• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1540-1554
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• 2023

To use nuclear energy sustainably, spent nuclear fuel, classified as high-level radioactive waste and inevitably discharged after electricity generation by nuclear power plants, must be managed safely and isolated from the human environment. In Korea, the land area is limited and the amount of high-level radioactive waste, including spent nuclear fuels to be disposed, is relatively large. Thus, it is particularly necessary to maximize disposal efficiency. In this study, a high-efficiency deep geological repository concept was developed to enhance disposal efficiency. To this end, design strategies and requirements for a high-efficiency deep geological repository system were established, and engineered barrier modules with a disposal canister for pressurized water reactor (PWR)-type and pressurized heavy water reactor type Canada deuterium uranium (CANDU) plants were developed. Thermal and structural stability assessments were conducted for the repository system; it was confirmed that the system was suitable for the established strategies and requirements. In addition, the results of the nuclear safety assessment showed that the radiological safety of the new system met the Korean safety standards for disposal of high-level radioactive waste in terms of radiological dose. To evaluate disposal efficiency in terms of the disposal area, the layout of the developed disposal areas was assessed in terms of thermal limits. The estimated disposal areas were 2.51 km² and 1.82 km² (existing repository system: 4.57 km²) and the excavated host rock volumes were 2.7 Mm³ and 2.0 Mm³ (existing repository system: 4.5 Mm³) for thermal limits of 100 ℃ and 130 ℃, respectively. These results indicated that the area and the excavated volume of the new repository system were reduced by 40-60% compared to the existing repository system. In addition, methods to further improve the efficiency were derived for the disposal area for deep geological disposal of spent nuclear fuel. The results of this study are expected to be useful in establishing a national high-level radioactive waste management policy, and for the design of a commercial deep geological repository system for spent nuclear fuels.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권1호
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• pp.45-54
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• 2008

경주 방폐장은 궁극적으로 80만 드럼의 폐기물을 수용하는 처분시설이다. 대부분 국외 처분시설의 경우도 정확히 완충의 의미가 아니더라도 관리의 정도를 차별하기 위하여 구역을 나누어 관리하는 것이 일반적이다. 국내 처분시설에서의 완충공간 설정에 대한 규제요건은 운영 중에는 원자력발전소와 크게 다르지 않아 운영중 정상운영 및 사고시 처분시설 제한구역 경계에서의 설계목표치나 성능목표치의 만족여부가 가장 주요한 요건이 된다. 폐쇄 후에의 완충공간의 의미는 제도적 관리기간 중에 부주의한 침입자가 침입하는 행위를 방지하는 최소한의 영역으로 설정될 수 있다. 부주의한 침입행위 중 직접적으로 피폭을 유발할 가능성이 가장 높은 우물이용 시나리오에 대한 안전성 평가결과가 운영중 평가결과를 바탕으로 설정된 완충공간에 적용하여도 충분히 성능목표치 만족함을 보임으로써 적합성을 확인한다. 현재 본격적인 건설을 앞둔 경주 처분시설의 완충공간 설정에도 동일한 절차와 개념이 적용되었고 규제요건과 방사선방어적으로 만족하는 구간이 설정되었다. 단, 처분시설의 활용면적은 향후 수십년간 점차로 증가하면서 그 형태가 변하게 될 것이다. 처분시설의 처분방식이나 처분용량이 달라지게 되면 10만 드림의 처분을 기준으로 설정한 제한구역이나 완충공간은 향후 변동될 것이 확실함에 따라 이에 대한 고려도 추후 반드시 필요하다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권3호
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• pp.219-228
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• 2012

우리나라에서의 고준위폐기물 처분을 위한 연구는 1997년부터 시작하였으며, 국내에서 발생하는 경수로 사용후핵연료와 중수로 사용후핵연료를 처분대상으로 하여 2006년도에는 한국형 사용후핵연료 기준처분시스템(KRS) 개발을 완료하였다. 이후, 경수로 사용후핵연료로부터 재활용 가능물질을 회수하는 재순환주기를 고려하여 재활용을 위한 파이로공정 연구를 수행하고 있어, 이 공정으로부터 발생하는 고준위폐기물에 대한 처분연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 심지층 처분시스템 개념설정에 중요한 인자인 파이로공정으로부터 발생하는 처분대상 폐기물인 세라믹고화 폐기물과 금속폐기물에 대한 특성분석 결과와 폐기물별로 특성에 적합한 처분용기 개념을 기술하였다. 이를 바탕으로 처분대상 폐기물에서 발생하는 붕괴열의 특성을 고려한 열해석을 통하여 지하처분시설에서의 처분용기 간격과 처분동굴 간격을 결정하고, 이를 반영하여 심지층 처분 시스템(A-KRS) 개념을 도출하였다. 이렇게 도출된 처분시스템 입지를 검토하기 위하여 KURT 시설 부지를 대상으로 가상부지로 설정하고, 가상 부지에 대한 지질 및 수리특성을 이용하여 최적의 배치(안)을 제시하였다. 본 연구의 결과는 추후 실제 부지특성자료와 연계하여 처분장 설계 및 처분안전성 평가에 입력자료로 활용될 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권4호
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• pp.321-329
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• 2016

