• Composites Research
• /
• 제36권4호
• /
• pp.246-252
• /
• 2023

멤브레인 형 LNG 화물창시스템(Cargo containment system, CCS) 내 유리섬유 강화 복합재료 기반 2차 방벽 설치 시 본딩 자동화 머신(automatic bonding machine, ABM) 활용한 prolonged 구조임과 동시에 양단 접착 고정 사이 비 접착(non-bonding, N-B) 영역의 복합재에서 극저온 열 수축 기인한 상당한 열 응력이 발생하기 때문에 이를 고려한 구조 안전성평가 관점에서 수행된 연구가 있으나 실제로 무한히 긴 길이 고려한 기계적 물성 평가를 수행한 연구는 찾아볼 수가 없었다. 해당 복합재는 파단강도 분산이 큰 세라믹 재료 취성 파괴임을 고려하여 2-파라미터 Weibull 통계분석을 통해 실제 길이 대상 신뢰도 있는 기계적 물성치 값을 표준화 하였으며 LNG 운반 환경을 고려한 극저온 환경까지의 특정 온도별 단축 인장실험을 수행하였다. 실험결과, -70℃에서 기계적 강도가 -20℃에 비해 약 1.5배 급증하고 초기 권축 섬유 신장의 비선형 거동이 억제되었다. 또한, 극저온 환경까지 온도가 낮아질수록 기계적 강도는 계속해서 증가하였으나 반대로 연신은 줄어드는 저온 취성의 현상이 확인되었다. 본 연구에서 제시하는 기계적 물성치 데이터는 멤브레인 형 LNG 화물창 구조 안전성 평가 시 신뢰도 높은 해석 지원 물성치 확보 측면에서 유용하게 적용되어지리라 사료된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제33권3호
• /
• pp.109-125
• /
• 2023

고준위방사성폐기물처분장은 공학적/천연 방벽 등을 통해 처분장의 안전성을 확보한다. 이러한 안전 수단은 다양한 방법을 통해 장/단기적 성능을 평가하고 검증되어야 한다. 한국원자력연구원은 원내에 위치한 지하연구시설인 KURT를 이용해 다양한 현장 실증실험을 수행해왔다. 선행 시험 종료 후, 개선된 형태의 실증실험인 K-COIN을 수행하기 위해 개념 설계안을 도출하고 상세 실험계획을 수립 중이다. KURT 내부에 K-COIN 실험부지 선정을 위한 예비 부지조사를 수행하였다. 연구 모듈(research gallery, RG) 세 구역에 약 20 m 심도의 시추공 총 15개를 시추하여 시추코어를 확보하고 암석 실내시험에 적합한 구간을 선정하여 무결암 시험편을 준비하였다. 준비된 시험편을 사용하여 물리적 특성 측정, 단축압축시험, 간접인장시험, 삼축압축시험을 수행했으며 이를 통해 무결암의 비중, 공극률, 탄성파 속도, 단축압축강도, 탄성계수, 포아송비, 간접인장강도, 점착력, 내부 마찰각을 측정하였다. 간단한 통계 처리를 수행한 결과, 시추 구역과 심도(상부 0~10 m, 하부 10~20 m)에 따른 무결암 물성의 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 가장 대표적인 암석 물성인 단축압축강도를 바탕으로 판단하면, 모든 시추 구역과 심도에서 매우 강한 암석으로 분류되어 모든 후보 지역에서 역학적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다.

• 지질공학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.725-736
• /
• 2023

고준위방사성폐기물 심층처분시설의 안전목표치에 대한 부합성을 판단하기 위해서는 처분시스템의 시간적 변화에 따른 불확실성을 고려해야 한다. 이에 따라 심층처분시설의 폐쇄 이후 장기진화 특성에 대한 종합적 검토 및 분석을 통해 다중방벽 및 생태계에 미치는 영향을 규명해야 한다. 이에 본 논문에서는 우선적으로 핀란드의 심층처분시설에 대한 운영허가 신청과정에서 처분시스템 장기 성능평가의 일환으로 검토된 폐쇄 초기단계 진화 특성을 분석하였다. 또한, 이를 토대로 공학적방벽 성능평가를 위해 고려되어야 하는 장기진화 현상 및 발생요인을 종합하여 한국형 고준위방폐물 심층처분시스템 개발 시 중요도(안)를 도출하였다. 이러한 결과는 향후 한국형 고준위방폐물 심층처분시설 개발을 위한 성능 평가 및 안전성 평가 수행과정에서 기술적 근거자료로 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 단, 각 특성에 대한 보다 세부적인 현상학적 검토 및 평가를 위해서는 최종 처분부지 특성 및 시설 고유 설계자료 등을 확보하여 그 영향을 사전에 검토해야 한다.

