A disposal system for spent nuclear fuel mainly divides into two parts; Engineered barriers include spent nuclear fuel, canister, buffer and backfill and natural barriers mean a host rock surrounding engineered barriers. If radionuclides released from a repository, they can migrate to the ecosystem. Sorption plays an important role in retarding the migration of released radionuclides. Hence, the safety assessment for the disposal of a spent nuclear fuel should consider the migration and retardation of radionuclides in geosphere. Distribution coefficient is one of input parameters for the safety assessment. In this work, distribution coefficients for crystalline rock as a natural barrier were collected and evaluated for the purpose of safety assessment for the deep geological disposal of a spent nuclear fuel. The radionuclides considered in this work are as follows; alkali and alkaline earth metals (Cs, Sr, Ba), lanthanides (Sm), actinides (Ac, Am, Cm, Np, Pa, Pu, Th U), transition elements (Nb, Ni, Pd, Tc, Zr), and others (C, Cl, I, Rn, Se, Sn). The sorption of radionuclides is influenced by various geochemical conditions such as pH/carbonates, redox potential, ionic strength, radionuclide concentration, kinds and amounts of minerals, and microbes. For the evaluation of distribution coefficients, the data from Sweden (SKB), Finland (Posiva), Switzerland (Nagra), and Japan (JAEA) were collected, analyzed, and the recommended distribution coefficients have been suggested.

When the radioactive nuclides are leaked from a deep geological repository by groundwater, the migration path of the nuclides is mostly consisted of rock fractures to the surface biosphere. Thus, assessing the safety of the disposed radioactive wastes depends upon understanding of nuclide migration in the fractured rocks. Fractures in rocks tend to dominate the hydrological characteristics of the dissolved nuclides. To study migration of nuclides in the rock fracture, a granite block of 1 m scale was quarried from the Hwangdeung site. The block has a single natural fracture. The six faces of the rock including fracture gaps were sealed with silicone adhesives to prevent leaking or diffusion of the water. Usually flow in fractured rock is unevenly distributed and most of the water flow occures over a small portion of the fracture zone, that is so called channeling flow. It is caused by uneven distribution of apertures in a fracture field. Flow rate is proportional to the cubic of the aperture. Thus, figuring out aperture distribution in a fracture field is the most important step on the study of the migration of nuclides in the fractured region. The ideal way to figure out the aperture distribution in a fractured rock is to use a non-destructive tool such as X-ray tomagraphe. However, it has a limitation of scale, that is, less than about 30 cm. It is not easy to give a good resolution for this quarried rock of 100×60×60 cm scale. It gives complex and vague images of the fracture. The optimum way to get an aperture distribution in a fractured rock is to drill some boreholes to the fracture and to carry out hydraulic tests. The more number of boreholes gives the more accurate information, but the more disturbance to the fracture field. Thus, it is necessary to optimize between aperture information and disturbing fracture field by selecting a suitable number of boreholes. We drilled nine boreholes from the upper surface of the rock mass just to the fracture without penetrating the fracture. And we carried out dipole tests for the matrix set of 9 boreholes. From each dipole test, an effective average aperture was calculated with the data of flow rate and hydraulic head. Then aperture distribution in the fracture field is calculated with a modified Krigging method. As a result, the aperture is distributed in the range of about 0.03~0.16 mm.

이 연구는 국토지리정보원, 국립해양조사원, 한국국토정보공사 등 관계기관에서 제작된 독도지도에 독도의 부속도서 수가 상이하게 표현되고 있는 문제로부터 시작되었다. 따라서 이 연구는 독도에 지번이 처음으로 부여되었던 시점부터 현재까지 관계기관 및 민간지도제작사에서 제작된 독도지도를 분석함으로써 문제의 원인을 찾아내고, 정책적 제언을 하는 것이 목적이다. 연구결과, 첫째, 독도 주변에 분포하는 바위섬이나 암초들을 부속도서로 통칭하는 것은 무리가 있는 것으로 판단된다. 관계기관에서는 바위섬과 암초를 명확하게 구분하고, 부속도서라는 명칭을 계속해서 쓸 것인지, 또는 선별적으로 쓸 것인지 여부를 논의할 필요가 있다. 둘째, 독도의 산정부에서 떨어진 암석 덩어리까지 부속섬으로 집계되는 경우도 있는데, 이는 현지조사가 제대로 이루어지지 않은 문제라 사료된다. 따라서 관계기관에서는 독도 주변의 바위섬과 암초의 분포를 명확하게 파악한 후 지도화 작업을 해야 할 것이다. 끝으로, 바위섬과 암초에 부여된 지번을 계속 유지할 것인지 여부를 심도있게 논의할 필요가 있다. 규모가 작은 바위섬이나 암초의 경우는 풍화작용이나 파식작용에 의해 언제든지 사라질 수도 있기 때문에 이들 부속섬에 지번을 부여하는 문제는 신중할 필요가 있다.

