• 터널과지하공간
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• 제14권6호
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• pp.429-439
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• 2004

국내 원전에서 발생되는 36,000톤의 사용후핵연료를 처분하기 위해서는 약 $4km^2$의 지하 처분장이 필요하다. 본 연구에서는 굴착량과 처분장 면적을 최소화하기 위한 지하 심부 처분장 배치의 최적화를 실시하였다. 열 해석 결과를 토대로 처분 터널과 처분공 간격이 처분장 배치에 미치는 영향을 고려한 결과, 처분장 면적과 굴착량은 처분 터널의 길이가 길어짐에 따라 감소하였다. 주어진 열적 기준을 만족하면서 처분장 면적을 줄이기 위해서는 처분 터널의 간격을 줄이고 처분공 간격을 늘리는 것이 유리하였으며, 반면에 굴착량을 최소화하는 경우 처분공 간격을 줄이고 처분 터널 간격을 늘려주는 것이 효과적인 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.271-279
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• 2010

광물의 용해현상과 밀접하게 관련된 암석의 시간의존성 변형과 파괴현상은 실내시험에서 비교적 용이하게 관찰된다. 본 연구에서는 고준위 방사성폐기물의 지하 처분장 건설시 완충제로 사용되어지는 벤토나이트에 많이 포함된 석영의 고 알칼리 환경 하에서의 용해 현상을 정량적으로 관찰하기 위해서 수산화 이온의 확산과 석영의 용해 문제를 균질화 해석법을 이용하여 평가하였다. 해석결과에 의하면 석영의 용해량은 주변 환경의 온도 및 층간수의 두께와 비례한다. 특히 고알칼리 환경 하에서는 층간수의 두께가 작아지면서 반응표면적이 커지게 되고 그 결과 용해 속도는 층간수의 두께가 작아질수록 커지는 결과를 나타내고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제25권6호
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• pp.556-567
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• 2015

고준위방사성폐기물 처분장의 장기 안전성 및 안정성 평가를 위해서는 심지층 처분장 환경에서의 열-수리-역학적 복합 거동에 대한 평가가 필요하다. 신뢰도 높은 THM 해석 기법의 개발을 효과적으로 하기 위해 DECOVALEX 국제공동연구가 수행되고 있다. DECOVALEX-2015 Task B2에서는 일본 JAEA에서 계획중인 현장 THM 실험에 대하여 세계 각국의 연구진이 모델링을 실시하였다. 본 연구에서는 TOUGH2-FLAC을 연계한 THM 해석 기법을 개발하고 이를 이용하여 암반, 완충재, 히터로 구성되는 1차원 THM 모델링을 수행하였으며 해석 결과를 외국의 연구팀 결과와 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.1-14
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• 2020

미소진동 모니터링은 구조물의 미세 수준의 손상을 감지하여 구조물의 성능확인 및 안전관리에 활용된다. 신뢰도 높은 미소진동 모니터링 시스템을 구성하기 위해서는 수집된 신호를 변환하는 시그널 컨디셔너의 역할이 매우 중요하다. 시그널 컨디셔너는 정확한 데이터 수집과 기기 정밀 제어에 도움을 주며 신호변환, 선형화, 증폭 등의 추가적인 기능을 수행한다. 본 기술보고는 기존에 개발한 미소진동 모니터링 시스템의 성능을 향상하여 보다 정밀한 모니터링 구현을 목적으로 광산현장에 적합한 노이즈 저감형 시그널 컨디셔너를 개발하고 이를 검토하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제4권2호
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• pp.117-131
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• 2006

