• 자원환경지질
• /
• 제53권1호
• /
• pp.23-32
• /
• 2020

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 지하 800 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 주입 대상층의 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.

• 자원환경지질
• /
• 제50권4호
• /
• pp.303-311
• /
• 2017

본 연구에서는 국내 $CO_2$ 지중저장 후보지인 장기분지에서 덮개암층으로 대표되는 이암과 응회암 코아에 대하여, 초임계이산화탄소(supercritical $CO_2$; $scCO_2$) 초기 주입압력을 측정하고 90일 동안 지화학 반응 실험 결과에 근거하여 두 암석의 $scCO_2$ 차폐능(sealing capacity)을 평가하였다. 장기분지 $CO_2$ 주입 예정부지 주변에서 수행한 대심도시추코아 중 깊이 800 m 이상 되는 이암과 응회암 코아를 대상으로 $scCO_2$ 초기 주입압력을 측정하였다. 스테인레스 강철로 제작한 고압셀(100 mL 용량)을 이용하여 지중저장 조건(100 bar, $50^{\circ}C$)에서 $scCO_2$-지하수-암석 반응을 실시하여 반응 전/후 광물 변화를 관찰하여 덮개암의 지화학적 안정성을 평가하였다. 덮개암에 대한 초기 $scCO_2$ 주입압력을 측정하기 위하여 원통형 스테인레스강철 고압셀 내부에 암석 코아를 고정시키고, 코아 상부와 하부의 압력 차이(100 - 300 bar)를 이용하여 증류수로 포화시킨 후, 고압셀 외부에 부착된 압력계를 이용하여 코아 내에 포화된 공극수압을 100 bar로 유지시켰다. 지중저장 현장에서 덮개암 내부로 $scCO_2$가 이동하는 경계조건을 모사하기 위하여 고압셀 출구를 $scCO_2$와 증류수로 채워진 대형 고압탱크(5 L 용량; 100 bar, $50^{\circ}C$ 유지)에 연결시켜, 고압셀에 고정된 암석 코아 공극 내로 침투하는 경우 지중저장 조건 하에서 일정량의 $scCO_2$가 코아를 통과할 수 있도록 하였다. 셀 입구에서는 코아의 공극수압인 100 bar보다 높게 유지시켜 $scCO_2$를 주입하되, 주입이 지속적으로 진행되기 시작하는 최소 주입압력($100bar+{\Delta}p$)을 암석에 대한 주입압력으로 측정하였다. 90일 반응 후 응회암과 이암의 큰 광물학적 변화는 없는 것으로 나타나 두 암석 모두 $scCO_2$ 주입 시 지화학적으로 안정한 것으로 나타났다. 응회암의 경우 공극수압과 $scCO_2$ 주입압력 차이(${\Delta}p$)가 15 bar에서 $scCO_2$의 내부 침투가 시작되어 20 bar 이후부터는 지속적인 $scCO_2$ 주입이 이루어졌다. 이암의 경우에는 ${\Delta}p$를 150 bar까지 증가시켜도 $scCO_2$가 주입되지 않아 응회암보다 $scCO_2$ 차폐효과가 약 10 배 높은 것으로 나타나, 장기분지에 $CO_2$ 주입 시 응회암보다는 이암층이 덮개암 역할을 할 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제10권4호
• /
• pp.5-16
• /
• 1994

포항지역의 이암풍화토에 관한 공학적특성에 대하여 연구하였다. 토립자의 파쇄는 토립자의 표면적비로 나타냈다. 다짐시 함수비와 다짐에너지의 변화가 입도, CBR, 팽창성, 간극비 그리고 투수성에 미치는 영향에 대하여 연구하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 일반적으로 이암풍화토의 비중은 매우 작으며, 최적함수비는 크고 최대건조밀도는 작다. 2. CBR값은 다짐에너지의 증가에 따라 증가하나, D-2다짐(26kg.cm/cm3)이상에서는 오히려 감소하는 경향을 나타냈다. 팽창비는 다짐에너지 20.6kg.cm/cm3에서 최대가 되며 그 이상의 다짐 에너지에서는 감소하는 경향을 나타냈다. 3. 다짐에너지가 작을수록 함수비에 따른 투수성의 변화가 크다. 그리고 최소투수계수와 최적 함수비일때의 투수계수는 차이가 컸으나 다짐에너지가 증가할수록 그 차이는 거의 없었다. 4. 다짐에너지의 증가에 따른 입자의 파쇄는 간극비의 감소 그리고 표면적비의 증가와 그에 따른 투수계수의 감소가 나타났다. 특히 다짐에너지가 작을수록 표면적 비와 투수계수의 변화폭은 컸다.