강원도 영월읍 북부 지역의 영흥리 물암골, 속골 및 삼옥리 일대에는 중기 석탄기의 요봉층이 남북 방향으로 길게 분포한다. 특히, 요봉층 내에는 품위가 높은 석회암이 발달되어 있어 석회석 자원으로 활발히 개발되고 있다. 이 연구는 요봉층내의 석회암의 구성 입자와 조직 및 지화학적 특징, 그리고 석회암의 부존 상태를 규제하는 지질구조를 파악하기 위해 수행되었다. 요봉층의 석회암은 대체로 담회색 또는 담갈색의 세립 팩스톤(packstone)과 와케스톤(wackestone)으로 구성된다. 석회암의 구성 입자는 해백합, 유공충, 방추충, 개형충, 복족류 등의 다양한 생물 파편으로 이루어진다. 연구 지역의 요봉층 내 석회암의 CaO 함량은 48.12∼59.31% 범위이며, 평균 함량은 54.52%로 높다. MgO, Al2O3, Fe2O3 및 SiO2의 평균 함량은 0.32%, 0.05%,0.20%) 및 0.05%이다. 화학성분을 고려할 때 요봉층 석회암은 비교적 품위가 높은 석회암이다. 석회암의 Al2O3, Fe2O3및 SiO2의 함량은 석회암의 암상, 층리의 발달 정도, 그리고 셰일층의 협재 등에 따라 변화 양상을 보이는 것이 특징적이다. 일반적으로 연구 지역에서 요봉층 석회암의 CaO 함량은 층의 상부로 갈수록 감소하는 경향을 나타낸다. 연구 지역에 분포하는 요봉층은 적어도 5회의 변형작용을 받은 것으로 밝혀졌으며, 이 중 첫 번째와 네 번째 변형작용 중에 생성된 습곡구조에 의해 요봉석회암의 부존상태가 크게 지배되는 것으로 파악되었다. 첫 번째 변형작용은 등사습곡과 엽리구조를 발달시켰다. 두 번째 변형작용에 의해 형성된 지질구조 요소인 노두 규모의 등사습곡은 조사 지역 전역에 걸쳐 발달되어 있지 않고 오직 요봉층의 녹색 이암 및 밤치층의 암회색 이암에만 발달되어 있다. 세 번째 변형작용에 의해 형성된F3 횡와습곡과 이와 관련된 S3 엽리구조 및 네 번째 변형작용 중에 생성된 노두 규모 및 지질도 규모의 F4 습곡구조, 그리고 다섯 번째 변형작용 중에 형성된 충상단층 및 이와 관련된 습곡구조가 연구 지역 전역에 걸쳐 연속적으로 인지된다.

강원도 영월 남부 지역의 청림 일대와 충북 가창산 일대에는 중기 석탄기의 갑산층이 북북서 방향으로 길게 분포한다. 이 연구는 갑산층 내의 석회암의 구성 입자와 조직 및 지화학적 특징, 그리고 석회암의 부존 상태를 규제하는 지질구조를 파악하기 위해 수행되었다. 갑산층의 석회암은 대체로 담회색 내지 담갈색을 띠며, 세립질의 치밀한 조직을 갖는다. 석회암의 구성 입자는 해백합, 유공충, 방추충, 개형충, 복족류 등의 파편으로 이루어졌다. 부분적으로 재결정 작용을 받아 세립의 결정질 방해석으로 이루어지기도 한다. 갑산층 석회암의 CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3 및 SiO2의 함량을 분석한 결과 CaO 함량의 범위는 49.78 - 60.63%이며, MgO는0.74에서 4.63% 까지 변화한다. Al2O3와 Fe2O3는 각각 0.02∼0.55%, 0.02∼0.84% 까지 변화한다. 이들은 CaO의 함량이 비슷한 경우 이들의 값도 매우 비슷한 양상을 보여 준다. SiO2는 대부분이 1.55∼4.80% 범위 내에서 변화하나 일부 시료에서 6% 이상의 높은 값을 나타낸다. CaO의 함량을 기준으로 할 때 석회암은 크게 49.78∼56.26%(A군)와 59.36∼60.38%(B군)의 범위 내에 분포하는 2개의 군으로 구분된다. A군의 석회암은 CaO의 함량 변화에 따라 Al2O3, Fe2O3 및 SiO2는 매우 불규칙하게 변화하며, MgO는 대체로 거의 비슷한 값을 갖는다. B군의 석회암 경우 MgO, Al2O3, Fe2O3 및 SiO2는 매우 비슷한 값을 나타내는 특징을 보여 준다. 연구 지역의 갑산층 석회석 자원의 부존 상태를 규제하는 지질구조 요소들은 적어도 다섯 번의 변형작용에 의해 형성되었다. 첫 번째 변형작용은 등사습곡구조를 형성시켰으며, 연구 지역 전역에 걸쳐 발달된 층리면과 평행한 엽리는 축면엽리로서 축을 갖는 노두규모의 습곡구조와 그와 관련된 축면엽리, 파랑습곡구조, 파랑엽리, 교차선구조 등의 지질구조 요소를 형성하였다. 세 번째 변형작용 동안에는 압축응력축의 방향이 대체로 동서 방향으로 바뀌었으며, 노두규모의 습곡구조, 파랑습곡구조, 파랑엽리, 교차선구조 등의 지질구조 요소를 형성하였다. 네 번째 변형작용은 세 번째 변형작용과 동일한 응력환경하에서 거의 연속해서 일어난 것으로 여겨지며, 지질도 규모의 향사구조 및 배사구조를 형성하였다. 다섯 번째 변형작용은 네 단계의 변형작용 중에 형성된 지질구조 요소들을 절단하는 취성 단층운동으로 특징된다. 이 중에서 갑산층 석회암의 분포는 첫 번째 변형작용 중에 형성된 등사습곡과 네 번째 변형작용 중에 형성된 지질도 규모의 향사 및 배사구조에 의해 지배되고 있다.

We plan to run the two-dimensional and three-dimensional finite element analysis to build a tunnel behavior DB along the fracture zone for making the development of behavior characterization method of construction of the destabilizing factors for each of the future.