• 지질공학
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• 제1권1호
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• pp.137-145
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• 1991

열극암반에서의 유동특성은 석유산업, 지열수탐사, 지하수의 오염문제, 지하 동굴건설 등 많은 공학적 분야에서 선결되어야 하는 중요성을 갖고 있다. 암반을 통한 지하수의 유동은 연속체 개념과 불연속열극 개념에 의하여 수치모형화 되고 또한 해석되고 있다. 불연속 열극체계 개념은 국지적인 각 열극의 특성을 강조하는 반면, 다공성매질 개념은 수리학적 파라메타의 평균값을 쓰기 때문에 각 열극의 특성은 무시하게 된다. 지하동굴에서 관찰된 지하수 유입특성에 의하면, 지하수는 channel 형태로 유동한다고 해석되어지고 있다. 이러한 channel 현상은 복합적인 열극의 기하학적 특성에 따른 열극틈의 변화에 의하여 이루어 진다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.288-291
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• 2005

방사성폐기물 처분연구의 일환으로 단열 암반지역의 지하수 유동에 있어서 각 단열조의 투수량계수를 알아보기 위하여 연구지역에 설치된 3기의 시추공에서 초음파 검층, 정압주입시험 및 유동차원 해석을 수행하였다. 단열은 방향성, 틈의 크기 등의 그 분포 특성으로 인해 각 시험구간내의 지하수 유동에 있어서, 유동형태 및 단열투수량계수를 좌우하므로 일반적으로 수리특성에 널리 이용되는 다공성매질의 연속체 개념을 통한 해석의 적용에 신중성을 고려할 필요가 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권4호
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• pp.539-547
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• 1993

이전에 제시한 모델 1-3을 다시 확장하여 균열 암반에서의 일차원적 핵종이동에 관한 추계적인 모델을 제시하였다. 이 모델은 처분장 근처의 암반내의 균열을 통한 무한 길이를 갖는 핵종의 붕괴 사슬에 의한 이동을 연속시간 마코프 프로세스를 이용하여 모사한다. 이전의 결정론적 해석해에 의한 모델들이 균일한 다공성매질과 같은 단순성을 요구하고 핵종의 붕괴사슬의 수를 제한하며 균열암반매질내에서의 이동의 경우에는 균열에서 암반으로의 확산등이 고려되지 않거나 그 해의 형태가 복잡하다. 또다른 결정론적인 해를 제시하는 수치모델의 경우에도 해를 얻기 위한 과정이 상당히 복잡하고 정확한 해를 제공하지는 못한다. 이에 반해 이 모델은 매질에서의 핵종의 농도에 관한 기대값과 그 분산으로서 비교적 용이하게 해를 제시한다. 모델을 검증하고 그 효율성가 정착성을 예시하기 위하여 암반으로의 확산이 무시된 단순화된 매질에 대하여 3개의 붕괴 사슬을 갖는 가상의 핵종에 대하여 이동거리와 시간에 대한 농도에 대하여 정확한 해석해와의 비교가 행하여 졌다. 매질을 나눈 구획의 수에 종속 하는 수치분산을 보정하여 계산된 결과에서 이 모델이 해석해와 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권4호
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• pp.453-460
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• 1994

암반(Porous Rock Matrix)과 균열(fracture)에서 일차원의 이동 방정식(Migration Equation)을 3-Member Decay Chain까지 화장하고, Laplace Transform을 이용하여 초기조건이 Delta Function과 Bateman Equation인 각각에 대해 해석해를 구한다. 그 해를 이용하여 Actinide Chain 중 4n＋1과 4n＋2 Chain에서 선택된 Np$^{241}$-U$^{233}$ -Th$^{229}$ 와 U$^{234}$ -Th$^{230}$ -Ra$^{226}$ Chain의 각 핵종들의 균열에서의 농도를 상대농도로 나타낸다. 이핵종들의 지연계수(Retardation Coefficient)는 화강암에 대한 것을 사용하여 균열에서의 농도 변화를 볼 수 있다. 본 연구에 의한 결과로는 U$^{233}$ , Th$^{229}$ , Th$^{230}$ Ra$^{226}$ 같은 핵종들은 비록 초기 inventory에는 작은 양일지라도 균열과 암반에서 모핵종의 붕괴(decay)에 의해 생기므로써 처분장으로부터 먼 거리에서는 중요한 핵종이 된다는 것을 알 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제18권1호
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• pp.44-57
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• 2008

