• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권4호
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• pp.1-11
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• 2003

압축력의 변화에 따른 균열 간극변화 양상을 측정하고 간극변화와 수리전도도와의 관계를 파악하기 위해 이 연구에서는 다섯 단계의 수직 일축압축력을 균열면에 연속적으로 가하면서 고해상도의 공초점 레이저 스캔 현미경 (confocal laser scanning microscope; CLSM)을 이용하여 간극의 크기를 측정하고 디지털 이미지를 획득하였다. 기존의 연구들과는 달리 이 연구의 측정방법은 압력변화에 대한 동일시료 간극의 반응을 연속적으로 파악할 수 있는 점이 특징이다. 측정결과는 간극크기가 일정하지 않은 불평탄한 균열형태를 매우 잘 나타내었다. 균열 조도(roughness)로 인해 압력에 따른 간극 변화량은 일정하지 않고 부분마다 다름을 보였다. 각 압력단계에서 간극변화에 따른 투수성 변화양상을 파악하고자 실내투수시험을 병행하여 실시한 결과, 각 압력단계에서의 투수성 변화도 일정한 감소율을 나타내지 않고 간극 변화율이 크더라도 투수율은 오히려 작은 경우도 관찰되었다. 현미경을 통해 측정한 물리적 간극과 실제 유체유동 경로가 되는 수리간극의 크기 차이를 파악하기 위해 계산을 한 결과, 미미한 갈이지만 물리적 간극보다 작은 크기의 수리간극이 구해졌다. 또한, 실내투수시험 결과를 이용하여 구한 투수계수는 삼승법칙을 따르지 않는 것으로 드러났으며, 이러한 사실들은 균열 양쪽이 서로 평행하지 않고 불평탄한 양상을 가짐을 의미하는 것으로서, 현미경을 통해 직접 관찰한 간극양상과 잘 일치하는 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권6호
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• pp.639-652
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• 2012

A three-dimensional discrete fracture network model was developed in order to simulate the hydraulic characteristics of a granitic rock mass at Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) Underground Research Tunnel (KURT). The model used a three-dimensional discrete fracture network (DFN), assuming a correlation between the length and aperture of the fractures, and a trapezoid flow path in the fractures. These assumptions that previous studies have not considered could make the developed model more practical and reasonable. The geologic and hydraulic data of the fractures were obtained in the rock mass at the KURT. Then, these data were applied to the developed fracture discrete network model. The model was applied in estimating the representative elementary volume (REV), the equivalent hydraulic conductivity tensors, and the amount of groundwater inflow into the tunnel. The developed discrete fracture network model can determine the REV size for the rock mass with respect to the hydraulic behavior and estimate the groundwater flow into the tunnel at the KURT. Therefore, the assumptions that the fracture length is correlated to the fracture aperture and the flow in a fracture occurs in a trapezoid shape appear to be effective in the DFN analysis used to estimate the hydraulic behavior of the fractured rock mass.

• 터널과지하공간
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• 제24권2호
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• pp.176-186
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• 2014

절리면의 수리특성에 영향을 미치는 요소는 절리면의 거칠기, 절리면의 틈새, 충진물 등이 있다. 본 연구에서는 절리면의 거칠기에 따른 수리특성을 분석하고자 Barton and Choubey(1977)가 제안한 표준 프로파일을 이용하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 인공 프로파일을 생성시켰다. 표준 프로파일과 인공 프로파일을 조합하여 유동채널 모델을 제작하였으며, 최소 간극의 변화와 유동채널의 형상에 따른 수리특성을 수치해석적으로 분석하였다. 두 프로파일이 이루는 최소 간극지점을 통과한 이후 유동면적이 증가하는 지점에서 최대 유동률을 나타냈으며, 최소 간극이 증가할수록 최대 유동률은 감소하였다. 또한 유동채널의 형상과 유동채널내의 최소 간극 지점의 위치가 모델마다 상이하기 때문에 단위면적당 최대 유동률은 모델마다 다른 값을 나타내고 있었다. 유동채널 내의 역학적 간극과 수리적 간극은 1.07 ~ 3.00 배 정도의 차이를 나타내고 있으며, 본 수리해석에서 분석된 $A_i$ 값과 역학적 간극은 $e_m=0.519A^{0.7169_i}$의 관계를 나타내고, 수리적 간극은 $e_h=0.6182A^{0.239}_i$의 관계를 나타는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.283-292
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• 2016

