• Technical Note

    근계영역에서 완충재 침식, 파이핑 현상 규명을 위한 실증실험 현황 및 BEPT 실험 소개

    Current Status of Demonstration Test to Investigate Erosion and Piping Phenomena of Buffer Material around Near Field Rock Mass and Introduction of BEPT

    최승범, 홍창호, 김지원, 이민형, 홍은수, 김진섭

    Seungbeom Choi, Chang-Ho Hong, Ji-Won Kim, Minhyeong Lee, Eun-Soo Hong, and Jin-Seop Kim

    벤토나이트 완충재는 공학적방벽재 중 하나로 고준위방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 매우 중요한 기능을 수행한다. 특정 지하수 조건에 의해 벤토나이트에 침식 혹은 파이핑 현상이 …

    Bentonite buffer material is an important component of engineered barrier designed for the safe disposal of high-level radioactive waste. Under certain groundwater …

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    벤토나이트 완충재는 공학적방벽재 중 하나로 고준위방사성폐기물의 안전한 처분을 위해 매우 중요한 기능을 수행한다. 특정 지하수 조건에 의해 벤토나이트에 침식 혹은 파이핑 현상이 발생할 수 있으며, 이는 공학적방벽의 전반적인 안전성에 영향을 미친다. 이와 관련된 국내 선행 연구는 모두 실험실 규모에서 수행되었기 때문에, 그 결과의 유용함에도 불구하고 일정 부분 한계를 지닌다. 따라서 한국원자력연구원은 BEPT(Bentonite Erosion and Piping Test)를 계획하여 현장 조건으로의 확장 및 실증 연구를 수행할 계획이다. 자세한 실험 설계에 앞서, 처분 관련 기술 선도국에서 수행된 선행 연구를 수집하여 분석하였다. 적합 실험 부지, 시스템 설계 등을 분석하여 BEPT 상세 설계 시 반영하였다. 본 기술보고는 조사한 해외 사례와 함께 현재 진행 중인 BEPT 실험 현황을 소개하기 위해 작성되었다.


    Bentonite buffer material is an important component of engineered barrier designed for the safe disposal of high-level radioactive waste. Under certain groundwater conditions, erosion or piping phenomena of the material can happen, which may compromise the overall safety of the whole engineered barrier system. Previous domestic researches related to it have been conducted at a laboratory scale so that those are subject to some limitations, despite their valuable results. Therefore, KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) has planned the BEPT (Bentonite Erosion and Piping Test) to extend and validate the previous works at a field conditions. Prior to detailed experimental design, case studies that had been conducted by leading countries in disposal research were collected and analyzed. The analyses included suitable site conditions and system design, which were incorporated into the detailed design of BEPT. This technical report aims to introduce the previous researches and the current status of the ongoing BEPT experiment.

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    31 August 2024
  • Technical Note

    완충재 내 무선 통신 효율 실험 및 THM 통합 센서 시스템 개념 설계

    Experiments for Efficiency of a Wireless Communication in a Buffer Material and Conceptual Design of THM Integrated Sensor System

    홍창호, 최지욱, 김진섭, 강신항

    Chang-Ho Hong, Jiwook Choi, Jin-Seop Kim, and Sinhang Kang

    본 연구는 고준위 방사성 폐기물 심층 처분시설의 장기적 건전성 모니터링을 위한 무선 통신 시스템을 개발하는 것을 목표로 한다. 기존의 유선 센서는 전원 …

    This study aims to develop a wireless communication system for long-term monitoring of high-level radioactive waste disposal facilities. Conventional wired sensors can …

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    본 연구는 고준위 방사성 폐기물 심층 처분시설의 장기적 건전성 모니터링을 위한 무선 통신 시스템을 개발하는 것을 목표로 한다. 기존의 유선 센서는 전원 공급과 데이터 전송을 위해 전선을 사용함으로써 완충재의 품질 저하 및 관리의 어려움을 초래할 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 무선 통신 시스템의 도입을 제안하였으며, WiFi, ZigBee, LoRa 등의 모듈을 사용하여 벤토나이트 내 수신 감도를 비교 분석하였다. 벤토나이트의 건조밀도 증가와 송수신기 간 거리 증가에 따라 수신 감도가 감소하는 경향을 확인하였으며, 저주파수 대역에서 적은 신호 감쇠를 확인하였다. 이를 바탕으로 무선 네트워크 기반의 THM 통합 무선 센서 시스템의 개념 설계를 제안하였다. 이는 처분 구조물의 장기 건전성 모니터링을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.


