• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.179-187
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• 2009

Bentonite-based grouting has been popularly used to seal a borehole installed for a closed-loop vertical ground heat exchanger in a geothermal heat pump system (GHP) because of its high swelling potential and low hydraulic conductivity. The bentonite-based grout, however, has relatively lower thermal conductivity than that of ground formation. Accordingly, it is common to add some additives such as silica sand to the bentonite-based grout for enhancing thermal performance. In this study, graphite is adapted to substitute silica sand as an addictive because graphite has very high thermal conductivity. The effect of graphite on the thermal conductivity of bentonite-based grouts has been quantitatively evaluated for seven bentonite grouts from different product sources. In addition, comparisons of viscosity between applications of graphite and silica sand as additives has been carried out. In conclusion, using graphite has thermal conductivity about three times higher than that of silica sand.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.5-12
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• 2010

차수재로서 벤토나이트를 혼화재로 사용한 혼합토가 매립장, 제방, 댐 등의 다양한 구조물의 차수재로서 많이 이용되고 있다. 그러나 시공 시 외부하중, 성토하중 등에 의한 차수층의 전단파괴가 발생하여 침투수의 침투 등이 예상 되지만 일반적으로 혼합토의 투수계수만 고려할 뿐 혼화재양에 따른 강도변화는 고려하지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 벤토나이트 함량의 변화가 혼합토의 투수 및 강도에 미치는 영향에 대하여 고찰하고자 B댐 축조현장 부근 하상시료에 벤토나이트를 0~4%로 변화하면서 일련의 투수시험 및 강도시험을 실시하였다. 시험결과 투수계수는 벤토나이트 함량 4%에서 2.085E-07cm/sec의 값을 가지는 것으로 나타났다. 일축압축강도 및 인장강도는 벤토나이트 함량이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으나, 삼축압축(CD)시험에 의한 벤토나이트 혼합토의 전단강도는 벤토나이트 함량 변화의 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.45-52
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• 2006

흙차수층을 설계할 때 혼합되는 벤토나이트의 적정량을 구하는 식을 유도하였다. 벤토나이트는 포화될 경우 팽창성이 큰 흙이며 또한 최대로 팽창한 경우에도 투수계수는 $1\times10^{-7}cm/sec$ 이하를 유지한다. 이러한 벤토나이트의 성질을 이용하여 벤토나이트를 일반 흙과 혼합할 때 불투수층의 조건을 만족시키는 혼합율을 구하는 이론식을 구하였다. 그 개념은 포화된 벤토나이트가 흙 속의 간극을 채우면, 물은 벤토나이트로만 흐르게 되고, 벤토나이트는 불투수층으로서의 조건을 만족시키므로 그 결과 벤토나이트 혼합토 역시 차수층으로서의 조건을 만족시킨다는 것이다. 본 이론을 입증하기 위한 실험을 실시하였으며, 실험결과로부터 차수층을 얻기 위한 적정 혼합율을 구하는 방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.47-55
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• 2007

본 연구에서는 흙-벤토나이트월과 같은 차단벽체에 대한 전기전도도 모니터링 기법의 적용성을 평가하였다. 벤토나이트 함량, 투수계수 및 중금속 농도에 따른 전기전도도 변화를 파악하기 위하여 투수실험과 주상실험을 실시하였다. 흙-벤토나이트 혼합 다짐시편의 전기전도도는 벤토나이트 함량이 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 흙-벤토나이트 차단벽체의 투수계수는 벤토나이트 함량과 반비례하는 경향을 나타내었으며, 전기전도도와도 반비례하는 경향을 나타내었다. 주상실험을 통하여 전기전도도 파과곡선과 농도 파과곡선을 동시에 구할 수 있었다. 이 결과는 전기전도도 측정기법이 벽체 내부의 임의 지점에서 중금속의 이동을 감지하고 오염물질의 누출 가능성을 확인하는 유용한 방법으로 활용될 수 있음을 나타낸다. 본 연구결과에 의하면 전기전도도 측정기법이 차단벽체 모니터링에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.561-577
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• 2021

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 압축 벤토나이트 완충재는 지하수 유입으로 인해 포화되어 팽윤하고, 이때 발생하는 팽윤압으로 인해 벤토나이트가 처분공 주변 암반 균열 내로 침투하게 된다. 침투한 벤토나이트는 지하수 흐름에 노출되어 공학적방벽 외부로 침식될 수 있고, 이러한 벤토나이트 완충재의 침식 및 질량 유실은 공학적방벽의 물리적 건전성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 심층처분시스템의 장기 건전성을 평가하기 위해 지하수 유입과 완충재의 암반 균열 침투에 따른 완충재와 근계암반 사이의 상호작용이 평가되어야 한다. 본 연구에서는 유사정적 공진주 시험기를 이용하여 벤토나이트 완충재의 암반 균열 침투가 근계암반의 역학적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 국내 심층처분장의 완충재 재료로 고려되는 경주 벤토나이트와 한국원자력연구원의 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 디스크를 이용해 완충재 충전물이 포함된 등가연속체 절리 암반 시편을 모사하였고, 수직응력 및 포화여부에 따른 탄성파 속도 변화를 측정하여 절리면의 절리수직강성 및 절리전단강성 변화를 유추하였다. 본 연구에서 수행한 실내실험 결과는 향후 불연속면을 고려한 처분시스템 성능평가 해석의 입력변수로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권2호
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• pp.9-16
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• 1997

