• 방사성폐기물학회지
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• 제6권3호
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• pp.217-224
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• 2008

사용후핵연료 심지층처분에 있어서 처분용기의 건전성 확보는 내부에 적재되어 있는 사용후핵연료로부터 방사성물질이 누출되는 것을 방지하고 격리하여 처분장의 안전성을 보증하기 위한 필수적인 인자이다. 이러한 처분용기는 심지층 처분의 목적인 방사성 독성이 인간 및 자연환경에 영향을 미치지 않도록 장기간 동안 격리하고 누출을 지연시키기 위한 공학적 방벽의 중요한 요소 중의 하나이다. 심지층 처분장 설계시 주요한 요건은 처분시스템의 안전성을 유지를 위하여 처분용기에 적재되어 있는 폐기물로부터 발생된 붕괴열로 인하여 완충재의 온도가 100$^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 것이다. 또한, 처분용기는 지하 심부 500 m 깊이에서의 수압과 완충재의 팽윤압 등 하중에 구조적 건전성을 유지하여야 한다. 본 연구에서는 직접 처분대상으로 고려하고 있는 중수로(CANDU) 사용후핵연료에 대한 처분용기의 개선된 개념을 설정하고, 심지층 처분환경에서의 열적 및 구조적 안정성을 분석하였다. 열적 안정성 해석결과 처분터널 및 처분공 간격이 40 m, 3 m 인 경우 처분 후 37년이 경과한 후에 처분용기 표면온도가 최고 온도에 도달하며, 이때 온도는 88.9$^{\circ}C$로서 처분장 온도제한 요건(100$^{\circ}C$)에 만족하였다. 또한, 정상적인 경우와 극 상황에 따른 하중에 대한 처분용기 구조해석 결과 안전율은 각각 2.9와 1.33 으로 나타나 심한 지층 처분환경에서 처분용기는 구조적 건정성을 유지하는 것으로 판단되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권2호
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• pp.183-202
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• 2019

고준위방사성폐기물의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하고 처분시스템의 성능을 평가하기 위해서는 열-수리-역학적인 복합 거동 변화에 대한 이해가 반드시 필요하고 이를 반영하여 해석해야만 한다. 하지만 한국형 기준 처분시스템에서의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하기 위해 수행된 기존의 연구들은 이러한 복합거동 특성을 반영하지 않고 열 해석 결과만을 근거로 처분시스템을 설계하였다. 따라서 본 연구에서는 열-수리-역학적인 복합거동 특성을 반영하여 한국형 기준 처분시스템의 성능을 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용하여 평가하였다. 고준위방사성폐기물이 처분된 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도는 급격히 증가하다가 붕괴열의 감소로 온도는 서서히 감소하였으며, 해석 기간 1,000년 동안 벤토나이트 완충재의 최고 온도는 설계 기준인 $100^{\circ}C$ 이하로 유지되는 것으로 나타났다. 처분용기와 벤토나이트 완충재의 계면에서의 최고 온도는 약 3.21년이 지난 시점에 용기의 중간 지점에서 약 $96.2^{\circ}C$로 나타났으며, 암반에서의 최고 온도는 폐쇄 후 약 17년이 지난 시점에서 약 $68.2^{\circ}C$로 계산되었다. 처분용기 부근 벤토나이트 완충재는 처분 초기에 온도 변화에 따른 건조현상이 발생하여 포화도가 감소하지만, 시간이 지남에 따라 주변 암반으로부터의 지하수 유입에 의해 포화도가 증가하는 것으로 계산되었다. 이후, 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재 모두 약 266년 이후 완전히 포화되는 것으로 계산되었다. 처분시스템에서의 온도 변화에 따른 열응력 그리고 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압으로 인한 응력 변화가 처분장 주변 암반에 미치는 영향을 평가하고자 수치해석에서 계산된 응력을 스폴링 강도(spalling strength)와 Mohr-coulomb 파괴 기준식과 비교하였다. 계산 결과 일축압축강도와 스폴링 강도에 도달하지 않는 것으로 나타나 처분시스템이 스폴링에 의한 파괴는 나타나지 않을 것으로 판단되며, Mohr-coulomb 파괴 기준 역시 충족하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 수치해석 코드와 방법론은 다양한 조건에서의 한국형 기준 처분시스템에 대한 성능평가뿐만 아니라, 복층 처분시스템에 대한 설계와 성능평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.491-501
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• 2022

