• 한국진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.155-161
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• 2000

이온빔보조증착법을 이용하여 c-BN(70%)/h-BN(30%) 혼합막을 합성하였으며, 이를 후속 열처리로 안정화 시켰다. 보론은 e-beam evaporator로, 질소는 end-hall type 이온 건으로 공급하였으며, 기판에는 -400과 -500V의 DC 바이어스를 각각 인가하였고, $700^{\circ}C$로 가열하였다. 보론의 기화속도는 1.2 $\AA$/sec였고, 질소이온의 에너지는 약 100 eV였다. 막 합성 후같은 진공에서 후속열처리를 $700^{\circ}C$ 및 $800^{\circ}C$에서 1시간동안 각각 행하였다. 후속열처리를 하지 않은 경우에는 공기 중에 노출된 직후에 막이 기판에서 박리된 반면, $800^{\circ}C$에서 후속 열처리를 한 경우에는 안정하였다. 후속 열처리에 의하여 막 전체의 응력은 4.9 GPa에서 3.4 GPa로 감소하였으나, c-BN상의 응력은 변화하지 않았다. 이러한 결과는 c-BN상의 응력 해소를 주요 안정화 기구로 보고한 기존의 결과와 다른 것으로, 후속 열처리 동안에, 비정질이나 결함이 많은 h-BN상의 구조적, 화학적 relaxation에 의하여 막의 안정화가 진행될 수 있음을 의미한다. c-BN상의 분율이 작은 혼합막의 경우 비 c-BN상의 안정화가 막 전체의 안정화에 매우 중요할 것으로 판단된다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.40-44
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• 2019

This study investigates mixtures of water and cryoprotectant agents (CPAs) to store high-grade cold energy. Although water is an ideal material for a cold thermal storage (CTS) due to its high specific heat, undesirable volume expansion may cause structural stresses during freezing. The volume expansion can be alleviated by adding the CPAs to water. However, the CPA aqueous solutions not only have different thermal properties but also transit to amorphous state different from pure water. Therefore, these characteristics should be considered when using them as material of the CTS. In experiments, glycerol and dimethyl sulfoxide (DMSO) are selected as the candidate CPA. The volume expansion of the solution is measured by an in-situ strain gauge in low temperature region. The specific heat capacity of the solution is also measured by differential scanning calorimetry (DSC). Both the amount of volume expansion and the specific heat capacity of the CPA aqueous solution decrease in the case of higher concentration of CPA. These characteristics should be contemplated to select optimal aqueous solution for CTS for liquid air energy storage system (LAES). The CPA solutions have advantages of having wide temperature range to utilize the latent heat of water and higher sensible heat of the CPA. The CPA solutions which can satisfy the allowable stress of the structure are determined. Consequently, among the CPA solutions investigated, DMSO 20% w/w solution is the most suitable for the CTS.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권1호
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• pp.123-136
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• 2018

본 연구의 목적은 고준위폐기물 처분기술 개발과 관련하여 현장실증 연구를 위해 사용될 공학규모 이상의 균질 완충재 블록을 제작하기 위한 새로운 방법론을 제시하는 것이다. 이와 관련하여 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 재하 및 냉간등방압프레스(CIP; Cold Isostatic Press) 기법을 국내 최초로 완충재 제작에 적용하였다. 또한 소요 밀도기준을 충족하는 완충재 블록을 생산하기 위한 최적의 제작조건(프레스 및 CIP의 소요 압력)과 현장 적용성을 분석하였다. 상기 기법의 적용을 통해 완충재 블록 내 밀도분포 편차가 현저히 감소하였으며, 이와 동시에 평균 건조밀도가 소폭 상승하고 약 5%의 크기가 감소하였다. 또한 CIP 적용을 통해 응력이완(stress release) 현상이 감소하고, 이로 인해 시간 경과에 따른 표면균열 발생이 현저히 저감됨을 시험제작을 통해 확인하였다. 본 연구에서 제시된 방법론은 공학규모 이상의 균질한 완충재 블럭을 성형할 수 있으며, 또한 이는 선진핵주기 고준위폐기물처분시스템(AKRS; Advanced Korea Reference Disposal System of HLW)의 완충재 소요 밀도기준을 충족하는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.297-307
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• 2014

