CO2 지중 저장: 덮개암의 수리역학적 거동

본 연구는 CO2 지중 저장을 위한 덮개암 물질로 Opalinus Clay (OPA) 셰일의 수리역학적 거동을 조사했다. 주입정 주변 손상 구역을 모사하기 위해 온전한 OPA뿐만 아니라 파쇄된 OPA 물질의 수리역학적 반응도 평가했다. 초기 실험을 통해 파쇄된 OPA의 재다짐 프로토콜을 확립하고, 사질 및 셰일질 암상별 주요 수리역학적 특성을 결정했다. 재다짐된 OPA의 수리역학적 및 밀봉 특성을 온전한 사질 OPA와 동일한 유효 응력 조건에서 비교했다. 재다짐된 물질은 온전한 물질과 유사한 벌크 밀도와 공극률을 보였으나, 탄성 계수는 약 10배 낮아 현저히 약했다. 수분 투과성은 재다짐 샘플이 온전한 샘플보다 약 10배 높은 평균 4 × 10^-19 m^2를 나타냈다. 일정한 속도의 기체 CO2 주입 시험 결과, 재다짐된 OPA는 평균 1.60 MPa, 온전한 OPA는 2.17 MPa로 유사한 파괴 압력을 보였다. 덮개암 물질의 수리역학적 및 밀봉 반응을 심층 분석하기 위해 온전한, 사전 균열 및 파쇄된 OPA 샘플에 대해 다양한 구속압 및 공극수압 조건에서 X선 단층 촬영을 수행했다. 기계적 다짐 및 수분 재포화 과정에서 파쇄된 OPA의 미세구조 변화를 관찰했으며, 이는 물질의 자가 밀봉 반응에서 광물학적 및 구조적 이질성의 중요성을 강조한다. 본 연구 결과는 CO2 지중 저장 시설의 장기적인 안정성과 안전성 평가에 중요한 기초 자료를 제공한다.