벤토나이트는 고준위 방사성 폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재의 주재료로 고려되고 있다. 처분환경에서 벤토나이트는 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 연구는 제작된 수화거동 실험용 셀을 사용하여 수화 조건에서 벤토나이트의 거동 특성을 X선 단층촬영 기술을 이용하여 평가하고자 하였다. 플라스틱재료로 만들어진 원통형 셀은 상부의 탈착식 캡을 이용하여 시료 상부에 수직응력을 가하거나 팽윤압을 측정할 수 있도록 제작하였다. 수화실험은 건조밀도 1.4 g/cm³, 함수율 20%의 조건으로 제작된 경주 벤토나이트 블록시료로 수행되었다. 샘플의 직경은 27.5 mm, 높이는 34 mm 이며, 수화 실험 중 0.207 MPa의 일정한 압력으로 물을 주입하였으며, 7일 동안 수화실험을 지속하였다. 하루 동안 수화 과정을 거치면서 벤토나이트가 팽창하여 셀 내부의 공간을 채우는 것을 확인하였다. 또한, 샘플의 X선 CT값의 히스토그램 분석을 통해 수화 과정 초기의 샘플 밀도 증가와 이후 점진적인 밀도 감소가 발생함을 평가할 수 있었다. 평균 CT 값, CT값의 표준 편차, CT값 변화량에 대한 분석을 통해 샘플의 수화 과정에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있었다. 즉, 수화 시작 후 2일 동안 시료 하부 및 상부 영역은 밀도가 감소하고 중간 영역은 밀도가 증가하였다. 그 후 수화가 진행되면서 샘플의 각 위치에서의 밀도 변화는 초기 샘플의 밀도와 비교할 때 그 차이가 점차 감소함을 확인하였다. 샘플 내 균열의 형성과정과 이후 감소되는 현상도 X선 단층촬영에 의해 확인되었다.

• 폴리머
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• 제31권4호
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• pp.329-334
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• 2007

경구를 통한 약물전달시스템 중 하나인 삼투압을 이용한 삼투정 펠렛의 제조는 타블렛 제형이 갖는 제조 공정상의 복잡함과, 생산비용 등의 문제들을 줄이고자 시도되었다. 삼투정 펠렛은 수팽윤성 시드층과 약물층 그리고 반투막층으로 구성되었으며, 이중에서 반투막층은 약물의 방출을 조절하는 중요한 역할을 한다. 이번 연구에서는 반투막층으로 사용되는 Eudragit RL과 RS의 비에 대한 영향과 코팅두께에 따른 약물방출 거동을 확인하고자 하였다. 모델약물인 니페디핀을 포함한 삼투정 펠렛의 제조는 유동층 코팅기를 이용하여 제조하였으며, 비교적 높은 코팅 수율과 $1300{\sim}1500\;{\mu}m$ 크기의 펠렛을 얻었다. 얻어진 펠렛의 Eudragit RL과 RS의 비에 따른 약물방출 거동을 보면, Eudragit RL의 비가 증가할수록 약물의 방출은 증가함을 확인하였다. 이는 Eudragit RL이 RS보다 친수성 4차 암모늄 그룹을 더 많이 갖기 때문이다. 또한 반투막의 코팅 두께가 증가할수록 약물의 방출이 지연됨을 확인하였다. 반투막과 모델약물의 pH의 변화에 대한 약물방출의 영향을 알아보기 위하여 pH 1.2, 6.5, 6.8, 7.2의 서로 다른 pH에서 실험을 실시하였으며, pH의 변화에 관계없이 약물방출이 안정적으로 일어남을 확인하였다. 이번 실험을 통하여 삼투정 펠렛의 약물방출은 펠렛의 반투막 조성과 코팅두께에 의존함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.289-308
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• 2021

