• Tunnel and Underground Space
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• v.33 no.1
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• pp.42-56
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• 2023

In deep geological disposal of high-level radioactive waste (HLW), the natural barrier must physically support the disposal facility and delay the movement of radionuclides for at least hundreds of thousands of years. To evaluate the long-term geological evolution of the natural barriers, it is essential to analyze the long-term behavior of rock joints, including the frictional healing behavior. This study aimed to experimentally analyze the frictional healing behavior of rock joints under hydro-mechanical (H-M) conditions through the slide-hold-slide (SHS) test. The SHS tests were performed under mechanical and H-M conditions for joint specimens of different roughness. In the H-M conditions, the frictional healing rate tended to increase, which was more evident in the specimens with large roughness. In addition, it was confirmed that the effect of the hydro-mechanical conditions was more significant when the effective normal stress acting on the joint surface was small. These results are expected to be used as fundamental data to understand the frictional healing behavior of rock joints in the natural barriers.

• Water for future
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• v.57 no.4
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• pp.42-51
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• 2024

• The Journal of Engineering Geology
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• v.13 no.2
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• pp.171-191
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• 2003

The objective of this present study is to understand long term(500 years) thermohydromechanical interaction behavior on joints adjacent to a repository cavern, when high level radioactive wastes are disposed of within discontinuous granitic rock masses, and then, to contribute this understanding to the development of a disposal concept. The model includes a saturated discontinuous granitic rock mass, PWR spent nuclear fuels in a disposal canister surrounded with compacted bentonite inside a deposition hole, and mixed bentonite backfilled in the rest of the space within a repository cavern. It is assumed that two joint sets exist within a model. Joint set 1 includes joints of $56^{\circ}$ dip angle, spaced 20m apart, and joint set 2 is in the perpendicular direction to joint set 1 and includes joints of $34^{\circ}$ dip angle, spaced 20m apart. The two dimensional distinct element code, UDEC is used for the analysis. To understand the joint behavior adjacent to the repository cavern, Barton-Bandis joint model is used. Effect of the decay heat from PWR spent fuels on the repository model has been analyzed, and a steady state flow algorithm is used for the hydraulic analysis.

• Tunnel and Underground Space
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• v.17 no.6
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• pp.464-474
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• 2007

An enhancement in the performance and safety of a high-level waste repository requires a validation of its engineered barrier. An engineering-scale test (named "KENTEX") has been conducted to investigate the thermal-hydro-mechanical behaviors in the engineered barrier of the Korean reference disposal system The validation test started on May 31, 2005 and is still under operation. The experimental data obtained allowed a preliminary and qualitative interpretation of the thermal-hydro-mechanical behaviors in the bentonite blocks. The temperature was higher as it became closer to the heater, while it became lower as it was farther away from the heater. The water content had a higher value in the part close to the hydration surface than that in the heater part. The relative humidity data suggested that a hydration of the bentonite blocks might occur by different drying-wetting processes, depending on their position. The total pressure was continuously increased by the evolution of the saturation front in the bentonite blocks and thereby the swelling pressure. Near the heater region, there was also a significant contribution of the thermal expansion of bentonite and the vapor pressure in the pores of the bentonite blocks.

• Tunnel and Underground Space
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• v.26 no.3
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• pp.166-180
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• 2016

The present study numerically simulated the CO2 injection into the saline aquifer of CO2CRC Otway pilot project and the resulting hydrological-mechanical coupled process in the storage site by TOUGH-FLAC simulator. A three-dimensional numerical model was generated using the stochastic geological model which was established based on well log and core data. It was estimated that the CO2 injection of 30,000t over a period of 200 days increased the pressure near the injection point by 0.5 MPa at the most. The pressure increased rapidly and tended to approach a certain value at an early stage of the injection. The hydrological and mechanical behavior observed from the CO2 flow, effective stress change and stress-strength ratio revealed that the CO2 injection into the saline aquifer under the given condition would not have significant effects on the mechanical safety of the storage site and the hydrological state around the adjacent fault.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.213-213
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• 2023

