• 터널과지하공간
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• 제34권4호
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• pp.374-392
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• 2024

고준위방사성폐기물 심층처분 시, 부지선정을 성공적으로 진행하기 위해서는 단계별 접근법과 그에 따라 국내 지질환경에 적합한 지질환경특성 평가인자의 체계적인 선정 및 조사평가가 중요하다. 본 연구에서는 실제 처분시설이 위치할 것으로 예상되는 고심도의 암반대수층을 대상으로, 수리지질분야의 가장 핵심적인 평가인자로 고려되고 있는 수리전도도 특성을 평가하였다. 특히 국내에 분포하는 다양한 암종지역(화강암/화산암/편마암/이암)에서 각각 500 m 이하 750 m에 이르는 깊은 심도까지, 직접 시추공 내 수리시험을 수행하여 현지 압력-유량 자료를 획득하고, 검증된 해석방법을 통해 암종별/심도별 수리전도도 값을 도출한 일련의 수행 과정과 분석 결과들은 국내 최초의 종합적 고심도 수리특성 연구 시도라 할 수 있다. 이를 위해, 본 연구를 통해 자체적으로 개발된 정밀수리시험장비가 사용되었으며, 표준시험법을 바탕으로 한 상세조사절차가 현장시험에 적용되었다. 분석 결과, 화강암/화산암/편마암 지역에서 모두 평균 10^-9 m/s 범위의 수리전도도 값이 나타났으며, 이암 지역에서는 이보다 100배(2 order)정도 낮은 수준인 평균 10^-11 m/s 수리전도도 값이 도출되었다. 또한 암반절리가 다수 포함되어 있는 균열암반대수층인 화강암과 화산암 지역에서는 전체적으로 심도에 따라 투수성이 약간 감소하는 경향을 보였다. 편마암 지역은 심도보다는 지층의 암상과 그에 따른 파쇄대의 발달 여부에 따라 국부적으로 투수성 차이가 큰 경향을 나타냈다. 균열 발달이 미약한 이암 지역에서는 심도에 따른 암반 투수성의 변동이나 뚜렷한 경향성이 관찰되지 않았다. 본 연구에서 제시된 암종별/심도별 수리전도도 결과 자료들은 국내 처분부지 선정과 처분시설 설계 및 건설을 위한 기반 데이터베이스 구축에 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.109-125
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• 2023

고준위방사성폐기물처분장은 공학적/천연 방벽 등을 통해 처분장의 안전성을 확보한다. 이러한 안전 수단은 다양한 방법을 통해 장/단기적 성능을 평가하고 검증되어야 한다. 한국원자력연구원은 원내에 위치한 지하연구시설인 KURT를 이용해 다양한 현장 실증실험을 수행해왔다. 선행 시험 종료 후, 개선된 형태의 실증실험인 K-COIN을 수행하기 위해 개념 설계안을 도출하고 상세 실험계획을 수립 중이다. KURT 내부에 K-COIN 실험부지 선정을 위한 예비 부지조사를 수행하였다. 연구 모듈(research gallery, RG) 세 구역에 약 20 m 심도의 시추공 총 15개를 시추하여 시추코어를 확보하고 암석 실내시험에 적합한 구간을 선정하여 무결암 시험편을 준비하였다. 준비된 시험편을 사용하여 물리적 특성 측정, 단축압축시험, 간접인장시험, 삼축압축시험을 수행했으며 이를 통해 무결암의 비중, 공극률, 탄성파 속도, 단축압축강도, 탄성계수, 포아송비, 간접인장강도, 점착력, 내부 마찰각을 측정하였다. 간단한 통계 처리를 수행한 결과, 시추 구역과 심도(상부 0~10 m, 하부 10~20 m)에 따른 무결암 물성의 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 가장 대표적인 암석 물성인 단축압축강도를 바탕으로 판단하면, 모든 시추 구역과 심도에서 매우 강한 암석으로 분류되어 모든 후보 지역에서 역학적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.139-144
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• 2009

