Earticle

본 연구는 경상북도 경주시 양북면 지역의 결정질 암반의 지하수위 모니터링 자료를 이용하여 지하수 유동 특 성을 평가하였다. 시계열분석 결과, 수리 지질 특성과 강우 사건을 반영한 4가지 변동 유형으로 분류할 수 있 다. 유형 1(DB1-1, DB1-2)은 지하수위가 강우 사건의 영향을 가장 크게 받고 있다. 유형 2(DB1-3, DB1-7, KB -1, KB-2, KB-3, KB-7, KB-14, KB-15)는 공간적으로 단열대 주변에 분포하여 지하수투수특성대 발달이 우수 하기 때문에, 강우의 직접적인 침투와 주단열대를 통한 지하수 유동이 동시에 나타난다. 유형 3(DB-5, DB1-6, DB2-2, KB-10, KB-11, KB-13)은 주단열대와 원거리에 분포한 결정질 암반에 위치되기 때문에 강우의 직접적 인 침투 영향보다는 고지대의 함양지역에서 소규모의 단열대를 통한 지하수 유동이 우세하게 일어난다. 유형 4(DB1-8, KB-9)는 결정질암반의 다양한 불균질성에 의해 지하수위 변동이 영향을 받고 있다.

This study is characterized the groundwater flow pattern near crystalline site of Yangbook-Myeon, Gyeongju City, South Korea. From the time series analyses, groundwater level could be classified into 4 types reflecting the hydrogeological characteristics and rainfall pattern. The type Ⅰ (DB1-1, DB1-2) may be directly influenced by rainfall pattern. The type Ⅱ (DB1-3, DB1-7, KB-1, KB-2, KB-3, KB-7, KB-14, KB-15) may be influenced by rainfall event as well as groundwater flow through water-conducting features. The type Ⅲ (DB-5, DB1-6, DB2-2, KB-10, KB-11, KB-13) may be predominantly happens in the crystaline rock mass, groundwater in this type flows through the minor fracture networks rather than direct effect of rainfall event. The type Ⅳ (DB1-8, KB-9) may be influenced by irregular variation of the groundwater level due to anisotropy and heterogeneity of crystalline rock.

일반적으로 역삼투압 공정에 의해 중성 pH 조건에서 40∼90%의 붕소를 회수할 수 있다.정삼투공정은 새로운 선진 기술로 폐수처리 및 담수화 분야에서 관심이 높아지고 있다. 본 연구의 목적은 정삼투공정으로 방사성 액체 폐기물의 붕소제거 가능성을 고찰하고자 하는데 있다. 액체폐기물에서의 붕소 제거를 위한 정삼투공정의 성능을 평가하기 위해 pH, 삼투압, 용액의 이온강도 등을 고려하였다. 폐액의 붕산분리능을 좌우하는 주 조업변수인 pH 조건은 pH 7 이하에서 80% 이상의 붕소 분리를 달성할 수 있었다. 약 1,000 mg/L 정도의 염농도에서는 막의 물의 플럭스는 거의 영향이 없었으나 붕소 투과율은 약간 감소하는 경향을 나타내었다. 공급액 내 붕소 농도 증가에 따라 붕소플럭스는 선형적으로 증가하였으며, 붕소의 투과율은 약 80% 정도로 일정하였다.

In general, boron recovery of 40-90% could be achieved by Reverse Osmosis (RO) membranes in neutral pH condition. As an emerging technology, Forward Osmosis (FO) membrane has attracted growing interest in wastewater treatment and desalination. The objective of this study is to evaluate the possibility of the boron removal in radioactive liquid waste by FO. In this study, the performance of FO was investigated to remove boron in the simulated liquid waste as the factors such as pH, osmotic pressure, ionic strength of solution, etc. The pH of feed solution is a major operating parameter which strongly influences to the permeation of boron and more than 80% of boron content can be separated when conducted at pH values less than 7. The water flux is not influenced but the boron flux and permeation rate tends to decrease in the low salt concentration of 1,000 mg/L. The boron flux increases linearly, but the permeation ratio of reducing boron is nearly constant even with changes in the draw solution concentration.

