• 환경정책연구
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• 제7권4호
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• pp.105-134
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• 2008

거의 20년 끌어 오던 중 저준위 방폐장 입지가 우여곡절 끝에 주민투표에 의해 경주로 결정났고, 지난 7월 산업자원부로부터 방사성 폐기시 계획을 득하여 부지 정지에 착수함으로써 본격적인 사업에 착수하였다. 그런데 이제 원자력 발전소 내와 중간저장시설에 임시로 보관하고 있는 고준위 방사성폐기물(사용후연료 포함)을 영구 처분할 수 있는 입지 선정이 시급한 과제로 대두되고 있다. 특히 현재 4개 원자력 발전소 부지 내에 저장하고 있는 방사성폐기물은 올해부터 단계적으로 포화될 것으로 예상되기 때문이다. 이에 지난 6월말 국회에서 이 문제에 대한 세미나가 있었는데 논의의 결론은 공론화를 할 수 있는 법과 제도를 마련하는 것이었다. 문제는 고준위 방폐장 입지 선정은 중 저준위에 비해 그 어려움이 비교가 되지 않을 것으로 예상된다는 것이다. 왜냐하면 미국의 경우 네바다(Nevada) 주 유카(Yucca) 산에 방폐장을 건설하려는 노력이 약 30년간 핵규제위원회(NRC), 에너지부(DOE) 및 환경청(EPA) 등 3개의 국가기관이 약 100억달러를 조사 연구에 쏟아 붓고도 아직 완전히 해결되지 않고 있기 때문이다. 우리나라는 2004년도 12월에 제253차 원자력위원회에서 사용후연료 정책은 충분한 논의를 거쳐 국민적 공감대 하에서 추진하기로 의결한 바 있다. 우리나라에서는 이 문제의 소관부처가 산업자원부인데, 실제로 이를 다룰 법 규정이 거의 전무하다는 것이다. 원자력법에 이에 대한 규정이 있으나 고준위방사성폐기물의 처리 처분의 관리대책은 제외되어 있다(동 법 제84조의 2). 그러나 금년 초부터는 에너지기본법에 따른 국가에너지위원회 산하의 갈등관리전문위원회와 사용후연료공론화 실무위원회(T/F)에서 사용후연료의 공론화와 최종관리방안 등에 대하여 본격적인 검토와 논의를 벌이고 있는 것은 다행이다. 또한 정부에서도 이에 대한 필요성을 인식하여 방사성폐기물 관리와 관련한 불합리한 제도를 개선하고 관리전담기구 운영 등을 명시한 방사성폐기물관리법 제정을 추진하고 있다. 법 제정 원칙은 하향적(top-down)이나 상향적(bottom-up)방식인 아닌 협상을 통한 합의형성식(consensus-building)이 되어야 한다는 것이다. 우호적 또는 협력적 방법으로 결정과정을 진행시켜야 한다는 것이다. 이러한 합의형성식 의사결정과정을 정착시키기 위해서는 다음과 같은 명제가 요청된다. 명제 I : 정부 결정의 하향적 강요를 지양하고, 지역공동체는 자율성 또는 거부권을 가져야 한다. 명제 II : 정부는 지역공동체를 위해서(for)가 아니라 함께(with) 일해야 한다. 명제 III : 지역공동체는 악영향에 대해 보상을 받아야 한다. 명제 IV : 지역공동체는 주어진 여러 기술적 대안과 영향 관리조치 가운데서 그들이 수용할 수 있는 대안을 선택할 권리를 가져야 한다. 명제 V : 시설이 건강상 안전하고 환경적으로 건전하게 입지될 수 있는 것을 보여 줄 수 없다면 어떠한 지역공동체도 시설 수용을 거부할 수 있다. 지역공동체와 정부가 고준위방폐장 입지에 대하여 합의를 형성하기 위해서는 정부의 명령적 하향식이나 거의 억지적인 주민들의 상향식이 합의 형성에 아무런 도움이 되지 않았다는 것을 많이 보아 왔다. 따라서 앞에서 살펴본 여러 방법이나 그 중의 하나를 사용할 수밖에 없을 것이다. 다시 말해 발산적(divergent) 사고가 아닌 수렴적(convergent) 사고가 절대적으로 요청된다는 것이다. 여기서 본 연구자는 공론화는 수렴적 사고를 기반으로 해야 할 당위성을 주장하고자 한다. 수렴적 사고를 통해 공론화의 장에서 합의되어야 할, 즉 공론화에 의해 결정되어야 할 몇 가지 중요한 다음과 같은 사항을 제시하기로 한다. 1. 지역공동체와 협상할 것인가의 결정 2. 입지 선정 시 지역공동체의 역할 결정 3. 정부의 부지 선정 전략의 결정 4. 협상할 유인 창출 5. 협상 당사자 결정 6. 지역공동체의 대표자 결정 7. 협상 의제 선정 8. 협상 기본원칙 설정 9. 정보와 전문가에 대한 지역공동체의 접근성의 담보 10. 신뢰 구축 11. 조정자의 활용 이상의 내용을 담은 가칭 '환경갈등유발시설입지에 관한 절차법'의 제정이 필요할 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제11권1호
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• pp.11-21
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• 2013

