강변여과수 부지 내 충적층 지하수의 수질특성과 변화

현승규,우남칠,신우식,함세영,Hyun Seung-Gyu,Woo Nam-C.,Shin Woo-Sik,Hamm Se-Yeong 대한자원환경지질학회 2006 자원환경지질 Vol.39 No.2

경상남도 창원시 대산면에 위치하는 강변여과수 개발을 위한 충적층 지하수의 수질특성과 변화양상을 조사하였다. 지하수의 총용존고형물(TDS)은 3월에 비해 3월에 상당히 낮은 값을 보이며, 관측정에서 나타난 계절에 따른 용존산소 농도 변화 역시 강우의 함양으로 인한 지하수의 희석현상이 원인으로 판단된다. 충적층 지하수의 철(Fe)과 망간 (Mn)에 의한 오염현상은 지하수의 심도에 따른 용존산소의 감소에 따른 환원환경의 발생에 기인하며, 철은 비정질의 산화침전물이, 망간은 $MnCO_3$와 같은 탄산염 광물들이 주요 반응물질로 나타났다. 질산성질소$(NO_3-N)$에 의한 오염현상은 지하수 채취 심도에서의 산화환원 환경과 탈질반응이 중요한 역할을 한다. 질산성질소의 불규칙한 분포는 질산성질소가 관측지점 주변의 충적층의 농업시설에서 유입된 것을 지시한다. 연구부지의 관측정들 중 DS-2, D-2, DS-3, SJ-1 및 SJ-3은 주 대수층인 모래/자갈층을 관통하지 못해서, 취수정의 수질변화를 감시하는 모니터링 기능이 제한될 수 밖에 없었다. 나아가, 강변여과수 시설부지에서는, 적어도 여과부지로 사용되는 충적층에 대해서는 농업활동의 제한 등 적절한 오염방지대책이 시행되어야 한다. Characteristics and changes of groundwater qualify were investigated in a riverbank filtration area at Daesan-myeon, Changwon City, Korea. The total dissolved solids (TDS) in groundwater samples collected in October were much less than that in March, indicating the mixing with recharged water from precipitation, as well as the changes of dissolved oxygen profiles at monitoring wells from March to October. Redox processes at depths appeared to trigger Fe and Mn contamination of groundwater in riverbank deposits. Amorphous oxyhydroxides md carbonate minerals such as $MnCO_3$ were probably the reactive phases for dissolved Fe and Mn, respectively. Groundwater contamination by nitrate-nitrogen $(NO_3-N)$ was controlled by the redox processes and subsequent denitrification at the sampled depths. Distribution of $NO_3-N$ concentrations at monitoring wells suggested that the nitrate contaminants were originated from agricultural facilities on the riverbank deposits. Some of monitoring wells, DS-2, D-2, DS-3, SJ-1, and SJ-3, were only partially penetrated into the sand/gravel aquifer, and subsequently, could not fully function to detect the water quality changes for the pumping wells. Proper measures, with regulating agricultural activities in the riverbank deposits, should be carried out to prevent groundwater contamination of the riverbank filtration area.

저농도 KMnO₄를 이용한 TCE의 산화제거에서 자연유기물(2S101H)의 영향

현승규(Seung Gyu Hyun),우남칠(Nam Chil Woo),이응석(Eung Suk Lee),F. W. Schwartz,이기철(Ki Chul Lee),우명하(Myung Ha Woo) 대한환경공학회 2005 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2005 No.12

