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단열대의 영향을 고려한 블록 규모 단열 암반에서의 지하수 유동 모의
고낙열,지성훈,고용권,최종원,Ko, Nak-Youl,Ji, Sung-Hoon,Koh, Yong-Kwon,Choi, Jon-Won 한국방사성폐기물학회 2010 방사성폐기물학회지 Vol.8 No.2
The block-scale groundwater flow system at Olkiluoto site in Finland was simulated. The heterogeneous and anisotropic hydraulic conductivity field for the domain was constructed from the discrete fracture network, which considered only the fractured zones identified in the deep boreholes installed in the study site. The groundwater flow model was calibrated by adjusting the recharge rate and the transmissivities of the fractured zones to fit the calculated hydraulic heads and into- and out-flow rates in the observation intervals of the boreholes with the observed ones. In the calibrated model, the calculated flow rates at some intervals were not in accordance with the observed ones although the calculated hydraulic heads fit well with the observed ones, which revealed that the number of the conduits for groundwater flow is insufficient in the conceptual model for groundwater flow modeling. Therefore, it was recommended that the potential local conduits such as background fractures should be added to the present conceptual model.
고낙열(Nak-Youl Ko),박경우(Kyung-Woo Park) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
원자력 발전에 의해 발생하는 사용후핵연료를 영구히 처분하기 위해, 사용후핵연료를 넣고 밀봉한 처분용기를 지하 심부에 건설된 처분시설에 거치하여 지표의 인간 및 자연 환경과 격리하는 방식이 가장 널리 연구 및 시행되고 있다. 처분용기가 거치되는 처분공 및 처분터널 등의 건설을 위해서는 지하 공간의 굴착이 필요한데, 굴착에 의한 지하 암반의 국지적인 손상 영역에 대한 수리적 특성을 파악하는 것이 이러한 처분 방식의 안정성을 확보하기 위해 요구된다. 이를 충족하기 위해 지하연구시설인 KURT (KAERI Underground Research Tunnel)에 설치된 시추공에서 굴착에 의해 발생할 수 있는 시추공 벽면의 손상 영역의 수리적 특성을 파악하기 위한 DFTT (Dipole Flow Tracer Test)가 계획 및 수행되었다. 삼중 팩커를 이용하여 시추공 내부를 물리적으로 분리시키고, 분리된 시추공에 강제적으로 지하수의 흐름을 생성시킨 후, 추적자 주입을 하여 시험 기간 동안의 수두 변화 및 추적자의 이동 양상을 측정하였다. 측정된 자료는 DFTT의 해석해와 비교하여 추적자 시험 동안의 평균 선속도 및 유효 공극률을 추정하였다. 유효 공극률은 1-10%의 범위로 추정되었으나, 추정에 이용된 가정 조건의 타당성에 대해서는 더욱 상세한 검토가 필요할 것으로 판단되었다.
KURT 부지 환경에 위치한 가상의 처분 시설에서 누출되는 방사성 핵종의 이동을 Time Domain에서 해석하는 방법에 관한 연구
황영택,고낙열,최종원,조성석,Hwang, Youngtaek,Ko, Nak-Youl,Choi, Jong Won,Jo, Seong-Seock 한국방사성폐기물학회 2012 방사성폐기물학회지 Vol.10 No.4
한국원자력연구원의 지하처분연구시설인 KURT 주변의 지하수 유동 환경과 관련하여 수집 및 분석된 자료를 바탕으로, 가상의 처분장에서 누출된 방사성 핵종의 이동 현상을 시간 영역(time domain)에서 계산하였다. KURT에서 실시된 현장 시험에서 밝혀진 수리지질학적 특성을 바탕으로 지하수 유동 모의를 실시하였고, 그 결과를 통해 파악된 지하수 유동 경로를 따라 방사성 핵종이 이동하는데 걸리는 시간은 시간 영역에서 용질 이동 모의를 하는 TDRW(Time Domain Random Walk) 방식을 통해 평가하였다. 이류(advection)와 분산(dispersion) 현상 외에 방사성 핵종의 붕괴(decay), 평형 흡착(equilibrium sorption), 암반 기질로의 확산(matrix diffusion) 현상이 용질의 이동 시간에 영향을 주는 것으로 설정되었다. 모의 결과를 통해 방사성 핵종과 지하 매질의 특성에 의한 흡착 현상, 기질 확산 현상이 핵종 이동에 미치는 영향이 분석되었으며, 방사성 핵종의 연쇄 KURT 부지 환경에 위치한 가상의 처분 시설에서 누출되는 방사성 핵종의 이동을 Time Domain에서 해석하는 방법에 관한 연구 반응에 의한 영향도 평가하였다. KURT 부지 환경에서 지표로 유출될 수 있다고 계산된 방사성 핵종의 유출량은 처분장에서 누출될 수 있는 양의 $10^{-3}$배 미만이었고, 암반 기질로의 확산 및 흡착이 고려되면 그 비율이 더욱 낮아졌다. 