• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.495-504
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• 2000

폐기물 매립지 차수층에 국내 투수계수 기준치($k=1{\times}10^{-7}cm/sec$)에 만족하는 벤토나이트와 시멘트의 적정첨가량을 알아보았다. 차수층의 모토는 토양 통일 분류법에 따라 CL 토양과 SM 토양을 사용하여 투수(KSF 2322)와 압축강도(KSF 2314)를 시험하였다. 실험결과, 국내 투수계수(k) 기준치에 만족하기 위해서는, CL 토양에는 벤토나이트 5%와 시멘트 5%를 첨가할 때, $k=9.98{\times}10^{-8}$이었고 ${\sigma}_{28}$은 $12.25kg/cm^2$이었다. SM 토양에서는 벤토나이트 15%와 시멘트 5%를 첨가하였을 때, k값은 $9.86{\times}10^{-7}cm/sec$이었으며 ${\sigma}_{28}$은 $18.72kg/cm^2$이었다. 따라서, 폐기물 매립지 차수층 건설에서, 적정량의 벤토나이트와 시멘트를 CL과 SM형 차수층 모토에 혼합할 때 국내 투수 기준치에 만족하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권5호
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• pp.446-461
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• 2020

MX80 벤토나이트 펠렛에서의 열-수리-역학적 복합거동 특성을 파악하고자 TOUGH2-FLAC3D 시뮬레이터를 이용하여 스페인 CIEMAT에서 수행된 컬럼 시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 실험실에서 사용된 것과 동일한 히터 파워와 물 주입압을 경계조건으로 설정하고 해석을 수행하였다. 사용된 열-수리 모델이 벤토나이트 펠렛의 복합거동 예측에 적용하기 적합한지 판단하기 위해 가열과 물 주입에 의한 벤토나이트 펠렛에서의 온도와 상대습도 변화를 시간 경과에 따라 잘 예측할 수 있는 지를 살펴보았다. 계산된 결과가 계측된 온도와 상대습도 변화 경향을 적절하게 재현 할 수 있었기 때문에 사용된 열-수리 모델은 벤토나이트 펠렛의 열-수리 복합거동을 예측하고 재현하기에 적절한 것으로 판단된다. 하지만, 물 주입 이후의 계산된 응력변화가 상대적으로 작고 느리게 변화되는 것으로 보아 사용된 탄성모델과 스웰링 모델에 한계점이 존재하는 것으로 보이며, 사용된 두 역학 모델로 완충재의 복잡한 열-수리-역학적 복합거동을 현실적으로 재현하기에 부족한 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권4호
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• pp.283-293
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• 2015

고준위폐기물처분장에서 완충재는 공학적방벽의 주요 구성요소 중 하나이다. 본 연구에서는 국 내외의 완충재 요구사항과 성능기준을 분석하고, 우리나라 고준위폐기물처분장에 적합한 완충재 개념 도출을 위한 접근방안을 제시하였다. 완충재의 주요 성능기준 인자항목으로, 수리전도도, 핵종 저지능, 팽윤압, 열전도도, 역학적 특성치(mechanical properties), 유기물함량(organic carbon content), 일라이트화 속도(illitization rate) 등을 고려하였다. 우리나라 고준위폐기물처분장 완충재 물질로서 국산 벤토나이트(Ca-벤토나이트)와 대안재로 MX-80 벤토나이트(Na-벤토나이트)를 제안하였다. 완충재의 기술사양은 Ca-벤토나이트 경우엔 우리나라의 성능기준을, Na-벤토나이트의 경우는 스웨덴의 성능기준을 보수적으로 만족하는 값으로 설정하였다. 완충재의 두께는 전단거동, 핵종 유출, 열전도의 측면에서 평가하여 결정하였으며, 평가결과 완충재의 두께는 0.25 ~ 0.5 m 사이가 적절하였다. 그러나 최종적인 완충재의 두께는 향후 보다 심도 있는 열-수리-역학적 평가와 경제적, 공학적 측면을 고려하여 결정하여야 할 것이다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제16권2호
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• pp.27-39
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• 1991

