• Technical Notes

    핀란드의 사용후핵연료 지층처분 현황 및 암반공학 관련 연구소개

    Introduction to Current Status and Researches for Rock Engineering of Finnish Geological Disposal of Spent Fuel

    홍수연, 권새하, 민기복, 박의섭

    Suyeon Hong, Saeha Kwon, Ki-Bok Min, Eui-Seob Park

    본 기술보고에서는 세계 최초로 사용후핵연료의 지층처분장 건설에 착수한 핀란드의 방사성폐기물 처분사업과 연구현황을 기술하였다. 핀란드는 1977년 원자력발전을 시작하였고, 현재 4기의 원자력발전소를 운영 중에 ...

    This technical note describes the current status of Finnish radioactive waste disposal project which started to construct the repository for spent nuclear ...

    + READ MORE
    본 기술보고에서는 세계 최초로 사용후핵연료의 지층처분장 건설에 착수한 핀란드의 방사성폐기물 처분사업과 연구현황을 기술하였다. 핀란드는 1977년 원자력발전을 시작하였고, 현재 4기의 원자력발전소를 운영 중에 있다. 1993년부터 상세 부지조사가 진행되어 2001년에 올킬루오토(Olkiluoto)가 지층처분의 부지로 최종 확정되었으며, 2015년에 건설허가가 발급되었다. 2020년대에 정부에 의해 운영허가가 나면 세계 최초로 지층처분장을 운영하는 사례가 될 것이다. 올킬루오토 부지에 있는 부지특화 지하연구시설인 온칼로(ONKALO)에서는 처분장의 안전성 검증을 위한 다양한 연구들이 수행되었다. 핀란드의 사용후핵연료 처분 부지 암반은 결정암질로 KBS-3 처분개념을 사용하기에, 결정암질 암반이 주를 이루는 한국 또한 유사한 처분개념을 고려 중이다. 핀란드 내의 중저준위 폐기물 처분장 운영 현황과 현재까지 진행된 지층처분장 부지조사 및 선정단계를 포함한 전 과정을 소개하고, 현지 지하연구시설인 온칼로에서의 최신 암반역학 및 수리지질학적 실험 및 수치해석 등의 연구들을 정리하였다. 마지막으로 핀란드의 사례를 바탕으로 한국의 방사성폐기물 처분사업을 위한 방향을 제시한다.


    This technical note describes the current status of Finnish radioactive waste disposal project which started to construct the repository for spent nuclear waste for the first time in the world. Finland started operating nuclear power plant in 1977 and is currently operating four nuclear power plants. After detailed site surveys started in 1993, Olkiluoto was finally selected by the parliament of Finland as the site for geological disposal in 2001 followed by a construction license in 2015. If the operating license is approved by the government in the 2020s, it would be the world's first case of geological disposal. In ONKALO, a site-specific underground research facility at the site of Olkiluoto, various studies were conducted to verify the safety of the repository. Finland uses the KBS-3 disposal concept, and Korea considers a similar disposal concept because of similar rock formations. The entire process in Finland including the operation status of intermediate and low-level waste disposal, site investigation and selection stages, and the latest rock mechanics and hydrogeological studies in ONKALO are presented. Suggestions for the radioactive waste disposal in Korea is given based on the Finnish case.

    - COLLAPSE
    August 2019
  • Original Article

    자동 균열 조사기법의 정확도 평가를 위한 조사선 기반의 지표 제안

    Scanline Based Metric for Evaluating the Accuracy of Automatic Fracture Survey Methods

    김진언, 송재준

    Jineon Kim, Jae-Joon Song

    신속한 암반 및 암석 균열 조사를 위해서는 자동화된 조사기법이 필요하다. 그러나 자동 조사기법의 균열 지도가 수동으로 조사한 것과 얼마나 일치하는지 표기하는 단일 ...

    While various automatic rock fracture survey methods have been researched, the evaluation of the accuracy of these methods raises issues due to ...

