• 한국해양학회지:바다
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• 제23권1호
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• pp.32-48
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• 2018

대기 중 메탄의 해양 흡수와 방출 메커니즘은 생지화학 순환이 갖는 복잡성과 해양-대기 경계면에서 지역 규모 혹은 기작 단위에서의 관측 연구 부족으로 잘 알려져 있지 못하다. 그러나 다양한 시 공간적 규모에서 탄소 수지와 순환을 조절하는 해양 메커니즘에 대한 완전한 이해 없이는, 해양의 탄소 변동과 전 지구적 지역적 기후 변화에 미치는 영향을 예측하기란 불가능하다. 표층해양 및 해양대기에서 용존 메탄의 탄소동위원소 조성에 대한 정밀한 연속 관측은 해양-대기 경계면에서의 유 출입 및 생산 소모 과정에 대한 추가적인 정보를 제공한다. 본 연구는 최근 급격히 발전한 광학기반 동위원소 분석 기기들을 개괄적으로 소개하고, 표층 양 내 용존 메탄과 해양대기 메탄의 탄소동위원소 실시간 연속 측정으로의 적용을 위해, 현재 이들 기기들의 기술 및 활용 현황을 논의한다. 이어 레이저 광원의 흡수분광기 중 하나로, 사용이 최근 급증하고 있는 광공동 링다운분광기(CRDS, Cavity Ring Down Spectroscopy)기반 동위원소 분석기기를 예시로 하여 연속 관측 시스템의 운용, 최적화 조건, 보정법을 제안하며, 기체 시료로부터 실시간 관측된 메탄 농도 및 메탄 탄소동위원소의 관측 예를 소개하고자 한다. 이러한 가능성 검토를 통해 향후 해양 환경에서의 실시간 메탄 탄소동위원소 분석 연구의 방향을 제안하고자 한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제24권3호
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• pp.24-35
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• 2019

It is known that ${\delta}^{13}C_{DIC}$ (carbon-13 isotope of dissolved inorganic carbonate (DIC) ions) of water increases when dissolved $CO_2$ degases. However, ${\delta}^{13}C_{DIC}$ could decrease when the pH of water is lower than 5.5 at the early stage of degassing. Laboratory experiments were performed to observe the changes of ${\delta}^{13}C_{DIC}$ as $CO_2$ degassed from three different artificial $CO_2$-rich waters (ACWs) in which the initial pH was 4.9, 5.4, and 6.4, respectively. The pH, alkalinity and ${\delta}^{13}C_{DIC}$ were measured until 240 hours after degassing began and those data were compared with kinetic isotope fractionation calculations. Furthermore, same experiment was conducted with the natural $CO_2$-rich water (pH 4.9) from Daepyeong, Sejong City. As a result of experiments, we could observe the decrease of DIC and increase of pH as the degassing progressed. ACW with an initial pH of 6.4, ${\delta}^{13}C_{DIC}$ kept increasing but, in cases where the initial pH was lower than 5.5, ${\delta}^{13}C_{DIC}$ decreased until 6 hours. After 6 hours ${\delta}^{13}C_{DIC}$ increased within all cases because the $CO_2$ degassing caused pH increase and subsequently the ratio of $HCO_3{^-}$ in solution. In the early stage of $CO_2$ degassing, the laboratory measurements were well matched with the calculations, but after about 48 hours, the experiment results were deviated from the calculations, probably due to the equilibrium interaction with the atmosphere and precipitation of carbonates. The result of this study may be not applicable to all natural environments because the pressure and $CO_2$ concentration in headspace of reaction vessels was not maintained constant as well as the temperature. Nevertheless, this study provides fundamental knowledge on the ${\delta}^{13}C_{DIC}$ evolution during $CO_2$ degassing, and therefore it can be utilized in the studies about carbonated water with low pH and the monitoring of geologic carbon sequestration.

• 분석과학
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• 제27권1호
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• pp.66-77
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• 2014

본 연구는 국내외에서 생산되는 다양한 식용유지에 대한 탄소 안정동위원소 비율 및 지방산 조성을 분석하고, 국내 유통 식용유지의 순수 여부 등 과학적 관리 방안을 위한 기초자료를 마련하고자 수행되었다. 본 연구에 수집된 식용유지의 탄소 안정동위원소 비율은 참기름 등 $C_3$ 식물군, $C_4$ 식물군인 옥수수유, 유의적인 차이가 인정되는 미강유 등 총 3개 그룹으로 구분이 가능하였다. 수거된 식용유지의 지방산 조성은 각각의 지방산 마다 식용유지별로 유의성을 나타내었다. 또한, 탄소 안정동위원소 비율만으로 구분이 어려웠던 $C_3$ 식물 기원의 식용유지는 지방산을 동시 활용한 산점도 분포 분석을 통해 대표적인 저가 식용유지인 콩기름과 고가 식용유지인 참기름의 구분이 가능하였다. 따라서 탄소 안정동위원소 비율과 지방산 조성을 동시 활용하여 식용유지의 판별이 부분적으로 가능하였으며, 이는 추후 식용유지류 관리 방안으로 검토할 예정이다.

