• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권2호
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• pp.59-67
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• 2023

Background: This study aims to reevaluate natural radiation exposure, following up on our previous study conducted in 2019, and to assess the associated risk of lung cancer to the public residing in the gold mining areas of Betare-Oya, east Cameroon, and its vicinity. Materials and Methods: Gamma-ray spectra collected using a 7.62 cm×7.62 cm in NaI(Tl) scintillation spectrometer during a car-borne survey, in situ measurements and laboratory measurements performed in previous studies were used to determine the outdoor absorbed dose rate in air to evaluate the annual external dose inhaled by the public. For determining internal exposure, radon gas concentrations were measured and used to estimate the inhalation dose while considering the inhalation of radon and its decay products. Results and Discussion: The mean value of the laboratory-measured outdoor gamma dose rate was 47 nGy/hr, which agrees with our previous results (44 nGy/hr) recorded through direct measurements (in situ and car-borne survey). The resulting annual external dose (0.29±0.09 mSv/yr) obtained is similar to that of the previous study (0.33±0.03 mSv/yr). The total inhalation dose resulting from radon isotopes and their decay products ranged between 1.96 and 9.63 mSv/yr with an arithmetic mean of 3.95±1.65 mSv/yr. The resulting excess lung cancer risk was estimated; it ranged from 62 to 216 excess deaths per million persons per year (MPY), 81 to 243 excess deaths per MPY, or 135 excess deaths per MPY, based on whether risk factors reported by the U.S. Environmental Protection Agency, United Nations Scientific Committee on the effects of Atomic Radiation, or International Commission on Radiological Protection were used, respectively. These values are more than double the world average values reported by the same agencies. Conclusion: There is an elevated level of risk of lung cancer from indoor radon in locations close to the Betare-Oya gold mining region in east Cameroon. Therefore, educating the public on the harmful effects of radon exposure and considering some remedial actions for protection against radon and its progenies is necessary.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.449-459
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• 2023

The design and development of underground nuclear waste repositories should cover the performance evaluation of the different components such as the construction materials because the long term stability will depend on their response to the surrounding conditions. In South Korea, Gyeonju bentonite has been proposed as a candidate to be used as buffer and backfilling material, especially in the form of blocks to speed up the construction process. In this study, various cylindrical samples were prepared with different dry density and water content, and their physical and mechanical properties were analyzed and correlated with X-ray CT observations. The main objective was to characterize the samples and establish correlations for non-destructive estimation of physical and mechanical properties through the utilization of X-ray CT images. The results showed that the Uniaxial Compression Strength and the P-wave velocity have an increasing relationship with the dry density. Also, a higher water content increased the values of the measure parameters, especially for the P-wave velocity. The X-ray CT analysis indicated a clear relation between the mean CT value and the dry density, Uniaxial Compression Strength, and P-wave velocity. The effect of the higher water content was also captured by the mean CT value. Also, the relationship between the mean CT value and the dry density was used to plot CT dry densities using CT images only. Moreover, the histograms also provided information about the samples heterogeneity through the histograms' full width at half maximum values. Finally, the particle size and heterogeneity were also analyzed using the Madogram function. This function identified small particles in uniform samples and large particles in some samples as a result of poor mixing during preparation. Also, the μ_max value correlated with the heterogeneity, and higher values represented samples with larger ranges of CT values or particle densities. These image-based tools have been shown to be useful on the non-destructive characterization of bentonite samples, and the establishment of correlations to obtain physical and mechanical parameters solely from CT images.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1C호
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• pp.25-31
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• 2006

대부분의 설계지침서에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력을 산출하기 위하여 암석의 일축압축강도를 사용한다. 그러나 최근에 도로교 설계기준 해설(대한토목학회, 2001)과 AASHTO 설계지침서(2000)에서는 현장조건을 보다 잘 반영할 수 있도록 RQD를 적용하여 산출한 암반의 일축압축강도를 사용하도록 개정되었다. 그런데 RQD를 이용하여 암반의 일축압축강도를 산정하는 식을 국내의 주요 기반암에 적용하는 데에 문제가 제기되었고, 여기에는 RQD 자체의 문제점, 즉 지하수, 절리면 상태 등을 반영하지 못한다는 점도 포함되었다. 결국 도로교 설계기준 해설(2001)은 암석의 일축압축강도를 이용하여 주면저항력을 산정하는 방법으로 다시 개정되었다(한국도로공사, 2002). 본 연구에서는 암석의 일축압축강도와 현장 암반의 일축압축강도를 연관시키는 수단으로 제시되어 있는 기존의 여러 방법을 비교 검토하였으며, 이 가운데 신뢰도가 있는 것으로 평가되고 있는 Hoek-Brown 파괴 규준을 이용하여 암반의 일축압축강도 추정식을 제시하였다. 또한 이를 이용하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력 예측 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 현장타설말뚝의 재하시험 데이터를 이용하여 기존의 여러 방법으로 구한 주면저항력과 비교한 결과 신뢰도가 있음을 알 수 있었다.