현재 고준위 방사성 폐기물 심층 처분 시스템에서 기본 완충재 물질로서 건조밀도 1.6 g/$cm^3$의 경주산 칼슘 벤토나이트를 사용하고 있으나, 열전도도가 낮은 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기준 완충재의 열전도율을 0.8 W/mK에서 1.0 W/mK로 향상시키기 위한 목적으로 다양한 첨가제를 다양한 혼합 방법을 통해 배합하고 열전도도를 측정하였다. 첨가제는 CNT(Cabon Nano Tube), Graphite, Alumina, CuO 및 $Fe_2O_3$ 등을 사용하였다. 혼합 방법의 경우, 핸드 믹서기를 통한 건식혼합, 습식 Milling 혼합, 건식 Ball Mill 혼합 등을 실시하였다. Ball Mill 혼합의 경우가 가장 균일하게 혼합되었기 때문에, 값의 편차가 가장 적었고 열전도도 증가율이 가장 좋았다. 지금까지 수행된 시험에서 소량의 고열전도 물질의 첨가로 경주산 칼슘 벤토나이트의 열전도도를 1.0 W/mK 수준으로 용이하게 증가시킬 수 있음을 실험적으로 확인할 수 있었다. 결론적으로, 본 연구에서 제시된 열전도 향상 방법은, 첨가제 혼합이 벤토나이트의 기본 성질인 팽윤압과 수리전도도에 미치는 영향까지 제시된다면, 국내 고준위폐기물 처분장의 개념 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권4호
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• pp.341-348
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• 2005

벤토나이트는 낮은 침투성, 높은 수착성, 자체밀봉특성, 내구성 등으로 인해 고준위 방사성 폐기물 처분을 위한 지하처분장에서 완충재 후보물질로 고려되고 있다. 적절한 처분장 조건에서 국내 Ca-벤토나이트에 대하여 지하수 침식에 의한 벤토나이트 입자의 발생 가능성과 발생된 벤토나이트 입자들의 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과 비록 벤토나이트의 팽윤압에 의한 암반 균열로의 벤토나이트의 침투는 적었지만 벤토나이트/화강암 경계에서 벤토나이트 입자가 발생될 수 있고 지하수 흐름에 의해 유동될 수 있음을 보였다. 압축된 벤토나이트 블록으로부터 이러한 벤토나이트 입자들의 유동화에는 각기 다른 과정들이 기여하고 있음을 확인하였다. 유량이 크면 클수록, 유출되는 벤토나이트 입자들의 농도가 높게 나타났다. 따라서 실험결과는 지하수 흐름에 의한 벤토나이트 표면의 침식은 침투과정과 함께 화강암 균열에서의 벤토나이트 입자들을 유동시키는 주요한 과정임을 보여준다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.289-308
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• 2021