KURT는 방사성폐기물 처분기술 개발을 위해 운영 중인 시설로서, 본 시설의 안전 운영을 위해 미소진동계측시스템을 구축하여 실시간으로 원격 감사관리 중에 있다. 본 시스템 구축 후 1년 간의 운영 결과, 총 14회의 진동 기록이 관측되었다. 이 중 2008년 10월 29일 공주시 남동 15 km 지점에서 발생한 규모 3.4의 지진을 제외하고는 대부분 극미소지진과 KURT 주변에서 인위적으로 발생한 진동들로 해석되었다. 현재까지의 모니터링 결과, KURT 벽면의 숏크리트 혹은 콘크리트 구조물 및 암반에서 단열의 생성 전파에 의해 발생한 고주파의 진동으로 추정되는 징후는 없는 것으로 판단된다. 미소진동계측시스템은 넓은 동작 범위의 특성을 가지며 현재 실시간으로 현장과 실내에서 감시관리 중에 있다. 본 시스템에 사용된 3 성분 수진기는 시추공에 매설하기 적당하도록 설계된 수진기로 진동 방향을 분석하여 미소진동의 진원지를 추적하는 데 적합하도록 하였다. 본 시스템에서 적용하는 계측기술은 지하공동 주변 암반의 균열현상과 낙반 등의 감시관리는 물론 모든 원자력 관련시설, 타 기간시설의 공학적 안전 진단에도 적용 가능하다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.611-626
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• 2023

본 연구에서는 심층처분 부지선정에 필요한 인자를 선정하기 위해서 IAEA에서 제안한 심층처분을 위한 부지선정 과정 중 부지특성화 단계를 대상으로 해외사례를 검토하였다. 심층처분 방식을 결정한 스웨덴, 핀란드, 미국, 캐나다의 조사인자를 대상으로 분석을 실시하였으며, 조사인자에 대한 조사기법을 분석 정리하였다. 스웨덴과 핀란드의 부지 조사 현황분석 결과 지질, 수리지질, 수리지화학 분야의 조사인자는 공통적으로 포함되어 있으며, 스웨덴과 핀란드의 주요 현장조사 기법의 경우 각 나라에서 수행한 조사 기법이 유사하게 나타났다. 미국의 경우 폐쇄 전/후 지짐에 따른 조사그룹과 조사인자를 제시하고 있으며, 불포화대 조사와 포화대 조사에 대한 조사그룹과 인자를 각각 제시하고 있다. 조사기법에 대해서는 부지특성화 단계의 지구물리 조사기법, 수문 및 수리지질 조사기법, 수리지화학 조사기법, 역학적/물리적 및 열적 특성조사기법을 제시하고 있다. 캐나다의 경우 예비 적합성 평가와 상세부지 평가에 대한 조사인자를 제시하고 있으며, 조사 기법에 대해서는 지질조사, 물리탐사, 시추조사, 수문조사, 실내시험, 화학분석 등에 대해서 상세하기 제시하고 있다. 본 연구 결과는 추후 국내에 적용가능한 부지선정에 필요한 조사인자 및 각 조사인자에 대한 조사기법을 결정하는데 기여할 것으로 기대한다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권3호
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• pp.189-197
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• 2012

KURT 지하수의 지구화학적 특성을 조사하기 위하여 단열충전광물과 지하수의 지구화학적 성분이 조사되었다. KURT내의 시추공들로부터 얻어진 시추코아로부터 방해석(calcite), 일라이트(illite), 로먼타이트(laumonite), 녹니석(chlorite), 녹염석(epidote), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 카올리나이트(kaolinite) 및 일라이트와 스멕타이트(smectite)의 혼합층상광물 등이 감정되었다. 시추공 DB-1, YS-1, YS-4에서 채취한 대부분의 지하수는 pH 8이상의 알칼리 환경을 보여주었으며 YS-1을 제외한 두 관측공의 전기전도도는 약 2$200{\mu}S/cm$를 나타냈으며 이들 시추공에서 천부지하수는 $Ca-HCO_3$ 와 $Ca-Na-HCO_3$ 유형 이였으며 심부 250m이하에서는 $Na-HCO_3$ 유형을 나타냈다. DB-1 공의 심부지하수에서 낮은 용존산소량(DO)와 Eh값의 감소를 측정하였으며 이는 환원환경을 지시한다. KURT의 지하수 시료의 $Cl^-$ 이온의 농도는 5 mg/L 이하이며 전 샘플링구간에서 커다란 변화 없이 일정하게 나타났다. 이러한 현상은 KURT 지역의 천부와 심부지하수가 혼합(mixing)되어 $Cl^-$의 농도가 깊이에 따라 큰 변화가 없는 것으로 해석된다. 지하수 시료의 ${\delta}^{18}O$과 ${\delta}D$ 분석 값은 각각 -10.4~-8.2‰과 -71.3~-55.0‰의 범위로 지하수가 순환수 기원임을 보여준다. 긴 순환경로를 거친 심부지하수의 수소, 산소 동위원소 값은 천부지하수에 비해 감소하며 이러한 값은 일반적으로 높은 불소농도를 동반하였다. 이는 불소함량이 높은 지하수가 물-암석 반응에 의해 생성되었음을 보여준다. KURT 지역에서 채취한 지하수의 $^{14}C$를 이용한 연대측정분석에서 지하수의 체류시간(residence time)이 약 2,000~6,000년으로 측정되었다. 이러한 체류시간은 KURT 지역의 화강암에 존재하는 지하수가 다른 유럽의 화강암지역(예, 스트리파 지역, 스웨덴)보다 상대적으로 지하수의 연령이 오래되지 않은 것으로 측정되었다.