파이로프로세싱에서 전해제련은 액체카드뮴음극(liquid cadmium cathode, LCC)을 이용하여 우라늄과 초우라늄원소(TRU)를 동시에 회수하는 공정이다. 액체카드뮴음극의 표면에 전착된 우라늄이 카드뮴 중의 우라늄 용해도(2.35wt%)를 초과하여 전착되면, 표면적이 큰 수지상 우라늄을 형성하여 액체카드뮴 내부로 가라앉지 않고 이 수지상 우라늄 자체가 고체전극으로 작용한다. 따라서 본 연구에서는 Cd-U 상태도를 바탕으로 α상 우라늄(수지상 우라늄)이 안정하게 존재하는 500℃와 카드뮴과 우라늄간 금속간 화합물(intermetallic compound)이 형성되는 440℃의 두 가지의 온도 조건에서 전착실험을 하였다. 440℃에서 정전류법으로 전착한 경우, 우라늄은 수지상이 아닌 알갱이 형태로 전착되었고 액체카드뮴음극의 도가니 밖으로 자라나지 않은 채 카드뮴 풀 중앙을 중심으로 일정하게 적층되었다. XRD 분석을 통해 이러한 전착물이 UCd11이라는 금속간 화합물이라는 것을 알 수 있었다. UCd11은 카드뮴보다 비중이 커서 전착 중에 액체카드뮴 내부로 침전되므로 교반기를 사용하지 않고도 우라늄과 초우라늄원소를 동시에 회수할 수 있을 것으로 판단된다.

Electrowinning process in pyroprocessing recovers U (uranium) and TRU (Trans Uranium) elements simultaneously from spent fuels using a liquid cadmium cathode (LCC). When the solubility limit of U deposits over 2.35wt% in Cd, U dendrites were formed on the LCC surface during the electrodeposition at 500℃. Due to the high surface area of dendritic U, the deposits were not submerged into the liquid cadmium pool but grow out of the LCC crucible. Since the U dendrites act as a solid cathode, it prevents the co-deposition of U and TRUs. In this study, the electrodeposition of U onto a LCC was carried out at 440 and 500℃ to compare the morphology and component of U deposits. The U deposits at 440℃ have a specific shape and were stacked regularly at the center of the LCC pool, while the U dendrites (i.e., α- phase) at 500℃ were grow out of the LCC crucible. Through the microscopic observation and XRD analysis, the electrodeposits at 440℃, which have a round shape, were identified as an intermetallic compound such as UCd11. It can be concluded that the LCC electrowinning operation at 440℃ achieves the co-recovery of U and TRU without the formation of U dendrites.

2011년 3월 발생한 일본의 후쿠시마 원전 사고는 원전의 안전성 문제를 넘어 경제성까지 논란을 불러일으키 고 있으며, 이러한 문제는 원전 확대에 대한 비판적 시각을 전 세계적으로 확대시키고 있다. 따라서 원전이 안 전성을 충분히 유지하면서도 타 전원에 비해 경제성이 있다는 것을 입증한다면 현재는 물론 지속가능한 전원 으로서의 원전의 역할을 기대할 수 있을 것이다. 후쿠시마 원전사고 이후 국민들이 실제로 느끼는 ‘사회적 안전성’ 정도를 알아보기 위해 안전성 대신 일반국 민의 수용성을 지표로 삼아 안전에 대한 비용을 얼마나 지불할 수 있느냐를 알아보기 위해 비용편익분석의 하 나인 조건부가치측정법(CVM: contingent valuation method)을 이용하였다. 경제성과 안전성의 trade-off값을 설문조사를 통해 알아본 결과 발전원가 4.75 원/kWh 인상효과를 가져왔다. 이를 현재 원전발전단가 39.11 원/kWh에 반영하면 43.86 원/kWh으로 석탄화력 발전원가 67 원/kWh과 비교해 여전히 경쟁력이 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 2013년 말 수립예정인 제2차 에너지기본계획[1] 등에 기초자료로 중요한 정책적 시 사점을 가져다 줄 것이다.

Since the Fukushima nuclear power plant accident in March 2011, critical views on the increase in operation of nuclear power plants including the safety and the economic feasibility thereof have been expanding across the world. In these circumstances, we are to find out solutions to the controversial questions on whether nuclear power plants are economically more feasible than other energy sources, while the safety thereof is fully maintained. Thereby, nuclear power plants will play a key role as a sustainable energy source in the future as well as at present. To measure the social safety level that Korean people are actually feeling after the Fukushima accident, a method of cost-benefit analysis called the Contingent Valuation Method(CVM) was used, whereby we wanted to estimate the amount of expenses the general public would be willing to pay for the safety based on their acceptance rather than the social safety. As a result of calculating the trade-off value of the economic feasibility versus the safety in nuclear power plants through the survey thereon, it caused the nuclear power generation cost to be increased by 4.75 won/kWh. Reflecting this on the current power generation cost of 39.11 won/kWh would increase the cost to 43.86 won/kWh. It is thought that this potential cost is still more competitive than the coal-fired power generation cost of 67 won/kWh. This result will be available as a basic data for the 2nd Energy Basic Plan to be drawn up this year, presenting policy implications at the same time.