본 연구에서는 열-수리-역학적 복합거동 수치해석을 활용하여 국내 고준위방사성폐기물 처분장의 완충재의 설계 기준 온도가 100℃ 및 125℃인 경우, 처분 간격에 따른 처분시스템의 최고 온도를 계산하고, 역학적 안정성을 확보하기 위한 암반의 조건을 도출하였다. 완충재의 설계 기준 온도를 현재와 같이 100℃로 유지할 때, 처분터널 간격이 40 m, 처분공 간격이 5.5 m인 경우와 처분터널 간격이 30 m, 처분공 간격이 6.5 m인 경우, 처분용기와 완충재가 접하는 점에서 최고 온도가 각각 99.4℃ 및 99.8℃로 계산되었다. 완충재의 설계 기준 온도를 125℃로 향상시킨 경우, 처분터널 간격을 30 m, 처분공 간격을 4.5 m까지 감소시켜 처분 면적을 KRS⁺ 기반 처분시스템 대비 55%까지 감소시킬 수 있었다. 다양한 처분 간격에 대해 암반에서의 역학적 안정성을 평가한 결과, 암반파괴가 발생하지 않기 위해서는 KRS⁺ 기반 처분시스템은 암반의 RMR 분류법의 Good rock에 해당하는 RMR 72.4 이상의 조건이어야 했다. 처분 간격이 감소할수록 암반의 RMR이 더 높아야 했으며, 처분터널 간격 30 m, 처분공 간격 4.5 m인 경우에는 RMR 87.3 이상이 되어야 암반의 파괴를 방지할 수 있었다. 그러나, 처분 이후 지하수 유입 시 벤토나이트 완충재 및 뒤채움재의 팽윤에 따른 구속압에 의한 암반 강도의 증가를 고려하면, 해석을 수행한 모든 처분 간격에 대해 암반의 RMR이 75 이상이면 역학적 안정성을 확보할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.271-279
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• 2010

광물의 용해현상과 밀접하게 관련된 암석의 시간의존성 변형과 파괴현상은 실내시험에서 비교적 용이하게 관찰된다. 본 연구에서는 고준위 방사성폐기물의 지하 처분장 건설시 완충제로 사용되어지는 벤토나이트에 많이 포함된 석영의 고 알칼리 환경 하에서의 용해 현상을 정량적으로 관찰하기 위해서 수산화 이온의 확산과 석영의 용해 문제를 균질화 해석법을 이용하여 평가하였다. 해석결과에 의하면 석영의 용해량은 주변 환경의 온도 및 층간수의 두께와 비례한다. 특히 고알칼리 환경 하에서는 층간수의 두께가 작아지면서 반응표면적이 커지게 되고 그 결과 용해 속도는 층간수의 두께가 작아질수록 커지는 결과를 나타내고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.561-577
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• 2021

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 압축 벤토나이트 완충재는 지하수 유입으로 인해 포화되어 팽윤하고, 이때 발생하는 팽윤압으로 인해 벤토나이트가 처분공 주변 암반 균열 내로 침투하게 된다. 침투한 벤토나이트는 지하수 흐름에 노출되어 공학적방벽 외부로 침식될 수 있고, 이러한 벤토나이트 완충재의 침식 및 질량 유실은 공학적방벽의 물리적 건전성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 심층처분시스템의 장기 건전성을 평가하기 위해 지하수 유입과 완충재의 암반 균열 침투에 따른 완충재와 근계암반 사이의 상호작용이 평가되어야 한다. 본 연구에서는 유사정적 공진주 시험기를 이용하여 벤토나이트 완충재의 암반 균열 침투가 근계암반의 역학적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 국내 심층처분장의 완충재 재료로 고려되는 경주 벤토나이트와 한국원자력연구원의 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 디스크를 이용해 완충재 충전물이 포함된 등가연속체 절리 암반 시편을 모사하였고, 수직응력 및 포화여부에 따른 탄성파 속도 변화를 측정하여 절리면의 절리수직강성 및 절리전단강성 변화를 유추하였다. 본 연구에서 수행한 실내실험 결과는 향후 불연속면을 고려한 처분시스템 성능평가 해석의 입력변수로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2호
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• pp.119-131
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• 2020

