• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.419-434
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• 2020

본 연구에서는 처분장의 장기 건전성 평가모델을 확보하기 위해 한국원자력연구원 내 지하처분연구시설의 화강암을 대상으로 심층 처분복합환경을 모사한 암석시편의 Mazars 손상모델 상수를 측정하였다. 이를 위하여 실제 처분장 특성을 고려한 3가지 온도(15℃, 45℃, 75℃)와 건조/포화 조건에서 일축압축강도 및 간접인장강도 실험을 수행하였다. 최대유효인장변형률, A_t, B_t, A_c, B_c 등 주요 파라미터들은 콘크리트 대상으로 연구된 참고문헌의 값들과 차이를 보였으며 이는 암석과 콘크리트 시료의 탄성계수 차이 때문으로 판단된다. 시험결과 시료의 포화로 인해 B_t와 B_c의 값은 증가하였다. 또한 온도증가로 인해 최대 유효인장변형률과 B_t는 증가하였고 B_c는 감소하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 도출된 손상모델은 한국원자력연구원 내에서 현재 개발 중인 Coupled Thermo-Hydro-Mechanical Damage 수치해석의 손상모델로 이용될 계획이다.

• 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.

• 방사선산업학회지
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• 제17권1호
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• pp.33-44
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• 2023

The deep geological repository of high-level radioactive waste shall be designed to meet the safety objective set in the form of radiation dose or corresponding risk to protect human and the environment from radiation exposure. Engineering feasibility and conformity with the safety objective of the facility conceptual design can be demonstrated by comparing the assessment result using the computational model for scenario(s) describing the radionuclide release and transport from repository to biosphere system. In this study, as the preliminary study for developing the high-level radioactive waste disposal facility in Korea, we reviewed and analyzed the entire list of FEPs and how to handle each FEP from a general point of view, which are selected for the geosphere region in the radiological safety assessment performed for the license application of the KBS-3 type deep geological repository in Finland and Sweden. In Finland, five FEPs (i.e., stress redistribution, creep, stress redistribution, erosion and sedimentation in fractures, methane hydrate formation, and salt exclusion) were excluded or ignored in the radionuclide release and transport assessment. And, in Sweden, six FEPs (i.e., creep, surface weathering and erosion, erosion/sedimentation in fractures, methane hydrate formation, radiation effects (rock and grout), and earth current) were not considered for all time frames and earthquake out of a total of 25 FEPs for the geosphere. Based on these results, an FEP list (draft) for the geosphere was derived, and the relative importance of each item was evaluated for conducting the radiological safety assessment of the domestic deep geological disposal facility. Since most of information on the disposal facility in Korea has not been determined as of now, it is judged that all FEP items presented in Table 3 should be considered for the radiological safety assessment, and the relative importance derived from this study can be used in determining whether to apply each item in the future.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권3호
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• pp.428-434
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• 2012

A fungal strain, capable of solubilizing insoluble phosphate under diverse temperature, pH and salt conditions was isolated from Waste Mushroom bed of Agaricus bisporus in South Korea. Based on 18S rRNA analysis, the strain was identified as Aspergillus awamori bxq33110. The strain showed maximum phosphate solubilization in AYG medium (525 ${\mu}g\;mL^{-1}$) followed by NBRIP medium (515 ${\mu}g\;mL^{-1}$). The strain solubilized $Ca_3(PO_4)_2$ to a greater extent and rock phosphate and $FePO_4$ to a certain extent. However $AlPO_4$ solubilizing ability of the strain was found to be very low. Glucose at the rate of 2% ($561{\mu}g\;mL^{-1}$) was found be the best carbon source for Aspergillus awamori bxq33110 to solubilize maximum amount of phosphate. However, no significant difference ($P{\leq}0.05$) in phosphorus solubilization was found between 1% and 2% glucose concentrations. $(NH_4)_2SO_4$ was the best nitrogen source for Aspergillus awamori bxq33110 followed by $NH_4Cl$ and $NH_4NO_3$. At pH 7, temperature $30^{\circ}C$ and 5% salt concentration (674 ${\mu}g\;mL^{-1}$) were found to be the optimal conditions for insoluble phosphate solubilization. However, strain Aspergillus awamori bxq33110 was shown to have the ability to solublize phosphate under different stress conditions at $30-40^{\circ}C$ temperature, pH 7-10 and 0-10% salt concentrations indicating it's potential to be used as bio-inoculants in different environmental conditions.

