• 터널과지하공간
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• 제34권4호
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• pp.312-329
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• 2024

지하 심부를 대상으로 하는 에너지 저장 및 개발, 방사성폐기물 처분 등 여러 지하연구사업들에서 심부 암반대수층 내 지하수 흐름의 주요 통로가 되는 투수성 암반균열의 특성 정보들은 연구시설의 설계와 건설 그리고 운영에 있어 중요한 평가 요소로 고려된다. 국내에는 심도가 매우 깊은 암반시추공에서 투수성 암반균열의 위치와 수리특성, 균열 사이에 발생할 수 있는 지하수 유동 양상에 관한 연구와 데이터베이스가 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 지온경사와 양수시험 자료분석을 통해 심부 암반대수층 내 투수성 암반균열의 수리특성을 평가하였다. 먼저 온도검층을 통해 심부 지온 분포를 확인하고, 심도별 온도자료를 이용하여 선형회귀분석을 통해 지온경사를 도출하였다. 또한 양수시험을 통한 용출온도를 이용해, 균열암반에 대한 수리특성을 분석하였다. 최종적으로 이러한 물리검층과 수리시험 자료를 통합 분석함으로써 투수성 암반균열의 잠재적 위치와 수리특성, 그리고 시추공 내 지하수 흐름을 평가하였다. 본 연구에서 제안된 심부 투수성 암반균열의 특성평가 과정과 결과들은 심부 암반대수층을 대상으로 하는 지하연구사업들의 성공적인 수행을 위한 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.175-187
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• 2004

고준위방사성폐기물 처분의 경우 심부 암반에 만들어진 처분장에 영구 처분하는 것이 최선의 방안으로 여겨지고 있다. 하지만 지하 심부의 암반에 대한 물리적, 화학적, 역학적, 열적, 수리적 물성과 이들과 핵종 이동의 관계, 처분환경에서의 공학적 방벽 및 암반의 거동이 처분장 안정성 및 안전성에 미치는 영향 등을 파악해야하는 어려움이 따른다. 특히 고준위폐기물 처분의 경우 장기간의 안전성을 고려해야하기 때문에 자연방벽과 공학적 방벽의 시간에 따른 거동변화도 고려하여야 할 필요가 있다. (중략)

• 터널과지하공간
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• 제34권5호
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• pp.503-526
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• 2024

심부 암반 환경이 처분시설의 주요 대상으로 고려되는 고준위 방사성폐기물 처분 연구사업에서, 해당 암반 내 수리지질특성 정보들은 처분 부지의 적합성과 시설의 설계/건설 및 운영 중 안정성 분석에 이르기까지 가장 핵심적인 평가인자로 활용된다. 이 같은 수리지질특성 자료들은 대상 부지에 위치한 심부 시추공을 이용하여, 현장 원위치 수리시험 수행을 통해 획득하게 된다. 이 과정에서 조사 결과의 신뢰도와 정확도는 최적 시험방법 선택, 시험 장비 성능, 시험법 및 조사절차 표준화, 자료해석 방법 등 여러 항목들과 밀접하게 상호 연결된다. 본 논문에서는 심부 균열암반 수리특성평가 신뢰도 향상을 위해, 가장 대표적인 수리시험인 정압주입시험의 주입 및 회복 단계에서 도출된 수리전도도 특성을 비교분석하였다. 자체 개발된 고성능 현지수리특성 측정시스템과 표준시험법이 포함된 조사절차를 국내 화강암/화산암 지역 내 균열암반 대수층의 심부시추공 현장에 적용하여 현지 압력-유량 자료를 획득하였고, 다양한 비정상류 해석해들을 활용해 수리전도도를 도출하였다. 연구 분석 결과, 다른 투수성 환경 조건(저투수성/고투수성)에서 각각 단일 시험구간 내 주입과 회복 단계의 수리전도도가 서로 높은 일치성을 나타냈다. 이처럼 실제 국내 심부 균열암반의 현장자료를 활용하여 하나의 특정한 수리시험 과정에서 다른 두 단계(주입/회복)의 비교분석을 정밀하게 수행한 본 연구사례는, 본질적으로 측정 결과의 검증 및 타당성 확보가 어려운 원위치 현장시험 고유의 한계점을 보완하고, 궁극적으로 현지 수리지질특성 정보 도출의 신뢰도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.435-450
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• 2022

