축, 예산 확보 및 산업화를 대비한 조세, 금 융 지원 및 보험 제도 마련 등 선결 과제들이 산적해 있다.

이산화탄소 지중저장 부지 선정 기준 및 절차에 대해 서 국제연합 (United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC), 기후변화 정부간 위원회 (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), 국제에너지기구(International Energy Agency, IEA) 등 국제 기구, 미국을 비롯한 캐나다, 호주, 유럽연합 등 선 발 국가들에 의해 지침들이 제시되어 있다. 특히 미국 등 석유산업이 발달한 나라들은 개발・생산 과정 또는 회수 증진, 천연가스 수급관리 등의 목적으로 일찍부터 지하 유체 주입을 실시해서 제도적 기반이 구축되어 있으며 깊은 지식과 경험을 축적하고 있다. 이 논문은 선진국들 의 이산화탄소 지중저장 부지 선정기준들을 개관하여 우 리나라 실정에 맞는 기준을 논의해 보고자 한다.

본 론

이산화탄소 지중저장은 석유・가스층, 대염수층(saline aquifer), 석탄층 등을 매체로 하며(U.S. DOE/NETL, 2010a), 저장 부지는 계획된 분량의 이산화탄소를 수용 할 수 있는 충분한 저장 용량(capacity), 배출원의 이산

화탄소 공급량에 맞출 수 있는 주입도(injectivity), 이산 화탄소가 대기 및 음용 지하수층으로 누출되지 않고 장기 간 동안 안정적으로 저장될 수 있는 폐쇄성(containment) 을 갖춰야 한다(IPCC, 2005; IEA GHG, 2008, 2009; WRI, 2008; U.S. DOE/NETL, 2010b; SACS/CO2STORE, 2008;

CO2CRC, 2008).

(a)

(b)

Fig. 4. (a) CO

2

phase diagram (Bachu and Stewart, 2002)

(b) Variation of CO

2

density with depth (assuming

hydrostatic pressure. geothermal gradient of 25°C and

surface temperature of 15°C) The size of balloons and

drops represent the relative volume occupied by the CO

2

(From http://www.CO2CRC.com.au).

(4)

이산화탄소는 초임계 상태(supercritical condition)로 주입되는데, 초임계상은 기체처럼 확산하여 빈 공간을 채우고 액체처럼 밀도가 높아 작은 공간을 차지한다 (Fig. 4). 주입된 이산화탄소는 구조 및 층서에 의한 포 획(structural and stratigraphic trapping), 지하 대수층의 느린 유동속도에 따른 수리동역학적 포획(hydrodynamic trapping), 모세관 현상에 의한 잔류 포획(residual trapping), 지하수에 녹아드는 용해 포획(dissolution trapping), 탄 산염 광물로 침전되는 광물 포획(mineral trapping) 등의 기작에 의해 저장되는데, 용해 등 화학적 작용에 의한 포 획은 매우 느리게 일어난다(IPCC, 2005; Bradshaw et al., 2007)(Fig. 5). 저장 용량은 저장층의 용적(면적×두 께), 공극률, 이산화탄소의 밀도와 포화도의 곱으로 계산 될 수 있는데(U.S. DOE/NETL, 2010b), 석유업계의 자 원량 평가체계(SPE, 2007)와 유사한 방식의 심층적인 분류도 가능하다(CO2CRC, 2008; Park and Huh, 2013).

이산화탄소 주입도는 단위시간에 주입 가능한 이산화 탄소의 양으로 정의될 수 있으며, 주입정을 통해 주변 지 층으로 배출된 이산화탄소는 원활하게 이동될 수 있어야 한다. 초임계상의 이산화탄소는 물에 비해 가볍고, 점도 가 낮으며, 물에 섞이지 않은 상태로 이동하는데, 이동 속도는 지층의 공극률, 투과도, 두께 등에 의해 좌우된

다. 투과도가 높고, 두꺼울수록 유체의 유동이 용이하며, 투과도가 낮으면 주입에 요구되는 압력이 높아지고, 파 쇄 등 자극이 필요할 수도 있고, 주입공의 수가 많아져야 해서 비용이 증가한다.

폐쇄성은 주입된 이산화탄소가 안전하게 보관될 수 있 는 지중 저장소의 전제 조건인데, 석유・가스전에서와 마 찬가지로 유체의 이동을 제한하는 덮개암이 가장 중요하 다. 덮개암의 배치(geometry & extent), 질(quality), 두 께, 단열 또는 단층의 유무 등이 폐쇄 능력을 결정한다.

이산화탄소 지중저장 부지 선정은 기술적 요소들 외에 도 사회문화적 특수성, 대중의 수용성, 배출원에의 근접 성, 토지 및 지하 공간에 대한 법적 권리, 비용 등 많은 비기술적 요소들을 고려하여야 한다. 세계 각국에서는 다양한 규모의 저장 프로젝트들이 진행 또는 계획되고 있으며, 부지 선정을 체계적으로 실행하기 위한 기준 및 절차가 개발되고 있다. 현재 조급하게 추진되고 있는 우 리나라의 지중저장 부지 확보에 미국, 캐나다, 호주, 유 럽연합 등 이산화탄소 지중저장 선진국의 기준과 경험을 잘 활용하면 시행착오를 줄일 수 있을 것이다.

미국

석유산업의 최첨단국인 미국은 이산화탄소 지중저장 분야에서도 선진국일 수 밖에 없다. 지하에 유체를 주입 하는 이산화탄소 지중저장은 지하에서 유체를 추출하는 석유・가스 생산과 정반대의 과정이나 요구되는 기술은 거의 동일하다(Cooper, 2009).

이산화탄소 지중저장은 부지선정 및 개발, 운영, 폐기, 사후 관리의 4 단계로 구성된다(Fig. 6). 이산화탄소 지 중저장의 성공을 위해서는 좋은 조건을 갖춘 지질학적 매체 선정이 관건이다. 이를 위해서 대상 지역의 지질과 지층 특성에 대한 이해가 선행되어야 하는데, 탄성파 등 지구물리적 조사 자료, 물리검층 자료 및 코어 시료의 분 석 및 해석에 기반한 분지 해석, 순차 층서 및 퇴적상 해 석, 구조도, 층후도를 비롯한 각종 도폭 작성, 지질학적 모델링 등 석유탐사 단계에서 일상적으로 수행되는 작업 이 동원된다.

주입정 설계 및 시추, 운송 배관 및 지상 주입 시설 설

Fig. 6. Phases of CO

2

storage projects (Cooper, 2009).

Fig. 5. Contribution of various CO

2

trapping mechanisms

over time (IEA GHG, 2008). As time goes on, increasingly

secure trapping mechanisms come into play and the overall

security of storage increases.

(5)

계, 시공 및 운영, 폐기 분야도 40년 이상의 이산화탄소 공법(CO

2

flooding) 을 이용한 회수증진으로 직접적인 경 험이 축적되어 있으며, 석유 개발・생산 단계의 각종 공 학적 기술과 유체 성상 및 거동 예측을 위해 개발된 모 사 기법들도 즉각적 활용이 가능하다.