본 연구에서는 열-수리-역학적 복합거동 수치해석을 활용하여 국내 고준위방사성폐기물 처분장의 완충재의 설계 기준 온도가 100℃ 및 125℃인 경우, 처분 간격에 따른 처분시스템의 최고 온도를 계산하고, 역학적 안정성을 확보하기 위한 암반의 조건을 도출하였다. 완충재의 설계 기준 온도를 현재와 같이 100℃로 유지할 때, 처분터널 간격이 40 m, 처분공 간격이 5.5 m인 경우와 처분터널 간격이 30 m, 처분공 간격이 6.5 m인 경우, 처분용기와 완충재가 접하는 점에서 최고 온도가 각각 99.4℃ 및 99.8℃로 계산되었다. 완충재의 설계 기준 온도를 125℃로 향상시킨 경우, 처분터널 간격을 30 m, 처분공 간격을 4.5 m까지 감소시켜 처분 면적을 KRS⁺ 기반 처분시스템 대비 55%까지 감소시킬 수 있었다. 다양한 처분 간격에 대해 암반에서의 역학적 안정성을 평가한 결과, 암반파괴가 발생하지 않기 위해서는 KRS⁺ 기반 처분시스템은 암반의 RMR 분류법의 Good rock에 해당하는 RMR 72.4 이상의 조건이어야 했다. 처분 간격이 감소할수록 암반의 RMR이 더 높아야 했으며, 처분터널 간격 30 m, 처분공 간격 4.5 m인 경우에는 RMR 87.3 이상이 되어야 암반의 파괴를 방지할 수 있었다. 그러나, 처분 이후 지하수 유입 시 벤토나이트 완충재 및 뒤채움재의 팽윤에 따른 구속압에 의한 암반 강도의 증가를 고려하면, 해석을 수행한 모든 처분 간격에 대해 암반의 RMR이 75 이상이면 역학적 안정성을 확보할 수 있었다.

• 한국식품조리과학회지
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• 제26권5호
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• pp.636-648
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• 2010

