고준위방사성폐기물 심층처분장 모델링을 위한 불연속체 기반 수리-역학 복합거동 해석기법 현황 분석

권새하(Saeha Kwon),김광일(Kwang-Il Kim),이창수(Changsoo Lee),김진섭(Jin-Seop Kim),민기복(Ki-Bok Min) 한국암반공학회 2021 터널과지하공간 Vol.31 No.5

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 천연방벽은 방사성핵종의 누출을 방지 및 지연할 수 있는 수리학적 특성을 갖춰야 한다. 결정질 암반의 경우 불연속면에 의해 수리학적 성능이 결정되기 때문에, 불연속면의 수리-역학적 복합거동에 대한 자세한 모사가 필요하다. 불연속체 기반 해석기법은 불연속면의 생성, 전파, 변형, 미끄러짐과 같은 복잡한 거동을 구현할 수 있어 결정질 암반 모사에 적합하다. 본 연구에서는 불연속면에서의 수리-역학 복합거동에 초점을 맞추어, UDEC, 3DEC, PFC, DDA, FRACOD, TOUGH-UDEC과 같은 상용화된 불연속체 기반 수리-역학 복합거동 해석기법을 조사하였다. 블록 기반 불연속체 해석기법의 경우 주로 불연속면 상에서 진행되는 유체 유동을 바탕으로 수리-역학 복합거동을 해석하였고, 그중 일부는 다른 수리학적 해석기법과의 결합을 통하여 모델 전체에 대한 수리-역학적 복 합거동을 제공하였다. 입자 기반 불연속체 해석기법의 경우에는 입자 사이로 흐르는 유체를 반영하여 불 연속체 모델 전체에 해당하는 수리-역학적 복합거동 모사가 가능하다. 현재까지 상용화된 불연속체 기 반 복합거동 해석기법은 2차원 해석만 제공하거나, 수리학적 해석 성능이 떨어지고, 불연속면에서의 유 체 유동만 고려되거나, 자세한 수리학적 해석을 지원하지 않는 등의 한계점이 있어 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 정확한 수리-역학 모델링에는 적합하지 않을 수 있다. 본 기술보고에서 검토한 다양 한 해석기법들의 장단점을 참고하여 향후 처분시스템을 정확하고 자세하게 모사할 수 있는 불연속체 기 반 수리-역학 복합거동 해석기법의 개발이 필요하다. Natural barrier systems surrounding the geological repository for the high-level radioactive waste should guarantee the hydraulic performance for preventing or delaying the leakage of radionuclide. In the case of the behavior of a crystalline rock, the hydraulic performance tends to be decided by the existence of discontinuities, so the coupled hydro-mechanical(HM) processes on the discontinuities should be characterized. The discontinuum modelling can describe the complicated behavior of discontinuities including creation, propagation, deformation and slip, so it is appropriate to model the behavior of a crystalline rock. This paper investigated the coupled HM processes in discontinuum modelling such as UDEC, 3DEC, PFC, DDA, FRACOD and TOUGH-UDEC. Block-based discontinuum methods tend to describe the HM processes based on the fluid flow through the discontinuities, and some methods are combined with another numerical tool specialized in hydraulic analysis. Particle- based discontinuum modelling describes the overall HM processes based on the fluid flow among the particles. The discontinuum methods that are currently available have limitations: exclusive simulations for two-dimension, low hydraulic simulation efficiency, fracture-dominated fluid flow and simplified hydraulic analysis, so it could be improper to the modelling the geological repository. Based on the concepts of various discontinuum modelling compiled in this paper, the advanced numerical tools for describing the accurate coupled HM processes of the deep geological repository should be developed.