• 광물과 암석
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• 제36권3호
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• pp.199-212
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• 2023

확산은 지구물질은 물론 운석과 같은 우주물질의 원소 및 동위원소 연구에서 매우 유용하게 활용될 수 있다. 고온의 태양계 성운에서 일어난 확산과 상대적으로 저온의 소행성에서 일어난 열수 변질 과정에서의 확산 양상은 다르기 때문에 광물에 기록된 원소 및 동위원소 확산에 대한 모델 수립은 초기 태양계 진화를 이해하는데 있어 특히 중요하다. 광물 입자 경계를 따라 일어나는 빠른 입계 확산은 닫힌계에서 구성 광물간 원소 또는 동위원소의 교환을 수치 모델화하는데 유용하며, 본 연구에서는 유한차분법을 이용하였다. 수립된 빠른 입계 확산 수치 모델은 1) CH 콘드라이트의 아메바 형태 감람석 집합체(amoeboid olivine aggregate; AOA)내 사장석의 마그네슘-26(²⁶Mg) 동위원소 조성 변화와 2) CO 콘드라이트의 콘드률, AOA, 기질 구성 광물간 Fe-Mg 상호 확산에 적용되었다. 빠른 입계 확산을 통해 광물 결정의 표면에서는 평형상태에 도달할 수 있다는 가정에 기반해서 평형상태 동위원소 질량 분배(equilibrium isotopic fractionation)와 평형상태 원소 분배(equilibrium partitioning)도 수치 모델에 포함하였다. 모델을 통해 닫힌계를 구성하는 구성 광물간 원소 또는 동위원소의 교환과 확산으로 실제 운석에서 관찰된 원소 및 동위원소 조성 분포를 설명할 수 있음을 보였다. 또한 암석을 구성하는 광물이 여러 종류일 경우에 폐쇄 온도는 확산이 가장 느린 광물종에 의해서만 결정되는 것이 아니라 전체 광물들의 함량비에도 크게 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.515-532
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• 2023

벤토나이트는 고준위 방사성폐기물 처분을 위한 심층처분 시스템에서 처분용기와 암반 사이를 메우는 완충재로 고려되는 팽창성 점토이다. 벤토나이트는 높은 양이온교환능과 비표면적을 가지고 있기 때문에, 처분용기로부터 핵종이 누출될 경우, 수착하여 암반으로의 유출을 지연시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 여러 선행연구에서 8종류의 벤토나이트를 사용하여 수행된 U, Am, Se, Eu 핵종의 수착실험 및 모델 자료를 취합하고, 각 연구에서 설정된 실험 조건들을 기반으로 열역학적 수착모델의 특성을 평가하였다. 핵종과 벤토나이트 간의 수착 거동 해석에 중요한 역할을 하는 열역학적 수착모델은 벤토나이트의 광물학적 특성뿐만 아니라 핵종 농도, 용액의 이온강도, 주 양이온, 온도, 고액비, 용존 탄산 농도 등 세부적인 실험 조건과 밀접하게 연관되어 있는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 특정 실험 조건에서 수행된 수착실험 및 모델의 최적화로 제안되는 수착 반응식과 반응상수가 다양한 환경 조건에 적용하기에 불확실성이 크다는 것을 의미한다. 따라서, 심층처분 시스템에 적용가능한 열역학적 수착모델을 구축하기 위해서는 현장 조사 및 실험이 함께 수행되어야 한다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.59-71
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• 2023

