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Case Study
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국내 사용후핵연료 심층처분 방안 개발을 위한 국내외 사례 연구
Case Study of Domestic and International Approaches to Developing a Deep Geological Disposal Plan for Spent Nuclear Fuel in Korea
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이인호, 이운장, 송양수, 김태영, 장대헌, 함철민, 박혜민
Inho Lee, Unjang Lee, Yangsoo Song, Taeyoung Kim, Daeheon Jang, Chulmin Ham, Hyemin Park
- 국내 사용후핵연료 발생량 증가로 인해 안정적인 처분 방식 마련이 필수적이다. 본 연구에서는 국내외 심층처분 사례를 분석하여 국내 심층처분 시스템 구축을 위한 기초자료를 …
With the increasing accumulation of spent nuclear fuel (SNF) in South Korea, establishing a stable disposal method has become essential. This study …
- 국내 사용후핵연료 발생량 증가로 인해 안정적인 처분 방식 마련이 필수적이다. 본 연구에서는 국내외 심층처분 사례를 분석하여 국내 심층처분 시스템 구축을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 이를 위해 핀란드, 스웨덴, 스위스, 캐나다의 처분 방식과 처분부지 특성을 비교·분석하고, 각국의 처분 전략과 기술적 차이를 검토하였다. 연구 결과, 심층처분 시스템의 주요 고려 요소로 완충재 및 뒤채움재의 품질 건전성, 처분부지의 안전성, 처분 방식의 적절성이 확인되었다. 핀란드와 스웨덴은 결정질암을 기반으로 한 KBS-3V 및 KBS-3H 방식을 병용할 계획이며, 스위스는 Opalinus 점토층을 활용한 퇴적암 처분 개념을 적용하였다. 캐나다는 중수로(CANDU) 사용후핵연료 처분을 고려하여 고밀도 벤토나이트(HCB) 버퍼 박스를 적용한 처분 방안을 연구하고 있으며, 퇴적암과 결정질암을 후보지로 선정하여 평가 중이다. 본 연구는 국내 심층처분 시스템 개발을 위한 기초자료를 제공하며, 국내 실정에 적합한 처분부지 선정, 건설 비용 절감, 완충재 품질 유지 등을 고려한 추가 연구가 필요함을 시사한다. 지속적인 심층처분 선진국과의 협력을 통해 국내에 최적화된 처분 시스템을 구축하는 것이 중요하다.
- COLLAPSE
With the increasing accumulation of spent nuclear fuel (SNF) in South Korea, establishing a stable disposal method has become essential. This study analyzes international deep geological disposal cases to provide fundamental data for developing a domestic disposal system. The disposal methods and site characteristics of Finland, Sweden, Switzerland, and Canada were compared.The analysis identified three key factors: the quality of buffer and backfill materials, the stability of disposal sites, and the suitability of disposal methods. Finland and Sweden plan to use a combination of KBS-3V and KBS-3H in crystalline rock, while Switzerland utilizes Opalinus Clay in sedimentary rock. Canada is evaluating disposal options for CANDU SNF, applying highly compacted bentonite (HCB) buffer boxes and assessing sedimentary and crystalline rock sites.This study provides essential insights for developing Korea’s deep geological disposal system, emphasizing the need for continuous research on site selection, cost reduction, and material stability, as well as international cooperation.
