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Change of Fractured Rock Permeability due to Thermo-Mechanical Loading of a Deep Geological Repository for Nuclear Waste - a Study on a Candidate Site in Forsmark, Sweden

  • Min, Ki-Bok;Stephansson, Ove
    • 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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    • 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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    • pp.187-187
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    • 2009
  • Opening of fractures induced by shear dilation or normal deformation can be a significant source of fracture permeability change in fractured rock, which is important for the performance assessment of geological repositories for spent nuclear fuel. As the repository generates heat and later cools the fluid-carrying ability of the rocks becomes a dynamic variable during the lifespan of the repository. Heating causes expansion of the rock close to the repository and, at the same time, contraction close to the surface. During the cooling phase of the repository, the opposite takes place. Heating and cooling together with the, virgin stress can induce shear dilation of fractures and deformation zones and change the flow field around the repository. The objectives of this work are to examine the contribution of thermal stress to the shear slip of fracture in mid- and far-field around a KBS-3 type of repository and to investigate the effect of evolution of stress on the rock mass permeability. In the first part of this study, zones of fracture shear slip were examined by conducting a three-dimensional, thermo-mechanical analysis of a spent fuel repository model in the size of 2 km $\times$ 2 km $\times$ 800 m. Stress evolutions of importance for fracture shear slip are: (1) comparatively high horizontal compressive thermal stress at the repository level, (2) generation of vertical tensile thermal stress right above the repository, (3) horizontal tensile stress near the surface, which can induce tensile failure, and generation of shear stresses at the comers of the repository. In the second part of the study, fracture data from Forsmark, Sweden is used to establish fracture network models (DFN). Stress paths obtained from the thermo-mechanical analysis were used as boundary conditions in DFN-DEM (Discrete Element Method) analysis of six DFN models at the repository level. Increases of permeability up to a factor of four were observed during thermal loading history and shear dilation of fractures was not recovered after cooling of the repository. An understanding of the stress path and potential areas of slip induced shear dilation and related permeability changes during the lifetime of a repository for spent nuclear fuel is of utmost importance for analysing long-term safety. The result of this study will assist in identifying critical areas around a repository where fracture shear slip is likely to develop. The presentation also includes a brief introduction to the ongoing site investigation on two candidate sites for geological repository in Sweden.

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미국과 캐나다 노인밀집도시의 노인주거관련 사회적지원에 관한 연구 : 농촌지역 소도시를 중심으로 (A Study on Social Supports for the Elderly Housing in Senior Concentrated Cities in the United States and Canada : Focused on Small Cities along Rural Counties)

  • 이인수
    • 가정과삶의질연구
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    • 제29권3호
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    • pp.23-41
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    • 2011
  • The purpose of this study is to explore social supports for elderly housing and their residential lives in small cities along rural counties of the United States and Canada, and suggest future implications for age-concentrated rural villages in Korea. In this study, five small and medium cities in non-metropolitan counties of California and Ontario province were visited and elderly residents and service experts were interviewed about their perceptions of community integrated social support networks for senior residences. The senior housing complexes were built due to influx of both metropolitan and rural residents seeking warm localities, traffic connections, business purposes in active production areas. and leisure attractions. There are five main social support networks for senior housing issues in these areas. First, the areas are claimed for senior zones and accordingly health industries are encouraged by local authorities. Second, the community is homogeneously constructed as a senior friendly environment and include features such as an RV park and mobile cottages. Third, senior-helping seniors are offered active work through golf-cluster active retirement communities. Fourth, traditional theme production camps are mobilized by the elderly workers. Lastly, an information system is maintained for screening volunteers and for senior abuse prevention. On the other hand, residential lives are occasionally negatively influenced by unbalanced concentrations of elderly facilities such as nursing stations and funeral homes. For the future of Korean rural elderly policies, suggestions are made as follows: first, an integrated urban and rural township that contains attractive places for early retiring people who seek a warm atmosphere in later life needs to be constructed. Second, an integrated model retirement village of urban and rural retirement life needs to be initiated as a measure of evaluating the adaptation process of movers in senior concentrated zones. Third, a cooperation system among governmental ministries needs to be formed with the long- term goal of establishing a traditional rural town of independent housing districts and medical facilities in rural areas. Fourth, productive and active lifestyles need to be maintained as the local community and government develop successful retirement rural villages, by limiting the expansion of nursing related facilities. Finally, generation integrated visiting welfare programs and services need to be further developed for the housing areas especially in the winter, when social integration and activity are relatively low.