온실가스 감축과 탄소 중립의 실현을 위해서 탄소의 포집, 저장(carbon capture, and storage, CCS) 기술은 매우 중요하다. CCS는 CO₂ 저장을 중점적으로 함으로써, 포획된 CO₂를 지하 저류층 내부에 영구적으로 보관하는 역할을 한다. CO₂--EOR(enhanced oil recovery)은 CCS의 한 형태로, 오일 회수 촉진을 위해 CO₂를 지하 내부로 주입시켜 잔류 오일 회수에 도움을 줄 뿐만 아니라 CO₂가 지하에 저장되어 탄소 중립에도 기여하는 기술이다. 이 CO₂-EOR은 혼화공법과 비혼화공법으로 분류하며 혼화공법의 대표적인 방식인 CO₂-WAG(water alternating gas)는 물과 CO₂를 저류층 내부에 교대로 주입하여 오일을 생산하고 CO₂를 저장하는 공법이다. WAG 방식은 주입 유체의 돌파를 조절할 수 있어 오일 회수에 유리한 특징을 보이며, 흡입과 배출 과정 중에 상대투과도의 이력현상을 유도해 CO₂의 잔류 격리량을 확대할 수 있다. 본 연구에서는 CO₂-EOR 과정에서의 석유회수증진 효과와 CO₂가 지중에 저장되는 메커니즘을 설명하였으며, CCS와 연계한 CO₂-EOR 적용 사례를 소개하였다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.745-764
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• 2023

In the Republic of Congo, Banded iron formations (BIFs) occur in two areas: the Chaillu Massif and the Ivindo Basement Complex, which are segments of the Archean Congo craton outcropping in the northwestern and southwestern parts of the country. They show interesting potential with significant mineral resources reaching 2 Bt and grades up to 60% Fe. BIFs consist mostly of oxide-rich facies (hematite/magnetite), but carbonate-rich facies are also highlighted. They are found across the country within the similar geological sequences composed of amphibolites, gneisses and greenschists. The Post-Archean Australian Shale (PAAS)-normalized patterns of BIFs show enrichment in elements such as SiO₂, Fe₂O₃, CaO, P₂O₅, Cr, Cu, Zn, Nb, Hf, U and depletion in TiO₂, Al₂O₃, MgO, Na₂O, K₂O, Sc, Th, Ba, Zr, Rb, Ni, V. REE diagrams show slight light REEs (rare earth elements; LREEs) compared to heavy REEs (HREEs), and positive La and Eu anomalies. The lithological associations, as well as the very high (Eu/Eu^*)_SN ratios> 1.8 shown by the BIFs, suggest that they are related to Algoma-type BIFs. The positive correlations between Zr and TiO₂, Al₂O₃, Hf suggest that the contamination comes mainly from felsic rocks, while the absence of correlations between MgO and Cr, Ni argues for negligeable contributions from mafic sources. Pr/Pr^* vs. Ce/Ce^* diagram indicates that the Congolese BIFs were formed in basins with redox heterogeneity, which varies from suboxic to anoxic and from oxic to anoxic conditions. They were formed through hydrothermal vents in the seawater, with relatively low proportions of detrital inputs derived from igneous sources through continental weathering. Some Congolese BIFs show high contents in Cr, Ni and Cu, which suggest that iron (Fe) and silicon (Si) have been leached through hydrothermal processes associated with submarine volcanism. We discussed their tectonic setting and depositional environment and proposed that they were deposited in extensional back-arc basins, which also recorded hydrothermal vent fluids.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.799-816
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• 2023

Mineralogical and geochemical studies of shales within the Lower Anambra Basin was conducted to unravel the depositional environment, provenance, maturity, paleo-weathering conditions, and tectonic settings. Mineralogical studies conducted using X-ray diffraction analysis revealed that the samples were composed of kaolinite, montmorillonite, chlorite, and illite. KaolinIite is the dominant mineral, constituting approximately 41.5% of the bulk composition, whereas the non-clay minerals are quartz, ilmenite, and sillimanite. Geochemical analysis showed a predominance of SiO₂, Al₂O₃, and Fe₂O₃ contents of the shale samples with mean values of 52.29%, 14.09%, and 6.15% for Imo Shale (IS); 52.31%, 16.70%, and 7.39% for Mamu Shale (MS); 43.21%, 21.33%, and 10.36% for Enugu Shale (ES); 53.35%, 15.64%, and 7.17% for Nkporo Shale (NS); and 51.24%, 17.25%, and 7.78% for Agwu Shale (AS). However, the shales were depleted in Na₂O, MgO, K₂O, MnO, TiO₂, CaO, and P₂O₅. The trace element ratios of Ni/Co and Cu/Zn of the shale suggest an oxic depositional environment. The average SiO₂ vs. Al₂O₃ ratio of the shales indicated textural maturity. Compared to the PAAS standard, the shales plot below the PAAS value of 0.85, suggesting a high degree of maturity and intensive chemical weathering, further confirmed on a CIA vs. PIA plot. On log (K₂O/Na₂O) against SiO₂ and tectonic setting discriminant function diagrams, the shales plot mostly in the field of passive continental margin tectonic setting. The discriminant function diagrams as well as Al₂O₃/TiO₂ ratio of the shales showed that they were derived from a mixed source (mafic and intermediate igneous rocks).

