본 논문에서는 우리나라의 중저준위 방폐물 처분을 위한 사일로 형식 지하동굴의 유한요소해석을 수행하였다. 사일로의 벽체부분 은 지름 25m의 원형구조이고, 높이는 35m이다. 사일로의 천장부분은 지름 30m의 돔 형식이고, 높이 17.4m의 규모이다. 사일로는 해 수면으로부터 –80m에서 –130m에 위치하고 있다. 중저준위 방폐물 처분 1단계 시설로 6개의 사일로가 건설되어 운영되고 있으나, 본 연구에서는 1개의 사일로에 대해서 고려하였다. SMAP-3D 프로그램을 사용하여 2차원 축대칭 유한요소모델과 3차원 유한요소모델 을 생성하였다. Generalized Hoek and Brown Model이 수치해석에 적용되었다. 다양한 측압계수(수평방향 현장응력과 수직방향 현장 응력의 비)의 변화에 따른 사일로 형식 지하동굴의 유한요소해석을 수행하였으며, 수치해석결과 및 분석결과가 제시되었다.

중저준위 방사성폐기물의 처분안전성 확보와 중저준위 방폐물관리 시행계획에 따른 안정적인 처분시설 개발을 위해 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치에 대하여 IAEA 방법론에 따라 고찰하였다. 고찰결과 IAEA 방법론에 따라 도출된 결과는 1단 계 동굴처분시설 중준위 방사성폐기물의 처분농도제한치로 사용하기 부적합하였다. 1단계 동굴처분시설은 다양한 준위 및 여러 종류의 방사성폐기물이 처분 대상이 되나, IAEA 방법론은 본래 천층처분시설의 처분농도제한치를 설정하는 방법으로 서, 단일종류의 방사성폐기물로만 구성된 처분시설의 처분농도제한치를 설정하기 적합하기 때문이었다. 따라서 처분대상 방사성폐기물의 준위별 수량을 고려한 방사능 도출, 이에 대한 시나리오별 평가결과 및 성능목표치를 고려한 1단계 동굴처 분시설 중준위 방사성폐기물 처분농도제한치 산출 방법의 개발 및 적용이 동굴처분시설의 안정적인 운영을 위해 필요하다.

