비산가스배출량

도주 가스 배출은 석유와 가스 또는 석탄 채굴 활동에서 발생하는 대기 또는 지하수로의^[1] 가스(일반적으로 천연 가스, 메탄 함유) 배출이다.^[2] 2016년, 이러한 배출은 이산화탄소의 등가 효과로 환산했을 때, 전 세계 온실가스 배출량의 5.8%를 차지했다.^[2]

대부분의 탈착배출은 지질학적 불안정한 시멘트로 인해 제대로 밀봉되지 않은 우물 케이싱을 통해 건전성을 상실한 결과물이다.^[3] 이를 통해 가스가 우물 자체(표면 케이싱 환기구 흐름으로 알려져 있음)를 통과하거나 인접한 지질 형성을 따라 횡방향 이동(가스 이동으로 알려져 있음)^[3]을 통해 가스가 빠져나갈 수 있다. 재래식 유정이나 가스정에서의 메탄 누출사고의 약 1-3%는 유정에서의 불완전한 밀봉과 시멘트의 악화로 인해 발생한다.^[3] 일부 누출은 또한 정상적인 운송, 보관, 유통 활동 중에 장비의 누출, 의도적인 압력 방출 관행 또는 우발적인 누출의 결과물이다.^[4][5][6]

배출물은 지상 또는 공중 기술 중 하나를 사용하여 측정할 수 있다.^[3][4][7] 캐나다에서 석유와 가스 산업은 온실 가스와 메탄 배출의 가장 큰 원천으로 생각되며,^[8] 캐나다 배출량의 약 40%는 알버타에서 유래한다.^[5] 배출량은 대부분 기업이 자율적으로 신고한다. 알버타 에너지 규제기관은 알버타에 있는 도망가스를 방출하는 우물에 관한 데이터베이스를 보관하고,^[9] 브리티시 컬럼비아 석유 가스 위원회는 브리티시 컬럼비아에 유출된 우물에 대한 데이터베이스를 보관한다. 시추 당시의 우물은 2010년까지 브리티시 컬럼비아에서 필요하지 않았으며, 이후 19%의 새로운 우물이 누출 문제를 보고하였다. 이 숫자는 데이비드 스즈키 재단이 완성한 현장 작업에서 제시된 바와 같이 낮은 추정치일 수 있다.^[1] 일부 연구는 6-30%의 우물이 가스 누출로 고통 받는다는 것을 보여주었다.^{[7][9][10][11]}

캐나다와 앨버타는 기후 변화에 대처하는 데 도움이 될 수 있는 배출량을 줄이기 위한 정책 계획을 가지고 있다.^[12][13] 배출량 감소와 관련된 비용은 위치 의존도가 매우 높으며 매우 다양할 수 있다.^[14] 메탄은 1, 20년, 100년(기후 탄소 피드백 추가^[16][9] 포함) 기간을 고려할 때 복사력이 이산화탄소의 120배, 86배, 34배로 지구 온난화 영향이 크다.^[17]

배출원

천연가스나 석유와 같은 탄화수소 탐사 작업 결과 가스 방출이 발생할 수 있다.

종종 메탄의 원천도 에탄의 원천이 되어 대기 중의 에탄 배출량과 에탄/메탄 비율을 바탕으로 메탄 방출량을 도출할 수 있다. 이 방법은 메탄 배출량이 2008년 연간 20tg에서 2014년 연간 35tg로 증가하는 추정을 해 왔다.^[18] 메탄 방출의 많은 부분은 소수의 "초 방출자"^[19]만이 기여할 수 있다. 2009~2014년 북미 지역의 연간 에탄가스 배출량 증가율은 3~^[18]5% 수준이었다. 대기 에탄의 62%는 천연가스 생산 및 운송 운영과 관련된 누출에서 발생한다고 제안되었다.^[20] 유럽에서 측정된 에탄가스 배출량이 북미 지역의 유압파쇄 및 셰일가스 생산작업에 영향을 받는다는 의견도 제기됐다.^[21] 일부 연구자들은 누수 문제가 기존 우물보다 유압식으로 파열된 비정형 우물에서 발생할 가능성이 높다고 추정한다.^[1]

국가 재고 보고서에 따르면 캐나다 내 메탄 배출량의 약 40%가 앨버타 내에서 발생한다. 앨버타의 인공 메탄 배출량 중 71%는 석유와 가스 부문에서 발생한다.^[5] 알버타에 있는 우물 중 5%는 천연가스가 누출되거나 분출되는 것과 관련이 있는 것으로 추정된다.^[22] 또 브리티시컬럼비아주에서 뚫린 전체 우물의 11%인 2459개 중 2739개 우물이 누출 문제를 보고한 것으로 추정된다.^[1] 일부 연구에서는 전체 우물의 6~30%가 가스누출을 겪는 것으로 추정했다.^{[7][9][10][11]}