암반공동을 이용한 열에너지 저장은 대용량 저장이 가능하며 열저장매체를 선택할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 사일로 형태의 열저장공동이 지반 내 두 개 이상 배치될 때 공동 사이에 형성되는 암반 필라의 안정성에 대해 3차원 유한차분해석 프로그램인 $FLAC^{3D}$를 이용하여 분석하였으며, 저장된 열에너지로 인해 암반에 발생하는 열응력을 반영할 수 있도록 열-역학적 연계모델을 사용하였다. 해석 결과, 열에너지 장기 저장으로 인해 암반 필라에 작용하는 최대주응력이 상당량 증가하였으며, 필라 폭이 좁아질수록 근접한 열원 때문에 열응력 증가량도 커짐을 확인하였다. 필라 안정성에 영향을 미치는 주요인자로서 저장공동 간격, 측압계수, 심도를 선정하고 민감도 분석을 실시한 결과, 측압계수, 저장공동 간격, 심도 순서로 영향력이 크게 평가되었다. 저장공동 간격의 경우 동일한 크기의 공동 건설 시 필라 폭을 최소 저장공동 직경 이상 확보해야 할 것으로 판단되었다. 큰 규모의 저장공동 주변에 소규모 수직갱이 설치될 때는 최소한 저장공동 직경의 0.5배 이상 이격함으로써 크기 차이로 인해 수직갱에 응력이 집중되는 현상을 해소할 수 있었다. 또한 최대수평주응력 작용방향과 공동 중심을 잇는 축이 평행하도록 배치하여 저장공동에 의한 방패효과가 발휘될 수 있게 함으로써 현지응력이 공동 사이 암반 필라에 미치는 영향을 최소화할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.109-118
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• 2007

굴착손상영역(EDZ)은 굴착으로 인해 현지 암반이 역학적으로 손상을 입게 되어 응력상태, 변위상태, 암반의 안정성, 지하수의 흐름상태 등에 변화가 일어나는 영역을 의미한다. EDZ의 역학적 특성과 관련한 많은 연구들이 수행되었지만, EDZ에서의 지하수 유동 특성에 관한 연구는 아직 부족한 수준이다. 본 연구에서는 굴착으로 인한 수리-역학 상호작용(coupling)에 의해 굴착면 주변의 수리적 간극값이 변하는 영역을 수리적 굴착 thstkdduddudr이라 정의하고, 이를 3차원 분리단열망(DFN)에 적용시켜 보았다. 이를 통해 수리적 간극변화가 3차원 불연속 망에서의 전반적인 지하수 유동에 미치는 영향을 파악하였다. 또한 3차원 DFN 지하수 유동 해석 시 주로 이용되는 수두 조건과 유량 조건의 적용성을 고찰하였다. 해석 결과 수리-역학적 상호거동에 의해 발생하는 굴착면 주변의 수리적 간극변화는 터널 내부로 유입되는 유량에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 DFN 해석 시 다양한 경계조건에 따른 상이한 결과를 토대로 보다 합리적인 경계조건 설정에 대한 방향을 제시하였다. 마지막으로 실제 현장에서 수리해석을 실시한 자료를 바탕으로 수리적 간극 값의 변화를 고려할 때와 고려하지 않을 때의 유입유량 차이를 통해, 3차원 지하공동의 지하수 유동해석 시 수리적 간극 값의 변화를 고려하는 것이 보다 더 보수적인 결과를 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제31권5호
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• pp.513-519
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• 1994

In-situ 반응에 의하여 형성된 La-$\beta$-aluminate (LaAl11O18)로 강화된 알루미나 복합체에 정방정 ZrO2를 첨가하여 알루미나 복합체를 제조하였다. 사용된 분말 혼합체의 조성은 (100-x)[88 Al2O3+(La2O3+11 Al2O3)]+x vol% ZrO2였으며, x는 0부터 40까지 변화시켰다. 열간가압형성에 의하여 얻어진 치밀한 소결체는 1200MPa의 곡강도값을 나타내었다. 이러한 높은 곡강도값은 첨가한 ZrO2 입자와 기존의 La-$\beta$-aluminate platelets의 기지 입자에 대한 입성장 억제 효과와 ZrO2의 응력유기 상변태 효과로부터 기인하였다. 상기 복합체의 파괴 인성도 역시 8.58.5 MPa.m1/2까지 증가하였는데, 이러한 파괴인성의 증가는 ZrO2의 상변태 강화와 미세균열 강화, 그리고 La-$\beta$-aluminate와 ZrO2 입자의 균열 deflection과 bridging의 효과로 설명되어질 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제34권1호
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• pp.71-87
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• 2024

