고갈 가스전의 수소 저장 활용

고갈된 가스전은 이산화탄소 포집뿐만 아니라 수소 저장 공간으로도 활용될 잠재력이 있으나, 관련 연구가 부족하여 주입 작업에 대한 신뢰할 만한 기술 지원이 미흡한 실정입니다. 본 연구는 고갈 가스전에 수소를 저장하는 과정을 시뮬레이션하기 위한 수학적 모델을 개발하고 수치적으로 해결했습니다. 이 모델의 적용 가능성은 기존 연구 결과와의 비교를 통해 검증되었습니다. 개발된 모델을 기반으로 특정 주입 조건에서 주요 매개변수의 변화를 상세히 분석했습니다. 수소 주입 과정 중 수소 분포 및 최대 공극 압력과 같은 매개변수에 영향을 미치는 다양한 요인들을 심층적으로 논의했습니다. 연구 결과, 수소가 주입되면 CH₄와 CO₂를 유정 주변에서 외부로 밀어내어 수소 주입 중 저류층 바닥 압력과 공극 압력이 모두 증가하는 것을 확인했습니다. 또한, 주입이 진행됨에 따라 수소 분포의 공간적 범위는 비선형적으로 확장되며, CH₄와 CO₂의 완충 효과가 두드러지는 것을 발견했습니다. 민감도 분석을 통해 낮은 투과율로 인한 높은 공극 압력이 밀봉 문제를 야기할 수 있지만, 저류층 내 제한된 수소 저장 공간은 수소 회수에 유리하다는 점을 밝혀냈습니다. 또한, 주입 속도를 적당히 증가시키면 저류층 밀봉 무결성을 손상시키지 않으면서 저장 효율을 높일 수 있습니다. 반면, 수소 주입에 사용되는 시추공 구간의 길이를 늘리는 것은 저장 성능 향상에 큰 영향을 미치지 않았습니다.