    This study aims to develop a wireless communication system for long-term monitoring of high-level radioactive waste disposal facilities. Conventional wired sensors can lead to a deterioration in buffer quality and management difficulties due to the use of cables for power supply and data transmission. This study proposes the adoption of a wireless communication system and compares the received signal strengths within bentonite using modules such as WiFi, ZigBee, and LoRa. Increases in dry density of bentonite and distance between transceivers led to reduced received signal strength. Additionally, using the low-frequency band exhibited less signal attenuation. Based on these findings, a conceptual design for a wireless network-based THM integrated sensor system was proposed. Results of this study can be used as foundational data for long-term monitoring of disposal facility.

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    31 August 2024
  • Case Study

    도시기반시설 인접 터널 굴착시 근접도 평가기준 개선방안 연구

    Study on Improving Proximity Evaluation Standards when Excavating Tunnels Adjacent to Urban Infrastructure

    이 철, 조국환

    Chul Lee and Guk-Hwan Cho

    도심지 개발 활성화로 인해 기존 지하철에 인접하여 터널을 굴착하는 사례가 증가하고 있다. 이는 기존지하철의 구조물 및 궤도에 영향을 미쳐 안정성 및 사용성 …

    Due to the revitalization of urban development, the number of cases of excavating tunnels adjacent to existing subways is increasing. This may …

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    도심지 개발 활성화로 인해 기존 지하철에 인접하여 터널을 굴착하는 사례가 증가하고 있다. 이는 기존지하철의 구조물 및 궤도에 영향을 미쳐 안정성 및 사용성 저하를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 터널 인접 굴착시 신설터널 및 기존 지하철의 안정성을 확보하기 위한 근접도 평가범위의 적정성을 검증하고 다양한 조건을 고려한 정량적 보정율 기준을 제안하였다. 보정율 적용 조건은 암반등급, 지질적 취약구간, 구조적 취약구간 및 구조물 노후구간을 고려하였다. 암반등급은 수치해석 검증을 통해 기존터널의 압축응력 증분량을 비교(3등급 암반 기준 1~5등급 구분)하여 보정율을 산정하고, 지질적 취약구간은 파쇄대 존재 유무 및 지하수 영향을 고려하여 응력 해석 및 지하수 연계해석을 통해 압축응력 증분량을 비교하여 보정율을 산정하였다. 구조적 취약구간은 접속부 유무에 따른 3차원 수치해석을 통해 보정율을 산정하고, 구조물 노후구간은 건전도 등급에 따른 압축응력 허용기준을 참고하여 보정율을 산정하였다. 암반 및 지질 조건, 구조물 상태 등을 고려한 정량적 보정율을 근접도 평가기준에 적용함으로써 보다 정확한 근접도 평가가 수행되기를 기대한다.


    Due to the revitalization of urban development, the number of cases of excavating tunnels adjacent to existing subways is increasing. This may affect the structure and track of the existing subway, resulting in reduced stability and usability. In this study, we verified the adequacy of the proximity evaluation range to ensure the stability of new tunnels and existing subways when excavating adjacent to tunnels, and proposed a quantitative correction rate considering various conditions. Conditions for applying the correction rate considered rock grade, geologically weak section, structurally weak section, and structural deterioration section. It is hoped that a more accurate proximity evaluation will be performed by applying a quantitative correction rate that considers rock and geological conditions, structure status, etc. to the proximity evaluation standard.

