본 논문은 공학적방벽시스템의 THM 복합거동을 분석하기 위해 구축한 In-DEBS를 실제 운영하며 취득한 운영 초기 100일간의 현장데이터에 대해 살펴보고자 한다. 콘크리트로 플러깅을 한 In-DEBS 상부에서는 콘크리트가 양생하는 동안 열을 발생하게 되어 In-DEBS의 완충재 및 근계암반에 영향을 미치게 된다. 콘크리트 플러깅에서 멀어질수록 완충재 및 근계암반의 온도는 점점 감소하게 되는데, 이러한 현상을 이용하여 센서 및 계측 시스템을 검증하였다. 처분용기를 모사한 히터는 온도제어를 통해 용기 표면 온도를 100℃로 유지할 수 있도록 설정하였으며, 시스템의 안전을 위해 일주일 동안 서서히 목표온도까지 올렸다. 히터 가동 직후 완충재의 온도는 약 4일 만에 정상상태에 도달하였으며, 상대습도는 증가하였다가 일정시간이 지난 뒤에 서서히 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 지하수 포화에 따른 팽윤에 의해 완충재의 압력이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 근계암반에서는 히터 가동 후 온도가 계속 증가하며, 암반의 변위도 계속 증가하는 것을 관찰할 수 있었다.

본 논문은 고준위폐기물 처분시스템에서 공학적방벽의 열-수리-역학적(Thermal-hydraulic-mechanical) 복합거동 실증을 위 In-DEBS (In-situ Demonstration of Engineered Barrier System) 를 개발하여 구축하는 과정에 대해 설명한다. 공학적방벽은 크게 처분용기, 완충재 그리고 근계암반으로 이루어져 있는데, In-DEBS는 완충재 및 근계암반을 대상으로 지하수 유입 및 처분용기의 발열에 의한 THM 복합거동을 분석할 수 있도록 설계되어 있다. In-DEBS 현장시험은 A-KRS의 1/2.3 규모로 설계되어 있기 때문에 처분공의 지름이 약 860 mm로 작게 굴착하였다. 따라서, 처분공 안에서 센서와 히터를 삽입하면서 완충재 블록을 조립하는 것은 힘들기 때문에 완충재 블록 일체형 설치 틀(OBPA)를 개발하여 외부에서 모두 조립하였다. 완충재블록, 센서 및 히터가 조립 완료된 일체형 설치 틀은 총 무게가 약 3톤으로 매우 무겁기 때문에, 처분공에 정확히 삽입하기 위해서는 특별한 운송기구가 필요하다. 본 연구에서는 레일을 이용하여 5톤 이상의 무게를 들어서 정확한 위치에 정치 시킬 수 있는 In-DEBS 전용 크레인을 개발하여 조립완료된 완충재 블록을 삽입하였다. 근계암반의 THM 복합거동을 분석하기 위해 In-DEBS 주위로 4개의 시험공을 굴착하여 총 40개의 온도 센서와 5개의 간극수압계를 설치하였다. 또한 근계암반의 변위를 측정하기 위해 원거리에서 두 개의 경사공을 굴착하여 총 10개의 변위 센서를 삽입하였다. In-DEBS에는 공학적방벽시스템에 온도, 상대습도, 압력, 그리고 변위 센서 등 총 185개의 센서가 설치되어 있으며, 이 센서들은 모두 다채널 동시 측정이 가능한 계측시스템에 연결되어 실시간으로 현장데이터를 저장하게 된다.