• 방사성폐기물학회지
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• 제2권4호
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• pp.245-251
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• 2004

원전의 정상운전이나 해체시 발생될 수 있는 토양의 제염을 위한 토양제염장치를 개발하였으며 실증 실험을 수행하였다. 제염장치를 이용한 제염실험을 종합해본 결과 제염조건에 큰 상관없이 $80{\%}$이상의 제염율을 얻을 수 있었다. 방사능 준위 및 토양입도에 의한 실험결과를 보면 낮은 방사능 농도 및 고입도의 제염율이 다소 높음을 알 수 있었다. 제염용액과 토양질량의 비에 따른 제염율은 제염제 부피를 두배로 높였을 경우 방사능 농도가 높은 경우에 큰 것으로 나타났다. 반복 제염은 $0.5{\sim}2.0mm$의 다소 작은 입자에 더욱 효과적으로, 제염이 어려운 작은 입자의 반복제염시 방사능 저감 효과가 비교적 크게 나타났다. 본 오염토양 제염장치를 활용하면 원전에서 발생되는 오염토양의 방사능 농도를 줄일 뿐 아니라 처분양을 줄여 저장공간의 확보에 기여할 뿐만 아니라 향후 원전의 해체시에도 유용하게 활용될 수 있으리라 생각된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.17-24
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• 2018

심층 처분시설에서 완충재는 지하수의 유입을 최소화하며, 역학적인 충격을 흡수하는 중요한 역할을 한다. 사용후 핵연료로부터 발생하는 붕괴열은 완충재의 온도를 변화시켜 역학적 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 완충재 온도변화에 대한 정확한 예측이 필요하다. 이러한 온도 변화는 완충재의 열물성인 열전도도, 밀도, 비열에 영향을 받으며, 이에 대한 영향이 심층 처분시설의 열 해석에 고려되어야 한다. 특히 이들 열물성은 벤토나이트 완충재의 밀도와 함수비에 따라 변화하기 때문에 이에 대한 영향이 해석에 포함되어야한다. 따라서 본 연구에서는 완충재의 밀도와 함수비 변화 영향을 고려할 수 있는 유한요소법 기반의 열 해석 수치모델을 설정하였다. 또한 수치모델을 바탕으로 매개 변수 연구를 수행하여 각각의 열물성이 완충재의 온도 변화에 미치는 영향에 대해 살펴보았다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권2호
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• pp.137-164
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• 2018

심지층처분장 공학적방벽의 성능 보장은 장기처분안전성 측면에서 뿐만 아니라 심지층처분장의 효율적인 설계를 위해서도 매우 중요하다. 따라서 지하실험시설에서 수행되는 현장실험들을 통해 심지층처분장 조건 하에서의 공학적방벽 성능을 입증할 필요가 있다. 이 논문에서는 심지층처분장 공학적방벽의 성능을 실증하기 위해, 지난 수십 년 동안 전 세계에서 수행되어온 주요 현장실험의 현황과 그 결과에 대해 검토하였다. 먼저 심지층처분장의 폐쇄 후 성능을 모사하는 공학적방벽시스템의 열-수리-역학적 복합거동을 규명하기 위한 현장실험들이 분석되었다. 아울러 실제 심지층처분장의 환경에서 완충재의 성능을 조사하기 위한 현장실험들이 검토되었다. 완충재-콘크리트 상호반응, 완충재, 뒷채움재 및 플러그의 설치, 그리고 근계암반 특성과 처분용기 재질의 부식 현상을 규명하기 위한 현장실험들의 기술현황도 분석되었다.

• Advances in concrete construction
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• 제15권5호
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• pp.333-348
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• 2023

