• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권2호
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• pp.176-188
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• 1995

지하처분된 방사성핵종의 이동 해석방식으로서 입자추적법을 도입하였다. 입자추적법은 암반균열대와 같은 흐름장이 불균일하고 복잡할 때 물질이동을 모사할 수 있는 방법이다. 암반층에서 방사성핵종은 주로 암반사이에 발달한 균열을 따라 이동하는데, 초기연구자들은 균열틈을 평행판 사이의 간격으로 가정하였으나, 실제 균열은 이보다 복잡다양해서 실제 물질 이동과는 상당한 오차가 존재하였다. 이 논문에서는 이를 극복하기 위해 가변균열폭 국부통로모형을 도입하여, 균열대 내부는 2차원적인 균열폭의 분포를 가지며, 핵종은 균열내에서 상대적으로 큰 균열폭을 따라 이동이 주로 일어나는 국부이동이 라는 점을 제시하였다. 또한 개발한 이동모델의 타당성 입증차원에서 자연균열을 가진 화강암을 사용하여 방사성 핵종 이동 실험을 수행하였다. 추적자로서 지하수와 같은 이동특성을 가진 삼중수소와 요오드를 사용하였다. 화강암 균열대 특성을 파악하기 위해 균열이 있는 윗 암석면에 11개의 시추공을뚫고 수리전도 시험을 수행하였다. 실험자료와 전산모사치를 비교해 본 결과, 가변균열폭국부통로 개념에 물질이동모델로 입자추적법을 결합한 모델이 암반균열에서 핵종이동 해석방법으로 유용하였다. 또한 핵종은 균열 내에서 상대 적으로 큰 국부통로를 따라 주로 이동하며, 이동방향과 직각인 암반매질내로 확산도 상당한 비율로 일어났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제33권3호
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• pp.175-181
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• 2000

논토양에서 퇴비 및 규산 등 동일비료 장기연용시 토양물리성변화를 구명하여 벼의 안전재배를 위한 논토양 관리기술의 기초자료로 활용코자 하성평탄지의 하성충적충을 모재(母材)로 한 미사식양질계(微砂埴壤質系)인 보통답 "평택통(平澤統)"에서 벼단작재배로 31년간('67~'97) 무비(無肥), NPK, 퇴비단용(堆肥單用), NPK+퇴비(堆肥), 17년간(年間)('81~'97) Npk+규산구(珪酸區)를 각각 처리하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 내수성입단(耐水性粒團) 및 입단화도(粒團化度)는 NPK+퇴비구>NPK+규산구>퇴비단용구>NPK구>무비구 순으로 높았고 토심별로는 표토보다 심토에서 높았으며, 0.5mm이상 대입단율은 퇴비 및 규산연용구에서, 0.5mm이하 소입단비율은 무비 및 NPK구에서 높았다. 한편 입단화도(粒團化度)는 토양경도(土壤硬度), 용적밀도(容積密度)와 부(負)의 상관(相關)을, 수중심정용적(水中沈定容積)과는 정(正)의 상관(相關)을 보였다. 수중심정용적(水中沈定容積)은 NPK+퇴비구에서 가장 높았고 무비구에서 가장 낮았으며, 심토보다는 표토에서, 풍건토(風乾土)보다 미풍건토(未風乾土)에서 각각 높았다. 토양공극율 및 보수력은 퇴비연용구에서 가장 높았고 무비구에서 가장 낮았으며, 규산연용구와 대조구간에는 비슷하였다. 작열감량(灼熱減量)은 NPK+퇴비구>퇴비단용구>NPK+규산구>NPK구>무비구 순(順)으로 높았으며, 포장쇄토율(圃場碎土率)은 NPK+퇴비구, 퇴비단용구, NPK+규산구 순으로 높았다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권5호
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• pp.392-399
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• 2007