TCE로 오염된 지하수를 과량의 KMnO₄를 이용한 In-Situ 산화처리 방법으로 복원할 때, TCE를 제거하고 남는 KMnO₄는 또 다른 지하수 오염원으로 존재할 수 있다. 그리고 In-situ 방식의 산화처리는 토양과 암반 내에 존재하는 자연 유기물질(NOM)도 KMnO₄에 의해 산화되기 때문에, 결과적으로 TCE나 다른 오염물질의 제거 효율성을 감소시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 이 연구에서는 저농도의 KMnO₄를 이용하여 TCE를 제거할 경우의 반응 특성을 확인하는 것과 이 반응에서 NOM(2H₂01S)의 역할을 확인하였다. 저농도의 KMnO₄(0.126 mM, 19.97 mg/L)와 TCE(about 0.05 mM, 4.4 mg/L at 10 min.)를 반응시킨 결과, 고농도(1 mM)의 KMnO₄를 이용한 연구결과와는 달리 느린 반응 특성을 보이고 있다. 이 반응에서 TCE의 제거 반감기(T(1/2))는 60분과 90분 사이에 나타나며, 1,020분에서 완전 제거된다. 본 연구에서 얻어진 [TCE]와 [KMnO₄]사이의 2차 반응속도 상수는 0.58 mol(-1)Ls(-1)의 값을 나타내었다. KMnO₄(0.1 mM)과 TCE(0.05 mM)의 반응에서 NOM(2S101H)(0.1 mM)의 영향은 TCE의 제거율을 낮추고 있다(k(1`)=1.3×10(-5)s(-1), k2 = 0.135 mol(-1)Ls(-1)). TCE의 제거 반감기(T(1/2))는 180분과 240분 상에서 나타나며, 반응 종료(1,020분)시에 TCE는 완전히 제거 되지 않고, 1.18 mg/L가 잔존한다. 이와 같이 저농도의 KMnO₄를 사용하여 TCE를 제거할 경우, 고농도의 KMnO₄를 사용할 때와 비교하여 TCE를 제거하기 위해서는 더 많은 시간이 요구된다. 또한 NOM(2S101H)를 사용하여 지하수 혹은 토양 내에 존재하는 유기물질을 가정한 실험에서, NOM은 KMnO₄의 소모량을 증대시키고 결과적으로 TCE의 제거율을 낮춘다는 사실을 정량적으로 확인하였다.

원자력 시설 부지의 규제기준 및 개선방향

현승규(Seung Gyu Hyun),심택모(Taekmo Shim) 대한지질학회 2016 대한지질학회 학술대회 Vol.2016 No.10

고준위방사성폐기물 처분시설 부지의 수리지질학적 특성 조사 및 평가 규제요건(안)

현승규(Seung Gyu Hyun),심택모(Taekmo Shim),진소범(Sobeom Jin),배재석(Jae Seok Bae) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

고준위방사성폐기물의 처분에 적합한 지질학적 환경을 선택하고 환경의 주요 특징을 활용하는 저장소 설계 및 공학적 방벽 시스템(EBS)을 적용하여 최종적으로 방사성핵종이 환경으로 누출되더라도 환경에 대한 방사선학적 영향이 제한치 이내에 있게 하는 것이 지질학적 처분 시스템의 목표이다. 이러한 목표를 달성하기 위해 요구되는 환경 중에서 수리지질학적 특성과 연계되는 것은 최소 수만년 동안 안정적으로 유지될 것으로 나타나는 저장소 심도에서의 낮은 지하수 함량 및 흐름이다. 이와 같이 방사성폐기물의 지질학적 처분을 위해서는 처분시설 부지의 수리지질학적 특성을 적절하게 조사 및 평가하여 처분시설 설계, 안전성 평가 등에 이용하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 IAEA Specific Safety Requirements No. SSR-5 (Disposal of Radioactive Waste) 요구사항 2에 부합하는 고준위방사성폐기물 처분시설 부지특성보고서 작성지침 고시(안) 개발 관련하여 수리지질학적 특성의 조사 및 평가에 대한 규제요건(안)을 다음과 같이 도출하였다. 가. 처분시설 부지를 포함하는 광역적, 국지적 및 부지 규모의 지하수 흐름 특성을 이해할 수 있도록 하천유역, 함양 지역 및 배출 지역에 대한 조사·평가 내용을 제시하여야 한다. 이와 관련하여 지하수 함양 및 배수에 영향을 미칠 수 있는 지하수 관정들의 위치와 양수량, 지하수위 관측 자료를 포함하여 기술하여 한다. 나. 처분시설이 위치하는 부지의 기반암 특성과 지질학적 구조들을 고려한 지하수 흐름 특성 평가 대상 영역에 분포하는 지하매질의 수리전도도 혹은 투수량계수, 저류계수, 비저류계수, 비산출율, 유효공극률와 지하수의 공간적 수두, 밀도 및 점도 분포 자료, 지하매질의 수리학적 연결성에 대한 평가 내용을 제시하여야 한다. 이때 수리지질학적 특성 조사·평가를 위해 이용된 조사 방법들과 조사·평가 활동이 품질보증 체계 내에서 수행되었음을 확인할 수 있는 내용들이 포함되어야 한다. 다. 지하수 흐름에 따른 용질 유동과 관련하여 지하매질의 공극율, 분산지수 및 확산계수, 분배계수가 제시되어야 한다. 이와 같은 항목에 대해 적용된 조사 방법들이 기술 내용에 포함되어야 한다. 라. 수리지질학적 특성에 대한 조사·평가를 위해 적용되는 지구물리 검층 및 흐름 검층에 대한 내용을 제시하여야 한다.