제방의 취약구간 파악을 위한 전기비저항과 탄성파속도의 교차출력 해석 (Crossplot Interpretation of Electrical Resistivity and Seismic Velocity Values for Mapping Weak Zones in Levees)

  • 조경서;김정인;김종우;김지수
    • 지질공학
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    • 제31권4호
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    • pp.507-522
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    • 2021
  • 각 탐사의 반응 값은 지하 매질의 특정 물성에 따라 달라지기 때문에 한가지의 지구물리학적 방법만으로는 탐사목적을 달성하지 못하는 경우가 종종 있다. 특히 지질재해 위험에 취약한 지역을 조사하는 경우, 인명 및 재산피해를 최대한 줄이기 위해 한 가지 이상의 탐사방법을 사용하는 것이 효과적이다. 제방의 안전성 평가를 위한 이 연구에서는 각 탐사결과들을 개별적으로 해석하는 대신 탄성파속도(굴절법에 의한 P파속도와 MASW의 S파속도)와 전기비저항 값들을 통계적으로 분석하여 결정된 임계값들을 기반으로 취약구간과 안전구간 등으로 구분하는 사분면 상관기법을 수행하였다. 임계값은 수평 4층 구조와 경사진 파쇄대에 대한 모델자료를 가지고 수행한 사분면 상관기법을 테스트하는 과정에서 두 개의 속성자료 모두 평균에서 표준편차를 빼준 값으로 결정되었다. 전기비저항-P파속도의 교차출력에 비해 전기비저항과 S파속도를 이용한 교차출력 해석이 제방 시스템의 토양유형, 지반강성 및 암석학적 특성 정보를 보다 충실히 제공하였다. 낮은 S파속도와 높은 전기비저항으로 2사분면에 투영된 느슨한 모래 구역이 취약구간으로 평가되는데 이와 같은 해석은 시추공 표준관입시험에서 보인 중심코어의 N 값 분포로 뒷받침되었다.

대규모 단층대가 터널 상하부에 존재하는 조건에서 터널 변상 사례 연구 (Study on the Occurrence of Tunnel Damage when a Large-scale Fault Zone Exists at the Top and Bottom of a Tunnel)

  • 이정용;이승호;김낙영
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제24권12호
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    • pp.53-60
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    • 2023
  • 최근들어 고속철도 및 도로 설계속도 향상과 더불어 터널건설공사가 차지하는 비중이 비례하여 높아지고 있다. 특히, 우리 나라 지형특성인 산악지가 많으므로 장대터널공사가 급증하고 있다. 이와같이 터널 장대화 추세로 단층대 구간을 회피하여 터널 설계 및 시공이 어려운 것이 현실이고 산악지에 터널건설은 설계 시에도 지반조사가 지형조건상 어려운 경우가 많아서 정밀한 지반 조사가 어렵고 이로 인하여 터널시공 중에 터널 주변 지반에 풍화 취약구간인 단층대들이 존재하는 경우에는 단층대 분포와 강도특성, 지하수 분포범위에 따라 굴착 중 터널 안정성에 직접적인 영향을 주게된다. 특히 본 연구대상 터널과 같이 터널 천정부에 일정 간격 이격되어 터널 상부에 단층대가 분포하고 있어 설계 시 지반조사에서 파악이 안된 경우에는 굴착 시간이 경과 후 터널바닥부 변형이 발생하게 되어 막장면 관찰을 통해 변위 발생 여부를 분석하는데는 한계가 있다. 따라서 유사사례 분석을 통해 변형 등이 발생하였을 때 적절한 보강방안에 대한 분석이 필요하다.