본 실험은 고추 육묘 생육에 가장 적합한 피트모스 혼합상토를 개발하고자 실시하였다. 상토재료는 국내외적으로 많이 이용하고 있는 유기성 원자재(피트모스, 훈탄)와 무기성 원자재(질석, 펄라이트, 제올라이트)를 혼합하여 배추를 육묘하였다. 상토는 CEN 분석법을 이용하여 분석하였다. 생육조사는 파종후 55일이 되었을때 실시하였고 생체중, 건물중, 엽면적, 최대근장, T/R(지상부 건물중/지하부 건물중)률을 조사하였다. 배추의 생육은 처리에 따라 차이를 나타냈는데 일반적으로 피트모스와 질석(골드, 실버), 제올라이트가 6:3.9:0.1로 혼합된 처리구 PVSZ 6과 PVGZ 6에서 양호한 생육을 나타냈다. 특히 지하부 건물중은 수치상으로 PVSZ 6과 PVGZ 6에서 가장 높았고 T/R률은 낮은 수치를 보여 지상부와 지하부가 서로 균형적으로 생육했음을 알 수 있다. 육묘 생육에 적합한 피트모스 혼합 상토의 물리성은 각각 지상부, 지하부, 엽면적에 따라 다르게 나타났다. 적정 물리성 상토 범위는 식물 생육에 있어 판단 기준이 되는 건물중(지상부, 지하부)과 묘의 균형적인 생육에 중요한 T/R률을 가지고 측정하였다. 위의 결과를 종합한 결과 고추 육묘 생육에 가장 적합한 피트모스 혼합 상토의 공극률은 87~93%, 액상 52~71%, 기상 20~41%, 유효수분 10~37%, 완충수분은 0.6~10%이었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권5호
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• pp.369-376
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• 2007

본 실험은 고추 육묘 생육에 가장 적합한 코이어 혼합상토를 개발하고자 실시하였다. 상토재료는 국내외적으로 많이 이용하고 있는 유기성 재료(피트모스, 훈탄)와 무기성 재료(질석, 펄라이트, 제올라이트)를 혼합하여 고추를 육묘하였다. 상토는 CEN 분석법을 이용하여 분석하였다. 생육조사는 파종후 55일이 되었을때 실시하였고 생체중, 건물중, 엽면적, 최대근장, T/R률(지상부 건물중/지하부 건물중)을 조사하였다. 고추의 생육은 처리에 따라 차이를 나타냈는데 일반적으로 코이어와 훈탄, 제올라이트가 8:1.9:0.1로 혼합된 처리구 CRZ 8과 코이어와 질석, 제올라이트가 6:3.9:0.1로 혼합된 처리구 CVSZ 6에서 양호한 생장을 나타냈다. 특히 생체중과 건물중이 모두 높았고 T/R률은 낮은 수치를 보여 지상부와 지하부가 서로 균형적으로 생육했음을 알 수 있다. 육묘 생육에 적합한 코이어 혼합 상토의 물리성은 각각 지상부, 지하부, 엽면적에 따라 다르게 나타났다. 적정 물리성 상토 범위는 식물 생육에 있어 판단 기준이 되는 건물중(지상부, 지하부)과 묘의 균형적인 생육에 중요한 T/R률로 측정하였다. 본 연구 결과 고추 육묘 생육에 가장 적합한 코이어 혼합 상토의 공극률은 92~94%, 액상 52~60%, 기상 32~43%, 유효수분 18~21%, 완충수분은 0.9~8%로 나타냈다.

• 한국환경농학회지
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• 제37권3호
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• pp.172-178
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• 2018

BACKGROUND: Composted animal manure applied to the arable soil for improving soil quality and enhancing crop productivity causes greenhouse gas emissions such as nitrous oxide ($N_2O$) by processes of nitrification and denitrification. However, little studies have been conducted on determining effect of application ratio of composted animal manure on $N_2O$ emission rate and its annual emission pattern from upland soil in South Korea. Therefore, this study was conducted to determine $N_2O$ emission rate and its annual emission pattern from upland soil supporting for sweet potato. METHODS AND RESULTS: Composted animal manure was applied at the ratio of 0, 10, and 20 Mg/ha to an upland soil supporting for sweet potato (Ipomoea batatas). Nitrous oxide emission was examined during growing season and non-growing season from May 2016 through May 2017. Daily $N_2O$ fluxes showed peaks right after applications of composted animal manure and inorganic nitrogen fertilizer. Precipitation and soil water content affected daily $N_2O$ flux during non-growing season. Especially, $N_2O$ flux was strongly associated with water filled pore space (WFPS). We assumed that the majority of $N_2O$ measured during growing season of sweet potato was produced from nitrification and subsequent denitrification. Annual cumulative $N_2O$ emission rate significantly increased with increasing application ratio of composted animal manure. It increased to 12.0 kg/ha/yr from 8.73 kg/ha/yr at control with 10 Mg/ha of composted animal manure and to 14.0 kg/ha/yr of $N_2O$ emission with 20 Mg/ha of the manure. CONCLUSION: To reduce $N_2O$ emission from arable soil, further research on developing management strategy associated with use of the composted animal manure and soil moisture is needed.

