Systems such as database and socal network systems have been broadly used, and their unexpected failure, with great losses and sometimes a social confusion, has received attention in recent years. Therefore, it is an important issue to find optimal maintenance plans for such kind of systems from the points of system reliability and maintaining cost. However, it is difficult to maintain a system during its working cycle, since stopping works might incur users some troubles. From the above viewpoint, this paper discusses minimal repair maintenance policy with periodic replacement, while considering the random working cycles. The random working cycle and periodic replacement policies with minimal repair has been discussed in traditional literatures by usually analyzing cases for the nonstopping works. However, maintenance can be more conveniently done at discrete time and even during the working cycle in real applications. So, we propose that periodic replacement is planned at discrete times while considering the random working cycle, and moreover provide a model in which system, with a minimal repair at failures between replacements, is replaced at the minimum of discrete times KT and random cycles Y. The average cost rate model is used to determine the optimal number of periodic replacement.

고준위방사성폐기물의 처분터널 및 처분공 간격을 결정하고 처분시스템의 성능을 평가하기 위해서는 열-수리-역학적인 복합 거동 변화에 대한 이해가 반드시 필요하고 이를 반영하여 해석해야만 한다. 하지만 한국형 기준 처분시스템에서의 처분 터널 및 처분공 간격을 결정하기 위해 수행된 기존의 연구들은 이러한 복합거동 특성을 반영하지 않고 열 해석 결과만을 근거로 처분시스템을 설계하였다. 따라서 본 연구에서는 열-수리-역학적인 복합거동 특성을 반영하여 한국형 기준 처분시스템의 성능을 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용하여 평가하였다. 고준위방사성폐기물이 처분된 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분 시스템의 온도는 급격히 증가하다가 붕괴열의 감소로 온도는 서서히 감소하였으며, 해석 기간 1,000년 동안 벤토나이트 완충재의 최고 온도는 설계 기준인 100℃ 이하로 유지되는 것으로 나타났다. 처분용기와 벤토나이트 완충재의 계면에서의 최고 온도는 약 3.21년이 지난 시점에 용기의 중간 지점에서 약 96.2℃로 나타났으며, 암반에서의 최고 온도는 폐쇄 후 약 17년 이 지난 시점에서 약 68.2℃로 계산되었다. 처분용기 부근 벤토나이트 완충재는 처분 초기에 온도 변화에 따른 건조현상이 발생하여 포화도가 감소하지만, 시간이 지남에 따라 주변 암반으로부터의 지하수 유입에 의해 포화도가 증가하는 것으로 계 산되었다. 이후, 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재 모두 약 266년 이후 완전히 포화되는 것으로 계산되었다. 처분시스템에서의 온도 변화에 따른 열응력 그리고 벤토나이트 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압으로 인한 응력 변화가 처분장 주변 암반에 미치는 영향을 평가하고자 수치해석에서 계산된 응력을 스폴링 강도(spalling strength)와 Mohr-coulomb 파괴 기준식과 비교 하였다. 계산 결과 일축압축강도와 스폴링 강도에 도달하지 않는 것으로 나타나 처분시스템이 스폴링에 의한 파괴는 나타나지 않을 것으로 판단되며, Mohr-coulomb 파괴 기준 역시 충족하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 수치해석 코드와 방법론은 다양한 조건에서의 한국형 기준 처분시스템에 대한 성능평가뿐만 아니라, 복층 처분시스템에 대한 설계와 성능평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

If sewage flows for an extended time at low velocities, solids may be deposited in the sewer. Sufficient velocity or tractive force should be developed regularly to flush out any solids that may have been deposited during low flow periods. This study aims to evaluate the periods (T) during which sewage flow greater than the minimum tractive force maintains on a spot in sewer pipe system with lower tractive force or lower velocity than expected in the design step, when a storage tank installed in a place upsteam pours water into the sewer. The effect to T of design factors of storage tank and sewer pipes was evaluated assuming the uniform flow in sewers. When the area of orifice in the storage tank is 0.062 ㎡(or 0.28 m diameter), the maximum T of 31sec was maintained using the usually used preset range of values of several design factors. As the horizontal cross section of storage tank and water depth of storage tank and roughness in sewers increase, T linearly increases. Also, T linearly decreases as the diameter of a sewer pipe increases. Although T gradually decreases as the sewer pipe slope decreases to around 0.005, T decreases sharply when the slope is less than 0.003.

