• 방사성폐기물학회지
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• 제19권4호
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• pp.517-532
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• 2021

Safe geological disposal of spent nuclear fuel (SNF) requires knowledge of the deep hydrochemical characteristics of the repository site. Here, we conducted a set of deep hydrochemical investigations using a 750-m borehole drilled in a model granite system in Wonju, South Korea. A closed investigation system consisting of a double-packer, Waterra pump, flow cell, and water-quality measurement unit was used for in situ water quality measurements and subsequent groundwater sampling. We managed the drilling water labeled with a fluorescein dye using a recycling system that reuses the water discharged from the borehole. We selected the test depths based on the dye concentrations, outflow water quality parameters, borehole logging, and visual inspection of the rock cores. The groundwater pumped up to the surface flowed into the flow cell, where the in situ water quality parameters were measured, and it was then collected for further laboratory measurements. Atmospheric contact was minimized during the entire process. Before hydrochemical measurements and sample collection, pumping was performed to purge the remnant drilling water. This study on a model borehole can serve as a reference for the future development of deep hydrochemical investigation procedures and techniques for siting processes of SNF repositories.

• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.143-150
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• 2010

선형열원 해석은 열원 주위가 완전히 균일한 매질로 이루어져 있다는 가정 하에 성립되는 해석이나 실제 보어홀 시스템의 경우 그라우팅 영역은 주위토양과 매우 다른 열물성치를 가진 물질로 이루어져 있다. 본 연구에서는 이러한 그라우팅 영역이 선형열원 해석에 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다. 연구방법으로는 먼저 수치모델을 개발하고 이 수치모델에 의하여 시간에 따른 보어홀 유체온도를 생성한 후 이 유체온도를 선형열원법에 이용하여 지중열전도도와 보어홀 전열저항을 구하며 이렇게 구한 해를 수치모델의 입력조건과 비교함으로서 그 차이점을 규명한다. 이러한 해석결과 선형열원법의 해인 지중열전도도와 보어홀 전열 저항은 수치모델 입력조건에 비해 대략, 86%와 91%의 수준으로 나타났다. 선형열원 해로부터 수치모델의 입력조건을 역산해 나가는 Chart법이 본 연구에서 개발되었으며 시험용 보어홀의 열응답시험 결과와 비교해 본 결과 이 Chart법은 신뢰성이 있는 것으로 나타났다. 그라우트 영역의 열물성치를 변화시켜가며 선형열원해의 특성이 어떻게 변하는지도 검토하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.751-758
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• 2002

Boreholes that are drilled in soft or unconsolidated materials such as gravels and coals are prone to collapse. To maintain the hole, some kinds of casing pipes are needed. If thereby a plastic pipe e.g. PVC is used for the casing, Televiewer tool is still capable of detecting structural features such as fractures in the borehole wall behind the pipe, whereas other borehole-imaging logging devices such as BIPS (Borehole Image Processing System) and FMS(Formation Micro Scanner) won't provide any information about that. Televiewer's primary component is a piezoelectric transducer centered in the hole. It acts as both a transmitter and receiver, and sends an ultrasonic beam. That is reflected, in the same manner as the seismic wave propagation, from the both sides(inner and outer surfaces) of the casing pipe, transmits through the pipe and then reflected from the borehole wall. With an appropriate choice of time-windowing, it is possible to capture the returning signals from both the borehole wall and the outer side of casing pipe as well. A suite of laboratory tests were performed on various physical models composed of plastic pipes with different diameters. Although the amplitudes of returning signals were reduced to about half the usual value due to the transmission loss, the dynamic range of Televiewer tool was sufficient to observe the structural features behind the casing pipe. Besides, several representative case studies at various research areas in our country are presented. The results demonstrate the usefulness of the transmissivity of Televiewer acoustic km, which will assist in further structural interpretation.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권4호
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• pp.80-86
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• 2011

Investigation of the effective soil thermal conductivity(k) is the first step in designing the ground loop heat exchanger(borehole) of a geothermal heat pump system. Another important factor is the borehole thermal resistance($R_b$). Thermal response tests offer a good method to determine the ground thermal properties for the total heat transport in the ground. This is done by supplying a constant heat power into a borehole heat exchanger. There are two methods to supply a constant heat power. One is to employ the electricity provided by Korea Electric Power Corporation(KEPCO). The other is to use electricity generated by a generator. In this study, the power supply regulation was found to reduce when the electricity generated by the generator was used. This is because the generator evaluated with the power supply characteristically reduces the power supply regulation between an overload and a complex using. But it sometimes occurs a power supply regulation in In-situ thermal response test. In this case getting of k,$R_b$ requires delay times and restored normal state. However, the effect of the delay times and restored normal state on the soil thermal conductivity and borehole thermal resistance is very small. Therefore it is possible to use a generally accepted delay times and restored normal state in the analysis. In this work, it is also shown that an acceptable range of ${\Delta}k$, ${\Delta}R_b$ for normal state and regulation state might be approximately 0.01-0.16W/m k, and -0.004-0.007m K/W, respectively. Thus, restored normal state of power supply regulation is valuable to recommend.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권5호
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• pp.479-490
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• 2021