하천의 합류부는 두 하천이 만나 형성되는 지역으로 복잡한 혼합 거동을 보인다. 합류부에서는 실제로 수리 특성이 유황에 따라 다양하게 변화하고 수환경 특성도 함께 변화하며, 이로 인해 본류와 지류에 비해 다양한 생태학적인 종이 분포하는 등 환경적으로 중요구간 중 하나이다. 합류부의 혼합 거동을 이해하기 위해서는 다양한 유황에 따른 수체 혼합 거동을 2차류를 통해 분석하는 것이 중요하다. 해외의 경우 2차류의 패턴을 통해 합류부에서의 혼합 거동을 공간적으로 분석한바 있으나(Riley and Rhoads, 2012), 대부분의 연구들은 중·소규모의 하천을 대상으로 진행되어 대규모 하천에서의 확인은 미흡한 상태이다. 또한, 실제 현장에서 계측을 통한 데이터 획득과 후 처리의 어려움으로 인해 현재 국내에서는 2차류 패턴을 통해 대규모 하천 합류부의 혼합 거동을 확인한 사례는 전무한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 Sontek사의 ADCP를 통해 계측된 수리 데이터를 Rozovskii의 방법을 기반으로 한 2차류로 나타내 낙동강-금호강 합류부에서의 공간적인 수체 혼합을 확인하였다. 혼합거리를 판단하기 위해 합류 이후 혼합의 경계면(Shear Layer)에서 나타나는 2차류의 특이한 패턴(Helical motion)을 주요 지표(Index)로 사용하였다. 그리고, 수질 센서인 YSI EXO2의 수표면 전기전도도의 분포를 통해 합류부에서 본류와 지류의 혼합거리를 산정하였으며, 2차류의 패턴과 비교하였다. 분석 결과, 대규모 하천에서 2차류의 특이한 패턴이 존재함을 명확히 확인하였다. 본류와 지류의 모멘텀 비에 따라 서로 다른 패턴의 혼합양상을 2차류를 통해 확인할 수 있었으며, 2차류의 혼합 패턴과 전기전도도의 분포를 비교 분석하여 합류부에서의 혼합을 3차원적으로 해석하였다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.10 no.2
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• pp.61-68
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• 2009

This paper presents the numerical investigation for the hydraulic behavior of a fractured rock mass with a hydromechanical interaction which may be considered during the in-situ hydraulic injection test. These experiments consist in a series of flow meter injection tests for fractures existing along an open hole section installed in a borehole, and experimental results are applied for testing a numerical model developed to the analysis and prediction of such hydromechanical interactions. Field experimental results show that conductive fractures form a dynamic and interdependent network, that individual fractures cannot be adequately modeled as independent systems, that new fluid intaking zones generate when pore pressure exceeds the minimum principal stress magnitude in that borehole, and that pore pressures much larger than this minimum stress can be further supported by the circulated fractures. In this study, these characteristics are investigated numerically how to influence the morphology of the natural fracture network in a rock mass by using a discrete fracture ntework model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1184-1188
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• 2007

하수관거는 장기간 사용에 의해 오염물질 퇴적 현상이 발생하여 관거 유하능력의 기능을 상실하게 되는 문제점이 발생한다. 관내 오염물질 제거 방법 중 관거 Flushing 방법을 적용하였을 경우, 유입유량, 유입시간, 관경사 변화에 따른 유속 및 수위 변화를 분석하여 하수관거 내 부유물질의 퇴적을 방지하기 위한 최소유속기준을 만족하는 관거 유하 길이를 분석하고자 한다. 관거 내의 수리학적 거동을 분석하기 위해서 SWMM 및 FLOW-3D 모형을 이용하여 관거 내 수리학적 거동 현상을 분석하였다. 또한 모형의 적용성을 검증하기 위해서 수리모형실험 자료를 이용하였다. $5\;{\textperthousand}$ 관경사에 대하여 유입유량 $0.16\;m^3/min$을 3 분 동안 Flushing 하였을 경우 최대유속은 0.58 m/s로 최소유속 0.6 m/s를 만족하는 관의 누가거리는 확보할 수 없는 것으로 모의되었다. 또한 관경사가 증가함에 따라서 최대유속 및 최대유량도 증가함을 보여주고 있다. 이와 같은 분석을 통해 관 내 부유물질의 퇴적을 방지하기 위해 Flushing 방법을 수행하였을 경우, 보다 효과적이며 경제적으로 Flushing 방법을 수행할 수는 설계 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1658-1662
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• 2009

