• 암석학회지
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• 제10권3호
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• pp.222-232
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• 2001

이차이온질량분석기는 고속으로 가속된 일차이온을 고체 시료 표면에 충돌시켜, 이차이온을 발생시킨 후 질량분석 장치를 통해 분석하는 장치이다. 시료에 충돌하는 일차이온빔의 크기를 마이크론 단위까지 줄여 미세영역에 대한 분석이 가능하므로 이온현미분석기라고도 불린다. 이차이온질량분석기의 정밀도와 정확도는 고전적인 질량분석기에 비해 떨어진다. 하지만, 극소량의 시료로 분석이 가능하며, 화학적 전처리 과정 없이 연마편을 이용하여 매우 좁은 영역에서 동위원소의 분포를 연구할 수 있다는 장점이 있다. 지구화학/우주화학 분야에서 이차이온질량분석기의 활용은 최근 급속히 증가하고 있으며, 주로 (1) 수소, 탄소, 산소, 황 등의 안정동위원소 연구, (2) 함 우라늄/토륨 광물의 절대연령측정, (3) 광물 내 미량원소의 분포 연구, (4) 선태양계 광물 발견 및 이들의 동위원소 연구 등에 사용되고 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제44권4호
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• pp.401-410
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• 2012

본 연구는 국내 및 국외에서 생산된 다양한 벌꿀에 대한 탄소, 수소 및 산소의 안정동위원소 비율을 분석하고, 국내 유통 벌꿀의 순수 여부 등 과학적 벌꿀 관리를 위한 기초 자료를 마련하고자 수행되었다. 이를 위한 분석은 국내에서 생산 유통 중인 국내산 및 수입산 모든 벌꿀을 대상으로 하여 동위원소 비율 양상을 조사하였다. 탄소 동위원소 비율은 $C_3$ 식물군이 -27- -21‰, $C_4$ 식물군이 -19‰ 이상인 것으로 크게 양분되는 현상을 보였다. 수입산의 경우 탄소 동위원소 비율은 모두 -27- -23‰의 범위를 나타내어 수거된 제품은 모두 $C_3$ 식물군의 밀원에서 생산되어진 것으로 판단되었다. 수소 및 산소 동위원소 비율은 국내산의 경우, 각각의 밀원에 따라 결과 값의 범위가 넓어 차이가 뚜렷하지 않은 결과를 나타내었다. 또한 원산지에 따른 지역별 양상도 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다. 수입산은 위도 차이가 넓은 지역에서는 차이가 보이나 위도 위치가 좁은 지역에서는 구분이 어려웠다. F/G 비율과 탄소 동위원소 비율을 비교 분석한 결과, 국내산은 밀감꽃을 제외한 $C_3$ 그룹이 1.3 이상으로 나타났고 $C_4$ 그룹은 1.3 이하를 나타내었다. 수입산은 다양한 밀원(초본류 및 목본류)을 가지는 경우, $C_3$ 그룹의 경우에도 1.3 이하의 경향을 나타내어 구분에 어려움이 있었다. 결론적으로 국내 유통 벌꿀의 순수 여부 판단에 탄소 동위원소 비율이 활용 가능하며, 보다 정확한 결과를 도출하기 위해 보완적으로 F/G 비율 결과를 병행하여 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제13권1호
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• pp.83-105
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• 2003

지하수의 인공함양특성을 해석하기 위한 기초조사로서 낙동강변의 충적층내에 부존하는 자연수의 지구화학적 특성을 연구하였다. 전체적으로 시추공 및 지표수에 대한 현장측정자료는 시기별로 큰 차이를 보이지 않는다. 연구지역의 자연수는 Ca-$HCO_3$형에서부터 $Ca-SO_4$형에 속하며 특히 미량원소로서 Mn의 함량이 매우 높게 나타나고 있다. 다중패커시스템 (Multi-packer system)에 의해 채취된 시료에 대해 심도에 따른 변화를 살펴보면 Na, Ca, Mg, $HCO_3$의 함량이 심도가 깊어질수록 증가하고 있고, Cl과 $SO_4$의 경우는 맨 하부구간인 18m에서 채취된 시료들이 시료채취시기와 관계없이 매우 낮은 값을 보인다. 미량원소의 경우 문제가 되는 Mn은 시료채취 시기와 관계없이 중간 구간인 13.5m 구간에서 특히 많은 함량을 보이고 있다. 연구지역내 물시료들에 대한 산소와 수소 동위원소 및 삼중수소 함량 분석결과는 다중패커설치공 및 일반 관측공과 지표수들간에 서로 중첩되어 구분이 어렵다. 황동위원소 분석결과는 지하수내 황의 기원이 퇴적암을 구성하는 황산염광물의 용해에 의한 것으로 판단된다. 스트론튬 동위원소비는 양수정 및 그 인접공의 시료들과 강변에서 인접한 공의 시료들간에 차이는 있으나 명확하지는 않다. 질소동위원소 분석결과를 살펴보면 전반적으로 화학비료로나 토양내의 유기물로부터 유래한 것으로 해석할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제35권2호
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• pp.113-120
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• 2002

