• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권1B호
• /
• pp.51-60
• /
• 2006

산업활동으로 인해서 발생하는 제강슬래그와 최근 선진국에서 환경개선 및 오염방지를 위한 용도로 활용하고자 활발히 연구되고 있는 제올라이트 등의 다공성 재료를 오염된 하천의 정체수역에 설치하여 저비용으로 수질을 개선시킬 수 있는 기법은 폐기물의 재이용 측면과 하천수질개선 측면에서 매우 필요하다. 현재 제철소에서 발생하는 부산물인 제강슬래그의 화학적성분은 주로 CaO, $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 함유되어 있다. 제강슬래그는 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터나 흡착재로 이용하기에 좋은 이점을 지니고 있다. 그리고 제올라이트는 양이온 교환특성, 흡착특성, 촉매특성, 탈수 및 재흡수특성 등의 이점을 지니고 있어서 축산농가의 환경개선, 도시의 생활하수의 처리, 공업폐수 처리, 음료수 수질개선, 방사성폐기물 처리 및 방사성 물질의 오염방지 등에 응용되고 있다. 그러므로 제강슬래그나 제올라이트를 Mattress/Filter의 채움재 및 수질정화용 여재로 활용함으로써 수질개선 등 효과를 동시에 얻을 수 있다. 본 연구에서는 제강슬래그와 제올라이트가 정체수역에 설치되는 Mattress/Filter시스템의 채움재로 활용할 때 공극률에 따른 수질개선효과를 파악하기 위하여 공극률을 38.6%인 P1, 45.8%인 P2 및 49.8%인 P3로 변화시켜 각각의 유입수와 유출수의 pH, DO, T-N, T-P 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선에 사용된 Mattress/Filter시스템은 오염된 하천수가 Mattress/Filter시스템의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 다공질에 의한 여과작용과 생물막에 의한 접촉작용, 흡착작용 및 생물분해작용 등을 촉진시키는 기능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 제강슬래그 및 제올라이트를 채움재로 사용한 Mattress/Filter 시스템은 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과를 증대시키고 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연환경에서 하천정화에 이용될 수 있는 시스템임을 확인할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제6권2호
• /
• pp.115-122
• /
• 2018

본 논문에서는 원자력발전소 해체 시 다량으로 발생하는 폐기물에 대한 최종 처분량을 줄이기 위한 방안으로 콘크리트 폐기물을 재활용하는 방안에 대해 기존 문헌의 실험 결과를 토대로 비교 및 분석을 수행하였다. 콘크리트 폐기물을 재활용하는 방안 중 순환 골재로 활용할 경우, 혼입률에 따라 콘크리트 강도가 최대 30~40% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 다만, 순환 골재의 품질 관리가 양호할 경우 재활용 콘크리트를 구조용 재료로서 사용하는 데 큰 문제가 없는 것으로 판단된다. 재생 시멘트로 활용할 경우, 재생 시멘트의 혼입률이 증가할수록 콘크리트 또는 모르타르의 강도가 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 재생 시멘트로 활용할 경우 구조용보다 대형 방사성 폐기물 최종 처분 시 충전용으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 본 논문은 향후, 고리 1호기 등 원자력발전소 해체 시 처분 물량 및 해체 비용 절감 등을 위한 방안 마련에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제7권5호
• /
• pp.333-338
• /
• 2013

일반적으로 방사선 선원의 강도는 거리의 역자승 법칙을 따른다. 그러나 방사선 선원과 검출기와의 거리가 가까울수록 거리의 역자승 법칙 실험은 이론과 실험의 일치하지 못하는 오류를 가져오게 된다. 본 연구에서는 방사선 선원과 검출기와의 거리에 따른 거리의 역자승 법칙이 실제 실험에서는 정확하게 성립하지 않는 이유를 실험적으로 확인하였다. 그리고 이 문제를 해결하기 위하여 측정된 방사능을 보정하기 위하여 보정계수를 실험적으로 얻었다. 측정에 사용한 검출기는 $2^{{\prime}{\prime}}{\times}2^{{\prime}{\prime}}{\phi}$ NaI(Tl) 신틸레이션 검출기를 사용하였고, 방사선에너지의 변화에 따른 효과를 확인하기 위하여 감마선 선원 $^{60}Co$(1.174 MeV, 1.333 MeV)와 $^{137}Cs$(0.662 MeV)에 대한 실험도 병행하였다. 측정에서 얻어진 거리의 역자승 법칙의 결과들을 보정계수를 이용하여 측정값들을 보정한 결과 거리의 역자승 법칙과 매우 일치하는 경향을 보였고, 오류에 대한 원인을 실험적으로 확인하였다. 이러한 결과는 유한한 체적을 가진 검출기를 사용하여 방사선의 강도가 거리의 역자승에 반비례하는 실험을 할 경우 모두 해당되는 문제이므로 본 연구의 결과는 방사선계측 분야에 매우 유용하게 사용되어질 것으로 사료된다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.11-21
• /
• 2013