행정법상 신고의 유형과 해석기준에 관한 소고

조만형 한국공법학회 2010 公法硏究 Vol.39 No.2

Report as an act of public law of a private person has been used as a means of reducing regulations as an alternative to a permit system, which took too much control of free business activities of individuals. Due to various interpretations of the term report under individual administrative laws, however, the implication of reducing regulations has been weakening and limiting free activities of citizens in the name of a report, being deformed permit system or registration system. This has caused constant disputes between authorities of administration which want to regulate free business activities of individuals and individuals who want to work freely from administrative agencies. As a result, there is a need for a study which provides a legal ground that helps ensure legal stability of lives of citizens and guarantee business activities free from administrative regulations by standardizing types of reports under individual administrative laws and interpreting them under the standards and thereby clarifying legal effect, and this study responds to such a need. Reports under individual administrative laws consist of reports requiring acceptance, self-satisfying reports requiring no acceptance, and fact-confirming (or information-providing) reports, depending on the degree of regulation. Reports requiring acceptance have the same effect as relieved permit system or registration system, self-satisfying reports are those requiring no acceptance as defined in Article 40 of the Administrative Procedure Law. The legal effect or the degree of regulation varies among types of reports from a theoretical perspective, which means that the type of a report should be determined in the course of interpretation under the positive law. Since the key to the interpretation of a report lies in determining whether an acceptance is required or not, it is necessary to figure out how to interpret a report by dividing reports under the positive law into two categories. To tell the difference among these, it is critical to extract factors determining acceptance under the positive law and consider these factors from a collective perspective and thereby interpret reports with different effects. As a phased-in comprehensive standard of interpretation to define the type of each report under the positive law, this method of interpreting is expected to secure the stability of legal lives of citizens, guarantee their freedom and rights and reduce disputes surrounding the interpretation of reports. 私人의 공법행위로서 신고는 개인의 자유로운 영업활동을 과도하게 규제해 오던 허가제에 대한 대안으로서 규제완화의 수단으로 활용되어 왔다. 그러나 개별행정법에 나타난 신고라는 용어에 대한 해석이 다양한 유형으로 나타남으로 인하여 규제완화의 의의를 퇴색하게 하고, 변형된 허가제 또는 등록제로 변질되어 신고라는 미명하에 국민의 자유로운 활동에 제약적인 요소로 작용하고 있다. 이로부터 개인의 자유로운 영업활동을 규제하려는 행정의 주체와 행정기관으로부터 자유로운 영업활동을 영위하려는 개인 간에 끊임없는 분쟁을 키워왔다. 이러한 법 현실에서 개별 행정법상에 나타난 신고의 유형을 정형화하여 해석하고 그에 따른 법적인 효력을 분명히 하여 국민생활의 법적인 안정을 기하고 행정규제로부터 자유로운 영업활동을 보장할 수 있는 데에 공여할 연구가 필요하다는 인식하에 본 연구가 이루어졌다. 개별행정법에 나타난 신고는 규제의 정도에 따라 수리를 요하는 신고와 수리를 요하지 않는 자기완결적 신고 그리고 사실파악형(또는 정보제공적) 신고로 3분하여 구분할 수 있다. 수리를 요하는 신고는 완화된 허가제 또는 등록제와 같은 효력을 갖는 것이며, 자기완결적 신고는 행정절차법 제40조에 규정된 신고와 같은 수리가 필요 없는 신고에 해당한다. 그리고 사실파악형 신고는 행정기관에 협조적 차원에서 법령에서 의무화하고 있지만 법적인 효력을 가져오지 않는 사실행위에 불과하다. 이러한 강학상의 신고 유형에 따라 그 법적 효력 또는 규제의 정도가 달라지는데, 이는 실정법에 나타난 신고라는 용어를 해석과정에서 어떠한 유형에 해당하는지를 판단하여야 한다. 신고를 해석하는 데에 있어서의 문제점은 수리를 요하는 신고인지 수리를 요하지 않는 신고인지를 구분하는 것이 법리의 핵심이므로 실정법에서 사용되고 있는 신고를 양자로 구분하여 해석하는 방법론을 모색하여야 한다. 수리를 요하지 않는 신고와 사실파악형 신고는 구분하는 데에 큰 문제점은 없다. 수리를 요하는지를 파악해야 하는 이들의 구별기준은 실정법에 나타난 수리를 결정하는 요소들을 추출하는 것이다. 본고에서 신고의 유형의 구별기준이 되는 수리여부를 결정할 수 있는 실정법상의 요소로서 들 수 있는 것들은 다음과 같다. 첫째, 법률상에 수리에 관한 명시적 규정이 있는지의 여부, 둘째, 신고와 등록을 동시에 대비시켜 규정해 놓고 있는 사항인지의 여부, 셋째, 법률 연혁상 등록제에서 신고제로 개정된 규정인지의 여부, 넷째, 신고행위의 효력시기에 관한 규정이 있는지의 여부, 다섯째, 시설요건에 관한 규정을 두고 시설의 설치신고를 요구하는 경우, 여섯째, 지위양수자의 신고규정, 일곱째, 수리의 요건으로서 형식적 요건 외에 실질적 심사규정을 두고 있는지의 여부, 여덟째, 행정벌 규정이 무신고 행위에 대한 제재인지 아니면 신고의무불이행을 제재하는 것인지의 여부 등. 실정법의 내용이 이들 요소들을 담고 있을 때 그 요소들을 종합적으로 판단하여 법적 효력을 달리하는 신고의 유형으로 해석하여야 한다. 이렇게 해석하는 것이 실정법에 나타난 신고의 유형을 파악하는 데에 있어서 단면적이고 종합적으로 파악할 수 있는 해석기준이 될 수 있어서 국민의 법률생활의 법적 안정성을 확보하여 자유와 권리를 보장함은 물론 해석에 있어서의 분쟁을 완화시키는...