• 한국식품과학회지
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• 제46권4호
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• pp.432-437
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• 2014

본 연구는 국내 외에서 생산된 다양한 벌꿀에 대한 품질특성을 비교 분석하고, 국내 유통 벌꿀의 과학적 벌꿀 관리를 위한 기초 자료를 마련하고자 수행되었다. 이를 위한 분석은 수집된 벌꿀을 대상으로 하여 안정탄소동위원소비율, 수분함량, 전화당 및 자당 함량, HMF 함량을 측정하였다. 안정탄소동위원소비율은 밀원에 따라 -25.18 - -12.60‰ 범위로 $C_4$ 식물군인 사양꿀을 제외하면 모든 벌꿀이 순수벌꿀로 유통되었다. 수분함량은 18.12-19.70% 범위로 식품공전 및 Codex 기준치에 충족하였다. 벌꿀의 당 함량은 fructose의 경우 36.10-43.94% 범위, glucose의 경우 22.61-31.91% 범위로 전화당 함량이 64.89-72.79% 범위를 나타내어 기준치에 충족하였다. Sucrose 함량 역시 1.56-4.75%로 기준치에 모든 벌꿀이 충족하였다. HMF 함량은 국내산의 경우 0.11-48.85 mg/kg 수준, 수입산의 경우는 4.10-78.66 mg/kg 수준을 나타내어 기준치에 적합하였다. 결론적으로 국내 유통 벌꿀을 수집하여 품질을 비교 분석한 결과, 모든 벌꿀이 우리나라 식품공전상 규정하고 있는 기준치에 충족한 결과를 나타내었지만, 긴 유통과정을 거치는 수입산 벌꿀의 경우 HMF 함량이 4.10-78.66 mg/kg 수준으로 국제기구인 Codex의 기준치인 40 mg/kg 이하에 일부 벌꿀이 초과하였고, 식품공전 상 기준치인 80 mg/kg 이하에 근접한 결과를 나타내었다. 따라서 국내에 유통 판매되는 벌꿀의 품질수준을 높이기 위해서는 당 및 HMF 함량 등 품질지표가 될 수 있는 구성성분에 대한 국제적 수준 또는 국내 실정에 적합한 벌꿀의 규격 관리가 마련되어야할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권4호
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• pp.362-366
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• 2010

Carbon isotope ratio ($^{13}C/^{12}C$, expressed as ${\delta}^{13}C$) of tree ring can be proxy of atmospheric $CO_2$ concentration ([$CO_2$]) due to the inter-correlation between atmospheric [$CO_2$], ${\delta}^{13}C$ of atmospheric $CO_2$, and ${\delta}^{13}C$ of plant tissue that assimilates atmospheric $CO_2$. This study was conducted to investigate if ${\delta}^{13}C$ of tree ring of Pinus densiflora in polluted area may show a lower value than that in unpolluted area and to explore the possibility of reconstructing atmospheric [$CO_2$] using its relationship with ${\delta}^{13}C$ of tree ring. During the period between 1999 and 2005, ${\delta}^{13}C$ of tree annual ring tended to decrease over time, and the ${\delta}^{13}C$ in polluted area (-27.2‰ in 2009 to -28.3‰ in 2005) was significantly (P<0.001) lower than that (-26.0‰ in 1999 to -27.1‰ in 2005) in unpolluted area. This reflects a greater emission of $CO_2$ depleted in $^{13}C$ in the polluted area. Atmospheric [$CO_2$] was significantly (P<0.01) correlated with ${\delta}^{13}C$ of tree ring in a linear fashion. Using the linear regression equation, atmospheric [$CO_2$] in the polluted area was estimated to range from 392.3 ppm in 1999 to 410.9 ppm in 2005, and these values were consistently higher than the national atmospheric [$CO_2$] monitored at the Anmyoundo meteorological station (from 370.7 ppm in 1999 to 387.2 ppm in 2005). Our study suggested that it is possible to reconstruct atmospheric [$CO_2$] in a certain area using the relationship between tree ring ${\delta}^{13}C$ and atmospheric [$CO_2$].

