• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.1-10
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• 2019

본 연구에서는 칼슘 벤토나이트를 차수재로 활용하기 위해 칼슘 벤토나이트-모래 혼합물의 투수특성 및 구조를 평가하였다. 본 연구에서는 칼슘 벤토나이트와 모래에 대한 기본적인 물리 화학적 특성 분석, 다짐시험, 투수시험 및 전자주사현미경 분석(SEM)을 진행하였다. 칼슘 벤토나이트의 혼합 비율이 증가함에 따라 칼슘 벤토나이트-모래 혼합물의 건조 밀도, 투수계수는 낮아지고 최적함수비는 증가하였다. 특히, 전자주사현미경 분석은 칼슘 벤토나이트의 비율이 증가함에 따라 칼슘 벤토나이트 내 몬모릴로나이트의 면적이 증가하는 것을 확인하였다. 결론적으로, 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 40% 이상일 때 매립시설의 차수재 조건($1.0{\times}10^{-7}cm/sec$ 이하)을 만족하였다. 본 연구는 차수재로 칼슘 벤토나이트의 이해도를 향상시킬 수 있다. 칼슘 벤토나이트는 40% 이상 혼합 시 나트륨 벤토나이트 7%와 비슷한 투수 특성을 나타낸다. 따라서 칼슘 벤토나이트는 차수재로써 활용이 가능하다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권4호
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• pp.341-348
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• 2005

벤토나이트는 낮은 침투성, 높은 수착성, 자체밀봉특성, 내구성 등으로 인해 고준위 방사성 폐기물 처분을 위한 지하처분장에서 완충재 후보물질로 고려되고 있다. 적절한 처분장 조건에서 국내 Ca-벤토나이트에 대하여 지하수 침식에 의한 벤토나이트 입자의 발생 가능성과 발생된 벤토나이트 입자들의 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과 비록 벤토나이트의 팽윤압에 의한 암반 균열로의 벤토나이트의 침투는 적었지만 벤토나이트/화강암 경계에서 벤토나이트 입자가 발생될 수 있고 지하수 흐름에 의해 유동될 수 있음을 보였다. 압축된 벤토나이트 블록으로부터 이러한 벤토나이트 입자들의 유동화에는 각기 다른 과정들이 기여하고 있음을 확인하였다. 유량이 크면 클수록, 유출되는 벤토나이트 입자들의 농도가 높게 나타났다. 따라서 실험결과는 지하수 흐름에 의한 벤토나이트 표면의 침식은 침투과정과 함께 화강암 균열에서의 벤토나이트 입자들을 유동시키는 주요한 과정임을 보여준다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권3호
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• pp.12-19
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• 2006

본 연구에서는 우리나라의 경주에서 산출된 칼슘벤토나이트 콜로이드의 안정성에 대한 연구를 동적광산란 방법을 이 용하여 이온강도 및 pH 등의 지화학적 조건 변화에 따른 크기 변화를 관측함으로써 수행하였다. 속도론적 및 평형상태에서 pH 및 이온강도의 변화에 따른 칼슘벤토나이트 콜로이드의 크기변화를 관측하였다. 실험결과 칼슘벤토나이트 콜로이드의 안정성은 접촉시간, 매질의 이온강도와 pH 에 매우 크게 의존함을 보였으며 0.01 M $NaClO_4$ 이상의 이온강도에서는 고려된 대부분의 pH 에서 콜로이드가 불안정함을 보였다. 아울러 칼슘벤토나이트 콜로이드의 안정비 W와 CCC(Critical Coagulation Concentration) 등을 속도론적 응집 실험 자료들을 이용하여 계산하였다. 안정비 W는 이온강도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 뚜렷하게 나타내었으며 pH 변화에 따른 W 값의 변화는 이온강도에 따라 다른 양상을 보였다. 또 pH 7 근처에서 칼슘벤토나이트 콜로이드의 CCC 는 약 0.05 M $NaClO_4$ 임을 알 수 있었다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.306-306
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• 2005