가상의 심층처분 부지의 지하수 유동 모의 결과를 통해 처분 심도에 위치하는 처분공 지점에서의 지하수 유동량 및 해당 지점에서 지표 환경까지 지하수가 유동하는 경로의 거리와 경로를 통과하는데 걸리는 시간에 대한 수량적, 공간적 분포를 분석하여 그 결과를 처분공의 위치 결정에 이용할 수 있는 방안을 제시하였다. 지하수 유동량은 처분공 위치에서 계산된 지하수위를, 유동 거리와 경과 시간은 입자 추적 기법(particle tracking)을 이용하여 계산하였다. 지하수 유동량 및 유동 거리와 경과 시간의 공간적 분포를 이용하여 처분시설의 성능을 유지하는데 상대적으로 유리한 위치를 선별하고 특정한 제한 조건이 주어진 경우 제외되어야 하는 처분공 위치를 결정하여 처분공 배치에 이용할 수 있은 방안을 제시하였다. 또한 세 가지 정보를 함께 고려하여, 추가적인 처분공의 위치를 선정할 필요가 있을 경우 보다 유리한 확장 방향을 제시할 수 있는 방안도 논의되었다. 처분 심도에서의 지하수 유동 정보를 활용하여 처분공의 배치 방안을 결정하는 것은 처분시설의 성능 및 안전성 확보를 위해 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권1호
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• pp.65-72
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• 2008

사용후핵 연료 심지층 처분의 목적은 그 독성이 인간 및 자연환경에 영향을 미치지 않도록 장기간 동안 격리하고, 방사성물질의 누출을 지연시키는 것이다. 이러한 심지층 처분장 설계시 주요한 요건은 처분시스템의 건전성 유지를 위하여 폐기물로부터 발생된 열로 인하여 완충재의 온도가 $100\;^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 것이다. 따라서, 원자력 발전소에서 방출된 후의 사용후핵연료 냉각기간은 심지층 처분장 설계시 효율 및 경제성을 위한 중요한 고려인자이다. 본 연구에서는 가장 적절한 사용후핵연료 냉각기간 설정을 위하여 처분시스템 온도요건을 만족하는 심지층 처분장 배치에 필요한 처분터널-처분공 간격 및 그에 따른 면적, 열하중에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위하여, 기준 처분개념을 바탕으로 사용후핵연료의 냉각기간 및 처분터널/처분공 간격을 다양하게 설정하여, 처분시스템에서의 열적 안정성을 해석하고 그 결과를 비교분석하였다. 그리고 분석 결과를 바탕으로 처분면적 측면에서 효율적인 사용후핵연료 냉각기간을 도출하였다. 그 결과, 사용후핵연료의 냉각기간이 짧을수록 처분장에서 설계온도 제한치 범위내 최고온도에 이르는 시간은 빨라지고, 사용후핵연료 냉각기간이 길수록 처분장에서 온도상승 및 하강속도는 완만해지는 것으로 나타났다. 또한, 본 연구에서 고려대상으로 삼은 처분장 규모와 사용후핵연료를 심지층에 처분한다고 할 때 그 냉각기간을 40-50년으로 함이 적합한 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권8호
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• pp.2828-2839
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• 2022

This study developed a safety assessment tool for geological disposal systems called APro, a systemically integrated modeling system based on modularizing and coupling the processes which need to be considered in a geological disposal system. Thermal, hydraulic, chemical, canister failure, radionuclide release and transport processes were considered in the current version of APro. Each of the unit processes in APro consists of a single Default Module, and several Alternative Modules which can increase the flexibility of the model. As an initial stage of developing the modularization concept and modeling interface, the Default Modules of each unit process were described, with one Alternative Module of chemical process. The computation part of APro is mainly a MATLAB workspace controlling COMSOL and PHREEQC, which are coupled by an operator splitting scheme. The APro model domain is a stylized geological disposal system employing the Swedish disposal concept (KBS-3 type), but the repository layout can be freely adjusted. In order to show the applicability of APro to the total system performance assessment of geological disposal system, some sample simulations were conducted. From the results, it was confirmed that coupling of the thermal and hydraulic processes and coupling of the canister failure and the radionuclide release processes were well reflected in APro. In addition, the technical connectivity between COMSOL and PHREEQC was also confirmed.

