Safety assessments for geological disposal systems extend over tens of thousands of years, taking into account the radiotoxicity decay period of spent nuclear fuel. During this extensive period, the biosphere experiences multiple glacial cycles, and fluctuations in seawater amounts, attributed to the formation and melting of glaciers, lead to global sea level changes known as eustacy. These sea level changes can directly influence the land-sea interface and groundwater flow dynamics, consequently affecting the pathways of radionuclide transport - an essential element of dose assessment. Therefore, this study aims to investigate how glacial cycles and sea level changes impact radionuclide transport within geological disposal systems, especially in the biosphere. To achieve this objective, we obtained climate evolution data including sea level changes for the Korean Peninsula over a 200,000-years, simulated by a General Circulation Model (GCM). These data were then employed to predict site and hydrology evolutions. The study site was conceptualized biosphere of Artificial Disposal System (ADioS), and we utilized the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) to simulate hydrological evolution. These datasets, encompassing climate, site, and hydrology evolution, were collectively employed as inputs for the biosphere module of Adaptive Process-Based Total System Performance Assessment Framework (APro). Subsequently, the APro’s biosphere module calculated radionuclide transport in groundwater flow and its release into surface water bodies, considering the influences of glacial cycles and sea level changes. The results show that hydrologic changes due to sea level change are relatively minor, while the impact of sea level change on groundwater flow and discharge is significant. Additionally, we identified that among the water bodies within ADioS, including rivers, lakes, and oceans, the ocean exhibits the most substantial radionuclide outflow throughout the entire period. The spatiotemporal distributions of radionuclides computed within APro will be further processed into a grid format and used as input for the dose assessment module. Through this study, it was possible to determine the impact of long-term glacial cycles and sea level changes on radionuclide transport. Additionally, this module can serve as a valuable tool for providing the spatiotemporal variability of radionuclides required for enhanced dose assessments.

황해 동부 해안의 홀로세 해수면 변동 특성을 이해하고 시기 별 상승추세를 비교하기 위하여 지질학적 대리기 록과 기기관측 자료를 통합하여 분석하였다. 홀로세 동안 황해의 해수면은 초기에 약 10 mm/yr의 속도로 빠르게 상승 하고 중기를 거쳐 후기로 갈수록 해수면 상승률은 1 mm/yr 정도로 둔화되며, 20세기 해수면은 홀로세 후기보다 다소 빠르게 상승하였다. 빠른 상승으로 알려진 현재 해수면 상승률은 홀로세 초기와 중기의 상승추세와 비교할 때 사실 훨씬 낮거나 비슷하게 나타난다. 최근 조위계 자료는 황해 해수면이 21세기로 갈수록 상승률이 높아지고 있음을 나타낸 다. 이러한 상승 추세는 전 지구적 해수면 변화와 일치한다. 추가적으로, 연구지역에서 현재의 해수면 상승 추세는 이 산화탄소 농도와 해수표층온도의 증가율과 대비되며, 이는 인간활동에 수반된 지구온난화의 신호이다. 그러므로 황해 동부와 전세계의 해양에서 관찰되는 현 지구온난화에 의해 야기된 해수면 변화를 ‘인류세’ 해수면 변화라고 제안한다. 이 해수면변화는 조위계와 인공위성 고도계 같은 기기관측을 기반으로 하며, 계측시대를 의미한다. 이와 같이, 황해의 홀로세 해수면 변동은 대리기록으로, ‘인류세’ 해수면은 기기관측을 기반으로 한다.

국립해양조사원 39개소 조위관측소의 후빙기조륙운동(Glacial Isostatic Adjustment, GIA)에 의한 지각변동 속도를 ICE-3G와 ICE-5G 모델로 예측하였다. 또한 위도 32˚-38.5˚N, 경도 124˚-132˚E 범위의 한반도 지역을 0.5˚×0.5˚ 격자로 분할하고 각 격자점에서의 GIA 지각변동 속도를 계산하였다. 그 결과 ICE-3G 모델의 경우 한반도 GIA 수직 지각변동은 평균 0.33 mm/yr이고, ICE-5G 모델의 경우 평균 1.21 mm/yr의 속도로 지각변위가 발생하는 것으로 나타났다. 최신 Ice model인 ICE-5G 모델을 사용할 경우 한반도에서도 약 1 mm/yr 이상의 비교적 높은 GIA 수직 지각변동이 발생하므로 절대해수면 변동을 산정하기 위해서 GIA에 의한 수직변위를 보정해야 함을 확인하였다. 따라서 국립해양조사원에서 제공하는 13개 조위관측소의 상대해수면 변동률에서 ICE-5G 모델에 의한 GIA 지각변동 속도를 보정하여 절대해수면 변동률을 결정하였다. 절대해수면 상승속도를 분석한 결과 GIA 지각변동 속도를 보정한 절대해수면 변동률은 한반도 해역에서 평균 5.04 mm/yr의 상승속도를 나타냈으며, 제주 해역은 평균 8.84 mm/yr로 다른 해역보다 높은 이상 상승률을 나타냈다.