최근 들어 기후 변화로 인한 이상 강우 현상과 기록적인 집중 강우로 탁수 발생의 빈도와 강도가 증가하고, 탁수의 장기간 하류 방류로 인해 경제적인 피해가 발생할 뿐만 아니라 환경적으로도 중요한 문제로 대두되고 있다. 저수지로 유입된 탁수의 시공간적 분포 예측 결과의 신뢰도는 탁수 밀도류 해석의 정확도에 가장 큰 영향을 받으므로 유입 하천수의 밀도 거동에 대한 정확한 해석이 필요하다. 따라서 탁수의 거동해석은 수리 및 수질의 연동 모의(Coupled modeling)가 필수적이다. 본 연구의 목적은 수리 및 수질의 연동 해석이 가능한 2차원 횡 방향 평균 모형(CE-QUAL-W2)을 소양호에 구축하고, 기록적인 강우 사상을 보인 2006년 수문조건에서의 모형의 적용성과 한계점을 평가하는데 있다. 구축한 소양호 탁수 예측 모델을 2006년 탁수사상에 적용한 결과, 홍수 사상으로 이중 첨두 유량이 발생한 후 저수지 내에서 중층 밀도류와 바닥밀도류의 두 가지 밀도류 형태가 혼재하여 진행되는 현상이 적절히 모의되었다. 하지만, 저수지내에서 측정한 탁수 수괴(plume)의 시공간적 수직분포(profiles)는 모의결과와 다소 편차를 보였으며, 특히 저수지 바닥 인근에서 모델은 실측값을 과대평가 하였다. 오차의 원인은 모델 입력 자료의 불확실성과 수치모델의 불확실성으로 판단된다. 따라서 향후 탁수 거동 모델링과정의 불확실성을 최소화하고 모의결과의 신뢰도를 개선하기 위해서 극한탁수 사상에서 발생하는 수리학적 현상과 SS 입자 동력학에 대한 이론적 연구와 입력 자료의 정확한 산정을 위한 현장 실험이 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.439-439
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• 2021

하천에서는 물리적 및 생태적 측면에서 종횡적 연결성이 매우 중요하며 이를 통해 물리적 환경 변화에 따라 변화하는 생물의 종도 연속적으로 변화하여 이어진다. 하천에서 안정적으로 물이 흐르고 거기서 서식하는 어류들의 보호 및 생태계 보전을 위해 어류의 이동이 가능하도록 보 혹은 댐 등과 같은 하천 횡단구조물 설계 시 어도를 추가적으로 설치하고 있다. 어도는 어류의 이동이 차단 혹은 곤란한 경우 이동이 가능하도록 만들어진 수로를 의미한다. 국내에 설치된 보는 35,000개 이상으로 이 중 어도는 5,081개가 설치되어 있다. 우리나라의 하천설계기준의 어도설계기준은 2002년에 개정되었으며 보의 부대시설로 어도의 형식에 대해서 다루어졌다. 그러나 어도의 기능을 평가하고 효율성을 증대시키기 위하여 어도 내의 수리 특성을 정확히 파악하여야 하며 또한 어류거동 및 이동에 대한 특성을 고려하여 적절한 어도의 위치선정 및 설계유량을 선정해야한다. 이를 위해 본 연구에서는 2차원 수리해석모형(Kim et al., 2018)에 Lagrangian기반 어류이동모형을 결합한 수치모형을 개발하고 이를 수리실험결과(Tan et al., 2018)와 비교하여 검증을 수행하였다. 어류의 운동 및 생물학적 특성을 반영하기는 매우 어렵기 때문에 현장조사 및 실험실 테스트로 통하여 획득한 주요 특성만을 반영하였다. 이러한 시도는 최근 기후변화 및 하천의 자연성 회복을 위한 종횡적 연결성을 검토하고 어도기능을 평가할 수 있는 기술로 활용이 가능할 것으로 보인다.