• 터널과지하공간
• /
• 제33권6호
• /
• pp.445-471
• /
• 2023

수만년 이상의 기간동안의 장기 안전성을 확보하는 것이 처분장 건설에서의 최우선 조건이나, 건설 및 운영중 대심도 지하 사용후핵연료 처분장의 역학적 안정성 확보 역시 안전한 터널 공사 및 운영을 위해 필수적인 요소이다. 처분장의 장기 안전성에 중요한 요소인 벤트나이트 충전재 및 완충재의 차폐 성능을 저감시킬 가능성이 있는 숏크리트, 콘크리트, 그라우팅 등의 터널 지보공 및 차수공을 금지 내지는 제한하는 조건은 암반공학자 및 터널 기술자에게 매우 도전적인 과제로 판단된다. 본 연구에서는 처분장 부지 선정과정에서 올바른 처분장의 선정에 도움이 될 수 있는 대심도에 건설할 것으로 예상되는 처분장의 터널 네트워크, 처분 터널 및 처분공의 역학적 안정성을 확보하기 위한 제반 조건의 광범위한 탐색의 일환으로 지하 500 m 심도의 처분장을 무지보 상태로 건설할 경우 2차원 및 3차원 수치해석 검토를 통해 안정성의 확보 가능한 물성 범위를 탐색하고자 하였다. 예비 연구결과 처분장의 중앙터널과 처분터널 안정성 확보 가능 암반물성의 범위를 파악하였으며, 3차원 해석을 통해 수직구 주변 터널 네트워크의 안정성을 확인하여 처분장 건설을 위한 기초적인 암반 조건이 파악된 것으로 판단된다.

• 지질공학
• /
• 제16권1호
• /
• pp.69-83
• /
• 2006

본 연구는 지하유류저장공동 굴착 시 조사된 단열체계 및 수리 인자를 토대로 투수성구조영역과 수리암반영역으로 세분화하여 연구지역의 불규칙하고 복잡한 지하수유동체계를 해석해 보고자 하였다. 지하공동 내에서 확인된 단열분포특성과 지하공동굴착과 동시에 지표관측공 28개를 통해 측정된 지하수위 및 수평수벽공 95개와 수직수벽공 63개에 의해 일별로 계측된 압력 및 주입량을 통해 연구지역은 지하수의 방벽역할을 하는 3개의 투수성구조영역과 4개의 수리암반영역으로 구분이 가능하였다. 공동심도에 발달된 투수성 구조는 국지적 큰 규모 단열대인 NE-1과 2개의 국지규모 단열대로 구성되고 있으나, 수리암반영역은 국지규모 단열대에 의하여 4개 영역으로 구분된다. FZ-2 구조대와 인접한 수리암반영역 Domain-A와 B는 수평수벽공의 초기압이 최대 약 $15kg/cm^2$까지 높으며, 지하공동 굴착 시 상 하부의 지하수위변화의 차이가 $10\sim40m$로 상 하부의 수리적 연결성이 양호한 것으로 평가된다. 반면, FZ-1 구조대와 인접한 Domain-C와 D는 이중수위측정 시설 설치시 상부와 하부의 지하수위차는 최대 약 120 m로 매우 크게 나타났으며, 상부 지하수는 공동굴착 시 수위 가 크게 변화하지 않았다. Domain C, D의 하부암반의 수리 전도도$(7.2X10^{-10}m/sec)$는 상대적으로 낮은 지하수 함양량의 원인을 제공하고 있으며, 연속체개념 의 지하수유동모델링을 통해 계산된 4개 영역의 함양량은 연구지역의 20년간 평균 강수량(1,356 mm/year)의 2%로 계산되었다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.169-179
• /
• 2011