원자로시설 해체계획서 작성은 원자로시설의 안전한 해체, 해체폐기물의 발생 최소화, 사람과 환경 보호 등을 위해 원자로시설 해체에 앞서 반드시 필요하다. 우리나라는 고리 1호기, 월성 1호기가 머지않은 시기에 해체 를 맞이하게 되지만, 해체계획서를 작성하는데 필요한 관련 세부 지침이 미비한 상황이다. 이에 따라 본 논문 에서는 IAEA의 원자력 국제 안전기준과 원자로시설 해체경험과 선진화된 규제체계를 보유하고 있는 미국, 영 국, 프랑스의 해체계획서 작성 지침을 비교분석하고 국내 상황을 감안하여 원자로시설 해체계획서 세부 작성 지침(안)을 개발하였다. 본 논문에서 개발한 작성지침(안)은 국내 원자로시설 해체 관련 법령을 정비하고 해 체사업자가 원자로시설을 해체하고자 할 때 미리 준비사항을 알려주는 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

It is essential to prepare the decommissioning plan for a nuclear power plant (NPP) for the safe decommissioning of the NPP, minimization of the generation of decommissioning wastes, and protection of human beings and environment. Although Kori unit 1 and Wolsong unit 1 will be destined to their decommissioning in Korea in the near future. there is no provisons about preparing the decommissioning plan. In this paper, therefore, the draft guidelines of the decommissioning plan for a NPP were developed by considering the domestic situation, based on the comparative analyses of the regulatory guidelines of the decommissioning plan in U.S., U.K. and France. The draft guidelines are expected to play an important role to modify the domestic laws and regulations on the decommissioning of the NPP, and to give a license holder in charge of decommissioning the detailed instructions for preparing it in advance.

암반 단열을 통한 용질의 이동 및 지연 특성 규명을 위한 현장 실험을 수행하기 위하여 현장 용질이동 실험 장치를 설계하여 한국원자력연구원 부지 내에 건설된 지하연구시설(KAERI Underground Research Tunnel, KURT)에 설치하였다. 현장 용질이동 실험 장치를 주입부, 회수부 그리고, 자료처리부 등 3개의 주요 부분으로 구성하였다. 지하수 유동이 있는 단열을 선정하기 위하여 총 5개의 공을 시추하였으며, BIPS(Borehole Image Processing System)를 이용한 시추공 영상 분석을 통하여 시추공의 단열 특성을 조사하였다. 시추공 영상 분석 결과를 통하여 단열 연결성 분석을 수행한 결과, YH 3-1 시추공과 YH 3-2 시추공에 존재하는 단열이 상호 연결성이 높은 것으로 확인되었다. 수리시험을 통하여 현장 실험 대상 단열을 선정하였으며, 용질이동을 관찰하기 위하여 플루오레신, 에오신, 브롬 등의 비수착성 추적자 및 루비듐, 니켈, 사마륨, 지르코늄 등의 수착성 추적자를 이용하여 현장 용질이동 실험을 수행하였다.

An in situ solute migration system was designed and installed in KAERI Underground Research Tunnel (KURT) constructed in the site of Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) in order to investigate the migration and retardation of non-sorbing and sorbing tracers through a rock fracture. The system is composed of three main parts including injection, extraction, and data treatment. For the selection of a water-conducting fracture, boreholes were drilled. The fractures in the drilled boreholes were investigated using borehole image analysis using borehole image processing system (BIPS). The results of BIPS analysis showed that borehole YH 3-1 and YH 3-2 were connected each other. Moreover, hydraulic tests were carried out to determine the test section with connectivity for the in situ experiments. The in situ solute migration experiments were accomplished to understand the migration of solutes through fractures in KURT using non-sorbing tracers which were fluorescein sodium, eosin-B, bromide and sorbing tracers which were rubidium, nickel, zirconium, and samarium.