Fast infrastructure development boosts the demand for shotcrete. Despite sand and stone being the most common coarse and fine aggregates for shotcrete, excessive exploration of these materials challenges the ecological environment. This study utilized an industrial solid waste, high-titanium heavy slag, blended with steel fibers to form Wet Shotcrete of Steel Fiber-reinforced High-Titanium Heavy Slag (WSSFHTHS). It investigated its workability, shotcrete performance and mechanical properties under different water-to-cement ratios, fly ash content, superplasticizer dosage, and steel fiber content. The tunnel excavation and support were investigated by conducting finite element numerical simulation analysis and was used in 3 tunnel lining pipes in Zhonggouwan tailing pond. The major findings are as follows: (1) The water-to-cement ratio (w/c ratio) significantly impacted the compressive strength of WSSFHTHS. The highest 28-day compressive strength of 60 MPa was achieved when the w/c ratio was 0.38; (2) Adding fly ash improved the workability and shotcrete performance and strength development of WSSFHTHS. The best anti-permeability performance was achieved when the fly ash constituted 15%, with the lowest permeability coefficient of 4.596 × 10-11 cm/s; (3) The optimum superplasticizer dosage for WSSFHTHS is 0.8%. It provided the best workability and shotcrete performance. Excessive dosage resulted in water bleeding and poor aggregate encapsulation, while insufficient dosage decreased flowability and adversely affected shotcrete performance; (4) The dosage of steel fibers significantly impacted the flexural and tensile strength of WSSFHTHS. When the steel fiber dosage was 45 kg/m³, the 28-day flexural and tensile strengths were 8.95 MPa and 6.15 MPa, respectively; (5) By integrating existing shotcrete techniques, the optimal lining thickness was 80 mm for WSSFHTHS per simulation. The results revealed that after using WSSFHTHS, the displacement of the tunnel surrounding the rock significantly improved, with no cracks or hollows, similar to the simulation results.

• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.565-580
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• 2023

본 연구에서는 고준위방사성폐기물 처분안전성 입증 및 신뢰성 향상을 위한 처분자연유사연구의 역할과 중요성을 개괄적으로 조사하였다. 아울러 지하 처분환경에서 복잡하고 다양한 핵종거동을 규명하고 해석하기 위한 우라늄광상을 이용한 국내외 자연유사연구 동향을 고찰하였다. 또한 국내 옥천변성대 우라늄광상을 포함하는 우라늄광상 지하수와 암석에서의 우라늄의 거동특성과 지질환경에서의 우라늄의 생지화학적 상호작용을 조사하였다. 비록 우라늄광상에서 획득한 우라늄 거동 특성 자료들은 처분안전성평가에 직접적으로 활용하는 데는 많은 제약과 불확실성을 내포하고 있지만, 우라늄광상을 통해 획득한 자료와 정보들은 처분안전성평가와 Safety Case 구축에 정성적으로 또는 일부 정량적으로 활용될 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.391-396
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• 2010

본 연구에서는 퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 암모니아의 효율적 처리를 위하여, 여러 운전 조건 하에서 동 부피의 폐타이어담체와 compost를 충전하고 반송슬러지를 고정한 바이오필터의 암모니아 제거 특성을 조사하고 바이오필터공정의 적정운전조건을 구축하였다. 암모니아를 함유한 폐가스의 처리를 위하여 바이오필터를 30일(2회/1일의 회수로 총 60회 실험) 동안 약 $30^{\circ}C$의 온도조건 하에서 암모니아부하를 $2.18g-N/m^3/h$부터 $70g-N/m^3/h$ 까지 증가시키면서 운전하였다. 바이오필터를 가동하여 I부터 IV 단계까지는 암모니아 제거율이 거의 100%로서, 암모니아부하가 $17g-N/m^3/h$에 이르기까지 거의 모든 암모니아가 제거되었으나, 바이오필터 운전 V 단계에서 암모니아부하를 약 $35g-N/m^3/h$로 증가시켰을 때에 암모니아제거율은 약 80% 정도로 급락하여 암모니아 제거용량이 약 $28g-N/m^3/h$이었다. 그러나 바이오필터 운전 VI 단계에서 암모니아부하를 약 $70g-N/m^3/h$로 두 배로 증가시켰을 때에도 암모니아제거율은 80%를 유지하여 최대암모니아 제거용량이 약 $55g-N/m^3/h$에 달하였다. 이와 같이 본 연구의 최대 암모니아 제거용량은, 분뇨슬러지를 유기담체인 rock wool에 접종하고 Kim 등에 의하여 수행된 바이오필터실험의 최대 암모니아 제거용량인 $1,200g-N/m^3/day$(i.e., $50g-N/m^3/h$)보다 다소 우월하였다. 그러나 본 연구의 암모니아 질소 임계부하는 Kim 등에 의하여 수행된 바이오필터실험의 암모니아 질소의 임계부하인 $810g-N/m^3/day$(i.e., $33.75g-N/m^3/h$)에 미치지 못하였다. 본 연구의 최대 암모니아 제거용량이 Kim 등보다 우월한 이유는 Kim 등에 의하여 사용된 미생물담체보다 본 연구에서 사용한 미생물담체인 폐타이어담체의 코코넛 활성탄분말로 도포된 표면 및 발달된 내부공극이 각각 질산화 및 탈질 미생물이 고정화되기 더욱 쉬운 환경을 제공하기 때문이라고 사료된다.