• 한국해양생명과학회지
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• 제7권2호
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• pp.61-73
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• 2022

안정동위원소 분석 기법(Stable isotope analysis, SIA)은 환경과학, 생태학, 지구생물화학, 법의학, 고고학 등 다양한 연구 분야에 활용되고 있다. 본 총설에서는 수산 및 양식 연구에 안정동위원소 비 분석 기법을 활용하기 위해 필요한 배경 지식을 소개하고자 한다. 특히, 자연값(natural abundance)을 이용하는 연구에 초점을 두었고 원소가 생물의 조직으로 통합되는 과정에서 발생하는 분별작용(동위원소 비의 변화)에 대한 원리와 안정동위원소 비가 유용한 도구로서 어떤 목적으로 생태, 환경학 분야에 이용되는지, 나아가 수산 및 양식 분야에 활용 가능한 예들을 제시하고자 한다. 본 논문을 통한 안정동위원소 분야의 이해로 향후 수산학 및 양식 연구에서 안정 동위원소 비의 다양한 활용이 기대된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제49권4호
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• pp.38-51
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• 2016

본 연구는 아산 명암리 유적에서 출토된 조선시대 전기 인골에 대한 탄소와 질소 안정동위원소 분석을 통해 당시의 식생활 양상을 복원하고자 하였다. 21기의 회곽묘에서 출토된 25개체 인골의 탄소와 질소 안정동위원소 분석결과, 탄소 안정동위원소 값은 평균 $-19.7{\pm}0.5$‰(n=23), 질소 안정동위원소 값은 평균 $9.6{\pm}1.1$‰(n=23)로 나타났다. 탄소와 질소 안정동위원소 값을 통해 아산 명암리 피장자들은 주로 $C_3$ 식물을 주식으로 섭취하였으며 육상동물에 의한 단백질 섭취 수준을 확인하였다. 선행 연구된 조선시대 인골의 안정동위원소 분석결과와 함께 조선시대 식생활 양상을 비교했을 때 지역이나 무덤양식에 의한 차이는 확인되지 않았다. 다만 합장묘에서 출토된 인골의 질소 안정동위원소 값 비교를 통해 동일한 생활환경 피장자의 성별간 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제50권6호
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• pp.517-523
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• 2017

물의 두 안정동위원소인 산소와 수소의 선형관계는 물의 순환을 이해하는 데에 가장 기본으로 사용되는 방법이다. 선형관계의 기울기 및 절편은 물이 각 계를 이동하면서 어떠한 물리적 과정이 일어났는가를 지시할 수 있다. 선형관계를 파악하기 위하여 보통최소자승법(ordinary least squares method, OLS)이 사용되어 왔으나, 산소와 수소동위원소 모두 불확정성을 포함하고 있기 때문에 완전최소자승법(total least squares method, TLS)이 더 정확한 기울기와 절편을 제시할 수 있다. 본 연구에서는 남극 세종기지 주변의 눈과 융설의 안정동위원소 분석값과 Lee et al., (2013)에서 관찰된 국내 서해안의 수증기의 산소와 수소의 안정동위원소값을 이용하여 OLS와 TLS를 비교하였다. 남극 세종기지 눈 안정동위원소의 선형관계에서 기울기는 7.00(OLS), 7.16(TLS)이었으며, 수증기동위원소의 선형관계의 기울기는 7.75(OLS), 7.87(TLS)로 계산되었다. 세종기지 눈 안정동위원소값은 대부분의 눈 시료가 용융이 일어났음을 의미하여, 수증기동위원소 값은 해양에서 기원한 수증기가 직접 이동하였음을 알 수 있다. 두 방법으로 계산된 기울기 값은 물리적인 과정을 해석하는 데에는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 하지만, 지하수의 혼합과정을 이해하는 연구처럼 기울기의 절대값을 이용하는 연구에서는 기울기 값의 차이가 연구결과에 어떻게 영향을 미치는 가에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2007년도 춘계 지질과학기술 공동학술대회
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• pp.444-446
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• 2007

• 자원환경지질
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• 제48권5호
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• pp.371-377
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• 2015

