• Advances in nano research
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• 제10권2호
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• pp.115-128
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• 2021

In this article, free vibration behavior of electro-magneto-thermo sandwich Timoshenko beam made of porous core and Graphene Platelet Reinforced Composite (GPLRC) in a thermal environment is investigated. The governing equations of motion are derived by using the modified strain gradient theory for micro structures and Hamilton's principle. The magneto electro are under linear function along the thickness that contains magnetic and electric constant potentials and a cosine function. The effects of material length scale parameters, temperature change, various distributions of porous, different distributions of graphene platelets and thickness ratio on the natural frequency of Timoshenko beam are analyzed. The results show that an increase in aspect ratio, the temperature change, and the thickness of GPL leads to reduce the natural frequency; while vice versa for porous coefficient, volume fractions and length of GPL. Moreover, the effect of different size-dependent theories such as CT, MCST and MSGT on the natural frequency is investigated. It reveals that MSGT and CT have most and lowest values of natural frequency, respectively, because MSGT leads to increase the stiffness of micro Timoshenko sandwich beam by considering three material length scale parameters. It is seen that by increasing porosity coefficient, the natural frequency increases because both stiffness and mass matrices decreases, but the effect of reduction of mass matrix is more than stiffness matrix. Considering the piezo magneto-electric layers lead to enhance the stiffness of a micro beam, thus the natural frequency increases. It can be seen that with increasing of the value of WGPL, the stiffness of microbeam increases. As a result, the value of natural frequency enhances. It is shown that in hc/h = 0.7, the natural frequency for WGPL = 0.05 is 8% and 14% less than its for WGPL = 0.06 and WGPL = 0.07, respectively. The results show that with an increment in the length and width of GPLs, the natural frequency increases because the stiffness of micro structures enhances and vice versa for thickness of GPLs. It can be seen that the natural frequency for aGPL = 25 ㎛ and hc/h = 0.6 is 0.3% and 1% more than the one for aGPL = 5 ㎛ and aGPL = 1 ㎛, respectively.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권5호
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• pp.1802-1813
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• 2023

Conjugate heat transfer between liquid metal and solid is a common phenomenon in a liquid-metal-cooled fast reactor's fuel assembly and heat exchanger, dramatically affecting the reactor's safety and economy. Therefore, comprehensively studying the sophisticated conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor is profound. However, it has been evidenced that the traditional Simple Gradient Diffusion Hypothesis (SGDH), assuming a constant turbulent Prandtl number (Pr_t,, usually 0.85 - 1.0), is inappropriate in the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of liquid metal. In recent decades, numerous studies have been performed on the four-equation model, which is expected to improve the precision of liquid metal's CFD simulations but has not been introduced into the conjugate heat transfer calculation between liquid metal and solid. Consequently, a four-equation model, consisting of the Abe k - ε turbulence model and the Manservisi k_𝜃 - ε_𝜃 heat transfer model, is applied to study the conjugate heat transfer concerning liquid metal in the present work. To verify the numerical validity of the four-equation model used in the conjugate heat transfer simulations, we reproduce Johnson's experiments of the liquid lead-bismuth-cooled turbulent pipe flow using the four-equation model and the traditional SGDH model. The simulation results obtained with different models are compared with the available experimental data, revealing that the relative errors of the local Nusselt number and mean heat transfer coefficient obtained with the four-equation model are considerably reduced compared with the SGDH model. Then, the thermal-hydraulic characteristics of liquid metal turbulent pipe flow obtained with the four-equation model are analyzed. Moreover, the impact of the turbulence model used in the four-equation model on overall simulation performance is investigated. At last, the effectiveness of the four-equation model in the CFD simulations of liquid sodium conjugate heat transfer is assessed. This paper mainly proves that it is feasible to use the four-equation model in the study of liquid metal conjugate heat transfer and provides a reference for the research of conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor.