프로젝트 일정 단축을 위한 새로운 경영 패러다임 Critical Chain Project Management(CCPM) (Critical Chain Project Management as a New Paradigm for Reducing the Project Delivery Time)

  • 장성용
    • 한국건설관리학회:학술대회논문집
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    • 한국건설관리학회 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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    • pp.68-74
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    • 2007
  • CCPM(Critical Chain Project Management)은 기존의 사업관리 방법론인 PERT/CPM의 장점을 살리고 단점을 보완한 것으로서 각 과업의 예상 작업시간을 여유시간(padding)을 제거한 평균작업시간을 사용하고 핵심자원(Bottleneck)의 자원경합을 해소한 후 크리티컬 체인을 결정하고 일정계획을 수립하되, 각 과업의 여유시간의 일정 부분을 크리티컬 체인의 뒤에 공통의 프로젝트 버퍼(buffer)로 두어 일정관리 상의 변동을 흡수할 수 있도록 고안되었다. 또한 크리티컬체인에 포함되지 않은 비크리티컬 체인에 속한 과업들이 전체 일정의 지연을 초래하는 것을 방지하기 위해 공급버퍼를 두어 변동을 흡수할 수 있도록 하였으며, 자원의 조달 상의 불확실성을 완화하기 위해 자원 버퍼를 두고 있다. 프로젝트 버퍼 빛 공급 버퍼 관리를 통해 일상적인 일반변동 요인(common cause variation)에 일정 지연 흡수뿐 아니라 특별변동 요인(special cause variation)에 의한 위험의 관리 및 완화가 가능하도록 되어 있다. 프로젝트 버퍼 및 공급버퍼의 크기는 일반적으로 해당 체인의 전체 길이 1/2을 사용한다. 버퍼관리가 프로젝트 실행 및 통제 매커니즘으로 활용된다. 버퍼관리에서는 버퍼길이를 OK 영역, 주시 및 계획 영역 그리고 행동영역으로 나누고, 프로젝트 상태가 주시 및 계획 영역에 진힙하게 되면 위험상태에 대비해서 비상조치계획을 수립하며, 행동역역에 들어가게 되면 계획된 비상조치계획을 실행함으로써 일정지연을 만화하게 된다. CCPM에서는 작업자들은 자신의 작업을 최선을 다해 열심히 일하고 과업 종료시 즉시 프로젝트 책임자에게 보곰함으로써 후속 과업이 조기에 작업을 개시할 수 있는 릴레이경주 방식의 작업 메커니즘을 따르도록 요청받게 된다. 또한 일정 지연의 가장 큰 주범인 멀티태스킹 작업은 철저하게 금지되도록 관리한다.

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옥천대(沃川帶) 우라늄광층(鑛層)의 구조규제(構造規制) 및 지구화학적(地球化學的) 특성연구(特性硏究) (Lithologic and Structural Controls and Geochemistry of Uranium Deposition in the Ogcheon Black-Slate Formation)

