• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.70-79
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• 2004

We have examined the applicability of the triaxial drill-bit VSP method (TAD-VSP) to the geological survey of possible sites for a high-level radioactive waste disposal repository. The seismic energy generated by a drill bit is measured by a downhole multi-component detector, and the resulting signals are processed to image the geological structure deep underground. In order to apply the TAD-VSP method to civil-engineering-scale drilling, we have developed a small but highly sensitive and precise three-component downhole seismic measurement system, and recorded drill-bit signals at a granite quarry. We have successfully imaged discontinuities in the granite, possibly related to fractures, as highly reflective zones. The discontinuities imaged by the TAD-VSP method correlate well with the results of other borehole observations. In conclusion, the TAD-VSP method is usable in geological investigations for civil engineering because the equipment is compact and it is simple to acquire the drill-bit signal.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제26권5호
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• pp.29-38
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• 2021

This study investigated the mineralogical properties of bentonite and illite and evaluated the Cs sorption at various concentrations (C_w≈1-10⁵ ㎍/L). Bentonite samples, collected from South Korea and USA, majorly consisted of Ca- and Na-montmorillonite, showed large cation exchange capacity (CEC, 91.4 and 47.3 meq/100 g) and specific surface area (SSA, 46.1 and 39.7 m²/g). In contrast, illite sample (USA) had relatively low values for 14.4 meq/100g of CEC and 29.3 m²/g of SSA, respectively. Bentonite and illite had different non-linear sorption for Cs along with C_w. At low C_w<10 ㎍/L, illite showed higher sorption capacity than bentonite despite low CEC because of the existence of specific sorption sites at the weathered mineral edge. However, as C_w increased, bentonite represented high sorption capacity because the cation exchange between Cs and interlayer cations was effective at high C_w conditions. These results implicated that the Cs concentration is important to evaluate the sorption performance of bentonite and illite. Finally, the Cuadros' kinetic model for illitization using various K concentrations (2×10^-5 and 1.7×10^-3 mol/L) and temperature (100-200℃) showed that up to 50% of the montmorillonite in bentonite could be converted to illite, suggesting that the illitization should be considered to evaluate the sorption performance of the bentonite in deep geological disposal repository.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권3호
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• pp.219-228
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• 2012

우리나라에서의 고준위폐기물 처분을 위한 연구는 1997년부터 시작하였으며, 국내에서 발생하는 경수로 사용후핵연료와 중수로 사용후핵연료를 처분대상으로 하여 2006년도에는 한국형 사용후핵연료 기준처분시스템(KRS) 개발을 완료하였다. 이후, 경수로 사용후핵연료로부터 재활용 가능물질을 회수하는 재순환주기를 고려하여 재활용을 위한 파이로공정 연구를 수행하고 있어, 이 공정으로부터 발생하는 고준위폐기물에 대한 처분연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 심지층 처분시스템 개념설정에 중요한 인자인 파이로공정으로부터 발생하는 처분대상 폐기물인 세라믹고화 폐기물과 금속폐기물에 대한 특성분석 결과와 폐기물별로 특성에 적합한 처분용기 개념을 기술하였다. 이를 바탕으로 처분대상 폐기물에서 발생하는 붕괴열의 특성을 고려한 열해석을 통하여 지하처분시설에서의 처분용기 간격과 처분동굴 간격을 결정하고, 이를 반영하여 심지층 처분 시스템(A-KRS) 개념을 도출하였다. 이렇게 도출된 처분시스템 입지를 검토하기 위하여 KURT 시설 부지를 대상으로 가상부지로 설정하고, 가상 부지에 대한 지질 및 수리특성을 이용하여 최적의 배치(안)을 제시하였다. 본 연구의 결과는 추후 실제 부지특성자료와 연계하여 처분장 설계 및 처분안전성 평가에 입력자료로 활용될 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제15권4호
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• pp.301-312
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• 2017

