지반복원 및 석유시추에 활용되는 바이오폴리머 용액의 특성 연구

Abstract

바이오폴리머는 일반 화학제품과는 달리 미생물에 의해 완전 분해될 수 있는 친환경 재료 중 하나이다. 바이오폴리머 용액은 물보다 지반의 공극을 포화시키는데 더 효과적이며, 이에 따라 본 특성을 활용하여 지반복원, 석유시추 등을 효율적으로 수행하는 데에 활용되고 있다. 본 연구에서는 Alginic acid sodium salt(SA)와 Polyethylene oxide(PEO) 바이오폴리머 용액의 기본특성-접촉각, 표면장력, 점성력-을 실험적 기법을 통해 연구하고, 또한, 미세유체장치를 통해 농도와 주입속도에 따른 바이오폴리머 용액의 흐름특성을 분석하였다. 그 결과, 바이오폴리머 용액이 이산화규소 유리판에서 형성하는 용액방울의 접촉각은 탈염수에 비해 큰 값을 보였으며, 바이오폴리머 용액의 표면장력은 바이오폴리머 종류에 따라 탈염수보다 크거나 작은 값을 가졌다. 바이오폴리머 용액의 점성력은 실험된 용액 모두 탈염수에 비해 큰 것을 확인할 수 있었으며, 용액의 농도가 클수록 점성력이 큰 경향을 보였다. 미세유체장치를 이용한 실험으로부터 바이오폴리머 용액의 농도와 주입속도가 증가할수록 공극의 포화도가 증가하는 명확한 경향을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 바이오폴리머 용액의 흐름해석을 위한 기초자료를 제공하며, 또한 바이아폴리며 용액의 지반복원, 석유시추 적용에의 효율성 제고에 도움이 될 것으로 기대한다. Biopolymers are one of environment-friendly materials that can be completely degraded by microbes, not like other chemical products. It is more effective to saturate the pore of soils by biopolymer solutions than by water, and therefore biopolymers are used for soil remediation and petroleum production. Two types of biopolymers, alginic acid sodium salt (SA) and polyethylene oxide (PEO), are employed in this study to experimentally investigate the basic properties - contact angle, surface tension, viscous force - and flow characteristics of biopolymer solutions using microfludic device. It was found that the contact angles of biopolymer solutions on a silicon dioxide plate were lager than that of water. The magnitudes of surface tensions of biopolymer solutions did not show a clear trend. The viscous force of biopolymer solutions were larger than that of water, and it increased with increasing concentration of solutions. The tests with a microfluidic device showed that the pore is better saturated by the biopolymer solutions with more concentration and more injection velocity. The results of this study provides basic properties of biopolymer solutions for flow analysis, and can be referenced for effective soil remediation and petroleum production usingn biopolymer solutions.