현재 고준위 방사성 폐기물 심층 처분 시스템에서 기본 완충재 물질로서 건조밀도 1.6 g/$cm^3$의 경주산 칼슘 벤토나이트를 사용하고 있으나, 열전도도가 낮은 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기준 완충재의 열전도율을 0.8 W/mK에서 1.0 W/mK로 향상시키기 위한 목적으로 다양한 첨가제를 다양한 혼합 방법을 통해 배합하고 열전도도를 측정하였다. 첨가제는 CNT(Cabon Nano Tube), Graphite, Alumina, CuO 및 $Fe_2O_3$ 등을 사용하였다. 혼합 방법의 경우, 핸드 믹서기를 통한 건식혼합, 습식 Milling 혼합, 건식 Ball Mill 혼합 등을 실시하였다. Ball Mill 혼합의 경우가 가장 균일하게 혼합되었기 때문에, 값의 편차가 가장 적었고 열전도도 증가율이 가장 좋았다. 지금까지 수행된 시험에서 소량의 고열전도 물질의 첨가로 경주산 칼슘 벤토나이트의 열전도도를 1.0 W/mK 수준으로 용이하게 증가시킬 수 있음을 실험적으로 확인할 수 있었다. 결론적으로, 본 연구에서 제시된 열전도 향상 방법은, 첨가제 혼합이 벤토나이트의 기본 성질인 팽윤압과 수리전도도에 미치는 영향까지 제시된다면, 국내 고준위폐기물 처분장의 개념 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.23-29
• /
• 2013

경제적이고 우수한 핵확산저항성을 갖는 파이로공정의 핵심 단위공정인 전해제련 공정에서 U와 TRU를 동시에 회수하기 위해 환원전극으로써 LCC가 사용된다. 한가지 원소만을 회수하는 금속음극과는 달리 LCC는 전기화학적으로 U와 TRU의 선택적 분리가 어려워 핵확산저항성을 높이는 기술의 핵심이라고 할 수 있다. LCC를 담아놓는 LCC 도가니는 U나 TRU로만 전착되어야하기 때문에 도가니는 전기적으로 절연되어야 한다. LCC와의 안정성과 회수된 TRU 및 용융염과의 화학적 안전성은 물론 공정 중 전착될 수 있는 금속 Li과의 반응성도 고려되어야하므로 LCC 도가니의 소재 특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는 $Al_2O_3$, MgO, $Y_2O_3$, BeO 네 가지 대체 세라믹 소재의 화학적 안정성을 $500^{\circ}C$에서 모의 LCC로 열역학적 및 실험적으로 평가하였다. 세라믹 기판 위의 LCC 접촉각은 화학적 반응성을 예측하기 위해 시간에 따라 측정하였다. $Al_2O_3$는 가장 낮은 화학적 안정성 갖고 BeO는 재료 내에 존재하는 기공은 접촉각감소에 영향을 주었다. MgO, $Y_2O_3$는 우수한 화학적 안정성을 나타내었다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제5권2호
• /
• pp.113-122
• /
• 2007

본 연구에서는 타당한 지하조건을 모사하기 위한 실험장치를 글로버박스(Glove-box) 내에 설치하고 천연지하수 및 자연균열을 가진 화강암 시추코어를 이용하여 핵종이동 실험을 수행하였다. 암반코어의 균열을 통한 지하수 유동을 해석하기 위하여 비수착성 음이온 핵종인 Br로 지하수 유동실험을 수행하였다. 암반 균열을 통한 우라늄 이동 실험결과에서 유출된 우라늄의 파과곡선이 비수착성 핵종인 Br와 유사한 거동을 보여주었는데, 이는 주어진 지하수 조건에서 우라늄이 주로 탄산염과 결합된 음이온 복합체로 이동하기 때문인 것으로 추정된다. 아울러 균열충전광물에 대한 우라늄의 회분식 수착실험을 수행한 결과, 균열충전광물에 대한 우라늄의 분배계수 $K_d$는 약 2.7 mL/g로 낮게 나타났다. 이러한 우라늄 수착실험 결과는 빠른 유출을 보인 우라늄 이동실험 결과와 일치한다. 균열암반을 통한 우라늄 이동의 지 연 특성을 보다 자세히 분석하기 위하여 회분식 수착실험으로 부터 구한 $K_d$값을 이용해 지연인자 $R_d$값 $({\sim}16.2)$를 구하고 이동실험 결과로부터 구한 $R_d$값 $({\sim}14.3)$과 비교한 결과, 서로 매우 유사한 지연인자 값을 가진다는 것을 알 수 있었다. 이는 화강암 코어의 균열을 통한 우라늄의 이동 지연이 주로 균열충전광물에 의해 이루어지고 있음을 의미하는 것이라고 하겠다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.103-116
• /
• 2006

