• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권1호
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• pp.109-126
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• 1998

본 논문에서는 플라이애쉬를 폐기물 매립장 차수재의 건설재료로 활용하기 위한 방안으로 실행한 일련의 실내실험연구결과를 보고한다. 폐기물 매립장 차수재의 투수계수 기준을 만족하기 위한 플라이애쉬와 벤토나이트의 적정 혼합비를 구하였다. 혼합차수재의 투수 메카니즘과 CaO가 차수층의 투수계수에 미치는 영향을 다양한 조건에 대한 투수시험과 X선 회절분석, 전자주사현미경분석, 헬릅 간극측정 법, 확대영상분석기법 등의 미세구조적 접근을 통하여 연구하였다. 벤토나이트의 첨가에 따라 플라이애쉬 혼합차수재의 투수계수는 감소하였다. 이는 주로 벤토나이트의 팽창에 의해 간극이 충진되었기 때문이며, 플라이애쉬-벤토나이트 간 포졸란 반응 및 그 에 따른 투수계수 저감효과는 시험에 사용된 국내 플라이애쉬의 CaO성분이 적고 $SiO_2$ 반응성이 낮아 크지 않은 것으로 나타났다. 혼합차수재에서 구성물질간 화학반응의 효과를 높이려 인위적으로 석회를 첨가하고 시행한 실험결과에 의하면 혼합차수재에서 구성성분간 화학반응성 및 그에 따른 투수계수에 미치는 영향은 구성성분의 외형적 총량보다는 구성성분의 형태와 활성도에 따라 크게 좌우되는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제45권1호
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• pp.41-52
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• 2013

Adequate design of engineered barriers, including canister, buffer and backfill, is important for the safe disposal of high-level radioactive waste. Three-dimensional computer simulations were carried out under different condition to examine the thermal and mechanical behavior of engineered barriers and rock mass. The research looked at five areas of importance, the effect of the swelling pressure, water content of buffer, density of compacted bentonite, emplacement type and the selection of failure criteria. The results highlighted the need to consider tensile stress in the outer shell of a canister due to thermal expansion of the canister and the swelling pressure from the buffer for a more reliable design of an underground repository system. In addition, an adequate failure criterion should be used for the buffer and backfill.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2호
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• pp.133-141
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• 2020

고준위방사성폐기물의 처분은 고심도 암반내에 처분시스템을 구축하는 심층 처분방법이 고려된다. 심층 처분은 처분용기, 완충재, 뒷채움재, 근계암반의 설계 요소인 공학적방벽과 천연 방벽으로 구성된다. 공학적방벽 중에서 벤토나이트 완충재는 암반으로부터 유입되는 지하수 흐름을 최소화하고 핵종 유출을 저지하는 기능을 한다. 지하수 유입으로 인한 완충재의 수리전도도 특성 규명은 처분장 공학적방벽의 안정성 및 건전성에 대한 성능 평가에 있어 중요한 사안이다. 본 연구에서는 경주 벤토나이트를 이용하여 다양한 건조밀도와 온도 조건에 따라 포화 수리전도도 실험을 수행하였으며, 120개의 실험 결과를 다중 회귀 분석을 통해 수리전도도 추정 모델을 제시하였다. 실험 결과에서는 건조밀도가 커질수록 수리전도도가 감소하는 경향이 나타났다. 또한, 온도가 증가할수록 수리전도도가 증가하였다. 이러한 실험 결과들을 종합한 다중 회귀 분석 결과에서는 수리전도도 추정식의 결정계수(R²)가 0.93으로 높게 나타났다. 본 연구에서 제시된 수리전도도 추정식은 벤토나이트 완충재의 성능과 연관된 건조밀도와 온도의 영향을 고려하여 처분시스템의 공학적방벽 설계에 활용 될 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.43-71
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• 1999

