• 방사성폐기물학회지
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• 제20권3호
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• pp.279-296
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• 2022

The fundamental characteristics of groundwater colloids, such as composition, concentration, size, and stability, were analyzed using granitic groundwater samples taken from the KAERI Underground Research Tunnel (KURT) site by such analytical methods as inductively coupled plasma-mass spectrometry, field emission-transmission electron microscopy, a liquid chromatography-organic carbon detector, and dynamic light scattering technique. The results show that the KURT groundwater colloids are mainly composed of clay minerals, calcite, metal (Fe) oxide, and organic matter. The size and concentration of the groundwater colloids were 10-250 nm and 33-64 ㎍·L^-1, respectively. These values are similar to those from other studies performed in granitic groundwater. The groundwater colloids were found to be moderately stable under the groundwater conditions of the KURT site. Consequently, the groundwater colloids in the fractured granite system of the KURT site can form stable radiocolloids and increase the mobility of radionuclides if they associate with radionuclides released from a radioactive waste repository. The results provide basic data for evaluating the effects of groundwater colloids on radionuclide migration in fractured granite rock, which is necessary for the safety assessment of a high-level radioactive waste repository.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOIL & GROUNDWATER ENVIRONMENT
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• pp.62-63
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• 2005

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권4호
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• pp.31-40
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• 2015

Various types of inorganic and organic colloids are present in natural water including groundwater. Previous studies showed that Fe, Mn and Al are colloid-forming elements and dissolved concentrations can be erroneous for these elements if water samples are not properly filtered. Dissolved concentrations of elements including Ca, Na, Mg, K, Fe, Mn, Si and Al in groundwater from alluvial and bedrock aquifers, and surface water near Nakdong River were determined to evaluate effects of colloids on dissolved concentrations in natural water samples using various pore sizes of filters. Groundwater is mostly anoxic and have elevated concentrations of Fe and Mn, which provides a unique opportunity to observe the effects of colloids on dissolved concentrations of colloid-forming elements. Membrane filters with four kinds of pore sizes of 1000 nm, 450 nm, 100 nm, and 15 nm were used for filtration of water samples. Concentrations of dissolved concentrations in each filtrate did not show significant differences from 1000 nm to 100 nm. However, concentrations of all elements considered were decreased in the filtrates obtained using 15 nm pore size filters by 10 to 15% compared to those using 450 nm except for bedrock groundwater. Al in surface water showed a distinct linear decrease with the decrease of filter pore sizes. These results showed that 100 nm pore size had little effect to remove colloidal particles in alluvial groundwater and surface water in our study. In contrast, significant concentration decreases in 15 nm pore size filtrates indicate that the presence of 15 to 100 nm colloidal particles may affect determination of dissolved concentrations of elements in natural water.

• 한국환경농학회지
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• 제21권2호
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• pp.130-135
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• 2002

토양 중에서 농약을 대공극과 숨골을 통하여 지하수로 이동시킬 수 있는 매체로 작용하는 물분산성 콜로이드 함량과 그 안정성은 여러 가지 토양의 이화학적 특성에 의해 결정된다. 본 연구에서는 제주도 감귤원에서 채취한 30개 토양을 사용하여 pH, 유기물, oxalate 용액 추출성 Al과 Fe 등이 물분산성 콜로이드의 함량에 미치는 영향을 조사하였다. 토양의 pH가 증가할수록 물분산성 콜로이드의 함량이 높았으며, pH 5$\sim$6 이상의 토양에서는 표면 음전하의 증가에 따라 콜로이드의 안정성이 높아질 가능성이 많은 것으로 나타났다. 낮은 pH 조건에서는 표면 음전하의 감소와 함께 활성 Al 또는 Fe 함량이 증가함에 따라 콜로이드의 응집 현상이 촉진되는 것으로 나타났다. 물분산성 콜로이드의 함량은 콜로이드의 입단화를 촉진시킬 수 있는 토양의 유기물 함량과 반비례하였으며, 유기탄소 함량 5% 이하의 토양에서 특히 물분산성 콜로이드의 함량이 많게 나타날 가능성이 높은 것으로 나타났다. Oxalate 용액 추출성 Al과 Fe 함량 또한 분산성 콜로이드의 함량과 반비례하였으며, Al과 Fe의 산화물 또는 수산화물들 그리고 치의 유기물 복합체는 토양 중에서 콜로이드 형태로 존재할 수도 있으나 점토광물의 입단화를 촉진시키는 결합제로 작용함으로써 물분산성 콜로이드의 분산을 억제하는 것으로 판단되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제40권7호
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• pp.593-606
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• 2008