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.817-830
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• 2023

This study investigates the age of the surficial rocks in the Arunta region using Uranium-Lead (U-Pb) geochronological dating. Rock samples were collected at four locations, Cattle-Water Pass (CP 1610), Gough Dam (GD 1622 and GD 1610), and London-Eye (LE 1601), within the Strangways Metamorphic Complex and crushed by selFragging. Subsequently, the zircon grains were imaged using Cathodoluminescence (CL) analysis and the U-Pb (uranium and lead) isotope ratios and the chrono-stratigraphy were measured. The imaged zircon revealed an anomalous heterogeneous crystal structure. Ellipses of the samples at locations GD1601, CP1610, and GD1622 fall below the intercept indicating the ages produced discordant patterns, whereas LE1601 intersects the Concordia curve at two points, implying the occurrence of an event of significant impact. For the rock sample at CP1610, the estimated mean age is 1742.2 ± 9.2 Ma with mean squared weighted deviation (MSWD) = 0.49 and probability of equivalence of 0.90; 1748 ± 15 Ma - MSWD = 1.02 and probability of equivalence of 0.40 for GD1622; and 1784.4 ± 9.1 Ma with MSWD of 1.09 and probability of equivalence of 0.37 for LE1601. But for samples at GD1601, two different age groups with different means occurred: 1) below the global mean (1792.2 ± 32 Ma) estimated at 1738.2 ± 14 Ma with MSWD of 0.109 and probability of equivalence of 0.95 and 2) above it with mean of 1838.22 ± 14 Ma, MSWD of 1.6 and probability of equivalence of 0.95. Analysis of the zircon grains has shown a discrepancy in the age range between 1700 Ma and 1800 Ma compared to the ASO dated to have occurred between 440 and 300 Ma. Moreover, apparent similarity in age of the core and rim means that the mineral crystallized relatively quickly without significant interruptions and effect on the isotopic system. This may have constraint the timing and extent of geological events that might have affected the mineral, such as metamorphism or hydrothermal alteration.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.611-626
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• 2023

본 연구에서는 심층처분 부지선정에 필요한 인자를 선정하기 위해서 IAEA에서 제안한 심층처분을 위한 부지선정 과정 중 부지특성화 단계를 대상으로 해외사례를 검토하였다. 심층처분 방식을 결정한 스웨덴, 핀란드, 미국, 캐나다의 조사인자를 대상으로 분석을 실시하였으며, 조사인자에 대한 조사기법을 분석 정리하였다. 스웨덴과 핀란드의 부지 조사 현황분석 결과 지질, 수리지질, 수리지화학 분야의 조사인자는 공통적으로 포함되어 있으며, 스웨덴과 핀란드의 주요 현장조사 기법의 경우 각 나라에서 수행한 조사 기법이 유사하게 나타났다. 미국의 경우 폐쇄 전/후 지짐에 따른 조사그룹과 조사인자를 제시하고 있으며, 불포화대 조사와 포화대 조사에 대한 조사그룹과 인자를 각각 제시하고 있다. 조사기법에 대해서는 부지특성화 단계의 지구물리 조사기법, 수문 및 수리지질 조사기법, 수리지화학 조사기법, 역학적/물리적 및 열적 특성조사기법을 제시하고 있다. 캐나다의 경우 예비 적합성 평가와 상세부지 평가에 대한 조사인자를 제시하고 있으며, 조사 기법에 대해서는 지질조사, 물리탐사, 시추조사, 수문조사, 실내시험, 화학분석 등에 대해서 상세하기 제시하고 있다. 본 연구 결과는 추후 국내에 적용가능한 부지선정에 필요한 조사인자 및 각 조사인자에 대한 조사기법을 결정하는데 기여할 것으로 기대한다.