한국원자력연구원 부지 내에 위치한 지하처분연구시설(KAERI Underground Research Tunnel, KURT) 에서는 선진핵주기 고준위폐기물처분시스템(A-KRS)을 기반으로 고준위방사성폐기물을 처분하였을때, 예상되는 공학적방벽(Engineered Barrier System, EBS)과 자연방벽(Natural Barrier System, NBS)에서의 열-수리-역학적 복합거동(Thermo-Hydro-Mechanical coupled behavior)의 특성을 규명하고자 현장시험(In-situ Demonstration of Engineered Barrier System, In-DEBS)을 2012년부터 계획 및 설계를 시작하여, 2016년 5월부터 지하처분연구시설 3번 연구 갤러리(Research gallery 3)에서 진행하고 있다. 현장시험의 데이터를 분석하고 열-수리-역학적 복합거동 특성을 명확히 규명하기 위해서는 경주 벤토나이트와 KURT 암석 및 암반의 열적, 수리적, 그리고 역학적 물성 특성을 반드시 파악하고 있어야만 한다. 이에 본 연구에서는 지금까지 수행된 KURT 부지 특성과 KURT 화강암 및 경주 벤토나이트의 열적, 수리적, 그리고 역학적 특성을 정리하고, 열적, 수리적, 그리고 역학적 모델을 제시하였다. 특히, 온도에 따른 암석의 열팽창계수 변화, 응력에 따른 암석의 투수계수 변화, 포화도에 따른 벤토나이트 및 암석의 열전도도 변화, 포화도에 따른 벤토나이트의 비열 및 흡입력 변화와 같은 열-수리-역학적 복합물성에 대한 다양한 모델을 도출함으로써, In-DEBS 현장시험 결과 분석과 열-수리-역학적 복합거동 특성 평가를 위해 수행 될 수치시험에 필요한 벤토나이트와 암석 및 암반의 입력자료를 제시하고자 하였다.

고준위방사성폐기물의 심지층처분시스템을 이루는 요소인 공학적방벽이 처분환경에서 어떻게 변화할 것인가를 이해하기 위해 In-DEBS 시험이 계획되었고, In-DEBS 시험을 수행할 위치를 선정하기 위하여 심지층처분을 위한 지하연구시설인 KURT 부지 및 확장구간에 대한 지질 및 수리지질학적 자료가 조사, 분석되었다. KURT 부지 및 확장구간에서 조사된 자료를 이용하여 시험을 수행할 수 있다고 판단되는 연구 갤러리를 결정하였고, 연구 갤러리 내에서의 국지적인 특성을 파악하기 위하여 시추공 조사가 이루어졌다. 부지규모 자료의 분석 및 시추공 조사 자료를 이용하여 지하수 유동에 관한 수리지질학적 특징 및 지하수 유입량이 평가되었으며, In-DEBS 시험을 현장에서 준비하고 수행하기 위해 요구되는 조건을 함께 고려하여 In-DEBS 시험에 이용될 대구경 시추공의 위치를 선정하였다. 굴착된 대구경 시추공의 공벽을 조사하여 지하수 유입량을 평가하고 공벽 부근의 수리전도도 분포를 평가하였다. 본 연구를 통해 정리된 수리지질학적 자료는 In-DEBS 시험 현장에서 관측되고 있는 자료를 해석하여 공학적방벽의 변화 과정을 해석할 때에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

농가의 핵심 농기계 이용 만족도를 조사·분석한 결과, 수입산이 국산 대비 트랙터는 1.2배, 콤바인 1.3배, 이앙기 1.4배 높은 것으로 나타났다. 즉 가격과 사후봉사를 제외한 작업성능, 조작편이성, 내구성, 고장빈도에서 높은 만족도를 보였고, 이는 전자유압제어, 파워트레인 및 변속기 설계, 신소재, 저소음 캐빈 등 기술수준의 차이가 반영된 결과로 여겨진다. 국산 농기계의 품질향상을 통한 적극적인 대응이 필요한 것으로 판단된다. 대리점을 대상으로 한 핵심 농기계의 부품 및 소모품에서 고장·수리 빈도수가 높게 나타났다. 트랙터는 주요 4개 부위에서 85.3%, 콤바인은 5개 부위에서 89.6%, 이앙기는 3개 부위에서 80.5%가 발생한 것으로 분석되었다. 그리고 제조사를 대상으로 한 수입산 대비 국산의 기술수준이 중소형 트랙터, 4조 콤바인 및 6조 이앙기는 근접하였으나, 트랙터는 60-100%, 콤바인 70-100%, 이앙기 70-95%로 평가되었다. 또한 국산의 문제점으로 트랙터는 내구성과 조작편이성, 콤바인은 내구성, 이앙기는 조작편이성을 가장 큰 문제로 인식되고 있다. 농가, 대리점 및 제조사의 조사결과를 종합해보면, 농가 및 대리점에서는 품질 개선과 내구성 향상이 시급하다고 응답하는 반면에, 제조업체는 주로 작업성능과 조작편이성 향상 기술개발에 역점을 두고 있어 현장과 괴리감을 보였다. 따라서 제조사에서는 농가와 대리점의 애로사항을 설계·생산에 적극 반영해야 할 것으로 판단된다. 특히, 수입산 농기계 대비 국산의 가장 큰 문제점은 잔고장으로 대표되는 품질 문제로 분석 되었다. 이는 제조사 입장에서 농기계 판매의 계절성에 따른 경영악화와 소량 생산으로 인한 한정적인 제품원가 절감요소가 낳은 결과로 판단된다. 제조사 입장에서는 시장의 가격경쟁력 강화를 위해 자체적으로 기종별 부품 공용화와 다량 구매 부품의 원가절감 전략을 구사하고 있는데, 이로 인해 오히려 품질 저하와 농가 불만 증가를 초래, 점진적인 시장점유율 하락을 인지하면서도 부품개발 등에 적극적으로 대응하지 못하고 있는 것으로 나타났다.