정확한 소스 및 처리 소스

공급원은 지하수나 대기로 배출되기 전에 지하수의 지질학적 형성을 통한 가로 이동 또는 파손되거나 누출된 우물(폐수된 우물 또는 사용하지 않은 우물)을 포함할 수 있다.^[1] 깨지거나 새는 우물 케이싱은 종종 지질학적으로 불안정하거나 부서지기 쉬운 시멘트의 결과물이다.^[3] 한 연구자는 가스 이동과 표면 케이스 통풍구를 위한 7가지 주요 경로를 제안한다. (1) 시멘트와 인접한 암석 형성 사이, (2) 케이싱과 시멘트를 포함하는 케이스 사이, (3) 케이스와 시멘트 플러그 사이, (4) 시멘트 플러그를 통해 직접, (5) 케이스와 인접 암석 형성 사이의 시멘트를 통해 (6) 시멘트의 케이싱 쪽에서 시멘트의 환형 면까지 그리고 (7) 케이싱의 피복이나 웰 보어를 통한 공동 연결 사이의 시멘트.^[4]

누출과 이주는 수압 파쇄에 의해 유발될 수 있지만, 많은 경우에 파쇄 방법은 가스가 웰 케이싱을 통해 이동하지 못한다. 일부 연구에서는 수평 유정의 수압 파쇄가 가스 이주로 인한 유정 발생 가능성에 영향을 미치지 않는다고 보고 있다.^[23] 화석 연료의 수명 동안 생성되는 메탄 방출의 약 0.6-7.7%는 우물 현장에서 또는 가공 중에 발생하는 활동 중에 발생하는 것으로 추정된다.^[4]

파이프라인 및 배포 소스

탄화수소 제품의 유통은 배관이나 보관 용기의 씰 누출, 부적절한 보관 관행 또는 운송 사고로 인해 발생하는 비산 배출로 이어질 수 있다. 압력 방출 안전 밸브의 경우 일부 누출은 의도적인 것일 수 있다.^[5] 일부 방출은 플랜지 또는 밸브와 같이 의도하지 않은 장비 누출에서 발생할 수 있다.^[6] 메탄 방출량의 약 0.07~10%가 운송, 저장, 유통 활동 중에 발생하는 것으로 추정된다.^[4]

탐지 방법

도망가는 가스 배출을 감지하기 위해 사용되는 몇 가지 방법이 있다. 흔히 웰헤드(토양 가스 검체, 에디 공분산 타워, 온실 가스 분석기에 연결된 동적 플럭스 챔버 사용)^[3] 또는 그 근처에서 측정이 이루어지지만, 기내에 전문 계측기가 탑재된 항공기를 이용하여 배출량을 측정하는 것도 가능하다.^[4][24] 브리티시 컬럼비아 북동부 지역의 항공기 조사에 따르면 이 지역의 약 47%의 활성 우물에서 방출되는 배출량이 나왔다.^[8] 같은 연구는 실제 메탄 배출량이 산업체가 보고하거나 정부가 추산하는 것보다 훨씬 더 높을 수 있다는 것을 시사한다. 소규모 측정 프로젝트의 경우 적외선 카메라 누출 검사, 유정 주입 트레이서, 토양 가스 샘플링을 사용할 수 있다. 이것들은 일반적으로 너무 노동집약적이어서 대형 석유 및 가스 회사에 유용하지 않으며, 종종 항공 조사를 대신 사용한다.^[7] 산업계가 사용하는 다른 원천 식별 방법으로는 가스 샘플의 탄소 동위원소 분석, 생산 케이싱의 소음 로그, 케이싱된 보어홀의 중성자 로그 등이 있다.^[25] 공중 또는 지상 샘플링을 통한 대기 측정은 공간 제약이나 샘플링 지속 시간 한계로 인해 샘플 밀도가 제한되는 경우가 많다.^[19]

메탄을 특정 선원에 귀속시키는 한 가지 방법은 이동식 분석 시스템을 사용하여 인공적인 메탄 선원의 플룸에서 대기 메탄(ΔCH¹³₄)의 안정적인 탄소 동위원소 측정을 지속적으로 측정하는 것이다. 천연가스의 종류와 성숙도 수준은 ΔCH¹³₄ 서명이 다르기 때문에, 이러한 측정은 메탄 방출의 기원을 결정하는 데 사용될 수 있다. 천연가스와 관련된 활동은 ΔCH¹³₄ 시그니처 범위가 -41.7 ~ -49.7 ± 0.7³인 메탄 플럼을 방출한다.^[5]

지역적 규모로 대기 중에 측정되는 높은 메탄 방출 비율은 종종 공기 중 측정을 통해 천연 가스 시스템에서 발생하는 일반적인 누출 속도를 나타내지 않을 수 있다.^[19]