• 대한환경공학회지
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• 제35권6호
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• pp.422-429
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• 2013

지구온난화와 도시 사막화에 따른 지표면의 온도 상승은 기상과 기후에 대한 실질적은 변화를 야기시킨다는 것은 경험적으로 잘 알려져 있다. 특히 사막화 지역에서는 사막 토양이 침투에 유리한 높은 기공성을 가졌음에도 불구하고 오히려 강우 시 강력한 유출(runoff) 현상에 의한 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 강수시 이러한 높은 유출 특성은 빠른 수분증발과 짧은 수자원순환주기에 의하여 집중호우를 발생시키고 지하수 자원을 고갈시키는 최악의 양극화 현상을 야기시키고 있다. 이러한 현상에 대한 물리적인 기전은 사막과 같은 토양에 높은 온도에 의한 강한 열적 부력현상에 의한 것으로 판단된다. 그러나 이러한 주제의 중요성에도 불구하고 이것에 대한 과학적인 연구가 제대로 이루어지지 않은 것으로 나타나고 있다. 본 논문에서는 이러한 현상에 대한 물리적인 가설에 대한 기전을 밝히기 위해 실험적인 연구와 수치 해석적 연구를 병행하였다. 실험적 연구를 위해 기공도 약 35%에 입도 2.0 mm를 가진 자갈성 모래를 가지고 토양 온도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 온도 변화에 대한 구체적인 변수는 case 1의 표준상태의 경우에는 지표면의 온도를 $15^{\circ}C$로 하였고, case 2의 경우는 $70^{\circ}C$ 비교적 높은 고온을 선택하여 각각 10회의 반복실험을 시도하여 평균값을 취하였다. $70^{\circ}C$를 선택한 이유는 캘리포니아 Coachella Valley이 검은 모래가 화씨 191도(섭씨 88도)까지 상승한다는 경험적 자료에 기초하였다. 실험 결과 온도가 $70^{\circ}C$인 경우는 $15^{\circ}C$인 경우에 비하여 유출(runoff)이 온도상승효과에 의하여 약 5% 이상 실질적으로 증가하는 결과를 보였으며 지하로 침투하는 침투량(infiltration)은 빗물의 양을 동일한 양으로 표준화 하여 보정한 경우 온도가 낮을 때 상대적으로 30% 정도 증가하는 현상을 나타내었다. 이러한 결과는 지표면 온도 상승이 지하수 고갈과 그에 따른 지반강하에 중요한 인자가 될 수 있음을 시사한다. 수치해석의 결과는 실험 결과와 비교할 때 온도상승에 의해 약 4.6% 정도 유출이 증가되는 것으로 나타나 실험결과와 비교적 잘 부합하였으며 강우량에 따른 변수 연구의 경우도 물리적으로 일관성이 있었다. 이러한 기본적인 연구 결과에 기초할 때 향후 보다 실질적인 시스템에 대한 연구가 가능할 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권6호
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• pp.721-732
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• 2016

2012년 7월부터 2016년 8월까지 GCOM-W1/AMSR2 마이크로파 센서 자료와 해양 현장수온 관측 자료 사이에서 획득된 총 162,264개의 일치점 자료를 활용하여 북서태평양 해역에서의 마이크로파 해수면온도 정확도를 검증하고 오차 특성을 분석하였다. AMSR2 해수면온도는 실측 자료에 대해 $0.63^{\circ}C$의 평균제곱근오차와 $0.05^{\circ}C$의 편차를 보였다. 위성 해수면온도와 현장 관측 해수면온도의 차이는 풍속, 해수면 온도, 연안으로부터의 거리, 열전선 등 다양한 요인에 의해 발생되었다. AMSR2 해수면온도는 낮시간 동안 낮은 풍속(< 6 m/s)에서 실측 해수면온도보다 높게 산출되는 일변동(diurnal effect)에 의한 오차를 보였다. 또한 겨울철에 평균제곱근오차가 커지는 경향이 나타났는데, 이는 해상풍의 풍속이 커질수록 해수면의 방사율이 높아져 해수면온도 산출 시 양의 편차가 발생할 수 있으므로 겨울철의 강한 바람이 해수면온도 오차를 증가시킨 것으로 추정되었다. 이 외에도 저온에서 저하되는 민감도와 육지에 의한 자료오염 또한 AMSR2 해수면온도의 오차를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있음을 확인하였다. 열전선에 따른 해수면온도 오차 특성을 분석한 결과 해수면온도의 공간 구배 크기가 커질수록, 열전선에 근접할수록 해수면온도 오차가 증가하였다. 본 연구는 북서태평양 해역 마이크로파 해수면온도의 정확도 검증 및 오차 특성 분석을 통해 향후 마이크로파 해수면온도를 활용하는 연구의 바탕을 마련하고자 하였으며, 연구 지역의 환경적 요인에 따라 발생할 수 있는 오차에 대한 분석이 선행되어야 보다 정확한 위성 관측 해수면온도를 얻을 수 있음을 제시하였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제13권1호
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• pp.31-39
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• 2009