In this study, data on radionuclide migration and retardation processes in the engineered and natural barriers of High-Level Radioactive Waste (HLW) repository have been reviewed and compiled for use in the performance assessment of a HLW disposal system in Korea. The status of the database on radionuclide migration and retardation that is being developed in Korea is investigated and summarized in this study. The solubilities of major actinides such as D, Th, Am, Np, and Pu both in Korean bentonite porewater and in deep Korean groundwater are calculated by using the geochemical code PHREEQC (Ver. 2.0) based on the KAERI-TDB(Korea Atomic Energy Research Institute-Thermochemical Database), which is under development. Databases for the diffusion coefficients ($D^b_e$ values) and distribution coefficients ($K^b_d$ values) of some radionuclides in the compacted Korean Ca-bentonite are developed based upon domestic experimental results. Databases for the rock matrix diffusion coefficients ($D^r_e$ values) and distribution coefficients ($K^r_d$ values) of some radionuclides for Korean granite rock and deep groundwater are also developed based upon domestic experimental results. Finally, data related to colloids such as the characteristics of natural groundwater colloids and the pseudo-colloid formation constants ($K_{pc}$ values) are provided for the consideration of colloid effects in the performance assessment.

• 대한화학회지
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• 제40권9호
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• pp.599-606
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• 1996

서로 다른 pH 조건에서 생성한 우라닐 가수분해물의 용해도에 미치는 지하수 성분의 영향을 측정하였다. 우라닐 가수분해 침전물 pH 6.4 및 9.7에서 제조하였다. 편마암 층에서 채취한 지하수로부터 무기 및 유기콜로이드를 제거한 분리지하수, 채취지하수의 분석성분과 동일한 조성을 가지는 합성지하수, 그리고 0.1 M NaCl 수용액에서의 용해도에 미치는 pH의 영향을 측정하였다. 또한 채취지하수에서 상대적으로 다량 존재하는 음이온 및 양이온의 영향을 측정하였다. 지하수에서의 우라닐 가수분해 침전물의 용해도는 0.1 M NaCl 용액에서보다 약 100배 정도 큰 것으로 나타났다. X-선 회절분석 결과는 높은 pH에서 제조한 우라닐 가수분해 침전물이 낮은 pH에서 제조한 것보다 낮은 결정화도와 높은 용해도를 보였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 추계학술발표회
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• pp.115-119
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• 2001

Contaminant retardation factor is derived from the colloidal and contaminant transport equations for a four-phase porous medium: an aqueous phase, two mobile colloidal phases, and a solid matrix. It is assumed that the contaminant sorption to solid matrix and colloidal particles and the colloidal deposition on solid matrix follow the linear isotherms. The behavior of the contaminant retardation factor in response to the change of model parameters is examined employing the experimental data of Magee et al. (1991) and Jenkins and Lion (1993). In the four-phase system, the contaminant retardation factor is determined by both the contaminant association with solid matrix and colloidal particles and the colloidal deposition on solid matrix. The contaminant mobility is enhanced when the affinity of contaminants to mobile colloids increases. In addition, as the affinity of colloids to solid matrix decreases, the contaminant mobility increases.