• 한국광물학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.49-59
• /
• 2004

단백석이 주성분을 이루는 포항 지역산 규질 이암을 합성원료로 하여 $80^{\circ}C$의 온도 조건에서 10∼15%농도의 TMAOH 및 TMAOH+NaOH 용액으로 수열 반응시켜 유기 스멕타이트를 합성하였다. 이 실험에서 NaOH와 TMAOH의 혼합용액으로 처리했을 경우에는 스멕타이트 의에 NaP와 하이드록시소달라이트가 함께 합성되는데 비해서, TMAOH 용액만으로 처리했을 경우에는 이들이 수반됨이 없이 스멕타이트만 생성되었다. 합성된 스멕타이트는 X-선회절 분석, 시차열분석 및 적외선 흡광 분석을 통해서 결정구조상의 층간에 $TMA^{+}$ 이온이 개재된 몬모릴로나이트 계열의 유기 스멕타이트인 것으로 밝혀졌다. 스멕타이트 생성을 조장시킨 주요 반응 모질물은 단백석으로 밝혀졌고, 이 유기 스멕타이트의 골격 성분인 Al의 공급원으로서는 원료 물질 내에 상당량 함유되는 퇴적물기원의 스멕타이트가 그 역할을 담당하는 것으로 해석된다. 반응성이 상대적으로 낮은 석영과 운모는 대부분 이 합성반응에 관여하지 못하고 반응산물 내에서 주요 불순물로서 잔존된다. 이 같은 실험 결과들은 앞으로 이 합성 반응계에 적합한 Al 공급원이 동원될 수 있다면 저온($100^{\circ}C$ 이하)에서 이 이암을 원료로 하여 새롭고 효과적인 유기 스멕타이트의 수열합성 방안이 마련될 수 있음을 시사한다.

• 암석학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.335-348
• /
• 2016

제주도의 전 지역에 걸쳐 넓게 분포하고 있는 하성 퇴적층인 탐라층은 역암, 사암, 이암 등으로 구성되어 있다. 대부분의 탐라층 이암 내에 다양한 크기의 석영이 다량 함유하는 것이 확인되었다. XRD 분석의 결과, 탐라층에는 석영, 사장석, 칼륨장석, 운모, 자철석, 적철석, 감람석, 휘석, 깁사이트, 방해석, 아날심, 그리고 점토광물로서 일라이트, 카올린나이트, 버미큘라이트, 스멕타이트, 녹니석, $10{\AA}$-할로이사이트 등의 다양한 광물들이 산출되었다. 석영이 많은 곳일수록 카올린나이트, 버미큘라이트, 녹니석의 함량이 많아지는 경향이 나타났다. 이상의 결과들로 보아 탐라층의 근원암은 제주도의 화산암에서 기원된 것만이 아니며, 석영을 다량 함유한 기반암이 포함된 것으로 사료된다. 따라서 탐라층은 이전에 존재했던 기반암과 함께 제주도 화산암류의 물질들이 첨가되어 퇴적된 후, 속성작용, 열수작용, 풍화작용 등의 변질작용을 받아 형성된 것으로 생각된다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.31-41
• /
• 2013

이 연구는 집중호우로 인해 산사태가 집중적으로 발생한 포항지역 이암 풍화토층을 대상으로 산사태와 관련한 토질특성을 분석하였다. 산사태발생지역과 미발생지역으로 구분한 토층시료에 대해 토질시험을 실시하고 제반 토질특성을 파악하였다. 그리고 통계적 기법으로 토질특성과 산사태 간의 상관성을 분석하여 산사태와 상관성이 있는 토질인자를 추출하였다. 또한, 이들 토질인자를 적용하여 산사태에 유의한 영향요소인 투수계수를 쉽게 산정할 수 있는 상관식을 제안하였다. 연구결과, 산사태발생지역의 토층은 미발생지역에 비해서 간극률이 크고 밀도는 작은 것으로 나타났다. 그리고 입도가 불량하고 느슨한 토층지반은 특징적으로 큰 간극과 작은 밀도를 지님으로써 산사태에 더 취약한 것으로 분석되었다. 또한, 산사태발생지역의 토층이 미발생지역에 비해 다소 큰 투수성지반인 것으로 나타났다. 한편, 상관성분석 결과 유효경, 간극비, 포화단위중량, 및 세립함유량이 투수계수에 유의한 영향인자인 것으로 평가됨으로써 이들 토질인자는 이암 풍화토층의 투수계수산정시 고려되어야 할 토질인자인 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제11권4호
• /
• pp.63-74
• /
• 1995