저장소의 안정적 운영 및 사후 유지를 담보하고, 이산 화탄소 누출로 인한 건강・안전・환경(HSE, health, safety

& environment) 피해를 방지하기 위하여 계측, 관측, 탐 지 활동은 필수적이며, 주입된 이산화탄소의 거동을 관 찰하여 지중저장의 성과 및 효율성을 입증할 수 있어야 한다. 다양한 모니터링 장비와 기술들이 개발되어 있으며

Fig. 8. Process flow chart for site screening and intial characterization (U.S. DOE/NETL, 2010b).

Fig. 9. Process flow chart for site selection (U.S. DOE/NETL, 2010b).

Fig. 7. Graphical representation of CO

2

storage site screening

and selection (U.S. DOE/NETL, 2010b).

(6)

Table 1. CO

2

performance and containment monitoring technologies (Cooper, 2009)

(7)

(Table 1)(U.S. DOE/NETL, 2009; Cooper, 2009), 정두 또는 정내에 압력 감지기 등을 장착하는 직접적인 방법 과 4D 탄성파, 중력, 전자기, 위성 영상 등 간접적인 원 격 기법들이 현장에서 효과적으로 적용되고 있다.

미국에서의 이산화탄소 저장부지 선정은 석유탐사와 유사한 방식으로 진행된다. 석유탐사에서 유전 구조가 개념적 부존 가능(play) 단계를 거쳐 신뢰성 있는 자료가

확보되어감에 따라 불확실성이 축소되면서 잠재 구조 (lead), 유망 구조(prospect)로 확립되어 가는 것처럼, 저 장부지도 점차 적합성이 확인되어감에 따라 잠재적 후보 지역(potential sub-region), 선택 지역 (selected area), 유 자격 부지(qualified site)의 차례로 승격되어 간다(Fig.

7). 따라서 저장부지 선별도 잠재적 후보지역 → 선택 지 역 → 유자격 부지로 좁혀 나가는 3 단계로 이루어진다.

Table 2. CO

2

storage site screening criteria and guidelines of the United States (U.S. DOE/NETL, 2010b)

(8)

Table 3. CO

2

storage site selection criteria and guidelines of the United States (U.S. DOE/NETL, 2010b)

(9)

잠재적 후보지역은 분지 내에 이산화탄소를 저장할 수 있는 암층, 즉 석유・가스 저류층, 채굴이 불가능한 석탄 층, 대염수층이 분포하는 지역이며, 선택 지역은 잠재적 후보지역에서 지질, 접근성(regional proximity), 사회적 환경의 3 가지 범주에 대한 평가를 통해 선별한다(Fig.

8). 지질적으로는 주입 대상 지층, 심도, 덮개암, 저장 자 원량이 주요 요소이고, 접근성 측면에서는 환경 보호, 인 구 밀집, 기존 자원개발, 배관망 사용과 관련된 이해 충 돌 여부를 판단하며, 사회적으로는 주민의 수용성 및 토 지 이용 선호도(개발 또는 보존)가 중요하게 고려된다 (Table 2).

유자격 부지는 선택 지역 내에서 지질 조건, 법적 요 건, 이산화탄소 거동, 토지 이용 권리, 지역사회 여론을 포함하는 5가지 요소에 대한 기술적 및 비기술적 분석을 통해 선발한다(Fig. 9). 지질적 평가는 주입 대상 지층, 덮개암, 포획 기작, 주입도, 기존 탄성파 자료의 품질, 저 장 자원량에 대한 기술적 분석을 통해 이루어지고, 법적 요건 분야는 주입정 인허가, 건설, 운영, 폐기와 관련된 각종 법정 사항, 음용 지하수 보호를 위한 시정 조치, 주입 압력 한계 설정, 장기 저장 안전성 보장, 주입된 이산화 탄소에 대한 법적 책임 소재에 대한 검토를 포함한다 (Table 3). 모델링과 수치모사를 통한 이산화탄소 거동 예측은 주입정 주변(Area of Review, AoR) 영향 평가의 핵심을 구성하며, 미리 위험 요인(risk)을 도출・분석・평 가하고 설계 변경, 주입 압력 제한, 감시(monitoring) 및 위기대응 계획 수립 등 환경 피해 영향을 최소화할 수 있는 방안을 제시한다. 토지 이용과 관련해서는 이산화 탄소 주입 및 관측에 필요한 시추공, 압축 설비, 수송 배 관, 모니터링 장비 등의 시설 구축에 필요한 용지 확보, 기반 또는 기존 시설에 대한 접근성, 이산화탄소 유동으 로 발생하는 부지 경계 문제, 지하 공극의 재산권 등이 주요 검토 대상이다. 이해 당사자를 비롯한 지역 주민, 관청, 시민사회단체, 언론매체의 이산화탄소 지중저장에 대한 인식과 견해는 사업 실패 또는 지연을 초래할 수 있는, 반드시 고려해야 하는 사회적 변수이다.

캐나다

캐나다는 국제에너지기구의 온실가스 연구의 일환으 로 연 백만톤 규모의 이산화탄소를 저장하는 Weyburn 사업(IEA GHG Weyburn CO

2

Monitoring & Storage Project) 을 수행 중이고, 서 캐나다 분지(Western Canada Sedimentary Basin) 의 석유 개발 및 생산 과정에서 산성 가스(H

2

S 등) 처분, 염수 재주입, 물 또는 이산화탄소를 사용하는 회수증진 등 이산화탄소 주입과 유사한 기술을 사용하고 있으며, 90년 전부터 온타리오를 비롯한 여러

주에서 천연가스 지중저장소를 운영하고 있다(Bachu, 2008; IEA GHG, 2009).

캐나다의 이산화탄소 저장부지 선정기준은 Bachu(2000, 2001, 2002, 2003 and 2008; Bachu and Gunter, 1999;

Bachu and Stewart, 2002) 에 의해 체계화되었으며, 세계 각국의 기준 및 절차서에 널리 원용되고 있다. Bachu는 국가 또는 광역 단위에서 적합한 부지를 선별하는 기준 으로 지체구조, 분지의 크기 및 깊이, 단층 및 단열 발달 양상, 지하수 유동체계, 지온구배, 부존 자원 및 개발 수 준, 접근성, 기반 시설 등 15개의 범주를 도출하고, 각 범주 별로 3~5개의 등급을 구분하여 계량화할 수 있도 록 하였다(Table 4).

지체구조는 분기(divergent) 경계부가 수렴 또는 충돌 하는 경계부에 비해 안정적이고, 해양판이 섭입하는 환 태평양 지역은 단층, 습곡이 발달하고 지진으로 돌발적 인 누출이 발생할 수 있어 가장 좋지 않은 여건이나, 캘 리포니아 등 규모가 큰 석유・가스전들이 분포하는 지역 도 있어 폐쇄성 측면에서 반드시 부정적이지만은 않다.

분지는 크고 깊을수록 다양한 이산화탄소 저장암과 덮 개암의 조합을 기대할 수 있어 선호된다. 얕은 분지 (<800 m) 는 이산화탄소의 초임계 조건을 충족시킬 수 없기 때문에 불가피하지 않다면 고려 대상에서 제외된다.

단층과 단열은 이산화탄소 누출 경로로 작용할 수 있 기 때문에 부정적인 요소이다. 특히 덮개암에 발달할 경 우 누출 가능성에 대한 정밀한 조사와 판단이 요구된다.