Numerical Analysis of Coupled Thermo-Hydro-Mechanical (THM) Behavior of In-situ Demonstration of Engineered Barrier System

Changsoo Lee,Jaewon Lee,Jae Owan Lee,Won-Jin Cho,Geon Young Kim 한국방사성폐기물학회 2019 방사성폐기물학회지 Vol.17 No.Special

고준위방사성폐기물 처분시스템에서는 방사성 핵종의 붕괴열과 암반으로부터의 지하수 유입으로 열응력 및 팽윤압의 발생으로 열-수리-역학적 복합거동(coupled thermo-hydro-mechanical behavior)이 예상되기 때문에 한국원자력연구원은 처분시스템 및 근계암반에서의 열-수리-역학적인 복합거동 특성을 평가하기 위해서 지하처분연구시설(KAERI Underground Research Tunnel, KURT)에서 2016년부터 현장시험(In-situ Demonstration of Engineered Barrier System, In-DEBS)을 수행 중에 있다. 본 연구에서는 In-DEBS 현장시험 데이터 분석하고 벤토나이트 완충재와 화강암반에서의 열-수리-역학적 복합거동 특성을 평가하기 위해 TOUGH2-MP/FLAC3D을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 또한 벤토나이트 블록과 KURT 화강암의 열-수리-역학적 복합거동 특성을 평가하기 위해 사용된 각각의 열, 수리, 그리고 역학적 모델의 적합성을 평가하고 자 현장시험에서 계측된 온도, 상대습도, 그리고 변위의 결과와 수치해석으로 계산된 결과를 비교하였다. 온도와 상대습도의 계산 결과를 현장 데이터와 비교·분석한 결과, 전체적으로 유사한 경향을 보일 뿐만 아니라 시간에 따라 변화하는 정량적인 값 역시 유사하게 나타났다. 역학적 해석 결과를 살펴보면, 계산된 변위의 전반적인 경향은 유사하지만 해석 결과가 계측 값에 비해 상대적으로 작게 나타났다. 축대칭 모델을 이용하여 In-DEBS 현장시험에서 관측된 열-수리-역학적 복합거동 특성을 전반적으로 평가할 수 있었지만, 벤토나이트 블록 및 KURT 암반에서의 열-수리-역학적 복합거동을 면밀히 살펴보기 위해서는 추후 터널의 형상과 주변 KURT 터널의 영향을 반영한 3차원 해석이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서 사용된 입력 물성과 열-수리-역학적 모델은 추후 In-DEBS 장기 거동 및 처분시스템에서의 열-수리-역학적 복합거동 특성을 평가하고 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Coupled thermo-hydraulic (TH) behavior is expected owing to a decay heat from high-level radioactive waste and water intake from rockmass in high-level radioactive waste disposal system. And coupled thermo-hydro-mechanical (THM) behavior is expected in high-level radioactive waste disposal system owing to thermal stress and swelling pressure generated by changes in temperature and saturation. Since 2016, an in-situ demonstration of an engineered barrier system (In-DEBS) at the KAERI Underground Research Tunnel (KURT) has been performed to investigate the coupled THM behavior in the high-level radioactive waste disposal system and nearby rockmass. In this study, a numerical simulation using TOUGH-MP/FLAC3D and an axisymmetric model was carried out to analyze the in-situ experimental data and estimate the coupled THM behavior. In addition, input parameters and THM models used in this study are evaluated and the practical applicability of TOUGH2-MP/FLAC3D to THM simulations is examined by comparison of in-situ data with calculation results. Temperature and relative humidity evolutions are well captured in the numerical simulation. In addition, even though the calculated displacement is relatively small, its evolution trend shows agreement with the in-situ data. The axisymmetric model was useful for analyzing coupled THM behavior in the In-DEBS experiment however, a 3D analysis including a consideration of the effect of KURT geometry is necessary to thoroughly investigate coupled THM behavior in the rockmass. The input parameters and the THM models in this study can be applied to predict the long-term behavior in the In-DEBS experiment and to carry out a performance assessment of the coupled THM behavior in a high-level radioactive waste disposal system.