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 2020

본 연구에서는 기존 차수재가 수분과의 팽윤성을 갖는 특징을 개선하기 위해 모래, 칼슘-벤토나이트 및 겔화제 혼합물의 트리클로로에틸렌(TCE) 반응에 따른 투수 특성을 평가하였다. 이를 위해 연구 재료의 기본적인 특성 분석, 투수시험을 진행하였다. 투수계수는 칼슘-벤토나이트 혼합 비율이 증가함에 따라 감소하였으며, 겔화제 혼합 비율이 증가함에 따라 증가하였다. 결론적으로, 칼슘-벤토나이트 15%, 겔화제 30% 이상 혼합 시 지하수 유동에서의 투수계수는 α × 10^-4 cm/sec 이상으로 분석되어 지하수 유동을 차단하지 않는 것으로 분석되었다. 또한 TCE 반응 시 혼합차수물의 투수계수는 α × 10^-7 cm/sec 이하로 분석되어, 차단층 투수계수 조건(1.0 × 10^-6 cm/sec 미만)을 만족하였다. 따라서 칼슘-벤토나이트와 겔화제는 TCE로 오염된 토양 및 지하수에 선택적 투수능 변환 특성을 보이는 차수재로서 활용이 가능하다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.552-559
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• 2023

본 연구는 팽창성 및 팽윤성 혼화제를 혼입한 고로슬래그 콘크리트의 균열 저감 성능 평가를 목적으로 한다. 기본 성능 실험으로 고로슬래그미분말(BFS), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 벤토나이트, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC) 등 다양한 혼입물을 사용하여 수행한 결과 벤토나이트가 HPMC에 비해 우수한 성능을 나타내었다. 이후, 혼입률에 따른 균열 및 건조수축 평가를 위해 MOCK-UP 테스트를 실시하였다. 그 결과, 벤토나이트와 소량의 인산칼슘을 첨가하였을 때 건조수축이 감소되어 균열이 저감 되었다. 특히, 30 %의 BFS, 1 %의 벤토나이트, 1 %의 인산칼슘으로 구성된 시멘트 혼합물이 균열이 없는 최적의 성능을 보였다. BFS 콘크리트가 지속적인 팽창 활동에 의하여 수축을 보상하는데 기여할 것으로 판단되며 현장 적용에 사용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.141-158
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• 2004

매립지나 오${\cdot}$폐수 저장지 등에서 폐기물 또는 오염물질의 저장 및 차단에 널리 사용되고 있는 Geosynthetic Clay Liner(GCL)의 물에 의한 사전투수 및 벤토나이트 품질이 투수종결기준에 미치는 영향을 평가하기 위해서 소디움 벤토나이트가 주성분인 두 종류의 GCL을 대상으로 증류수와 농도변화를 위해 5, 10, 20, 50, 100 mM 용액을 혼합한 염화칼슘용액을 이용하여 투수시험을 수행하였다. 투수종결기준들로는 물리적 종결기준들(즉, ASTM에 준한 유출량과 유입량간의 비율과 안정화된 투수계수, 최소 공극량 두배에 해당하는 유출, 그리고 안정화된 시료두께)과 유입수와 유출수간의 화학적 평형에 따른 화학적 종결기준들(즉, 전기전도도, pH, 그리고 칼슘이온과 염소이온 농도)이 고려되었다. 염화칼슘을 이용한 투수시험의 경우, 벤토나이트에 이온결합된 나트륨($Na^+$)에 대한 칼슘($Ca^{2+}$) 치환이 GCL의 투수계수에 중대한 영향을 미치는 것에 근거하여 유입수와 유출수 간의 화학적 평형 및 투수계수의 평형이 이루어질 때까지 실시하였다. 염화칼슘농도에 따른 투수실험결과, 소요투수기간은 농도별로 1일 미만에서 900일 이상으로 큰 차이를 보였으며 염화칼슘 용액의 농도가 낮을수록 평형에 도달하기까지 더 많은 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 특히, 염화칼슘 용액의 농도가 20 mM이하의 경우, GCL의 물에 의한 사전투수 여부와 벤토나이트의 품질에 상관없이 유입수와 유출수간의 화학적 평형만이 투수계수의 평형을 보장할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나, 염화칼슘 용액의 농도가 50 그리고 100 mM의 경우, 유출량과 유입량간의 비율과 공극량 두배에 해당하는 유출을 제외한 모든 종결기준들이 투수계수의 평형을 보장할 수 있는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터, 물에 의한 사전투수 여부와 벤토나이트의 품질에 상관없이 오로지 유입수와 유출수간의 농도 평형에 준한 종결기준만이 GCL의 투수시험에 적합할 것으로 판단된다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2010년도 학술논문요약집
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• pp.177-178
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• 2010