국내 중·저준위 방사성폐기물 처분시설로 고려되고 있는 표층처분시설의 불포화대에서 핵종 이동을 야기하는 지하수 유동을 평가하기 위하여 유한요소법 기반의 COMSOL Multiphysics을 이용한 수치모델을 개발하였다. 그리고, 처분장 가장자리를 대상으로 처분고, 뒤채움재, 처분덮개로 구성되는 표층처분시설과 그 아래에 위치한 불포화대를 포함한 수직 2차원의 모델 영역을 구성하여, 시나리오 별 모델링을 수행하였다. 지속적 강수 유입 조건과 간헐적 강수 유입 조건 비교에서 포화도의 파동 현상을 제외하고는 뚜렷한 차이점을 보이지 않는 것으로 판단되었다. 불포화대의 공극률이나 잔류함수비와 같은 입력 자료는 전반적으로 불포화대 지하수 유동에 큰 영향도가 없는 것으로 판단되었다. 하지만, 불포화대의 수리전도도는 지하수 유동에 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 즉, 처분고로의 지하수 유입 속도를 판단하기 위해서는 불포화대의 수리전도도 특성이 신중하게 고려되어야 할 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.228-243
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• 2023

벤토나이트는 팽윤 능력과 낮은 투수율 등의 유리한 특성으로 인해 고준위방폐물처분장에서 완충재로 널리 인정받고 활용되고 있으며, 낮은 투수율로 인해 방사성 핵종이 주변 암반으로 이동하는 것을 효과적으로 방지하여 방사성 폐기물의 안전한 처분을 보장하는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 벤토나이트 완충재의 장기적인 성능은 여전히 지속적인 연구의 대상으로 남아 있으며, 주요 우려 사항 중 하나는 벤토나이트의 팽윤과 지하수 흐름에 의한 완충재의 침식이다. 벤토나이트 완충재의 침식은 완충재의 무결성을 손상시키고 지하수를 통한 방사성 핵종의 이동을 촉진할 수 있는 콜로이드 형성을 초래하여, 결과적으로 방사성 핵종 이동 위험을 높임으로써 처분장 안전에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 벤토나이트 완충재의 침식 메커니즘과 침식 정도를 수치 해석적으로 정량화하여 장기적인 벤토나이트 완충재의 성능 및 콜로이드 형성 정도를 평가하는 것이 고준위방폐물처분장의 안전성 평가에 매우 중요하다. 본 기술 보고에서는 동적 벤토나이트 확산 모델을 기반으로 거동이 유사한 영역을 두 개로 분류하여 벤토나이트의 균열 침투 및 콜로이드 형성을 모사할 수 있도록 제안된 모델인 Two-region 모델을 소개하였으며, 이 모델을 이용해 벤토나이트 완충재 침식 정도를 정량적으로 평가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권5호
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• pp.312-323
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• 2015

본 논문은 국내 외 사용후핵연료 및 방사성폐기물 관리 현안 분석을 바탕으로 향후 나아갈 방향을 제시한다. 원자력 발전을 앞서 이용해 온 미국 사례를 중심으로 다양한 국가들의 처분장 확보 및 실패 사례와 최근의 관리 정책 기조를 정리하였다. 아울러, 원전 해체에 따른 고선량 방사성폐기물, 핵안보 사안 그리고 핵연료 전주기 관점에서 평가한 경제성 기반 정책 수립의 필요성을 논하였다. 사용후핵연료 및 방사성폐기물 관리의 핵심 사안을 세부적으로 중간저장, 영구처분 그리고 재처리로 분류하고 기술 검토와 인허가 체제 구축 및 연구 추진 방향성에 대한 정책 제언을 담았다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-9
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• 2016

In this study, thermal-hydrological-chemical modeling for the alteration of a bentonite buffer is carried out using a simulation code TOUGHREACT. The modeling results show that the water saturation of bentonite steadily increases and finally the bentonite is fully saturated after 10 years. In addition, the temperature rapidly increases and stabilizes after 0.5 year, exhibiting a constant thermal gradient as a function of distance from the copper tube. The change of thermal-hydrological conditions mainly results in the alteration of anhydrite and calcite. Anhydrite and calcite are dissolved along with the inflow of groundwater. They then tend to precipitate in the vicinity of the copper tube due to its high temperature. This behavior induces a slight decrease in porosity and permeability of bentonite near the copper tube. Furthermore, this study finds that the diffusion coefficient can significantly affect the alteration of anhydrite and calcite, which causes changes in the hydrological properties of bentonite such as porosity and permeability. This study may facilitate the safety assessment of high-level radioactive waste repositories.