유체 주입에 의한 단층의 수리역학적 거동 해석

박정욱(Jung-Wook Park),박의섭(Eui-Seob Park),김태현(Taehyun Kim),이창수(Changsoo Lee),이재원(Jaewon Lee) 한국암반공학회 2018 터널과지하공간 Vol.28 No.5

본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2019 프로젝트 Task B의 연구결과와 현황을 소개하였다. Task B의 주제는 ‘Fault slip modelling’으로 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성(미끄러짐, 전단파괴)과 수리역학적 거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 그 목적이 있다. 1단계 연구는 참가팀들이 연구주제에 대해 숙지하고, 벤치마크 모델을 대상으로 단층의 투수특성과 역학적 거동의 상호작용을 모사할 수 있는 해석코드를 개발할 수 있도록 하는 준비 단계의 연구이다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 사용하여 물 주입으로 인한 단층의 수리역학적 연계거동을 모사하였다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 두 가지 수리간극모델에 대하여 수리역학적 커플링 관계식을 수치화하였으며, 연속체 요소(수리모델)와 인터페이스 요소(역학모델)의 거동을 연계할 수 있는 해석기법을 제시하였다. 또한, 단층의 역학적 변형(간극의 변화)으로 인한 수리물성 변화와 기하학적 변화(해석 메쉬의 변형)를 수리해석에 반영할 수 있는 해석기법을 개발하였다. 다양한 압력의 물을 단계적으로 주입하고 이로 인해 유도되는 단층의 탄성거동 및 전단파괴(미끄러짐)에 대해 살펴보았으며, 수리간극의 변화 양상과 원인, 압력 분포와 주입율의 관계 등을 면밀히 검토하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 미끄러짐 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다. This study presents the research results and current status of the DECOVALEX-2019 project Task B. Task B named ‘Fault slip modelling’ is aiming at developing a numerical method to simulate the coupled hydro-mechanical behavior of fault, including slip or reactivation, induced by water injection. The first research step of Task B is a benchmark simulation which is designed for the modelling teams to familiarize themselves with the problem and to set up their own codes to reproduce the hydro-mechanical coupling between the fault hydraulic transmissivity and the mechanically-induced displacement. We reproduced the coupled hydro-mechanical process of fault slip using TOUGH-FLAC simulator. The fluid flow along a fault was modelled with solid elements and governed by Darcy`s law with the cubic law in TOUGH2, whereas the mechanical behavior of a single fault was represented by creating interface elements between two separating rock blocks in FLAC3D. A methodology to formulate the hydro-mechanical coupling relations of two different hydraulic aperture models and link the solid element of TOUGH2 and the interface element of FLAC3D was suggested. In addition, we developed a coupling module to update the changes in geometric features (mesh) and hydrological properties of fault caused by water injection at every calculation step for TOUGH-FLAC simulator. Then, the transient responses of the fault, including elastic deformation, reactivation, progressive evolutions of pathway, pressure distribution and water injection rate, to stepwise pressurization were examined during the simulations. The results of the simulations suggest that the developed model can provide a reasonable prediction of the hydro-mechanical behavior related to fault reactivation. The numerical model will be enhanced by continuing collaboration and interaction with other research teams of DECOLVAEX-2019 Task B and validated using the field data from fault activation experiments in a further study.

