Assessment on the Monitoring System for KURT using Optical Fiber Sensor Cable

Optical fiber cable, as a sensor, was installed on the wall of KAERI(Korea Atomic Energy Research Institute) Underground Research Tunnel(KURT) in order to monitor the physical stability of the tunnel, which was constructed for technical development and demonstration of radioactive waste disposal. This monitoring system has two simultaneous measurements of temperature and strain over time using Brillouin backscatter. According to the results of the monitoring from Jan. 2008 to Nov. 2009, there is no significant displacement or movement at the tunnel wall However, the cumulative volume of total strain increased slightly as time passes with the comparison of the reference observation, which was measured in Jan. 2008. The change in cumulative volume of total strain indicates that the strain level had been affected by saturation and de-saturation phenomena due to groundwater fluctuation at several points at KURT. This system is based on the distributed sensing technique concept, not point sensing. By using this system, a displacement can be detected with the range from $20{\mu}{\varepsilon}$ to $28,000{\mu}{\varepsilon}$ every 1m interval in minimum. A temperature variation can be monitored at every 0.5m interval with the resolution of 0.01 in minimum. Based on the study, this monitoring system is potentially applicable to long term monitoring systems for radioactive waste disposal project as well as other structures and underground openings.

광섬유센서케이블을 이용한 지하처분연구시설의 감시시스템 운영 평가

한국원자력연구원 내에 위치하는 방사성폐기물지하처분연구시설의 터널 내 벽면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간으로 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유케이블(Optical Fiber Cable)의 Brillouin 산란현상을 이용하는 분포개념의 온도 및 변형율 측정기법(Distributed Temperature and Strain Sensor: DTSS)을 적용하는 기술이다. 2년여 동안 감시한 결과 터널 벽면 쇼크리트 표면에서 균열 등과 관련한 뚜렷한 벽면 변위 징후는 발견되지 않았다. 다만, 시간이 경과함에 따라 터널 내에서 지하수 누출 지점을 중심으로 벽면에서 변형의 누적 크기가 증대되어가는 경향을 보이나 그 크기는 미약하고 완만하게 진행함을 확인하였다. 계속적인 지하수에 의한 포화-습윤-건조 등의 현상이 반복되는 구간이나 포화상태에 있는 구간은 점진적으로 영향이 커질 것으로 예상된다. 광섬유센서케이블을 이용한 분포 개념의 측정 및 분석기술은 구조물의 특성에 따라 선택적 탄력적 적용이 가능하다. 변형률의 계측 범위는 $20{\mu}{\varepsilon}{\sim}28,000{\mu}{\varepsilon}$ 크기까지 변위 계측이 가능하다. 변형률의 해상도는 0.01mm로서 최소 매 1m 간격, 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지고 최소 0.5m 간격으로 감시가 가능하다. 기존의 특정지점 계측방법(Point Sensing)과는 확연하게 차별된다. 현재까지 운영한 결과 본 감시시스템은 방사성폐기물 처분시설 등 공동과 사면의 장기감시시스템으로 적용 가능성을 확인하였다.