$CO_2$해양처리를 위한 액적 거동 시뮬레이션 기초연구

Numerical Study of a Droplet Movement for the Ocean $CO_2$ Sequestration

2004년 11월 러시아의 교토의정서 비준에 의하여 2005년 2월에 교토의정서의 발효를 앞두고 있다. 따라서 1차 감축대상국은 2008년부터 2012년까지 1990년 대비 각 국가당 설정된 GHG(Green House Gas)배출량을 감축해야하는 상황에 처해 있다. 본 논문에서는 대기 중에 뿜어내는 GHG중 가장 많은 비율을 차지하는 CO₂를 심해에 친환경적으로 처리하는 기술로서 해양격리기술에 대해 소개한다. 본 해양격리기술은 4개의 주요단계로 구분할 수 있는데, 해양수송기술, 해양분사기술, 해양저장효율평가기술, 해양처리생태영향 평가기술등으로 나눌 수 있다. 본 논문에서는 CO₂의 해양 분출시에 초기희석율에 영향을 미치는 해양분사기술 중, 액포의 거동과 용해에 관한 기초 연구를 수행하였다. 특히 본 연구에서는 전산유체역학 기법 (Computational Fluid Dynamics)을 통해 해수를 연속상(Continuous phase), 액적을 분산상(Disperse phase)으로 한 이상(Two-phase) 유체를 3차원 이동형 비구조 격자와 유한체적법을 이용하여 상 경계면이 거동하면서 거동에 따른 용해도의 변화를 추정하였다 따라서, 본 연구는 액적의 거동과 용해도의 유체역학적 관계를 밝히는 데 기초적 자료가 될 것으로 판단된다.

In the situation which Russia's ratification of the Kyoto protocol at February,2004, ANNEX I nations must reduce GHG(Green House Gas) discharge rate from 2008 by 2012 to the reduction level at 1990. We introduce the CO₂ ocean sequestration that is one of promising method for getting the stable CO₂ concentration in the atmosphere. There are four categories : ocean transportation technique, ocean initial dissolution technique, ocean deep current evaluation technique, and ocean biological evaluation technique. In this paper, we carried out the fundamental numerical study on the ocean initial dissolution technique, when the Liquidized CO₂ is emitted at the deep ocean, It is very important to the dissolution rate of movable CO₂ interface because it Is directly impact to the ocean organism. In order to investigate the relation of the interface movement and rate of the dissolution, we develope CR(Computational Fluid Dynamics) code that was constructed by the finite volume method based on the unstructured mesh, and a droplet's boundary surface can move and one direction dissolution from disperse phase into continuous phase adopted as its physics be. This study clarifies hydrodynamic relation between solubility and movement of the droplet through the verification of the Cm code.