목적 : 본 연구는 PRF(Proton Resonance Frequency)를 이용한 MR 온도감시 영상에서 시간 해상도를 keyhole방법 적용으로 향상시키고자하였다. 제시된 keyhole방법과 기존 온도영상 방법 사이의 비교를 위해 온도 값에 대한 RMS(Root Mean Square) 오차와 SNR(Signal to Noise Ratio)을 비교하였다. 대상 및 방법 : PRF 방법과 GRE(Gradient Recalled Echo)를 이용하여 MR 온도영상을 구현하였으며 장비로는 임상용 1.5T MRI 장치를 이용하였다. 인체모사 조직인 2% 한천 젤 팬텀과 돼지 근육조직으로 실험을 수행하였다. 2.45GHz대역의 마이크로파 발생장치로 MR호환 동축 슬롯 안테나를 구동하여 MRI장치 내에서 대상 조직과 팬텀을 5분간 가열하였다. 가열 직후 10분 동안에 순차적으로 MR 원 데이터를 획득하였다. 획득된 원 데이터는 PC로 전송되어 전체 위상을 부호화하여 얻은 원 데이터의 바깥영역과 K-space의 중앙 영역을 각각 128, 64, 32, 16으로 위상부호화된 데이터로 keyhole영상을 재구성하였다. 256개로 전체 부호화된 자체-참조 온도영상과 RMS 오차를 비교하였으며, zero-filling 영상과 SNR비교를 하였다. 결과 : keyhole 온도 영상에서 위상부호화 수가 128, 64, 32, 16으로 줄어들수록 RMS 오차로 산출한 온도의 차이가 0.538, 0.712, 0.786, 0.845$^{\circ}C$ 만큼 증가하였으나 SNR 값은 keyhole의 위상부호화 수가 줄어도 유지되었다. 결론 : 본 연구는 고정된 매트릭스 크기에 keyhole 방법 적용을 이용하여 온도 감시에서의 시간해상도 증가와 SNR 값을 유지하는 결과를 도출하여 성공적인 적용을 보여 주었다. 본 연구를 기반으로 한 다음 연구에서는 최적화된 변수를 이용한 keyhole 방법 적용으로 최소 온도 오차의 실시간 MR 온도 감시가 가능할 것이라 예상된다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.113-126
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• 2022