한강 수계분지내의 하천수의 산소 및 수소 동위원소 조성은 $\delta$D=6.6delta$$^{18}$ O-7.4,로 순환수선($\delta$D=8$\delta$$^{18}$ O+10)과 차이를 나타내고 있다. 이는 한강수계 분지내의 지역적 기상조건과 증발 영향 때문으로 해석된다. 한강 하천수의 5150과 5D 값은 각각 -8.2~-10p77(평균 -9.17f7)과 -60~-96%e(평균 -69f77)이다. 그리고 남한강 하턴수치 평균$\delta$$^{18}$ O 와$^{18}$ O값은 -9.3$\textperthousand$과 -69$\textperthousand$로 북한강 하천수의 -9.2$\textperthousand$와 -69$\textperthousand$값보다 무거운 산소와 수소 동위원소비가 결핍되어 있다. 이는 남한강 하천수에 탄산염 기원과 황화광물 기원의 황산염의 무거운 산소의 유입과 위도 효과를 받고 있음에도 불구하고 집수지의 고도 효과의 영향을 더 많이 받기 때문으로 해석된다. 등위원소 자료에서 계산된 한강본류에서의 남한강과 북한강 하천수의 혼합비율은 약 6 : 4로 남한강 하천수의 영향이 한강 본류 하천수에 크게 영향을 주고 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권4호
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• pp.297-306
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• 2008

본 연구는 방사성 폐기물 처분장의 지하수 화학 조건을 조절하는 수리지구화학 특성을 규명할 목적으로 수행되었다. 이를 위해 처분장 주변의 관측공 중 12개의 관측공이 선정되었으며, 이들 시료를 심도별로 총 46 지점에서 채취하였다. 또한 지표수 3점과 해수 1점의 시료도 채취하였다. 채취된 시료는 양/음이온 분석이 수행되었으며, 물과 용질의 기원을 규명할 추적자로서 산소-수소, 삼중수소, 탄소, 황 동위원소도 분석되었다. 산소-수소 동위원소 분석 결과 지표수와 지하수는 모두 강우 기원임을 보여주었으며, 삼중수소 농도는 깊이가 깊어짐에 따라 감소하고는 있으나 높은 삼중수소 농도는 최근에 충진된 물임을 나타내고 있었다. 양/음이온 분석 결과를 통한 수질 유형 분석에서는 연구 지역 지하수는 Ca-Na-$HCO_3$ 유형과 Na-Cl-$SO_4$ 유형이 대표적이었으며, 상관 분석 결과 이들 이온은 해염, 물-암석 반응의 영향을 받은 것으로 판단된다. 특히 연구 지역에서 Na 비율이 높은 이유는 양이온 교환 반응에 의해 이루어지고 있음을 보여 주었다. 연구 지역의 산화-환원 조건의 경우에는 심도가 깊어짐에 따라 낮은 DO와 Eh 값을 나타내어 환원 환경이 형성되었음을 나타내며, 높은 Fe와 Mn의 농도는 Fe와 Mn 산화물의 환원 반응이 산화-환원 조건을 조절하고 있음을 보여주었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권4호
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• pp.35-53
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• 2007