이 연구는 제주도의 곳곳에 존재하는 천연동굴 중 우수의 침투와 지하수의 유입으로 인해 수 천년 또는 수 만년간물이 고여 어류, 양서류, 절지동물 등 동물이 서식할 수 있는 수환경이 조성된 천연동굴의 분포 실태를 파악하고 생물종 다양성에 대한 과학적 근거를 제시할 목적으로 수행되었다. 이와 함께 오염 및 훼손의 원인을 확인하여 보전 및 관리방안을 제시하고자 수행되었다. 제주도 천연동굴 중 화산동굴은 모두 127개이며 이 중 동굴내에 물이 고여 있는 곳은 10개 정도로 나타난다. 지난 2005년 제주도의 용천동굴에서 전 세계적으로 희귀하면서 국내 미기록종 어류인 주홍미끈망둑속(Luciogobius pallidus)을 발견하여 척추동물의 진화관정을 밝히는 중요한 정보를 제공하고 있는데 이처럼 제주도의 용암동굴 중 수환경이 조성된 곳을 제대로 조사한다면 희귀하거나 새로운 종류의 생물들이 출현할 가능성이 높다. 과거 제주도의 재암천굴 내에서 확인되었던 단각목 옆새우과의 옆새우류(Gammarus sp.)는 차후에 정밀한 종 분석이 이루어져야 할 종류로 과거 빌레못굴에서 확인되었던 소백옆새우(Gammarus sobaegensis) 또는 보통옆새우와 비교가 필요한 종이다. 또한 검물벼룩류(Cyclopoida sp.)도 과거 재암천굴에서 확인된 바 있는데 이 또한 미기록종일 가능성이 높다. 이 연구는 동굴생물의 서식 가능성이 높은 동굴을 확인하는 작업이 우선되는데 그 동안 자료와 현장 확인을 통해 9곳을 대상지로 선정하였다. 일부 동굴은 천연기념물로 지정되어 출입이 불가하여 조사가 이루어지지 못하였고 일부는 관계자의 도움을 받아 채수만 하여 분석한 경우도 있었다. 선정된 동굴은 동굴생성 원인, 지형·지질학적 특성 분석, 동굴내 물이 고인 면적, 수심 등 기초조사 이후 수질에 대한 분석이 이루어졌고 동물 조사는 과거의 문헌을 참고하여 현장 또는 채수된 물을 현미경으로 확대한 후 종을 분석하고 촬영하였다. 조사 결과 대상 동굴은 용출수가 모이거나 동굴 천장 또는 벽면을 따라 흘러든 우수가 모여져 크고 작은 호수 또는 수로를 이루고 있었고 이 중 일부는 바닷물과 섞여 기수를 이루고 있었다. 12개의 항목에 대해 제주도보건환경연구원에 의뢰한 동굴수의 수질 조사 결과에 의해 파이퍼다이아 그램을 통해 양이온과 음이온 조성을 4군으로 분류하여 수질 성상을 파악한 결과 Na-Cl 2개소, Ca-HCO³ 2개소, Na-Mg-Cl-HCO³ 3개소, Na-Mg-Cl 1개소, Na-Mg-Ca-Cl-NO³ 1개소와 같이 모두 4개의 그룹으로 분류되고 있다. 동굴수에 대해 As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, F­-, Cl-, NO₃-, PO4³-, SO4²-을 분석하였는데 대부분 수질기준을 만족하는 농도로 나타났다. 한편 육지부의 석회암동굴과 비교했을때는 질산성질소, 전기전도도, 염소이온, 황산이온, 나트륨, 경도 등의 수치가 다수의 동굴에서 높게 나타났다. 현장조사와 이 결과를 종합해 볼 때 해수의 유입과 농업과 주거에 의한 오염, 방문객들에 의한 오염 등이 수질에 영향을 미치고 있다고 판단되었다. 지금까지 과거의 문헌과 현장조사 결과 제주도의 천연동굴내에 서식하는 동물은 총 5문 11강 23목 50과 74종으로 나타났고 현장에서 조사된 개체수는 3,616개체이며 이 중 수서생물은 동굴별로 최다 6종까지 나타났다. 확인된 수서생물은 주로 절지동물 갑각강 생물이며 일부에서는 유선형동물이나 척삭동물이 출현하기도 하였다. 이 중 볼록배검물벼룩류(Oncaea sp.), 곤봉털띠노래기(Epanerchodus clavisetosus), 요각류(Copepoda)의 1종, 옆새우류(Hyperiidae)의 1종은 제주동굴내 최초의 기록이다. 동굴 당 평균 종수는 11종으로 다른 석회암 동굴과 비해 종 다양성이 높지 않았다. 수서생물은 평균 2.4종으로 종 다양성이 높았고 동굴별로는 용천동굴은 주홍미끈망둑 등 6종, 당처물동굴은 볼록배검은물벼룩속 1종, 재암천굴은 물벌레(Asellus hilgendorfii) 등 3종, 평굴은 외래성인 연가시(Gordius aquaticus) 등 2종, 구린굴도 외래성인 무당개구리(Bomina orientalis)등 2종, 개웃샘굴은 어류인 뱀장어(Anguillia japonica) 등 2종, 정구수굴은 외래성인 북방산개구리(Rana dyowskii) 등 5종, 만장굴은 노벌레류(Schizopera nelecta) 1종이며 미천굴은 수서생물이 출현하지 않았다. 수서생물에 미치는 요인으로는 크게 해수의 유입과 수질의 오염으로 나타났는데 대상 동굴들은 천연기념물, 국립공원, 관광지, 주민 이용시설 등으로 지정되거나 이용되고 있으며 훼손과 오염원인은 주로 도로의 교차, 각종 시설물 설치, 농업, 주거, 폐기물, 조명 등이다. 앞으로 이 들 동굴에 대해 지상부 도로의 차량 통행 제한, 탐방 인원 제한, 조명시설 개선, 시설물 철거, 인접지의 농업방식 전환, 폐기물 유입 방지 및 정화작업이 시행되어야 한다. 이 연구는 그동안 이루어지지 않았던 제주도 천연동굴의 수환경에 대한 이해와 그곳에 서식하는 수서생물에 대한 연구로 제주 천연동굴의 가치를 높이기 위한 자료로 활용될 수 있다. 이 결과를 통해 천연동굴의 보전과 관리를 위한 자료로 활용될 수 있고 동굴 주변에서 이루어지는 각종 개발사업 시 동굴생물에 미치는 영향을 고려하기 위한 자료로도 이용될 수 있을 것이다.