• 지질공학
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• 제27권4호
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• pp.489-500
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• 2017

심부 시추코어(900 m) 단층대에서는 검은 유리질이 특징인 슈도타킬라이트가 종종 산출된다. 폭이 수~20 cm인 슈도타킬라이트는 모암인 쥬라기 화강암과 선캄브리아기 각섬석편마암과 접촉하거나 교호하는데, 연성변형이나 약한 습곡구조를 수반한다. 슈도타킬라이트는 다양한 심도에서 산출되는데 조직과 두께 또한 약간 상이한 특징을 보여준다. 대부분의 시추코어에서는 취성변형이 우세하며, 단층비지는 주로 상부구간에서 발달하고, 슈도타킬라이트는 불규칙한 간격의 심도에서 나타난다. 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하면, 기질내에 만곡된 극미립의 석영입자가 관찰되고, 슈도타킬라이트의 표면은 마이크론 스케일에서조차도 매끄러운 유리질 기질이 특징적인데, 이같은 현상은 본 지역의 슈도타킬라이트가 강한 지진활동에 의한 마찰용융에 의하여 생성되었음을 지시한다. X선회절 정량분석(XRD)에 의하면, 슈도타킬라이트는 석영, 장석, 각섬석과 같은 일차광물과 점토광물, 방해석, 유리기질물 등의 이차광물로 구성되어 있다. 이러한 광물조성은 슈도타킬라이트를 포함하는 단층파쇄대가 약 $300^{\circ}C$ 이하의 저온 또는 비교적 얕은 심도(약 10 km 내외)에서 형성되었음을 의미한다. 슈도타킬라이트는 강한 지진활동의 산물이므로, 이것의 산출특징 파악을 통하여 심부지반의 고기 지진활동 해석이나, 고준위방사성폐기물 처분장 후보지의 지반안정성에 대한 핵심적인 정보를 알 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제18권3호
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• pp.219-225
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• 2008

고준위폐기물처분장의 설계 및 장기 성능평가를 위한 입력자료를 확보하기 위해, 한국원자력연구원 지하처분연구시설 부지에서 실시된 경사시추에서 얻은 암석 코어를 이용하여 화강암의 열전도도를 측정하였다. 측정을 위한 시료는 다양한 지표면으로부터의 심도에서 채취되었으며, 건조 조건과 물로 포화된 조건에서 열전도도가 측정되었다. 건조 조건에서 화강암의 열전도도는 공극률이 증가함에 따라 감소하였으며, 2.1 W/mK에서 3.1 W/mK 사이의 범위에 있었다. 동일 암석 코어에서 얻은 화강암 시료에 대해 포화 조건에서 측정된 화강암의 열전도도는 건조 조건에서 특정된 값보다 큰 값을 나타내어 2.9 W/mK에서 3.6 W/mK 사이의 범위에 있었다. 조사부지 내 화강암의 열전도도에 대한 이방성의 영향은 작은 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제29권1호
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• pp.1-12
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• 2019