NaI(Tl) 섬광검출기로 측정한 에너지 스펙트럼으로부터 공간 감마 선량률을 계산하기 위하여 에너지밴드 방법과 G-factor 방법의 결과를 비교 검토하였다. 먼저 한국원자력연구원 내 운영 중인 환경방사선감시기 EFRD 3300에 장착된 3“ΦX3” NaI(Tl) 검출기의 G-factor를 MCNP 모델링을 통하여 입사 방사선의 방향에 따라 각각 구하였으며, 이로부터 계산된 선량률과 에너지밴드 방법으로 계산된 결과의 차이를 비교 검토함으로써 EFRD 3300에 적용 가능한 최적의 G-factor 값을 유도하였다. 그리고 EFRD 3300 방사선감시기가 운영되고 있는 지역 주변에 위치한 HPIC 방사선감시기의 선량률과 비교 검토를 수행하였으며, 3“ΦX3” NaI(Tl) 검출기 기반의 EFRD 3300에서 7.7 μR/h의 측정값을 얻어 약 3 μR/h 정도의 차이를 보였다. 일반적으로 HPIC 방사선감시기는 고에너지 우주방사선량도 측정할 수 있는 것으로 알려져 있으므로, 이 차이는 3“ΦX3” NaI 계측기로 측정되지 못하는 고에너지 영역의 우주방사선에 의한 영향으로 평가할 수 있었다.

The energy band and the G-factor method were compared to determine the exposure rate from the measured spectrum using a NaI(Tl) scintillation detector. First, G-factors of a 3“ΦX3” NaI(Tl) detector mounted to a EFRD 3300, which means the environmental radiation monitor, in Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) were calculated for several directions of incident photons through the MCNP modeling, and the optimum G-factor applicable to that monitor was then determined by comparing the results both the energy band method and the G-factor method. The results for these spectrometric determinations were also compared with the dose rate from a HPIC radiation monitor around a EFRD 3300. The measured value at the EFRD 3300 based on a 3“ΦX3” NaI(Tl) detector was 7.7 μR/h and its difference was shown about 3 μR/h, when compared with the results from a HPIC radiation moditor. Since a HPIC is known to be able to measure cosmic rays with the relatively high energy, the difference between them was caused by cosmic rays which were not detected in a 3“ΦX3” NaI(Tl) detector.

본 연구에서는 심지층 처분장 부지선정 시에 고려되는 요소를 지질, 수리지질, 지화학 등으로 분류하고 그 두 번째 단계로 수리지질분야의 세부 항목을 투수성, 분배ㆍ확산계수, 경계조건, 지하수 연대로 분류하였다. 그 리고 이들 항목에 대한 국외 기준분석을 수행하였다. 부지선정요소(Siting factor)에 대한 기준(Criteria)은 각 국가의 지질환경, 지질정보 및 사회환경에 따라 다른 조건 혹은 값을 제시하고 있다. 일 예로, 유사한 특성의 결정질 암반을 기반암으로 하는 스웨덴, 핀란드에서도 투수성에 대한 기준을 각기 다르게 적용하고 있다. 스 웨덴에서는 수리전도도의 기준을 부지선정 <단계 3>에서 10-8 m/s 이하로 설정하고 있지만, 핀란드에서는 암반의 투수성에 대한 신뢰성 있는 자료가 많이 확보되지 않아 투수성을 부지선정 기준으로 적용하지 않고 있 다. 또한, 분배계수에 대한 기준에서도 스웨덴에서는 평균 값의 100배 이하인 지역을 배제하지만, 독일에서는 0.001 m3/kg의 정량화 된 값을 제시하고 있다. 따라서, 수리지질 요소에 대한 심지층 처분장 부지선정 기준을 명확히 설정하기 위해서는 국내 기반암의 심부환경에 대한 많은 정보를 확보하여야 할 것으로 판단된다.

Geology, hydrogeology, and geochemistry are the main technical siting factors of a geological repository for spent nuclear fuels. This paper evaluated the siting criteria of overseas geological repository with related to hydrogeologic properties, such as hydraulic conductivity, partitioning coefficient, dispersion coefficient, boundary condition, and water age. Each country establishes the siting criteria based on its important geological backgrounds and information, and social environment. For example, Sweden and Finland that have decided a crystalline rock as a host rock of a geological repository show different siting criteria for hydraulic conductivity. In Sweden, it is preferable to avoid area where the hydraulic conductivity on a deposition hole scale (~30m) exceeds 10-8 m/s, whereas Finland does not decide any criterion for the hydraulic conductivity because of limited data for it. In addition, partitioning coefficients should be less than 10-1 of average value in Swedish crystalline bedrock. However, the area where shows 100 times less than average partitioning coefficients of radionuclides in crystalline rock should be avoided in Sweden. In German, the partitioning coefficients for the majority of the long-term-relevant radionuclides should be greater than or equal to 0.001 m3/kg . Therefore, it is strongly required to collect much and exact information for the hydrogeologic properties in order to set up the siting criteria.