본 논문은 오염지역 또는 폐기물 매립지의 오염 차단용으로 사용될 수 있는 연직차폐기술을 연구하였다. 이를 위하여 슬러리월 재료에 대한 투수 및 화학반응실험을 통하여 적절한 배합비를 갖은 흙-벤토나이트, 시멘트-벤토나이트, 시멘트l플라이애쉬-벤토나이트, 플라스틱 콘크리트 혼합재료를 제시하였다. 벤토나이트 슬러리의 침출수 반응성 실험결과, 화학물질의 영향에 의하여 벤토나이트 슬러리가 국부적으로 응집이 이루어지고, 슬러리 현탁액이 제대로 형성되지 않는 현상이 발생하였다. 뒤채움재의 투수시험 결과, 시멘트-벤토나이트. 플라스틱 콘크리트, 흙-벤토나이트 순으로 투수 계수가 작게 나타났으며, 침출수와의 반응실험결과, 투수성은 약간 증가하는 것으로 나타났으나 큰 영향은 없는 것으로 나타났다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-9
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• 2016

In this study, thermal-hydrological-chemical modeling for the alteration of a bentonite buffer is carried out using a simulation code TOUGHREACT. The modeling results show that the water saturation of bentonite steadily increases and finally the bentonite is fully saturated after 10 years. In addition, the temperature rapidly increases and stabilizes after 0.5 year, exhibiting a constant thermal gradient as a function of distance from the copper tube. The change of thermal-hydrological conditions mainly results in the alteration of anhydrite and calcite. Anhydrite and calcite are dissolved along with the inflow of groundwater. They then tend to precipitate in the vicinity of the copper tube due to its high temperature. This behavior induces a slight decrease in porosity and permeability of bentonite near the copper tube. Furthermore, this study finds that the diffusion coefficient can significantly affect the alteration of anhydrite and calcite, which causes changes in the hydrological properties of bentonite such as porosity and permeability. This study may facilitate the safety assessment of high-level radioactive waste repositories.

• 소성∙가공
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• 제12권5호
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• pp.479-486
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• 2003

This paper presents an elastoplastic analysis for spent nuclear fuel disposal container and its 50 cm thick bentonite buffer to predict the collapse of the container while the horizontal asymmetric sudden rock movement of 10 cm is applied on the composite structure. This sudden rock movement is anticipated by the earthquake etc. at a deep underground. Elastoplastic material model is adopted. Drucker-Prager yield criterion is used for the material yield prediction of the bentonite buffer and von-Mises yield criterion is used for the material yield prediction of the container. Analysis results show that even though very large deformations occur beyond the yield point in the bentonite buffer, the container structure still endures elastic small strains and stresses below the yield strength. Hence, the asymmetric 50 cm thick bentonite buffer can protect the container safely against the 10 cm sudden rock movement by earthquake etc.. Analysis results also show that bending deformations occur in the container structure due to the shear deformation of the bentonite buffer. The finite element analysis code, NISA, is used for the analysis.

• 한국염색가공학회지
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• 제33권3호
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• pp.161-167
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• 2021

Polymer nanocomposite is considered a great alternative to solve the limitations that exist in a simple combination material, as well as to produce multifunctional and high-performance results. In this research, PVA/bentonite nanocomposite films were prepared based on the presence or absence of modification of nano-clay(bentonite) a SUPERGEL^® product, modification conditions and content, and the structural variation of the prepared PVA/bentonite nanocomposite films were examined. The effect of variations in the internal structure of the nanocomposite on mechanical and thermal properties was investigated. As a result of evaluating the thermal characteristics of the PVA/bentonite nanocomposite film based on the concentration of the modified bentonite, it was verified that the thermal characteristics and stability were improved because of interaction between the polymer and the modified nano-clay.

• 방사성폐기물학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-12
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• 2022

Bentonite is the most probable candidate to be used as a buffer in a deep geological repository with high swelling properties, hydraulic conductivity, thermal conductivity, and radionuclide sorption ability. Among them, the radionuclide sorption ability prevents or delays the transport of radionuclides into the nearby environment when an accident occurs and the radionuclide leaks from the canister, so it needs to be strengthened in terms of long-term disposal safety. Here, we proposed a surface modification method in which some inorganic additives were added to form NaP zeolite on the surface of the bentonite yielded at Yeonil, South Korea. We confirmed that the NaP zeolite was well-formed on the bentonite surface, which also increased the sorption efficiency of Cs and Sr from groundwater conditions. Both NaP and NaX zeolite can be produced and we have demonstrated that the generation mechanism of NaX and NaP is due to the number of homogeneous/heterogeneous nucleation sites and the number of nutrients supplied from an aluminosilicate gel during the surface modification process. This study showed the potential of surface modification on bentonite to enhance the safety of deep geological radioactive waste repository by improving the radionuclide sorption ability of bentonite.