본 연구에서는 암반의 수리적 거동을 다공성매체로 간주하고 개별균열 연결망을 통해 구해진 암반의 등가수리전도도와 수리이방성을 입력 자료로 하여 유한요소법 프로그램을 사용한 2차원 수리해석을 수행하였다. 입력변수에 의한 결정론적인 해를 얻게 되는 연속체 해석의 단점과 입력자료의 불확실성을 보완하기 위하여 입력변수에 대한 민감도 분석을 실시하고, 터널과 단층파쇄대의 다양한 위치관계를 고려한 가상의 시나리오 단면에 대하여 해석을 수행하였다. 이때 암반의 포화 불포화 특성을 반영하기 위한 수리전도도함수와 체적함수율 함수를 구하여 해석에 반영하였다. 해석대상지역은 경부고속철도 13-3공구, 원효터널의 고산 습지(무제치 3늪, 대성뒷늪, 대성큰늪) 하부통과구간과 간천계곡하부 통과구간으로서 부정류 해석을 통하여 터널 굴착 후 10년 경과시까지의 터널 내 유입수량과 인접지역의 지하수위를 살펴봄으로써 수리학적 안정성과 습지 및 계곡에 미치는 영향을 검토하였다. 그라우팅을 시행하지 않은 경우에는 무제치늪과 대성뒷늪 주변의 지하수위가 강하하지만, 그라우팅을 통해 수리전도도를 1/50 이하로 감소시킬 경우 지하수위는 강하하지 않는 것으로 나타났다. 그리고 단층파쇄대가 터널에 인접하여 위치하더라도 터널을 관통하지 않는 경우에는 단층파쇄대가 터널내 유입수량에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제8권3호
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• pp.225-234
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• 1998

지하공동의 거동은 굴착전에 암반에 존재하는 초기응력의 크기와 굴착에 따른 공동주변에서의 응력재분배에 많은 영향을 받는다. 암반과 같은 탄소성 재료인 경우 굴착으로 인한 공동주변의 거동은 응력경로의 영향을 받기 때문에 굴착방법과 순서 등에 따라 해석결과는 달라지게 된다. 따라서 지하 원자력발전소, 방사성폐기물 영구처분시설, 원유비축시설 등과 같은 대단면을 갖는 지하공동을 보다 합리적으로 설계하기 위해서는 해석과정에 굴착으로 인한 영향을 반영하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 굴착으로 인한 응력변화를 파악하기 위해서 유한요소법과 개별요소법에 의한 수치해석을 각각 수행하였다. 해석결과를 분석한후 합리적인 굴착단면형상, 굴착방법 및 순서, 지보효과, 다공동 굴착시 인접공동의 굴착으로 인한 영향 등을 검토하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.39-45
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• 2010

동절기 온도가 영하로 떨어짐에 따라서 지표면 부근의 수분을 포함한 흙은 공극속의 수분이 얼음으로 변하면서 부피가 팽창하고, 이렇게 팽창된 지반은 주변 구조물에 영향을 미쳐 지반 구조물의 안전에 위험한 영향을 초래할 수 있다. 동상현상은 토립자, 간극수, 공기로 구성된 다상(multi phase) 구조 속에서 동결이 형성됨에 따른 수분의 이동과 수분이 얼음으로의 상변화(phase change) 등 다변수의 복합적인 물리적 현상을 포함하고 있기 때문에 현재까지 다차원 수치해석에 구성방정식으로 사용할 수 있는 검증되고 신뢰성 있는 모델은 아직도 연구 단계에 있다. 본 논문에서는 간극수의 상변화에 따라 갑작스러운 열용량 증대로 발생하는 수치해석상의 문제를 극복할 수 있는 효율적인 간편식을 유도하고, 포화된 토사나 다공성 암반이 동결할 때의 거동을 재현할 수 있는 열전도 구성방정식과 해석법을 제안하였다. 제안된 식을 사용한 수치해석 결과는 알려진 이론해 및 실내 모형시험 결과와 잘 일치하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.275-286
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• 1998