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국내 사용후핵연료 심층처분 방안 개발을 위한 국내외 사례 연구
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Original Article
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장기 양수시험 자료 및 도함수 진단 분석을 활용한 심부 균열암반 현지 수리특성 평가 연구
A Study on Evaluation of Hydraulic Properties of Deep Fractured Rock Using Long-Term Pumping Test Data and Diagnostic Analysis of Head Derivative
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이항복, 이철우
Hangbok Lee, Cholwoo Lee
- 본 연구에서는 장기 양수시험 자료를 도함수 진단 분석 방법에 적용하여 국내 심부 균열암반 대수층의 수리특성을 평가하였다. 양수시험은 화강암과 화산암 지역 내 위치한 …
This study evaluates the hydrogeological properties of deep fractured rock in Korea by applying the diagnostic analysis of head derivative to long-term …
- 본 연구에서는 장기 양수시험 자료를 도함수 진단 분석 방법에 적용하여 국내 심부 균열암반 대수층의 수리특성을 평가하였다. 양수시험은 화강암과 화산암 지역 내 위치한 3개(낙민, 부곡, 장전)의 심부 시추공에서 수행되었으며, 시추공에서 측정된 수위강하 데이터를 도함수 분석에 사용하였다. 일반적인 수위강하 곡선과 수위강하 변화율인 도함수 곡선을 동시에 적합한 해석모델의 표준곡선에 중첩하는 과정을 통해 균열암반의 대표적인 수리특성인 수리전도도를 산출하였다. 낙민 시추공에서는 일반 방사상 유동 모델이 적합한 것으로 나타났고, 부곡 시추공에서는 이중 공극 모델이, 장전 지역 시추공에서는 고정수두경계 모델이 가장 적합한 것으로 나타났다. 도함수 분석을 통해 기존 시간에 대한 압력변화인 수위강하 곡선에서는 파악하기 어려웠던 시험 초반 수리적 반응(공내저류 및 스킨효과)과 흐름 양상 전이, 그리고 수리적 경계 효과를 상대적으로 명확하게 판별할 수 있었다. 도함수 진단 분석의 효과적인 활용은 해석모델 최적 선정을 용이하게 하여, 결과적으로 양수시험을 통한 균열암반 내 수리특성 평가의 정확도와 신뢰도 향상에 기여할 것으로 기대된다.
- COLLAPSE
This study evaluates the hydrogeological properties of deep fractured rock in Korea by applying the diagnostic analysis of head derivative to long-term pumping test data. Pumping tests were conducted in three deep boreholes (Nakmin, Bugok, and Jangjeon) located in granite and volcanic rock formations. The drawdown data measured in these boreholes were analyzed using the derivative method. By simultaneously matching the standard curves of suitable analytical models with both the drawdown curves and their derivatives, the hydraulic conductivity of the fractured rock was determined. The Nakmin borehole was best described by a generalized radial flow model, while the Bugok borehole was best represented by a double porosity model, and the Jangjeon borehole was most consistent with a constant head boundary model. The derivative analysis effectively identified early hydraulic responses (wellbore storage and skin effects), flow regime transitions, and hydraulic boundary effects, which were difficult to detect using conventional drawdown curves alone. The effective application of diagnostic analysis facilitates the optimal selection of analytical models, thereby improving the accuracy and reliability of hydraulic properties derived from pumping tests in fractured rock.
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장기 양수시험 자료 및 도함수 진단 분석을 활용한 심부 균열암반 현지 수리특성 평가 연구
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Original Article
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세그먼트 라이닝 11단계 구조 안정성 검토방안 제안
Proposal for Structural Stability Review Method of Segment Lining in 11 Stages
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조경완, 정상준, 안태봉, 정찬묵
Kyung-Wan Cho, Sang-Jun Jung, Tae-Bong Ahn, Chan-Muk Jung
- 터널 기계화 시공에 대한 수요가 증가함에 따라, TBM 굴착공법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 기계화 시공 방법 중 쉴드TBM 공법은 도심지 …
As the demand for mechanized tunneling construction increases, research on TBM excavation methods has been actively progressing. In particular, among mechanized construction …
- 터널 기계화 시공에 대한 수요가 증가함에 따라, TBM 굴착공법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 기계화 시공 방법 중 쉴드TBM 공법은 도심지 및 하천을 통과하는 프로젝트에서 활발히 적용되고 있다. 쉴드TBM 공법은 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 라이닝을 사용하므로, 시공 과정 및 구조물에 작용하는 하중이 기존의 현장타설 라이닝과 매우 달라 별도의 구조 안정성 검토가 필요하다. 하지만 현재 국내 설계기준에서는 세그먼트 라이닝의 구조 안정성 검토 항목이 명확히 제시되지 않아, 기존 프로젝트에서 선행된 검토 항목을 바탕으로 안정성 검토가 이루어지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 세그먼트 라이닝 제작 과정부터 설치 후 운영 과정까지 고려한 해외 설계기준을 참조하여, 세그먼트 라이닝 구조 안정성 검토에 필요한 검토 항목들을 11단계로 분류하고 체계화하고자 한다. 또한, 쉴드TBM이 적용된 터널을 선정하여 세그먼트 라이닝 11단계 구조 안정성 검토를 수행하고, 각 단계별 검토를 통해 검토 항목의 적정성을 검증하고자 한다.