    + READ MORE
    신속한 암반 및 암석 균열 조사를 위해서는 자동화된 조사기법이 필요하다. 그러나 자동 조사기법의 균열 지도가 수동으로 조사한 것과 얼마나 일치하는지 표기하는 단일 지표가 없어서 그 정확도를 평가하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 균열 지도 간의 일치도를 단일 값으로 표현하는 조사선 교차 일치도 (Scanline Intersection Similarity, SIS)라는 지표를 새롭게 제안하였다. 제안된 지표는 두 균열 지도의 균열 빈도를 다수의 조사선 상에서 비교하여 이들 간의 기하학적 일치도를 도출한다. 해당 지표의 적용성을 검토하기 위해 컴퓨터 비전 (Computer Vision) 분야에서 널리 사용하는 일치도 지표인 Intersection Over Union (IoU)과 비교분석하였다. IoU는 균열의 미시적 형태 차이를 과대평가하는 반면에, 제안된 지표의 경우 미시적 형태 차이보다 경사와 같은 거시적 형태 차이를 더 민감하게 반영하였다. 따라서 균열의 거시적 형태가 중요한 암반 공학적 관점에서, 제안된 지표가 IoU 보다 균열 지도의 일치도 지표로써 적합하였다. 더 나아가 제안된 지표를 딥러닝(Deep Learning)을 이용한 균열 조사기법에 적용해본 결과, 해당 기법의 정확도가 조사선 교차 일치도로 0.674 임을 확인하였다.


    While various automatic rock fracture survey methods have been researched, the evaluation of the accuracy of these methods raises issues due to the absence of a metric which fully expresses the similarity between automatic and manual fracture maps. Therefore, this paper proposes a geometry similarity metric which is especially designed to determine the overall similarity of fracture maps and to evaluate the accuracy of rock fracture survey methods by a single number. The proposed metric, Scanline Intersection Similarity (SIS), is derived by conducting a large number of scanline surveys upon two fracture maps using Python code. By comparing the frequency of intersections over a large number of scanlines, SIS is able to express the overall similarity between two fracture maps. The proposed metric was compared with Intersection Over Union (IoU) which is a widely used evaluation metric in computer vision. Results showed that IoU is inappropriate for evaluating the geometry similarity of fracture maps because it is overly sensitive to minor geometry differences of thin elongated objects. The proposed metric, on the other hand, reflected macro-geometry differences rather than micro-geometry differences, showing good agreement with human perception. The metric was further applied to evaluate the accuracy of a deep learning-based automatic fracture surveying method which resulted as 0.674 (SIS). However, the proposed metric is currently limited to 2D fracture maps and requires comparison with rock joint parameters such as RQD.

    - COLLAPSE
    August 2019
  • Original Article

    차원 및 초동발췌방법에 따른 미소진동 음원위치결정 실험연구

    Experimental Study on Microseismic Source Location by Dimensional Conditions and Arrival Picking Methods

    천대성, 유정민, 이장백

    Dae-Sung Cheon, Jeongmin Yu, Jang-baek Lee

    미소진동기술을 활용한 계측 및 안전관리는 전통적인 방법에 비해 우수성이 인정되어 국내외 광산 등에서 활용되고 있다. 그러나 국내 지하광산의 비정형화와 채굴적과 암반 등이 ...

    Microseismic monitoring technologies have been recognized for its superiority over traditional methods and are used in domestic and overseas underground mines. However ...

    + READ MORE
    미소진동기술을 활용한 계측 및 안전관리는 전통적인 방법에 비해 우수성이 인정되어 국내외 광산 등에서 활용되고 있다. 그러나 국내 지하광산의 비정형화와 채굴적과 암반 등이 혼재한 복잡한 구조는 미소진동 전파속도 산정과 미소진동 신호의 초동발췌를 어렵게 한다. 본 연구에서는 여러 초동발췌방법과 차원에 따른 음원위치의 결정에 대해 실험적 연구를 수행하였다. 초동발췌방법은 FTC(First Threshold Cross), Picking window, AIC(Akaike Information Criterion)을 사용하였으며, 2차원 센서 배열일 때 2차원과 3차원 음원발생 실험을 수행하였다. 각 실험에서 음원위치결정 알고리즘은 반복법과 유전자 알고리즘을 사용하였다. 반복법은 센서 배열과 음원발생이 동차원인 경우 효과적이나 음원발생이 상위차원인 경우에는 적합하지 않았다. 반면, RCGA를 이용한 음원위치결정의 경우 상위차원 음원위치를 결정할 수 있었으나 계산속도가 다소 느렸다. 초동발췌방법의 정확도는 음원위치결정 방법에 따라 다르게 나타났으나, Picking window가 전반적으로 높은 정확도를 나타냈다.