강원도 삼척의 특산물인 머루의 활용도를 높이고 아울러 지역을 대표하는 향토식품을 개발하기 위한 일환으로, 본 연구에서는 머루즙을 첨가한 빵의 개발이 가능한지를 검토하였다. 이에 따라, 제조방법이 다른 두 종류의 머루즙(WGJ 머루즙과 WGS 머루즙)을 농도(머루즙 무첨가빵의 수분함량의 5, 10, 15, 20%)를 달리하여 첨가하여 빵을 제조한 후, 이화학적 및 관능적 특성을 머루즙 무첨가 빵과 비교함으로써, 머루의 기능성이 빵의 물성에 부정적 영향 없이 부가될 수 있는지를 평가하였다. 실험에 사용된 2종류의 머루즙은 머루를 고압 하에서 끓인 후 착즙한 머루 100%인 착즙액(wild grape juice, WGJ 머루즙)과 머루와 설탕을 동량으로 하고 100여 일 동안 저장함으로써 삼투압의 원리로 추출한 wild grape sugar mixture (WGS) 머루즙이었다. 본 연구의 결과는 크게 다음과 같이 요약할 수 있다. $\bullet$ WGJ 머루즙 vs. WGS 머루즙. WGJ 머루즙은 WGS 머루즙에 비해 수분, 조단백질, 조회분, 산도가 유의적으로 더 높았으며(p<0.05), 당도와 pH는 유의적으로 더 낮아(p<0.001), 제조방법이 다른 두 종류의 머루즙이 화학적 조성에 있어 차이가 있음을 확인하였다. $\bullet$ 머루즙 무첨가군 vs. 첨가군. 머루즙이 첨가된 반죽은 머루즙 농도에 비례하여 색은 짙어지고 pH는 감소하였다. 이는, 반죽의 색과 pH에 영향을 주는 머루즙 내의 안토시안과 유기산(주석산)에서 기인한 결과로 볼 수 있다. 머루즙 첨가는 빵 반죽의 경도(hardness), 점착성(gumminess), 저작성(chewiness)을 감소시켰고, 복원성(resilience)과 응집성(cohesivenss)은 증가시키는 결과를 보임으로써, 머루즙 첨가에 의해 빵 반죽의 내부적 결합력은 증가되고, 동시에 부드럽고 복원력이 개선된 반죽이 만들어졌음을 시사하였다. 그러나, 반죽의 이러한 물성은 제빵이 완료된 단계까지는 유지되지 않았다. 즉, 머루즙 첨가는 빵의 경도, 점착성, 저작성을 다소 증가시키는 경향을 나타내었으며, 이는 첫째, 제빵 이후 측정된 빵의 굽기 손실이 머루즙 첨가빵이 무첨가빵에 비해 상대적으로 높았다는 사실과 관련 있을 것으로 보인다. 또한 둘째, 머루즙 첨가에 의해 낮아진 pH가 반죽 단계에서는 발효속도 및 가스발생량에 영향을 주어 반죽의 텍스쳐를 개선시켰으나, 빵을 굽는 단계에서는 오히려 전분의 호화 및 팽윤을 일부 방해함으로써 빵의 경도를 증가시킨 것으로 일부 해석될 수 있다. 그러나, 제빵 상태에서 관찰된 이러한 경향은 무첨가빵과 비교할 때 유의적인 수준은 아니었으며, 머루즙 첨가는 오히려 빵의 탄력성(springiness)을 개선시킨 것으로 평가되었다. $\bullet$ WGJ 첨가군 vs. WGS 첨가군. 머루즙의 종류에 따른 반죽 및 제빵 특성을 비교하면, 머루즙 첨가에 의한 빵반죽의 색도 강화 및 pH 감소 경향은 동일 첨가농도에서 WGJ 첨가 반죽이 WGS 첨가 반죽에 비해 더욱 현저하게 나타났다. 이는, WGJ 머루즙이 WGS 머루즙에 비해 순수 머루의 함량이 높았으므로, 이에 따라 반죽의 색과 pH에 영향을 주는 머루즙 내의 안토시안과 주석산의 함량도 WGJ 첨가 반죽에서 상대적으로 더 높았기 때문이다. 머루즙 종류 및 첨가농도 의한 색과 pH의 이러한 변화 경향은 제빵 이후에까지 일관되게 유지되었다. 한편, 제조방법이 다른 두 종류의 머루즙에 의한 차이는 제빵 완료 이후 관능평가에서 비교적 뚜렷이 관찰되었다. 즉 WGJ 머루즙 첨가빵은 머루즙 첨가에 의해 빵의 부드러운 정도(consistency)와 촉촉한 정도(moistness)가 유의적으로 감소되어 무첨가빵에 비해 전반적 기호도(overall acceptability)가 낮게 평가되었으나, WGS 머루즙 첨가빵은 무첨가빵과 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 따라서, 머루즙 종류에 의한 유의적 차이가 관찰된 관능 평가 결과를 고려한다면, WGJ 머루즙보다는 WGS 머루즙의 첨가가 더 바람직할 것으로 보인다. 또한, WGS 머루즙을 5% 첨가했을 때, 빵의 물성 및 관능적 특성이 무첨가빵과 유의적인 차이를 나타내지 않거나 혹은 개선된 현상이 관찰되었으므로, 빵의 품질 및 기호도의 유의적 저하없이 머루즙의 기능성이 제빵에 부가될 수 있을 것으로 사료되었다.