심부 지질 처분장에서 완충재로 사용되는 벤토나이트는 장기간 고온 및 강알칼리 환경에 노출되며, 시간이 지남에 따라 물리적 성능이 저하된다. 고온 강알칼리 조건에서 벤토나이트 물리적 성능의 경과 특성을 연구하기 위해 MX-80 벤토나이트 분말을 서로 다른 시간( t=0, 15, 30, 45, 60, 90일 ) 동안 고온 강알칼리 처리(온도 T=90 ℃, 알칼리 용액 농도 C_NaOH=0.5 mol/L)하였다. 실내 실험을 통해 MX-80 벤토나이트의 비중, 비표면적 및 팽창 지수 등 물리적 성능 지표가 반응 시간 t에 따라 어떻게 변하는지 조사하였으며, 일부 대표 샘플에 대해 X선 회절(XRD) 및 열중량 분석(TGA)을 실시하여 고온 강알칼리 조건에서 벤토나이트 물리적 성능의 경과 특성을 미시적으로 설명하였다. 결과는 고온 강알칼리 처리 후 MX-80 벤토나이트의 비중, 비표면적 및 팽창 지수가 0~45일 사이에 급격히 감소하고 45일 이후에 안정화되었으며, 90일 후 각각 13.6%, 18.5%, 58.1% 감소하였음을 보여주었다; 벤토나이트의 주요 광물인 몬모릴로나이트 함량은 크게 감소하였고, 나트륨 장석 함량은 다소 증가하여 90일 후 각각 -23.3%, +3.7% 변화하였다; 벤토나이트 입자가 흡착하는 자유수, 약하게 결합된 수 및 강하게 결합된 수의 함량은 감소하였으며, 90일 후 각각 2.84%, 0.13%, 0.24% 감소하였다; 고온 강알칼리 조건에서 시간이 지남에 따라 벤토나이트 물리적 성능의 저하 현상은 벤토나이트 내 유효 성분인 몬모릴로나이트가 용해되어 그 함량 감소로 인해 비중, 팽창 지수 및 비표면적이 감소하는 데에 근본 원인이 있다.

벤토나이트; 고온 강알칼리 조건; 물리적 성능; 경과 특성; 몬모릴로나이트 용해