고준위방사성폐기물 심층처분을 위한 단계별 부지선정에 있어 기본조사부터 심부 시추조사를 통해 부지선정에 필요한 요소들을 획득할 예정이다. 터널이나 유류지하저장소 등과 같은 암반구조물의 지반조사와 달리 고준위방사성폐기물 처분과 관련된 지반조사는 매우 깊은 심도까지 수행될 뿐 아니라 높은 수준의 품질관리가 요구된다. 본 보고에서는 심부 지질특성화에 필요한 요소를 획득하기 위해 수행하였던 750 m급 심부 시추경험을 토대로 심부 시추에 대한 방법론과 심부 시추 전, 시추 중, 시추 후 획득하는 지질학, 지구물리학, 수리화학, 수리지질학, 암반공학 등 다학제적 지구과학적 조사에 대한 절차 등에 대해 간략하게 서술하였다. 암반공학분야의 핵심 평가인자 중 현지응력에 대해서는 고준위방사성폐기물 심층처분관련 국외 사례와 국내 사례를 통하여 심도에 따른 응력변화를 고찰하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.252-257
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• 2000

연구 결과를 간단히 요약하면 다음과 같다. 1) 온천 목적으로 개발된 국내 심부 암반 지하수(조사 대상 시료수 419개)는 화강암 및 화강편마암 지역에서 가장 높은 불소 함량을 보이며, 최소 75% 이상의 시료에서 먹는 물 수질 기준을 초과하였다. 2) 화강암 및 화강편마암 지역의 심부 지하수 내 불소 함량은 특히 Na-HCO$_3$ 유형의 지하수에서 높게 나타났는데, 이 유형의 지하수 수질은 사장석, 흑운모를 위시한 규산염 광물의 비조화 용해 반응에 의해 조절된다 이들 지하수는 비교적 깊은 관정심도를 나타내었다. 3) 백악기 화강암과 물과의 용출 반응 실험 결과, 전암 분말과의 반응에서는 최대 7 mg/l의 불소가, 흑운모의 용출 실험에서는 최대 35 mg/1의 불소가 용출되었다. 형석의 포화지수는 비교적 반응 초기에 침전 조건에 근접한 반면, 흑운모의 포화지수는 지속적으로 용해 조건에 놓여 있음을 확인하였다. 따라서, 국내 화강암 지역 심부 지하수 내의 불소는 대부분 흑운모의 비조화 용해 반응에 의해 용출되며, 용출 이후에는 형석의 용해/침전 평형 반응에 의해 그 농도가 조절되는 것으로 확인된다. 4) 앞으로, 보다 자세한 평형 열역학적 해석과 다른 이온종과의 상호 관계 규명 및 광물학적 검토를 통하여 불소의 기원과 거동에 관한 보다 정확한 해석을 시도할 계획이다.

• 터널과지하공간
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• 제34권5호
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• pp.477-502
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• 2024

고준위방사성폐기물 심층처분을 위해서는 처분시설이 위치하게 되는 처분 부지의 심부 암반 특성을 파악하는 것이 필수적이며, 이 과정에서 심부 시추가 핵심적인 역할을 담당한다. 심부 시추는 회수된 코어를 활용한 시험과 시추공을 활용한 다양한 시험을 수행하여 다학제적인 심부 암반 특성을 획득할 수 있다. 하지만, 현재까지 국내에는 고준위방사성폐기물 처분시설 대상 부지의 조사 및 특성화를 위한 심부 시추에 관한 명확한 지침서나 절차서 등이 마련되어 있지 않은 상황이다. 본 보고는 고준위방사성폐기물 심층처분과 관련된 부지 특성화를 목적으로 한국지질자원연구원에서 2020년부터 5년간 다양한 암종에서의 다학제적 특성 평가를 위해 수행되었던 다목적 용도의 심부 시추 경험을 토대로 제안된 심부 시추 절차서에 관해 소개한다. 제안된 절차서는 건강, 안전 및 환경, 시추 사전 작업, 시추작업, 순환수 관리, 부지 특성화 평가인자 회득 시험 및 계측, 샘플링 등을 다양한 과정을 포함하고 있다. 이러한 절차서는 시추 현장 및 고준위방사성폐기물 관련 분야에서 요구되는 사항 및 원자력안전법의 품질보증 등의 강화 등 앞으로도 지속적으로 개정 및 수정이 이루어져야 할 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제33권5호
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• pp.348-372
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• 2023