The concept of deep borehole disposal (DBD) for high-level nuclear wastes has been around for about 40 years. Now, the Department of Energy (DOE) in the United States (U.S.) is re-examining this concept through recent studies at Sandia National Laboratory and a field test. With DBD, nuclear waste will be emplaced in boreholes at depths of 3 to 5 km in crystalline basement rocks. Thinking is that these settings will provide nearly intact rock and fluid density stratification, which together should act as a robust geologic barrier, requiring only minimal performance from the engineered components. The Nuclear Waste Technical Review Board (NWTRB) has raised concerns that the deep subsurface is more complicated, leading to science, engineering, and safety issues. However, given time and resources, DBD will evolve substantially in the ability to drill deep holes and make measurements there. A leap forward in technology for drilling could lead to other exciting geological applications. Possible innovations might include deep robotic mining, deep energy production, or crustal sequestration of $CO_2$, and new ideas for nuclear waste disposal. Novel technologies could be explored by Korean geologists through simple proof-of-concept experiments and technology demonstrations.

• 터널과지하공간
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• 제13권2호
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• pp.138-152
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• 2003

지하 수백미터 심부에 위치하는 고준위방사성 폐기물 처분장에서의 열-역학적 안정성 평가를 위해 FLAC3D를 이용한 3차원 해석이 수행되었다. 효과적인 해석을 위해 FISH프로그램이 작성되었으며 고성과 유성 의 시추부지에서 얻어진 지질, 암반 물성자료가 사용되었다. Factional factorial design을 적용한 실험설계를 거쳐 얻어진 응력, 온도에 대한 민감도 분석이 실시되었으며 이를 통해 처분장 안정성에 영향을 미치는 주요 설계 인자의 선정 및 인자 상호간의 영향을 분석할 수 있었다. 연구 결과 열-역학적 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 처분공의 간격으로 나타났으며 처분터널의 간격과 완충재의 두께가 그 다음으로 주요한 인자인 것으로 나타났다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제21권1호
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• pp.65-93
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• 2023

Several countries have been operating radioactive waste disposal (RWD) programs to construct their own repositories and have used natural analogues (NA) studies directly or indirectly to ensure the reliability of the long-term safety of deep geological disposal (DGD) systems. A DGD system in Korea has been under development, and for this purpose a generic NA study is necessary. The Korea Atomic Energy Research Institute has just launched the first national NA R&D program in Korea to identify the role of NA studies and to support the safety case in the RWD program. In this article, we review some cases of NA studies carried out in advanced countries considering crystalline rocks as candidate host rocks for high-level radioactive waste disposal. We examine the differences among these case studies and their roles in reflecting each country's disposal repository design. The legal basis and roadmap for NA studies in each country are also described. However because the results of this analysis depend upon different environmental conditions, they can be only used as important data for establishing various research strategies to strengthen the NA study environment for domestic disposal system research in Korea.

• 방사성폐기물학회지
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• 제21권2호
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• pp.283-294
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• 2023

APro, developed in KAERI for the process-based total system performance assessment (TSPA) of deep geological disposal systems, performs finite element method (FEM)-based multiphysics analysis. In the FEM-based analysis, the mesh element quality influences the numerical solution accuracy, memory requirement, and computation time. Therefore, an appropriate mesh structure should be constructed before the mesh stability analysis to achieve an accurate and efficient process-based TSPA. A generic reference case of DECOVALEX-2023 Task F, which has been proposed for simulating stationary groundwater flow and time-dependent conservative transport of two tracers, was used in this study for mesh stability analysis. The relative differences in tracer concentration varying mesh structures were determined by comparing with the results for the finest mesh structure. For calculation efficiency, the memory requirements and computation time were compared. Based on the mesh stability analysis, an approach based on adaptive mesh refinement was developed to resolve the error in the early stage of the simulation time-period. It was observed that the relative difference in the tracer concentration significantly decreased with high calculation efficiency.