북극해 아메라시아 분지(Amerasia Basin)에 속한 척치 해저평원(Chukchi Abyssal Plain)의 지구조 역사(tectonic history)는 혹독한 해빙 조건으로 인한 관측 부족으로 인하여 아직 밝혀지지 않았다. 지구조역사에 대한 여러 경쟁 가설들은 형성 시기로는 중생대에서 신생대까지, 지각 유형으로는 과도하게 확장된 대륙 지각에서 해양 지각까지, 형성 기작으로는 평행/부채꼴 균열에서 평행이동까지의 광범위한 범위를 갖는다. 2018년(ARA09C 항차)과 2021년(ARA12C 항차)에 쇄빙연구선 아라온을 이용해 해저평원의 수심 2,160~2,250 m 범위의 3개 정점에서 해양지각의 연령 결정에 필수적인 역할을 하는 해양지열의 관측이 이루어졌다. 해양지열 정점은 약 40 km에 걸쳐 확장축에 수직으로 위치한다. 퇴적물 코어 시료의 실험실 열전도도로부터 보정된 현장 열전도도를 사용하면, 관찰된 해양지열은 54~60 mW/m² 범위를 보인다. 해양지각을 가정할 때, 해양지열 관측결과는 형성 시기로서 후기 백악기(중생대)에 해당한다. 추정된 연대는 후기 중생대-신생대 동안 마카로프 분지가 열리면서 척치 해저평원 형성이 활성화되었다는 가설을 뒷받침한다. 이 시기는 동쪽으로 해저평원에 인접한 척치 보더랜드(Chukchi Border Land)의 열개 현상 발생과 동시대이다. 본 연구의 해양지열 관측결과로 퇴적물 내 가스하이드레이트 안정영역 하부(the base of the gas hydrate stability zone)의 위치가 추정되었고(332~367 mbsf), 이는 척치 고원(Chukchi Plateau)에서처럼 가스하이드레이트와 연관된 해저면 모사 반사면을 식별하는 데 도움이 될 것이다. 척치 해저평원의 정확한 형성 과정과 맨틀 열구조에 대한 이해를 높이기 위해 해양지열 관측을 포함한 추가적인 지구물리 탐사가 필요하다.

• 한국임상수의학회지
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• 제21권4호
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• pp.329-335
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• 2004

냉각이 개 정자의 기능(생존력, 활력, 첨체고유성)과 형태(기형율)에 미치는 영향을 알아보기 위해 23마리 개의 정소상체에서 정자를 회수하여 다음과 같은 실험에 사용하였다. 정자를 3% BSA가 첨가된 0.3M glucose(G-BSA)에 희석한 후 실험 1에서 서로 다른 온도, 0, 10, $37^{\circ}C$에 30분동안 냉각하여 $37^{\circ}C$에서 가온한 후 정자의 활력, 생존력, 첨체고유성을 검사하였다. 실험 2에서 $0^{\circ}C$와 4$^{\circ}C$에서 정자를 서로 다른 시간 (5, 10, 15, 30분)동안 노출시켜 $37^{\circ}C$에서 가온한 후 정자의 활력 및 생존력을 검사하였다. 또한 sugars가 개정자의 기능과 형태에 미치는 영향을 알아보기 위해 여러 종류의 sugars (0.3M)를 준비하고 $0^{\circ}C$에서 정자를 sugardyddor에 노출시켜 $37^{\circ}C$에서 가온한 후 정자의 활력, 생존력 및 기형정도를 관찰하였다. 본 실험결과 개 정조상체유래의 정자는 냉각온도가 감소할수록 정자의 기능이 급격하게 감소하여 냉각에 민감하게 나타났다.(P<0.05), 특히 정자의 활력이 다른 정자의 기능, 생존력과 첨체고유성에 비해 냉각에 민감하게 나타났다. 정자를 $0^{\circ}C$와 $4^{\circ}C$에서 서로 다른 시간(5, 10, 15, 30분) 동안 냉각하였을 때 30분 동안 냉각된 정자가 그 외의 시간 동안 냉각된 정자에 비해 생존력이 저하되었다. (P<0.05). 이상의 결과 개 정소상체유래의 정자는 냉각에 비교적 민감하였으며 정자의 냉각에 대한 민감성을 완화시키는 첨가제로 단당류뿐만 아니라 다당류에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.선택에 대한 인식이 낮음을 알 수 있었다. 부페식당에서 가장 좋아하는 음식의 국적은 54.4%가 한국음식으로 나타났다. 부페식사에서 '약간' 또는 ‘대단히 과식했다'고 응답한 경우가 64.0%로 많은 대상자들이 과식하는 것으로 나타났는데 이로 인한 건강 및 영양문제에 대한 교육이 필요하고 운영면에서는 이러한 일종의 음식의 낭비를 줄일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다고 사료되었다. 5) 향후 부페식당의 발전방향에 대한 의견 부페식당의 발전방향에 대해 '가지수를 줄여서라도 가격을 짜게 하자'는 의견이 82.9%로 대부분 조사 대상자들이 현재 부페가격에 대해 부정적인 반응을 보였다. '한국음식을 더 많이 해서 전통음식과 친밀한 장소로 발전시키자', '계절식품을 이용하고 비슷한 종류의 음식은 빼서 가격을 낮추자', '연령에 따라서, 또, 성인에서는 성별에 따라 가격 차이를 두자'는 의견 등이 있었다.이용한 배반포의 체외생산에 있어서 배양액내 항산화제의 첨가는 체외성숙단계에서만 효과적이었다. 이것은 아마도 항산화제가 체외성숙 시 난포란 내에서 일어나는 여러 가지 생화학 반응의 처리시간과 관련하여 활성화시킴으로써 난포란의 생존력을 높인 것이라고 사료되기 때문에 앞으로는 돼지 난포란의 효율적인 체외성숙에 대해서 배양액내 첨가물질은 물론 나아가서 방법론적인 측면에서 더욱 연구되어져야 할 것이다.ed from Nusselt's film condensation theory on tilted plate. Using those two expressions, a correlation was formulated as a function of heat flux and tilt angle, to determine the total thermal resistance of a tilted thermosyphon. The correlation formula showed a good agreement with the experimental