영천지역 지하수의 지구화학적 특성 연구를 수행하였다. 연구지역의 지하수는 Ca-$HCO_3$형에서부터 Ca-$SO_4$형까지의 영역에 해당하고 일부 시료는 Na-$HCO_3$형에 해당한다. 이들의 지화학적 특성은 주로 시추공이 위치한 지역의 기반암에 의해 영향받았다. 국지적으로 퇴적암내의 황산염광물 및 황화광물과의 반응에 의하여 지하수내의 $SO_4$ 함량이 높은 지하수가 산출되며, Ca이온은 퇴적암내의 탄산염광물에서 유래되었다. Na-$HCO_3$형을 보이는 지하수는 초기에는 주로 방해석과의 반응에 의해 지하수내에 Ca 함량이 증가되었고, 방해석에 대해서 포화상태에 도달한 이후에는 주로 사장석과의 반응에 의해 지하수내 Na의 함량이 조절된 것으로 판단된다. 이와 같은 해석은 이들 지하수들의 낮은 삼중수소 함량으로 뒷받침된다. 수소 및 산소동위원소 분석결과에 의하면 연구지역 지하수는 모두 강수에서 기원하였으며 유형별로 명확히 구별되지 않는다. BH-1, BH-9, BH-12 지하수 수질은 화학적 및 동위원소적으로 심부지하수의 특성을 보여주며, 이들 시추공을 제외한 모든 시추공들에서 시료채취심도에 따른 지화학적 및 동위원소 변화를 명확히 보여주지 않기 때문에 연구지역 전반에 걸쳐 천부지하수와 심부지하수의 혼합양상을 지시한다. 수질분석결과는 연구지역 전반에 걸쳐 농업활동에 의한 지하수 오염이 상당히 진행되고 있음을 알 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.485-498
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• 2001

본 연구는 제주도 남서부의 대정수역 30개의 우물에 대하여 지하수 수질의 주기적 관측을 통하여 이 지역의 지하수 수질과 오염의 시공간적 변화 특성을 규명하고자 실시되었다. 수질 분석은 주 양.음이온 및 산소-수소-질소 등위 원소에 대하여 이루어졌다. 연구지역의 지하수 수질은 Na(Mg)-HCO3 유형이 우세하며, 국지적으로는 Ca-HCO$_3$, NaCl 유형 등도 나타난다. 지하수 시료의 주 이온함량 린 EC 값의 변화, 질산성질소와 염소이온과의 상관관계 등으로 부터 지하수 수질의 시공간적 변화는 국지적으로 발달된 지하수 유동경로의 변화, 강우의 함양과 이에 따른 지표오염 물질의 유입, 해안지역에서의 해수침투 등에 의해 복합적으로 영향을 받고 있는 것으로 해석된다. 질산성질소에 의한 오염도의 변화는 강우의 함양사건에 직접적으로 관계된다. 질간성질소의 월별 농도를 보면, 정도의 타이는 있으나 강우 후 2~8배의 농도 증가를 보이고 있다. 지하수의 산소 . 수소 동위원소비는 시기별로 채취된 피하수가 서로 다른 강우로부터 기인하였음을 지시한다. 질소 동위원소 자료를 사용하여 지하수의 질산성질소 오염원을 정성적으로 추분하고, 공간적인 오염 영향범위를 평가하였다. 축산폐수의 영향을 받은 것으로 사료되는 지역에서는 상대적으로 NO$_3$-N농도가 높고 $\delta$$^{15}$ N의 값도 5$\textperthousand$ 이상으로 나타난다. 동남부의 농작지역에서는 NO$_3$-N 농도는 논으나 $\delta$$^{15}$ N의 값은 5$\textperthousand$ 이하로 나타난다. 지하수의 지속적인 수질관측 자초는 지하수 함양과 이에 따른 지표오염물직의 유입에 의한 지하수 오염현상을 시 .공간적으로 평가하고 예측하는데 중요한 요소로 활용할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.15-24
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• 2015

