중·저준위 방사성폐기물 유리화 실증시설의 고온필터(HTF)시스템에 금속필터를 도입하여 일련의 성능시험을 수행하였다. 고온필터시스템의 여과재는 총 19개의 필터 element로 구성되는데 필터로서 금속 재질별 특성을 알기 위해 316L, 904L, Inconel 600 등 3종의 element를 혼합하여 필터set를 구성하였다. 매 시험을 종료한 후에는 필터하우징에서 종류별로 필터 element를 꺼내어 육안으로 변화를 관찰하였다. 그 결과 일부 element 표면에서 어두운 색깔의 반점들이 관찰되었으며, 특히 AISI 316L 재질의 element에서 많은 반점들이 발견되었다. 이 반점들이 부식을 의미하는 것인지 확인하기 위해 두 가지 분석을 수행하였다. 첫째 재질별로 1개씩의 element 를 절단하여 정상적인 곳과 반점이 있는 곳의 표면 및 단면을 SEM/EDS로 분석하였다. 그 결과 반점은 Na, S, Si 등 무기계 산화물이 집중적으로 침적되어 필터의 미세기공을 막고 있는 현상으로 밝혀졌으며, 이 침적물들은 폐기물 및 유리용탕으로 부터 휘발된 물질로 판단된다. 둘째, 재질별로 필터 element에 대해 ring tensile시험을 수행하였다. 그 결과 반점을 포함한 시험 필터 element의 인장강도 값이 규정값 이상으로 나타나서 필터에 부식이 없는 것으로 확인되었다. 앞서 두 가지 분석결과로 볼 때 시험한 금속필터 표면에 생성된 반점은 부식생성물이라기 보다는 필터 전단으로부터 유입된 무기산화물 필터기공을 막고 있는 현상으로 판단되며, 이 반점이 반점형태로 국부적 지점에만 나타나는 것은 시험 중단시기 필터에 응축된 수분과 관련이 있는 것으로 판단된다. 반점의 생성은 필터의 유효 여과면적이 줄어 결과적으로 필터에 걸리는 압력손실이 커지기 때문에 필터하우징의 상시보온을 통한 응축 방지가 필요할 것으로 판단된다. 아울러, 보다 장시간의 시험을 통해 필터 부식현상에 대한 검증 필요하다고 판단된다.

초 록 유리화공정 고온영역에서의 방사성 배기체 유동해석을 해석하기 위하여 상용 수치해석 범용 툴인 FLUENT를 이용하여 적용성을 검토하여 보았다. 수치해석을 통하여 유리화공정 원형설비에 영향을 미치는 인자를 파악하였는데, 저온용응로, 배관냉각기 및 고온필터 등의 세 단계로 나누어 해석을 수행하였다. 저온용융로의 경우 폐기물 처리용량에 따른 해석과 저온용융로 내부 과잉산소 공급 비에 따른 연소지연 가능성에 대한 수치해석을 수행하였다. 배관냉각기의 경우에는 각종 수치 모델 및 외벽 열전달계수를 확보하였으며 또한 방사성 핵종의 거동을 모사할 수 있는 수치적 기업을 검토하였다. 이러한 방법론을 적용하여 핵종의 열교환기 내부에서의 응고 특성에 대하여 고찰하였다. 수평 유입형식의 인입관이 있는 일반적인 형상과 유입구가 필터 내부에 수직으로 있는 고온필터의 수치해석을 통하여 인입관의 위치에 따른 고온필터의 작동 특성을 비교하였다. Appropriate numerical models for the simulation of off-gas flow in hot area of the vitrification plant have been developed in this study. The models have been applied to analyze the effect of design parameters of real plant and numerical analyses have been performed for CCM(Cold Crucible Melter), pipe cooler and HTF(High Temperature Filter). At first, the effect of excess oxygen and the ratio of oxygen distribution on combustion characteristics in the CCM has been studied. Next, solidification behavior of radio nuclide in the pipe cooler has been numerically modeled and scrutinized. Finally, flow pattern in accordance with the location of off-gas entrance of the HTF has been compared.

저방사성폐수지, 제올라이트, 가연성잡고체 혼합폐기물을 유리화하기 위해서 AG8W1 후보 유리와 가연성잡고체 단독으로 유리화하기 위하여 DG-2 후보유리가 개발되었다. 두 후보유리의 화학적 내구성을 평가하기 위하여 PCT와 VHT 침출시험이 수행되었다. 7일 PCT 침출시험 수행결과 AG8W1과 DG-2의 주요 원소별 침출률은 기준유리(benchmark glass SRL-EA) 보다 낮게 나타남을 알 수 있었고 미국 Hanford 유리고화체 규제치 보다 낮은 결과를 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 120일 동안의 시험에서도 주요 원소인 B, Na, Si, Li가 SRL-EA 보다 낮게 나타남을 볼 수 있었다. VHT 침출시험 수행결과 AG8W1, DG-2의 침출률(leach rate)은 각각 , 로써 미국 Hanford 규제치 보다 낮은 결과를 나타냈다. 결과적으로 유리화 시설 상용운전 시 사용예정인 이들 후보유리들의 침출은 안정화되어 있었으며 화학적 내구성이 우수함을 알 수 있었다.