본 연구에서 사용된 핵종 이동 모의 방법은 방사성붕괴나 흡착, 확산 등 이동 지연 현상을 고려하면서 핵종의 이동 시간을 계산할 수 있어 안전성 평가에서 요구되는 심부 지하에서의 방사성 핵종 이동 관련 자료를 작성하는데 활용될 수 있을 것이다. Based on the data observed and analyzed on a groundwater flow system in the KURT (KAERI Underground Research Tunnel) site, the transport of radionuclides, which were assumed to be released at the supposed position, was calculated on the time-domain. A groundwater pathway from the release position to the surface was identified by simulating the groundwater flow model with the hydrogeological characteristics measured from the field tests in the KURT site. The elapsed time when the radionuclides moved through the pathway is evaluated using TDRW (Time Domain Random Walk) method for simulating the transport on the time-domain. Some retention mechanisms, such as radioactive decay, equilibrium sorption, and matrix diffusion, as well as the advection-dispersion were selected as the factors to influence on the elapsed time. From the simulation results, the effects of the sorption and matrix diffusion, determined by the properties of the radionuclides and underground media, on the transport of the radionuclides were analyzed and a decay chain of the radionuclides was also examined. The radionuclide ratio of the mass discharge into the surface environment to the mass released from the supposed repository did not exceed $10^{-3}$, and it decreased when the matrix diffusion were considered. The method used in this study could be used in preparing the data on radionuclide transport for a safety assessment of a geological disposal facility because the method could evaluate the travel time of the radionuclides considering the transport retention mechanism.
시추공 주변 단열 투수도 진화에 대한 수리-역학 연동 모델링 평가
최채순 ( Chae-soon Choi ),박경우 ( Kyung-woo Park ),박병학 ( Byeong-hak Park ),고낙열 ( Nak-youl Ko ),지성훈 ( Sung-hoon Ji ) 대한지질공학회 2021 지질공학 Vol.31 No.1
본 연구에서는 방사성폐기물 처분 시 천연방벽의 수리 특성 진화와 관련하여, 시추공 설치 및 확공이 결정질 암반 내 단열 및 수리 특성에 영향을 미칠 가능성을 평가하기 위해 수리-역학 연동 수치해석을 수행했다. 시추공 부근에서의 간극 열림과 투수성 변화 여부를 평가하기 위해 단열망을 기반으로 한 불연속체 해석 도메인을 이용했다. 단열암반에서의 현장수리시험 모사를 통해 주응력방향과 시추공 직경 변화의 영향을 평가하였다. 먼저 단열의 간극변화가 주응력방향에 의존함을 확인했다. 그리고 수직변위에 의한 간극크기 증가가 지배적이었다. 시추공 부근에 전단팽창이 집중되는 것도 단열의 수리지질학적 진화에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 수치해석 결과는 시추공 설치 및 확공에 따른 응력교란에 의해 단열 특성이 변화하여 단열 암반의 투수성이 증가할 수 있다는 것을 보여준다. 추후 본 연구모델을 기반으로 실제 크기의 처분공 주변에서의 정확한 수리적 변화를 분석하기 위해서는 3차원 해석모델로 보완되어야 할 것으로 판단되었다. Hydraulic-mechanical (H-M) coupled numerical modeling was used to evaluate the evolution of hydrogeological properties in response to the installation and expansion of a borehole. A domain with a discrete fracture network was adopted for discontinuum modeling to simulate changes in fracture apertures. Comparison with real hydraulic test data shows that the effects of principal stress direction and expansion of borehole diameter were reasonably simulated by H-M coupled numerical modeling. The modeling confirmed that aperture changes depended on the principal stress direction, with an increase in aperture size due to vertical displacement being the dominant effect. A concentration of shear dilation around the borehole had an additional, subsidiary, effect on the hydrogeological evolution. These results show that the permeability of fractured rock can be increased by changing the hydraulic properties of a fracture through stress redistribution caused by the installation and expansion of a borehole.