한국의 고준위폐기물 기준 처분 시스템의 공학적 방벽에서의 T-H-M(Thermo-Hydro-Mechanical) 거동 실증을 위한 KENTEX(KAERI Engineering-scale T-H-M Experiment for Engineered Barrier System)실험 장치를 대상으로 열-수리-역학 연동현상 해석을 하여 온도, 포화도 및 응력의 변화를 예측하였다. 그리고 이들 변수와 열-수리-역학의 연동현상에 사용된 세물성법칙인 탄성물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙과의 관계를 분석하였다. 열-수리-역학 연동현상을 계산하는 데는 상용 유한요소 코드인 ABAQUS를 사용하였다. 열 계산에서 벤토나이트 내 온도는 히터 가열 후 초기에는 급격히 증가하다가 얼마의 시간이 경과한 후에는 거의 일정한 값에 도달하였다. 이 도달시간은 약 37.5일로 반경방향의 모든 지점(H=0.68m 일때)에서 정상상태에 도달한 것을 알 수 있었다. 즉, 히터와 벤토나이트 경계면에서는 $90^{\circ}C$, 벤토나이트와 외부 셀 경계면에서는 약 $70^{\circ}C$를 유지하였다. 열-수리-역학 연동현상 계산에서 시간에 따른 벤토나이트 포화도는 탄성 물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 세 경우 모두 거의 차이가 없었다. 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과의 비교에서 온도의 증가는 탄성 물성법칙 및 공극탄성 물성법칙 각각에 대해 시간이 경과함에 따라 포화도가 증가함을 초래해 포화가 빨리 진행됨을 알 수 있었다. 특히 히터에 가까운 쪽에서는물이 침투하고 있는 쪽 보다 포화도 증가가 큰 것으로 나타나 벤토나이트가 물로 포화되기 전의초기상태가 온도의 영향을 많이 받는 것을 알 수 있었다. 또한 응력은 세 물성 법칙 모두 시간의 경과에 따라 증가하는 경향을 보이나 탄성 물성법칙의 경우가 다른 두 경우보다 현저한 변화를 보이는데 이는 변형율이 탄성한계를 넘어서도 계속 작용하여 공극비 변화를 고려한 다른 두 물성법칙과 차이가 있음을 나타내고 있다. 그러나 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 경우에 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과를 비교하면 시간이 경과함에 따라 응력은 증가하지만 온도의 변화에 따른 서로의 응력의 차이는 작은 것을 알 수 있다. 즉 온도변화의 영향보다는 시간에 따른 포화도 변화의 영향이 더 큰 것으로 생각된다. 따라서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 온도의 증가로 포화가 빨라지고, 포화도 증가는 응력을 증가시키는 결과를 보이므로 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받고 있는 것으로 이해된다. 그래서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받으므로 탄성과 소성을 동시에 고려할 수 있는 물성법칙을 선택하는 것이 바람직하다.

• 터널과지하공간
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• 제22권6호
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• pp.429-437
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• 2012

본 연구에서는 고준위 방사성 폐기물 처분장의 특징인 높은 고도차와 온도차이로 인해 발생하는 자연환기량을 바탕으로 처분터널내 온도를 전산유체학을 활용하여 예측하였다. 선행된 연구에서 Hydrostatic method와 CFD를 활용하여 자연환기량을 정량적으로 평가한 결과 상당히 큰 자연환기량이 발생이 됨을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 폐기물 발열량에 따라 발생되는 자연환기량으로 인한 처분터널내 온도예측을 실시하였으며, 처분장을 크게 심지층 처분장과 지상처분장으로 나누어 온도예측을 실시하였다. 해석결과 심지층 처분장은 암반으로의 열전달과 충분한 자연환기량의 발생으로 처분장내 온도 제어에 효과적인 반면에, 지상처분장의 경우 외부온도의 영향을 크게 받고 충분한 자연환기량을 발생시키지 못하여 온도제어에는 불리함을 확인하였다. 또한 심도 200 m 심지층 처분장의 경우 심도 500 m까지 약 $10^{\circ}C$정도의 열이 전달됨을 확인하였다. 즉, 국내에 건설예정인 고준위 방사성 폐기물 처분장을 온도제어에 중점을 두고 설계한다면 지상처분장보다는 심지층 처분장이 타당한 것으로 연구되었다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.530-548
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• 2022

고준위방사성폐기물 심층처분 부지선정과정은 단계별로 진행될 예정이며, 부지선정과 관련된 평가인자는 103개로 제안된 바 있다. 이 중 암반공학분야에서 무결암, 절리나 암반에 대한 평가인자는 33개가 있으며, 기본조사와 상세조사 단계에서 적용된다. 본 보고에서는 일축압축강도와 원위치 응력, 절리분포, 암반등급을 주요 평가인자로 선정하고, 이 중 일축압축강도와 원위치 응력을 핵심 평가인자로 선정하였다. 선정한 핵심 평가인자에 대한 분포범위를 평가하기 위해 원주와 춘천지역의 화강암을 대상으로 통계적 기법 또는 회귀분석을 수행하였다. 사후분포를 통해 추정된 원주지역의 일축압축강도의 평균은 약 171 MPa, 춘천지역은 약 123 MPa이다. 원주지역에 작용하는 최대 원위치 응력은 30 MPa 이하이며 춘천지역은 40 MPa 이하였다. 회귀분석에 의해 산정된 최대수평응력의 방향은 원주의 경우 101°이며 춘천의 경우는 95°였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.38-61
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• 2023

