염수(브라인) 밀도의 변동은 CO₂ 플룸의 이동과 장기적인 지질학적 CO₂ 저장 모두에 있어 핵심적으로 중요하다. 이러한 변동은 주로 압력 축적, CO₂ 용해, 열적 효과의 세 가지 요인에 의해 좌우된다. 그러나 기존 모델은 대체로 이러한 과정들을 간과했거나, 주로 CO₂ 용해로 인해 유발되는 밀도 변동에 초점을 맞추는 경향이 있었다. 본 연구는 여러 요인에 의해 유발되는 염수 밀도 변동을 반영하여, 불균질 염수 대수층에서 CO₂ 이동 역학을 포착하기 위한 포괄적인 열-수리-역학(thermo-hydro-mechanical) 프레임워크를 정립한다. 고투과성과 저투과성 저장층을 모두 포함하는 8가지 불균질 시나리오를 구축하여 현실적인 지하 조건을 대표하고자 하였다. 그 결과, 열적 효과는 정정(near-wellbore) 구간에서 국소적인 냉(冷) 전선을 형성하는 것으로 나타났으며, 이 영역에서는 CO₂의 열역학적 특성이 온도에 매우 민감하여 교란되지 않은 저장층의 특성과 수 배 이상 차이를 보인다. 또한 열적 효과는 염수 밀도의 유의한 감소를 유발하고 열적 변형을 유도한다. 염수 밀도 변동은 주로 압력 축적과 CO₂ 용해에 의해 지배된다. 열-수리-역학 모델에 CO₂ 용해를 통합하면 CO₂ 플룸의 길이가 230 m 이상 단축된다. 압력 축적은 저투과성 저장층에서 염수 밀도의 증가를 일으키는 주요 동인인 반면, CO₂ 용해는 고투과성 저장층에서 더 중요한 역할을 한다. 아울러 고투과성 저장층은 밀도 구동 대류(density-driven convection)에 더 유리하며, 이로 인해 활발한 대류 핑거링(convective fingering)이 혼합을 촉진하고 용해도 트래핑(solubility trapping)을 강화하는 것으로 나타났다. 인용: Jin, A., Park, E., Li, C., Shi, W., Wang Geological CO₂ storage in heterogeneous saline aquifers: Insights into the mechanisms of thermal and density effects. Advances in Geo-Energy Research, 2026, 19(3): 216-230. https://doi.org/10.46690/ager.2026.03.02

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