• 터널과지하공간
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• 제30권2호
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• pp.136-148
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• 2020

우리나라는 1978년부터 원자력발전소를 운영해왔으며 그에 따른 고준위방사성폐기물 발생이 누적되고 있다. 이를 안전하게 처분하기 위한 영구 처분시설이 시급한 실정이나 처분 부지를 선정하는 과정에서 광범위하고 정밀한 부지조사가 요구되기 때문에 장기간에 걸친 조사가 선행되어야한다. 이러한 부지조사는 단계별로 진행되는 것이 일반적이며 이 과정에서 다학제적 평가가 이루어진다. 본 논문에서는 부지조사 과정에서 요구되는 암반공학적 요소를 중점으로 사례조사를 수행하였다. 단계별로 고려되는 암반공학적 평가요소와 그 적용 사례를 정리하였으며 이 과정에서 수행된 해외 연구 사례를 조사하였다. 동시에 국내 연구현황을 정리하였고 부지조사와 관련된 향후 연구 계획을 간략히 보고하였다. 향후 연구를 통해 부지조사 시 참고할 수 있는 기반자료를 생산하고자 하며 본 논문에서 수집된 사례 역시 활용할 예정이다.

• 터널과지하공간
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• 제8권1호
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• pp.26-36
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• 1998

To assess the groundwater flow near high-level radioactive waste repositories, it is important to understand the effect of coupling among thermal, hydraulic, and mechanical effects. In this paper, detailed mathematical approach to model the groundwater flow near the waste form surrounded by buffer, influenced by decay heat of radioactive waste along with stress change is developed. Two cases(1) before the full expansion of buffer and (2) after the full expansion of buffer are modelled. Based on the mathematical models in this paper, detailed numerical study shall be pursued later.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권3호
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• pp.189-199
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• 2010

고준위 방사성 폐기물 처분장의 경우 폐기물의 방사성 붕괴에 의해 열이 발생되며, 암반을 통한 열전달에 의해 처분장 주변 환경이 변화됨으로써 처분장의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 지하 처분장 대기의 열전달계수를 결정하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 Korea Atomic Energy Research Institute Underground Research Tunnel (KURT)에서 내부 환경 인자들의 측정을 통해 강제대류시 열전달계수를 산정하였다. 실험을 위해 KURT 내 히터구간의 막장 벽면에는 길이 2 m, 용량 5 kw의 히터를 삽입하여 암반 내부를 $90^{\circ}C$로 가열하였고, 외부와 연결된 급기용 팬에 의해 신선한 공기를 공급하였다. 연구결과, 외부공기 공급 후 히터구간 대기의 기류속도는 평균 0.81 m/s로 측정되었고 레이놀즈수는 약 310,000~340,000의 값을 나타냈다. 그리고 강제대류조건에서 히터구간 내 계절별 열전달계수는 각각 여름철 $7.68\;W/m^2{\cdot}K$와 겨울철 $7.24\;W/m^2{\cdot}K$의 수치를 나타냈다.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.203-212
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• 2009

지하고준위 방사성폐기물 처분장 근계영역에서의 거동을 예측하는 것은 처분장 설계나 안전성 평가에 중요하다. 본 연구에서는 3차원 유한차분 코드를 이용하여 처분장 설계인자 및 재료물성으로 구성되는 7가지 인자에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 민감도 분석 결과 처분공 간격, 터널 간격, 냉각시간과 암반의 열전도도가 다른 인자에 비해 영향이 큰 것으로 나타났다. 처분장 주변의 암반과 완충재 온도의 통계적인 분포를 구하기 위해 backpropagation 인공신경망 기법이 적용되었다. 학습된 인공신경망의 적합성을 평가하기 위해 무작위로 선정된 입력 인자에 대한 예측이 실시되었다. 인자 값의 변화가 ${\pm}10%$ 인 경우, 신경망은 1% 오차로 신뢰할 수 있는 예측 결과를 보임을 알 수 있었다. 이렇게 학습된 신경망은 다양한 경우에 대한 신속한 온도 예측에 활용할 수 있었다. 완충재와 암반의 온도는 각각 평균 $98^{\circ}C$, $83.9^{\circ}C$ 표준편차는 $3.82^{\circ}C$ 와 $3.67^{\circ}C$로 나타났다. 인공신경망을 이용함으로써 암반과 완충재 온도를 $1^{\circ}C$ 변화시키기 위해 필요한 설계 인자의 조정 범위를 추정할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권4호
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• pp.553-558
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• 2000