도심지 터널 용출수 발생구간에서의 수리 역해석 및 수리-역학 연계해석을 통한 안정성 해석 연구

박인준,송명규,신휴성,박용수,Park, Inn-Joon,Song, Myung-Gyu,Shin, Uyu-Soung,Park, Yong-Su 한국터널지하공간학회 2008 한국터널지하공간학회논문집 Vol.10 No.4

본 연구는 인천국제공항철도 신설 공사구간 중 서울지하철 2호선 하부에서 TRcM 공법으로 통과하는 구간의 수리 및 굴착 안정성에 대해 검토한 내용이다. 본 검토 대상 구간에서는 터널 굴착과정에서 하루 최대 86.4 ton의 예상치 못한 과다 용출수가 발생하였으며, 과다 용출수의 발생에 대한 원인 분석을 위해 관측정에서 계측된 지하수위 저하거동과 가장 적합한 수리해석 파라미터를 찾기 위한 수리 역해석을 실시하였다. 본 수리 역해석에서는 TRcM 구간에 접한 홍익대학교 정거장 굴착시의 측정된 자료중 TRcM 구간 굴착전까지의 지하수위 계측결과를 사용하였다. 암종별 수리전도계수와 서울지하철 2호선의 배수경계조건, 과업구간의 강우강도 등을 변화시켜가며 수리 역해석을 수행하였다. 그 결과 계측된 자료와 유사한 최종 지하수위 및 지하수위 저하 경향을 보이는 수리해석 조건을 얻을 수 있었다. 다음, 지반의 굴착에 의한 역학적 영향을 분석하기 위해 지하수를 고려하지 않은 역학적 해석을 수행하였다. 순수 역학적 해석 결과, 지표침하 0.85 mm, TRcM 구간 천단침하 1.32 mm 발생하는 것으로 나타났으며, 복합거동 해석결과 지표침하 1.2 mm, TRcM 구간 최대 천단침하 1.72 mm으로 나타나 지하수위 저하에 의해 추가 변위가 발생하나 침하량이 크지 않아 안정성에는 영향이 없는 것으로 분석되었다. Excessive amount of groundwater flowed into tunnel, while constructing Incheon international airport railway. Tunnel passes under subway line no. 2 with only 1.76 m below. To protect the existing structure, TRcM excavation method was applied. As station and construction shaft are already constructed, which are located back and forth of TRcM section, 86.4 ton per day of groundwater inflow is against expectation. To identify mechanism of excessive water inflow, hydraulic back analyses were performed. Then, hydro-mechanical coupled analysis were also performed with the hydrogeologic parameters identified, whose results are investigated for checking the stability of adjacent structures to the tunnel under construction. And a number of mechanical analyses were also performed to check the hydro-mechanical coupling effect. The result from the mechanical analysis shows that subsidence and tunnel ceiling displacement will be 0.85 mm and 1.32 mm. The result of hydro-mechanical couple analysis shows that subsidence and maximum tunnel ceiling displacement will be 1.2 mm and 1.72 mm. Additional displacements caused by groundwater draw down were identified, however, displacement is minute.

식생강화를 위한 다공성 소일 블록의 치수안정성 해석

박상우,안태진,안상호,권순현 한국습지학회 2013 한국습지학회지 Vol.15 No.1

본 연구에서는 자연친화적인 호안 블록의 현장 적용시 충분한 기술적인 검증과 구조적, 수리학적 안정성 검 토 등이 제대로 이루어지지 않고 있는 문제점을 개선하기 위해 생태적 기능을 확보할 수 있는 식생강화를 위한 다공성 소일 블록에 대하여 수리적 거동 변화에 따른 수리학적 안정성을 검토하였다. 대상구간을 선정 하여 수치해석 및 수리모형실험을 실시하였으며 수치해석을 위해 1차원 수치해석모형인 HEC-RAS와 2차원 수치해석모형인 RMA-2를 이용하여 1, 2차원 수치해석을 실시하였고, Froude 상사법칙을 적용하여 식생 유, 무에 따른 축척된 수리모형실험을 실시하였다. 수리모형실험의 경우 실험결과에 대한 타당성을 위해 축척된 수리모형실험의 유속 및 소류력 결과를 원형으로 환산하여 1, 2차원 수치해석결과와 동일한 조건하에 비교· 검토하였고 그 결과 비교적 일치된 결과가 나타난 것으로 확인되었으며 이에 따른 원형으로 환산된 소류력 결과를 기존 연구결과인 호안의 허용소류력과 비교함으로써 블록의 수리학적 안정성을 제시하였다.