지하수계는 유동속도가 느리고 체류시간(residence time) 이 긴 광역적인 심부 피압 대수층이 수리동역학적 포획 기작도 작동할 수 있어 가장 적합하다. 천부의 단속적인 지하수계는 체류 시간도 짧고, 주입된 이산화탄소를 초 임계 상태의 온도, 압력 조건으로 유지하기 힘들다.

지온구배는 깊이에 따른 지중 온도 변화의 지시자로 이산화탄소의 초임계 깊이와 구간을 결정한다. 지온이 높으면 초임계 조건에 도달하는데 보다 높은 압력이 요 구되고, 따라서 주입 깊이가 깊어져서 비용이 증가한다.

또한 같은 깊이 조건에서 지온구배가 낮은 분지(cold basin) 가 높은 분지(warm basin)에 비해 이산화탄소의 밀도가 커서, 단위 부피당 더 많은 이산화탄소를 저장할 수 있다.

석유・가스의 부존은 이산화탄소를 저장하기에 적합한 암상 조합 및 구조가 분포함을 지시한다. 고갈된 석유・

가스전은 이산화탄소 지중저장의 우선적인 고려 대상이

다. 수 백만~수 억년 동안 유지되어 온 석유 또는 가스

의 집적 구조는 저장 측면에서 무결(integrity)과 안전성

을 보장하고, 탐사, 개발 및 생산 과정에서 축적된 구조,

물성, 온도, 압력 및 생산 자료는 주입하는 이산화탄소의

(10)

거동을 이해하고 예측하는데 활용될 수 있으며, 기반 시 설 및 시추공은 이산화탄소 저장용으로 변통될 수 있다.

또한 이산화탄소 공법을 적용한 7~23%(평균 13.2%)의 회수 증진으로 경제적 효과를 기대할 수도 있다.

석탄층은 이산화탄소를 흡착하여 저장할 수 있는 매체 로, 얕으면 개발 가능성도 높고, 압력 조건이 흡착된 이 산화탄소를 보존할 수 없으며, 깊으면 투과도가 낮아 주 입하기 어렵다.

증발암은 매우 치밀하여 덮개암으로 가장 이상적이며, 자연 또는 인공적 용해로 형성된 공동은 이산화탄소뿐만 아니라 방사성 물질을 비롯한 각종 유해한 폐기물 처분 에 유용될 수 있다.

저장부지의 위치는 육상이 해상에 비해 비용 측면에서 경제적이고, 기술적으로 용이하다. 하지만 토지 이용, 대 중 수용성 등의 측면에서는 해상이 유리하다.

기후는 개발 여건에 큰 영향을 미치며, 기후에 따른 지 표 온도는 지온구배와 더불어 이산화탄소의 초임계 깊이 를 결정한다. 또한 기후에 따른 강수와 증발은 식생, 지 표수와 토양 발달을 변화시키며, 지하수면 깊이에도 영 향을 준다.

접근성, 기반 시설, 이산화탄소 배출원은 비용 측면에 서 간과해서는 안되는 사회・경제적 요소들로 저장사업 의 실현 가능성을 좌우한다.

호주

호주는 한국지질자원연구원이 참여하고 있는 CO2CRC Otway 사업을 비롯하여(Huh and Park, 2009), CarbonNet 사업 등 다수의 시범사업을 펼치고 있으며, Gorgon 가스 전에서 산출되는 이산화탄소를 처리하는 세계 최대 규모 (330 만톤/년)의 지중저장 사업을 추진하고 있다.

Table 4. Canadian criteria for assessing sedimentary basins for CO

2

geological storage (Bachu, 2003)

No Criterion Classes

1 2 3 4 5

1 Tectonic

setting

Convergent oceanic

Convergent intramontane

Divergent continental shelf

Divergent foredeep

Divergent cratonic

2 Size Small Medium Large Giant

3 Depth Shallow

(<1,500 m)

Intermediate (1,500- 3,500 m)

Deep (>3,500 m)

4 Geology

Extensively faulted and

fractured

Moderately faulted and

fractured

Limited faulting and fracturing, extensive caprock

5 Hydrogeology

Shallow, short flow systems, or compaction flow

Intermediate flow systems

Regional, long-range flow

systems;

topography or erosional flow

6 Geothermal Warm basin Moderate Cold basin

7 Hydrocarbon

resources None Small Medium Large Giant

8 Maturity Unexplored Exploration Developing Mature Over mature

9 Coal and CBM None Deep

(>800 m)

Shallow (200-800 m)

10 Salt beds, domes None Domes Beds

11 On/off shore Deep offshore Shallow offshore Onshore

12 Climate Arctic Sub-Arctic Desert Tropical Temperate

13 Accessibility Inaccessible Difficult Acceptable Easy

14 Infrastructure None Minor Moderate Extensive

15 CO

2

sources None Few Moderate Major

(11)

Table 5. Australian criteria for assessing sedimentary basins for CO

2

geological storage at the country or state scale (CO2CRC, 2008)

Table 6. Ranking criteria for prospective CO

2

storage sites in Australia (CO2CRC, 2008)

Criterion Meets Criterion Considerations

Storage capacity Will meet the volume requirements of

identified CO

2

sources Temperature, pressure, area, pore volume Injectivity potential Reservoir conditions viable for injection Porosity, permeability, thickness

Site logistics Site is economically and technically viable Distance from CO

2

source(s), sea depth for offshore storage, overpressure

Containment Seal and trap will work for containing CO

2

Seal capacity and thickness, trap, faults Existing natural

resources

No viable natural resources at the site that may be compromised

Proven or potential petroleum system,

groundwater, coal or other resource (e.g.,

National Park)

(12)

호주의 이산화탄소 저장부지 선정기준(CO2CRC, 2008) 은 Bachu(2003)의 캐나다 기준을 약간 수정하여 만들어 졌다(Table 5). 지체구조 항목에서는 지진 활동도를 강 조하고, 등급에서 3 등급(foreland 또는 divergent foredeep) 과 4 등급(passive margin 또는 divergent continental shelf) 의 위치가 바뀌었다. 분지의 크기 항목에는 Very small 등급이 추가되었으며, 등급별 면적의 범위를 숫자 로 지정하여 확실히 하였다. 깊이 항목에 Very shallow 등급이 추가되었으며, 등급의 범위는 이산화탄소의 초임 계 깊이 800 m와 투과도 감소에 따른 주입 한계 깊이 3,500 m 를 기준으로 구분하였다. 단층 및 단열, 수문, 지 열 항목은 별 차이가 없으며, 지온 구배 30°C/km와 40°C/km 를 기준으로 Cold 분지와 Warm 분지를 구분하 였다. 저장층-덮개층 조합 항목이 신설되어 폐쇄성 기준 을 보강하였고, 석탄화도 항목이 신설되어 탄화 정도에 따른 흡착 능력 차이를 반영하였으며, 석탄층의 깊이 구 간 경계를 압력 강하에 따른 탈착을 고려하여 200 m에 서 300 m로 하향하였다. 나머지 항목들은 별다른 변경 사항이 없으나, 이산화탄소 배출원 항목은 누락되었다.