방사성폐기물 처분시설 부지특성 조사 및 평가 규제요건(안)

현승규(Seung Gyu Hyun),심택모(Taekmo Shim),진소범(Sobeom Jin),최호선(Hoseon Choi),양준모(Junmo Yang),최강룡(Kang Ryong Choi),박선종(Sunjong Park),이세현(Sei Hyun Lee),우현동(Hyeon Dong Woo),박보나(Bona Park),배재석(Jae Seok Bae) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

방사성폐기물의 지질학적 처분은 공학적 방벽 및 천연방벽의 종합적인 조합에 의해 이루어지며, 이를 위해서는 처분시설이 위치하는 부지에 대한 부지특성화를 통해 처분시설 설계, 장기안전성 평가 등을 통해 처분시설의 안전성이 확인된다. 이와 같이 고준위방사성폐기물의 심층 처분 안전성 평가와 관련한 부지특성 조사 및 평가에 대한 규제요건은 처분프로그램의 이행 단계에 적합하게 되어야 한다. US NRC 10 CFR Part 60(Disposal of High-Level Radioactive Wastes in Geological Repositories)는 인허가 이전 검토, 건설허가 단계 등에서 처분시설 부지의 특성에 대한 요건을 제시하고 있으며, 이에 따라 US NRC는 DOW가 1988년에 제출한 Site Characterization Plan을 검토하여 NUREG-1347 (NRC Staff Site Characterization Analysis of the Department of Energy’s Site Characterization Plan, Yucca Mountain Site, Nevada)을 발행하였다. IAEA Specific Safety Requirements No. SSR-5 (Disposal of Radioactive Waste) 요구사항 2는 ‘규제기관은 방사성 폐기물을 위한 서로 다른 유형의 처분시설 개발을 위한 규제 요건을 수립하여야 하며, 다양한 단계의 인·허가 과정에 대한 요건에 부합되는 절차를 수립하여야 한다.’고 정하고 있다. 그러나 현재 원자력안전법 체계 내에서는 고준위방사성폐기물 처분시설 부지특성 조사 및 평가에 관한 상세 요건이 마련되지 않은 실정이다. 2018년 4월부터 수행된 본 연구[고준위방사성폐기물 처분시설 부지특성 평가 및 조사를 위한 기준개발]의 목표 중 하나인 고준위방사성폐기물 처분시설 부지특성보고서 작성지침 고시(안) 개발 관련하여 부지특성 현황, 처분시설의 설계·건설·운영·폐쇄, 장기처분안전성 평가 측면에서 요구되는 부지특성 분야별(지질학적 및 지구물리학적 특성, 수리지질학적 특성, 수리지화학적 특성, 암반공학적 특성, 암반의 열적 특성, 암반 내 오염물질 이동특성, 생태계 특성) 조사 및 평가에 대한 규제요건(안)을 도출하였다.