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    31 August 2024
  • Original Article

    시추공 관측소 계측 자료에 기반한 암반의 지반운동 모델 개발

    Development of Ground Motion Models within Rock Based on Ground Motion Data Measured at Borehole Seismic Stations

    강신항

    Sinhang Kang

    우리나라는 2016년 경주 지진과 2017년 포항 지진 이후 지진 재해 방지 대책의 필요성이 증가하고 있으며, 지진 피해 정량화를 위해 신뢰성 있는 지진 …

    In South Korea, following the 2016 Gyeongju and 2017 Pohang earthquakes, the need for earthquake disaster prevention has been increasing. Reliable techniques …

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    우리나라는 2016년 경주 지진과 2017년 포항 지진 이후 지진 재해 방지 대책의 필요성이 증가하고 있으며, 지진 피해 정량화를 위해 신뢰성 있는 지진 재해도 해석 기법과 지반운동 모델이 요구된다. 최근 심층 지하 시설에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 지하 암반층에서의 지진 재해 정량화 기법의 정확성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 국내 시추공 관측소에서 계측된 지반운동 자료를 활용하여 지하 암반층에서의 지반운동을 예측할 수 있는 모델을 제안하였다. 스펙트럴 가속도의 0.01~10초 주기 중 17개를 대상으로 경험적 기법 중 회귀분석을 적용하여 지반운동 모델을 개발하였다. 지반운동 모델의 예측 성능을 평가 및 개선하기 위해 잔차 분석을 수행하고, 보정 인자를 모델식에 추가하였다. 제안된 모델을 적용하였을 때 잔차의 구간 평균이 0에 근접하였고, 기존 국외 모델들과 유사한 종합 잔차의 표준편차를 확인함으로써 제안된 모델의 신뢰성을 확인하였다.


    In South Korea, following the 2016 Gyeongju and 2017 Pohang earthquakes, the need for earthquake disaster prevention has been increasing. Reliable techniques for probabilistic seismic hazard analysis and ground motion models are required for quantifying earthquake damage. Recently, there has been growing demand for deep underground facilities, necessitating accurate quantification techniques for earthquake damage in deep underground. In this study, ground motion models within rock were proposed using ground motion data measured at borehole seismic stations. A regression analysis, a type of empirical technique, was applied to 17 periods selected in a range from 0.01 to 10 s of spectral accelerations to develop the ground motion models. Residual analysis was performed to evaluate and improve the prediction performance of the ground motion model, with correction factors added to the model equation. When applying the proposed model, the group means of residuals approached zero, and the standard deviation of total residuals, similar to existing models proposed in other countries, confirmed the reliability of the proposed model.

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    31 August 2024
  • Original Article

    지온경사와 양수시험 자료를 활용한 심부 암반대수층 투수성 암반균열의 수리특성 연구

    A Study on Hydraulic Characteristics of Permeable Rock Fractures in Deep Rock Aquifer Using Geothermal Gradient and Pumping Test Data

    이항복, 이철우, 박의섭

    Hangbok Lee, Cholwoo Lee, and Eui-Seob Park

    지하 심부를 대상으로 하는 에너지 저장 및 개발, 방사성폐기물 처분 등 여러 지하연구사업들에서 심부 암반대수층 내 지하수 흐름의 주요 통로가 되는 투수성 …

    In various underground research projects such as energy storage and development and radioactive waste disposal targeting deep underground, the characteristics of permeable …

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    지하 심부를 대상으로 하는 에너지 저장 및 개발, 방사성폐기물 처분 등 여러 지하연구사업들에서 심부 암반대수층 내 지하수 흐름의 주요 통로가 되는 투수성 암반균열의 특성 정보들은 연구시설의 설계와 건설 그리고 운영에 있어 중요한 평가 요소로 고려된다. 국내에는 심도가 매우 깊은 암반시추공에서 투수성 암반균열의 위치와 수리특성, 균열 사이에 발생할 수 있는 지하수 유동 양상에 관한 연구와 데이터베이스가 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 지온경사와 양수시험 자료분석을 통해 심부 암반대수층 내 투수성 암반균열의 수리특성을 평가하였다. 먼저 온도검층을 통해 심부 지온 분포를 확인하고, 심도별 온도자료를 이용하여 선형회귀분석을 통해 지온경사를 도출하였다. 또한 양수시험을 통한 용출온도를 이용해, 균열암반에 대한 수리특성을 분석하였다. 최종적으로 이러한 물리검층과 수리시험 자료를 통합 분석함으로써 투수성 암반균열의 잠재적 위치와 수리특성, 그리고 시추공 내 지하수 흐름을 평가하였다. 본 연구에서 제안된 심부 투수성 암반균열의 특성평가 과정과 결과들은 심부 암반대수층을 대상으로 하는 지하연구사업들의 성공적인 수행을 위한 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.