1997년부터 시작된 국가원자력중장기 연구사업의 일환으로 국내에서 발생하는 고준위 방사성폐기물을 영구 처분하는데 따른 장기 방사선적 안전성평가 연구가 수행되었다. 2000년 3월까지 수행된 제 1 단계 안전성 평가 연구에서는 이 연구와 병행하여 추진된 처분장 개념 정립 연구에서 도출된 기준 처분 개념을 근간으로 지하 약 300-770 미터 단열 암반에 건설될 처분장을 대상으로 안전성 평가를 수행하였다. 이러한 안전성 평가를 위해 우선 MASCOT-K 코드가 개발되었다. MASCOT-K는 다양한 지하매질을 통과하는 핵종 이동을 모사하는 프로그램으로 최종적으로 처분장 주변 주민들이 년간 혹은 누적 피폭 선량을 예측한다. 가상적인 지질 자료들을 근간으로 처분 개념에 대한 평가 결과 예상 유출량은 현재 국내 기술기준에서 규정한 제한치보다 낮은 것으로 판명되었다.

• 원자력산업
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• 제23권1호통권239호
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• pp.64-78
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• 2003

한국원자력연구소에서는 과학기술부에서 주관하는 국제 협력 기반 조성 사업 과제의 일환으로 한국-핀란드 양국간 원자력 협력 증진을 위한 프로젝트를 수행하고 있다. 특히 이 연구에서는 방사성 폐기물 관리와 관련된 양국간 이해 증진과 향후 협력을 모색하기 위한 방안을 수립하고자 하였다. 본 연구에서는 이와 같은 관점에서 세계 최초로 사용후 핵연료 영구 처분장 부지를 확보하고 우리나라와 지질 조건이 유사한 결정질 암반에 신규로 심지층 처분 연구 실증 시설인 온칼로(Onkalo) 프로젝트를 계획하고 있는 핀란드의 방사성 폐기물 관리기관인 POSIVA 등과 관련 협력 기관, 정부 기관 등과 함께 향후 구체적인 협력 방안을 모색하고, 핀란드의 사용후 핵연료 직접 처분 연구사업 계획을 벤치 마킹하여 2003년도에 시작하는 국내 고준위 방사성 폐기물 처분 연구 과제 계획 수립에 도움을 주고자 하였으며, 이와 병행하여 핀란드 신규 원전 사업과 관련된 국내 산업체의 참여 가능성을 타진해 보고자 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.75-86
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• 2019

원자력발전의 최대 걸림돌은 사용 후 핵연료인 고준위폐기물이다. 높은 방사능과 발생하는 열은 사용 후 핵연료의 안전한 처분을 어렵게 하고 있다. 현재 유일한 처리방법은 심지층 처분기술이다. 본 논문은 이와 같은 심지층 처분기술의 핵심기술 중의 하나인 처분용기의 구조안전성 설계문제를 다루고 있다. 특히 처분장에서 처분용기 처분 시 사고로 운송차량에서 추락낙하 하여 지면과 충돌하는 경우 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형에 대한 비선형구조해석을 수행하였다. 해석의 주된 내용은 심지층 처분장에서 운반차량으로 처분용기 운반 중 사고로 추락낙하 하여 지면과의 충돌 시에 처분용기에 가해지는 충격력을 기구동역학해석 상용 컴퓨터코드인 RecurDyn으로 구하고 이 충격력에 의하여 처분용기에 발생하는 응력 및 변형을 유한요소 정적 구조해석 상용 컴퓨터코드인 NISA를 이용하여 구한 것이다. 해석결과는 충돌 충격 시간 중 발생하여 처분용기에 가해지는 충격력에 의하여 처분용기, 특히 처분용기의 위 덮개 혹은 아래 덮개에 큰 응력과 대변형이 발생함을 보여주고 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1013-1016
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• 2004