우리나라에서 운영하는 원자력발전소는 PWR형과 CANDU형 2종류가 있으며, 원자력발전에 의한 지속적인 에너지 공급을 위하여 이들로부터 발생하는 사용후핵연료에 대한 안전관리는 매우 중요한 인자이다. 사용후핵연료 처분을 위한 연구는 1997년부터 시작하여 한국형 사용후핵연료 처분시스템을 개발하였으며, 현재는 개발된 기술에 대한 실증 및 처분시스템의 효율향상을 위한 연구를 진행하고 있다. 또한, PWR형 사용후핵 연료의 경우 사용후핵연료 재활용 공정을 거쳐 원료물질로 다시 사용하는 연구가 진행 중이므로, 이들 공정으로부터 발생하는 고준위폐기물을 처분하는 방안을 강구하고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 PWR형과 CANDU형 사용후핵연료 모두를 직접 처분하는 개념으로 개발한 한국형 사용후핵연료 처분시스템을 바탕으로 CANDU형 사용후핵연료 처분 시스템의 처분효율을 향상시키는 방안을 도출하고자 하였다. 이를 위하여, 한국형 사용후핵연료 처분시스템의 CANDU 사용후핵연료 처분용기를 개선하여 현재 원자력발전소에서 사용하고 있는 사용후핵연료 60 다발(Bundle) 용량의 저장바스켓을 포장 활용하는 개념을 도출하고, 열해석을 통하여 처분시스템 완충재의 온도가 $100^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 요건을 만족하는 처분터널 및 처분공 간격을 정하여 이들에 대한 처분시스템 개념을 도출하였다. 이렇게 설정된 개념들을 단위면적당 열효율, 우라늄밀도(U-density), 처분면적, 굴착량, 완충재 및 폐쇄 물질량 측면에서 분석하여 처분효율이 가장 높은 방안을 제안하였다. 본 연구의 결과는 추후 실제 부지특성자료와 연계하여 PWR 사용후핵연료 재활용공정으로부터 발생한 고준위폐기물 처분시스템과 함께 복합 처분장 설계에 활용될 것이다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.117-131
• /
• 2006

한국의 고준위폐기물 기준 처분 시스템의 공학적 방벽에서의 T-H-M(Thermo-Hydro-Mechanical) 거동 실증을 위한 KENTEX(KAERI Engineering-scale T-H-M Experiment for Engineered Barrier System)실험 장치를 대상으로 열-수리-역학 연동현상 해석을 하여 온도, 포화도 및 응력의 변화를 예측하였다. 그리고 이들 변수와 열-수리-역학의 연동현상에 사용된 세물성법칙인 탄성물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙과의 관계를 분석하였다. 열-수리-역학 연동현상을 계산하는 데는 상용 유한요소 코드인 ABAQUS를 사용하였다. 열 계산에서 벤토나이트 내 온도는 히터 가열 후 초기에는 급격히 증가하다가 얼마의 시간이 경과한 후에는 거의 일정한 값에 도달하였다. 이 도달시간은 약 37.5일로 반경방향의 모든 지점(H=0.68m 일때)에서 정상상태에 도달한 것을 알 수 있었다. 즉, 히터와 벤토나이트 경계면에서는 $90^{\circ}C$, 벤토나이트와 외부 셀 경계면에서는 약 $70^{\circ}C$를 유지하였다. 열-수리-역학 연동현상 계산에서 시간에 따른 벤토나이트 포화도는 탄성 물성법칙, 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 세 경우 모두 거의 차이가 없었다. 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과의 비교에서 온도의 증가는 탄성 물성법칙 및 공극탄성 물성법칙 각각에 대해 시간이 경과함에 따라 포화도가 증가함을 초래해 포화가 빨리 진행됨을 알 수 있었다. 특히 히터에 가까운 쪽에서는물이 침투하고 있는 쪽 보다 포화도 증가가 큰 것으로 나타나 벤토나이트가 물로 포화되기 전의초기상태가 온도의 영향을 많이 받는 것을 알 수 있었다. 또한 응력은 세 물성 법칙 모두 시간의 경과에 따라 증가하는 경향을 보이나 탄성 물성법칙의 경우가 다른 두 경우보다 현저한 변화를 보이는데 이는 변형율이 탄성한계를 넘어서도 계속 작용하여 공극비 변화를 고려한 다른 두 물성법칙과 차이가 있음을 나타내고 있다. 그러나 공극탄성 물성법칙 및 공극탄성-소성 물성법칙의 경우에 열-수리-역학 계산 결과와 수리-역학 계산 결과를 비교하면 시간이 경과함에 따라 응력은 증가하지만 온도의 변화에 따른 서로의 응력의 차이는 작은 것을 알 수 있다. 즉 온도변화의 영향보다는 시간에 따른 포화도 변화의 영향이 더 큰 것으로 생각된다. 따라서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 온도의 증가로 포화가 빨라지고, 포화도 증가는 응력을 증가시키는 결과를 보이므로 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받고 있는 것으로 이해된다. 그래서 벤토나이트의 열-수리-역학 연동현상 해석에서 벤토나이트는 공극비, 열팽창 및 팽윤압 등의 영향을 받으므로 탄성과 소성을 동시에 고려할 수 있는 물성법칙을 선택하는 것이 바람직하다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권9호
• /
• pp.279-287
• /
• 2018