• 터널과지하공간
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• 제34권1호
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• pp.28-53
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• 2024

원자력발전에 따라 필수적으로 발생하는 고준위방사성폐기물은 원자력발전이 시행된 나라 내 처분이 원칙이다. 고준위방사성폐기물의 심층처분을 위한 처분 지역과 모암의 결정은 과학적 방법뿐만 아니라 정치, 경제, 사회적으로 중요한 이슈이다. 현재까지 전 세계적으로 처분 모암으로 고려되는 암종은 결정질암, 퇴적암인 이암, 화산암인 응회암, 암염 등이 있다. 그러나 국내의 경우 지질학적으로 암염을 제외한 다양한 암종이 복잡하게 분포하고 있다. 본 논문에서는 고준위방사성페기물처분장의 처분 모암에 대한 다양한 암종 연구의 예비결과와 함께 전국규모의 지질학적, 암석역학적 특성을 분석하였을 뿐만 아니라, 후보 암종에 대한 심부 시추조사 사례들을 통하여 특성을 검토하고 처분 모암으로서 다양한 암종들의 가능성을 제시하고자 하였다. 또한 전국규모의 광역적 특성 분석, 문헌 조사, 상세 사례분석 등을 통하여 고준위방사성폐기물 심층처분을 위한 후보 암종으로 결정질암인 쥐라기 화강암과 백악기 퇴적암 중진주층과 진동층을 도출하였다. 그러나 본 논문에서 도출된 후보 암종들에 대해 연구된 자료의 양이 적기 때문에 처분심도, 지역적 특성, 다학제적인 검토 등에 대한 추가적이고 상세한 분석이 수행된 후 신중히 처분 암종이 결정되어야 할 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.411-434
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• 2022

사용후핵연료의 심층처분 개념에서 근계영역 암반은 열-수리-역학적 복합거동을 하게 되는 것으로 잘 알려져있다. 이러한 복합거동 과정에서 암석의 여러 물성들은 변화하는데, 이러한 물성변화를 합리적으로 반영하는 경우 고준위방사성폐기물 처분장의 장기안정성의 평가를 위해 활용되는 해석 및 현장시험의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해 본 기술보고에서는 암석의 열-수리-역학적 간접복합거동에 관한 국내외 연구사례를 조사하고 분석하였다. 특히, 간접복합거동의 대표적인 사례 중 지하수에 의한 포화 및 온도 증가에 따른 암석의 여러 물성 변화, 응력 변화에 의한 투수계수 변화를 중점적으로 조사·요약하였다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.445-471
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• 2023

수만년 이상의 기간동안의 장기 안전성을 확보하는 것이 처분장 건설에서의 최우선 조건이나, 건설 및 운영중 대심도 지하 사용후핵연료 처분장의 역학적 안정성 확보 역시 안전한 터널 공사 및 운영을 위해 필수적인 요소이다. 처분장의 장기 안전성에 중요한 요소인 벤트나이트 충전재 및 완충재의 차폐 성능을 저감시킬 가능성이 있는 숏크리트, 콘크리트, 그라우팅 등의 터널 지보공 및 차수공을 금지 내지는 제한하는 조건은 암반공학자 및 터널 기술자에게 매우 도전적인 과제로 판단된다. 본 연구에서는 처분장 부지 선정과정에서 올바른 처분장의 선정에 도움이 될 수 있는 대심도에 건설할 것으로 예상되는 처분장의 터널 네트워크, 처분 터널 및 처분공의 역학적 안정성을 확보하기 위한 제반 조건의 광범위한 탐색의 일환으로 지하 500 m 심도의 처분장을 무지보 상태로 건설할 경우 2차원 및 3차원 수치해석 검토를 통해 안정성의 확보 가능한 물성 범위를 탐색하고자 하였다. 예비 연구결과 처분장의 중앙터널과 처분터널 안정성 확보 가능 암반물성의 범위를 파악하였으며, 3차원 해석을 통해 수직구 주변 터널 네트워크의 안정성을 확인하여 처분장 건설을 위한 기초적인 암반 조건이 파악된 것으로 판단된다.