본 연구는 하수처리장 슬러지를 사용하여 매립지의 복토재 및 차수재의 건설재료로 개발하기 위하여 수행한 실험의 분석결과이다. 하수슬러지에 그의 지반공학적 물성증진을 위하여 화강토와 화력발전소의 부산물인 플라이애쉬를 주첨가물로 사용하고 부첨가물로 시멘트 및 벤토나이트를 소정의 혼합비율로 섞어서 각각 전단강도 증진과 투수계수 감소효과를 도모하였다. 주재료인 하수슬러지와 첨가재의 혼합비율을 변화시킨 혼합물에 대하여 다양한 실내실험을 수행하여 복토재 및 차수재의 설계기준의 적합성 여부를 조사하였다. 각 주재료, 첨가재, 혼합물의 비중, 입도분석, 액\ulcorner소성한계 실험을 실시하여 기본물성을 구하고 그들이 투수성, 다짐성, 압축성, 전단강도에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 혼합물에 대하여 실내다짐시험을 실시하여 최대건조단위중량과 최적함수비를 구하고 현장 다짐효율성을 평가하였다. 다짐혼합시료에 대하여 변수두 투수시험을 실시하여 투수계수를 구하는 한편 변수두 투수시험을 하중제어식 압밀시험중에 병행 실시하여 그들의 압밀정수 및 투수계수를 측정하였다. 슬러지의 장기적 안정성과 관련하여 크리프실험을 변수두 투수시험과 함께 실시하였다. 한편, 한달간을 부패시킨 다짐시료에 대하여 투수시험을 실시하여 슬러지내 유기물질 부패에 의한 투수계수에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 슬러지에 화강토, 플라이애쉬, 벤토나이트를 일정비율로 섞은 혼합물에 대하여 직접전단시험을 실시하여 전단강도정수를 구하였다. 시멘트와 혼합한 슬러지에 대하여 일축압축 강도시험을 실시하여 혼합비와 재령기간에 따른 압축강도 변화를 분석하였다. 한편, 다짐혼합시료에 대하여 CBR시험을 수행하여 그들의 주행성에 대한 평가를 실시하였다. 이와 같은 다양한 실험결과를 종합분석하여 매립지의 차수재 및 복토재로서 사용조건 만족여부를 검토하였다.

• 지질공학
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• 제13권2호
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• pp.171-191
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• 2003

본 연구의 목적은 고준위 방사성폐기물을 지하 심부 불연속 화강 암반 내에 처분할 때 처분공동 주변 절리에서의 장기간(500년)에 걸친 열수리역학적 연성거동 변화를 분석하고, 앞으로 처분 개념 설정에 활용 하고자 하는 것이다. 해석모델은 포화된 불연속 화강 암반, 처분공내 압축 벤토나이트로 둘러 쌓인 PWR 사용후 핵연료 및 처분용기, 그리고 처분동굴 내에 채워진 혼합 벤토나이트를 포함한다. 해석모델 내에는 2개의 절리 세트가 존재하는 것으로 가정하였다. 절리세트1은 20m간격의 $56^{\circ}$ 경사의 절리들로 구성되었고, 절리세트2는 절리세트1에 수직방향으로 20m간격의 $34^{\circ}$ 경사의 절리들로 구성되었다. 해석은 2차원 해석 코드인 UDEC을 사용하였다. 특히 공동 주변 절리에서의 거동변화를 파악하기 위하여 Barton-Bandis 절리 모델을 사용하였고, PWR 사용후 핵연료로부터의 시간의존 방사성 붕괴열 영향 분석 및 steady state 유동 알고리즘을 이용한 수리해석을 하였다.

• 지질공학
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• 제11권3호
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• pp.255-267
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• 2001

지하 50m의 화강암반내 단층지역에 위치한 지하 방사성폐기물 처분장 인접지역에서의 열, 수리, 및 역학적 연성거동을 비교하고 분석하였다. 해석에는 2차원 해석코드인 UDEC을 사용하였다. 해석모델은 화강암반, 처분공내의 압축 벤토나이트로 둘러싸인 PWR 사용후 핵연료 처분용기, 및 처분동굴내에 채워진 혼합 벤토나이트를 포함한다. 수리-역학적, 열-역학적, 및 열-수리-역학적 연성거동을 비교 및 분석하였다. PWR 사용후 핵연료내의 방사성 물질로부터 나오는 시간의존 방사성 붕괴열이 처분장 및 인접지역에 미치는 영향을 분석하였다. 수리해석에는 steady state flow 알고리즘을 사용하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제40권7호
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• pp.593-606
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• 2008