    In various underground research projects such as energy storage and development and radioactive waste disposal targeting deep underground, the characteristics of permeable rock fractures that serve as major pathway of groundwater flow in deep rock aquifer are considered as an important evaluation factor in the design, construction, and operation of research facilities. In Korea, there is little research and database on the location and hydraulic characteristics of permeable rock fractures and the pattern of groundwater flow patterns that may occur between fractures in deep rock boreholes. In this paper, the hydraulic characteristics of permeable rock fractures in deep rock aquifer were evaluated through the analysis of geothermal gradient and pumping test data. First, the deep geothermal distribution was identified through temperature logging, and the geothermal gradient was obtained through linear regression analysis using temperature data by depth. In addition, the hydraulic characteristics of the fractured rock were analyzed using outflow temperature obtained from pumping tests. Ultimately, the potential location and hydraulic characteristics of permeable rock fractures, as well as groundwater flow within the boreholes, were evaluated by integrating and analyzing the geophysical logging and hydraulic testing data. The process and results of the evaluation of deep permeable rock fractures proposed in this study are expected to serve as foundational data for the successful implementation of underground research projects targeting deep rock aquifers.

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    31 August 2024
  • Original Article

    심부 시추공 회수코어와 물리검층 자료를 활용한 절리 및 암반등급 평가

    Analysis of Joint Characteristics and Rock Mass Classification using Deep Borehole and Geophysical Logging

    천대성, 최승범, 송원경, 이성곤

    Dae-Sung Cheon, Seungbeom Choi, Won-Kyong Song, and Seong Kon Lee

    고준위방사성폐기물 부지 특성화에서 암반공학분야의 주요 평가인자인 절리 분포와 암반분류에 대해 중생대 쥐라기 화강암체인 원주 화강암과 춘천 화강암의 심부 시추공을 활용하여 평가하였다. 절리 …

    In site characterization of high-level radioactive waste, discontinuity(joint) distribution and rock mass classification, which are key evaluation parameters in the rock engineering …

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    고준위방사성폐기물 부지 특성화에서 암반공학분야의 주요 평가인자인 절리 분포와 암반분류에 대해 중생대 쥐라기 화강암체인 원주 화강암과 춘천 화강암의 심부 시추공을 활용하여 평가하였다. 절리 분포 특성을 평가하기 위해 ATV의 자료에서 추출된 균열대와 절리면을 활용하였으며, 심도에 따른 절리 빈도, 경사 방향, 경사각 등과 함께 주요 절리군을 평가하였다. 연구 대상인 원주와 춘천 화강암 모두 심도에 따라 절리 빈도가 선형적으로 증가하는 경향을 보였으며, 고각의 절리가 상대적으로 많이 분포함을 보였다. 또한 고각의 절리를 통한 지하수 유동으로 인해 심부에서도 상대적으로 풍화가 많이 발생한 경향을 보였다. RQD도 심부에서 낮은 수준의 값을 보였다. 한편, 저각의 경사각을 갖는 절리군은 고각의 절리군과는 다른 절리 특성을 보였다. 암반분류는 RMR을 기준으로 수행하였고 일축압축강도가 수행된 50 m 간격에 대한 암반분류와 함께 속도 검층자료, 지구통계기법을 활용한 심도에 따른 연속적 암반분류를 수행하였다. 원주 화강암은 전반적으로 양호한 암반등급을 보였고, 춘천 화강암도 보통 이상의 암반등급을 보였다. 두 화강암에서는 원주 화강암이 보다 높은 암반등급을 보였다. 50 m 간격과 연속적인 암반분류에서 원주 화강암은 천부가 심부에 비해 높은 등급을, 춘천 화강암은 심부가 천부에 비해 높은 등급을 보였다.


