• Nuclear Engineering and Technology
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• 제31권6호
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• pp.39-50
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• 1999

The physicochemical, mineralogical, hydraulic, swelling and mechanical properties of a domestic bentonite for use as the buffer material in a high-level waste repository have been measured. The bentonite is identified to be a Ca-bentonite, and the hydraulic conductivity of the compacted bentonite with the dry density higher than 1.4 Mg/㎥ is lower than 10$^{-11}$ m/s When the dry densities are 1.4 to 1.8 Mg/㎥, the swelling pressures are in the range of 6.6 to 143.5 kg/$\textrm{cm}^2$. The unconfined compressive strength is about 94 kg/$\textrm{cm}^2$, and the coefficient of volume change and the coefficient of consolidation are in the range of 0.O0249 to 0.02142 $m^2$/MN and 0.018 to 0.115$m^2$/year, respectively.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.1191-1198
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• 2023

Bentonite buffer material is a critical component in an engineered barrier system (EBS) for disposing high-level radioactive waste (HLW). The bentonite buffer material protects the disposal canister from groundwater penetration and releases decay heat to the surrounding rock mass; thus, it should possess high thermal conductivity, low hydraulic conductivity, and moderate swelling pressure to safely dispose the HLWs. Bentonite clay is a suitable buffer material because it satisfies the safety criteria. Several additives have been suggested as mixtures with bentonite to increase the thermal-hydraulic-mechanical-chemical (THMC) properties of bentonite buffer materials. Therefore, this study investigated the geotechnical, mineralogical, and THMC properties of several candidate additives such as sand, graphite, granite, and SiC powders. Datasets obtained in this study can be used to select adequate additives to improve the THMC properties of the buffer material.

• 자원환경지질
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• 제32권2호
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• pp.151-159
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• 1999

This research was carried out to evaluate the possible usage of natural clay materials collected from the Kimpo landfill site and nearby clay mines as a clay liner material. In order to evaluate the possible usage as a clay liner material, specific gravity, pH, loss-on-ignition, organic carbon content and mineralogical composition of clay materials were measured. The Atterberg limit test and the size analysis were performed for the engineering classification and the prediction of hydraulic conductivity of clay materials. Caution exchange capacity and batch tests were also carried out for the assessment of attenuation capacity. Clay specimens of KPNCL, KP-1, KP-2 and SH were recommended as suitable clay linder materials from viewpoint of their basic quality and attenuation capacity.

• 한국광물학회지
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• 제19권4호
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• pp.355-361
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• 2006

국내에서 인공쇄석사의 점유율은 30% 이상이며 계속적인 증가추세에 있다. 국내 인공쇄석사는 주로 화강암류를 그 원암으로 이용하고 있다. 인공모래 제조공정 중에 생기는 스러지(63마이크론 이하입자)는 침전제를 이용하여 분리하며, 그 양은 중량비 15% 내외이다. X-선 회절분석에 의하면 스러지 구성광물은 석영, 장석류가 3/4 이상을 차지하며, 그밖에 방해석 등과 각종 점토광물류를 포함한다. 점토류 중에는 운모 및 고령토류가 우세하고, 녹니석, 질석과 함께 스멕타이트류도 포함된다. 쥬라기 화강암류에서 발생되는 스러지는 대체적으로 백악기의 것에 비해서 더 많은 고령토류, 녹니석 및 질석류를 포함한다. 화학조성에 있어서도 화강암류와 스러지의 사이에 명확한 차이를 보여준다. $SiO_2$ 및 $Na_2O$ 성분 외에는 스러지가 화강암 원석류보다 더 높은 함량을 나타내어, 그들이 풍화작용에 의한 증가임을 나타낸다. 스러지에 대한 입도분석에 의하면, 토양조직 분류에서의 Silt loam 정도에 해당하며, 변수두 투수실험에 의해 측정된 수리전도도에 의하여서도 silt 및 sand가 우세하게 포함된 특성을 나타낸다. 이와 같이, 현재 우리나라에서 버려지고 있는 스러지는 silt 및 점토입자함량에 의하여 불투수성을 야기하므로 산업폐기물로 간주되어 환경오염물로 분류되고 있다.

