The weathering process of olivine and chlorite reacted with the supercritical CO₂on the sequestration condition

고민정; 강현민; 왕수균; 이민희

추천

검색

질문

자료유형: 학술저널

저자정보: 고민정 (부경대학교) 강현민 (부경대학교) 왕수균 (부경대학교) 이민희 (부경대학교)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제47권 제6호

발행연도: 2011.12

수록면: 635 - 645 (11page)

이용수

📌

연구주제

📖

연구배경

🔬

연구방법

🏆

연구결과

초록· 키워드

오류제보하기

지하 800 m 이하 50 ℃ 와 100 bar 조건에서 이산화탄소를 심부 대수층에 저장하는 경우 초임계CO2-지하수-광물 반응에 의한 광물 풍화 정도를 규명하는 고압셀 실험을 실시하였다. CO2와 반응성이 높은 것으로 알려진 Ca 성분은 적지만, 상대적으로 Mg, Fe 성분이 풍부한 감람석(olivine)과 녹니석(chlorite)을 사용하였다. 부산 해안가 지하 800 m에서 채수한 염수 100 ml와 두 광물 시료 슬랩을 고압셀에서 100 bar, 50 ℃ 상태로 초임계CO2와 반응시켰다. SPM분석을 이용하여 반응 전 광물 슬랩 표면을 영상화하였으며, 광물 슬랩 표면의 특정 면적(20 ㎛ × 20 ㎛)의 기준면에 대하여 면적 내 512개 점원(pixels)의 높이를 RMS(Root Mean Square)값으로 나타낸 표면거칠기값(SRV: Surface roughness value)을 구하였다. 고압셀 반응 30일 동안 10일 간격으로 슬랩 시료를 고압셀에서 꺼내어 실험 전 설정한 지점에 대하여 SPM 분석을 실시하였다. 또한 10일 간격으로 고압셀 내부로부터 2 ml의 지하수를 채취하여 용존 양이온 농도를 분석하였다. 반응 실험 후 SEM-EDS 분석을 실시하여 초임계CO2와 지하수에 의한 감람석과 녹니석의 풍화를 정량적으로 규명하였다. 초임계CO2가 용해된 지하수와 반응하여 감람석과 녹니석 표면의 평균 표면거칠기값(SRV)은 30일 동안 1.76 nm와 3.87 nm에서 16.13 nm와 13.51 nm로 각각 증가함으로써(9.2배와 3.5배 증가), 초임계CO2-지하수에 의해 상당한 광물 표면 풍화가 발생하였음을 알 수 있었다. 감람석의 경우 30일 반응 후 지하수 내 용존 이온 중 Ca2+, Mg2+, Fe2+가 528.1, 13.0, 0.0 mg/L에서 각각 644.6, 65.8, 8.3 mg/L로 증가하였다. 녹니석은 반응 전 지하수 내에 존재하지 않는 Fe2+가 30일 반응 후 100.2 mg/L로 가장 많이 증가하였으며, 그 다음으로는 Mg2+, Na+, K+가 각각 13.0, 621.6, 35.5 mg/L에서 15.3, 676.0, 38.6 mg/L로 약간 증가하였다. 두 광물 모두 반응 30일 후 고압셀 내에 침전물이 형성되었으며, SEM-EDS 분석 결과 감람석의 경우에는 Fe 성분이 풍부한 산화광물과 무정형의 규산염광물이 침전되었고, 녹니석의 경우에는 철산화광물이 침전되었음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 반응 전 광물에 많이 포함되어 있던 Mg, Fe 성분이 초임계CO2의 용해에 의해 지하수의 pH가 4.5까지 낮아지면서 과포화된 후 철산화광물로 침전된 것으로 판단되었다. 연구 결과로부터 감람석, 녹니석광물들은 CO2 지중저장 시 짧은 시간 내에 심한 풍화작용을 일으키며, 결국 공극률, 투수율과 같은 암석 물성 및 염수의 성분을 변화시킬 수 있음을 입증할 수 있었다.