    In site characterization of high-level radioactive waste, discontinuity(joint) distribution and rock mass classification, which are key evaluation parameters in the rock engineering field, were evaluated using deep boreholes in the Wonju granite and Chuncheon granite, which belong to Mesozoic Jurassic era. To evaluate joint distribution characteristics, fracture zones and joint surfaces extracted from ATV data were used, and major joint sets were evaluated along with joint frequency according to depth, dip direction, and dip. Both the Wonju and Chuncheon granites that were studied showed a tendency for the frequency of joints to increase linearly with depth, and joints with high angles were relatively widely distributed. In addition, relatively large amounts of weathering tended to occur even in deep depth due to groundwater inflow through high-angle joints. RQD values remained consistently low ​​even at considerable depth. Meanwhile, joint groups with low angles showed different joint characteristics from joint sets with high angles. Rock mass classification was performed based on RMR system, and along with rock mass classification for 50 m intervals where uniaxial compressive strength was performed, continuous rock mass classification according to depth was performed using velocity log data and geostatistical techniques. The Wonju granite exhibited a superior rock mass class compared to the Chuncheon granite. In the 50 m interval and continuous rock mass classification, the shallow part of the Wonju granite showed a higher class than the deep part, and the deep part of the Chuncheon granite showed a higher class than the shallow part.

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    31 August 2024
  • Original Article

    일반화된 Hoek-Brown 파괴기준식의 근사 Mohr 파괴포락선 정확도 개선

    Improving the Accuracy of the Mohr Failure Envelope Approximating the Generalized Hoek-Brown Failure Criterion

    이연규

    Youn-Kyou Lee

    일반화된 Hoek-Brown (GHB) 식은 암반공학적 활용에 특화된 비선형 파괴기준식이며 최근 활용 빈도가 증가하고 있다. 그러나 GHB 식은 파괴 시점의 최소주응력과 최대주응력의 관계식이며 …

    The Generalized Hoek-Brown (GHB) criterion is a nonlinear failure criterion specialized for rock engineering applications and has recently seen increased usage. However, …

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    일반화된 Hoek-Brown (GHB) 식은 암반공학적 활용에 특화된 비선형 파괴기준식이며 최근 활용 빈도가 증가하고 있다. 그러나 GHB 식은 파괴 시점의 최소주응력과 최대주응력의 관계식이며 GSI≠100이면 파괴면에 작용하는 수직응력과 전단응력의 명시적 관계식 즉, Mohr 파괴포락선식으로 표현이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이 단점으로 인해 GHB 식을 한계평형해석, 상계한계해석, 임계평면법 등과 같은 수치해석기법에 적용하는 것이 쉽지 않다. 이에 따라 최근 GHB Mohr 파괴포락선을 근사적인 해석식으로 표현하려는 연구가 시도되고 있으며 관련 연구에 대한 지속적 관심이 여전히 필요하다. 이 연구에서는 기존 식보다 전단강도 예측 정확도가 높은 근사 GHB Mohr 파괴포락선 수식화 방법을 제시하였다. 개선된 수식화 과정에서는 접선마찰각의 근사 정확도를 높이는 방법과 비선형 GHB 파괴포락선의 접선식을 활용하여 전단강도 근사값의 정확도를 높이는 방법이 이용되었다. 이 논문의 후반부에서는 전단강도 예측 정확성과 계산시간 측면에서 제안된 근사 GHB 파괴포락선들의 장단점을 논의하였다.


    The Generalized Hoek-Brown (GHB) criterion is a nonlinear failure criterion specialized for rock engineering applications and has recently seen increased usage. However, the GHB criterion expresses the relationship between minimum and maximum principal stresses at failure, and when GSI≠100, it has disadvantage of being difficult to express as an explicit relationship between the normal and shear stresses acting on the failure plane, i.e., as a Mohr failure envelope. This disadvantage makes it challenging to apply the GHB criterion in numerical analysis techniques such as limit equilibrium analysis, upper-bound limit analysis, and the critical plane approach. Consequently, recent studies have attempted to express the GHB Mohr failure envelope as an approximate analytical formula, and there is still a need for continued interest in related research. This study presents improved formulations for the approximate GHB Mohr failure envelope, offering higher accuracy in predicting shear strength compared to existing formulas. The improved formulation process employs a method to enhance the approximation accuracy of the tangential friction angle and utilizes the tangent line equation of the nonlinear GHB failure envelope to improve the accuracy of shear strength approximation. In the latter part of this paper, the advantages and limitations of the proposed approximate GHB failure envelopes in terms of shear strength prediction accuracy and calculation time are discussed.