Pre-drainage of groundwater in the roof aquifer by boreholes is the main method for prevention of roof water disaster, and the drop in the water level during the drainage leads to the variation of the local stress in the overlying strata. Based on a multitude of boreholes for groundwater drainage from aquifer above the 1303 mining face of Longyun Coal Mine, theoretical analysis and numerical simulation are used to investigate the local stress variation in the process of borehole drainage. The results show that due to the drop in the water level of the roof aquifer during the drainage, the stress around the borehole gradually evolved. From the center of the borehole to the outside, a stress-relaxed zone, a stress-elevated zone, and a stress-recovered zone are sequentially formed. Along with the expansion of drainage influence, the stress peak in the stress-elevated zone also moves to the outside. When the radius of influence develops to the maximum, the stress peak position no longer moves outward. When the coal mining face advances to the drainage influence range, the abutment pressure in front of the mining face is superimposed with the high local stress around the borehole, which increases the risk of stress concentration. The present study provides a reference for the stress concentration caused by borehole drainage, which can be potentially utilized in the optimal arrangement of drainage boreholes in underground mining.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권10호
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• pp.29-38
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• 2018

굴착공 저면에 형성된 슬라임은 현장타설말뚝의 과도한 침하 및 지지력 감소를 야기하므로 콘크리트 타설 전 해당 슬라임에 대한 조사가 요구된다. 본 연구에서는 굴착공 내 전기적 특성을 이용하여 굴착공 저면에 형성된 슬라임을 평가하기 위한 기법으로써 슬라임미터(slime meter)를 개발하였다. 슬라임미터는 전극 및 온도센서가 설치된 프로브 및 로터리엔코더가 설치된 프레임으로 구성되어 굴착공 심도에 따라 온도영향이 고려된 전기비저항을 평가할 수 있다. 슬라임미터의 적용을 위하여 직경 3m, 심도 46.9m의 굴착공에 대해 시험시간 및 위치가 서로 다른 총 3회의 현장실험이 수행되었다. 3회의 현장실험 모두 굴착공 내 유체에서 일정한 전기비저항이 측정되었으나 슬라임 표면이 존재하는 심도에서 전기비저항이 급격히 증가하는 결과를 보였으며, 해당 심도 및 지반 굴착심도의 차를 이용하여 슬라임의 두께를 산정할 수 있었다. 슬라임 두께 산정 결과, 동일 실험위치에서의 슬라임 두께는 시간 경과에 따라 증가하였으며 가장자리에서의 슬라임이 중앙부의 슬라임보다 두껍게 평가되었다. 본 연구에서 개발된 슬라임미터는 간소화된 장비구성으로 굴착공 내 전기비저항을 평가하여 슬라임 두께를 산정하므로 향후 굴착공 저면의 슬라임 평가를 위한 기법으로써 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.128-135
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• 2018

현재 지열 열펌프 시스템에 수직밀폐형 지중열교환기가 가장 많이 적용되고 있으며, 수직밀폐형 지중열교환기의 성능에 영향을 미치는 주요 인자로는 지중 열전도율(k)과 보어홀 전열저항($R_b$)이 있다. 본 연구에서는 현장에서 측정된 열응답시험 데이터를 이용하여 보어홀 전열저항을 계산하였으며 지중열교환기 개별 설계인자들(순환수유량, 파이프 수, 그라우팅재)이 보어홀 전열저항에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 도출된 그라우팅 열저항은 문헌에 제시된 다양한 상관식과 비교 분석하였다. 시험데이터를 통해 본 시험에서의 지중열교환기 보어홀 전열저항은 0.1303 W/m.K로 나타났으며, 보어홀 전열저항에서 그라우트 열저항이 66.6 %, 파이프 열저항이 31.5 %, 순환수 대류열저항이 1.9 %를 차지하여 그라우트가 보어홀 열전달에 가장 큰 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 또한 각 설계인자의 설계변수가 보어홀 전열저항에 미치는 영향을 분석한 결과 실리카샌드를 혼합하여 그라우트 열전도율를 높이는 방법이 파이프 수 증가나 순환수 유량증가보다 열전달 증진에 더 효과적임을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.17-30
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• 2020