In-DEBS 운영 초기 열-수리-역학적 복합거동 수치해석

이창수,이재원,이재완,조원진,김건영 한국방사성폐기물학회 2019 방사성폐기물학회지 Vol.17 No.Special

Coupled thermo-hydraulic (TH) behavior is expected owing to a decay heat from high-level radioactive waste and water intake from rockmass in high-level radioactive waste disposal system. And coupled thermo-hydro-mechanical (THM) behavior is expected in high-level radioactive waste disposal system owing to thermal stress and swelling pressure generated by changes in temperature and saturation. Since 2016, an in-situ demonstration of an engineered barrier system (In-DEBS) at the KAERI Underground Research Tunnel (KURT) has been performed to investigate the coupled THM behavior in the high-level radioactive waste disposal system and nearby rockmass. In this study, a numerical simulation using TOUGH-MP/FLAC3D and an axisymmetric model was carried out to analyze the in-situ experimental data and estimate the coupled THM behavior. In addition, input parameters and THM models used in this study are evaluated and the practical applicability of TOUGH2-MP/FLAC3D to THM simulations is examined by comparison of in-situ data with calculation results. Temperature and relative humidity evolutions are well captured in the numerical simulation. In addition, even though the calculated displacement is relatively small, its evolution trend shows agreement with the in-situ data. The axisymmetric model was useful for analyzing coupled THM behavior in the In-DEBS experiment however, a 3D analysis including a consideration of the effect of KURT geometry is necessary to thoroughly investigate coupled THM behavior in the rockmass. The input parameters and the THM models in this study can be applied to predict the long-term behavior in the In-DEBS experiment and to carry out a performance assessment of the coupled THM behavior in a high-level radioactive waste disposal system. 고준위방사성폐기물 처분시스템에서는 방사성 핵종의 붕괴열과 암반으로부터의 지하수 유입으로 열응력 및 팽윤압의 발생으로 열-수리-역학적 복합거동(coupled thermo-hydro-mechanical behavior)이 예상되기 때문에 한국원자력연구원은 처분시스템 및 근계암반에서의 열-수리-역학적인 복합거동 특성을 평가하기 위해서 지하처분연구시설(KAERI Underground Research Tunnel, KURT)에서 2016년부터 현장시험(In-situ Demonstration of Engineered Barrier System, In-DEBS)을 수행 중에 있다. 본 연구에서는 In-DEBS 현장시험 데이터 분석하고 벤토나이트 완충재와 화강암반에서의 열-수리-역학적 복합거동 특성을 평가하기 위해 TOUGH2-MP/FLAC3D을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 또한 벤토나이트 블록과 KURT 화강암의 열-수리-역학적 복합거동 특성을 평가하기 위해 사용된 각각의 열, 수리, 그리고 역학적 모델의 적합성을 평가하고자 현장시험에서 계측된 온도, 상대습도, 그리고 변위의 결과와 수치해석으로 계산된 결과를 비교하였다. 온도와 상대습도의 계산 결과를 현장 데이터와 비교·분석한 결과, 전체적으로 유사한 경향을 보일 뿐만 아니라 시간에 따라 변화하는 정량적인 값 역시 유사하게 나타났다. 역학적 해석 결과를 살펴보면, 계산된 변위의 전반적인 경향은 유사하지만 해석 결과가 계측 값에 비해 상대적으로 작게 나타났다. 축대칭 모델을 이용하여 In-DEBS 현장시험에서 관측된 열-수리-역학적 복합거동특성을 전반적으로 평가할 수 있었지만, 벤토나이트 블록 및 KURT 암반에서의 열-수리-역학적 복합거동을 면밀히 살펴보기위해서는 추후 터널의 형상과 주변 KURT 터널의 영향을 반영한 3차원 해석이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서 사용된입력 물성과 열-수리-역학적 모델은 추후 In-DEBS 장기 거동 및 처분시스템에서의 열-수리-역학적 복합거동 특성을 평가하고 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