High level radioactive wastes, such as spent fuels generated from nuclear power plant, will be disposed in a deep geological repository. To maintain the integrity of the disposal canister and to carry out the process effectively, the emplacement process for the canister system in borehole of disposal tunnel should be well defined. In this study, the concept of the disposal canister emplacement process for deep geological disposal was established. To do this, the spent fuel arisings and disposal rate were reviewed. Also, not only design requirements, such canister and disposal depth but also preliminary repository layout concept were reviewed. Based on the requirements and the other bases, the canister emplacement process in the borehole of the disposal tunnel was established. The established concept of the disposal canister emplacement process will be improved continuously with the future studies. And this concept can be effectively used in implementing the reference repository system of our own case.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.427-433
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• 2007

가압경수로(PWR)에서 배출되는 고준위폐기물을 지하 500m의 화강암 암반의 처분장에 장기간(약 10,000년 동안) 처분하기 위하여 여러 구조적 안전성 평가 수행을 통하여 처분용기모델이 개발되었다. 기존에 설계된 가압경수로용 처분용기 모델은 구조적 안전성은 문제가 없으나 너무 무거운 단점이 지적되었다. 따라서 구조적 안전성을 유지하면서 좀 더 경량화 된 처분용기모델을 개발하는 것이 요구된다. 기존의 처분용기모델이 무거워진 한가지 이유는 처분용기 개발 시 적용된 외력조건 및 안전계수 등에 대한 조건들을 너무 엄격하게 적용했기 때문이라고 사료되기 때문에 이런 조건들을 완화하여 처분용기의 재원들을 조정하여 구조해석을 다시 수행하는 것이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 설계 완성된 기존의 처분용기에 대하여 외력 조건 및 용기의 재원(두께 등) 들을 변화시키면서 구조해석을 재 수행하여 구조적 안전성 평가를 보완하였다. 이를 바탕으로 외력 조건에 따른 처분용기의 재원 등을 재 산출한다. 보완 해석 결과 기존의 122cm의 처분용기의 직경을 102cm까지 줄여 경량화 시킬 수 있음이 확인되었다.

• 터널과지하공간
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• 제13권2호
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• pp.153-168
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• 2003

본 연구의 목적은 지하 고준위 방사성폐기물 처분공동 주변에서의 절리 위치 변화 및 처분공동의 지하심도 변화에 따른 처분공동 및 주변 절리에서의 장기간(500년)에l 걸친 열수리역학적 연성거동 변화를 분석하고, 앞으로 처분 개념 설정에 활용 하고자 하는 것이다. 해석모델은 포화된 불연속 화강 암반, 처분공내 압축 벤토나 이트로 둘러쌓인 PWR 사용후 핵연료 및 처분용기, 그리고 처분동굴 내에 채워진 혼합 벤토나이트를 포함한다. 해석모델 내에는 2개의 절리 세트가 존재하는 것으로 가정하였다: 절리세트 1은 20m 간격의 56도 경사의 절리들로 구성되었고, 절리세트 2는 절리세트 1에 수직방향으로 20m 간격의 34도 경사의 절리들로 구성되었다. 절리위치 변화의 영향을 파악하기 위하여 500m 깊이의 모델5개, 지하 심도 영향파악을 위하여 추가로 3개의 1000m 깊이의 모델을 해석하였다.