구두발표 : 원자력시설 부지감시 규제현황

이현우 ( Hyun Woo Lee ),최호선 ( Ho Seon Choi ),현승규 ( Seung Gyu Hyun ),노명현 ( Myung Hyun Noh ),임창복 ( Chang Bok Im ) 대한지질공학회 2013 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2013 No.2

실시간 다중 샘플링방식 지하투과레이더 기법을 활용한 국내외 수리지질학적 특성 조사에 대한 적용성 연구

유영철 ( Youngchul Yu ),현승규 ( Seung Gyu Hyun ),최호선 ( Hoseon Choi ) 대한지질공학회 2022 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2022 No.2

고준위방사성폐기물 처분시설 부지 암반역학적 특성 조사 규제요건(안)

박보나(Bona Park),현승규(Seung Gyu Hyun) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

미국은 고준위방사성폐기물 처분시설 부지 특성화를 위한 조사에 대하여 1960년대부터 Yucca Mountain 프로젝트를 기반으로 규제요건 마련을 위한 연구를 수행하였으며, 1980년대에 고준위방사성폐기물의 지층처분 관련 규제체계의 기틀(10 CFR Part 60 "Disposal of High-level Radioactive Wastes in Geologic Repositories")을 마련하였다. 10 CFR Part 60에 따르면, 고준위방사성폐기물 처분시설은 부지 사전승인이 필요하며 규제기관(NRC)은 신청자(아마 미국 에너지국(DOE) 산하의 기관이 될 것)로부터 부지 사전승인에 필요한 부지특성화 계획(Site Characterization Plans, SCP)을 제출하도록 절차상으로 규정하고 있다. 본 연구는 고준위방사성폐기물 처분시설 부지 선정 기준(10 CFR 60.122 "Siting criteria") 및 부지특성화계획(SCP)에 포함되어야 하는 내용(10 CFR 60.17 "Contents of site characterization plan.")과 더불어 부지 사전승인을 위해 신청자가 제출해야 하는 부지 특성화 계획(SCP)에 포함되어야 하는 내용에 대한 세부지침(NRC Reg. Guide 4.17 "Standard format and content of site characterization plans for high-level waste geologic repositories")을 참고하여 미국에서 부지 특성화를 위해 수행되는 조사에 대한 일반적인 내용과 함께 부지의 암반역학적 특성 조사 관련 항목을 중점적으로 파악하였다. 또한, 이 항목을 국내에서 수행한 연구를 통해 도출한 고준위방사성폐기물 처분시설 부지 암반역학적 특성 조사 규제요건(안)과 비교하였다. 부지의 암반역학적 인자(연속체 형태의 암반의 특성, 현장 규모(Large-scale)에서의 암반역학적 특성, 암반 내 불연속면의 특성, 열적 및 열역학적 물성) 및 현지 응력 분포 특성을 파악하기 위한 실내시험 및 현장시험에 관한 사항, 그외 지질공학적/지반공학적 특성이나 암반의 굴착 특성을 규명하기 위한 조사를 상호 비교함으로써, 기존에 도출한 국내의 고준위방사성폐기물 처분시설 부지 암반역학적 특성 조사 규제요건(안)의 적절성을 검토하였다.