이 연구에서는 국내 석회동굴 내부에서 형성되고 있는 종유관에 대한 기재학적 연구를 통해 처음으로 종유관의 특징을 기술하고 그 원인에 대해 논의하였다. 백룡동굴의 주요 굴로부터 북동방향으로 분기하는 가지 굴인 B굴에서 성 장하는 종유관 156개를 대상으로 조사한 결과, 종유관의 평균 길이는 3.05 cm (표준편차 ±1.7 cm), 평균 직경이 약 6.0 mm이다. 이러한 결과는 종유관의 직경이 기존 문헌에 기록된 것보다 약 20% 넓다는 것을 의미한다. 종유관의 끝 부분(tip)으로부터 떨어지는 동굴수의 낙수율(drip rate)은 85.3%의 종유관에서 낙수 1회 당 10분 이상으로 측정되어 매 우 느린 동굴수 공급이 이루어지고 있음을 나타내고 있으나, 전체적으로 종유관에서도 낙수가 발생된다는 것을 보여준 다. 이번 연구를 통해 국내에서는 처음으로 보고되는 종유관의 성장선은 조사된 종유관 중 85.3%에서 관찰되었다. 따 라서 해당 구역의 종유관의 경우, 성장선 형성이 매우 일반적인 종유관의 특징임을 보여준다. 또한, 각 종유관 별로 성 장선 형성 부위 및 조직이 매우 다양하다는 점도 확인되었다. 종유관 내부에 형성되는 2차 침전물(secondary precipitation)의 경우 68.6%의 종유관에서 관찰되었다. 성장선과 2차 침전물의 형성 유무 사이에서는 강한 역의 상관관 계(전체 종유관 중 70.5%)가 관찰되는데, 이는 동굴수 공급의 계절적 불연속성 또는 2차 침전물에 의한 불투명도 증가 에 의한 결과로 해석된다. 각각의 특징을 바탕으로 개별 종유관은 일반적인 종유관 유형과 기형 종유관 유형으로 분류 가 가능하며, 이번 백룡동굴 종유관에 대한 조사결과는 향후 다른 동굴의 종유관 기재를 위한 기초자료 및 종유관의 고기후학적 활용을 위한 선행 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

사용후핵연료 건식저장을 위한 지상저장 기술 및 동굴저장 기술의 현황을 살펴보고, 동굴저장 기술을 이용한 사용후핵연료 건식저장의 국내 적용 가능성을 분석하였다. 사용후핵연료 건식저장을 위한 동굴저장 기술의 타당성, 경제성 및 기술적 측 면을 검토하였다. 지상 건식저장시설을 건설하기 위해서는 외부로부터 격리되어 있는 상당한 면적의 평탄한 부지가 필요하 나, 산악지형이 주를 이루는 우리나라의 실정에서, 이러한 부지를 확보하는 것이 쉽지 않을 수도 있다. 만일 산지의 동굴 내 에 사용후핵연료 저장시설을 건설한다면, 이러한 부지 문제를 보다 쉽게 해결할 수 있다. 따라서 동굴저장 방식은 자연 및 사회적 환경을 고려할 때, 우리나라의 사용후핵연료 건식저장을 위한 유력한 대안이 될 수 있다. 사용후핵연료 동굴저장 방 식은 지상 건식저장 기술에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있으며, 경제성 측면에서도 큰 차이가 없다. 또 동굴저장 방식을 국내의 사용후핵연료 건식저장에 적용하는 데 큰 기술적인 장벽은 없다.

