대덕 원자력시설 주변 지표 토양 환경내 오염물 거동 해석을 위하여 지하수 유동 및 오염물 이동 수치모델을 수립하였다. 수립된 모델을 이용하여 대덕 원자력시설 주변의 지하수 흐름체계를 해석하고 U-234에 대한 농도분포를 계산하였다. 산정 결과 지하수는 부지내 하나로를 중심으로 동쪽 및 동남 방향으로의 흐름이 나타났고, 지표 토양내로 유입된 방사성 물질은 지하수 유동에 의해 같은 방향으로 이동되었다. 대덕 원자력시설로부터 지표로 침적된 방사성 물질의 농도분포를 산정한 바 환경에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 나타났다.
지하수 오염물질의 이동모형 개발에 있어서 중요한 문제의 하나가 각각의 폐기물 저장용기 나 드럼을 독립된 선원으로 볼 것이냐 아니면 상응하는 합쳐진 선원으로 볼 것이냐 하는 문제이다. 본 논문에서는 포화된 다공성 매질에서의 분산된 선원에 대한 연구를 소개한다. 지하수의 유동이 있는 다공성 매질에서 평면상에 분산된 점 형태의 선원들을 가정하여 얻어 진 지하수내의 오염물질의 농도분포를 상응하는 크기를 가진 무한한 평면선원이나 하나의 점 선원을 농도분포들과 비교하였다. 본 연구의 결과로 다음의 세 영역을 찾아낼 수 있었다. 즉, (1) 선원에 가까운 관계로 인근 선원의 영향이 커서 각각의 선원들을 따로 고려한 모형을 사용하여야 하는 영역, (2) 선원에서 몇 미터 떨어진 지점으로부터 수백 내지 수천미터 떨어진 지점까지의 각각의 선원 대신 상응하는 유한한 평면 선원만이 정착한 결과를 얻게 하는 영역, (3) 선원으로부터 충분히 멀리 떨어져 있어서 상응하는 유한한 평면 선원만이 정확한 결과를 얻게 하는 영역이다
본 연구에서는 도로터널 건설시 감소하는 지하수위 저하의 범위와 이로 인한 인근 계곡 소하천의 영향을 평가하기 위한 유동해석 및 터널공사 시 오탁수 배출에 의한 인근 수원의 오염여부를 평가하기 위한 오염물 이동 해석을 수행하였다. 터널굴착 공기인 30개월 동안 하강하는 지하수의 저하량은 최대 27 m로 나타났고 터널중심에서 50 m 이내에서 가장 큰 것으로 확인되었다. 또한 이로 인한 지하수의 유동이 터널 내로 유입되는 형상으로 보여주고 있으며 터널반경 200 m까지는 적지만 수위저하의 영향이 나타났다. 터널에서 배출되는 오탁수 배출의 영향을 검토하기 위한 오염물 이동 수치모델링 결과 터널종단부에서 발생하는 탁수의 거동범위는 최대 120 m내외이며 이로 인한 소하천의 오염 위험은 크지 않을 것으로 평가되었다.
원자력이용시설에서 유출된 방사성 오염물질은 지표수나 지하수의 유동에 따라 이동할 수 있다. 이 중에 지표수에 의해 이동하는 오염물질은 비교적 감시가 용이하지만, 지하수를 따라 이동하는 오염물질은 대상 매질에서의 지하수흐름에 대한 정보를 알아야 하므로 감시가 매우 어렵다. 그러므로 지하수에 의한 오염물질의 이동을 규명하기 위해서 지질환경의 특성화가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 연구부지에 건설된 가상의 원자력이용시설에 대한 감시공의 위치를 결정하고, 감시공에서의 심도별 감시 구간을 선정하는 방법론을 제안하였다. 감시공의 위치를 결정하기 위해 지하수유동 모델링을 수행하였고, 그 결과 지하수 흐름의 하류 지역에 감시공의 위치를 선정하였으며, 감시공에서 수행한 현장조사 결과를 바탕으로 비교적 지하수의 흐름이 빠른 구간을 대상으로 감시 구간을 선정하였다. 본 연구를 통해 개발된 모니터링 방법론은 국내 원자력 발전소를 포함한 원자력이용시설 뿐만 아니라, 유류비축시설의 오염물질, 농업 관련 지하수 오염의 감시 등 다양한 분야에서 잠재적으로 지하수에 유입될 수 있는 오염물질을 조기 감시하는 데에 활용할 수 있을 것이다.
An optimization process for the design of groundwater remediation is developed by simultaneously considering the well location and the pumping rate. This process uses two independent models: simulation and optimization model. Groundwater flow and contaminant transport are simulated with MODFLOW and MT3D in simulation model. In optimization model, the location and pumping rate of each well are determined and evaluated by the genetic algorithm. In a homogeneous and symmetric domain, the developed model is tested using sequential pairs for pumping rate of each well, and the model gives more improved result than the model using sequential pairs. In application cases, the suggested optimal design shows that the main location of wells is on the centerline of contaminate distribution. The resulting optimal design also shows that the well with maximum pumping rate is replaced with the further one from the contaminant source along flow direction and that the optimal pumping rate declines when more cleanup time is given. But the optimal pumping rate is not linearly proportional to the cleanup time and the minimum total pumping volume does not coincide with the optimal pumping rate.
