• Economic and Environmental Geology
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• v.56 no.2
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• pp.167-183
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• 2023

Gases originated from the final SNF (spent nuclear fuel) disposal site are very mobile in the barrier and they may also affect the migration of radioactive nuclides generated from the SNF. Mechanisms of gas-nuclide migration in the multi-barrier and their influences on the safety of the disposal site should be understood before the construction of the final SNF disposal site. However, researches related to gas-nuclide coupled movement in the multi-barrier medium have been very little both at home and abroad. In this study, properties of gas generation and migration in the SNF disposal environment were reviewed through previous researches and their main mechanisms were summarized on the hydrogeological evolution stage of the SNF disposal site. Gas generation in the SNF disposal site was categorized into five origins such as the continuous nuclear fission of the SNS, the Cu-canister corrosion, the oxidation-reduction reaction, the microbial activity, and the inflow from the natural barriers. Migration scenarios of gas in porous medium of the multi-barrier in the SNF repository site were investigated through reviews for previous studies and several gas migration types including ① the free gas phase flow including visco-capillary two-phase flow, ② the advection and diffusion of dissolved gas in pore water, ③ dilatant two-phase flow, and ④ tensile fracture flow, were presented. Reviewed results in this study can support information to design the further research for the gas-nuclide migration in the repository site and to evaluate the safety of the Korean SNF disposal site in view points of gas migration in the multi-barrier.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.5C
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• pp.359-368
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• 2006

After construction, time-variant seepage and long-term underground motion are representative factors to understand the abnormal behavior of tunnels. In this study, numerical models have been developed to analyze the behavior of tunnels associated with seepage and long-term underground motion. Possible scenarios have been investigated to establish causes-and-results mechanisms. Various parameters such as permeability of tunnel filter, seepage condition, water table, long-term rock mass load, size of damaged zone due to excessive blasting have been investigated. These are divided into two sub-parts depending on the tunnel type and major loading mechanisms depending on the types. For the soft ground tunnels, the behavior associated with seepage conditions has been studied and the effect of permeability change in tunnel-filter and the effect of water-table change which are seldom measurable are investigated in detail. For the rock mass tunnels, tunnel behavior associated with the visco-plastic behavior of rock mass has been studied and the long-term rock mass loads as a result of relaxation and creep have been considered.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.46-46
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• 2020

하천의 합류부는 지류와 본류가 만나 수리 및 수질 특성이 변화하는 구간으로 매우 중요한 지점이다. 따라서, 최근에는 ADCP와 같은 측정장비를 활용하여 실제하천을 대상으로 합류부의 수리학적 혼합거동을 분석하는 많은 연구들이 수행되고 있다. 하지만 기존의 연구들은 대부분 중소하천 규모의 합류부를 대상으로 연구가 수행되었고, 유속이 존재하는 하천을 대상으로 연구가 수행되었다. 그리고 기존의 연구들은 대부분 수리특성을 활용하여 합류부의 지형학적 특성을 함께 고려한 연구가 대부분 수행되어 합류부의 수질적인 혼합거동을 분석한 사례는 매우 드물다. 이에 본 연구에서는 낙동강과 황강합류부에서 ADCP와 YSI를 활용하여 본류의 유량이 지류에 비해 매우 크고 저유속인 대하천에 유입되는 지류를 대상으로 수리·수질 특성을 기반으로 혼합 패턴을 분석하였다. 수리특성 분석을 위해 ADCP를 활용하여 수심평균유속분포, 2차류를 분석하였고, 수질특성을 분석하기 위해 YSI의 전기전도도(EC)를 수질인자로 활용하여 합류부의 혼합 거동을 분석하였다. YSI 장비는 보트에 장착하여 단면 혹은 수심방향으로 이동식으로 적용하였고, 공간위치는 동시에 운용된 ADCP의 GPS자료와 연동하였다. 분석결과, 기존의 ADCP의 유속측정 결과로는 본 연구대상과 같은 저유속 대하천에서 공간적 혼합 거동을 포착하는데 한계가 나타났다. 반면에, 수질인자(EC)를 연계하여 합류부 수질의 공간분포를 나타낼 경우 본 대상인 황강-낙동강 합류부와 같은 평수기 저유속 대하천의 혼합거동을 포착 및 분석할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 대하천의 저유속인 합류부의 혼합 거동 분석은 유속분포와 같은 수리특성과 함께 수질인자(EC)를 연계한 분석을 통할 경우 혼합 거동의 분석이 용이해짐을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.2 no.3
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• pp.81-88
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• 2001