지진은 진원지 주변의 지반의 응력상태를 변화시키고, 암반의 단열계에 영향을 미칠 수 있다. 국내에서 2016년 9월 12일과 2017년 11월 15일에 각각 발생한 지진규모 5.8의 경주지진과 지진규모 5.4의 포항지진은 양산단층대와 관련되며, 양산단층대 및 인근 지역 암반의 단열계에 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 본 연구에서는 동해안 지역에 위치하는 중 저준위 방사성폐기물 처분장 부지 내 암반의 단열계 특성(방향성, 주향에 따른 절리개수, 절리간격, 절리간극, 경사각, 심도 구간별 절리빈도, 상대 암반강도)이 경주지진 및 포항지진에 의해서 영향을 받았는지를 분석하기 위하여 부지내 감시공에서 2005년과 2018년에 실시한 초음파 주사검층자료를 비교 분석하였다. 초음파 주사검층 분석 결과, 주향에 따른 절리개수, 절리간극, 심도 구간별 절리빈도는 2005년보다 2018년에 대체로 증가하였다. 이러한 증가는 지진의 영향으로 인한 단열체계의 변화로 인한 영향이거나, 2005년 감시공 설치 이후 10년 이상의 오랜 기간 나공 상태에서 공벽의 풍화로 인한 것일 수도 있다. 또한 KB-14공에서 전체 절리의 방향성과 절리의 평균 간격이 2005년과 2018년 사이에 다소 차이를 보이고 있으나, 절리면 경사와 상대 암반강도는 전반적으로 2005년과 2018년이 유사하게 나타났다.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.121-126
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• 2010

현재 방사성폐기물 처분기술 개발을 위해 운영되고 있는 시설인 KURT는 부지특성조사의 일환으로 안정성 평가차원에서 확대하여 이뤄지고 있다. 본 연구는 KURT 주변지역의 구성된 지질모델을 기초로 하여 부지규모의 수리지질학적 유동특성에 대한 연구를 하였다. 연구지역에 분포된 시추공을 이용하여 스테레오 넷으로 도시한 결과 NS, NW, EW, 저경사 단열대군으로 구분할 수 있었으며 지질 모델의 구성요소로는 상부 토양층 및 풍화대, 저경사 단열대, 단열대로 구분되었다. 구분된 단 열대에 수리시험을 통하여 지하수가 대수층을 통해 이동할 수 있는 유동력을 제공하는 수리전도도 및 수리경사에 영향을 미치는 단열의 크기 와 방향성에 대한 정규분포 통계 분석을 수행함으로 연구지역 내 NS 방향의 단열이 우세함을 확인하였다. 또한, 저경사 단열대의 수리전도도의 값은 3.61E-07 m/s로 주요 단열대보다 큰 값을 가지며, 기반암이나 기반암에 존재하는 단열대와 수리학적 특성이 상이하다.

• 한국광물학회지
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• 제7권1호
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• pp.49-61
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• 1994

결정질암반중의 지하수 이동로인 열극은 모암과는 다른 이차광물로 구성되는 수가 많다. 그래서 방사성폐기물 처분장 모암중의 열극광물은 그들의 높은 표면 반응성 때문에 관심의 대상이 되고 있다. 본 논문에서는 선캠브리아기 편마암류로 구성되어 있는 충남 유구지역수리치 시추공 코아의 열극표면에서 발견된 점토광물의 생성과정을 고찰하였고, 그들과 현재 지표수 및 지하수와의 평형관계를 알아보았다. 편마암 열극에서 물-암석 상호반응은 깁사이트, 캐올리나이트, 스멕타이드, 일라이트 등을 생성시켰다. 열극점토광물은 두가지 다른 과정을 통해 생성된 것으로 판단된다. : (1) 열극주변 모암 확산대에서 장석의 Incongruent Dissolution에 의한 스멕타이트 또는 일라이트의 생성, (2) 열극틈 사이에는 깁사아트, 캐올리나이트, 스멕타이트 (또는 일라이트)가 지하수의 용존이온으로부터 침전. 열극충전광물은 깁사이트${\leftrightarrow}$캐올리나이트${\leftrightarrow}$스멕타이트 (또는 일라이트) 순으로의 광물생성순서를 보인다. 광물생성순서를 규제한 요인은 지하수의 pH 상승, 충전물에 의한 열극틈의 투수계수 감소, 그리고 알카리 및 알카리토 원소의 Immobility에 의한 것으로 보인다. 수리치 시추공 지하수의 pH는 8.6-9.2 범위이며, 화학성분상 $Na-HCO_{3}$ 형이며, Na와 $HCO_{3}$는 Albite와 Calcite의 용해작용으로부터 공급된 것으로 보인다. WATEQ4/F 프로그램에 의한 지하수의 포화지수는 pH 상승에 따라 깁사이트와 캐올리나이트는 침전반응을 거쳐 평형상태로, 스멕타이트와 일라이트 평형상태를 거쳐 재용해성 환경으로의 변화를 지시한다. $Na_{2}O-Al_{2}O_{3}-SiO_{2}-H_{2}O$계의 상안정도상에 지표수와 지하수 모두 캐올리나이트 안정영역에 속한다.