본 연구의 목적은 In-DEBS (In-situ Demonstration of Engineered Barrier System) 시험장치에 대한 설계안을 도출하고, 현장실증용 공학적방벽재의 생산을 위한 최적 제작조건을 도출하는 것이다. 이와 관련하여 그간 한국원자력연구원에서 수행한 실증실험 수행경험과 문헌분석 그리고 선진핵주기 고준위폐기물처분시스템(AKRS)을 근거로 시험장치를 설계하였다. 또한 처분용기와 벤토나이트 완충재는 시험제작을 통해 최적의 제작조건을 도출하였고, 예비 성능평가를 통해 제작된 공학적방벽재의 성능을 검증하였다. In-DEBS 현장시험을 위해서 AKRS의 1/2.3 규모로 설계하였으며, 고른 온도분포의 핵연료 모사를 위하여 설계 전력량 4.2 kW의 알루미늄 재질 몰드히터를 사용하였다. 한편 In-DEBS에 사용될 공학규모 이상의 균질 완충재 블록을 제작하기 위해 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 재하 및 냉간등방압프레스(CIP; Cold Isostatic Press) 기법을 국내 최초로 완충재 제작에 적용하였다. 연구결과 AKRS 완충재 블록 제한요건(건조밀도 › 1.6 kg·cm-3)을 충족하기 위해서는 1차로 40 MPa 이상의 플롯팅 다이 프레스 압력을 가하고, 2차로 50 MPa의 CIP 압력이 소요됨을 확인하였다. 또한 완충재 블록 내 센서설치를 위하여 CNC (Computer Numerical Control) 기법을 이용하여 센서위치를 정교하게 성형하였다

본 연구의 목적은 고준위폐기물 처분기술 개발과 관련하여 현장실증 연구를 위해 사용될 공학규모 이상의 균질 완충재 블록 을 제작하기 위한 새로운 방법론을 제시하는 것이다. 이와 관련하여 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 재하 및 냉간 등방압프레스(CIP; Cold Isostatic Press) 기법을 국내 최초로 완충재 제작에 적용하였다. 또한 소요 밀도기준을 충족하는 완충재 블록을 생산하기 위한 최적의 제작조건(프레스 및 CIP의 소요 압력)과 현장 적용성을 분석하였다. 상기 기법의 적용을 통해 완충재 블록 내 밀도분포 편차가 현저히 감소하였으며, 이와 동시에 평균 건조밀도가 소폭 상승하고 약 5%의 크기가 감소하였다. 또한 CIP 적용을 통해 응력이완(stress release) 현상이 감소하고, 이로 인해 시간 경과에 따른 표면균열 발생이 현저히 저감됨을 시험제작을 통해 확인하였다. 본 연구에서 제시된 방법론은 공학규모 이상의 균질한 완충재 블럭을 성형할 수 있으며, 또한 이는 선진핵주기 고준위폐기물처분시스템(AKRS; Advanced Korea Reference Disposal System of HLW)의 완충재 소요 밀도기준을 충족하는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 고준위폐기물 처분시 완충재로 사용되는 벤토나이트의 열적 거동을 평가하기 위해 실내실험장치를 제작하 였다. 그리고 실험 결과를 검증하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용한 열해석을 실시하였다. 그리고 실험 기간 동안의 계절변화를 감안하여 외부대기 온도에 따른 벤토나이트의 열적거동을 평가하였다. 해석결과, 스테인리스스틸 이 포함된 case3 해석모델의 결과가 실험결과와 1℃ 내외의 오차를 보이며 거의 일치함을 볼 수 있었다. 그리고 계절에 따 른 벤토나이트 온도 해석을 수행한 결과, 시간에 따른 온도분포 경향이 일치함을 확인하였다. 이러한 열해석을 통해 완충재 를 둘러싸고 있는 물질의 열전도도와 외부대기의 온도가 벤토나이트 완충재의 열적 거동에 큰 영향을 주는 요소임을 확인할 수 있었다. 향후 열원을 포함한 벤토나이트 완충재의 수분 포화 특성 실험이 실시 될 예정이므로, 실험에 대한 검증과 예측 을 위해 보다 적합한 수치해석모델 개발에 대한 연구가 필요할 것이다.