압축된 국산벤토나이트에서 Sr-85, Cs-237, Co-60 및 Am-241의 확산연구를 수행하였다. 본 실험에서는 원통형으로 압축된 벤토나이트 시료의 중앙부에서 축 방향으로 방사성핵종의 확산이동이 이루어지도록 하여 각 방사성핵종의 확산계수를 측정하였다 그리고 벤토나이트의 열처리 온도와 압축밀도가 확산에 미치는 영향 등을 분석하였다. Sr-85, Cs-137, Co-60 및 Am-241의 겉보기 확산계수는 각각 $1.07{\times}10^{-11},\;6.705{\times}10^{-13},\;1.226{\times}10^{-13},\;1.310{\times}10^{-14},\;m^2/sec$로 측정되었다. 그리고 시료의 압축 밀도를 $1.8g/cm^2$에서 $2.0g/cm^2$으로 증가시켰을 때, Cs-137의 확산계수는 약 1/4로 감소되어 나타났다. 반면, 열처리된 벤토나이트의 경우에는 확산계수가 크게 변하지 많았는데, 이는 $150^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 국산 벤토나이트가 방사성핵종의 이동을 지연시킬 수 있는 화학적 방벽으로서 사용할 수 있다는 가능성을 보여준 것이라 생각된다. 그리고 음이온 Cl-36의 화산계수를 이용하여 도출한 각 방사성핵종의 공극확산계수와 표면확산계수를 측정한 겉보기확산계수와 비교해 볼 때, 전체 방사성 핵종의 확산이동에 있어서 표면확산이동이 지배적인 것으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제15권4호
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• pp.338-348
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• 2005

정밀여과 모세관 막을 이용한 무기 콜로이드 현탁액의 투과유속 감소특성을 검토하였다. 무기 현탁입자의 종류에 따른 투과거동은 알루미나 현탁액의 투과유속이 벤토나이트 현탁액보다 평균 2배정도 컸으며, 운전시간 경과에 따른 투과유속의 감소도 알루미나 현탁액이 벤토나이트 현탁액에 비하여 전체적으로 서서히 감소하는 경향을 보였다. 운전 시간 10분까지의 투과유속 감소율을 나타내는 초기투과유속 감소율은 벤토나이트 현탁액이 알루미나 현탁액보다 더 컸다. 막 투과유속 감소는 케익오염과 세공막힘오염에 기인하며, 막오염 형태에 있어 벤토나이트 현탁액의 세공막힘오염이 알루미나 현탁액 보다 현저히 크게 나타났다. 운전압력 $1.0\;kg_f/cm^2$에서 총 막오염에 대한 성분오염의 비율은 알루미나 현탁액의 경우 완전세공막힘 $9.35\%$, 표준세공막힘 $6.82\%$, 케익여과 $83.832\%$이었다. 순환흐름속도의 증가로 인해 투과유속은 증가하였고, 알루미나 현탁액은 $6.5\%$, 벤토나이트 현탁액은 $13.5\%$ 증가하였다. 세공크기가 $0.34\;{\mu}m$인 막의 투과유속은 세공의 크기가 $0.24\;{\mu}m$인 막보다 컸으며, 세공크기의 증가에 따른 투과유속은 알루미나 현탁액이 1.61배, 벤토나이트 현탁액이 1.76배 증가하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권3호
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• pp.207-213
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• 2010

국산 칼슘 벤토나이트를 대상으로 온도가 팽윤압에 미치는 영향을 관찰하였다. 벤토나이트를 건조밀도 1.6 g/$cm^3$으로 압축하고, 0.69 MPa의 일정한 수압으로 증류수를 공급하여 팽윤압을 측정하였다. 온도 영향 실험은 $25^{\circ}C$, $30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $70^{\circ}C$, respectively. The Ca-bentonite showed a sufficiently high swelling pressure of 5.3 MPa에서 승온조건과 감온조건으로 수행하였다. 압축 벤토나이트가 물과 접촉하여 상온에서 5.3 MPa의 충분히 높은 팽윤압이 작용하는 것을 실험적으로 확인하였다. 팽윤압은 온도가 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. 승온조건과 감온조건에서의 온도에 따른 팽윤압 거동에 차이를 보이며, 승온조건에서 온도에 따른 변화가 심하게 나타났다. 향후 온도 조건 외에 벤토나이트의 압축밀도 변화, 지하수 조성에 따라 팽윤압 특성이 어떻게 변화하는지에 대해 평가한다면, 앞으로 국내 고준위 폐기물 처분장의 개념 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 본다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권2호
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• pp.129-139
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• 2008

본 연구에서는 국내산 경주벤토나이트를 이용하여 제조한 벤토나이트 콜로이드에 대한 산화환원 반응에 대체적으로 안정한 다가 핵종인 Eu(III)와 Th(IV)의 실험적 수착 연구를 수행하였다. 수착실험에 대한 공시험을 수행하여 반응용기 벽면에 의해, 침전에 의해, 콜로이드 형성에 의해 손실된 핵종들의 양을 평가하였다. 그리고 이러한 손실들을 반영한 Eu(III)와 Th(IV)의 벤토나이트 콜로이드에 대한 수착분배계수 $K_d$값을 구하고 조사하였다. 세 종류의 손실양을 반영한 벤토나이트 콜로이드의 순수한 수착분배계수 $K_d$ 값은 pH 변화에 따라 Eu(III)의 경우 $10^6-10^7mL/g$ 정도의 값을 가지고, Th(IV)의 경우 $7{\times}10^6-10^7\;mL/g$ 정도의 값을 가지는 것으로 관측되었다. 특히 Eu(III)의 경우엔 pH 5 이상에서 침전의 영향이 크게 나타났고, Th(IV)의 경우엔 pH 3 이후에 콜로이드 형성과 침전의 영향이 크게 나타났다. 따라서 주어진 농도에서 콜로이드 형성 및 침전 영향이 커지는 pH 이후에는 Eu(III) 및 Th(IV)과 같은 다가 핵종들의 정확한 수착분배계수를 구하기 위해서는 이러한 침전 및 콜로이드 형성과 같은 영향이 반영되어야 할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권1호
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• pp.64-70
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• 2007

