다중심도 지하수 모니터링 시스템 Westbay System

1) 소개

기존 다중심도 모니터링 방식의 한계

데이터가 많을수록 데이터 분석 퀄리티는 높아집니다. 하지만 이를 얻기 위해선 어떻게 하고 있나요?

지하수 모니터링 역시 마찬가지입니다.

여러 심도에서 지하수를 모니터링하기 위한 과거의 방식을 살펴보자면,

위 그림과 같은 관정 클러스터를 확인할 수 있습니다. 다른 깊이로 여러 개의 시추공을 뚫고, 관정을 구축하는 방식입니다.

과연 이것이 좋은 데이터를 얻기 위한 방법일까요?

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완전히 새로운 다중심도 지하수 모니터링!

Westbay Instruments는 1975년 Frank Patton 박사에 의해 웨스트 밴쿠버에서 설립된 지하 모니터링 전문회사입니다.

약 50년에 걸쳐 지속적으로 기술을 개발하여 정밀하고 장기간 안정성이 보장되는 모니터링 솔루션을 제공하고 있습니다.

다중심도 지하수 모니터링 테크놀로지

Multilevel grondwater monitoring technology

Westbay 시스템은 다중심도 지하수 모니터링 기술로, 단일 시추공 내 여러 구역에서 수리전도도 테스트, 유체 압력 모니터링, 그리고 유체 샘플 채취가 가능합니다.

Westbay 시스템은 패커(Packer)로 구획을 분리해 특정 깊이를 독립된 모니터링 구역으로 만들 수 있습니다.

그리고 각 모니터링 구역에는 밸브 포트(Valved ports)를 사용해 포트를 개방한 뒤, 각종 모니터링을 수행할 수 있습니다.

그리고 펌핑 포트(Pumping ports)를 사용해 유체를 주입하거나 배출할 수 있습니다.

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그리고 와이어라인 케이블을 통해 특정 깊이로 이동하고, 측정된 데이터를 지상으로 전송하여 실시간 분석합니다.

이러한 시스템 구성으로 인해 센서와 장비를 재배치가 간편합니다. 장기 신뢰성을 보장하여 25년 이상 운영된 시추공도 있다고 합니다.

Westbay 시스템을 활용하면 압력프로파일, 대수성 시험, 수질 분석 데이터 등 다양한 유형의 데이터를 동시에 확보할 수 있으며,

이를 통해 수리지질학적 정보의 중요한 기초 자료를 구축할 수 있습니다.

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다중심도 지하수 모니터링 시스템 Westbay는 광산업, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용되고 있지만

특히, 방사성 폐기물 처분 시설 관리에도 반드시 필요한 장비로 최근에 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다.

방폐장은 일반적으로 수백에서 수천 미터에 이르는 매우 깊은 지층에 위치하고 있습니다.

다양한 지질층을 통과하는 지하수의 흐름을 정밀하게 이해하는 것이 필수적입니다.

또한, 방사성 폐기물이 안전하게 격리되려면 방폐장 주변의 지하수 흐름을 면밀히 감시하여, 방사성 핵종이 용해돼 이동하는 것을 막기 위해 다층 모니터링이 필수적입니다.

프랑스와 캐나다의 방사성 폐기물 처리장에서 Westbay 시스템을 이용해 폐기물 격리 안전성을 평가하고, 장기적 안정성 연구에 활용하고 있다고 합니다. 

고준위 방사성 폐기물 처리를 위한 정책과 기술 개발이 본격적으로 추진되고 있습니다.

최근 '고준위 방사성폐기물 관리에 관한 특별법'이 제정되면서 중간저장시설과 영구처분시설 구축 계획이 구체화되었으며,

2050년까지 중간저장시설을 확보하고 2060년까지 최종 처분시설을 마련하는 목표가 설정되었습니다.