The weathering processes of olivine and chlorite induced from the reaction of supercritical CO2-groundwater-mineral on CO2 sequestration condition were investigated in lab scale experiments. A high pressurized cell (110 ml in capacity) system was applied to create temperature and pressure conditions (50 °C and 100 bar) of the deep brine aquifer for CO2 sequestration. Groundwater collected from a extraction well for the hot spring water (800 m in depth) located in Busan, Korea was used for saline in experiments. The surface change of polished minerals resulted from the dissolution and the precipitation was quantified by SPM and SEM image analysis and by the calculation of the surface roughness value (SRV) for two locations (20 ㎛ × 20 ㎛) on each mineral surface. At a certain reaction time interval (total 30 days of reaction), concentrations of ions dissolved in groundwater of the cell were analyzed by ICP-OES and the precipitant was also identified by SEM-EDS analysis.
Results from SPM analysis showed that SRV of the mineral surface considerably increased from 1.76 nm to 16.13 nm for olivine and from 3.87 nm to 13.51 nm for chlorite within 30 days of the supercritical CO2-groundwater-mineral reaction. For olivine, concentration of Ca2+, Mg2+ and Fe2+ in groundwater increased from 528.1, 13.0 and 0.0 mg/L to 644.6, 65.8 and 8.3 mg/L, respectively. For chlorite, Fe2+ increased from 0.0 mg/L to 100.2 mg/L and other cations such as Mg2+ and Na+ increased by less than 15%. The secondary minerals precipitated on the olivine surface and on the cell bottom for the chlorite reaction during the experiment and they were identified as iron-oxide or amorphous silicate minerals by SEM-EDS analysis. When supercritical CO2 dissolved in groundwater of the cell, pH of groundwater lowered to below 4.5. Cations including Fe2+ and Mg2+ were oversaturated at low pH condition and also precipitated afterward, changing the properties of mineral surfaces, The geochemical weathering processes of minerals, having high Fe and Mg contents, but low Ca contents, occurred in active by the supercritical CO2-groundwater-mineral reaction, suggesting that these weathering processes could imply changes in porosity and permeability of CO2 storage rocks and also changes in composition of porewater in the early stage of geological sequestration of CO2.

#이산화탄소 감축 #지중저장 #초임계이산화탄소 #감람석 #녹니석 #광물 풍화 #CO< #SUB> #2< #/SUB> # reduction #CO< #SUB> #2< #/SUB> # sequestration #supercritical CO< #SUB> #2< #/SUB> #olivine #chlorite #mineral weathering

참고문헌 (28)

참고문헌 신청

2. [학술지(정기간행물)] - 왕수균 / 2009 / 이산화탄소 지중저장의 현재와 미래 / 공업화학전망 12 : 21 ~ 30

3. [학술지(정기간행물)] - 강현민 / 2011 / 이산화탄소 지중저장 조건에서 초임계이산화탄소와 염수 반응에 의한 Ca-사장석, 각섬석, 감람석의 지화학적 변화 연구 / 자원환경지질 44 (2) : 123 ~ 133

4. [학술지(정기간행물)] - 이영수 / 2008 / 국내 대륙붕 고래V구조 대염수층에의CO₂ 저장 타당성 분석 연구 / 한국지구시스템공학회지 45 (4) : 381 ~ 393

5. [학술지(정기간행물)] - 최원우 / 2009 / 이산화탄소의 지중저장 대염수층에서 과임계이산화탄소에 의한 장석의 지화학적 변화 규명 / 자원환경지질 42 (5) : 403 ~ 412

6. [학술대회논문] - 김영석 / 2010 / 이산화탄소 주입 후보지 평가를 위한 공극스케일 전산모사 방법의 북평분지에의 적용과 기초결과 분석 / 2010 추계지질과학연합 학술발표회 : 235 ~ 235

이 논문의 저자 정보

고민정

소속기관 부경대학교

주요연구분야 자연과학 > 지구과학 > 지질학

논문수 4 이용수 547

강현민

소속기관 부경대학교

주요연구분야 자연과학 > 지구과학 > 지질학

논문수 6 이용수 381

왕수균

소속기관 부경대학교

주요연구분야 자연과학 > 지구과학 > 지질학 농수해양학 > 수산학

논문수 27 이용수 2,172

이민희

소속기관 서울물연구원

주요연구분야 자연과학 > 지구과학 > 지질학 자연과학 > 지구과학 > 대기과학

논문수 102 이용수 9,350

이 논문과 함께 이용한 논문

국내외 이산화탄소 육상/해양지중저장 연구 현황 및 비교 분석

허철 , 강성길 , 최종수 외 1명 대한기계학회 춘추학술대회 2008 .05

이산화탄소의 해양지중저장과 환경 안전성 평가 방안

김병모 , 최태섭 , 이정석 외 3명 한국해양환경·에너지학회지 2013 .02

국외 CO₂ 지중 거동 모니터링 기법 분석을 통한 국내 해양지중저장 실증사업에의 활용방안 검토

김지은 , 허철 , 강성길 외 1명 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 2011 .11

황해 주변 강 하구 퇴적물의 점토광물 함량 특성과 대륙붕 니질대 퇴적물의 기원

최진용 , 임동일 , 박찬홍 외 3명 지질학회지 2010 .10

A proposal for regulating the geological sequestration of carbon dioxide

왕수균 지질학회지 2009 .10

최근 본 자료

전체보기

UCI(KEPA) : I410-ECN-0101-2013-450-001252247

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

초록· 키워드

AI 요약

연구주제

연구배경

연구방법

연구결과

주요내용

목차

참고문헌 (28)

이 논문의 저자 정보

이 논문과 함께 이용한 논문

최근 본 자료

댓글(0)