인도네시아 동부 자바의 남서익부에 위치하는 파찌딴 광화대 금속광화작용은 스카른형 교대광체와 열극을 충진 발달하는 열수 맥상광체로 크게 분류할 수 있다. 스카른 형 교대광체는 올리고신 후기 퇴적암류 중 석회암층을 따라 관계화성암체인 석영반암 주변에 발달한다. 본 광체는 스카른광물과 함께 자철석 및 천금속 황화광물이 수반된다. 열수광체로는 관계화성암체인 석영반암으로 부터의 거리를 기준으로 근지성 함 동-아연 망상광체와 원지성 함 연-아연(-금) 맥상광체가 발달 분포한다. 황화광물의 황 동위원소 값으로부터 계산된 $H_2S$의 황 동위원소 값은 스카른광체의 경우 5.6-7.1‰, 열수광체의 경우 0.9-6.8‰ 이었다. 이는 원지성 열수 맥상 광체의 후기 광화작용으로 진행하면서 파찌딴 열수계 내 $SO_4/H_2S$의 비가 증가하면서 $H_2S$의 황동위원소 값이 감소한 것으로 확인된다. 광화대 내 산소 동위원소 값은 스카른 광체 내 자철석, 9.6과 9.7‰; 스카른 광체 내 석영, 6.3-9.6‰; 스카른 광체 내 방해석, 4.7 and 5.8‰; 열수 망상광체 내 석영, 3.0-7.7‰; 열수 망상광체 내 방해석, 1.2 and 2.0‰; 열수 맥상광체 내 석영, -3.9 - 6.7‰로서, 계산된 ${\delta}^{18}O_{water}$ 값은 근지성 스카른 및 열수 망상광체에서 원지성 열수 맥상광체에 이르면서 감소하는 경향성을 보인다. 열수계 ${\delta}D_{water}$ 값은 광체 유형에 관계없이 -65 to -88‰의 값을 보여준다. 이러한 산소 수소 안정동위원소 값의 경향성은 근지성 스카른 및 열수 망상광체 초기 광화작용을 지배한 마그마 기원의 열수 또는 상대적으로 낮은 water/rock 비 값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이루어 평형상태에 이른 열수가 풍부한 파찌딴 열수계 내에 광화작용의 진행 및 관계화성암과의 거리에 따라 높은 water/rock 비 값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이루어 진 열수 또는 동위원소 교환반응이 거의 이루어지지 않은 천수의 유입이 점증하며 광화작용이 진행되었음을 의미 한다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.177-191
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• 1998

경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도＜70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제41권1호
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• pp.15-32
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• 2008

강화 석모도 지역 석모도 온천수의 영족기체와 온천수의 지화학적 진화와 기원을 해석하고 온천수의 지화학적 특성을 규명하기 위해 온천수, 지하수, 지표수의 수리화학, 안정 동위원소, 영족기체 동위원소 분석이 이루어졌다. 온천수와 지하수의 pH는 각각 $6.42{\sim}6.77,\;6.01{\sim}7.71$로 약산성을 보이고 있다. 석모도 온천 지역의 온천수의 유출수온은 $43.3{\sim}68.6^{\circ}C$이다. 온천수의 전기전도도는 $60,200{\sim}84,300{\mu}S/cm$으로 비교적 높은 값이며 석모도 온천수가 해수와 혼합되어졌음을 암시하고 있다. 석모도 온천수의 화학 조성은 Na-Ca-Cl형이다. 반면, 지하수와 지표수는 각각 Na(Ca)-$HCO_3$, Na(Ca)-$SO_4$형과 Ca-$HCO_3$ 형으로 구분된다. 석모도 온천수의 산소와 수소 동위원소비는 각각 $-4.41{\sim}-4.47%o$와 $-32.0{\sim}-33.5%o$로 순환수 기원이다. 지하수에서의 산수 수소 동위원소비는 각각 $-7.07{\sim}-8.55%o,\;-50.24{\sim}-59.6%o$이다. 석모도 온천수에 $^{18}O$와 $^2H$가 부화된 특성은 온천수가 담수와 해수의 혼합대에서 유래되었음을 암시하고 있다. 석모도 온천수 중의 황산염이온의 황 동위원소비는 $23.1{\sim}23.5%o$로 이 지역 해수의 황 동위원소비(20.2%o)와 유사하다. 이는 온천수의 황이 해수의 황산염으로부터 유래되었음을 의미한다. 석모도 온천수의 $^3He/^4He$ 비는 $1.243{\times}10^{-6}{\sim}1.299{\times}10^{-6}cm^3STP/g$로 온천수 중의 He 가스가 부분적으로 맨틀에서 유래되었음을 보여준다. 온천수에서의 아르곤 동위원소비$(^{40}Ar/^{36}Ar=298{\times}10^{-6})cm^3STP/g$는 대기기원의 값을 보인다.