각각 기준들의 조합은 국가 또는 광역 단위의 분지들 에 대한 적합성 판정 및 우선순위 결정 과정에서 폐쇄성 (containment), 저장 용량(capacity), 경제・기술적 타당성 (feasibility) 의 평가 척도로 사용된다(Gibson-Poole et al., 2008). 지진 활동도, 분지의 깊이, 저장층-덮개층 조 합, 단층, 증발암 항목은 폐쇄성과 연계되며, 분지의 크

기, 깊이, 저장층-덮개층 조합, 단층, 지온구배, 석탄층, 석탄화도, 자원 부존은 저장 용량과 연계되고, 깊이, 단 층, 부존 자원의 개발 수준, 육상/해상, 기후, 접근성, 기 반시설은 경제・기술적 타당성과 연계된다.

분지 단위에서의 부지 선별은 저장 용량, 주입성(injectivity potential), 물적 유통(site logistics), 폐쇄성, 기존 자원의 5 가지 기준을 적용한다(Table 6). 대상 부지는 저장 용 량이 인근 이산화탄소 배출원으로부터 요구되는 수요를 충족시킬 수 있어야 하고, 저장층은 예정된 주입률을 소 화할 수 있는 물성(공극률, 투과도, 두께)을 갖춰야 하며, 주입된 이산화탄소가 장기간 누출되지 않고 안정적으로 저장될 수 있는 폐쇄성이 보장되어야 한다. 비용・기술적 측면(배출원으로 부터의 거리, 접근성, 수심, 시추 심도, 압력 조건)에서 실행 가능해야 하며, 토지 이용에 있어서 이해 충돌(석유, 지하수, 석탄 등 지하자원, 국립공원, 군 사 지역, 인구밀집 지역 등)을 피해야 한다.

유럽

유럽에서는 SACS(Saline aquifer CO2 storage; 1998- 1999), SACS2(Saline aquifer CO2 storage (2)-demonstration in the Sleipner field; 2000-2002), CO2STORE(On-land long term saline aquifer CO2 storage; 2003-2006), GESTCO (European potential for geological storage from fossil fuel combustion; 2000-2003), NASCENT(Natural analogues to the storage of CO2 in the geological environment;

Table 7. European criteria for suitability of CO

2

storage sites (SACS/CO2STORE, 2008)

Criterion Positive indicators Cautionary indicators

Storage capacity

Total capacity of reservoir estimated to be much larger than the total amount produce from the CO

2

source

Total capacity of reservoir estimated to be similar to or less than the total amount produced from the CO

2

source

Reservoir properties

Depth (pressure) >1,000 m, <2,500 m <800 m, >2,500 m Reservoir thickness

(net) >50 m <20 m

Porosity >20% <10%

Permeability >300 mD <10-100 mD

Salinity >100 g/l <30 g/l

Caprock properties

Lateral continuity Unfaulted Lateral variations, faulting

Thickness >100 m <20 m

Capillary entry pressure

Capillary entry pressure much greater than buoyancy force of maximum predicted CO

2

column height

Capillary entry pressure similar to buoyancy

force of maximum predicted CO

2

column

height

(13)

2001-2004), CO2NET2(Carbon dioxide thematic network 2002-2005) 등 이산화탄소 지중저장과 관련된 조사, 연 구, 실증 및 시범 사업들이 활발하게 진행되었다. 최근 들어 이산화탄소 지중저장이 화석 연료 개발 및 사용 확 대(석탄발전소 신규 건설 등)를 정당화하여 저탄소 경제 원칙을 위배한다는 부정적인 여론이 확산되어 다소 주춤 하다.

유럽의 이산화탄소 저장부지 선정기준은 연 백만톤 규 모의 이산화탄소를 처분하는 노르웨이 Sleipner 가스전 에서의 경험을 바탕으로 한 SACS, SACS2 사업과 Mid- Norway 대륙붕, 덴마크의 Kalundborg(육/해상), 독일의 Schwarze Pumpe( 육상), 영국의 Valleys(해상)에서의 부 지 조사 사례에 근거한 CO2STORE 사업을 통해 진전되 었다(SACS/CO2STORE, 2008).

부지 선정은 지질, 환경, 비용, 물적 유통 측면을 고려 하게 되는데, 전제 조건은 저장 용량이 배출원으로부터 발생되는 총량보다 훨씬 커야하며, 주입 압력으로 인한 저장암 또는 덮개암의 파손이 발생하지 않아야 한다. 지 질적 선정기준은 저장층과 덮개암의 물성을 중심으로 구 성된다(Table 7). 저장층은 심도가 800 m보다 얕거나 2,500 m 보다 깊으면 부적합하고, 두께 50 m 이상, 공극 률 20% 이상, 투과도 300 md 이상이 권고된다. 덮개암 은 균일하고 연장성이 좋아야 하며, 두께가 20 m 이상은 되어야 하고, 모세관 진입 압력이 이산화탄소의 부력에 의한 압력보다 커야 한다.

토 의

국내 퇴적분지

이산화탄소 지중저장이 가능한 국내 지층의 특성과 저 장 능력에 대한 평가는 그리 많지 않다. Hong 등(2009) 이 태백산, 문경, 충남, 호남 분지에 분포하는 석탄기~

트라이아스기 평안누층군과 쥐라기 대동누층군을 대상 으로 이산화탄소 저장 능력에 대한 포괄적인 연구를 수 행하여 총 저장 용량을 사암 16 Mt, 석탄층 12 Mt로 추 정하였으나(Table 8), 사암의 공극률이 2% 대로 일반 셰 일보다 낮고, 석탄층의 경우 심도가 깊고 석탄화도가 무 연탄으로 높아, 모두 주입도가 매우 불량할 것으로 예상 되어 저장층으로 적합하지 않을 것으로 판단된다.

육상 최대 퇴적분지인 백악기 경상분지에 대해서는 Egawa 등(2009)에 의해 연구되어, Hong 등(2099)과 비 슷한 방법으로 신동층군에 포함된 사암의 총 저장 용량 을 1,011 Mt로 추정되었으나, 공극률이 낮고(<5%) 매몰 에 의한 속성도가 높아(Lee and Lee, 2001; Son et al., 1994) 매우 치밀할 것으로 예상되며, 따라서 주입 가능 한 저장층을 찾기 힘들 것으로 판단된다.

해상 분지는 근접성 측면에서 서해의 군산 분지와 동 해의 울릉 분지가 우선적 고려 대상인데, 1970년대부터 시작된 석유 탐사로 탄성파를 비롯한 물리 탐사와 시추공 자료, 분석 및 해석 자료가 다량 축적되어 있어, 제대로 활용된다면 부지 평가, 선정 및 특성화(characterization) 작업을 신속하게 진행시킬 수 있을 것으로 보인다.