우리벼메뚜기의 평균 발육기간은 41.6 ± 9.8 (mean ± SD)일로 조사되었고 1령 부터 6령까지 각각 9.3 ± 1.7; 6.8 ± 1.7; 6.5 ± 1.4; 7.6 ± 2.1; 9.0 ± 2.3; 11.8 ± 1.8 (mean ± SD)일이었다. 1령부터 7령까지의 평균 섭식량은 각각 3.5 ± 3.2; 6.7 ± 3.9; 15.5 ± 11.1; 44.9 ± 27.7; 96.3 ± 54.3; 115.7 ± 35.1; 101.9 ± 57.8 (mean ± SD) ㎠이 었다. 부화 약충에게 보리와 옥수수를 공급한 결과 부화 1일차 약충 42.3%는 보리 를 26.9%는 옥수수를 섭식하였고 두 기주식물 모두 섭식한 것은 26.9%이었다. 하 지만 부화 2 ~ 4일차까지의 약충 65.4%는 옥수수를 섭식하였고 두 기주식물 모두 를 섭식한 것은 26.9%로 옥수수를 선호하였다. 부화 직후의 1일간 평균 섭식량은 0.46 ± 0.69 (mean ± SD) ㎠ 이었고 2일부터 4일차까지 1.15 ± 0.80 (mean ± SD) ㎠ 이었다. 우리벼메뚜기는 수분함량이 90%인 산란배지에 66.1% 산란하였고 60% 와 30%에는 각각 19.5, 14.4% 산란하였다. 주당 평균 산란수는 1.0 ± 0.4 (mean ± SD)개로 조사되었다.

최근 유가 상승에 따른 산업 전반적인 비용 상승과 기상이변에 의해 농작물 수확량 감소로 인하여 사료의 가격이 급증하고 있다. 동애등에를 사육하기 위해서는 음식물쓰레기 등의 유기성폐기물을 톱밥과 일정한 비율로 혼합한 후 먹이로 공급해 주며, 동애등에 유충이 음식물쓰레기를 먹고 배설한 분변토 밖으로 나와서 번데기로 탈피하기 좋은 건조한 환경 조건을 찾아서 이동하게 된다. 유충의 약 80%가 밖으로 나올 때 일시에 유충을 분리, 수거하며 생산된 유충은 높은 온도(60℃)의 열을 이용하여 열풍건조 시킨 후에 보관하였다가 사료로서 활용할 수 있다. 본 연구는 산란계 사료 내 동애등에 번데기의 첨가수준에 따른 산란율, 계란품질, 맹장 미생물을 조사하였다. 산란계 120수를 4처리구(BSFP 0,5,7,10%) 3반복으로 완전임의배치 하였다. 대조군과 비교하였을 때 동애등에 번데기(BSFP) 첨가군에서 호우유닛, 난중무게 및 난각두께는 유의하게 높았다(p < 0.05). 산란계 혈액 HDL-C과 면역물질 IgG는 대조군에 비해 BSFP 첨가군에서 유의하게 높았다(p < 0.05). 산란계의 분변미생물 가운데 유익한 미생물 Lactobacillus는 대조군과 비교할 때 BSFP첨가군이 유의하게 높았으며 첨가군사이의 통계적 유의성이 나타났다(p < 0.05). 본 연구결과는 산란계 사료 내 동애등에 번데기 5% 수준을 첨가하면 계란생산성 및 품질향상에 도움이 될 수 있음을 시사해준다.

국화재배시 총채벌레 방제를 위하여 주 1회 적용약제를 살포하고 있어 막대한 노동력과 방제비용이 투입되고 있으며 웰빙에 대한 관심이 고조되면서 식용․약용 국화에 대한 안전성 문제가 대두되고 있어 이에 대한 친환경 방제 전략이 필요한 실정이다. 시설국화에서 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)의 친환경 방제를 위해 미끌애꽃노린재(Orius laevigatus)가 산란을 위해 선호하는 채송화(Portulaca grandiflora)를 뱅커플랜트로 선정 및 적용하여 7주 동안 천적의 분포 및 해충의 밀도변동을 조사 하였다. 뱅커플랜트에 산란된 천적의 알이 부화되어 약충기간동안 적용한 곳 부근에서 활동하다가 3주째 5m, 4주째 10m, 5주째 15m까지 방사지점에서 떨어져 활동영역을 확대해 나간 것을 확인할 수 있었다. 천적의 알이 산란된 뱅커플랜트와 천적을 동시 적용했을 때 85.7%의 방제가를 보였으며 친환경자재 처리구에 비해 5.8배, 뱅커플랜트 단독 처리구에 비해 2.8배의 해충방제 효과가 있음이 입증되어 시설재배 국화에서 뱅커플랜트 적용의 꽃노랑총채벌레 방제 가능성을 확인하였다.