• 자원환경지질
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• 제35권3호
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• pp.203-210
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• 2002

해저 열수 광화작용을 대효할 수 있는 황화물 침니(sulfide chimney)의 성장 메카니즘을 고찰하기 위하여 Juan de Fuca 혜령의 최남단에 위치하는 Cleft segment의 열수장(hydrothermal field)에서 회수한 비활동성이고 황화물과 실리카가 풍부한 침니를 대상으로 광물 및 유체포유물 연구를 수행하였다. 기존 연구에 의하면, Cleft sogment에는 많은 활동성 및 비활동성의 열수 분출구가 존재하는 것으로 보고되어 있다. 연구 대상 침니는 주로 비정질 실리카, 황칠석, 섬아연석 및 섬유아연석(wurtzite)으로 구성되어 있고,소량의 황동석 및 백칠석을 함유하고 있다. 유체통로로 추정되는 침니의 내부는 다공질이며, 비정질의 교질성(colloidal) 실리카로 피복되어 있다. 섬아연석과 섬유아연석으로 구성되어 있는 아연이 풍부한 황화물의 FeS 함량은 13.9~34.3 mole%의 범위를 보이며, 철이 풍부한 중심부와 철이 부족한 연변부를 지닌다. 이는 광화유체의 화학적.물리석 특성들의 변화로부터 기인되었으리라 사료된다. 침니 내부성장대별 화학조성은 열적구배 및 구성광물의 차이로 인해 다른 특징들을 보여주고 있다. 광화후기에 침전된 비정질 실리카중의 액상이 풍부한 유체포유물을 대상으로 가열 및 냉각 실험을 수행한 결과, 열수유체의 최소 포획 온도는 약 114$^{\circ}$~145$^{\circ}C$이며, 해당 염농도는 3.2~4.8 wt.% NaCl equip, 이다. 실제 열구에서 배출되는 유체 온도 자료를 입수하지는 못했지만, 본 연구를 통해서 광물의 침전작용 동안 상대적으로 저온의 침전조건이 매우 지배적이었음을 알수 있다. Juan de Fuca 해령내 Cleft seamen에서 회수된 황화물 침니는 산출형태, 교질성 조직, 전(bulk) 화학조성, 광물조합(황철석+백철석+섬유아연석+비정질 실리카) 등으로 볼 때, 기존 보고된 침니 유형보다는 상당히 낮은 온도에서 느린 유체 유동과 전도성 냉각(<25$0^{\circ}C$)에 의해 생성되었으리라 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.19-30
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• 2021

