초록 ▼

○ 연구개요
고준위 방사성 폐기물 처분장 공학방벽으로 사용될 벤토나이트 완충재는 약 1만 년 이상 동안 열-수리-화학-역학적 안정성을 유지해야 함. 본 연구에서는 실내 반응 실험 연구를 통해 국내산 벤토나이트의 열-수리-화학-역학적 복합 거동 특성을 규명하고자 하였음. 실내 실험 연구를 통해 고온(>120℃)과 강염기(pH>10) 조건에서 경주 칼슘 벤토나이트 변질과 물성 변화를 측정·분석하여 벤토나이트의 변질과 수리-역학적 특성 변화의 상관성을 규명하였음.

○ 연구 목표대비 연구결과
다음은 본 연구에서 수행

○ 연구개요
고준위 방사성 폐기물 처분장 공학방벽으로 사용될 벤토나이트 완충재는 약 1만 년 이상 동안 열-수리-화학-역학적 안정성을 유지해야 함. 본 연구에서는 실내 반응 실험 연구를 통해 국내산 벤토나이트의 열-수리-화학-역학적 복합 거동 특성을 규명하고자 하였음. 실내 실험 연구를 통해 고온(>120℃)과 강염기(pH>10) 조건에서 경주 칼슘 벤토나이트 변질과 물성 변화를 측정·분석하여 벤토나이트의 변질과 수리-역학적 특성 변화의 상관성을 규명하였음.

○ 연구 목표대비 연구결과
다음은 본 연구에서 수행한 주요 연구결과임.
(1) 고온 강염기 조건에서 경주 벤토나이트의 변질과 흡착능 변화 연구
- 국내산 칼슘 벤토나이트를 대상으로 pH~12와 다양한 이온(K, Al, Ca 등) 농도를 갖는 용액을 사용하여 고온 조건(150℃) 에서 배치실험을 수행하여 광물 용해와 침전에 대한 pH와 온도 효과를 확인함.
(2) 천연 지하수와 염기성 용액을 이용한 경주 벤토나이트의 수리적 특성 연구
- 우라늄 이온을 함유한 천연 지하수, 1 M KOH 용액 등을 사용하여 경주 칼슘 벤토나이트에 대한 컬럼 반응 실험을 수행하여 다양한 용액에서 수리적 특성 파악.
(3) 고온 조건에서 강염기 용액과 반응한 경주 칼슘 벤토나이트의 역학적 특성 연구
ㆍ 벤토나이트와 모래 함량비와 함수율에 따른 일축압축강도 특성
- 경주 칼슘 벤토나이트와 와이오밍 나트륨 벤토나이트에 모래를 혼합해 건조밀도가 1.6 Mg/㎥로 되도록 다짐한 후 일축압축시험을 수행해 건조밀도와 벤토나이트 함량에 따른 일축압축강도 변화 파악
ㆍ 고온 강염기 조건에서 반응한 경주 칼슘 벤토나이트의 일축압축강도 특성
- 25℃와 150℃ 조건에서 증류수(pH~6.0)와 0.02 M Ca(OH)₂ 용액(pH~12.5)과 반응한 경주 칼슘 벤토나이트를 대상으로 일축압축강도 시험을 수행하여 고온 강염기 조건에서 반응한 벤토나이트의 역학적 성질 규명
ㆍ 건조밀도와 접촉 용액의 종류에 따른 경주 칼슘 벤토나이트의 팽윤압 측정 연구
- 다양한 건조밀도로 압축된 경주 칼슘 벤토나이트를 대상으로 증류수와 염기성 용액인 0.02 M Ca(OH)₂ 용액이 투과될 때 벤토나이트 물리적 특성과 접촉 용액에 따른 벤토나이트의 팽윤압 변화를 조사
(4) 염기성 용액과 벤토나이트의 장기(>3년) 반응 연구
- pH ~ 12와 다양한 이온(K, Al, Ca 등) 농도를 갖는 용액을 사용하여 장기 배치반응실험을 수행하여 규산알루미늄 광물 용해를 지시하는 Al과 Si 용출농도는 단기간 반응과 비교하면 장기간 반응 후에 매우 큰 것을 확인.

○ 연구개발결과의 중요성
ㆍ 고온에서 팽창성 점토광물의 용해와 2차 광물의 침전 등 벤토나이트 변질과 광물학적 상변화가 공학적 성질 변화에 미치는 영향에 대한 이해에 기여
ㆍ 경주 칼슘 벤토나이트에 대한 기본적인 물리·화학적 성질, 수리, 역학적 성질 등 특성에 대한 기초 자료를 제공
ㆍ 본 연구결과를 바탕으로 연구범위를 확대해 현장 조건과 유사한 조건을 모사한 추가 연구수행이 가능


(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구개발의 필요성 ... 4
• (2) 국내·외 연구동향 ... 5
• (3) 연구개발 목표 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) 고온 강염기 조건에서 경주 벤토나이트의 변질과 흡착능 변화 연구 ... 6
• (2) 천연 지하수와 염기성 용액을 이용한 경주 벤토나이트의 수리적 특성 연구 ... 7
• (3) 고온 조건에서 강염기 용액과 반응한 경주 칼슘 벤토나이트의 역학적 특성 연구 ... 8
• (4) 염기성 용액과 벤토나이트의 장기(>3년) 반응 연구 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• (1) 과학·기술적 측면 ... 12
• (2) 경제·산업적 측면 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 29