- COLLAPSE
As the demand for mechanized tunneling construction increases, research on TBM excavation methods has been actively progressing. In particular, among mechanized construction methods, the shield TBM method is being widely applied in projects passing through urban areas and rivers. The shield TBM method uses precast concrete segment linings, so the construction process and the loads acting on the structure are very different from those of conventional cast-in-place linings, requiring separate structural stability reviews. However, the current domestic design standards do not clearly specify the structural stability review items for segment linings, and as a result, stability reviews are being conducted based on the items reviewed in previous projects. This study aims to categorize and systematize the review items necessary for the structural stability of segment linings into 11 stages, by referencing overseas design standards that consider the entire process from segment lining production to installation and operation. Additionally, a tunnel where shield TBM is applied will be selected to perform the 11-stage structural stability review of segment linings, and the appropriateness of each review item will be verified through the review at each stage.
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세그먼트 라이닝 11단계 구조 안정성 검토방안 제안
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Original Article
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400km/h급 고속철도 대단면 터널 표준지보패턴 연구
Study on the Improvement of Standard Support Patterns for 400km/h-class Large-section Tunnels
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정상준, 조국환
Sang-Jun Jung, Kuk-Hwan Cho
- 최근 열차 고속화 연구에 따라 400 km/h급 열차가 개발되고 설계에 적용됨에 따라 터널 내부의 미기압 문제와 열차 승객의 이명감 등을 해결하기 위한 …
Recently, with the development of 400km/h high-speed trains and their application in design, there has been an increase in high-speed railway large-section …
- 최근 열차 고속화 연구에 따라 400 km/h급 열차가 개발되고 설계에 적용됨에 따라 터널 내부의 미기압 문제와 열차 승객의 이명감 등을 해결하기 위한 고속철도 대단면 터널 설계 사례가 증가하고 있다. 설계속도 400 km/h가 적용되면서 고속철도 대단면 터널의 연장이 늘어날 것으로 예상되지만, 현재 설계기준에는 고속철도 대단면 터널에 대한 표준지보패턴이 제시되지 않고 있다. 본 연구에서는 대단면 터널의 굴착 안정성을 확보하고 지반 대응성을 향상 시키기 위해 400 km/h급 고속철도 대단면 터널에 적합한 표준지보패턴을 제시하였다. 기존 대단면 터널의 표준지보패턴 사례와 설계기준을 분석한 후 수치해석을 통해 제안된 지보패턴의 적정성을 검증하였다. 또한 지보재 응력 안전율 검토를 통해 지보량을 최적화하고 굴진장 적정성 검증을 통해 하반 굴진장을 증대하여 400 km/h급 대단면 터널의 표준지보패턴을 제안하였다.
- COLLAPSE
Recently, with the development of 400km/h high-speed trains and their application in design, there has been an increase in high-speed railway large-section tunnel design cases aimed at addressing issues such as low pressure inside tunnels and passenger discomfort due to pressure changes. As the design speed of 400km/h is applied, the length of high-speed railway large-section tunnels is expected to increase. However, current design standards do not present a standard support pattern for high-speed railway large-section tunnels. This study proposes a standard support pattern suitable for 400 km/h-class high-speed railway large-section tunnels to ensure excavation stability and improve ground response. After analyzing existing standard support pattern cases for large-section tunnels and design standards, the suitability of the proposed support pattern was verified through numerical analysis. Furthermore, by reviewing the stress safety factor of the support, the support amount was optimized, and the bottom excavation face was increased by verifying the appropriate support length, leading to the proposal of an improved standard support pattern for 400 km/h-class large-section tunnels.