Table 8. CO

2

storage resources of Carboniferous-Triassic sedimentary basins in Korea (After Hong et al., 2009)

Basin Sandstone volume (km

3

)

Porosity (%)

Storage capacity of

sandstone (10

6

ton) Coal volume Storage capacity of coal (10

6

ton)

Chungnam 18 3.8 8 0.1 2

Taebaeksan 14 2.0 3 0.1 3

Mungyeong 26 2.0 6 0.3 7

Total 58 16 0.5 12

Table 9. CO

2

storage resources of the Ulleung shelf basin, offshore Korea (After Kim et al., 2012)

Seismic Unit Area (km

2

)

Bulk Rock

Volume (km

3

) Porosity (%) Total Pore Volume (km

3

)

Average Depth (m)

CO2 Density (kg/m

3

)

Storage Capacity (Mt)

1 50 12 0.20 2.4 2,450 625 83

2 411 203 0.10 20.3 2,480 628 701

3 670 298 0.10 29.8 2,290 622 1,019

4 998 372 0.18 67.0 2,480 626 2,305

5 1,145 199 0.15 29.9 2,360 623 1,024

Total 1,084 149.3 5,131

(14)

군산 분지는 열개로 형성된 반지구대들을 신생대(또는 백악기) 육상 기원의 퇴적층이 충전하며(Ko, 2006, 2008), 분지 중심 깊이는 6 km 이상으로 현재 석유공사 주관으 로 평가가 진행 중이다. 마이오세 층 하부 부정합면을 경 계로 하부는 암상이 다중적이고 연속성이 낮으며 치밀하 고, 상부는 해침・퇴로 양호한 저장암-덮개암 조합을 기 대해 볼 수 있으나 두께가 얇아 이산화탄소 초임계 조건 을 만족시키기 쉽지 않을 것으로 보인다.

울릉 분지는 일본 분지, 야마토 분지와 더불어 동해를 구성하는 배호 분지로 두께 4 km 이상의 퇴적층이 광범 위하게 분포하며, 특히 남부 대륙붕은 두께 9 km 이상의 퇴적층을 포함하고 있다(Lee et al., 2001). 남부 대륙붕 에는 우리나라 유일의 유전인 동해-1 가스전이 위치하 며, 거의 모든 시추공들에서 유징이 확인되고, 심부에서 진폭 이상, 편평 반사 등 직접적 탄화수소 지시자들이 흔 하게 관찰되고 있어 보다 풍부한 석유 부존을 기대하게 한다(Ko and Yoon, 2010, 2011).

울릉 분지 남부 대륙붕의 층서는 연안 평원, 삼각주 평 원, 삼각주 전면, 전 삼각주, 해저 선상지로 이루어진 삼 각주 퇴적층이 해침・퇴의 반복으로 겹겹이 쌓여 조성되 었는데, 12.5 Ma와 6.3 Ma 부정합면으로 구분되는 3개 의 순차층서군(megasequence)으로 구성된다. 12.5 Ma 부정합면은 남부에 습곡-단층대(돌고래 지역)를 형성시 킨 압축 구조 운동(Izu-Bonin Arc의 충돌?; Chough and Barg, 1987) 과 연관되며, 이를 경계로 동해가 열린 이후 지속되었던 침강이 멈추고, 상대적으로 수심이 깊어지는 해진 우세(transgressive: sensu Embry, 1993) 환경에서 상대적 수심이 얕아지는 해퇴 우세(regressive)로 바뀌는 대변화가 일어났으며. 전진구축 방향이 동쪽에서 현재와 비슷한 북쪽으로 전환되었다(Chough et al., 1997). 6.3 Ma 부정합면을 경계로 이전의 융기 지역들은 평탄화 (peneplanation) 되고, 침강 또는 단순 해수면 상승으로 해진 우세 환경으로 되돌아가게 된다.

울릉 분지 남부 대륙붕의 순차층은 해수면 변동에 따 른 최대 해침면(Maximum flooding)들로 구분되는 삼각 주 다발들로 이산화탄소 저장과 관련하여 이상적인 저장 암-덮개암 조합군을 구성할 것으로 보인다. 삼각주 전면 에서 퇴적된 사암들은 천해 환경에서 퇴적되어 분급이 좋고 초기 공극률도 높았을 것으로 예상되며, 두껍고, 연 속성이 좋아 가장 훌륭한 저장암 역할을 할 수 있을 것 으로 기대되며, 연안 평원 및 삼각주 평원에서 퇴적된 하 도상 사암도 차선이 될 수 있을 것이다. 해침면(flooding surface) 을 광범위하게 덮는 셰일과 전 삼각주 셰일은 우 수한 덮개암이 될 것이며, 연안 평원의 범람원과 삼각주 평원의 분수로 사이에서 퇴적된 세립질 암층도 지역적인

덮개암으로 손색이 없을 것이다.

울릉 분지 남부 대륙붕의 지하수계는 유동속도가 느리 고 체류시간이 긴 광역적인 시스템으로 예상되고 따라서 수리동역학적 포획기작이 작동할 수 있을 것으로 보인 다. 분지 심부는 심해저 퇴적물이 지배적이고 분지 형성 초기의 빠른 퇴적으로 과압대가 발달하여 위험 요소로 작용할 수 있다(예, 고래 I, 돌고래 VI).

울릉 분지 남부 대륙붕의 이산화탄소 지중저장 자원량 은 한국석유공사에 의해 5.1 Gt으로 추정되었다(Kim et al., 2012)(Table 9). 하지만 12.5 Ma 이전의 하부 순차 층 만을 대상으로 하고, 공극률, 투과도, 깊이 및 비용 측 면에서 유리한 상부의 순차층을 제외하여 과소 평가의 우려가 있으며, 저장효율계수(CO

2

storage efficiency factor; U.S. DOE/NETL, 2010b) 로 5.5%를 사용하였는 데, 쇄설암에 대한 U.S. DOE/NETL의 경험치(2.0%)보 다 커 고평가되었을 수도 있어 검증이 요구된다. Shinn 등(2012)은 구조 또는 층서에 의해 폐쇄된 6개의 이산화 탄소 저장 유망구조를 제시하고, 저장 가능한 공극 부피 를 제공하였는데(Shinn et al., 2012), 향후 실증적 저장 능력 평가의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 석유가 스전을 이용한 저장 타당성에 대해서는 Park 등(2009)이 동해-1 가스전에서 가스를 생산 중인 B3/B4 층의 저장 자원량을 약 40 Mt로 추정하였으며(Park et al., 2009;

Park and Huh, 2013), Lee 등(2008)은 모사를 통해 적정 주입 압력(~38 MPa) 및 주입량(1,300 t/일)을 제시하고, 주입후 거동을 예측하였으며, 시간의 경과에 따른 각 포 획 기작의 비중 변화를 보고하였다(Lee et al., 2008).

이산화탄소 지중저장 부지 선정기준 제안

국내 퇴적분지들은 매우 다양한 지질 조건을 보이며, 기준을 정립하기가 까다로울 것으로 보인다. 높은 기준 을 적용하게 되면 대부분의 육상 및 군산 분지는 아예 고려 대상에서 탈락될 수도 있고, 낮은 기준을 적용하게 되면 울릉 분지는 저장 용량이 과대 평가될 우려가 있다.

육상 및 군산 분지는 공극률이 낮고 치밀하여 주입도에 중점을 둔 기준 적용이 필요하고, 울릉 분지는 심부에 부 존하는 석유 자원의 미래 개발을 염두에 둬야 하며, 건 강・안전・환경(HSE) 피해 발생을 방지하기 위해 폐쇄성 이 강조된 기준이 필요할 것으로 보인다.