  • 이대성;윤석규;이종혁;김정택
    • 자원환경지질
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    • 제19권spc호
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    • pp.19-41
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    • 1986
  • Structural, radioactive, petrological, petrochemical, mineralogical and stable isotopic study as well as the review of previous studies of the uranium-bearing slates in the Ogcheon sequence were carried out to examine the lithological and structural controls, and geochemical environment in the uranium deposition in the sequence. And the study was extended to the coal-bearing formation (Jangseong Series-Permian) to compare the geochemical and sedimentologic aspects of uranium chemistry between Ogcheon and Hambaegsan areas. The results obtained are as follows: 1. The uranium mineralization occurs in the carbonaceous black slates of the middle to lower Guryongsan formation and its equivalents in the Ogcheon sequence. In general, two or three uranium-bearing carbonaceous beds are found with about 1 to 1.5km stratigraphic interval and they extend from Chungju to Jinsan for 90km in distance, with intermittent igneous intrusions and structural Jisturbances. Average thickness of the beds ranges from 20 to 1,500m. 2. These carbonaceous slate beds were folded by a strong $F_1$-fold and were refolded by subsequent $F_1$-fold, nearly co-axial with the $F_1$, resulting in a repeated occurrence of similar slate. The carbonaceous beds were swelled in hing zones and were shrinked or thined out in limb by the these foldings. Minor faulting and brecciation of the carbonaceous beds were followed causing metamorphism of these beds and secondary migration and alteration of uranium minerals and their close associations. 3. Uranium-rich zones with high radioactive anomalies are found in Chungju, Deogpyong-Yongyuri, MiwonBoun, Daejeon-Geumsan areas in the range of 500~3,700 cps (corresponds to 0.017~0.087%U). These zones continue along strike of the beds for several tens to a few hundred meters but also discontinue with swelling and pinches at places that should be analogously developed toward underground in their vertical extentions. The drilling surveyings in those area, more than 120 holes, indicate that the depth-frequency to uranium rich bed ranging 40~160 meter is greater. 4. The features that higher radioactive anomalies occur particularly from the carbonaceous beds among the argillaceous lithologic units, are well demonstrated on the cross sections of the lithology and radioactive values of the major uranium deposits in the Ogcheon zone. However, one anomalous radioactive zone is found in a l:ornfels bed in Samgoe, near Daejeon city. This is interpreted as a thermal metamorphic effect by which original uranium contents in the underlying black slate were migrated into the hornfels bed. 5. Principal minerals of the uranium-bearing black slates are quartz, sericite, biotite and chlorite, and as to chemical composition of the black slates, $Al_2O_3$ contents appear to be much lower than the average values by its clarke suggesting that the Changri basin has rather proximal to its source area. 6. The uranium-bearing carbonaceous beds contain minor amounts of phosphorite minerals, pyrite, pyrrhotite and other sulfides but not contain iron oxides. Vanadium. Molybdenum, Barium, Nickel, Zirconium, Lead, Cromium and fixed Carbon, and some other heavy metals appear to be positive by correlative with uranium in their concentrations, suggesting a possibility of their genetic relationships. The estimated pH and Eh of the slate suggests an euxenic marine to organic-rich saline water environment during uranium was deposited in the middle part of Ogcheon zone. 7. The Carboniferous shale of Jangseong Series(Sadong Series) of Permian in Hambaegsan area having low radioactivity and in fluvial to beach deposits is entirely different in geochemical property and depositional environment from the middle part of Ogcheon zone, so-called "Pibanryong-Type Ogcheon Zone". 8. Synthesizing various data obtained by several aspects of research on uranium mineralization in the studied sequence, it is concluded that the processes of uranium deposition were incorporated with rich organic precipitation by which soluble uranyl ions, $U{_2}^{+{+}}$ were organochemically complexed and carried down to the pre-Ogcheon sea bottoms formed in transitional environment, from Red Sea type basin to Black Sea type basin. Decomposition of the organic matter under reducing conditions to hydrogen sulfide, which reduced the $UO{_2}^{+2}$ ions to the insoluble uranium dioxide($UO_2$), on the other side the heavy metals are precipitated as sulfides. 9. The EPMA study on the identification of uraninite and others and the genetic interpretation of uranium bearing slates by isotopic values of this work are given separately by Yun, S. in 1984.

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Sand particle-Induced deterioration of thermal barrier coatings on gas turbine blades

  • Murugan, Muthuvel;Ghoshal, Anindya;Walock, Michael J.;Barnett, Blake B.;Pepi, Marc S.;Kerner, Kevin A.
    • Advances in aircraft and spacecraft science
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    • 제4권1호
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    • pp.37-52
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    • 2017
  • Gas turbines operating in dusty or sandy environment polluted with micron-sized solid particles are highly prone to blade surface erosion damage in compressor stages and molten sand attack in the hot-sections of turbine stages. Commercial/Military fixed-wing aircraft engines and helicopter engines often have to operate over sandy terrains in the middle eastern countries or in volcanic zones; on the other hand gas turbines in marine applications are subjected to salt spray, while the coal-burning industrial power generation turbines are subjected to fly-ash. The presence of solid particles in the working fluid medium has an adverse effect on the durability of these engines as well as performance. Typical turbine blade damages include blade coating wear, sand glazing, Calcia-Magnesia-Alumina-Silicate (CMAS) attack, oxidation, plugged cooling holes, all of which can cause rapid performance deterioration including loss of aircraft. The focus of this research work is to simulate particle-surface kinetic interaction on typical turbomachinery material targets using non-linear dynamic impact analysis. The objective of this research is to understand the interfacial kinetic behaviors that can provide insights into the physics of particle interactions and to enable leap ahead technologies in material choices and to develop sand-phobic thermal barrier coatings for turbine blades. This paper outlines the research efforts at the U.S Army Research Laboratory to come up with novel turbine blade multifunctional protective coatings that are sand-phobic, sand impact wear resistant, as well as have very low thermal conductivity for improved performance of future gas turbine engines. The research scope includes development of protective coatings for both nickel-based super alloys and ceramic matrix composites.