강우의 산소 및 수소안정동위원소는 물순환 연구에서 수분의 이동 및 강우와 지하수계의 상호작용을 이해하는 데에 사용되어 왔다. 종유석 및 빙하의 안정동위원소를 이용하여 과거의 기후 및 기상을 이해하는 데에 이용되고 있으며, 이러한 과거지시자를 설명하기 위한 전지구순환모델의 기초자료로 이용되고 있다. 동위원소 분석기기의 발전으로 인해 이전보다 고해상도 연구가 점차 가능해 지고 있으며, 강우안정동위원소 역시 고해상도 연구에 대한 필요성이 제기되고 있다. 이번 연구에서는 해안에서 강우안정동위원소의 변동을 관찰하기 위하여 자동시료채취장치를 개발하여 강우량에 따라 5-15분 간격으로 강우시료를 채취하였다. 강우동위원소의 변동은 연구기간동안 최대 -5.7(-40.1)‰, 최소 -10.8(-74.3)‰ 값을 보였으며, 연구기간동안 강우안정동위원소의 산소와 수소의 선형관계의 기울기는 6.8이며, 이를 강우사상으로 분리하면 각각 5.1, 4.2, 7.9, 7.7이다. 이는 첫 두 강우가 내리면서 증발이 일어났음을 지시하며, 시간이 갈수록 증발이 더 이상 일어나지 않았음을 의미한다. 이러한 안정동위원소의 분화는 여러 물순환 연구에 시사하는 바가 크며, 앞으로 강우안정동위원소를 이용한 연구를 수행할 때 강우의 고해상도 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제46권4호
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• pp.471-487
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• 2013

안정동위원소 분석기법(SIA)은 생태학 및 환경학적 측면에서 유기물의 기원 추적 및 생지화학적인 문제를 해결함에 있어서 유용하기 때문에 그 사용이 꾸준히 증가되고 있다. C, N, S, H, O 등의 원소는 모두 하나 이상의 동위원소를 가지고 있으며, 동위원소 조성비는 질량분석기를 이용하여 매우 정밀하게 측정할 수 있다. 이러한 동위원소 조성비는 물리적, 화학적, 생물학적 반응을 통한 분별작용으로 인하여 예측 가능한 방식으로 변경된다. 더 나아가 안정동위원소 기법은 생태와 환경 학문에서 유기물의 기원을 밝히고, 생태계내 먹이망 구조를 밝히고, 영양염 등의 질산염 순환을 이해하고, 동물의 이동경로를 밝히고, 오염원을 추적하는 등 매우 강력한 도구로서 사용할 수 있다. 그러므로 생태학 및 환경학 분야에서 안정동위원소의 활용이 매우 유용하다.

• 보존과학회지
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• 제32권2호
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• pp.179-188
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• 2016

본 연구에서는 풍납토성 197번지 가-2호 수혈에서 출토된 소, 말, 돼지, 사슴 등 총 17개체에서 추출된 동물뼈 콜라겐의 탄소와 질소 안정동위원소 분석을 통해 백제시대 가축사육 양상을 밝히고자 한다. 탄소 안정동위원소 분석 결과 백제시대에 가축으로 이용되었을 가능성이 높은 소와 말은 사람이 잡곡류 경작의 부산물로 가축 사육을 하여 $C_4$ 작물의 섭취가 높았고, 야생 동물인 사슴과 돼지의 경우 $C_3$ 식물을 주로 섭취하였다는 의미 있는 결과를 확인하였다. 질소 안정동위원소 분석 결과 동물을 직접 사냥하지 않는 야생 멧돼지의 경우 초식동물과 비슷한 값을 보이는 반면, 질소 안정동위원소 값이 높은 그룹의 경우 사육으로 사람과 비슷한 식성을 갖는 집돼지라고 추정할 수 있다.

• 대한지리학회지
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• 제43권4호
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• pp.477-494
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• 2008