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    31 August 2024
  • Original Article

    국내 암종별 고심도 암반대수층 수리지질특성 연구

    A Study on Hydrogeological Characteristics of Deep-Depth Rock Aquifer by Rock Types in Korea

    이항복, 박찬, 천대성, 최준형, 박의섭

    Hangbok Lee, Chan Park, Dae-Sung Cheon, Junhyung Choi, Eui-Seob Park

    고준위방사성폐기물 심층처분 시, 부지선정을 성공적으로 진행하기 위해서는 단계별 접근법과 그에 따라 국내 지질환경에 적합한 지질환경특성 평가인자의 체계적인 선정 및 조사평가가 중요하다. 본 …

    In order to successfully select a site for deep geological disposal of high-level radioactive waste, it is important to perform the stepwise …

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    고준위방사성폐기물 심층처분 시, 부지선정을 성공적으로 진행하기 위해서는 단계별 접근법과 그에 따라 국내 지질환경에 적합한 지질환경특성 평가인자의 체계적인 선정 및 조사평가가 중요하다. 본 연구에서는 실제 처분시설이 위치할 것으로 예상되는 고심도의 암반대수층을 대상으로, 수리지질분야의 가장 핵심적인 평가인자로 고려되고 있는 수리전도도 특성을 평가하였다. 특히 국내에 분포하는 다양한 암종 지역(화강암/화산암/편마암/이암)에서 각각 500 m 이하 750 m에 이르는 깊은 심도까지, 직접 시추공 내 수리시험을 수행하여 현지 압력-유량 자료를 획득하고, 검증된 해석방법을 통해 암종별/심도별 수리전도도 값을 도출한 일련의 수행 과정과 분석 결과들은 국내 최초의 종합적 고심도 수리특성 연구 시도라 할 수 있다. 이를 위해, 본 연구를 통해 자체적으로 개발된 정밀수리시험장비가 사용되었으며, 표준시험법을 바탕으로 한 상세조사절차가 현장시험에 적용되었다. 분석 결과, 화강암/화산암/편마암 지역에서 모두 평균 10-9 m/s 범위의 수리전도도 값이 나타났으며, 이암 지역에서는 이보다 100배(2 order)정도 낮은 수준인 평균 10-11 m/s 수리전도도 값이 도출되었다. 또한 암반절리가 다수 포함되어 있는 균열암반대수층인 화강암과 화산암 지역에서는 전체적으로 심도에 따라 투수성이 약간 감소하는 경향을 보였다. 편마암 지역은 심도보다는 지층의 암상과 그에 따른 파쇄대의 발달 여부에 따라 국부적으로 투수성 차이가 큰 경향을 나타냈다. 균열 발달이 미약한 이암 지역에서는 심도에 따른 암반 투수성의 변동이나 뚜렷한 경향성이 관찰되지 않았다. 본 연구에서 제시된 암종별/심도별 수리전도도 결과 자료들은 국내 처분부지 선정과 처분시설 설계 및 건설을 위한 기반 데이터베이스 구축에 활용될 것으로 기대된다.