The behavior of porous medium is modeled by linear thermoporoelastic behavior, linear poroviscoelastic behavior, poroplastic behavior, and poroviscoplastic behavior, etc. The behavior has, in general, a complicated aspect which makes a mechanical description of the problem with time. Constitutive modeling for deformation behavior of porous medium with coupling effects is needed since there is interaction between the constituents in pores with a relative velocity to each other. In this work, it is explained 3-dimensional behavior depending on degree of saturation for porous medium composed of homogeneous, isotropic materials. It is obtained the governing equations based on continuum porous mechanics. In addition, it is developed constitutive model which can be understood of behavior for porous medium which can be understood, analysed behavior of porous medium. It can be accomplished exact analysis and prediction of behavior in porous medium. The behavior for porous medium is analysed exactly, and the prediction of deformation behavior is accomplished. Consequently, it will be basis to analyze 3-dimensional behavior in municipal solid waste landfill, and the practical using of porous medium ground which are composed of nonhomogeneous, anisotropic materials can be done widely.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.10 no.6
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• pp.117-123
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• 2009

The mechanical behavior of a micropile due to horizontal load has not yet clearly identified in Korea. It has generally estimated from that of a traditional pile because there is no standard method even though it has shorter length. To tell the truth, its behavior is very different from a traditional pile's. Specifically, it is general fact that horizontal resistance of earth is one of the main factors to control the mechanical behavior of micropile. To this reason, a laboratory model has been made in this study to estimate the behavior of a micropile which loaded increasingly horizontally. The laboratory model has been designed to estimate both the behavior of load to displacement and skin friction to displacement. And the analysis of the latter was compared with the solution of strain wedge model. In the end, it was proved that the mechanical behavior of a micropile should be estimated from considering the horizontal resistance of earth.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2005.04a
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• pp.336-339
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• 2005

포천지역의 포천천과 그 주변의 8개 소유역을 대상으로 2003년 8월부터 2004년 8월까지 하천 8개 지점과 기존 지하수 관정 66개소를 선정하여 수리지구화학 및 환경동위원소 연구를 실시하였다. 복합적인 토지이용과 관련하여 연구지역 수계에서는 오염물질 유입이 광역적으로 인지되었으며, 일부 지역에서는 지하수계로의 오염물질 유입이 강하게 나타나 인근 하천까지 영향을 줌이 확인되었다. 오염기원으로 해석되는 대표적인 무기이온종인 $NO_3,\;Cl,\;SO_4$의 존재비를 이용하여 연구 지역의 지표수와 충적 지하수를 크게 3개 수질 그룹으로 분류하였다. 이들 그룹들은 각각 특징적인 충진 특성과 용존 이온의 분포/거동 양상을 나타내는 것으로 해석된다. 본 논문에서는 세 유형의 지표수/충적 지하수 외에 암반 지하수를 포함하여 연구지역 자연수의 수리지구화학 진화 경로와 오염물질의 유입 및 거동 양상에 대하여 토의한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.49-49
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• 2018