• 한국기후변화학회지
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• 제8권4호
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• pp.305-312
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• 2017

We aimed at investigating the difference in $N_2O$ emission factors of chemical and organic fertilizers and identifying the main factors influencing annual fluctuations in $N_2O$ emission. We conducted two-year experiments in 2016 and 2017 in an agricultural field planted with sweet potato (Ipomoea batatas). Treatments included chemical NPK fertilizer (NPK) and chicken compost application at $10\;ton\;ha^{-1}$, $20\;ton\;ha^{-1}$, and $30\;ton\;ha^{-1}$ rates (CK1, CK2 and CK3). Control was also employed with no addition. Results showed that $N_2O$ emission rates were significantly related with soil water status and soil available N contents. Significant correlation between % water filled pore space (WFPS) and $N_2O$ emission was observed only when the %WFPS was greater than 40% and during the initial stage of the experiment (<60 d). Comparison of the emission factors in 2016 and 2017 showed us that the emission factor was greater in 2016 when the %WFPS was maintained higher by 16.5% compared to that in 2017. In 2016, the emission factor of organic fertilizer was higher than that of chemical fertilizer, while in 2017, the pattern was reversed. Annual variability in $N_2O$ emission could also be originated from the available N contents remaining in soil after being taken up by plants. If we apply excessive N fertilizer, the soil would contain excess amount of N which was not uptaken by plants, leading to a huge increase in $N_2O$ emission. This case would overestimate emission factor, which was the case for the organic fertilizer in 2016. Over-fertilization should be avoided when we set up an experiment to determine $N_2O$ emission factor.

• 한국산림과학회지
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• 제108권2호
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• pp.216-223
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• 2019

이 연구는 경상북도 경주시 양북면 일원의 산지 땅밀림의 지질특성 및 땅밀림 후 변화되는 토양의 물리적 특성을 구명하고자 수행하였다. 조사지역의 지질은 생성시대가 백악기의 경상누층군으로 주된 구성 암석은 흑색셰일이며, 동쪽으로는 석영 장석질 반암이 분포하고, 그보다 아래쪽은 제4기 연일층군 역암이 분포한다. 암석은 매우 풍화된 풍화암의 형태를 나타내고 있어 땅밀림 지질로 나타났다. 땅밀림으로 무너진 최대 깊이는 12.0 m까지 붕적층으로 구성되어 있다. 땅밀림 방향은 비탈면 하부는 $N46^{\circ}E$, 땅밀림지 상단부는 $N62^{\circ}E$로 절리 및 주향 방향으로 발생하였다. 땅밀림으로 교란된 토양에서는 토양깊이 20 cm 까지는 토양경도가 기록되지 않는 완전교란상태이었고, 토양깊이 25 cm~90 cm까지는 자연산림지 및 교란이 발생되지 않은 지역에 비해 토양경도는 1.4~-4.7배 낮게 나타났다. 또한 땅밀림지역의 토양용적밀도는 $1.24{\sim}1.29g/cm^2$로 자연산림지보다 각각 약 1.6배 높게 나타났다. 토양의 공극률은 51.5~53.3%로 자연산림지보다 각각 약 1.3~1.4배 낮았다. 흑색 셰일지역의 토양투수계수는 8.75E-06 cm/s, 토양의 조공극률은 9.8%로 가장 낮게 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제29권4호
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• pp.262-279
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• 2019