    Microseismic monitoring technologies have been recognized for its superiority over traditional methods and are used in domestic and overseas underground mines. However, the complex gangway layout of underground mines in Korea and the mixed structure of excavated space and rock masses make it difficult to estimate the microseismic propagation and to determine the arrival time of microseismic wave. In this paper, experimental studies were carried out to determine the source location according to various arrival picking methods and dimensional conditions. The arrival picking methods used were FTC (First Threshold Cross), Picking window, AIC (Akaike Information Criterion), and 2-D and 3-D source generation experiments were performed, respectively, under the 2-D sensor array. In each experiment, source location algorithm used iterative method and genetic algorithm. The iterative method was effective when the sensor array and source generation were the same dimension, but it was not suitable to apply when the source generation was higher dimension. On the other hand, in case of source location using RCGA, the higher dimensional source location could be determined, but it took longer time to calculate. The accuracy of the arrival picking methods differed according to the source location algorithms, but picking window method showed high accuracy in overall.

    - COLLAPSE
    August 2019
  • Original Article

    역학손상모델을 이용한 1차원 기체 주입 시험 모델링: 국제공동연구 DECOVALEX-2019 Task A Stage 1A

    Numerical Modelling of One Dimensional Gas Injection Experiment using Mechanical Damage Model: DECOVALEX-2019 Task A Stage 1A

    이재원, 이창수, 김건영

    Jaewon Lee, Changsoo Lee, Geon Young Kim

    고준위방사성폐기물처분장의 공학적 방벽에서는 다양한 원인으로 인해 기체가 발생한다. 만약 기체 생성 속도가 기체 확산 속도보다 빠를 경우 기체의 압력이 증가하게 되고, 기체 ...

    In the engineering barriers of high-level radioactive waste disposal, gases could be generated through a number of processes. If the gas production ...

    + READ MORE
    고준위방사성폐기물처분장의 공학적 방벽에서는 다양한 원인으로 인해 기체가 발생한다. 만약 기체 생성 속도가 기체 확산 속도보다 빠를 경우 기체의 압력이 증가하게 되고, 기체 유입 압력(gas entry pressure)을 넘어서게 되면 기체가 급격히 벤토나이트 완충재를 통과하는 기체 이동 현상(gas migration)이 발생하게 되며 이는 사람과 주변 환경을 방사능에 노출시킬 수 있기 때문에, 공학적 방벽의 장기 건전성 확보 측면에서 기체 이동 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 매우 중요한 기체 흐름 현상인 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 공학적 방벽에서의 기체 이동 현상을 모사하고자 역학 손상 모델 및 손상도를 고려한 2상 유동 모델을 개발하였으며, 일정 체적 경계 조건 하에서의 1차원 기체 주입 시험 모사를 통해 개발된 모델의 적용성을 검토하였다. 수치 해석 결과 공극 수압 및 응력, 기체 유출량이 팽창 흐름 발생 시 급격히 증가하는 현상을 모사할 수 있었다.


    In the engineering barriers of high-level radioactive waste disposal, gases could be generated through a number of processes. If the gas production rate exceeds the gas diffusion rate, the pressure of the gas increases and gases could migrate through the bentonite buffer. Because people and the environment can be exposed to radioactivity, it is very important to clarify gas migration in terms of long-term integrity of the engineered barrier system. In particular, it is necessary to identify the hydro-mechanical mechanism for the dilation flow, which is a very important gas flow phenomenon only in medium containing large amounts of clay materials such as bentonite buffer, and to develop and validate new numerical approach for the quantitative evaluation of the gas migration phenomenon. Therefore, in this study, we developed a two-phase flow model considering the mechanical damage model in order to simulate the gas migration in the engineered barrier system, and validated with 1D gas flow modelling through saturated bentonite under constant volume boundary conditions. As a result of numerical analysis, the rapid increase in pore water pressure, stress, and gas outflow could be simulated when the dilation flow was occurred.

    - COLLAPSE
    August 2019