앞서 살펴 본 바와 같이 현재 우리나라에서는 이산화

탄소 지중저장 관련 연구, 시범 및 대규모 실증 사업이

동시 다발적으로 진행 또는 준비되고 있는데, 전주기적

으로 전문 인력이 부족하고, 기술 수준이 낮으며, 실무

경험이 일천하여 많은 시행착오가 예상된다. 주입 가능

성을 고려하지 않은 저장 능력 평가나 탐사, 시추는 많은

(15)

노력과 비용이 듦에도 불구하고 무용지물이 될 수 있으 며, 가용한 자료 및 지식들이 제대로 활용되지 않으면 중 복적 조사로 비능률을 초래할 수 있고, 지중저장은 지질 학, 수문학, 석유공학, 지구물리학, 계측기학 등의 다학 제적 융합과 협업을 요구하는데 서로의 지식이 적절하게 소통되지 않으면 혼란이 발생한다. 체계적인 부지 선정 절차 및 기준이 마련된다면 진행 중인 이산화탄소 지중 저장 사업을 효율적으로 추진할 수 있을 것이며, 2017년 부터 추진 예정인 백만톤급 실증사업을 좀더 차질없이 준비할 수 있을 것이다.

우리나라의 부지 선정기준은 미국 등 선진국들이 부지 선정시 고려하는 요소들을 참고하고, 국내 퇴적분지들의 지질 특성과 기술 수준, 관행, 지리・사회・문화적 현실을 감안하여 마련되어야 한다. 여기에서 제시된 안은 저자 의 개인적 의견에 불과하며, 앞으로 정부 부처, 대학, 연 구소, 기업, 학회 및 협회의 석유 및 이산화탄소 지중저 장 관련 전문가들이 의견을 수렴하여 정해야 할 것이다.

저자의 안은 18개 항목으로 구성되었는데, 온도와 압 력은 깊이와 연동되므로 실질적으로는 16개 항목이며,

각 항목 별로 바람직한 조건과 바람직하지 않은 조건을 구분하였다(Table 10). 바람직하지 않을 경우에는 부지 선정자로 하여금 모사 등의 방법을 통해 바람직함의 입 증을 강제하면 될 것으로 보인다. 항목의 선정은 저장 용 량, 주입도, 폐쇄성과 관련된 기술적 요소들을 가장 중요 하게 고려하였다. 앞서 거론되었던 선진국들의 기준 중 대륙 단위에서 적용되는 항목(예, 지체구조)과 우리에게 해당되지 않을 석탄층과 증발암 관련 항목은 제외하였 다. 비기술적 요소 중 국토 면적이 좁은 우리나라의 특성 상 접근성, 기반 시설, 기후 관련 항목들은 고려할 필요 가 없고, 대중의 수용성 역시 국가 사업에 협조적인 국민 을 그리 염려하지 않아도 될 것 같다.

대부분의 항목은 이미 논의되어 설명이 더 이상 필요 없을 것으로 보인다. 매몰 관련 항목은 이산화탄소 지중 저장 대상으로 거론되는 대부분의 국내 육상 퇴적 지층 들이 과거에는 깊이 매몰되어 이미 공극률과 투과도를 잃고 초기 변성 단계인데(Lee and Ko, 1997; Ko et al., 1999; Lee and Lee, 2001), 현재는 융기되어 지표에 노 출되어 있거나, 얕은 깊이에 분포하고 있어 판단을 오도

Table 10. Site selection criteria recommended for CO

2

geological storage in Korea

No Criterion Desirable Undesirable Remarks

1 Storage capacity Much larger than planned amount of CO

2

to be injected

Similar or less than planned

amount of CO

2

to be injected SACS/CO2STORE, 2008

2 Depth >1,000 m <800 m SACS/CO2STORE, 2008

2a Temperature ≥35°C <35°C IEA GHG, 2009

2b Pressure ≥7.5 MPa <7.5 MPa IEA GHG, 2009

3 Porosity >20% <10% SACS/CO2STORE, 2008

4 Permeability >300 mD <20 mD SACS/CO2STORE, 2008

5 Reservoir thickness >50 m <20 m SACS/CO2STORE, 2008

6 Caprock thickness ≥10 m <10 m IEA GHG, 2009

7 Lateral continuity Uniform and extensive Lateral lithological variations SACS/CO2STORE, 2008

8 Seismicity Limited to moderate High IEA GHG, 2009

9 Faulting and fracturing Limited to moderate Extensive IEA GHG, 2009 10 Burial history Limited to moderate burial

(<2,500 m)

Significant burial

(>2,500 m) This paper

11 Hydrogeology Intermediate and regional-scale flow

Shallow, short flow or

compaction flow IEA GHG, 2009 12 Pressure regime Hydrostatic or sub-hydrostatic Over-pressured IEA GHG, 2009 13 Hydrocarbon resources Absent or small Medium to large CO2CRC, 2008

14 CO

2

source Close Far IEA GHG, 2009

15 On/off shore Onshore or shallow offshore Deep offshore IEA GHG, 2009

16 Monitoring potential Present Absent IEA GHG, 2009

(16)

할 수도 있는 까닭에 추가되었다. 석유자원 항목은 기존 외국의 기준들과는 반대로 수정되었는데, 울릉 분지 남 부 대륙붕 심부의 시험되지 않은 석유자원 개발을 이산 화탄소 지중저장 사업이 저해할 수도 있기 때문이다.

결 론

우리나라는 경제 규모 세계 12위의 경제협력개발기구 (OECD) 회원국이며, 이산화탄소 배출량 3.1억톤(2006 년 기준)으로 세계 9위, 1990년 이래 이산화탄소 배출량 이 2배 가량 증가한 증가율 1위 국가로, 이산화탄소 감 축 의무를 피해갈 수 없을 것으로 보인다. 이산화탄소 포 집 및 저장은 국내 에너지 다소비형 산업구조와 화석연 료 중심의 에너지 소비구조를 어느 정도 유지하고도, 지 속적인 경제 성장을 하면서 이산화탄소를 감축시킬 수 있는 유일한 방안이다.

최근 정부는 국가 CCS 종합 추진계획을 수립하고, 우 선 1만톤급 저장 실증을 실시하고, 2015년까지 대규모 저장소를 확보하여, 2017년부터 100만톤, 2019년부터 200 만톤의 대규모 이산화탄소 포집・저장 실증 프로젝트 를 추진하고 있다. 하지만 현실적으로 매우 촉박한 일정 으로 지중저장 관련 전문 인력이 부족하고, 기술 수준이 낮으며, 실무 경험이 일천하여 시행착오가 예견된다. 시 행착오는 절차와 기준이 세워져있으면 많이 줄어들 수 있으며, 첫걸음으로 이 논문에서는 이산화탄소 지중저장 선진국들의 부지 선정기준들을 개관하고 우리나라 실정 에 맞는 기준을 논의하였다.