호수나 습지 퇴적물을 대상으로 동위원소분석을 실시하여 얻은 결과들은, 다양한 해석들을 통해 고기후를 복원하는데 일조할 수 있다. 호소퇴적물의 경우 보통 유기 무기 탄산염 등을 추출하여 산소 탄소 동위원소 분석을 실시하게 된다. 산소동위원소 분석은 과거의 기온과 습도 변화를 정량적 정성적으로 복원하는데 이용되며, 탄소동위원소 분석결과는 호수의 주위환경 변화나 인간의 영향 등을 파악하는데 유용하다. 그리고 고산습지의 피트 층에 존재하는 반부패상태의 물이끼는 탄소동위원소분석의 좋은 시료이며 기온, 대기 중 이산화탄소압 등 고기후 정보를 제공해준다. 해안의 염습지나 염하구 등의 습지지역에서는 육상기원의 유기물과 해상기원의 유기물이 서로 탄소동위원소비율값에서 차이를 보인다는 점을 이용하여 해수면 상승에 관한 연구를 할 수 있다. 또한 탄소동위원소비율이 상이한 C4 식물과 C3 식물이 염도에 따라 분포가 변한다는 점을 이용하여 몬순과 관련된 연구를 할 수도 있다. 우리나라의 경우 아직까지 동위원소분석방법을 이용한 고환경 연구들이 활성화되어있지 않은 상태이며, 이는 연구방법에 대한 관심 부족과 국내에서는 적절한 시료 채취에 어려움이 존재한다는 점에 기인한다. 제주도의 하논, 무제치늪이나 용늪 같은 고산습지, 그리고 해안의 염습지 등에서 얻은 퇴적코어들에 동위원소 분석을 시행하면, 우리나라 고환경 연구에 도움이 되는 흥미로운 결과가 산출될 수 있을 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제46권6호
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• pp.495-508
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• 2013

물의 $^{18}O/^{16}O$와 $^2H/H$ 조성을 레이저를 이용하여 분석하는 기술은 기존의 IRMS를 이용한 분석방식에 비해 간편한 시료 전처리, 쉬운 장비 유지보수와 현장에서도 응용이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 현재 사용되는 레이저 방식을 이용한 물의 안정동위원소 분석은 분석원리에 따라 OA-ICOS(Off-Axis Integrated Cavity Output Spectroscopy)를 이용한 방식과 WS-CRDS(Wavelength-Scanned Cavity Ring-Down Spectroscopy)를 이용한 방식으로 구분된다. WS-CRDS 방식은 기화된 물 시료를 질소 가스를 이용해 광학 공동(optical cavity)로 이동시킨 후 특정 파장에서의 동위원소체가 가지고 있는 흡수도와 레이저를 투과시켜 광학 공동을 투과하여 나오는 레이저 신호의 감쇠시간의 비측정을 통해 수 ppb에서 수십 ppt까지의 감도로 물의 안정동위원소 조성이 측정 가능하다. 이 연구에서는 WS-CRDS 방식의 분석원리와실제 물시료를 활용하여 기기의 안정성과 동위원소비 질량분석기(Isotope Ratio Mass Spectrometry; IRMS) 방법과의 교차분석을 포함한 기기 성능평가 결과를 소개하고 수리학 분야에서 다양한 주제에 대한 적용 가능성을 제시하였다.

• 분석과학
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• 제25권5호
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• pp.300-306
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• 2012

미라는 뼈, 머리카락, 피부, 손톱 등 서로 다른 시기를 반영하는 생체 조직분석이 가능하며, 이를 바탕으로 식생활, 환경 등 당시 생활상을 복원할 수 있는 매우 중요한 자료이다. 본 연구에서는 문경 흥덕동 회곽묘에서 출토된 조선시대 미라에서 추출한 뼈 콜라겐과 머리카락 케라틴의 탄소와 질소 안정동위원소 분석을 수행하였으며, 국내 출토 미라에 안정동위원소 분석을 적용한 첫 사례이다. 우리가 섭취하는 식료의 종류에 따라 뼈와 머리카락 등 인체 조직에는 그 특유의 탄소와 질소 안정동위원소 정보가 기록되며, 그 비율은 시간이 경과하여도 변하지 않는 것으로 알려져 있다. 특히 뼈에서 추출된 콜라겐이라는 단백질은 생애 전주기의 평균 식생활을 추적할 수 있으며, 머리카락의 케라틴의 경우 길이에 따라 죽기 전 몇 달에서 몇 년의 식생활 정보를 담고 있다. 미라 조직의 안정동위원소 분석 결과 그 평균값은 다음과 같다(뼈 콜라겐(${\delta}^{13}C$=-19.0‰, ${\delta}^{15}N$=11.4‰), 머리카락 케라틴(${\delta}^{13}C$=-21.3‰, ${\delta}^{15}N$=14.3‰). 탄소 안정동위원소 값으로부터 생애 주기 동안 주로 $C_3$ 작물 위주의 식생활을 하였다는 것을 예측할 수 있었으며, 특히 질소 안정동위원소 값의 경우 머리카락의 값이 뼈 콜라겐의 값보다 2.9‰ 높게 나타난 것으로 미루어 볼 때 생애 전반에 걸친 영양 상태보다 죽기 전 몇 달 동안 육류 섭취 등으로 인한 단백질 섭취량이 높았다는 것을 추정할 수 있었다.