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400km/h급 고속철도 대단면 터널 표준지보패턴 연구
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Original Article
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랜덤포레스트 모델을 이용한 암석의 역학적 물성과 절삭조건 기반의 픽 커터 작용력 예측
Prediction of Pick Acting Forces Using an Random Forest Model based on Mechanical Properties of Rocks and Cutting Parameters
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SharghiMohammad, 정호영
Mohammad Sharghi, Hoyoung Jeong
- 기계화 암석 절삭은 토목 및 자원개발 분야에서 중요하게 활용되고 있으며, 절삭도구의 작용력은 굴착 효율, 커터마모, 에너지 효율을 결정하는 데 핵심적인 역할을 한다. …
Rock cutting is a critical process in mining and civil engineering applications, with acting forces of cutting tools playing a pivotal role …
- 기계화 암석 절삭은 토목 및 자원개발 분야에서 중요하게 활용되고 있으며, 절삭도구의 작용력은 굴착 효율, 커터마모, 에너지 효율을 결정하는 데 핵심적인 역할을 한다. 본 연구에서는 머신러닝기법을 적용하여 픽 커터의 평균 수직력과 평균 절삭력을 예측하기 위한 연구를 수행하였다. 머신러닝모델의 훈련을 위해 다양한 암종, 커터의 형상 변수, 절삭조건을 포함하는 195개의 선형절삭시험 데이터세트를 구축하여 활용하였다. 모델링은 두 단계로 진행되었으며, 먼저 다변수 선형 회귀 분석을 통해 기초 상관관계를 설정한 후, 무작위 탐색 교차 검증을 통한 체계적인 하이퍼파라미터 튜닝을 거쳐 최적화된 랜덤 포레스트(RF) 모델을 구축하였다. 선형 회귀 분석 결과, 평균 수직력에 대한 결정계수(R2) 값은 0.743, 평균 절삭력은 0.674로 중간 수준의 예측 성능을 보였다. 반면, 최적화된 랜덤포레스트 모델은 우수한 성능을 나타내었다, 평균수직력 예측에서는 훈련 데이터에서 R2 = 0.993, 테스트 데이터에서 R2 = 0.983을 기록하였고, 평균절삭력 예측에서는 훈련 데이터에서 R2 = 0.972, 테스트 데이터에서 R2 = 0.908을 달성하였다. 각 작용력에 미치는 입력변수의 중요도를 분석한 결과, 수직력 예측에서는 일축 압축 강도가 가장 중요한 영향을 미쳤으며, 절삭력 예측에서는 여러 매개변수가 복합적으로 작용하는 것으로 나타났다.
- COLLAPSE
Rock cutting is a critical process in mining and civil engineering applications, with acting forces of cutting tools playing a pivotal role in determining excavation efficiency, tool wear, and energy consumption. This study presents a comprehensive analysis of predicting mean normal force and mean cutting force using an advanced machine learning approach. The research leverages a robust dataset of 195 experimental samples encompassing diverse rock types, cutting tool geometries, and operational parameters. A two-stage modeling methodology was employed, initially establishing baseline correlations through multivariate linear regression, followed by an optimized Random Forest model with systematic hyperparameter tuning via randomized search cross-validation. The linear regression analysis revealed moderate predictive capabilities, with R2 values of 0.743 for FNm and 0.674 for FCm. In contrast, the optimized RF model demonstrated exceptional performance, achieving R2 values of 0.993 (training) and 0.983 (testing) for FNm, and 0.972 (training) and 0.908 (testing) for FCm. Feature importance analysis highlighted the dominance of uniaxial compressive strength in predicting normal force, while cutting force prediction demonstrated a more complex interaction of multiple parameters.
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랜덤포레스트 모델을 이용한 암석의 역학적 물성과 절삭조건 기반의 픽 커터 작용력 예측