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개발동향

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분류 [ 친환경공정] 기타
과제명(국문) 이산화탄소 저장 공정에서의 대류불안정성 해석
과제명(영문)
과제관리기관 미래창조과학부 과제분류 친환경 공정
과제분야 연구기관 제주대학교
연구기간 2012.09.01 ~ 2015.08.31 연구책임자 김민찬
연락처 064-754-3685 E-Mail mckim@cheju.ac.kr
주소 제주특별자치도 제주시 제주대학로 102(아라일동 1, 제주대학교) 공과대학 생명화학공학전공 홈페이지 http://chemeng.jejunu.ac.kr/
연구비 181,890,000원 핵심키워드
참여기업 조회수 1532
요약

1. 요약


■ 핵심 키워드


 O 이산화탄소


 O 대류불안정성


 O 다공성


 


 


■ 연구목적 및 필요성


 O 지질학적으로 안정한 지층에 포화된 바닷물에 이산화탄소를 녹여서 장기간 보관하려는 이산화탄소 저장 공정에서 문제가 되는 것은 밀도 또는 점도 구배에 의하여 발생하는 여러 가지 유체역학적 불안정성 현상들임.


 O 불안정성에 의한 2차의 흐름은 이산화탄소가 안정한 지층에 포화된 물에 용해되는 속도를 급격히 증대 시켜 이산화탄소 저장 공정에 긍정적 영향을 끼치지만, 이러한 유체역학적 불안정성은 지하수에 유입된 오염물의 확산 속도를 상당히 증가시키거나, 크로마토그래피의 분해능을 저하시키는 등 여러 공학적 문제에서는 부정적 영향을 끼치게 됨.


 O 본 연구에서 고려하고자 하는 이산화탄소 저장 공정은 지질학적으로 안정된 지층에 포화된 바닷물에 이산화탄소를 용해 시키는 공정이므로, 다공성 매질에 포화된 유체에서의 기체의 용해 공정으로 해석될 수 있으며, 다공성 매질에 포화된 액체에서 발생하는 유동현상은 다공정 매질의 이방성, 불균질성, 다공성 매질과 액체에 포화된 이산화탄소의 지화학적 반응 등 고려해야 할 사항이 많음.


 O 기존의 연구들은 이러한 다공성 매질의 특성과 지화학적 반응을 고려하지 않았기 때문에, 이산화탄소 저장 공정을 좀 더 잘 이해하기 위해서는 위에서 언급한 현상들을 고려하는 체계적인 연구가 필요함.


 


 


■ 연구 내용 및 범위


 O 1차년도


  - 등방성 매질(isotropic media)에서 대류 불안정성 해석


 


 O 2차년도


  - 매질의 이방성 및 불균일성이 대류 불안정성에 미치는 영향 해석


 


 O 3차년도


  - 지화학적 반응(geochemical reaction)이 대류 불안정성에 미치는 영향 해석

연구성과

2. 연구성과


■ 연구결과


 O 선형안정성 이론에 근거한 안정성 해석과 불안정성 발생 이후 실험적으로 불안정성이 감지되는 시점까지의 교란의 성장을 이론적, 수치적으로 연구하였음.


 O 연구결과 언급된 모든 계에서 불안정성 발생 조건과 실험적으로 불안정성이 감지될 수 있는 조건을 제시하였음.


 O 본 연구에서는 안정성 조건을 어떠한 가정을 사용하지 않고, 또 일관되게 제시하고 있으며, 이러한 일관성은 기존의 다른 연구와 차별되는 것임.


 


 


■ 활용계획


 O 본 연구는 다공성 매질층에 포화된 유체층에서의 대류 불안정성을 일관성 있게 해석하였음.


 O 본 연구에서는 기존의 연구에서 사용되었던 여러 가지 가정, 수학적 해법의 모호성을 배제한 체계적인 해석을 진행하였음.


 O 본 연구의 결과는 위와 같이 학술적인 면에서뿐만 아니라 최근 문제가 되고 있는 온실가스인 이산화탄소의 장기 저장, 지하수 흐름에서 오염물의 확산 예측, 크로마토그래피 칼럼의 효율적 설계에 본 연구의 결과가 유용하게 응용될 수 있음.


 


 


■ 주요성과


Thum 이미지
첨부파일 이산화탄소_저장_공정에서의_대류불안정성_해석.pdf
출처
등록일 2017-08-10

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