광학영상화검층은 광원과 CMOS 영상 센서를 이용하여 시추공벽을 이미지로 구현하는 물리검층 기술로 지하의 불연속면에 대한 여러 가지 원위치 정보를 고분해능으로 제공한다. 최근 시추공영상화검층은 지반침하 모니터링, 암반 무결성 평가, 응력으로 인한 단열 변화 탐지, 극지에서의 빙하 연대측정 등 그 활용범위가 매우 다양해졌다. 현재 국내외로 많이 이용되고 있는 시추공영상화검층 시스템은 장비 사양에 따라 한계점을 가지고 있어 적용 범위에 대한 검증과 여러 가지 시추공 환경에 대한 적절한 품질관리가 필요하다. 그러나 광학영상화검층의 자료로 도출되는 이미지는 원위치 정보로 정확도, 구현도, 신뢰성에 대한 검증에 직접적인 비교 확인이 어렵다. 본 논문에서는 신뢰성 있는 고품질 자료 취득 방법과 자료 처리 방법을 확인하기 위해 시추공 환경과 유사한 모듈화 된 균열모형시추공을 설계·제작하여 현재까지 보고되지 않은 실험에 대한 결과를 얻고자 하였다. 검출기 자기계 방향 확인의 정확성을 검증하고, 노출시간에 따른 색상의 구현도 및 균열의 분해능 관계, 정확한 간극 측정을 위한 자료 처리 방법 등을 제시하였다. 다양한 시추공 환경을 모사한 균열모형시추공 실험을 통해 고분해능의 신뢰성 높은 광학영상화검층의 자료 취득 및 해석이 가능할 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권5호
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• pp.343-354
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• 2008

시추공을 이용한 초기응력 측정을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 이 새로운 개념의 측정법은 기본적으로 응력 해방과 파쇄 기술을 결합한 방법이다. 액화질소와 같은 극저온 액체를 이용하여 시추공 주변의 인장 열응력을 유도하여 시추공 주변의 응력을 해방시킬 수 있다. 종국에는 시추공 주변의 인장 강도가 암반의 인장 강도에 초기 지압으로 존재하는 압축 응력의 합을 초과할 때 시추공벽에 균열을 발생시킨다. 이와 같은 개념을 인장 응력으로부터 초기 응력 수준을 평가하는데 적용하기 위한 이론적 분석을 수행하였다. 또한, 제안한 방법의 유효성을 검토하기 위해 FLAC3D를 이용한 열-역학 상호작용 연속체 해석을 수행하였다. 사전 이론적 검토 및 수치해석으로부터 저온 열균열 발생 현상을 이용한 초기 응력 측정법이 시추공벽에서의 인장 균열 형성을 감시하고 시추공벽에서의 균열 개시 시점의 온도를 기록함으로써 초기 응력을 정밀하게 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.154-162
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• 2009

단극 및 쌍극 음원을 이용하여 S파속도 결정에 큰 영향을 미치는 분산특성을 연구하였다. 이를 위하여 동일한 물성을 가지면서 공경을 달리하는 3종류의 시추공모형(${\Phi}520\;mm$. ${\Phi}150\;mm$and ${\Phi}76\;mm$)을 중심으로 이른 분산곡선을 구하고 공경과 공내검층기 존재 유무에 따른 분산 특성의 변화를 비교 분석하였다. 분산곡선의 형태는 단극음원에서 시추공 내의 공내검층기 유무에 크게 영향을 받지 않고 비슷하게 나타난 반면에 쌍극음원에서는 공내검층기 유무가 큰 차이를 보였다. 반면에 절단주파수에서는 쌍극음원에 비하여 단극음원에서 공내검층기 유무에 따른 차이가 크며 특히 소구경 시추공에서 큰 차이를 보여 단극음원을 이용한 토목시추공 음파검층에서 주파수 선택이 매우 중요한 변수가 될 수 있음을 보였다. 수치모델링결과, 절단주파수와 시추공경과의 관계는 기존에 알려진 일반적인 반비례 관계보다는 지수함수적으로 감소하는 관계임을 확인하였으며, 분산모드의 종류나 공내검층기 유무에 상관없이 각 환경에 있어서의 절단주파수 값을 지수함수로 표시할 수 있었다. 특정 시추공 환경에서의 분산곡선 및 분산특성들은 과거 연구결과들로부터 비교적 잘 알려져 있지만 분산곡선의 직접 비교에 의하여 분산특성에 미치는 시추공경과 공내측정기 영향을 보다 구체적으로 밝힐 수 있었다.