• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.533-545
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• 2023

본 연구에서는 고준위 방사성 폐기물 심지층 처분장을 구성하고 있는 천연방벽의 장기안전성에 영향을 줄 수 있는 요소(Feature), 사건(Event), 및 공정(Process)에 대한 조사를 수행하여 FEP 목록을 작성하였다. FEP 목록 작성을 위해 NEA (Nuclear Energy Agency)의 IFEP 목록 3.0이 기초 자료로 활용되었으며, 국외 선도국에서 수행된 지질 조사 및 연구 결과들이 추가적으로 참고되었다. 천연방벽의 성능과 관련하여 총 49개의 FEP 목록이 작성되었으며, 각 인자에 대한 정의, FEP 분류, 장기 안전성에 미치는 영향, 국내 여건에서의 중요도, 정량화 가능 여부 측면에서의 결과가 작성되었다. 또한, 작성된 FEP 목록을 기반으로 처분시설의 장기 안전성에 위협이 될 수 있는 총 3가지의 시나리오를 개발하고 각 시나리오에 있어 천연방벽의 처분 성능에 영향을 주는 지질학적 인자들을 선별 및 관계를 가시화하였다. 본 연구를 통해 구축된 FEP 목록과 시나리오별 인자간 상호관계 가시화 결과는 심지층 처분장의 장기 안전성을 정량 평가하기 위한 수학적 모델 개발에 있어 필수적으로 고려해야 할 인자를 선별 및 구성하는데 중요한 기초 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단되며, 방폐물 처분장 부지확정을 위한 천연방벽의 주요 성능과 관련된 기준안을 마련하는 데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 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.

• 지질공학
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• 제7권3호
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• pp.229-245
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• 1997

대규모의 암반 공동을 이용하는 대표적 시설이 지하유류비축시설과 방사성폐기물처분시설은, 공히 암반이 갖는 천연적인 방벽기능과 안정성 확보를 위한 보장 조치로서 인공방벽시설을 설치한다느 공통점이 있다. 지하유류비축시설의 설계,건설 및 운영의 각 단계에서 모암에 분포한는 지질구조와 그들의 수리학적 특성이 시설이 안전성 및 성능에 가장 중요한 역할을 한다. 시설 설치가 가능한 규모의 암반 block 내에 분포된 단열체제는 고유의 기하학적 특성과 수리적 특성이 혼재되어 복합적인 수리체계를 형성하고 있기 때문에 이에 대한 정확하고 정량적인 조사.평가가 지하비축시설의 수리적 안정성을 좌우하게 된다. 본 논문은 지하유류비축시설의 성능평가에서 요구되는 자연방벽의 수밀성 기능을 평가하기 위하여 지하문체계의 해석과정에서 고려되어야 할 문제점들을 우선 검토하고, 시설의 안전한 운영을 위하여 다루어져야 할 수리 안정성관련 파라메테에 대한 조사 및 평가방법을 다룬다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.167-183
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• 2023

사용 후 핵연료(SNF: spent nuclear fuel) 지하 처분장에서 발생된 가스는 처분장 내에서 자체로 이동성이 클 뿐 아니라, 처분장 내 방사성핵종 거동에도 영향을 줄 수 있다. 지하 처분장 방벽 내에서 가스-핵종 발생 및 거동 기작에 대한 연구와 가스 거동이 처분장의 안전성에 미치는 영향에 대한 연구가 처분장 건설 이전에 충분히 수행되어져야 함에도 불구하고, 처분장 다중 방벽내 가스-핵종 거동에 대한 연구는 국내는 물론 국외에서 조차 매우 초보적인 단계이다. 본 연구에서는 지하 SNF 처분장 내 가스 발생과 거동 특성과 관련된 국내외 선행연구 결과들을 고찰하여, 가스 발생/거동 기작을 처분장의 수리지질학적 진화과정에 따라 분류하여 설명하였다. 처분장 내 가스 발생을 크게 SNF의 핵분열에 의한 방사성 가스 생성, SNF 저장 용기의 부식에 의한 가스 발생, 지하수의 산화-환원 반응에 의한 가스 생성, 미생물 활동과 천연 방벽 내 지화학적 반응에 의한 가스 생성 등 총 5가지 유형으로 구분하여 정리하였다. 처분장 다중 방벽 내 가스 거동과 관련된 선행연구 자료들을 정리하여, 방벽 내 가스 거동 시나리오를 다공성 매체에서 일어나는 거동 형태에 따라, 총 4가지 형태(① visco-capillary 흐름을 포함하는 공극 내 자유상 가스 이동, ② 공극 수 내 용존상 기체로서 이류 및 확산 이동, ③ 체적팽창에 의한 거동(dilatant pathway), ④ 가압파쇄에 의한 인장 절리 흐름 등)로 구분하여 제시하였다. 본 연구를 통해 고찰한 SNF 처분장의 다중 방벽 시스템 내 가스 발생 기작과 거동 특성자료들은, 향 후 지하 SNF 처분장 내 가스-핵종 거동관련 다양한 실험 및 모델링 연구를 계획하고, 국내 건설할 처분장의 안전성을 가스 거동관점에서 평가하는데 유용하게 사용될 것으로 기대한다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권6호
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• pp.629-642
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• 2023

