개방형 지열냉난방시스템의 순환수에서 온도와 압력변화에 따른 탄산염 광물의 침전 가능성 평가 (Evaluation of possibility for precipitation of carbonate minerals by change of groundwater temperature and pressure in open loop geothermal cooling and heating systems)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질학회
· 수록지 정보 : 지질학회지 / 51권 / 6호 / 623 ~ 628페이지
· 저자명 : 박영윤, 유재영, 김남주, 이진용

초록

이 연구에서는 국내 개방형 지열 냉난방시스템의 대부분을 차지하는 SCW형에 사용된 순환수에서 탄산염광물의 침전 가능성을 평가하고 수온과 압력변화에 따른 탄산염 광물의 침전량을 산정하는 방법을 제시하였다.
탄산염 광물의 침전 가능성을 평가하기 위해서 포화지수, 랑겔리어 지수, 리즈나 지수 등이 널리 사용되고 있지만 탄산염 광물의 침전량을 산정하기에는 부적합하다. 국내에 설치된 SCW형 지열시스템의 운영 시 약 5℃의수온변화와 50 MPa의 압력변화가 일어난다. 지열시스템에서 탄산염 광물이 포화된 순환수를 사용하였을 경우에 5℃의 수온 변화와 50 MPa의 압력 변화로 인해 순환수 1 m3에 각각 0.301과 0.145 cm3 부피의 탄산염 광물이 침전될 수 있는 것으로 계산되었으며 이들이 차지하는 면적은 각각 9.676×10-2와 5.946×10-2 cm2으로 계산되었다. 이러한 결과는 단순히 온도와 압력변화에 따른 탄산염 광물의 용해도 변화로부터 계산된 값이므로 실제로 운영되는 시설에서는 다른 양상을 보일 수도 있다. 그러나 이 연구결과는 각 시스템에서 사후관리의 주기를 정할 때 기초자료로서 활용이 가능할 것으로 기대된다.

영어초록

This study recognizes the possible carbonate precipitation and calculate the volume of the precipitated carbonate due to temperature and pressure change in groundwater used in SCW type geothermal system. A few indices, including a normal saturation index, Langelier saturation index, and Ryznar stability index, are now widely used for the evaluation of possible carbonate precipitation, but these indices can not tell the volume of the precipitated phase. SCW type operation can cause approximately 5℃ temperature increase and 50 MPa pressure drop. If the groundwater maintains saturation against calcite, the calculation indicates that the temperature increase and pressure drop can precipitate 0.301 and 0.145 cm3 calcite per 1 m3 pumping, respectively, which will cover respectively about 9.676×10-2 and 5.946×10-2 cm2 of the surface of the thermal exchange plate. The values given by this study are estimated values only with the calcite solubility change due to temperature and pressure.
Other factors affecting the calcite precipitation may be observed in real operating facilities and one may see a big gap in calcite precipitation between the theoretical prediction and real operation. However, the results of this study will certainly help establish long term plan for operating SCW system.

참고자료

· 없음