경주지진 원인단층을 고려한 처분시설 부지의 지진안전성 예비 평가 - RWD 지진관측소를 중심으로

최호선(Hoseon Choi),현승규(Seung Gyu Hyun) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

국내 방사성폐기물 처분시설 부지의 지진안전성 평가절차는 원자력발전소 부지의 지진안전성 평가절차와 거의 동일하다. 즉, 부지반경 320 km 지역의 지진 및 지질특성 평가 그리고 부지반경 8 km 지역에 대한 정밀지질조사를 통해 부지에서 예상되는 최대지진동에 안전여유를 감안하고, 활동성단층에 의한 지진동 및 지표변형도 고려하여, 최대지진동과 설계지진동을 비교하는 것이다. 모사 결과는 시나리오 지진에 대한 중·저준위 방사성폐기물 처분시설 부지의 설계지진동 적절성의 간접적인 확인에 활용할 수 있다. 그러나, 현재 경주지진 원인단층에 대한 지질, 지진 및 지구물리 방법에 의한 다양한 연구가 수행되고 있어 상기 시나리오 지진은 수정될 수 있다. 또한, 설계지진동 적절성의 직접적인 확인을 위해, 처분시설 부지의 설계지진동이 정의되는 위치에서의 지진계측자료를 이용한 강진동 모사를 수행할 필요가 있다.

부지특성 조사 및 평가를 위한 지구물리검층 방법의 품질관리

황세호(Seho Hwang),신제현(Jehyun Shin),현승규(Seung Gyu Hyun) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

방사성폐기물 처분시설 부지에 대한 부지특성 조사 및 평가는 지표 지질, 물리탐사 등의 지표 조사 후에 심부 지질학적 부지특성의 상세한 정보를 파악하기 위하여 대표적인 위치를 선정하여 시추공을 굴착한다. 시추공 내 물리검층, 수리시험, 역학시험 등의 원위치 시험과 모니터링 등을 통해 심부의 부지특성을 평가한다. 물리검층 결과의 주요 활용 영역은 시추공 설치 적합성 확인과 더불어 지질학적 특성(단열분포와 암종 등), 수리지질학적 특성, 암반역학적 및 열적 특성 등의 분야에서 이용된다. 물리검층 자료는 코어주상도, 실내 물성/역학 시험, 수리 및 역학 원위치 시험에서 대상 구간의 참조에 강력한 도구로 활용되며 다양한 시험결과의 해석에도 활용성이 높다. 물리검층의 장점으로는 조밀한 간격으로 연속적 측정이 가능하고, 측정 체적이 크며, 반복적으로 측정을 할 수 있다는 것이다. 이런 장점을 갖는 물리검층을 통해 단층 파쇄대 물성 확인, 단열의 수리특성 평가 등을 수행할 수 있다. 반면 물리검층의 단점은 지층 물성의 직접적 측정 및 간접적 추정에 있어서 일부 측정 장비의 정밀도 및 정확도는 검층 속도, 시추공의 지름 변화, 공내수의 특성 등 다양한 시추공 환경에 영향을 받을 수 있으므로 사용전 검층장비에 대한 보정이 필요하다는 것이다. 이러한 측정 장비에 대해 적절한 보정 등이 이루어지지 않는다면 조사 자료의 품질이 저해될 수 있으며, 자료의 신뢰도가 낮아진다. 따라서 지질학적 특성(단열분포와 암종 등), 수리지질학적 특성, 암반역학적 및 열적 특성 등 활용 분야 별 물리검층을 위해서 방사능동위원소, 전기, 초음파, 광학 등의 매우 다양한 센서들을 시추공 내 사용함에 따라 장비의 성능구현의 적절성과 관련된 교정(calibration)이나 시추공 환경영향 보정(correction) 등에 대한 과정과 절차를 명확하게 할 필요가 있다. 이와 같은 과정은 물리검층 측정값에 대한 신뢰성을 보증하는 과정으로 이해할 수 있으며 체계화된 품질관리에 대한 문서화가 필요하다. 본 연구에서는 방사성 폐기물 처분시설 부지평가와 관련하여 물리검층 방법에 대한 품질관리 중요성과 앞으로의 과제를 현재까지 국내에서 수행한 물리검층의 품질관리와 스웨덴 SKB에서 수행한 사례를 중심으로 소개하고자 한다.