국내 중·저준위 방사성폐기물은 영구적 격리를 위해 처분장에 매립하고 있으며 그 위치는 경주에 있다. 이러한 방사성폐기물의 영구적인 격리를 위한 처분시설은 공학적 방벽과 자연 방벽으로 구성되어 있으며 자연 방벽을 특성을 파악하기 위하여 한국원자력환경공단에서는 2006년부터 부지특성조사를 수행하였고, 이후 부지감시 및 조사계획에 따른 감시를 수행하여 부지특성의 변화를 지속적으로 확인하고 있다. 중저준위 방폐장의 수리지화학적 환경은 자연 방벽의 평가를 위해 중요한 요소로 손꼽히고 있으나 동해와 가까운 경주의 지역적 특성상 해수의 영향을 반드시 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 처분 부지의 지하수 관정 7개 및 관정의 심도별 수질 자료를 취합해 지하수 자료 총 30개를 해수 2개소와 비교 분석하여 수리지화학적 환경을 해석하였다. 분석 자료는 수질 10개 항목(온도, EC, HCO₃, Na, K, Ca, Mg, Cl, SO₄, SiO₂)을 2017년 3분기부터 2022년 3분기까지 총 5년간 20회의 자료를 활용하였다. 특히, EC, HCO₃, Na, Cl의 농도 변화를 통해 연구 지역의 배경 농도 및 관정의 구간별 해수의 영향을 파악하였으며, 시계열 군집 분석을 통해 담수, 기수, 해수의 분류를 시도하였다. 그 결과, 기존의 모니터링 방법으로는 확인하지 못한 부지내 수리지화학적 변화를 제시하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권3호
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• pp.199-208
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• 2012

방사성폐기물처분을 위한 부지특성평가 기술 개발을 위해 지질특성조사와 수리지질특성조사가 1997년부터 지표기반 조사, 시추공 조사, 터널조사를 포함하여 수행되었다. 특히, 2006년에는 지하처분연구시설 (KURT, KAERI Underground Research Tunnel)을 건설하여 지하 환경에서 심부지질환경에 대한 연구 뿐 만 아니라 용질이동특성, 미생물특성, 공학적 방벽 시스템 연구 등 방사성폐기물처분을 위한 다양한 수행하고 있다. 본 연구는 한국원자력연구원내 건설된 지하처분연구시설 주변 지역을 연구지역으로 부지특성모델 구축의 일환으로 수행되었다. 연구지역의 지질모델구축을 위해 선형구조분석, 시추공/터널 조사, 지구물리탐사를 포함한 다양한 연구를 수행하여, 암질모델과 지질구조모델을 구축하였으며, 현장수리시험의 결과를 이용하여 암질모델과 지질구조모델을 포함한 지질모델에 입력된 요소에 대한 수리지질특성이 평가되었다.

• 지질공학
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• 제9권1호
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• pp.45-57
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• 1999

암반에서의 지하수유동은 그 지역에 발달된 단열(fracture)에 의해 지배된다. 그러므로 결정질암에서의 지하수유동에 있어서 연결성이 좋은 단열대의 존재는 매우 중요하다. 본 연구는 유성북부 (위도 $36^{\circ}24'18"~36^{\circ}25'08",{\;}경도{\;}127^{\circ}21'00"~127^{\circ}23'23"$)에 분포하고 있는 중생대 화강암지역에서 지하수의주 유동로가 되는 단열의 분포특성을 파악하는데 목적이 있다. 비유일성해석 특성을 갖는 지구물리탐사의 단점을 보완하기 위해서 기존에 조사된 logging 자료, 수위자료, BHTV자료, 수리시험자료해석을 바탕으로 전기탐사(DC)와 전자탐사(EM)를 실시하였다. 전기탐사로는 슐럼버저와 쌍극자배열인 전기비저항탐사를 실시하였으며, 잔자탐사로 극저주파 전자탐사(VLF-EM)를 병행하였다. 기 조사자료와 지구물리탐사의 결과를 종합하여 분석한 결과, 연구지역의 투수성 단열의 분포 특성은 염기성암맥과 암맥 주변에 발달된 연결성이 좋은 단열체계 계곡방향인 NNW방향을 가로질러 지하수의 주 유동로를 막는 수리적 방벽 역할이다. 그러므로 본 연구지역에서의 등수위선분포는 지형의 고저와 무관하게 고지대의 수리수두가 저지대의 수리수두보다 낮은 현상이 일어난다.