고심도 균열암반대수층 환경에서 주로 수행되는 방사성폐기물 처분사업과 관련하여, 부지적합성 및 운영 시 안정성 평가를 평가하는데 있어 해당 대상 부지의 수리지질특성 평가는 필수적이다. 이러한 심부 수리지질 특성평가에 사용되는 인자 자료는 대상 부지에 굴착된 시추공을 이용한 원위치 수리시험을 통해 얻어지는데, 이 때 조사 결과의 정확도와 신뢰성은 적합한 시험방법의 선택, 조사 시스템의 성능, 조사절차의 표준화와 직접적으로 연결된다. 본 보고에서는 심부 암반대수층의 핵심 수리지질 평가인자인 수리전도도와 저류계수를 구하기 위한 대표적인 시험법인 정압주입시험의 상세조사절차를 소개하였다. 본 보고는 2022년도에 제안한 암반공학회 정압주입시험 관련 표준시험법 자료를 보완하여 구체화 하였으며, 본 조사절차가 실제 적용된 화산암 지역 시추공 현장적용 사례도 함께 소개하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권2호
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• pp.179-188
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• 2016

원자력발전소에서 전기를 생산하고 난 후 발생하는 사용후핵연료 또는 이들 사용후핵연료의 재처리/재활용 공정으로부터 발생하는 고준위폐기물은 인간환경으로부터 안전하게 장기간 격리시켜야 한다. 최근 심부시추공 굴착기술의 획기적인 발전으로 인하여, 방사성폐기물의 심부시추공 처분기술에 대한 연구가 의미 있게 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 심부시추공을 활용하여 고준위 방사성폐기물을 지하 3~5 km 심도에 격리시키는 심부시추공 처분기술의 국내 적용 가능성을 분석하기 위하여 국내 심부 지하환경 특성에 대하여 예비분석 하였다 이를 위하여, 미국 및 유럽권 국가 연구사례와 기술개발 현황을 검토하고, 실제 국내의 심부 지질조건을 검토하기 위하여 고지열 분포지역에 개발 중인 지열 탐사공을 대상으로 3~4 km 심도까지의 암석, 지온 등 특성 자료를 수집, 분석하였다. 결정질 암반 심도 및 지온경사 등 분석 결과와 국내 발생 사용후 핵연료를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 구성요소인 처분용기, 밀봉시스템 등에 대하여 예비단계의 개념을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.411-424
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• 2005

풍화작용은 심부에서 생성된 암석이 지표에서 파괴되고 변질되어 현재의 환경조건과 평형을 이루는 산물을 형성하는 과정이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 분포면적이 넓은 화강암질암의 풍화단계별 시료를 채취하여 편광현미경관찰, X-선 회절분석, 전자현미경관찰, 화학분석, 물성시험등을 수행하였다. 실험결과에 의거하여 풍화에 의해 형성되는 2차광물, 특히 점토광물의 형성과정을 확인하였고, 풍화에 따른 암석의 공학적인 성질변화와 물성저하의 메카니즘을 규명하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.121-130
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• 2018

KAERI Underground Research Tunnel(이하 KURT)는 한국원자력연구원의 연구지역에 건설된 지하처분연구시설이다. 현재 KURT에서는 방사성폐기물의 심층 처분의 주요 핵심 요소인 공학적 방벽과 천연방벽에 대한 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 심부영역의 부지특성평가기술을 구축하기 위해 수행된 KURT 연구지역의 부지특성조사를 종합하여, 부지 지질모델을 구축하고, 이로부터 3차원 수리지질모델을 도출하였다. 연구지역에서 수행된 지질조사와 시추공 조사 결과를 이용하여 분석한 결과, 수리지질학적 관점에서 중요한 풍화대, 상부 단열암반대, 하부 단열암반대와 심부 영역에 존재하는 결정론적 단열대를 정의하여 이들을 3차원으로 모형화 하였고, 구축된 지질모델과 현장수리시험 결과를 종합하여 지하수유동모델링 및 처분 안전성 평가에 주요한 입력 자료가 될 수리지질모델을 도출하였다.