라오스의 Houay Pano 유역은 상업적 조림으로 인해 2011년부터 2013년까지 급속한 토지이용 변화를 겪어왔다. 본 연구는 이러한 토지이용변화가 박테리아 거동에 어떠한 영향을 주는지 이해하기 위해 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 활용한 박테리아 거동 모델링을 수행하였다. SWAT 모형은 수치 표고 모델, 토양 특성, 토지 이용 등의 정보를 종합하여, 유역 내수량 및 수질의 변화를 모의할 수 있는 모형으로, 본 연구는 대표적인 분원성 지표 세균 (Fecal Indicator Bacteria)인 대장균 (Escheichia coli, E. coli)을 대상으로 모델링을 수행하였다. SWAT 모형은 지표면 위 박테리아를 1)식물 위, 2)토양 용액상, 3)토양 입자상으로 구분하여 모의한다. 각 상태로 분할된 박테리아는 소멸 (die-off), 씻김 (wash-off), 침투, 표면 유출을 통한 수계로의 이동 등의 단계를 통하여 유역 내에서 거동한다. 본 연구는 서로 다른 기후의 영향을 배제하기 위해 각 토지이용 시나리오를 (2011, 2012, 2013) 실제 기후 조건과 동일 기후(2011-2013 평균) 조건으로 분류하여 분석하였다. 실제 기후 조건에서 SWAT 모형은 표면 유출, 토사 유출, E. coli 거동에 대해 2011년부터 2012년까지 감소, 2012년부터 2013년까지 증가로 모두 동일한 양상을 모의하였다. 이는 강수량의 양상과 동일한 것으로, 강수량이 표면 유출의 양을 결정하고, 달라진 표면 유출에 따라 토사 유출과 E. coli 거동이 결정되기 때문이다. 하지만 동일 기후 조건에서는, E. coli 거동 동인인 표면 유출과 토사 유출이 비교적 일정해짐에 따라, 각 상태로 분할된 박테리아의 초기 부하량값이 E. coli 거동을 결정하는 주된 요인임을 확인 할 수 있었다. 따라서 초기 부하량 분할에 활용되는 엽면적 지수 (Leaf Area Index)와 분배계수 (BACTKDDB)의 정확도가 요구된다. 추가적으로 본 연구는 박테리아의 유입원인 비료 모델링과, LAI를 활용한 박테리아 초기 부하량 산정, 토양 특성 변수와 토지 이용 변수의 분리, 지하수를 통한 박테리아 거동 등을 중심으로 SWAT 모형의 한계점과 개선점을 제시하였으며, 본 연구 결과는 토지이용변화가 박테리아 거동에 주는 영향을 모형적으로 이해하고, 또한 추후 박테리아 모델링 개발에 도움을 줄 것으로 예상된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.53 no.4
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• pp.347-362
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• 2020

Iron (hydro)oxides in aqueous environments are primarily formed due to mining activities, and they are known to be typical colloidal particles disturbing surrounding environments. Among them, hematites are widespread in surface environments, and their behavior is controlled by diverse factors in aqueous environments. This study was conducted to elucidate the effect of environmental factors, such as ionic composition and strength, pH, and natural organic matter (NOM) on the behavior of colloidal hematite particles. In particular, two analytical methods, such as dynamic light scattering (DLS) and single-particle ICP-MS (spICP-MS), were compared to quantify and characterize the behavior of colloidal hematites. According to the variation of ionic composition and strength, the aggregation/dispersion characteristics of the hematite particles were affected as a result of the change in the thickness of the diffuse double layer as well as the total force of electrostatic repulsion and van der Walls attraction. Besides, the more dispersed the particles were, the farther away the aqueous pH was from their point of zero charge (PZC). The results indicate that the electrostatic and steric (structural) stabilization of the particles was enhanced by the functional groups of the natural organic matter, such as carboxyl and phenolic, as the NOM coated the surface of colloidal hematite particles in aqueous environments. Furthermore, such coating effects seemed to increase with decreasing molar mass of NOM. On the contrary, these stabilization (dispersion) effects of NOM were much more diminished by divalent cations such as Ca²⁺ than monovalent ones (Na⁺), and it could be attributed to the fact that the former acted as bridges much more strongly between the NOM-coated hematite particles than the latter because of the relatively larger ionic potential of the former. Consequently, it was quantitatively confirmed that the behavior of colloidal hematites in aqueous environments was significantly affected by diverse factors, such as ionic composition and strength, pH, and NOM. Among them, the NOM seemed to be the primary and dominant one controlling the behavior of hematite colloids. Meanwhile, the results of the comparative study on DLS and spICPMS suggest that the analyses combining both methods are likely to improve the effectiveness on the quantitative characterization of colloidal behavior in aqueous environments because they showed different strengths: the main advantage of the DLS method is the speed and ease of the operation, while the outstanding merit of the spICP-MS are to consider the shape of particles and the type of aggregation.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.09a
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• pp.406-409
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• 2004