• 약학회지
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• 제52권3호
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• pp.172-175
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• 2008

Stable isotope ratio of carbon and nitrogen ($\delta^{13}C$ & $\delta^{15}N$), and $\Delta^{9}$-tetrahydrocannabinol (THC) contents were measured on 37 Korean cannabis and 10 commercial grade marijuana seized in Korea. Factors influencing on the measured values and their variations were investigated. $\delta^{13}C$ value of cannabis is specified mainly by water availability. Korean cannabis showed relatively low $\delta^{13}C$ values ranging -33.29$\sim$-27.01% (mean=-31.01%), which reflect geographic conditions of Korea where is rainy, especially during summer. $\delta^{15}N$ values, which reflect individual planting conditions, were relatively high up to -0.5$\sim$18.0% (mean=6.44%). It reflects characteristics of Korean cannabis growing wild in forest or cultivated in fertile soil. Tetrahydrocannabinol is the major hallucinogenic compound of cannabis. Ethanol extracts of cannabis leaves were derivatized by N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA), and the derivatives were analyzed by GC-MS in selected ion monitoring (SIM) mode. THC contents of Korean cannabis ranged 0.11$\sim$4.34% (mean=1.47%), which were relatively low compared with commercial grade marijuana.

• 자원환경지질
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• 제34권1호
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• pp.71-88
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• 2001

경상지역에서 산출되는 탄산약수 중 신촌약수에 대하여 지화학적 및 동위원소 연구를 수행하였다. 신촌 탄산약수는 높은 $CO_2$분압 ($10^{-0.35}$ ~$10^{0.29}$ atm) 및 높은 총용존이온함량 (835~3,144 mg/L)을 가진 전형적인 탄산수 특성을 보이며 지화학적으로는 Ca (Na)-HCO$_3$형으로 분류된다. 지화학 및 환경동위원소 분석결과는 탄산수내 이산화탄소가 심부기원임을 지시한다. 따라서 심부기원의 $CO_2$에 의해 생성된 탄산수가 다양한 물-암석 반응을 거치면서 주로 심부의 화강암과 반응에 의해 현재의 탄산수로 진화된 것으로 판단된다. 주된 물-암석 반응은 사장석과의 반응이며 방해석의 침전이 수반되면서 Ca의 용존량이 조절되어 Na의 함량이 높아진 것으로 보인다. 이처럼 탄산수의 지화학적 특성은 주로 심부의 화강암과 반응에 의한 특징을 보여주지만 높은 K 및 $SO_4$함량으로 미루어 탄산수가 지표로 상승하는 과정에서 주변모암인 퇴적암과의 반응에 의해서도 일부 영향받은 것으로 추정된다. 또한 탄산수 내 $NO_3$함량 및 삼중 수소함량은 일반 천부지하수의 혼입가능성을 지사하고 있다. 신촌지역 자연수들의 산소 및 수소 동위원소 조성은 전체적으로 지구순환수선과 평행하게 도시되어 순환수 기원으로 추정할 수 있으며, 일부 $CO_2$분압이 높은 탄산수 시료는 동위원소적으로 더 가벼운 $CO_2$가스와 동위원소적으로 재평형을 이루었음을 보여주기도 한다. 탄산수의 탄소 동위원소 조성은 전체적으로 심부기원 $CO_2$의 영역에 해당되며, 심부기원 $CO_2$영역내에서 동위원소적으로 무거운 영역에 속하는 특징을 보인다.

• 자원환경지질
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• 제52권1호
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• pp.107-118
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• 2019

태백산분지 북익부 고품위 석회석의 생성은 크게 동생적(syngenetic)과 후생적(epigenetic) 관점으로 나뉘어 있으며, 산소-탄소 안정동위원소 비 특성을 이용하여 이들의 생성환경을 고찰하였다. 북익부의 4개 광산(GMI, 정선, 백운, 백광)과 남익부의 상동(오미아)광산, 그리고, 삼척지역의 쌍용동해광산을 대상으로 하였으며, 이들과의 비교를 위해 정선지역 대기층 노두시료를 포함하였으며, 이들을 색상에 따라 암회색, 회색, 담회색, 백색으로 구분하였다. 산소 안정동위원소 비는 4.5 ~ 21.6 ‰의 넓은 범위의 변화를 보이지만, 탄소 안정동위원소 비는 -1.1 ~ 0.8 ‰ (방해석 맥 제외)로 매우 좁은 범위를 보여, 열수의 작용이 크지 않았음을 지시한다. 또한, 광산별, 색상별 산소-탄소 안정동위원소 비의 분포범위의 차이는 없으며, 주변 노두에서 채취된 탄산염암과 유사한 범위를 보이는 것으로 보인다. 이와 같은 결과는 고품위 석회석의 생성에 있어서 열수의 영향은 거의 없었다는 것을 지시한다. 산소 안정동위원소 비 값은 암석의 색상변화(백색화)보다는 조직의 변화와 관련되는데, 산소 안정동위원소 비 15 ‰ 전후를 기준으로 탄산염암의 산상을 구분할 수 있다. 이보다 높은 경우 괴상 또는 층리가 잘 보존된 특징을 보이는 반면, 낮은 경우 하나의 시료 내에서 두 가지 이상의 색상이 나타나고 있으며, 층리는 교란되거나 거의 소멸하여 흔적만 확인된다. 두 가지 이상의 색상이 나타나는 경우 밝은 부분이 어두운 부분에 비해 현저히 낮은 산소 안정동위원소 비를 보이는 경우가 다수 관찰되며, 이는 열수와의 반응에 의한 현상으로 해석된다. 다만, 이와 같은 현상은 소규모로 나타나고 있으며, 광상 전체적인 고품위 석회석의 생성에 대한 해석으로는 적당하지 않다. 특히, 재결정화한 백색의 탄산염암에서 높은 산소 안정동위원소 비 값을 보이는 것은 이 지역 탄산염암의 재결정화에 열수의 작용이 매우 적었음을 지시하며, 주변 마그마에 의한 열적 영향만을 받은 결과로 해석된다. 또한, 고품위 석회석광상 내 광체의 분포가 수평으로 연속적이며, 고품위 석회석 상하 주변에 백운석이 층상으로 협재되는 등의 산상을 고려할 때, 연구지역 고품위 석회석의 생성은 동생적(syngenetic) 해석이 보다 더 타당할 것으로 판단된다. 따라서, 태백산분지 전반적으로 순차층서적 관점에 의한 퇴적상의 해석이 필요할 것으로 사료되며, 이는 추가적인 고품위 석회석 광체의 확보에 매우 중요한 요소가 될 것이다.