    In order to successfully select a site for deep geological disposal of high-level radioactive waste, it is important to perform the stepwise approach along with the systematic selection and survey of evaluation parameters of geological environmental characteristics suitable for the domestic geological environment. In this study, we evaluated the characteristics of hydraulic conductivity, which is considered the most important evaluation parameter in the field of hydrogeology, targeting a deep-depth rock aquifer where actual disposal facilities are expected to be located. In particular, for the first time in Korea, we obtained in-situ pressure-flow data by directly conducting hydraulic tests in boreholes at depths ranging from 500 m to 750 m in various rock types distributed in Korea (granite/volcanic rock/gneiss/mudstone). And we derived hydraulic conductivity values by rock types and depth using verified analytical methods. For this purpose, precision hydraulic testing equipment developed in-house through this study was used, and detailed investigation procedures based on standard test methods were applied to field tests. As a result of the analysis, the average hydraulic conductivity value was found to be in the range of 10-9 m/s in all granite/volcanic rock/gneiss areas. In the mudstone area, an average hydraulic conductivity value of 10-11 m/s was derived, which was about 100 times (2 orders of magnitude) lower than that of the fractured rock aquifers. Moreover, permeability tended to slightly decrease with depth in fractured rock aquifers (granite and volcanic rock areas) containing many rock fractures. The gneiss area tended to have large local differences in permeability according to the composition of the stratum and the development of fracture zones rather than depth. In mudstone areas with weak fracture development, there was no significant variation in rock permeability according to depth. The hydraulic conductivity results by various rock types and depth presented in this study are expected to be utilized in building a foundational database for the site selection, design, and construction of disposal facilities in Korea.

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    31 August 2024
  • Original Article

    심부 화강암반의 수리특성 평가를 위한 현장수리시험 비교 및 해석 연구

    Comparison and Analysis of Field Hydraulic Tests to Evaluate Hydraulic Characteristics in Deep Granite Rockmass

    천대성, 석희준, 이성곤, 김태희, 김기석, 전성천, 배성호

    Dae-Sung Cheon, Heejun Suk, Seong Kon Lee, Tae-Hee Kim, Ki Seog Kim, Seong-Chun Jun, SeongHo Bae

    고준위방사성폐기물 처분부지 선정에 있어 부지의 수리지질학적 연구는 매우 중요하며, 수리전도도와 저류계수 등이 대표적 수리지질학적 인자이다. 본 연구는 원주지역 심부 화강암반을 대상으로 두 …

    In selecting a disposal site for high-level radioactive waste, the hydrogeological research of the site is very important, and the hydraulic conductivity …

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    고준위방사성폐기물 처분부지 선정에 있어 부지의 수리지질학적 연구는 매우 중요하며, 수리전도도와 저류계수 등이 대표적 수리지질학적 인자이다. 본 연구는 원주지역 심부 화강암반을 대상으로 두 가지 다른 종류의 현장수리시험 장비와 방법으로 획득한 수리전도도를 비교 분석하여 심부 화강암반의 수리특성을 파악하였다. 하나는 지하수 관정 자동 주입 시스템 장비를 활용하여 최대 심도 602.0 m에 대해 루전시험, 정압주입시험, 슬러그시험을 수행하였고, 산정된 수리전도도는1.26E-9 ∼ 4.16E-8 m/s의 범위를 보였다. 전체 심도에서 수리전도도의 최대와 최소 차이는 약 33배로 나타났고, 동일 시험 구간에서 시험 방법이나 해석방법에 의한 차이는 1.13 ∼ 8.25배로 나타났다. 다른 하나는 대심도 수리특성 조사 시스템을 활용하여 최대 심도 705.1 m에 대해 정압주입시험, 펄스시험을 수행하여 산정된 수리전도도는 1.60E-10 ∼ 2.05E-8 m/s으로 최대와 최소 차이는 약 130배 정도로 나타났다. 정압주입시험에서 해석방법에 따른 차이는 1.02 ~ 2.8 배로 나타났다. 두 시험 장치와 방법에서 산정한 수리전도도는 대체로 E-9와 E-8 m/s로 유사한 범위를 보였으며, 심도에 따른 뚜렷한 경향은 관찰되지 않았다. 현장수리시험이 수행된 원주지역 화강암반은 낮은 또는 매우 낮은 암반투수성을 보임을 알 수 있었고, 적용된 시험 장치와 시험 방법에 따라 측정할 수 있는 수리전도도 범위나 적용 심도 등의 차이가 존재하나 대체로 신뢰할 수 있는 결과를 제시한 것으로 판단된다.