• 지질공학
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• 제10권3호
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• pp.237-245
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• 2000

본 연구는 터널설계와 관련하여 모량단층의 지질공학적 기본특성을 규명하고 터널설계시 기초자료 제공을 목적으로 수행되었다. 울산광역시 울주군 상북면 덕현리 덕현천 일대에 발달하는 모량단층의 특성을 규명하기 위하여 인공위성 영상을 이용한 선구조 분석, 지표지질조사, 전기비저항 탐사 및 3차원 해석, 시추조사, 광물분석 및 K-Ar절대연령측정 등을 수행하였다. 연구지역내에서 모량단층의 주향은 N20~30$^{\circ}$E, 경사는 70~90NW이고 단층폭은 약 20~60m, 최대 80m, 깊이는 50m이상인 것으로 규명되었다. 단층점토의 K-Ar 절대연령은 5,700$\pm$1.129만년, 1,900$\pm$0.380만년으로 측정되었으며, 수압파쇄시험 결과 최대수평응력의 방향은 N25$^{\circ}$E, N30$^{\circ}$E로 모량단층의 주향과 일치하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권7호
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• pp.437-442
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• 2008

The synthesis and hydration of Calcium Sulfo Aluminate[$3CaO{\cdot}3Al_2O_3{\cdot}CaSO_4(C_4A_3{\overline{S}})$, CSA cement utilizing secondary steelmaking refining slags is studied for recycling the discarded steel plant wastes to meet the environmental requrations imposed on the steel industry. Raw materials of secondary refining slag, lime sludge, gypsum and bauxite were prepared to be sintered at $1,250^{\circ}C$. The sintered samples were hydrated for 1, 3 and 7 days to evaluate the mineralogical and physico-mechanical properties. The hydration products evaluated with the aid of SEM and XRD analyses confirmed the formation and the continuing growth of ettringite phase with the further hydration times, which plays a role in developing the early strength and the expansion properties of cements. The physico-mechanical properties of hydrated CSA products employing the recycled steelmaking refining slags determined in terms of compressive strength and linear expansion of hydrated products are found to be superior to those of the Ordinary Portland Cement(OPC) or the other commercial CSA cements.

• 한국광물학회지
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• 제20권4호
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• pp.303-311
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• 2007

국내 모래수요에서 인공쇄석사의 점유율은 30% 이상이며 지속적인 증가추세에 있다. 인공쇄석사는 주로 화강암 및 편마암류를 원암으로 이용하며, 공정 중에 생기는 슬러지(63마이크론 이하입자)는 침전제를 이용하여 분리되며, 중량대비 15% 내외가 포함된다. 슬러지 구성광물은 석영, 장석, 운모류와 함께 고령토, 녹니석, 질석, 스멕타이트 및 방해석도 간혹 포함된다. 쥬라기 화강암류에서 발생되는 슬러지는 대체적으로 백악기 화강암류에 비해서 더 많은 고령토 및 스멕타이트를 포함한다. 반면, 선캠브리아기 시료는 고령토 및 스멕타이트가 확인되지 않는다. 화학조성에 있어서도 화강암류와 슬러지의 사이에 명확한 차이를 나타낸다. 주요 10성분 중에서 $SiO_2,\;Na_2O$ 및 $K_2O$를 제외한 나머지 성분들은 슬러지에서 훨씬 높은 함량을 나타낸다. 슬러지에서 $SiO_2$의 감소는 점토입도에서의 석영함량감소에 기인하며, $Na_2O 감소는 알바이트에 비해서 Ca사장석이 풍화에 약하기 때문이며, $K_2O$는 대체적으로 변화가 미약하다. 슬러지에 대한 입도분석에 의하면, 토양조직 분류상 사질양토에 해당한다. 투수율 측정에 의하면 투수계수가 높으며, 그 원인은 실트 및 점토입자가 다소 풍부하기 때문이다. 현재 우리나라에서 폐기되는 슬러지는 불투수성이 높아 산업폐기물 중의 환경오염물로 분류되며, 쇄석사의 회수율을 저하시키므로 원암선택시 풍화를 덜 받은 화강암류를 선택할 필요가 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권4호
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• pp.284-289
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• 2014