유체 주입에 의한 단층 재활성 해석기법 개발

박정욱(Jung-Wook Park),김태현(Taehyun Kim),박의섭(Eui-Seob Park),이창수(Changsoo Lee) 한국암반공학회 2018 터널과지하공간 Vol.28 No.6

본 논문에서는 국제공동연구 DECOVALEX-2019 프로젝트의 일환으로 수행된 Task B Benchmark Model Test(BMT)의 연구 결과를 소개하였다. Task B는 ‘Fault slip modelling’을 연구주제로 하며, 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성과 수리역학적 연계거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 목적이 있다. BMT 시나리오 해석은 각 참가팀들의 수치모델이 단층의 수리역학적 연동거동을 적절히 모사할 수 있는지 교차검증함으로써 각 해석코드의 완성도를 높이기 위하여 수행되었으며, 주입압 적용 조건, 단층 물성, 수리역학적 연동해석 조건 등에 따라 7개의 해석 모델로 이루어져 있다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 이용하여, 역학적 변형으로 야기되는 단층의 수리적 물성변화와 간극의 기하학적 변화를 동시에 반영할 수 있는 수리역학적 커플링 모듈을 개발하였다. BMT 시나리오 해석을 위하여 Task B 1단계(Step 1) 연구에서 개발된 수치모델을 일부 수정하였고, 단층의 변형에 따른 압축률과 투수계수, 단층의 해석 메쉬의 변화가 해석에 반영될 수 있도록 하였다. 단층의 투수량계수와 저류계수가 단층 내 압력 분포, 주입수량, 변위, 응력 등 수리역학적 거동에 미치는 영향을 검토하였으며, 수정된 수치모델을 기수행된 1단계 연구에 적용하여 해석결과를 업데이트하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다. This study presents the research results of the BMT(Benchmark Model Test) simulations of the DECOVALEX-2019 project Task B. Task B named ‘Fault slip modelling’ is aiming at developing a numerical method to predict fault reactivation and the coupled hydro-mechanical behavior of fault. BMT scenario simulations of Task B were conducted to improve each numerical model of participating group by demonstrating the feasibility of reproducing the fault behavior induced by water injection. The BMT simulations consist of seven different conditions depending on injection pressure, fault properties and the hydro-mechanical coupling relations. TOUGH-FLAC simulator was used to reproduce the coupled hydro-mechanical process of fault slip. A coupling module to update the changes in hydrological properties and geometric features of the numerical mesh in the present study. We made modifications to the numerical model developed in Task B Step 1 to consider the changes in compressibility, Permeability and geometric features with hydraulic aperture of fault due to mechanical deformation. The effects of the storativity and transmissivity of the fault on the hydro-mechanical behavior such as the pressure distribution, injection rate, displacement and stress of the fault were examined, and the results of the previous step 1 simulation were updated using the modified numerical model. The simulation results indicate that the developed model can provide a reasonable prediction of the hydro-mechanical behavior related to fault reactivation. The numerical model will be enhanced by continuing interaction and collaboration with other research teams of DECOVALEX-2019 Task B and validated using the field experiment data in a further study.

수리조직도를 통한 농업용수공급 체계신뢰성해석

전정배 ( Jeongbae Jeon ),이형렬 ( Hyeongryeol Lee ),윤성수 ( Seongsoo Yoon ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