배출 보고 및 규제

도주 가스 배출에 대한 신고를 규제하는 정책은 다양하고, 기업의 자진신고를 강조하는 경우가 많다. 온실가스(GHG) 배출을 성공적으로 규제하기 위해 필요한 조건은 규제 시행 전후의 배출량을 감시하고 계량화하는 능력이다.^[26]

1993년부터 미국의 석유 및 가스 산업계가 메탄 배출량을 줄이는 신기술 채택을 위한 자발적인 조치가 있었고, 부문 차원에서 메탄 감축을 달성하기 위한 모범 경영 관행을 채용하겠다는 약속도 있었다.^[27] 알버타에서, 알버타 에너지 규제기관은 가스 이동 및 표면 케이스 통풍구 흐름의 자체 보고된 사례의 데이터베이스를 도내 우물에 유지하고 있다.^[9]

브리티시 컬럼비아주에서의 누출에 대한 보고는 1995년에야 시작되었는데, 이때는 포기시 우물의 누출 여부를 시험하도록 요구되었다. 브리티시 컬럼비아에서는 2010년까지 우물을 시추할 필요가 없었다.^[1] 브리티시컬럼비아주에서 2010년 이후 뚫린 4017개 우물 가운데 19%인 761개 우물이 누출 문제를 보고한 것으로 나타났다.^[1] 그러나 데이비드 스즈키 재단이 실시한 현장조사에서 브리티시컬럼비아 석유 가스위원회(BCOGC)의 데이터베이스에는 포함되지 않은 유출 우물이 발견돼 유출 우물의 수가 보고된 것보다 많을 수 있다는 뜻이다.^[1] BCOGC에 따르면 표면 케이싱 환기구 흐름은 90.2%의 웰에서 누출되는 주요 원인이며, 그 다음으로는 7.1%의 가스 이주가 뒤따른다. 브리티시 컬럼비아에서 현재 유출되고 있는 1493개의 보고된 우물의 메탄 누출률을 바탕으로, 데이비드 스즈키 재단의 현장 작업에서 증명된 바와 같이 이 수치는 과소평가될 수 있지만, 일일 7070m³(연간 250만m³)의 총 누출률이 추정되고 있다.^[1]

누설에 대한 상향식 재고자산은 장비, 우물, 파이프 등 다양한 배출원에 대한 평균누설률을 결정하고 이를 특정 기업의 총 기여도로 추정되는 누설에 추정하는 것이다. 이러한 방법들은 보통 재고량의 규모에 관계없이 메탄 배출량을 과소평가한다.^[19]

가스 방출로 인한 문제 해결

이러한 문제들을 해결하기 위한 몇 가지 해결책이 있다. 대부분은 회사, 규제기관 또는 정부 수준(또는 세 가지 모두)에서 정책 시행이나 변경을 요구한다. 정책에는 배출 상한제, 관세 부과 프로그램, 세금 또는 무역 가능 허가와 같은 시장 기반 해결책이 포함될 수 있다.^[28]

캐나다는 2025년까지 석유와 가스 부문의 배출량을 2012년 수준보다 40~45% 줄이겠다는 계획을 담은 정책을 제정했다.^[13] 앨버타 정부는 또한 2025년까지 석유와 가스 운영으로 인한 메탄 배출량을 45%까지 줄일 계획을 가지고 있다.^[12]

100년의 기간을 고려할 때 메탄은 이산화탄소의 25배에 달하는 복사력을 가지고 있기 때문에, 도망가는 가스 배출을 줄이는 것은 기후 변화를 둔화시키는 데 도움이 될 수 있다.^[9][16] 일단 배출되면 메탄도 수증기에 의해 산화돼 이산화탄소 농도가 높아져 기후효과가 더 커진다.^[17]

비산 가스 배출 감소 비용

비산 가스 배출을 줄이기 위해 고안된 정책의 시행과 관련된 비용은 생산 및 유통 영역의 지리, 지질학, 수문학에 따라 크게 다르다.^[14] 종종, 도주 가스 배출을 줄이는 비용은 기술 업그레이드의 형태로 개별 회사들에게 떨어진다. 이것은 종종 다른 규모의 회사들 간에 메탄 배출량을 줄일 수 있는 재정적인 여유가 얼마나 되는지에 대한 불일치가 있다는 것을 의미한다.

도주 가스 배출 문제 해결 및 해결

표면 케이싱 환기구 흐름과 가스 이동에 의해 영향을 받는 누출 우물의 경우에 개입하는 과정에는 간섭 영역을 천공하고, 담수를 펌핑한 다음 우물 안으로 밀어넣고, 브래든헤드 압착, 시멘트 압착 또는 순환 압착과 같은 방법을 사용하여 개입 간격의 교정 시멘트를 하는 과정이 포함될 수 있다.^[25]

참고 항목

• 가스누출
• 가스 환기구

참조