Farmers in highlands in South Korea pile up 20 to 30 cm of saprolites, mostly granite- or granite-gneiss-weathered materials, on surface of arable lands every three to five years to compensate eroded soil and sometimes to discontinue soil-borne diseases. Immediate increases of infiltration and percolation rates are expected with coarse textured saprolites while soil drainage becomes poorer in a long-term. In this study, we analyzed mineralogical characteristics and micro-morphology of plow pan to investigate processes making impermeable layers. Soil samples were collected from plow pan, usually located at approximately 20 cm soil depth and at the lower part of piled saprolites, in arable lands in Hoenggye 5-ri, Daekwanryeong-myeon, Gangwon-do (N37.7, E128.7) in which saprolites were added 2, 4, and 8 years ago; saprolites were transported from similar areas. The saturated hydraulic conductivity decreased over time. Based on soil thin section pedography, quartz and feldspar accounted for a majority of minerals. The size of feldspar decreased and macropores became filled with clay or silt particles over time, which implies that macropores were packed with particles weathered from feldspar. The X-ray diffraction (XRD) analysis indicated that intensity of feldspar decreased over time and the reverse was true for kaolinite and illite, indicating that feldspar and mica weathering induced formation of kaolinite and illite. Conclusively, deteriorated drainage by formation of impermeable layers in farms with piled saprolites was caused by accumulation of clay minerals such as kaolinite and illite in macropores; illite and kaolinite can be formed by weathering of mica and feldspar, respectively.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권4호
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• pp.373-382
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• 2022

Unsaturated soil at high suctions is widespread. Many civil engineering projects are related to the hydro-mechanical behavior of unsaturated soils at high suctions, particularly in arid and semiarid areas. To investigate water retention behaviors of nine clayey soils (one is classified as fat clay and the others are classified as lean clay according to the unified soil classification system), the high suction (3.29-286.7 MPa) was imposed on the specimens at zero net stress by the vapor equilibrium technique. In this paper, the effect of void ratio on the water retention behavior at high suction was discussed in detail. Validation data showed that soil types, i.e., different mineralogical compositions, are critical in the soil water retention behavior at a high suction range. Second, the hysteresis behavior at a high suction range is mainly related to the clay content and the specific surface area. And the mechanism of water retention and hysteresis behavior at high suctions was discussed. Moreover, the maximum suction is not a unique value, and it is crucial to determine the maximum suction value accurately, especially for the shear strength prediction at high suctions. If the soil consists of hydrophilic minerals such as montmorillonite and illite, the maximum suction will be lower than 10⁶ kPa. Finally, using the area of hysteresis to quantify the degree of hysteresis at a high suction range is proposed. There was a good correlation between the area of hydraulic hysteresis and the specific surface area.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.587-609
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• 2019

본 연구에서는 고준위폐기물 처분장 내 완충재 로 제시되고 있는 벤토나이트의 재료적인 측면에서 장 단기 처분 안정성을 분석하였으며, 처분효휼 향상을 위한 완충재 디자인 관련 대안개념에 대해 연구동향을 분석하였다. 일반적으로 $150{\sim}250^{\circ}C$ 사이에서 온도증가 및 증기발생 등으로 인해 완충재의 수리전도도와 팽윤능에 비가역적인 변화가 발생한다고 보고된다. 하지만 완충재의 최고온도가 최소한 $150^{\circ}C$를 초과하지 않는다면 온도가 벤토나이트 완충재의 재료적, 구조적 그리고 광물학적 안전성에 미치는 영향은 크지 않는 것으로 분석되었다. 완충재 최고온도 제한은 심층처분장 단위면적에 처분할 수 있는 폐기물의 양을 제한하여 처분효율을 결정하며, 나아가 처분부지의 확보 가능성에까지 영향을 미치는 중요한 설계 인자이다. 따라서 고온이 완충재의 성능에 미치는 영향을 규명함으로써 완충재의 최고온도 제한을 완화하고, 이를 통해 심층처분장의 처분밀도 향상과 처분장 설계의 최적화를 도모할 필요가 있다. 이와 더불어 처분효율을 극대화하기 위해서는 복합소재(흑연, 실리카 등) 및 다중구조(전도층, 절연층 등)의 고기능성 공학적방벽재 개발과 다층처분장(multilayer repository)으로 처분장 레이아웃을 변경하는 방법 등을 병행하여 검토할 필요가 있다. 이는 처분사업의 신뢰성 및 국민 수용성 확보에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.