실시간 위험지도 시스템을 위한 위험분석 기법 개발 (Developing Risk Analysis Methods for Realtime RiskMAP System)

  • 박상배;이창준;주유경;오정석
    • 한국가스학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.27-32
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    • 2020
  • 많은 가스 시설들이 노후화 되고 있으므로 사고를 미연에 방지하기 위한 가스시설의 위험분석은 더욱 중요해 지고 있다. 특히, 위험을 도출하고 분석하는 것은 복잡한 가스시설을 위한 사고예방과 사고방지에 매우 중요하다. 그러나 여러 가지 상황을 고려해 위험을 도출하고 분석하는 연구가 아직 충분히 이루어지지 않았다. 본 논문은 복잡한 가스 시설에서 구역별로 위험을 도출하고 분석하는 것을 목적으로 한다. 각 구역은 서로 다른 관점의 방법의 위험분석 기법을 적용하여 위험도를 산출하며 구역별 하나의 위험등급으로 통합한다. 위험지도(RiskMAP) 기반 위험 분석 시스템은 시설의 상태, 작업 및 주변 현황에 따라 구역의 위험변화를 즉시 사용자에게 알려준다. 본 연구에서 제안된 기법은 소프트웨어적 알고리즘으로 구현되고 본 연구에서 IoT와 GPS와 연계되어 위험지도기반 위험 분석 시스템에 적용된다.

압전세라믹 벤더를 이용한 소형로봇용 구동원에 관한 연구 (Study on the Small Sized Robots Actuator using Piezoelectric Ceramic Bender)

  • 박종만;송치훈
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권5호
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    • pp.337-343
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    • 2020
  • 지난 수십 년간, 소형 로봇 가운데 동물과 곤충을 모방한 생체모방 로봇은 인간이 신체적으로 접근할 수 없는 영역에서 특별한 임무를 위해 개발되어 왔다. 최근 들어, 사람의 접근이 제한되는 공간(예 : 고농축 방사능 보관지역, 바이러스 지역, 대테러 위험지역 등)이 늘어나면서 로봇의 활용범위가 더욱 다양해지고 있으며, 과거에는 사람만 가능했던 많은 행위들이 소형 로봇으로의 대체가 시도 되고 있다. 그 중에서도 보행 로봇의 최적 움직임은 이동하는 표면의 특성(예: 거칠기, 곡률, 경사, 재료 등)에 의해 결정될 수 있다. 본 연구에서는 소형 보행 로봇에 적용하기 위한 구조가 간단하고 효율적으로 구동 가능한 압전세라믹 벤더 엑츄에이터를 제안하였다. 유한요소 해석법을 활용한 동적 모델링을 통해 구동원의 형상을 최적화하여 로봇의 이동 성능을 극대화 하였고, 제작과 실험을 통하여 그 결과를 검증하였다. 제작된 엑츄에이터는 무부하 조건에서 최대속도 236mm/s로 이동 하였고, 5g의 부하를 적재하고 156mm/s의 속도로 이동 가능함을 확인 하였다. 제안된 다족형 액추에이터는 수행해야 할 임무와 요구 성능에 따라 모듈식으로 추가가 가능한 장점이 있다.

항공사진을 이용한 갑천 주변지역 모니터링 (Monitoring of Gab-river boundary using Aerial Photo)

  • 이근상;이현석;황의호;고덕구
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1934-1938
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    • 2008
  • 본 연구에서는 시계열 항공영상을 이용하여 갑천의 토지이용 패턴을 제내지와 제외지로 구분하여 분석하였다. 먼저 제내지에서는 주거지, 도로, 공업지, 공공시설이 도시화 증가항목으로 선정된 반면, 농경지, 산림 그리고 하천은 도시화 감소항목으로 분류되었다. 또한 이러한 증가와 감소항목들이 1988년도를 기점으로 역전되는 경향을 나타내었으며 이를 통해 갑천의 토지이용이 1988년을 기점으로 도시화로 전환되었음을 추정 할 수 있다. 제외지에서는 시간이 경과함에 따라 현하천의 면적이 감소하는 것으로 나타났으며 이는 고수부지, 교량 그리고 보와 같은 도시화를 반영하는 토지이용 항목의 면적이 증가된 것을 의미한다. 또한 수문자료를 고려한 현하천에 대한 수계의 비율은 시간이 경과함에 따라 증가하였다. 전반적으로 볼 때, 항공영상은 하천관리 및 계획에 필요한 토지이용 정보를 구축하는데 유용하게 활용될 수 있으리라 판단된다.

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