실란트는 현대 건축물의 중요한 요소로 사용되고 있으며, 습기, 공기, 기타 물질의 침입에 대한 방벽을 제공함으로서 내후성에 대한 건물 보호의 역할을 한다. 다양한 환경에 노출되어 물리적, 화학적, 기계적 특성이 변화되어 수명이 단축되는 경우가 많으며, UV, 습기, 온도 신축 등은 내구성과 직결되는 중요한 이슈이다. 본 연구에서는 구조용 실링마감재의 내구성능을 실내에서 검증하기 위한 장비로서 외기의 환경을 모사할 수 있는 복합열화시험 챔버를 제작하였다. 황사, 산성비, 미생물에 의한 오염 등 특이 기상 상황의 재현은 어려우며 외기 환경을 100 % 모사하는 것은 불가능한 것으로 판단되며, 구조용 실링재의 옥외폭로시험방법과 복합열화시험장치에 대한 내후성 시험 결과 간의 상관관계를 통해 재현성을 확보하고자 연구하였다. 옥외폭로시험의 변위량 시험 결과 실링재의 응집력이 분해되어 연질화가 진행되는 것으로 판단되었고, 옥외폭로 1년 후 변위는 초기 물성치보다 3600 Pa에서 3배 정도 차이가 나는것을 볼 수 있었고, 비교제품의 경우 최대 7배까지 변위가 차이나는 것으로 확인되었다. 복합열화시험장치에서 변위시험결과 열화되어 탄성 및 인장특성이 감소하는 경향을 나타내었다. 변성실리콘 실링재의 경우는 현재 400 Cycle을 완료하여 옥외폭로 12개월의 물성저하를 확인하였다. 시험체의 변형은 육안으로는 확인할 수 없어 상대적으로 실리콘 실링재 제품보다 상태 안정성이 양호한 것으로 판단된다. 옥외폭로시험 결과, 복합열화시험장치가 체계화되어 관련 지침 또는 규격 등에 제안된다면, 실제 사용환경에서 12개월의 예상수명을 실내에서 3개월 미만에서 검증할 수 있는 방법으로 향후, 경제적 손실저감, 공기단축, 설계에 예상 가능한 재료의 선정 등에 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제30권4호
• /
• pp.382-393
• /
• 2020

고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 시큐리티연구
• /
• 제27호
• /
• pp.129-159
• /
• 2011

시설보안은 항상 보안영역에서 가장 중요한 부분을 차지하고 있다. 일반적으로 통합적 보안계획은 세 가지 요소로 구성된다. 여기에는 시설보안, 인사보안, 정보보안이 포함된다. 이 세 가지 요소는 상호간에 긴밀하게 연계되어 있고 보호하고자 하는 대상 시설과 기업의 유형에 따라 매우 다양하게 운영된다. 통합보안프로그램에서 시설보안요스는 대체적으로 정책과 절차, 사람, 방벽, 장비와 기록물로 구성된다. 인간은 선사시대부터 자신과 부족의 생명을 보존하기 위하여 쉼 없는 투쟁을 계속하였다. 그러나 선사시대의 인간들은 어떻게 견고한 집을 짓고 거주지를 어떻게 요새화하는지를 배우지 못하였기 때문에 자신들의 보호를 자연에 의존하였고 추운 날씨에는 동굴들을 보호나 피난처로 활용하였다. 인류사를 통하여 인간은 자신과 자신이 속한 부족의 생명과 자산을 보호하기 위하여 다양한 보호대책을 수립하여 왔다. 이러한 보안대책의 기본에는 시설보안대책이 자리하고 있다. 중세시대의 유럽의 대군주들은 성곽 둘레를 파내어 해자를 건설하거나 도개교를 만들어서 성 주위를 강화하고 거주자들에게 이러한 보호를 제공하고 경작된 농산물을 제공받았다. 20세기 들어 미국의 에드윈 홈즈는 미국의 보안산업발전에 혁신적인 전자경보서비스를 제공하기 시작하였다. 이것이 오늘날 전자보안시스템의 효시이며, 발전을 거듭하여 오늘날 해당 시설물에 다양한 전자보안시스템을 조합한 형태의 보안시스템이 보안시장의 대부분을 차지하고 있다. 이와 같이 인류는 태초부터 생명을 보호하기 위한 방법으로 다양한 보호대책을 수립하여 발전을 계속하고 있다. 오늘날 현대인은 생명과 자산의 보호와 다양한 사회병리현상에 대응하기 위하여 전국 방방곡곡 대부분의 시설물에 CCTV가 설치되어 현대인의 일상을 보호 감시하고 있다. 이러한 대부분의 시설보안시스템은 우리의 안전을 보장하기 위하여 설치되고 있으나 이에 대한 모든 비용 또한 우리가 지불하여야 한다. 따라서 효과적인 시설보안시스템의 구축은 매우 중요한 당면 과제이다. 이 연구에서는 현대사회의 필요성에 의해서 급속하게 증가하고 있는 시설보안시스템의 효과적인 구축방안에 대하여 보안디자인의 원리에 시스템 통합을 활용하여 효과적인 시설보안시스템 구축방안에 대하여 제시하였다.