본 연구는 절리의 수리간극의 변화가 절리암반의 수리상수에 미치는 영향을 평가하기 위하여 등가유로관 연결구조에 기반을 둔 이차원 DFN(discrete fracture network) 유체유동 해석 프로그램 코드를 개발하고 수리간극 변화를 고려한 수치실험을 수행하였다. 수치실험에 사용된 이차원 DFN 시스템은 두 절리군을 사용하여 절리의 방향성, 빈도 및 길이분포를 고정하고 절리의 수리간극을 절리군별로 서로 다른 일정한 값을 갖는 경우와 수리간극이 확률분포 특성을 갖는 경우를 고려하였다. 추계론적으로 생성한 총 216개의 $20m{\times}20m$ DFN 블록에 대하여 블록수리상수가 산정되었다. 수리간극의 변동성은 이차원 DFN 시스템의 이방성 및 등가연속체 취급 가능성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권1호
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• pp.45-58
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• 2000

다양한 하중 조건하의 암석 절리에 대한 수리적 거동을 규명하기 위해서 수리전단 시험이 가능한 주기 전단시험 시스템을 설계, 제작하였다. 실험실에서 인공 절리 시료에 대한 압축,전단 조건하의 수리 시험을 실시하였다. 시험 전의 시료에 대한 3차원 간극 측정을 통해 절리의 간극 분포 특성을 규명하였다. 수직응력에 따른 투수계수 변화는 기존 수리 모델과 잘 일치하였다. 전단 하중하의 수리적 거동은 초기에는 팽창 특성을 따랐으며, 팽창의 증가에 따라 투수계수가 커겼다. 전단이 진행됨에 따라 유동률은 충전물 생성과 간극의 엇갈림으로 인해 다소 일정해졌다. 주기전단 하의 수리 거동 역시 돌출부 손상과 충전물 생성의 영향을 받았다. 또한 압축과 전단 하중하의 수리 간극과 역학 간극의 관계가 조사, 비교되었다.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.328-336
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• 1999

본 연구에서는 암석절리에 대한 수리-역학적 거동이 동시에 가능한 실내시험장치로서 회전식 전단시험기를 제작 하였다. 회전식 전단시험기는 시료의 양 끝에 비틀림 모멘트를 가함으로써 전단응력을 발생시키도록 하였다. 실험결과 회전식전단시험에 의한 절리의 최대전단강도는 직접전단시험에 의한 값보다 과소평가되었다. 이는 비틀림에 의한 전단응력이 회전축의 반경에 따라 변하며 특히 회전축 중심부에서는 전단응력이 거의 작용하지 않기 때문인 것으로 판단된다. 절리에서의 유체유동은 절리 거칠기, 접촉 면적, 초기간극 등에 의해 주로 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 초기간극의 측정을 통하여 전단-유동에 대한 수리 간극과 역학적 간극사이의 관계를 알아보았다. 초기간극의 측정과 전단-유동 상호작용시험의 결과에 근거하여, 역학적 모델과 삼승법칙으로부터 계산된 역학적 간극과 수리 간극은 체적 팽창이 발생함에 따라 증가하며 이들 사이에는 좋은 선형관계가 있음을 보였다. 그러나 수리 간극과 역학적 간극사이에는 다소 차이가 발생하였는데 이는 평행 평판모델에 의해 예측된 거동으로부터 수리 간극이 벗어남을 나타낸다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.109-118
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• 2007

굴착손상영역(EDZ)은 굴착으로 인해 현지 암반이 역학적으로 손상을 입게 되어 응력상태, 변위상태, 암반의 안정성, 지하수의 흐름상태 등에 변화가 일어나는 영역을 의미한다. EDZ의 역학적 특성과 관련한 많은 연구들이 수행되었지만, EDZ에서의 지하수 유동 특성에 관한 연구는 아직 부족한 수준이다. 본 연구에서는 굴착으로 인한 수리-역학 상호작용(coupling)에 의해 굴착면 주변의 수리적 간극값이 변하는 영역을 수리적 굴착 thstkdduddudr이라 정의하고, 이를 3차원 분리단열망(DFN)에 적용시켜 보았다. 이를 통해 수리적 간극변화가 3차원 불연속 망에서의 전반적인 지하수 유동에 미치는 영향을 파악하였다. 또한 3차원 DFN 지하수 유동 해석 시 주로 이용되는 수두 조건과 유량 조건의 적용성을 고찰하였다. 해석 결과 수리-역학적 상호거동에 의해 발생하는 굴착면 주변의 수리적 간극변화는 터널 내부로 유입되는 유량에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 DFN 해석 시 다양한 경계조건에 따른 상이한 결과를 토대로 보다 합리적인 경계조건 설정에 대한 방향을 제시하였다. 마지막으로 실제 현장에서 수리해석을 실시한 자료를 바탕으로 수리적 간극 값의 변화를 고려할 때와 고려하지 않을 때의 유입유량 차이를 통해, 3차원 지하공동의 지하수 유동해석 시 수리적 간극 값의 변화를 고려하는 것이 보다 더 보수적인 결과를 나타내는 것을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권1호
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• pp.9-16
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• 2010