최근 Lee et al.$^{l-2)}$ 은 화강암질 편마암내 균열면의 방해석이 Eu의 변화에 큰 영향을 주며, 아울러 Eu 은 Am의 유사체로서 매우 적합한 원소라고 제안하였다. 이 논문에서는 1)희토류원소와 액티나이드 원소의 이온반경, 배위수 등의 상호비교와 2) 응집력(cohesive energy)의 유사성과 물리적/화학적 특성 그리고 3) 희토류원소 지구화학의 최근 연구결과를 토대로 하여, 고준위 방사성 핵종원소인 Am의 지질매체내 거동을 예측하기 위한 유사체(analog)로서 Eu이 매우 유용한 역할을 해준다는 가설2)을 검증한 결과를 보고하고자 한다. 연구방법으로서, 핵종원소의 지질매체별 흡착특성을 밝혀내기 위해 금번 실험에서는 희토류원소 암상별 분포의 특성을 고려하여 4종류(화강암질 편마암류 2종, meta-basalts, 응회암)의 시료를 선별하였다. 방사화학적 흡탈착 실험의 핵종동위원소로서는 152Eu와 241Am을 선택하였다. 이는 본 연구팀의 연구결과, Eu과 Am의 밀접한 물리적/화학적 상관관계 그리고 지질환경내에서의 거동특성을 고려한 것이다. 실험결과 양 동위원소의 지질매체와의 흡착 반응 특성을 비교해 볼 때, 시간의 경과에 따라 서로간에 매우 유사한 양상의 증감을 보여주면서 변화함을 알 수가 있었다. 이 결과는 희토류원소가 액티나이드 원소의 지질환경내 거동예측을 위한 유사체로서 매우 훌륭한 도구라는 것을 입증해 주는 것이라 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.84-84
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• 2017

IPCC 4차 보고서(2007)에 따르면, 미래 기후변화로 인한 가장 취약한 부분으로 강수패턴의 시 공간 변화로 인한 가용 수자원의 변화를 선정하였으며 IPCC 5차 보고서(2014)는 특히 아시아지역은 지역별 대처전략수립, 물 재활용 등 수자원 다양화, 통합형 수자원 관리를 권고하였다. 지하수의 변화와 같이 흐름속도가 느리고 지속적인 요소의 경우에는 지표 기후변화의 영향을 쉽게 인식할 수 없으나 지표변화에 따른 변동이 지하수 환경에서 관측되기 시작하면 그 영향은 지표보다 훨씬 장기적으로 나타남에 따라 미래 기후변화에 따른 수자원의 효율적 관리를 위해서 지하수 거동에 대한 분석이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 금강유역($9,865km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 지표수와 지하수의 상호작용에 의한 물수지 분석을 수행하고, 기후변화에 따른 지하수 거동을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 금강유역을 표준유역 단위로 구분하고, 기상자료, 다목적댐(대청댐, 용담댐)과 다기능보(공주보, 백제보, 세종보) 운영자료와, 국가지하수정보센터에서 관측 및 관리하고 있는 지하수위 관측 자료를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 금강유역 내 위치하는 다목적댐 및 다기능보의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고, 실측 지하수위, 토양수분 자료를 이용하여 모형의 보정(2005~2009)과 검증(2010~2015)을 실시하였다. 기후변화에 따른 지하수 거동 분석을 위해 기후변화 시나리오는 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용하였으며, 기준년(1975-2005)년에 대해 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 지하수위 거동을 분석하였다.