고형화 폐기물의 처분에 대한 환경 위해성 평가의 핵심은 화학적 용출특성을 파악 후, 현장의 환경조건하에서 유해물질이 얼마나 주변환경으로 유출되는가를 예측하여 그 위해도를 산정하고, 그 위해도가 환경적으로 허용가능한 지를 판단하는 데 있다. 본 논문에서는 고형화폐기물을 매립지에 처분하거나 재활용시 다양한 현장조건하에서의 환경위해성을 평가하는 체계를 용출의 두 가지 극한적 경우에 입각하여 수립하였다. 수립된 위해성평가체계의 각 경우에 따른 폐기물 특성변수를 결정할 수 있는 두 종류의 특성평가기법을 개발하고, 시멘트 고화 처리된 도시쓰레기 소각재의 매립처분 현장에 적용하여 검증하였다.
본 연구에서는 오염용질의 이동특성을 분석하기 위한 측정방법으로서 전기저항센서를 부착한 주상실험기를 개발하였으며 3가지의 포화사질토에 비반응성 추적자를 주입하여 그 적용성을 평가하였다. 측정된 전기저항 값을 바탕으로 전기전도도 파과곡선을 얻었으며, 추정된 농도자료를 이류-확산 방정식에 대입하여 수리분산계수를 산정하였다. 유출수 파과곡선에서 추정된 평균간극유속과 종분산계수를 바탕으로 전기전도도 파과곡선의 신뢰성을 평가해본 결과 전제된 ${\sigma}_{sat}-{\sigma}_w-C$(흙의 전기전도도-간극수의 전기전도도-간극수 내 용질의 농도) 사이의 선형 조건이 성립할 시 측정된 전기저항치는 흙 매질내 간극수 용질의 상대농도를 간접적으로 추정할 수 있는 인자임을 확인하였다. 전기전도도 파과곡선은 실제농도(resident concentration)의 시간적 변화를 나타낼 수 있는 만큼 시간연속적인 전기저항 측정은 많은 시간과 노력이 요구되는 용출수 샘플링과 분석을 효과적으로 대체할 수 있을 것으로 판단되었다. 불확실성을 줄이기 위해 저항측정위치와 주입되는 용액과 포화간극수와의 전기적 차이가 고려되어야함을 확인하였다.
In this study, the fly ash was employed as a possible alternative to the bentonite for its high sorption capacity against cationic heavy metal. To consider the constituents of barrier possibly used, the specimens were mixed with different material contents (fly ash : weathered soil : bentonite), then sorption test was performed. Also the specimens were molded on the wet side of optimum moisture contents like mixing ratio of sorption test and their hydraulic conductivities were measured in flexible-wall permeameters. And to confirm the effect of dissolved cations, the hydraulic conductivity tests were repeated by converting the permeant liquids from water to $Cd^{2+}$ solution. Finally, the Cd-concentration at the effluent was analyzed for 500hrs to compare the effectiveness of each specimen in contaminant retardation. Test results showed that the more the ratio of fly ash increase, the more Kd value increase, and the hydraulic conductivity of weathered soil/bentonite (95:5) mixture was the lowest $(2.9*10^{-8}cm/sec)$, and specimens made of fly ash and fly ash/weathered soil mixtures showed similar hydraulic conductivity. Although the permeant liquid was changed from water to $Cd^{2+}$ solution, the hydraulic conductivity of all specimens except for weathered soil maintained similarly like before. Consequently, the initial breakthrough point of Cd in weathered soil specimen was observed at about 5hrs after the test started while that of fly ash specimens was not observed during the whole test period of 500hrs. The results implied that fly ash had a sufficient retardation capacity against contaminant transport possibly by its high sorption capacity although it showed little effect on the reduction of hydraulic conductivity. Based on the test results, it could be concluded that the fly ash can be possibly used as a suitable barrier material in containment system to attenuate the contaminant transport for its high retardation capacity and for the low cost.
Sensitivity analysis of hydrodynamic and reaction parameters in conceptual model reflecting aquifer characteristics of Korea was performed to evaluate the uncertainty in the predicted concentrations. Among the hydrodynamic input parameters, both hydraulic conductivity (Kx) and hydraulic gradient (I) affected transport behaviors of contaminants, and resulted in same convergence concentrations with continuous injections of contaminant. However, longitudinal dispervisity (αL) affected both transport behaviors and the convergence concentrations of contaminants. Compared to the hydrodynamic parameters, growth kinetic and degradation parameters (μm & Kc) more significantly affected both transport behaviors and the convergence concentrations of contaminants, indicating those parameters had higher sensitivity indices causing the uncertainties of model predictions. Considering that the sensitivity indices of both hydrodynamic and reaction parameters were a function of transport distance of groundwater, the parameters with higher sensitivity indices, a priori, need to be investigated using conceptual model reflecting site-specific aquifer characteristics before field investigation. After determining the parameters with higher sensitivity indices, the detail field investigations for the selected hydrodynamic and reaction parameters were warranted to reduce the uncertainties of model predictions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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