Experimental examinations for evaluating fracutres were conducted by using transparent replicas of a single fracture in order to obtain the fracture data to contribute to the methodlogy on how to improve the definitaion of representative parameter values used for a parallel plate fracture model. Quantitative aperture distribution and quantitative tracer concentration data at each point in time were obtained by measuring the attenuation of transmitted light through the fracture in high spatial resolution. the representative aperture values evaluated from the multiple different measurement methods, such as arithmetic mean of aperture distribution measured by the optical method, transport aperture evaluated from the tracer test, and average aperture evaluated from the fracture void volume measurement converged to a unique value that indicates the accuracy of this experimental study. The aperture data was employed for verifying the numerical simulation under the assuption of Local Cubic Law and showed that the calculated flow rate through the fracture is 10%-100% larger than hydraulic test results. The quantitative tracer concentration data is also very valuable for validating existing numerical code for advection dispersion transport in-plane heterogeneous fractures.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.133-141
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• 2007

굴착손상영역(EDZ)은 굴착으로 인해 현지 암반이 역학적으로 손상을 입게 되어 응력상태, 변위상태, 암반의 안정성, 지하수의 흐름상태 등에 변화가 일어나는 영역을 의미한다. EDZ의 역학적 특성과 관련한 많은 연구들이 수행되었지만, EDZ에서의 지하수 유동 특성에 관한 연구는 아직 부족한 수준이다. 따라서 본 연구에서는 굴착으로 인해 굴착면 주변의 수리적 간극이 늘어나는 영역을 산정하여 '수리적 굴착손상영역'이라 정의하고 이를 위해 수리-역학적 상호작용(coupling)해석을 수행하였다. 이는 개별 불연속면 망의 생성을 통한 역학적, 수리적 변화의 모사가 가능한 개별요소법(discrete element method; DEM)을 이용하여 수행하였다. 이를 통해 EDZ에서 지하수의 흐름에 영향을 미치는 각종 조건들(불연속면의 간극, 불연속면 군의 방향, 불연속면 군의 길이, 불연속면의 각도 등)의 변화와, 응력분포, 지하수의 유동 등으로 인해 수리적 간극 값이 어떻게 변화하는지를 파악하였다. 이 결과를 토대로 수리적 간극이 커지는 영역, 수리적 EDZ를 공동 주변의 불연속면 방향에 수직 방향으로 존재하는 타원형의 형태로 모델링 하였다.

• 지질공학
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• 제12권2호
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• pp.151-166
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• 2002

보조수자원 확보로서의 지하수 개발은 안정적인 물 확보측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 지하수 개발공에서 양수량 증가 및 오염물질 제거를 위한 방법으로 공압파쇄기술이 선진 외국에서 개발되어 최근 많이 활용되고 있다. 이 연구는 공압파쇄기술 및 방사성패기물 지하 심부 처분 시 만들어지는 자연방벽에서의 손상발달에 의해 새로이 발생하거나 간극이 커진 딘일불연속면에서의 투수특성을 구명하기 위한 연구이며, 지하수 개발공에서의 양수량 증가 및 오염의 확산/치료 연구에 있어서 기초자료로 활용될 수 있다. 이 연구의 결과로는 봉압, 수리학적 간극 및 투수성과의 상관관계에서 봉압의 증가에 따라 수리학적 간극은 지수적으로 감소하는 경향을 보이고 있고, 동일한 봉압에서 간극에 따른 투수성 변화를 비교해 보면 간극이 커질수록 투수성 또한 증가하는 특징을 알 수 있다. 특히 중·조립 화강암에서의 간극에 따른 투수성 증가가 세립 화강암에서 보다 크다는 것을 알 수 있다.