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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• pp.239-247
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• 2005

본 연구에서는 현재 국내에서 잠재적인 완충재 물질로 고려되고 있는 경주산 칼슘벤토나이트에서 발생되는 벤토나이트 콜로이드를 대상으로 대표적인 악티나이드 핵종이며 고준위 핵종인 우라늄(VI)에 대한 수착특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험에 사용될 벤토나이트 콜로이드의 농도 및 크기를 여과법을 사용하여 측정한 결과 벤토나이트 콜로이드 원액의 농도는 약 5100ppm 이고 $98\%$ 이상의 콜로이드들이 200-450nm 크기 사이에 존재하는 것으로 나타났다. 우라늄 수착실험에 대한 공시험을 수행하여 수착반응 용기 벽면에 의해, 침전에 의해, 한외여과 또는 콜로이드 형성에 의해 손실된 우라늄 양을 평가하였다. 한외여과에 의한 우라늄 손실의 경우 이온강도가 낮은 경우에(즉, 0.001M $NaClO_4$의 경우) 한외여과 필터의 표면전하 역전에 의한 양이온 수착 영향으로 매우 높은 핵종 손실을 유발하였다. 벤토나이트 콜로이드에 대한 우라늄(VI)의 수착 분배계수(의사콜로이드 형성상수)는 pH에 따라 $10^4^{\sim}10^6$ mL/g 정도의 값을 가지는 것으로 관측되었으며 중성 영역인 pH 6.5 근처에서 최대값을 가지는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.219-229
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• 2022

벤토나이트는 고준위방사성폐기물 심층처분 시스템 내 완충재 후보물질로서 고려되고 있다. 본 연구에서는 시멘트-벤토나이트의 상호작용 연구에 관한 문헌을 검토하여, 시멘트-벤토나이트 상호작용이 벤토나이트 변질 및 장기 안정성에 미치는 영향을 살펴보았다. 시멘트 물질과 지하수 상호작용에 의해 생성되는 강염기성 유체에 의한 벤토나이트의 주요 변질작용은 양이온 교환, 몬모릴로나이트 용해, 2차 광물 침전, 일라이트화 등이다. 처분장 인근 암반 단열을 통해 유입된 지하수와 처분장 건설에 사용된 시멘트 물질이 접촉하여 생성된 강염기성의 침출수가 벤토나이트와 반응하면 벤토나이트의 주구성광물인 몬모릴로나이트와 부구성광물의 용해가 발생하고, 제올라이트, 규산칼슘수화물, 방해석 등의 2차 광물의 침전이 일어난다. 몬모릴로나이트가 지속적으로 용해되면 벤토나이트의 물리화학적 특성이 변할 수 있고, 이는 궁극적으로 흡착능, 팽윤능, 투수성 등 완충재로서의 벤토나이트 성능 변화를 초래할 수 있다. 또한, 벤토나이트의 변질은 온도, 반응 기간, 압력, 공극수의 조성, 벤토나이트 구성광물, 몬모릴로나이트 화학조성, 층간 양이온 종류 등의 다양한 요인에 영향을 받는다. 본 연구는 고준위방사성폐기물 심층처분 시스템 내 완충재의 장기 안정성 검증 연구를 위한 기초 자료로서 활용될 수 있다.