대구.경북지역의 대부분은 퇴적암으로 구성되어 있으며, 퇴적암 풍화토중에서 혈암풍화토와 이함풍화토의 공학적 특성에 대하여 연구하였다. 혈암 및 이암풍화토의 공학적 특성을 파악하기 위하여 다짐시 다짐에너지와 합수비 변화가 입도, 수침 및 비수침CBR, 투수 및 파쇄성에 미치는 영향에 대하여 연구하였고 또한,표면적비(Sw'/Sw)와 파쇄지수(IC)사이의 상관성을 검토하였다. 그 결과는 아래와 같다. (1) 최대 건조단위중량은 혈암풍화토가 이암풍화토보다 큰 값을 갖는 반면, 최적함수비는 혈암풍화토가 이암풍화토보다 작은 값을 갖는다. (2) 최소 투수계수는 최적함수비보다 1~2% 습윤측에 나타났으며, 다짐에너지가 증가할수록 투수계수의 변화폭이 작게 나타났다. (3) 표면적 비와 파쇄지수사이에는 직선적인상관성이 있는 것으로 나타났다. IC = 14.2865w'/Sw -8.429(r=0.9937) (4) 각각의 다짐에너지에서 수침CBR값은 최적함수비의 건조측에서 최대가 되었다가 함수비가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 또한, 최적함수비를 기준으로 하여 건조측에서는 다짐에너지가 커질수록 비수침 및 수침CBR값이 크게 나타나는 반면, 습윤측에서는 그와 반대의 현상이 나타났다.

• 자원환경지질
• /
• 제57권4호
• /
• pp.387-396
• /
• 2024

고준위방사성폐기물(High-level radioactive waste, HLW) 지층처분은 지하 심부의 안정한 지층에 폐기물을 영구 격리하는 것이다. 전 세계적으로 고준위방사성폐기물의 지층처분 암종으로 결정질암과 더불어 낮은 투수성을 가지며 이온을 흡착하여 핵종의 이동을 억제할 수 있는 점토광물을 다량 포함하는 이암(실트암과 점토암)이 고려되거나 선정 되고 있다. 국내의 다수 육상퇴적분지에 이암이 분포되어 있으나 지층처분 암종 평가를 위한 암상 및 광물학적 연구는 매우 부족한 상황이다. 본 연구에서는 한국지질자원연구원에서 지층처분 암종 평가를 위하여 시추한 진주층 시추공(JBH-1, 7-754 m)의 이암의 분포 양상과 광물 조성을 연구 하였다. 더불어 고준위방사성폐기물 처분장으로 선정되어 다학제적 연구가 진행 중인 스위스 Opalinus Clay와 비교 분석하였다. 40% 이상의 점토광물을 포함하는 점토암은 진주층 시추공의 상부(7-350 m)에 두꺼운 두께로 다수 협재하는 특징을 보인다. 진주층 점토암의 점토광물 특성은 심도에 따른 변화를 보이지 않으나 장석 및 탄산염 광물의 함량과 조성은 차이를 보인다. 이러한 광물 특성 변동은 핵종 거동에 영향을 미치는 공극수의 조성과 암석역학적 특성 등에 심도별 차이를 야기할 수 있다. 진주층 점토암의 점토광물 함량은 Opalinus Clay와 유사하나 점토광물 조성에서 차이를 보인다. Opalinus Clay는 스멕타이트/일라이트 혼합층 광물을 포함하는 반면에 진주층 점토광물은 높은 매몰 온도에서 변질되어 형성된 일라이트가 우세하게 관찰된다. 본 연구 결과들은 국내 고준위방사성폐기물의 지층처분 암종 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 1996년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.52-56
• /
• 1996

In this study, when natural mineral with Silica components(Zeolite & Mudstone) abundant in Korea used as an admixture for concrete, it is investigated that the properties of strength increase and economic effect compared with Silica Fume, the general admixture of high strength concrete.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2004년도 추계학술발표 논문집
• /
• pp.137-148
• /
• 2004