• 지질공학
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• 제9권2호
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• pp.89-100
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• 1999

핵폐기물 처분장 공학방벽재로서의 우리나라 제 3 기층에서 산출되는 벤토나이트와 제올라이트의 활용 가능성을 물리화학적 특성을 중심으로 평가하였다. 연일 및 감포일대 제 3 기층의 9개 대표적인 벤토나이트 광산과 6개의 제올라이트 광산에서 채취한 자연산 시료와 관련회사의 추천상품시료에 대해 X-선 회절 분석, 팽윤도 측정, 양이온교환능 측정, 비표면적 측정, 몬모릴로나이트의 함량계산, 유기탄소함량 분석, 시차 열분석(DTA), 편광현미경 관찰, 주사전자현미경(SEM)관찰 및 전자현미분석(EPMA)을 실시하여 각 분석항목을 비교 평가하였다. 연구결과를 종합하면 U-41 및 G-46의 광산에서 산출되는 벤토나이트와 대도 및 Y-1호 광산의 제올라이트가 인공방벽재료로 갖추어야할 물리화학적 특성이 최적인 것으로 평가된다.

• 지질공학
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• 제26권2호
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• pp.251-260
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• 2016

댐 저수지의 높은 수위와 댐 외부 지역의 지하수위간의 수두 차이는 지질 방벽을 통한 물의 흐름을 발생시킨다. 이로 인하여 발생한 유역 외 지역의 얕은 지하수위는 토양 습윤화를 초래하여 토지이용에 제약을 가져온다. 본 연구에서는 습윤화가 진행된 소유역내에 지하 1~1.5 m 심도에서 유공관 등의 배수시설을 설치한 후 그 효과를 분석하였다. 배수시설 설치 이전에 비하여 지하수 관측정에서의 수위는 1 m 이상 하강한 것으로 나타났으며, 저수지와 인접한 골짜기 상류(W1 지점)의 경우에는 2m 이상 하강하여 지하수의 빠른 배출에 의한 효과가 발생하였다. 또한, 지역 내 토양수분함량 및 그 표준편차도 감소하여 배수시설에 의한 지하수위 하강이 토양 습윤화를 억제한 것으로 분석되었다. 댐의 설계 시에는 지형지리적 특성을 고려하여 수두 차이에 의한 외부 지역으로의 누수 현상 예측 및 관련 대책을 수립해 나가야 한다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권1호
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• pp.63-75
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• 2012

사용후핵연료 심지층처분장 부지선정과 최종 처분장부지의 처분적합성을 평가하는 업무는 시행-착오를 줄이고 기술적 신뢰성 확보와 합리적이고 효율적인 업무수행을 추구하여야 한다. 이에 선행하여, 우리나라에 적용 가능한 처분장부지의 지질환경 요건 설정을 위한 기본방향과 개별 인자의 처분적합성지표를 가능한 한 정량화하여 설정하고 업무에 적용하여야 한다. 사용후핵연료 처분장부지 선정과 최종처분장 부지의 안전성확보를 위한 처분요건과 관련하여 IAEA 및 OECD 회원국들과 처분연구 및 상용사업 수행 관련 선진국가들의 사례를 바탕으로 요건 별로 구분하여 현황을 분석하였다. 여기서는 사용후핵연료 처분장 부지로서 암석 암반이 갖추어야 할 충분 혹은 선호요건에 대한 이해 제고와 관련 세부 기술지침을 도출하는데 기여하고자 하였다. 이를 토대로 어떠한 암석 암반이 상대적으로 보다 유리한 조건을 가지는 선호요건으로 제시해야 하는지, 그리고 충분요건과 선호요건을 적용하여 후보부지 조사 선별평가 기간 동안 부지선정업무에 반영하고 평가하고 결정하여야 하는 방법론을 도출할 수 있도록 기본 골격을 제시하였다. 또한 처분안전성 확보를 위해 필요한 기본적인 사항을 검토하고 서술하였다. 본 논문에서 기술한 항목들은 처분안전성 확보를 위한 처분요건의 기술지침 구성 체계, 처분안전성 확보개념, 다중방벽 기능 조건, 천연방벽의 지질환경 기본요건, 그리고 우리나라에 적용 가능한 처분장부지 지질환경 기본요건(안) 등으로 구성된다. 우리나라의 사용후핵연료 심지층처분장 부지의 위치에 관한 사업자 기술지침 요건으로 제안하였다. 이와 관련하여 충분요건과 선호요건으로, 화산활동, 지진활동, 단층운동 융기 침강 운동 및 기후 해수면변동 등 장기지질안정성 요건을 비롯한 15개 충분요건과 48개 선호요건을 제안하였다. 이들 요건은 우리나라의 지질환경 특성을 충분히 반영하여 후속되는 각 부문별 특성에 적합한 정량적인 기술 기준 및 지침으로 개발되어야 할 것이다. 정량적 기술지침의 도출은 상용 처분장부지 선별평가과정 및 처분장 부지적합성평가 과정으로부터 확립될 수 있을 것이다. 또한 다양한 부문별 안전사례(safety case) 작성 혹은 연구용 지하처분연구시설 (underground research laboratory: URL)을 이용한 처분시스템의 실증과정 등을 통하여 객관적이고 신뢰성있는 정량적인 지침들이 확립될 수 있을 것이다.