동굴을 잠자리로 이용하는 동굴성 박쥐의 동면생태에 관한 연구를 위하여 2005년부터 2011년까지 6회의 동면기간 동안 수행하였다. 조사기간 동안 박쥐가 출현된 140개의 동면장소에서 관박쥐, 문둥이박쥐, 검은집박쥐, 긴가락박쥐, 관코박쥐, 대륙쇠큰수염박쥐, 흰배윗수염박쥐, 붉은박쥐, 큰발윗수염박쥐, 물윗수염박쥐, 토끼박쥐등 총 13,288개체를 확인하였다. 동굴성 박쥐 7종의 온도선호도는 종 간 차이를 나타냈다. 동굴성 박쥐 7종 가운데 붉은박쥐의 평균 체온은 13.64±0.76℃로 가장 높았고, 다음으로 관박쥐와 긴가락박쥐의 평균 체온은 9.19±2.35℃와 7.83±1.94℃였다. 반면 저온을 선택한 관코박쥐의 체온은 2.64±0.98℃, 토끼박쥐는 2.78±0.98℃, 검은집박쥐는 2.76±1.68℃, 물윗수염박쥐는 4.4±1.1℃로 다른 3종(붉은박쥐, 긴가락박쥐, 관박쥐)의 온도선호도와 차이를 나타냈다. 종 간 차이를 나타낸 7종의 체온은 대기온도(Ta)에 비해 암벽온도(Tr)와 밀접하게 상관되었다. 동굴성 박쥐 7종의 동면장소 별 출현된 박쥐의 종 수는 동면장소의 온도특성에 의해 차이를 나타냈다. 동면장소의 온도가 고온특성을 나타내고 대기온도 범위가 좁은 동면장소(HTR, 동면저의 최저온도가 7℃ 이상)에 출현된 박쥐 종수는 1.44±0.53로 가장 낮았지만, 동면장소의 온도가 저온특성이고 대기온도 범위가 좁은 동면장소(LTR, 최고온도가 7℃ 이하인 곳)에서 출현된 박쥐의 종수는 2.77±1.72였다. 동면장소의 온도가 저온과 고온특성을 모두 포함하는 대기온도 범위가 넓은 동면장소(WR)에서 3.02±1.36종으로 가장 높게 나타났다.

This paper aims at researching the cave concept of the Japanese architect Terunobu Fujimori and the result could be summarised as follows. First, a cave is Fujimori's only theme related to the interior space. He set some design guidelines for practice concerning openings of the wall and finishing materials of the interior, following the two major characteristics of a cave: 'comfortability' and 'homogeneity in material'. And 'fire' was also the premise in the cave as a 'spirit' of the space. Second, Fujimori applied the concrete guidelines to Tanpopo House (1994~95), which had in fact borne the ideas. Yakisugi House (2005~07) that took the cave as its design theme showed the transition of his cave concept, from closedness to openness. Third, though his cave concept might deserve the criticism that it is inclined to 'image' rather than 'essence', it illustrates that he seeks after an archetype of human dwelling before the purity of the original space was tarnished with rationality and abstraction. And the cave idea allows the seemingly contradictory 'sachlich' and 'surrealistic' features to coexist. Summing up, Fujimori's cave concept proves that his architecture is a rejection of the Cartesian modernist ideal and the contemporary architects' desire for dematerialisation. In a fundamental level, however, it is a result of his strategic choice induced by his own primary principle that his building must not be similar to any styles in history or any other architects' works in the world.

지하 동굴식 처분장의 건설, 운영 및 중-저준위 방사성폐기물을 처분한 이후 발생하게 되는 오염물질(Rn, CH CO, HS, Radiolysis에 의한 방사능 가스 등)은 적절한 공기량을 필요로 한 곳에 정확히 분배시킬 수 있는 환기시스템에 의해 통제되도록 하여야한다. 특히 지하 처분장은 여러 개의 진입 터널, 저장 터널, 공기 유입-배기 터널, 수직갱 등으로 이루어진 복잡한 회로망의 형태로 나타나기 때문에 이에 적절한 기술적 접근이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 환기시스템 구축을 위한 기술적 접근을 위해 미국의 WIPP (Waste Isolation Pilot Plant)처분장과 스웨덴의 SFR (Slutforvar for Reaktoravfall) 중-저준위 처분장을 모델로 하여 두 처분장의 소요환기량을 선정하고 설계상 통풍로의 단면적, 길이, 표면 거칠기 등을 고려한 환기회로를 구성하였으며, 수학적으로 계산되는 각 회로의 저항에 대해 기술하였다. 또한 이를 바탕으로 적절한 선풍기의 용량과 수직갱 운용방안을 설계하였다. 두 처분장의 지형상의 규모 및 환기시설 비교 결과, SFR 처분장에 비해 WIPP 처분장에서와 같이 병렬구조가 많을수록 처분장 전체의 저항이 감소되며 이러한 결과로 환기시스템의 운용비 절감효과를 얻을 수 있다는 결론을 얻었다. 따라서 처분용량 증대를 위한 대단면의 SFR 처분장 구조와 전체 저항 감소를 위한 WIPP 처분장의 병렬구조를 조합한 형태가 가장 합리적이며 효율적인 환기가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

