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처분시스템 내 공학적방벽의 핵심 요소인 완충재는 포화 시 팽윤하는 특성을 지니고 있으며, 지하수의 화학 조성에 따라 팽윤하는 특성 또한 영향을 받게 된다. 따라서 수십만 년에 이르는 기간 동안 처분시스 템의 장기 안정성 확보를 위해서는 화학적 영향을 고려한 완충재 팽윤 거동에 대한 수치해석적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 수리-역학-화학 해석이 가능한 OGSPHREEQC-FLAC3D 해석 시뮬레이터를 개발하였다. OGSPHREEQC-FLAC3D 해석 시뮬레이터는 순차적 연동해석 기법을 적용하였으며, 열- 수리-역학 복합거동 해석이 가능한 OGS-FLAC3D와 화학 거동 해석이 가능한 PHREEQC를 연동하였 다. 흡입력에 따른 팽윤은 Barcelona Basic Model을 적용하였으며, 용질 내 이온 농도 변화에 따른 영 향을 반영하였고, 몬모릴로나이트 함량 변화에 따른 영향 계수를 적용하였다. 개발된 해석 시뮬레이터의 적용성을 확인하기 위해 Na-벤토나이트를 대상으로 일차원 유동 시 팽윤 해석을 수행하였다. 주입수의 K+ 이온 농도에 따른 변질 영향을 평가하고자 하였으며, 이류 및 확산에 따라 시료 내 K+ 이온 농도가 증 가함을 확인하였다. K+ 이온 농도 증가 시 변질에 따라 생성되는 일라이트 양이 증가하였으며, 일라이트 화에 따라 팽윤압이 감소함을 확인하였다. 해석 결과는 향후 열-수리-역학-화학 복합거동을 고려한 심층 처분 해석 시뮬레이터 개발의 기반으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

A buffer material, a key component of the engineered barrier in a geological disposal system, exhibits swelling behavior when saturated. The chemical composition of groundwater can significantly influence its swelling capacity. Therefore, numerical analysis of the buffer’s swel- ling behavior, incorporating chemical effects, is essential to ensure the long-term stability of the disposal system over hundreds of thousands of years. In this study, we developed the OGSPHREEQC-FLAC3D simulator, which enables coupled Hydro-Mechanical-Chemical (HMC) analysis. OGSPHREEQC-FLAC3D integrates OGS-FLAC3D for thermal-hydro-mechanical (THM) simulation with PHREEQC for chemical analysis using a sequential coupling approach. The Barcelona Basic Model was employed to simulate swelling behavior induced by suction pres- sure. Chemical effects were incorporated by considering changes in ion concentration in the solute, and a coefficient reflecting montmorillonite concentration variation was applied. A series of numerical simulations were conducted to evaluate the swelling behavior of Na-type bentonite under one-directional flow conditions. To investigate the effect of potassium ion (K+) concentration in the injection water, K+ concentration was increased in the sample through advection and diffusion. As K+ concentration rose, the amount of illite produced by chemical alteration also increased, leading to a reduction in swelling pressure. These results demonstrate the capability of the developed simulator and provide a foundation for future research aimed at advancing fully coupled thermal-hydro-mechanical-chemical (THMC) numerical simulation for geological disposal systems.

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암반 내 유동 분석을 위한 시각적 투수도 정규화 기법의 활용 = Visual normalization of transmissivity for analyzing flow in fractured rock 이항복, 박정욱, 김한나, 박의섭, 채병곤, 박찬 p. 481-497
연속굴착형 TBM 추진잭의 신뢰성 평가를 위한 가속수명시험 = Accelerated life testing for reliability evaluation of thrust jacks in continuous excavation type TBM 조민기, 이원준, 이홍석, 조정우, 정한영 p. 498-512
국내 심부환경과 처분개념을 고려한 심층처분시설의 암반역학적 수치해석 연구 = A numerical study on rock mechanics for a deep geological disposal facility considering the deep subsurface environment in Korea 김민준, 천대성, 박재용, 김민석, 윤형주 p. 513-534
수리역학 연계해석에 의한 강우 침투에 따른 비탈면 안정성 평가 = Slope stability assessment under rainfall infiltration by coupled hydro-mechanical analysis 박도현 p. 535-553
뒤채움재 설계안에 따른 다중방벽시스템의 열-수리-역학적 상호작용 특성 평가 = Assessment of thermal, hydraulic, and mechanical interaction characteristics in a multi barrier system based on backfill material designs 김광일, 차요한, 김진우, 이창수, 김진섭 p. 554-573
도심지 2-Arch 터널의 시공단계 기반 안정성 평가 방안에 대한 연구 = Study on the stability assessment based on the construction stage for urban 2-arch tunnel 조규영, 조국환 p. 574-583
수리-역학-화학적 조건을 고려한 변질에 따른 공학적방벽 내 완충재 팽윤 거동 모사를 위한 해석 시뮬레이터 개발 = Development of a numerical simulator for swelling behavior of the buffer material in the engineered barrier induced by the alteration under hydro-mechanical-chemical conditions 김태현, 황정환, 이창수, 김진섭 p. 584-601
벤토나이트의 탄소성 거동 및 수리-역학 연계거동 해석을 위한 수치모델 개발 및 벤치마크 모델링 = Development of a numerical model for elasto-plastic and coupled hydro-mechanical behavior of bentonite and its benchmark simulation : DECOVALEX-2027 sandwich task : DECOVALEX-2027 Sandwich Task 박정욱, 박찬희 p. 602-629
CO2 지중저장을 위한 CO2 주입공 시멘트 안전성 분석 = CO2 injection well cement integrity analysis for geological CO2 storage 정석희, 박종호, 이대성 p. 630-639
절리 기하학적 물성이 선형, 비선형 수리 유동 특성에 미치는 영향에 대한 연구 = A study on the effects of joint geometric properties on linear and nonlinear flow characteristics 최승범, 김태현, 김진섭 p. 640-665

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