또한, 안전한 부지 선정과 과학적 모니터링이 필수적이라는 점에서 지속적인 연구개발이 진행되고 있습니다.

고준위 특별법

과학적 지질조사와 민주적 절차를 통해 고준위 관리시설(중간저장, 영구처분) 부지를 찾아 건설 및 운영하기 위한 법

안전한 고준위방사성폐기물 관리를 위한 첫걸음 'URL 연구용지하연구시설'  ▶ https://youtu.be/5lLCh3C89hY

이러한 맥락에서, 고준위 방사성 폐기물 처리는 철저한 과학 기반 프로그램과 정밀한 모니터링 기술을 요구합니다.

고도로 규제된 시설에서는 높은 정확도, 반복성, 유지보수 용이성을 갖춘 시스템이 필수적입니다.

ANDRA (프랑스 방사성 폐기물 관리기관)

ANDRA는 프랑스 내 방사성 폐기물의 장기적인 안전 관리를 책임지고 있습니다.

ANDRA의 목표는 방사성 물질의 유출 및 확산을 방지하여 인간과 환경을 보호하고, 방사능이 안전한 수준으로 감소할 때까지 폐기물을 환경과 격리하는 것입니다.

이를 위해 폐기물 발생부터 최종 처분까지 전 과정에 걸쳐 철저한 관리를 수행하고 있습니다.

Meuse/Haute Marne 연구소

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ANDRA는 고준위 및 중준위 방사성 폐기물의 심층 점토층(Argillite) 저장소 처분 가능성을 연구하기 위해 1999년 Bure 지역에 Meuse/Haute Marne 연구소를 설립했습니다.

약 490 m 깊이의 Argillite층을 굴착하기로 했고, 터널 건설이 상부 지질 구조에 미치는 영향을 효과적으로 모니터링하고자 했습니다.

이를 위해 Bure 부지의 지하수 조건 변화를 정밀하게 관측하기 위해 Westbay 다중심도 지하수 모니터링 기술을 도입했습니다.

Westbay System의 모니터링 성과

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총 6개의 Westbay 시스템이 개방된 암반 시추공에 설치되어 최대 450 m 깊이까지 지하수 환경을 탐사했습니다.

Westbay 시스템의 유연한 설계 덕분에 각 관정에서 흐름이 발생하는 구간(플로잉존)과 다양한 지질 구조 사이의 전이 구간 등

관심 있는 모든 지점을 상세하게 모니터링할 수 있었습니다.

이후에는 550 m 이상의 심도까지 탐사가 가능한 시스템이 추가로 설치되어 암반의 대규모 수리학적 특성을 파악하고, 굴착으로 인한 영향을 추적하는 데 활용되었습니다.

본 프로젝트 책임자는 Westbay 시스템이 상부 대수층에 미치는 배수 효과를 모니터링하고,

장기적인 수위 변화를 측정하는 데 필요한 요구 사항을 완벽하게 충족한다고 평가했습니다.

웨스트베이시스템은 이미 해외 여러 국가에서 방사성 폐기물 저장소의 지하수 모니터링을 위한 핵심 기술로 자리잡았으며, 그 성능과 신뢰성을 현장에서 입증해 왔습니다.

특히 국내에서도 최근 「고준위방사성폐기물 관리 특별법」이 제정되며, 장기적인 안전성을 담보하기 위한 정밀한 수리학적 조사와 모니터링의 중요성이 더욱 부각되고 있습니다.

이제는 단순한 계측을 넘어, 데이터의 신뢰성과 장기 운영 효율성까지 고려한 스마트한 솔루션이 요구되는 시점입니다.

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씨앤에치아이앤씨는 웨스트베이시스템의 도입을 통해 보다 높은 수준의 기술 적용을 선도하고자 하며,

단순한 장비 공급을 넘어 현장 맞춤형 설계, 지속적인 기술 개선까지 아우르는 전문 기술 파트너로서 함께하고자 합니다.

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