고준위방사성폐기물처분장의 공학적 방벽에서는 다양한 원인으로 인해 기체가 발생한다. 만약 기체 생성 속도가 기체 확산 속도보다 빠를 경우 기체의 압력이 증가하게 되고, 기체 유입 압력(gas entry pressure)을 넘어서게 되면 기체가 급격히 벤토나이트 완충재를 통과하는 기체 이동 현상(gas migration)이 발생하게 되며 이는 사람과 주변 환경을 방사능에 노출시킬 수 있기 때문에, 공학적 방벽의 장기 건전성 확보 측면에서 기체 이동 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 매우 중요한 기체 흐름 현상인 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 공학적 방벽에서의 기체 이동 현상을 모사하고자 역학 손상 모델 및 손상도를 고려한 2상 유동 모델을 개발하였으며, 일정 체적 경계 조건 하에서의 1차원 기체 주입 시험 모사를 통해 개발된 모델의 적용성을 검토하였다. 수치 해석 결과 공극 수압 및 응력, 기체 유출량이 팽창 흐름 발생 시 급격히 증가하는 현상을 모사할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.221-242
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• 2021

기존의 한국형 기준 처분시스템의 처분 효율을 높인 향상된 한국형 기준 처분시스템(Improved Korean Reference Disposal System, KRS⁺)의 열-수리-역학적 복합거동 성능평가를 위해 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용한 수치모델링 연구가 수행되었다. 사용후핵연료 처분 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도가 상승하고, 방사성 붕괴열이 빠르게 감소함에 따라 온도가 감소하여 최대 온도가 설계기준 온도인 100℃를 넘지 않는 것으로 나타났다. 완충재의 초기 포화도는 온도 상승으로 인한 공극수의 증발로 인해 감소하였다가 주변 암반으로부터 지하수가 유입되어 처분 약 250년 후 포화 상태에 이르렀다. 암반에서는 완충재와 암반의 흡입력의 차이로 인해 암반에서 완충재로 지하수가 유입되어 처분 직후 포화도가 감소하다가 이후 원계 암반으로부터 지하수가 유입되어 포화 상태에 도달했다. 처분시스템 내 열응력과 팽윤압 발생에 의한 주변 암반의 파괴 가능성을 평가하고자 모어-쿨롱 파괴기준식과 스폴링 강도를 사용하였다. KRS⁺ 처분시스템의 처분공의 간격을 감소시키면서 처분시스템의 열적 거동 변화를 확인하였는데, 처분공 간격이 5.5 m 이하에서는 완충재의 설계 기준 온도를 초과하게 된다. 다만, 벤토나이트 완충재 부피의 56.1%의 온도는 90℃ 이하로 유지되었다. 본 연구에서 사용한 수치해석 기법은 향후 응력 모델, 지온 경사 및 입력 물성을 변화시킨 다양한 조건에서의 처분시스템의 THM 복합거동 성능평가에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.41-51
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• 2021

치밀 저류층의 투과도 증진을 위해 개발된 수압파쇄 기술은 셰일가스와 같은 비전통자원과 심부지열 개발에 필수적인 기술 중 하나이다. 파쇄형태가 단순하고 파쇄효율이 좋지 않은 수압파쇄를 개선하기 위해 다양한 파쇄유체를 이용한 실험적 연구가 진행되었다. 물, N2, CO2 가스를 파쇄유체로 사용하여 치밀 암석에 대한 파쇄형태와 효율성을 분석하였다. 파쇄유체로 물을 일정 주입속도로 주입한 경우 순간적으로 압력이 상승하여 파쇄가 발생하였으나, 파쇄유체로 가스를 주입한 경우 서서히 압력이 증가되면서 물보다 낮은 파쇄압력을 보였다. 3D 단층촬영 기법을 이용하여 물과 가스 주입으로 생성된 균열을 관찰한 결과는 기존 공극부피 대비 파쇄 자극부피가 각각 5.71%(물), 12.72%(N2), 43.82%(CO2) 증가되었다. 또한 파쇄유체의 파쇄 효율성을 검정하기 위한 파쇄 전후 투과도 변화 실험에서는 가스 파쇄에 의해 증가되는 투과도 증가 값이 물을 이용한 파쇄보다 훨씬 높게 측정되었다. 파쇄 이후 인공균열의 생성과 주변응력에 의해 다시 균열이 닫히는 현상을 고려하여 생성된 인공균열에 구속압을 단계별로 증가시켜 투과도 변화를 측정하였다. 구속압이 2MPa에서 10MPa로 증가시켰을 경우 초기 투과도 대비 각각 89%(N2), 50%(CO2) 감소하였다. 본 연구는 가스파쇄기술이 수압파쇄보다 투과도 증진 효과가 크고 이후 주변 응력에 의한 투과도 감소가 적은 것으로 나타났다.