In this study, data on radionuclide migration and retardation processes in the engineered and natural barriers of High-Level Radioactive Waste (HLW) repository have been reviewed and compiled for use in the performance assessment of a HLW disposal system in Korea. The status of the database on radionuclide migration and retardation that is being developed in Korea is investigated and summarized in this study. The solubilities of major actinides such as D, Th, Am, Np, and Pu both in Korean bentonite porewater and in deep Korean groundwater are calculated by using the geochemical code PHREEQC (Ver. 2.0) based on the KAERI-TDB(Korea Atomic Energy Research Institute-Thermochemical Database), which is under development. Databases for the diffusion coefficients ($D^b_e$ values) and distribution coefficients ($K^b_d$ values) of some radionuclides in the compacted Korean Ca-bentonite are developed based upon domestic experimental results. Databases for the rock matrix diffusion coefficients ($D^r_e$ values) and distribution coefficients ($K^r_d$ values) of some radionuclides for Korean granite rock and deep groundwater are also developed based upon domestic experimental results. Finally, data related to colloids such as the characteristics of natural groundwater colloids and the pseudo-colloid formation constants ($K_{pc}$ values) are provided for the consideration of colloid effects in the performance assessment.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.17-24
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• 2018

심층 처분시설에서 완충재는 지하수의 유입을 최소화하며, 역학적인 충격을 흡수하는 중요한 역할을 한다. 사용후 핵연료로부터 발생하는 붕괴열은 완충재의 온도를 변화시켜 역학적 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 완충재 온도변화에 대한 정확한 예측이 필요하다. 이러한 온도 변화는 완충재의 열물성인 열전도도, 밀도, 비열에 영향을 받으며, 이에 대한 영향이 심층 처분시설의 열 해석에 고려되어야 한다. 특히 이들 열물성은 벤토나이트 완충재의 밀도와 함수비에 따라 변화하기 때문에 이에 대한 영향이 해석에 포함되어야한다. 따라서 본 연구에서는 완충재의 밀도와 함수비 변화 영향을 고려할 수 있는 유한요소법 기반의 열 해석 수치모델을 설정하였다. 또한 수치모델을 바탕으로 매개 변수 연구를 수행하여 각각의 열물성이 완충재의 온도 변화에 미치는 영향에 대해 살펴보았다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.257-269
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• 2001

지하 500 m의 화강암반내 단층지역에 위치한 지하 방사성폐기물 처분장의 구조거동을 이해하기 위하여 수치 해석을 수행하였다. 해석에는 2차원 해석코드인 UDEC을 사용하였다. 해석모델은 화강암반, 처분공내의 압축 벤토나이트로 둘러싸인 PWR 사용후 핵연료 처분용기 및 처분동굴내에 채워진 혼합 벤토나이트를 포함한다. 한 개의 단층이 처분동굴의 지붕과 벽이 만나는 지점을 33, 45, 및 $58^{\circ}$의 각도로 관통하는 세가지 다른 경우게 대한 구조거동을 비교, 분석하였다. 그리고 $45^{\circ}$단층의 경우에 대해서는 수리역학적, 열역학적, 및 열수리역학적 상호작용 거동을 해석하고 비교, 분석하였다. PWR 사용후 핵연료내의 방사성 물질로부터 나오는 시간의존 방사성 붕괴열에 의한 영향을 해석하였다. 지하수위는 지표면 아래 10 m로 가정하였고, 지하수해석은 정류 알고리즘을 사용하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.63-70
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• 2007

The soil samples used in this study were prepared with the residual granite soils passed through the #4 sieve and obtained from Pocheon in Gyeonggi-Ki do. Specifically, five types of samples were prepared. Sample A which is a natural state soil was classified as SM according to the uses. Samples of B, C, D, and E were prepared by mixing Sample A with bentonite and were classified as SC according to the uses. The plasticity indexes of samples B, C, D, and E were 15, 25, 30, and 40, respectively. The specimens, whose dimensions are 100mm by 127.5mm, were prepared by A method of ASTM D 698 with the Proctor mold. In experiments, the loading with the 1%/min was applied. Four different disk diameters, 13mm, 26mm, 38mm, and 52mm were used in the Improved Unconfined Penetration (IUP) tests. To compare the tensile strengths, the split tensile tests were also conducted on the same specimens used for the IUP tests. To find out the effects of moisture contents, plasticity Index of specimens on the tensile strength, six different water contents were used for making a specimen.