    In selecting a disposal site for high-level radioactive waste, the hydrogeological research of the site is very important, and the hydraulic conductivity and the storage coefficient are key parameters. In this study, the hydraulic conductivity obtained by two different types of field hydraulic test equipment and methods was compared and analyzed for the deep granite rockmass in the Wonju area to understand the hydraulic characteristics of the deep granite rockmass. One was to perform the lugeon test, constant pressure injection test, and slug test at a maximum depth of 602.0 m by using the auto pressure/flow injection system, and the calculated hydraulic conductivity ranged from 1.26E-9 to 4.16E-8 m/s. In the overall depth, the maximum and minimum differences of the hydraulic conductivity were found to be about 33 times, and in the same test section, the difference by test method or analysis method was 1.13 to 8.25 times. In the other, the hydraulic conductivity calculated by performing a constant pressure injection test and a pulse test at a maximum depth of 705.1 m using the deep borehole hydraulic testing system was found to be 1.60E-10 to 2.05E-8 m/s, and the maximum and minimum differences were found to be about 130 times. In the constant pressure injection test, the difference depending on the analysis method was found to be 1.02 to 2.8 times. The hydraulic conductivity calculated by the two test equipment and methods generally showed similar ranges as E-9 and E-8 m/s, and no clear trend was observed according to depth. It was found that the granite rockmass in the Wonju area where the field hydraulic test was conducted showed low or very low rockmass permeability, and although there are differences in the range of hydraulic conductivity and the depth of application that can be measured depending on the applied test equipment and test method, it is generally believed that reliable results were presented.

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    31 August 2024
  • Original Article

    기존 운행선 직하부 통과 굴착에 따른 Gripper TBM 지보패턴 합리화 방안

    Rationalization of Gripper TBM Supporting System Pass through Serviced Subway Line

    소학영, 조국환

    Hak-Young So and Kook Hwan Cho

    도심지 터널에 적용성이 우수한 Gripper TBM 계획시 굴착공법 특성을 반영하지 않고 기존 NATM 터널의 지반이완 개념의 보강계획을 준용하여 굴착안정성 및 시공성이 저하되는 …

    When planning gripper TBM, which is highly applicable to urban areas, the excavation characteristics are not considered. In addition the excavation stability …

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    도심지 터널에 적용성이 우수한 Gripper TBM 계획시 굴착공법 특성을 반영하지 않고 기존 NATM 터널의 지반이완 개념의 보강계획을 준용하여 굴착안정성 및 시공성이 저하되는 문제를 발생시키고 있다. 본 연구에서는 도심지 근접시공에 따른 보강계획시 Gripper TBM 굴착공법 특성을 고려한 지보계획의 합리화 방안을 제안하고자 하였다. 이를 위해 굴착공법별 시공조건을 고려한 3차원 안정성 검토를 수행하여 굴착에 따른 주변지반에 미치는 영향을 분석하였다. NATM공법은 굴착과 동시에 무지보 자립시간이 발생되어 굴진면에 지반이완이 집중되었으나, Gripper TBM은 커터헤드와 스킨플레이트를 통해 굴진면 주변지반을 지지하므로 스킨플레이트 후방에 지반이완이 발생되었다. 이러한 굴착공법 특성을 고려하여 연구대상현장의 근접시공에 따른 보강계획의 문제점을 지적하고 Gripper TBM 굴진안정성 및 시공성 등을 고려한 합리적인 지보패턴 개선방안을 제안하였다.


    When planning gripper TBM, which is highly applicable to urban areas, the excavation characteristics are not considered. In addition the excavation stability and constructability are degraded by installing reinforcements in the adjacent construction site considering the relaxation load theory of the pre-existing NATM. In this study, a rationalization plan for the support was proposed considering the excavation characteristics of gripper TBM when planning reinforcements for adjacent pre-existing construction. The effect of excavation on the surrounding ground was analyzed by conducting three-dimensional stability analyses considering the construction stage for each excavation phase. In NATM, relaxation phenomenon is concentrated in tunnel face due to non-supporting time occurring simultaneously with excavation, but gripper TBM supports the ground around the tunnel face through the cutter head and skin plate, simultaneously causing ground relaxation behind the skin plate. Considering these excavation characteristics, problems in reinforcement planning for adjacent construction at the study site were pointed out. A performance improvement plan for a reasonable supporting system was proposed.

    - COLLAPSE
    31 August 2024