선행 연구를 통해 우리나라 동해 울릉 분지에 천연가스 자원인 하이드레이트 부존 퇴적층의 존재가 확인되었다. 퇴적층에서 가스를 생산하기 위한 시도는 세계적으로 연구되고 있으며, 생산 메커니즘은 열-수리-역학적 현상이 동시에 발생하는 복합적인 현상이다. 하이드레이트의 생산성 및 안정성 평가는 실험실 규모로 수행되기에는 어려움이 있다. 따라서, 가스 하이드레이트의 생산성 및 퇴적층의 안정성 평가를 위해서는 전산 수치 해석이 필수적으로 수행되어야 한다. 이 연구에서는 여러 가지 가스 하이드레이트 생산 방법 중 감압법을 이용한 생산 시 목표 공저압 및 감압속도에 따른 하이드레이트 퇴적층의 안정성과 가스 생산성에 대한 영향을 전산 모사 해석을 통해 분석하였다. 연구결과 목표 공저압이 낮을수록 생산성은 향상되고 안정성은 악화되는 것을 확인하였고, 감압 속도는 가스 생산성 및 퇴적층의 안정성에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 실제 시험 생산 시 발생할 수 있는 사질생산 현상에 대한 대응 전략 수립을 위해 감압 속도 조절에 따른 가스 생산성 및 퇴적층의 안정성 평가 해석을 수행하였다. 해석 결과 낮은 감압 속도에서 높은 감압 속도로 변경 시킬 경우 안정성 확보에 효과가 있음을 확인하였다. 또한, 가스 생산 시 하이드레이트 해리로 인한 퇴적층의 침하가 발생하고 시추 생산정 하부에서는 압력 구배로 인해 지반 융기가 발생하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 감압법을 활용한 가스 생산 시 목표 공저압 선정을 위해서는 생산성 및 안정성에 대한 고려가 동시에 수행되어야 하며, 지반 변위로 인해 생산 시추공에 발생하는 응력에 대한 고려도 필수로 수행되어야 한다는 결론을 얻었다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.491-501
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• 2022

벤토나이트는 고준위 방사성 폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재의 주재료로 고려되고 있다. 처분환경에서 벤토나이트는 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 연구는 제작된 수화거동 실험용 셀을 사용하여 수화 조건에서 벤토나이트의 거동 특성을 X선 단층촬영 기술을 이용하여 평가하고자 하였다. 플라스틱재료로 만들어진 원통형 셀은 상부의 탈착식 캡을 이용하여 시료 상부에 수직응력을 가하거나 팽윤압을 측정할 수 있도록 제작하였다. 수화실험은 건조밀도 1.4 g/cm³, 함수율 20%의 조건으로 제작된 경주 벤토나이트 블록시료로 수행되었다. 샘플의 직경은 27.5 mm, 높이는 34 mm 이며, 수화 실험 중 0.207 MPa의 일정한 압력으로 물을 주입하였으며, 7일 동안 수화실험을 지속하였다. 하루 동안 수화 과정을 거치면서 벤토나이트가 팽창하여 셀 내부의 공간을 채우는 것을 확인하였다. 또한, 샘플의 X선 CT값의 히스토그램 분석을 통해 수화 과정 초기의 샘플 밀도 증가와 이후 점진적인 밀도 감소가 발생함을 평가할 수 있었다. 평균 CT 값, CT값의 표준 편차, CT값 변화량에 대한 분석을 통해 샘플의 수화 과정에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있었다. 즉, 수화 시작 후 2일 동안 시료 하부 및 상부 영역은 밀도가 감소하고 중간 영역은 밀도가 증가하였다. 그 후 수화가 진행되면서 샘플의 각 위치에서의 밀도 변화는 초기 샘플의 밀도와 비교할 때 그 차이가 점차 감소함을 확인하였다. 샘플 내 균열의 형성과정과 이후 감소되는 현상도 X선 단층촬영에 의해 확인되었다.