To evaluate parameters influencing on the dust removal of the High Temperature Filter(HTF) system, a computer simulation of fluid dynamics inside the system had been performed. The results showed that the optimum pulse jet periods were 50ms and 90ms for the 1000mm and 1500mm long filter elements respectively. Dust removal effect was very excellent under the pulse jet pressure of 3 bar. But the distance between the pulse jet nozzle and the venturi of a filter element had no meaningful effect on the performance with the variation from 5mm to 10mm. Compared to the dispersion mode of pulse jet, the collective mode of pulse jet flow was preferable in maintaining the pressure inside the system stable.

파일럿 규모의 유리화플랜트에서 일련의 시험을 통해 고온 세라믹 캔들 필터 시스템의 주요 운전 변수 및 성능을 평가하였다. 실증 시험결과 매 시험초기에는 필터 표면 먼지층(Dust cake)의 생성으로 인해 필터 매질에 걸리는 차압이 급격히 상승하였다. 그런 다음 차압은 곧 일정한 범위에서 안정되었고, 표면유속(Face velocity)에 비례하여 계속적으로 변화하였다. 이와 반대로, 필터 투과율(Permeability)은 매시험 초기에 급격히 감소하였다. 필터표면 먼지의 역세정은 공기압 3～5 bar범위 일때 효율적이었다. 필터 입구 및 출구에서 동시에 등속으로 채취한 먼지농도를 바탕으로 필터의 먼지 포집율(Dust collection efficiency)을 평가한 결과 필터 성능은 설계값인 99.9%과 같은 것으로 나타났다. 100시간의 장기시험을 포함한 일련의 실증시험을 수행하는 동안 고온 필터 시스템의 성능에 영향을 주는 특별한 문제점은 발견되지 않았다.

원자력발전소에서 발생하는 이온교환수지와 가연성잡고체 혼합폐기물을 유리화하기 위하여 유도 가열식 저온용융로를 이용한 실증시험을 수행하였다. 금속 티타늄 고리(Ti-ring)를 이용한 유리의 초기점화에 필요한 에너지는 약 290 kWh로 평가되었다. 혼합폐기물의 투입 중 고주파발생기의 출력은 160∼190 kW로 임피던스는 0.55∼0.65 범위 내에서 안정적으로 유지되었다. 이온교환수지 단독투입 시 보다 가연성잡고체와 혼합 할 경우 CO 발생농도는 1/40 정도로 낮아졌는데, 이는 1.8배 정도 높은 연소에너지를 갖는 가연성잡고체가 혼합폐기물의 완전연소를 유도한 것으로 평가되었다. 혼합폐기물의 공급량에 적당한 최적 산소 버블링에 의해 유리 용탕 내부로의 미연폐기물의 함침은 발생하지 않았으며 유리 용탕은 지속적으로 공정 건전성을 유지하였다. 유리 용탕의 부피가 증가하는 팽창(swelling) 현상 때와 정상 일 때 발생가스를 측정, 비교한 결과 swelling 현상 때는 NO와 같이 환원성 가스의 농도 보다 산화성 기체인 의 농도가 높은 것으로 나타났다. 실증시험에 사용된 이온교환 수지와 가연성잡고체의 각각 투입량은 368kg과 751kg 이었으며, 74 정도의 감용비를 달성하였다.

The community structure of benthic macroinvertebrates in Upo wetland was identified, and the biological water quality was evaluated. In addition, through statistical analysis of current and literature data, ecological changes over time were evaluated for each wetland. Benthos were quantitatively collected in March, June, and September of 2020 and 2021, and 4 phyla, 5 classes, 16 orders, 42 families, 81 species and 3,406 individuals were identified. In the functional feeding group of Upo wetland, predators were dominant with 34 species (45.95%) and 1,504 individuals (41.84%). In the habitual dwelling group, sprawlers and swimmers showed the highest proportion in the number of species and individuals. Average biological indices in Mokpo and Upo were the highest and lowest, respectively, and it is considered that Mokpo maintains the healthy ecosystem for benthic macroinvertebrates. Community stability was high in Upo, and other wetlands are thought to be stabilizing. The ecological score of benthic macroinvertebrate community is considered to be more suitable index among three biological water quality evaluation indices for the environmental evaluation of Upo wetland. The evaluation results on changes in environmental quality showed that Upo has stable ecosystem without significant change, Mokpo and Sajipo have significant increases in some indices.

Hwapocheon stream is located in Gimhae-si, Gyeongsangnam-do, and a part was declared a protected wetland area in 2017. In 2020 and 2021, we investigated the community structure of benthic macroinvertebrates of the Hwapocheon stream to provide ecological information for the management of the wetland. As a result, 4 phyla, 6 classes, 20 orders, 51 families, 83 species, and 2,621 individuals of benthic macroinvertebrates were identified. The average indices of diversity, richness, and evenness were the highest in the midstream area, whereas the highest average index of dominance was observed upstream. Seven biological water quality evaluations based on the distribution of benthic macroinvertebrates showed that the Biological Monitoring Working Party was an extremely suitable method for environmental evaluation of the Hwapocheon stream. Regarding functional feeding groups, the number of species of predators and gathering-collectors was the highest, and considering habitual dwelling groups, the number of species of clingers and sprawlers was the highest. The species number of Odonata, Hemiptera, and Coleoptera increased toward the downstream area, whereas the community loss index was the highest upstream. We also investigated relative resistance and resilience based on the distribution of aquatic insects and found that community stability was the highest downstream, whereas the lowest upstream.