자연환기는 처분장의 작업 환경 및 위생, 부유 방사성 핵종의 노출 등과 같은 안전문제에 있어 자연환기 자체만으로는 기계적 강제 환기에 비해서 덜 효과적이지만 처분장 내의 수분제거, 작업 환경 조성과 관련하여 라돈 (Rn) 가스의 희석과 같은 향후 처분장의 장기적 환경을 위해서는 중요한 역할을 할 수 있고, 환풍기와 같은 환기 설비를 이용해야하는 기계환기에 비해 경제적으로 매우 효과적 일수 있다. 본 논문에서는 지하 처분장의 건설 및 운영 기간동안 자연환경 조건에 따라 처분장에 스스로 생기는 자연 환기의 타당성에 대하여 기술하였다. 자연 동굴을 통한 자연환기 유사에 의해 밝혀진 증거들과, 수직갱을 갖는 산악 도로터널에서의 자연 환기 측정, 그리고 주어진 자연환기 압력에 의한 공기 발생량 계산 등을 통해서 자연 환기는 한국형 지하 방사성 폐기물 처분장에 잠재적으로 매우 유익함을 알 수 있다. 효과적으로 유도된 자연 환기는 방사성 폐기물 처분장 내에 발생하는 열과 습도, 그리고 라돈 가스를 제어하기에 경제적으로 좋은 방법이 될 수 있다. 자연환기를 통해 처분장의 전반적 열적 특성은 개선될 수 있고, 수분으로 포화된 공기는 효과적으로 건조되고 그 건조상태 유지 기간은 확장 될 수 있을 것이다.

동굴 내 정점별 세균 군집 구조를 분석하기 위하여 PCf amplified 16S rDNA denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)를 적용하였다. DGGE는 동일한 분자량을 갖는 dsDNA band라고 할지라도, 각각의 염기서열 차이에 따라 전기영동 상에서 고유한 band양상을 나타낼 수 있다. eubacteria의 16S rDNA V3region을 증폭하기 위해 GC341F와 PRUN518r을 primer로 사

최초의 한국 동굴산 생물인 등줄굴노래기(Antrokorean gracilipes Verhoeff 1938)가 보고된 이후부터 약 70여년동안 출판된 동굴 생물상에 관한 112편의 국내외 논문과 16편의 보고서 그리고 10편의 단행본을 재정리하였다. 지금까지 한국산 동굴생물은 총 4문 10강 31목 94과 257종이 보고되었으며 36개소의 동굴과 4개의 우물에서 87종이 한국동굴(지하)산 모식종으로 기록되어 있다. 한국산 동굴생물은 절지동물류가 241종(

지하의 공동탐사에 효과적인 지구물리탐사 기법에 대해서 연구하기 위하여 제주도 만장굴을 대상으로 복합적인 지구물리탐사를 수행하였다. 이번에 사용한 방법은 탐사장비나 야외작업이 비교적 경제적이면서도 지하 공동에 의한 반응을 잘 보여줄 것으로 기대되는 중력, 자력, 전기 비저항, GPR(지하레이더) 탐사 등이다. 현지의 탐사여건을 고려하여 7개의 측선을 선정하고, 각 측선별로 몇 종류의 탐사를 복합적으로 실시하였다. 자력탐사의 경우는 2차원 격자형탐사도 함께 수행하였다. 각 탐사자료상에는 탐사법에 따른 여러 특징들이 잘 나타나고 있어, 그 효용성을 비교 분석할 수 있었다. 이번에 사용한 방법 중 동굴 탐사에 가장 효과적인 탐사법은 전기비저항탐사로 나타났으며, 쌍극자-쌍극자 배열법은 2차원적인 고비저항대로 나타나는 동굴의 존재를 잘 보여준다. 중력, 자력 탐사의 결과는 화산암 지역에서 나타나는 다양한 잡음의 영향으로 동굴의 위치나 규모를 해석해 내기가 쉽지 않지만, 전기비저항탐사 자료에서 인지되는 동굴의 위치와 규모가 적절한지를 검증하는 데에 효과적으로 이용될 수 있었다. 한편, 2차원 격자형 자력탐사 자료는 동굴의 경향성을 잘 보여주므로, 정밀 탐사측선을 결정하는데 유용하다. GPR탐사 자료에는 천부에 존재하는 미세한 틈새들과 소규모 공동들에 의한 반응이 강하게 나타나 상대적으로 심부에 위치하는 주동굴의 존재를 확인하기는 힘들었다. 이번 연구의 결과는 제한 된 수의 탐사법만을 적용하였기 때문에 어떤 결정적인 결론을 내리기는 어렵지만, 지하 동굴의 경우는 복합적인 탐사를 수행하고 그 자료들을 상호보완적으로 사용함으로써 해석결과의 신뢰도를 높일 수 있는 것으로 나타났다.