우리나라의 농업용수개발사업은 농업생산기반정비 사업의 일환으로 추진되었다. 여기에는 많은 수리구조물이 계획, 설계, 시공되었으며, 현재 유지관리되고 있다. 이들 시설물은 대부분 철근콘크리트를 주재료로 사용하고 있는데, 많은 부분에서 노후화가 진행 중에 있는 것으로 조사되고 있다. 더불어 최근 급격한 기후변화는 기설 구조물에 부과되는 하중의 크기가 변동하게 되어, 기존의 설계에서 반영할 수 없던 조건들이 발생하게 되었으며, 농업수리구조물에 대한 지역주민의 생각도 많이 변화하였다. 최근 연구되는 과제로 농업시설조직을 단순히 농업수리시설의 관점에서 보지 않고, 지역 자원의 관점에서 보는 연구, 농업시설물 보다 농업시설체계로서 판정하려는 연구, 수리조직에 대한 다양한 관점에서 재평가 하려는 복잡계 연구, 농업시설을 사회안정성 또는 사회취약성 측면에서 평가하는 연구들이 수행되고 있다. 본 연구에서는 농업수리구조물에 대한 사회적, 환경적 요인의 변화를 바탕으로 체계확률신뢰성기법에 기반을 두고, 수리시설의 안전성을 연구하고자 한다. 이를 위해 실제 운영되고 있는 농업수리조직을 문헌조사와 현장조사를 통해 시스템 체계를 모델링으로 구성하고, 각 시스템 요소별 부과되는 하중의 변화, 재료의 확률변동성을 조사하여 개별 신뢰성지수를 산정하며, 이를 체계신뢰성지수로 변화한다. 개별요소의 안전성 해석은 재료별 한계상태 방정식을 구성하여 안전의 여유 함수를 설정하고, 시뮬레이션을 통해 결정한다. 따라서 본 연구에서는 기설 운영 중인 수리조직을 대상으로, 저수지 수원공으로부터 간선수로, 지선수로, 분수문, 양수장, 배수장 등의 수리조직에 포함되는 개별적인 구조물의 신뢰성을 검토하고, 용수조직도의 체계를 설정하여 설정에 체계에 따라 전체시스템에서 신뢰성을 해석하고자 한다. 본 연구를 통해 농업시설이 확률적 안전성을 평가할 수 있는 체계를 구성하며, 지역사회안정성에 미치는 영향을 고찰한다.

수리전도도의 불확실성을 고려한 학률론적 지하수 유동해석에 관한 연구

류동우(Dong-Woo Ryu),손봉기(Bong-Ki Son),송원경(Won-Kyoung Song),주광수(Kwang-Soo Joo) 한국암반공학회 2005 터널과지하공간 Vol.15 No.2

도심지 지하철 및 산악 터널의 굴착과 관련한 지하수 유동 해석 및 환경 영향 평가를 위해 3차원 유한차분 모형인 MODFLOW가 널리 이용되고 있는 추세이다. 수치해석 결과는 일반적으로 경계조건, 초기조건, 개념 모델 설정 및 수리 물성치 등에 의해 차이가 난다. 따라서 대상 해석 영역의 실제 상황을 반영한 지하수 모델링은 매우 중요하다. 일반적으로 지하수 유동 해석과 관련한 많은 경우, 경계 조건 설정보다는 수리 물성치의 결정에 어려움이 많으며, 이는 제한된 조사나 실험 결과로부터 전체 대상 영역의 매질을 결정하기 때문이다. 본 연구에서는 모의 담금질(SA : Simulated Annealing) 기법을 활용하여 지반 조사 자료, 특히 물리탐사 결과 이미지와 제한된 개소의 수리 전도도 자료를 병합하여 수리 매질들을 실현시켰다. 지구통계학적 등가 매질들을 대상으로 하여 수리 전도도의 불확실성을 고려한 지하수 유동 해석을 수행하였다. 지하수 환경 영향 평가 및 터널 내 유입 지하수 문제에 있어 수리 전도도의 불확실성을 고려함으로써 확률론적 접근이 가능하였다. MODFLOW, 3-D finite difference code, is widely used to model groundwater flow and has been used to assess the effect of excavations on the groundwater system due to construction of subways and mountain tunnels. The results of numerical analysis depend on boundary conditions, initial conditions, conceptual models and hydrogeological properties. Therefore, its accuracy can only be enhanced using more realistic and field oriented input parameters. In this study, SA(simulated annealing) was used to integrate hydraulic conductivities from a few of injection tests with geophysical reference images. The realizations of hydraulic conductivity random field are obtained and then groundwater flows in each geostatisticallv equivalent media are analyzed with a numerical simulation. This approach can give probabilistic results of groundwater flow modeling considering the uncertainty of hydrogeological medium. In other words, this approach makes it possible to quantify the propagation of uncertainty of hydraulic conductivities into groundwater flow.