발파의 영향으로 생기는 굴착손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ) 영역은 응력재분배 등으로 응력이 변화하며 처분장이 위치하는 깊은 심도에서는 그 영향이 두드러진다. 특히 균열생성으로 인한 투수특성 증가는 지하수 유입량 증가 및 방사성 핵종의 유출 가능성을 증가시키므로 반드시 고려되어야 하는 영역이다. 본 연구에서는 FLAC2D Version 7.0을 이용하여 EDZ가 없는 경우(No EDZ), EDZ가 있으며 거리에 따라 일정한 물성을 갖는 경우(Uniform EDZ), EDZ가 있으며 거리와 위치에 따라 무작위 물성을 갖는 경우(Random EDZ) 3가지로 나누어 비교하여 손상대 유무에 따른 수리-역학적 복합거동 분석을 통해 안정성 해석을 진행하였다. 그 결과 터널 변위의 경우 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 평균 423 %, Uniform EDZ에 비해 16 % 크게 나타났다. 지하수 유입량은 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 최대 17.3 %, Uniform EDZ에 비해 10.8 % 증가하였다. 굴착 후 응력재분배에 의해 터널 주변의 투수계수는 터널 벽면 모서리 부분과 터널 천정 부근에서 최대 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 측압계수가 증가함에 따라 터널 벽면 주변의 투수계수는 부분적으로 증가하지만 터널 전면에서의 지하수 유입량은 감소하는 경향을 보였다. FLAC3D를 이용한 역학적 해석에서도 FLAC2D와 유사한 결과를 보였으며 터널 굴착 진행에 따른 소성대의 발생으로 인한 약간의 차이를 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권6호
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• pp.2174-2181
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• 2024

In this work, Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃-SmPO₄ dual-phase ceramics were prepared via in-situ synthesis process, which is a potential novel nuclear waste form for immobilizing the fission product ⁹⁰Sr and the trivalent actinide radionuclides in high-level waste (HLW). And the preparation technology, microstructure and chemical durability of Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃-SmPO₄ dual-phase ceramics were systematically investigated. It was confirmed that the optimum microwave-sintering temperature (1050 ℃) and heat preservation time (1.5 h) is estimated by Archimedes method. Besides, the as-prepared samples that were consisted of strontium zirconium phosphate (SrZP) and monazite showed the remarkable densification, in which the two crystalline phases were intermixed well with each other. Meanwhile, the formation and evolution of microstructure was also consistent with the variational rule of Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃/SmPO₄, indicating that there was not mutual reaction during the in-situ synthesis process. The PCT and MCC-1 experimental results demonstrated that the elemental normalized leaching rates of tested samples are all at a low level (LR_Sr ~10^-4 g·m^-2·d^-1, LR_Zr ~10^-8-10^-6 g·m^-2·d^-1, LR_Sm ~10^-7-10^-5 g·m^-2·d^-1 and LR_P ~10^-4 g·m^-2·d^-1). It is indicated that Sr_0.5Zr₂(PO₄)₃-SmPO₄ dual-phase ceramics possesses excellent chemical durability for HLW disposal.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제31권2호
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• pp.105-113
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• 2006

사용후핵연료의 처분을 위해 사용되는 캐니스터 주변 완충재의 공극 내 지하수는 방사분해에 의해 산화제를 발생한다. 캐니스터 주변의 탄소강의 부식을 결정하는 산화제에 의해 야기된 음 전류 밀도를 계산하기 위하여 수학적 모델을 이용하였다. 실린더 좌표계에서 음 전류 밀도를 구할 수 있는 해석해를 유도하였다. 직교 좌표계와 실린더 좌표계에서 구한 음 전류 밀도를 서로 비교하였다. 방사분해 계산을 위한 선원항 및 흡수선량률은 ORIGEN2와 MCNP 컴퓨터 코드를 이용하여 계산하였다. 새로운 모델을 이용하여 부식을 억제할 수 있는 처분용기 반경을 결정하였다. 계산 결과 실린더 좌표계에서의 해를 이용할 경우 기존의 Marsh 모델보다 음 전류 밀도 값을 25 % 감소시켰다.