해저 기름 유출 시 분산제 사용을 과학적으로 안내할 수 있습니까?

2012년 4월 17일

버지니아 해양 과학 연구소

2년 전 이번 주, 딥워터 호라이즌(Deepwater Horizon) 플랫폼이 폭발하면서 석유가 해저에서 멕시코만으로 흐르기 시작했습니다. 모두 합하면 이 재난으로 인해 11명이 목숨을 잃었고 490만 배럴의 원유가 유출되었으며 해양 생물과 걸프 경제에 여전히 알려지지 않은 영향을 미쳤습니다.

이제 버지니아 해양 과학 연구소의 두 연구원은 미국 내무부와 1년 350,000달러 계약을 맺고 음파를 사용하여 해저에 있는 기름 방울의 크기를 결정할 수 있는지 여부를 테스트하고 있습니다. 향후 유출을 청소하는 동안 화학 분산제 사용을 안내하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 노력은 VIMS-산업 파트너십에서도 지원됩니다.

화학적 분산제는 해양 난류에 의해 아래쪽으로 더 쉽게 혼합될 수 있는 더 작은 방울을 생성하기 위해 표면 유막에 전통적으로 적용되어 왔습니다. 더 많은 양의 물을 통해 분산되면 해안선과 바닷새, 해양 포유류, 거북이와 같은 유기체에 대한 즉각적인 위협이 줄어듭니다. 분산은 또한 박테리아 부패에 이용 가능한 표면적을 증가시킵니다.

그러나 Deepwater 사건 동안 석유 산업은 처음으로 분산제를 심해 폭발에 직접 방출했습니다. 실제로 유출 당시 사용된 유처리제 184만 갤런 중 42%인 771,000갤런이 표면 아래 5,067피트에 있는 유정에 사용되었습니다. 아이디어는 표면에 도달하는 오일의 양과 적용해야 하는 분산제의 양을 모두 줄이는 것이었습니다.

오늘날 이 심해 분산제 적용의 효과와 안전성은 적어도 부분적으로 해저 기둥 내의 기름 방울 크기를 모니터링하는 것이 어렵기 때문에 아직 알려지지 않았습니다. VIMS 연구가 시작되는 곳입니다.

Applied Research Associates, Inc.의 과학자이자 VIMS의 부교수인 프로젝트 리더인 Paul Panetta는 "생분해를 최대화하기 위해 분산제는 직경이 100미크론 미만인 기름 방울을 생성하도록 설계되었습니다. 그러나 현재 사용할 수 있는 도구는 없습니다. 심해저 폭발 시 물방울 크기를 모니터링하기 위한 것입니다. 우리의 목표는 해당 목적을 위한 음향 기술을 개발하여 유출 대응 담당자에게 분산제의 효과와 사용량을 측정할 수 있는 수단을 제공하는 것입니다."

자외선 형광계와 LISTT(레이저 현장 산란 및 투과계용)를 포함하여 해수면과 바로 아래에 분산된 유막 내의 물방울 크기를 측정하는 도구가 존재합니다. 그러나 이러한 광학 장치는 매우 불투명한 석유 기둥 내에서 사용하기에는 적합하지 않습니다.

어쿠스틱 악기와 기술은 유망한 대안을 제공합니다. "많은 해양 포유동물이 장거리 통신을 위해 시각보다는 소리를 사용하는 데는 이유가 있습니다"라고 VIMS의 물리 과학 의장이자 해안 유체 역학 및 퇴적 역학 연구소 소장인 팀 멤버인 Carl Friedrichs는 말합니다. "빛은 음파와 비교할 때 탁한 물은 물론이고 물 속에서도 거의 멀리 갈 수 없습니다." Friedrichs는 음향 기기가 광학 기기보다 덜 민감한 경향이 있으며 "생체 오염"과 심해의 높은 압력을 더 잘 견딜 수 있다고 지적합니다.

Panetta와 Friedrichs는 2011년 12월 미국 내무부의 국가 기름 유출 대응 연구 및 재생 가능 에너지 테스트 시설로 사용되는 뉴저지 주 레오나르도의 Ohmsett Wave Tank에서 프로젝트에 대한 첫 번째 실험을 수행했습니다. 세계에서 가장 큰 파도 탱크 중 하나인 이 260만 갤런 콘크리트 수조는 길이 666피트, 너비 65피트, 깊이 11피트입니다. 최대 3피트 높이의 파도를 생성하는 거대한 피스톤, 오일 분배 및 회수 시스템, 장비 배치를 위한 전동 브리지가 특징입니다.

Ohmsett 테스트 중에 Panetta와 Friedrichs는 VIMS 연구실에서 빌린 광학 및 음향 기기의 성능을 비교하여 오일 20부와 분산제 1부의 수성 슬러리에 반사되는 음파와 빛을 전송, 수신 및 해석했습니다.