• 한국전통조경학회지
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• 제32권4호
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• pp.24-36
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• 2014

동악산 청류구곡 일원은 아름다운 계류를 따라 와폭(臥瀑)과 담(潭), 소(沼), 대(臺) 등의 암반경관과 성리문화의 전형으로 향유되어온 구곡문화가 실증적으로 대입된 사례로, 1872년 곡성현 지방도에서 "삼남제일암반계류 청류동(三南第一巖盤溪流 淸流洞)"으로 명기된 바와 같이 풍치가 탁월한 승경처임을 보여준다. 경물(景物)과 경구(警句)가 육로와 수로에 쌍으로 설정되어 차별성을 갖는 청류구곡은 일제강점기인 1916년 이전, 정순태와 조병순의 주도로 설정된 것으로 판단되지만 성리학자들은 물론 불교지도자, 독립운동가 등 선현들의 장구처 등이 다수 발견되는 것으로 볼 때 오래전부터 명인(名人)들의 산수탐방과 은일처로 활용된 것으로 추정된다. 도림사계곡의 기반암 암상에 구성된 청류구곡은 산지형 하천으로 총 길이 약 1.2km, 평균 곡거리 149m로 국내 여타 구곡에 비해 짧은 것으로 나타났다. 전남지역에서 유일하게 확증된 동악산 3개 구곡의 바위글씨는 총 165건으로 국내에서 가장 많은 바위글씨의 집결지로 판단된다. 특히 112개소로 집계된 청류구곡 바위글씨의 내용 분석결과, '수신(修身)'의 의미가 49점(43.8%)으로 가장 많았으며 다음으로 '인명' 21건(18.8%), '경물' 16건(14.2%), 장구처 등 장구지소' 12건(10.6%) 등이었고 '시구(詩句)'가 차지하는 비율은 6건(3.6%)으로 나타났다. 육로상의 제1곡 쇄연문과 수로상의 제9곡 제시인간별유천(除是人間別有天)은 박세화(朴世和)가 충북 제천에 설정한 용하구곡(用夏九曲)의 제1곡 홍단연쇄(虹斷烟鎖) 및 제9곡 제시인간별유천과 일치하는 것으로 동일한 시원(始原)을 갖는 구곡명으로 유추된다. 또한 육로상 제6곡 대은병(大隱屛)은 주자 무이구곡의 제7곡과 일치하는 것으로 구곡원림의 거점으로 인식되며, 7곡과 8곡 사이의 '암서재(巖棲齋)'와 '포경재(抱經齋)' 바위글씨와 석축 흔적 등은 무이구곡 은병봉 아래 무이정사와 비견되는 것으로, 기호사림의 청류동 활동거점으로 파악된다. 선사어제(鮮史御帝), 보가효우(保家孝友, 고종), 사무사(思無邪, 명나라 의종), 백세청풍(百世淸風, 주자), 청류수석 동악풍경(흥선 대원군) 등 명인들의 명구들이 망라된 동악산 구곡은 높은 유가미학적 가치를 표출함은 물론 의미론적 상징문화경관의 보고라 할 수 있다. 아울러 청류구곡은 수심양성을 위한 유가적 가치체계와 불교 및 도교적 관념 등이 공존하는 유불선(儒彿仙) 3교 문화경관의 결집체로 특성이 부각된다. 청류구곡은 최익현(崔益鉉), 전우(田愚), 기우만(奇宇萬), 송병선(宋秉璿), 황현(黃玹) 등으로 대변되는 조선 후기 사림계층이 성리학의 도통의식을 계승하고 '위정척사'와 '존왕양이(尊王攘夷)', '항일의지 고취' 등의 수단으로 설정되고 활용하는 과정에서 배태(胚胎)된 항일 역사문화 항쟁의 거점으로서 장소성과 의미론적 특성에 충일하다.