이산화탄소 지중저장 부지 선정기준은 계획된 분량의 이산화탄소를 수용할 수 있는 충분한 저장 용량, 배출원 의 이산화탄소 공급률에 맞출 수 있는 주입도, 이산화탄 소가 대기 및 음용 지하수층으로 누출되지 않고 장기간 동안 안정적으로 저장될 수 있는 폐쇄성을 고려해야 한 다. 저자의 기준 안에 포함된 항목 중 심도, 공극률, 저장 암 두께, 연장성, 단층, 매몰사, 지하수압, 석유자원 등은 저장 용량을 결정하고, 공극률, 투과도, 저장암 두께, 연 장성, 매몰사, 지하수계 등은 주입도에 영향을 미치며, 덮개암 두께, 연속성, 지진 활동도, 단층 등은 폐쇄성의 척도이다. 이산화탄소 배출원과의 거리, 육/해상, 모니터 링 가능도 등은 비용과 연계된 비기술적 요소들이다. 아 무쪼록 이 논문이 단초가 되어 이산화탄소 지중저장 및 석유 관련 전문가와 산학연관의 활발한 토의를 통해 빠 른 시일 내에 기준이 확립되었으면 한다.

사 사

이 연구는 산업통상자원부의 에너지기술개발사업 국제공 동연구(한국에너지기술평가원 과제번호 2010T100100963) 의 일환으로 수행되었습니다.

References

Bachu, S., 2000, “Sequestration of CO

2

in Geological Media:

Criteria and Approach for Site Selection in Response to Climate Change,” Energy Conversion and Management, Vol. 41, pp. 953-970.

Bachu, S., 2001, “Geological Sequestration of Anthropogenic Carbon Dioxide: Applicability and Current Issues,” In L.

Gerhard, W.E. Harrison. and B.M. Hanson (eds.) Geological Perspectives of Global Climate Change, AAPG Studies in Geology 47, American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, U.S.A., pp. 285-304.

Bachu, S., 2002, “Sequestration of CO

2

in Geological Media in Response to Climate Change: Road Map for Site Selection Using the Transform of the Geological Space into the CO

2

Phase Space,” Energy Conversion and Management, Vol. 43, pp. 89-102.

Bachu, S., 2003, “Screening and Ranking of Sedimentary Basins for Sequestration of CO

2

in Geological Media in Response to Climate Change,” Environmental Geology, Vol. 44, pp. 277-289.

Bachu, S., 2008, “CO

2

Storage in Geological Media: Role, Means, Status and Barriers to Deployment,” Energy and Combustion Science, Vol. 34, pp. 244-273.

Bachu, S. and Gunter, W.D., 1999, “Storage Capacity of CO

2

in Geological Media in Sedimentary Basins, with Application to the Alberta Basin,” In B. Eliasson, P.W.F., Riemer. and A. Wokaum (eds.), Greenhouse Gas Control Technologies (GHGT-4), Pergamon, Elsevier Science Ltd., Amsterdam, Netherlands, pp. 195-200.

Bachu, S. and Stewart, S., 2002, “Geological Sequestration of Anthropogenic Carbon Dioxide in the Western Canada Sedimentary Basin: Stability Analysis,” Canadian J. of Petroleum Technology, Vol. 41, pp. 32-40.

Bradshaw, J., Bachu, S., Bonijoly, D., Burruss, R., Holloway, S., Christensen, N.P. and Mathiassen, O.M., 2007, “CO

2

Storage Capacity Estimation: Issues and Development of Standards,” International J. of Greenhouse Gas Control, Vol. 1, pp. 62-68.

Chough, S.K. and Barg, E., 1987, “Tectonic History of Ulleung Basin Margin, East Sea (Sea of Japan),” Geology, Vol.

15, pp. 45-48.

(17)

Chough, S.K., Yoon, S.H. and Park, S.J., 1997, “Stratal Patterns in the Southwestern Margin of the Ulleung Basin off Southeast Korea: Sequence Architecture Controlled by Back-arc Tectonism,” Geo-Marine Letters, Vol. 17, pp. 207-212.

CO2CRC, 2008, Kaldi, J.G. and Gibson-Poole, C.M.(eds.), Storage Capacity Estimation, Site Selection and Characterisation for CO

2

Storage Projects, Cooperative Research Centre for Greenhouse Gas Technologies, Canberra, Australia, P.

52, Available from http://www.co2crc.com.au/dls/pubs/

08-1001_final.pdf.

Cooper, C.(ed.), 2009, A Technical Basis for Carbon Dioxide Storage, p. 86, Available from http://unfccc.int/

resource/docs/2011/smsn/ngo/276.pdf.

Egawa, K., Hong, S.K., Lee, H.J., Choi, T.J., Lee, M.K., Kang, J.G., Yoo, K.C., Kim, J.C., Lee, Y.I., Kihm, J.H.

and Kim, J.M., 2009, “Preliminary Evaluation of Geological Storage Capacity of Carbon Dioxide in Sandstones of the Sindong Group, Gyeongsang Basin,” J. of the Geological Society of Korea, Vol. 45, No. 5, pp. 463-472.

Embry, A.F., 1993, “Transgressive-Regressive (T-R) Sequence Analysis of the Jurassic Succession of the Sverdrup Basin, Canadian Arctic Archipelago,” Canadian J. of Earth Science, Vol. 30, pp. 301-320.

Gibson-Poole, C.M., Edwards, S., Langford, R.P. and Vakarelov, V., 2008, “Review of Geological Storage Opportunities for Carbon Capture and Storage (CCS) in Victoria,” Proceedings of PESA Eastern Australasian Basins Symposium III, Sydney, Australia, pp. 455-474.

Hong, S.K., Lee, H.J., Egawa, K., Choi, T.J., Lee, M.K., Yoo, K.C., Kihm, J.H., Lee, Y.I. and Kim, J.M., 2009,

“Preliminary Evaluation for Carbon Dioxide Storage Capacity of the Chungnam, Taebacksan, Mungyeong and Honam Basins,” J of the Geological Society of Korea, Vol. 45, No. 5, pp. 449-462.

Huh, D.-G. and Park, Y.-C., 2009, “Status of Otway CO

2

Storage Project in Australia,” J. of the Geological Society of Korea, Vol. 45, No. 5, pp. 517-525.

IEA, 2010, Technology Roadmap: Carbon Capture and Storage, IEA/OECD, Paris, France, p. 46.

IEA, 2012, Energy Technology Perspectives 2012: Pathways to a Clean Energy System, IEA/OECD, Paris, France, p.

690.

IEA GHG, 2008, Geologic Storage of Carbon Dioxide:

Staying Safely Underground, IEA Greenhouse Gas R&

Programme, Cheltenham, United Kingdom, p. 28, Available from http://www.ieaghg.org/docs/general_publications/ge ostoragesafe-web.pdf.

IEA GHG, 2009, Bachu, A., Hawkes, C., Lawton, D., Pooladi-

Darvish, M. and Perkins, E., CCS Site Characterisation Criteria, IEA Greenhouse Gas R& Programme, Cheltenham, United Kingdom, p. 112, Available from http://www.

ieaghg.org/docs/General_Docs/Reports/2009-10.pdf.

IPCC, 2005, IPCC Sprecial Report on Carbon Dioxide Capture and Storage, Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change, B.

Metz, O. Davidson, H. de Coninck, M. Loos, and L.

Meyer (eds.), Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, N.Y., U.S.A., p. 442.