본 논문은 국내 PWR 발전소에서 S/G tube 재질로 사용되고 있는 Inconel 600 및 690에 대한 부식 실험을 수행함으로써 작업자들의 주요 피폭원인 $^{58}Co,\;^{60}Co,\;^{51}Cr,\;^{54}Mn,\;^{59}Fe$의 생성량을 예측하고자 하였다. 이를 위해 Inconel 600 및 690 재질로 총 12개의 시편을 제작하여 실제 발전소의 운전조건과 유사하거나 가혹한 조건에서 전면 부식실험을 pH별로 20일씩 총 60일간 수행하였고, 실험 결과를 정량적으로 분석하기 위해 GDS(Glow Discharge Spectrometer) 장비를 사용하였다. GDS 장비를 이용하여 정량적으로 분석한 결과 pH 7 및 9에서는 Inconel 600이 Inconel 690에 비해 부식이 잘 되는 것으로 나타난 반면, pH 4에서는 Inconel 690이 부식이 더 잘 되는 것으로 평가되었다. 이러한 경향을 보이는 것은 과도상태의 영향이 과도하게 반영된 것에 기인한 것으로 비교적 정확한 결론을 도출하기 위해서는 장시간의 부식 실험을 수행함으로써 과도상태에 의한 영향을 최소화해야 할 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.343-353
• /
• 2017

KAERI의 PRIDE 시설에서 공학규모의 전해환원용 원료물질인 $UO_2$ 다공성펠렛 제조를 위해 공정과 장치를 최적화시킨 내용을 다루었다. $UO_2$ 분말과 별도로 attrition 밀링된 대용산화물 분말을 출발분말로, 정밀 칭량을 통해 사용후핵연료 조성을 모사하였다(Simfuel). Simfuel 분말은 각각 tumbling mixer로 혼합하여 균질화 하고, rotary press로 성형하여 furnace를 이용해 소결하였다. $4%\;H_2-Ar$ 분위기에서 $1450^{\circ}C$ 24시간 고온 열처리하여 제조된 소결펠렛은 $6.89g{\cdot}cm^{-3}$의 벌크밀도를 가지며 이는 후속 전해환원 공정의 요구에 부합한다. 소결된 다공성펠렛의 미세구조 관찰을 통해 다공성 기지상과 함께 산화/금속 석출물이 관찰되어 사용후핵연료의 상이 모사됨을 확인하였다. 본 결과는 향후 공학규모 이상의 파이로 연구를 위한 $UO_2$ 다공성펠렛 제조에 중요한 기초자료로 활용 될 것이다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.33-39
• /
• 2010

산화물 사용 후 핵연료를 처리하는 전해환원공정에서는 LiCl 용융염계에서 산소가 생성되는 반응을 수반하게 되며, 생성된 산소로 인해 반응기의 구조재료를 상당히 부식시킬 수 있는, 화학적으로 심각한 반응환경을 조성한다. 따라서, 고온 용융염을 다루는 전해환원 공정장치를 위해서는 최적의 재료를 선택하는 것이 필수적이다. 본 연구에 서는 리튬용융염, $675^{\circ}C$, 216시간동안 산화분위기에서 코팅이 안 된 초합금과 코팅된 초합금 시편의 고온 부식연구를 수행하였다. IN713LC 초합금 시편에 aluminized NiCrAlY bond 코팅 후 $Y_2O_3$ top 코팅을 하였다. 코팅이 안 된 초합금은 부식층의 빠른 성장응력과 열적응력에 의한 부식층의 박리로 명확한 무게손실을 보인다. 탑 코팅의 화학적 및 열적 안정성으로 인해 고온 리튬용융염을 다루는 구조재료의 부식 저항성이 증가함을 확인할 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제39권6호
• /
• pp.42-48
• /
• 2002

다목적 방사선 조사장치의 설계, 제작 및 성능검사에 대해 기술하였다. 세슘-137을 사용한 다목적 방사선조사장치는 생물학에서 저선량 방사선에 대한 영향연구, 혹은 TLD(Thermo Luminescent dosimeter)의 교정을 위해 사용되어진다. 본 조사장치는 방사선 동위원소를 안전한곳에 저장하고 있다가 방사선조사시에만 조사실로 180도 회전하여 설정된 시간만큼 시료에 방사선 조사가 이루어 진 후, 사용이 끝나면 다시 차폐된 저장위치로 복귀하게된다. 제어시스템은 PLC 기반으로 구축하여 저선량율 조사장치의 시제품을 제작하였으며, 또한 컴퓨터를 통해 방사선 조사장치의 제어 및 세부 동작 상태 등을 실시간 검색, 원격제어 및 관리 할 수 있는 종합 관리 프로그램을 개발하였다. 조사실 내부 구성은 시료의 종류에 따라 최대 20RPM까지 다양하게 회전하면서 균일 조사될 수 있도록 조사실 및 챔버를 설계 제작하였으며, 조사실내 넣을 수 있는 조사체 최대 용량은 4.5리터이다. 조사실내의 방사선량의 분포도는 가프크로믹 필름을 사용하여 측정한 결과 2Ci 범위내에서 세슘-137의 경우 공기중에서 0.13cGy/min이었고 일반 물질과 등가인 물에서는 0.11cGy/min로 나타났으며, 오차는 약 ${\pm}$7%의 한도내에서 균일한 분포를 보였다. 또한 실제 누설선량은 조사실 밖 표면에서 최대 0.35mR/hr이였으며 1m 떨어진곳에서는 최대 0.03mR/hr로 허용치 이내였다.