고준위방사성폐기물 심층처분 시, 처분공 주변의 근계암반은 높은 지중응력과 재포화된 벤토나이트 완충재의 팽윤압, 방사성 원소 붕괴열의 영향을 받아 국부적으로 투수계수가 변화될 수 있다. 본 연구에서는 국내 유력한 처분 대상 부지 암종 중의 하나인 결정질 경암으로서의 화강암을 대상으로, 실제 처분 환경에서 예상되는 다양한 구속압과 온도 조건을 적용하여 투수계수 변화 특성을 실험적인 방법을 통하여 고찰하고자 하였다. KURT 화강암 시험편 하나당 3개 이상의 정수압 조건에서 투수시험을 수행하여 구속압이 증가함에 따라 투수계수가 지수적으로 감소하는 관계를 도출하였다. 예상 최대 온도로 설정한 90℃ 이하 수준에서는 온도에 의한 투수계수 변화가 무시 가능할 정도로 작음을 확인하였다. 추가로 초기투수계수가 초기공극률의 거듭제곱에 비례하는 상관관계를 도출함으로써, 특정 공극률을 지닌 화강암이 일정 구속압 하에 있을 때 가지는 투수계수 값을 유추할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.130-143
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• 2012

케이블볼트는 장공의 볼트가 필요한 경우나 대용량의 보조지보재로 사용되어졌으나, 지보능력의 상승과 다루기가 용이하다는 점에서 경쟁력을 갖추게 되었다. 다양한 연구로부터 얻어진 실험결과에 근거하여 길이와 고정조건을 변화시켜가며 케이블볼트의 성능을 수치해석적으로 분석하였다. 지보효과는 변위와 숏크리트 응력을 바탕으로 평가하였다. 케이블볼트에 긴장을 가하지 않고 그라우팅만 하였을 때에는 록볼트에 비해 지보효과가 떨어졌다. 그러나 긴장이 가해졌을 경우의 지보능력은 록볼트를 대신하기에 충분하였다. 케이블볼트의 긴장 후에 즉시 그라우팅을 시행하면 지보능력이 오히려 감소되지만 굴착면의 영향을 벗어난 후에 그라우팅을 수행하면 지보능력도 감소되지 않고 장기적인 안정성도 확보할 수 있을 것으로 판단되었다. 주 지보재로서 케이블볼트를 현장에 적용하기 위해서는 보다 다양한 조건에서의 실험실 시험과 현장 시험 등을 포함한 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.695-702
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• 2015

원심모형시험은 최근의 기계적, 이론적 발전에 따라 그 활용도와 정확성이 높아지고 있다. 원심모형시험은 원지반 응력을 효과적으로 재현할 수 있으므로 주위 지반 또는 암반과 상호작용을 하는 터널과 같은 지하구조물의 거동을 모사하기 적합하다. 본 연구에서는 병렬 터널의 지진시 동적 거동을 원심모형시험을 통하여 분석하였다. 터널 모델링시 지진에 의해 발생하는 최대 가속도 저감을 위하여 Flexible segment를 고려하였으며 Flexible segment의 두께가 얇은 경우와 두꺼운 경우를 각각 고려하였다. 시험 결과 Flexible segment의 지진시 터널 구조물에 발생하는 최대 가속도 저감 효과를 확인하였다. 그러나 Flexible segment가 얇은 경우 단주기파 적용시 최대가속도의 저감효과는 없었고, 두꺼운 경우 기반암 가속도가 클 경우 보다 효과적임을 확인하였다. 또한 동일 모델에 대하여 3차원 수치해석을 수행하여 지진시 거동을 파악한 결과, 시험 결과와 유사한 경향을 보임을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.184-193
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• 1998

방사성 폐기물의 안전한 처분을 위해서는 암반의 역학적, 열적, 유체 거동 뿐 아니라 암반과 물 사이의 물리 화학적 상호작용을 이해할 필요가 있다. 또한 지질구조, 지하현지응력, 습곡, 열수작용, 마그마의 관입, 판구조 등과 같은 많은 조건을 모델링하고 예측하기 위해서는 암석의 역학적, 수리적 특성을 알아야 한다. 이 연구는 심부 암반에 폐기물 처분과 관련된 암석역학적인 사항들에 대해 연구들에 기초하고 있다. 이 논문은 변하는 온도 상태에서 암반의 역학적 수리적 거동, 암반의 열-수리-역학적 상호작용 해석과 불연속 암석의 거동 특성 등을 포함한다. 역학적 특성은 Interaken 암석역학 시험 시스템으로 측정되었으며, 수리적 특성에는 순간 증압 투수계수 측정 시스템이 사용되었다. 모든 결과에서 암석 특성은 온도 변화에 민감함을 보였다.