균열연결망 모델에서의 투수계수 텐서, 주 투수계수 그리고 주 투수계수 방향들에 대한 인자에 근거해서 유효투수계수와 대표요소체적을 구하였다. 전체브록에 대한 소블록의 투수계수의 계산을 통해서 유효투수계수는 조화평균과 산술평균 사이의 범위임을 알 수 있었다. 정육면체 모델에서 체적의 증가에 따른 유량의 변화계산에 대한 수치실험으로부터 유량의 변화는 모델의 체적이 대표요소체적에 접근함에 따라 감소함을 보여 주어ST다. 터널로의 지하수 유입량은 대표요소체적 개념보다는 터널길이대 모델크기의 비에 더 큰 영향을 받는다고 볼 수 있다. 그리고 균열연결망 모델과 등가다공성 모델에서의 지하수 유입량은 정확히 일치하지 않았으며 특히 모델크기에 대한 터널길이가 작을수록 그 차이가 크게 발생하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.144-159
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• 2022

본 연구에서는 지반의 열-수리-역학적 복합거동을 모델링하기 위한 순차적 접근법 기반의 시뮬레이터를 개발하고 적용된 연계해석 알고리즘의 계산성능을 분석하였다. 본 연구의 순차적 연계해석에서는 다공성 매질의 열 및 유체거동 분석을 위한 오픈소스 기반의 OpenGeoSys 수치코드와 역학해석을 위한 상용 소프트웨어 FLAC3D가 연동되었다. 해석해가 주어진 열-수리-역학적 복합거동 문제를 토대로 개발된 시뮬레이터에 대한 벤치마크 테스트가 수행되었다. 적용된 벤치마크 문제는 완전포화된 지반 내 점열원 작용 시 지반거동(시간에 따른 온도, 간극수압, 응력, 변형 변화)과 관계된다. 해석해와 수치해석 시뮬레이션 결과를 비교 분석하고 연계해석 시뮬레이터의 적정성을 조사하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.157-171
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• 2019

액체 이산화탄소 파쇄법은 기존 수압 파쇄법에서 물 사용으로 발생하는 환경 문제를 완화시키기 위한 차세대 해결책으로 제안되어 왔으며, 액체 이산화탄소의 낮은 점성도를 이용하여 암석 공극 내 유체 주입을 수월하게 할 수 있다. 본 연구에서는 액체 이산화탄소의 공극 내 주입이 파쇄 과정 중에 발생하는 파쇄 압력, 음향 방출, 균열 형상에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 초점을 맞추었다. 이를 위해 점성도가 다른 액체 이산화탄소, 물, 오일을 파쇄 유체로 사용하여 주입 속도를 다르게 하며 인공적으로 제작한 다공성 모르타르 시편을 대상으로 실내실험을 수행하였다. 또한 기존 수압 파쇄법의 주 대상 암종인 셰일 시편의 실험에서 액체 이산화탄소 파쇄법에 의한 셰일의 파괴 특징들을 분석하였다. 실험 결과 이산화탄소 주입 시 균열이 더 비틀린 물결 형상을 띄었으며 특히, 셰일 시편에서는 그 균열 부피가 물 주입에 비해 더 발달하였다. 반면, 파쇄 유체와 파쇄 압력의 관계는 두 시편의 실험에서 반대의 경향을 보였다.