IPCC, 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, S. Solomon, D. Qin, M. Manning, M.

Marquis, K. Averyt, M.M.B. Tignor, H.L. Miller, Jr., Z.

and Chen (eds.), Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, N.Y., U.S.A., p. 996.

Kim, Y., Lee, K., Jo, S., Kim, M., Kim, J.-S. and Park, M-h., 2012, “A Preliminary Evaluation on CO

2

Storage Capacity of the Southwestern Part of Ulleung Basin, East Sea,” Economic and Environmental Geology, Vol. 45, No. 1, pp. 41-48.

Ko, J., Yu, K-M., Rhee, B-K., Lee, J-Y. and Shin, J-B., 1999, “Sandstone Petrology of the Pyeongan Supergroup, Taebaeksan Region, Korea: Implications for the Carboniferous- Triassic Tectonic History of East Asia,” J.l of Sedimentary Research, Vol. 69, pp. 711-719.

Ko, J., 2006, “Tertiary Geology of the Yellow Sea: Formation and Evolution of the Gunsan Basin, Korea,” Abstract, 17th International Sedimentological Congress, Fukuoka, Japan.

Ko, J., 2008, “Tertiary Tectonics of the Yellow Sea: Formation and Evolution of the Gunsan Basin, Korea,” Abstract, 33rd International Geological Congress, Oslo, Norway.

Ko, J. and Yoon, J., 2010, “Current Understanding of Stratigraphy, Structures and Petroleum Geology of the Ulleung (Tsushima) Back-arc Shelf Basin in East Sea of Korea,” Abstract, American Association of Petroleum Geologists, 2010 International Conference and Exhibition, Calgary, Canada.

Ko, J. and Yoon, J., 2011, “Evolution of the Deltaic Petroleum System in the Ulleung (Tsushima) Back-arc Basin, East Sea, Korea,” Abstract, American Association of Petroleum Geologists, 2011 International Conference and Exhibition, Milan, Italy.

Lee, G.H., Kim, H.J., Han, S.J. and Kim, D.C., 2001,

“Seismic Stratigraphy of the Deep Ulleung Basin in the

East Sea (Japan Sea) Back-Arc Basin,” Marine and

Petroleum Geology, Vol. 18, pp. 615-634.

(18)

Lee, J.I. and Lee, Y.I., 2001, “Kübler Illite “Crystallinity”

Index of the Cretaceous Gyeongsang Basin, Korea:

Implications for Basin Evolution,” Clays and Clay Minerals, Vol. 49, pp. 35-43.

Lee, Y.I. and Ko, H.K., 1997, “Illite Crystallinity and Fluid Inclusion Analysis Across a Paleozoic Disconformity in Central Korea,” Clays and Clay Minerals, Vol. 45, pp.

147-157.

Lee, Y.-S., Park, Y.-C., Kwon, S.-I. and Sung, W.-M., 2008, “The Feasibility Study for CO

2

Sequestration into Deep Saline Aquifer at Gorae-V Structure in Korea,” J.

of Korean Society of Geosystem Engineering, Vol. 45, No, 4, pp. 381-393.

Park, Y.-C. and Huh, D.-G., 2013, “A Proposal for the Korean Classification System of CO

2

Geological Storage Resources,” J. of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers, Vol. 50, No. 1, pp. 170-177.

Park, Y.-C., Huh, D.-G., Yoo, D.G., Hwang, S.H., Lee, H.Y. and Roh, E., 2009, “A review of Business Model for CO

2

Geological Storage Project in Korea,” J. of the Geological Society of Korea, Vol. 45, No. 5, pp. 579-587.

Presidential Committee on Green Growth, 2010, The Korean National CCS Master Action Plan, the 8th Report by the Presidential Committee on Green Growth, July 13, 2010.

SACS/CO2STORE, 2008, Chadwick, A., Arts, R., Bernstone, C., May, F., Thibeau, S. and Zweigel, P. (eds.), Best Practice for the Storage of CO

2

in Saline Aquifers: Observations and Guidelines from the SACS and CO2SORE Projects, Available from http://www.co2store.org/TEK/FOT/SVG03178.

nsf/Attachments/CO2STORE_Best_Practice_Manual_200 7_revision_1.pdf/$FILE/CO2STORE_Best_Practice_Man ual_2007_revision_1.pdf.

Shinn, Y.J., Yoo, D.G., Hwang, S.H., Park, Y.C. and Huh, D.G., 2012, “A preliminary screening of CO

2

Geological

Storage in Ulleung Basin, Korea,” J. of Korean Society of Geosystem Engineering, Vol. 49, No. 1, pp. 47-58.

Son, B.-K., Cheong, T.-J., Oh, J.-H. and Kwak, Y.-H., 1994,

“Thermal Maturation and Diagenesis of the Gyeongsang Supergroup, Euiseong Area, SE Korea,” Korean J. of Petroleum Geology, Vol. 2, No. 2, pp. 83-90.

SPE, 2007, Petroleum Resources Management System, Society of Petroleum Engineers, U.S.A., Available from http://www.spe.org/industry/docs/Petroleum_Resources_

Management_System_2007.pdf.

Strömberg, L., 2001, “Combustion in a CO

2

/O

2

Mixture for a CO

2

Emission Free Process,” Proceedings of Second Nordic Minisymposium on Carbon Dioxide Capture and Storage, Göteborg, October 2001, pp. 58-63.

U.S. DOE/NETL, 2009, Best Practices for: Monitoring, Verification and Accounting of CO

2

Stored in Deep Geologic Formations-2012 Update, DOE/NETL-2012/1568, p. 136, Available from http://www.netl.doe.gov/technologies/

carbon_seq/refshelf/BPM-MVA-2012.pdf.

U.S. DOE/NETL, 2010a, Best Practices for: Geologic Storage Formation Classification: Understanding Its Importance and Impacts on CCS Opportunities in the United States, DOE/NETL-2010/1420, p.54, Available from http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/

refshelf/BPM_GeologicStorageClassification.pdf.

U.S. DOE/NETL, 2010b, Best Practices for: Site Screening, Site Selection, and Initial Characterization for Storage of CO

2

in Deep Geologic Foramgions, DOE/NETL-401/090808, Available from http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon _seq/refshelf/BPM-SiteScreening.pdf.

WRI, 2008, CCS Guidelines: Guidelines for Carbon Dioxide Capture, Transport, and Storage, World Resources Institute, Washington, DC, U.S.A., p. 144, Available from http://

pdf.wri.org/ccs_guidelines.pdf.

고 재 홍

1982년 서울대학교 공과대학 자원공학 과 공학사

1986년 캐나다 McGill대학교 지구행성 과학과 이학석사

1992년 캐나다 McGill대학교 지구행성 과학과 이학박사

현재 한국지질자원연구원 석유해저연구본부 책임연구원 (E-mail; [email protected])

수치

Fig. 2. Cost and potential of options to reduce CO 2  emissions (Strömberg, 2001).
Fig. 6. Phases of CO 2  storage projects (Cooper, 2009).
Fig. 7. Graphical representation of CO 2  storage site screening  and selection (U.S. DOE/NETL, 2010b)
Table 1. CO 2  performance and containment monitoring technologies (Cooper, 2009)
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참조

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