• 자원환경지질
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• 제50권6호
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• pp.537-544
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• 2017

기후변화 연구 및 이산화탄소($CO_2$) 지중저장 분야 등에서 $CO_2$ 가스의 탄소안정동위원소비(${\delta}^{13}C_{CO2}$)는 주요한 인자로서 인식되고 있다. ${\delta}^{13}C$는 주로 안정동위원소질량분석기(Isotope Ratio Mass Spectrometry: IRMS)로 분석하지만, 최근 분석비용 및 현장적용성의 문제로 레이저흡광분석기(Laser Absorption Spectrometry: LAS)의 사용이 확대되고 있다. 본 연구는 LAS를 이용한 ${\delta}^{13}C_{CO2}$ 분석 시 분석적합성을 판단하는데 필요한 표준가스의 실질적 확보 방안과 주의사항을 제시하는 것을 목표로 하였다. 실험실 표준가스는 분석할 농도범위로 $CO_2$ 가스를 조제한 후, 한국인정기구 인증시험기관에서 $CO_2$ 농도를 측정한 후에 IRMS로 ${\delta}^{13}C_{CO2}$를 측정하여 사용하였다. 장시간 측정 시, 농도가 상대표준편차 1.0% 이하로 변이하면 ${\delta}^{13}C$는 최대 ${\pm}10$‰까지 변동할 수 있으므로, 표준가스를 주기적으로 측정하여 분석 적합성을 판단하고 필요 시 보정을 하여야 한다. ${\delta}^{13}C_{CO2}$는 $CO_2$ 농도에 의존성을 나타내므로, 분석하고자 하는 영역의 최소 및 최대 농도를 갖는 표준가스의 혼합실험을 통해 보정식을 산출하였으며, 보정 후 ${\delta}^{13}C_{CO2}$는 IRMS 측정값에서 ${\pm}0.52$‰ 이내의 편차를 나타내었다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.151-160
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• 2021

함암모늄 2:1 점토광물 내 암모늄 거동과 질소동위원소 특성을 살펴보기 위해 일본 남서부 해저 와카미코 화구(Wakamiko crater) 내 열수가 분출하는 두 지점에서 퇴적물 코어를 채취하여 스멕타이트로 대표되는 점토입자를 추출하였다. 점토입자 내 무기탄소 제거 후 순차적인 유기물 분해과정에서 감소하는 탄소-질소 비에 근거하여 무기질소 함량을 추정한 결과, 전질소에 대한 무기질소 비율은 SES 지점(Core#1093MG: av. 11.5%)에 비해 SWS 지점 (Core#1094MR: av. 18.2%)에서 높은 경향을 보였다. 후자에서 높은 광물 결정도를 보인 점은 상대적으로 진전된 광물화와 함께 교환성 암모늄이 비교환성 암모늄으로 전환된 결과로 해석된다. 단계적인 점토입자 내 교환성 암모늄의 제거과정에서 나타난 질소동위원소 조성 변화(SES 지점: Core#1093MG: -4.4 ~ +0.2 ‰, av. -2.4 ‰; SWS 지점: Core#1094MR: -0.7 ~ +3.0 ‰, av. +1.5 ‰)로부터 심부 마그마에서 비롯된 열류 및 열수에 의한 국부적인 온도변화는 함암모늄 2:1 점토광물의 형성에 관여한 유체 내 용존 암모늄과 암모니아 사이에서 질소동위원소 분별을 야기했을 것이다.