본 실험은 서로 다른 온도조건하에서 두 가지 Na 화합물을 이용하여 Ca-벤토나이트를 Na-벤토나이트 전환하였다. 두 가지 Na 화합물은 양이온 원으로 Na를 가지고 있는 5가지 화합물 중에서 선택하였다. 전환된 Na-벤토나이트의 팽창능은 Na의 농도가 높아질수록 증가하였으며 반면 온도가 증가할수록 최대 Na 농도는 감소하는 경향을 보였다. Na_2CO_3 은 조사된 Na-화합물 중에서 최대 팽창능을 보여주었으며 팽창지수는 처리온도가 최대 100 에 도달할 때까지 최고로 증가하였다. 동일 Na 처리농도에서는 팽창지수는 체류시간이 증가하거나 온도가 높아질 때 다소 감소하였다. 전환된 Na-벤토나이트의 흡착은 조사된 Pb나 Cd의 평형농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며 Pb의 흡착량이 Cd보다 다소 높은 것으로 조사되었다. 그리고 전환된 Na-벤토나이트에 Pb와 Cd의 흡착은 5 % $Na_2CO_3$. ${\approx}$ 5% $NaHCO_3$ > 3 % $NaHCO_3$ > 3 % $Na_2CO_3$ > 1 % $NaHCO_3$ > 1 % $Na_2CO_3$ > 원형 Na-B > 원형 Ca-B. 그러나 이러한 결과는 CEC에 따른 흡착의 결과와는 다소 상반되는 결과를 보여주고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.113-123
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• 2022

본 연구에서는 공학규모 벤토나이트-모래 완충재 블록의 성형특성을 분석하기 위해 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 압력에 따른 소요 밀도 관계 및 완충재 내 밀도분포 편차에 대한 균질도를 평가하였다. 또한 벤토나이트-모래 완충재의 열전도도 성능향상 수준을 분석하기 위해 최적함수비 조건에서 열전도도를 측정하고, 순수 벤토나이트 완충재의 열전도도와 비교하였다. 연구 결과 프레스 압력이 400kg/cm² 이상의 조건에서 건조밀도 표준편차가 0.011로 감소하고 균질한 밀도분포를 나타내는 것으로 확인되었다. 열전도도 측정 결과 프레스 압력이 400, 600kg/cm²일 때의 최적함수비 조건에서 각각 1.345, 1.261W/(m·K)으로 측정되었으며, 이는 순수 벤토나이트 완충재와 비교했을 때 각각 16.1, 11.0% 상승한 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 기반으로 공학규모의 균질한 벤토나이트-모래 완충재 블록 제작을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.37-49
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• 2008

지열 냉난방 시스템은 친환경적이며 비고갈성인 지열 에너지를 이용함으로서 에너지 자원이 부족한 우리나라에 유용한 대체 에너지 시스템이다. 본 연구에서는 지중 열교환기의 뒤채움재로 사용되는 그라우트 재료의 열전달 및 점도 특성을 파악하고자, 국내 시공 현장에서 사용 중인 벤토나이트계 그라우트 9종과 충남 보령의 해성점토, 그리고 미국 등 선진국에서 사용 중인 시멘트계 그라우트를 선택하여 열전도도 실험과 점도실험을 수행하였다. 벤토나이트계 그라우트는 벤토나이트의 무게비가 증가 하거나 첨가제(천연규사)의 비율이 증가 할 때 열전도도와 점도가 증가하는 경향이 나타났다. 또한, 첨가제 사용 시 그라우트의 점도가 낮을 경우 그라우트와 첨가제의 재료분리 현상이 나타났다. 해성점토에 대한 실험에서는 해성점토가 벤토나이트에 비해 팽윤성이 낮아 그라우트 재료로는 부적합 하다는 결론을 내렸다. 시멘트계 그라우트의 열전도도 실험에서 습윤 상태의 시멘트계 그라우트가 벤토나이트계 그라우트 보다 높은 열전도도를 가지는 것으로 나타났으며 건조 상태로 변할 때 벤토나이트계에 비해 열전도도 감소폭이 작은 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 그라우트의 함수비 유지가 지중 열교환기의 열전달 효율에 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다.