• 대한환경공학회지
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• 제34권7호
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• pp.504-515
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• 2012

지하수는 전 세계적으로 널리 이용되는 음용수원이다. 하지만, 병원성 미생물에 의한 지하수 오염은 매우 심각한 환경문제로써 음용수의 수질을 저하시키고 인류의 건강을 위협한다. 지하수를 오염시키는 병원성 미생물은 바이러스, 세균, 원생동물 등이 있는데, 이중 바이러스는 박테리아나 원생동물보다 크기가 훨씬 작기 때문에 토양을 통과하는 과정에서 잘 제거되지 않고, 지하수 환경에서 이동성이 뛰어나다. 토양과 대수층에서 바이러스 거동 연구는 지하수의 병원성 미생물 오염 취약성을 판단하고 안전한 음용수원을 확보하는데 꼭 필요하다. 또한, 이러한 연구는 공중 보건을 위한 정책 및 규정을 제정하기 위한 중요한 정보를 제공한다. 본 논문에서는 최근까지의 지중 환경에서 바이러스 거동과 관련하여 수행된 연구들을 현장 조건에서 수행된 것과 실험실 조건에서 수행된 것으로 나눠 정리하였다. 또한, 이러한 연구들을 통해 알려진 바이러스의 거동에 영향을 미치는 인자들을 제시하였다. 그리고, 최근 바이러스 거동 연구에 널리 이용되는 박테리오파지의 특성을 정리하였고, 바이러스 거동을 모사하는데 이용되는 수학적 모델과 콜로이드 여과이론을 제시하였다. 지금까지의 연구결과를 바탕으로 향후 연구는 바이러스 오염원으로부터 지하수를 보호한다는 측면에서 바이러스 보호구역의 설정과 관련된 연구들이 활발히 진행되어야 할 것으로 판단된다. 특히, 바이러스 보호구역 설정과 관련하여 이격거리나 이동시간을 계산할 수 있는 수학적 모델을 개발하고 모델과 관련된 파라미터들의 정보를 축적하는데 집중되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.263-270
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• 2012

산화/환원 반응에 매우 민감한 우라늄의 침철석 및 몬모릴로나이트에 대한 수착 특성을 알아보기 위해 산화우라늄(VI)과 환원우라늄(IV)를 준비하였다. 환원우라늄은 황산염환원박테리아에 의해 황산염이 환원되는 과정에서 같이 환원된 우라늄(IV)를 희석하여 사용하였다. 광물에 대한 우라늄의 수착량은 우라늄(IV)가 우라늄(VI)에 비해 상대적으로 낮았으며, 이러한 원인 중의 하나는 용액상의 우라늄(IV)가 미세한 콜로이드 형태로 존재하여 광물 표면에 대한 수착력이 약했기 때문이다. 투과전자현미경을 사용하여 우라늄(IV)가 나노 콜로이드의 특징을 가지고 있음을 확인하였고, 이러한 결과는 심부 자연계의 지하수를 따라 이동 가능한 우라늄종이 이온성 우라늄(VI)뿐만 아니라 콜로이드성 우라늄(IV)도 포함될 수 있음을 의미한다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.847-870
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• 2023

고준위 방사성폐기물을 심지층에 안전하게 처분하기 위해서는 방사성 핵종의 장기적 지구화학 거동에 대한 정확한 예측이 요구된다. 이와 관련하여 본 연구에서는 국내 심부 지하수를 대표하는 다섯가지 지화학 환경 조건에서 지화학 모델링을 수행하여 일부 방사성 핵종의 지화학 거동을 예측하였다. 다섯가지 국내 심부 지하수의 지화학 환경은 다음과 같다: 고 TDS 염지하수(G1), 산성 pH의 CO₂가 풍부한 지하수(G2), 고 pH 알칼리성 지하수(G3), 황산염이 풍부한 지하수(G4), 묽은(담수) 지하수(G5). 3~12의 pH 범위와 ±0.2V의 산화-환원전위(Eh) 조건에서 일부 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 국내 심부 지하수 내에서의 용해도와 화학종(존재형태)을 예측하였다. 모델링 결과, 용존 상태의 우라늄은 주로 U(IV)로서 중성~알칼리성의 넓은 pH 환경에서 높은 용해도를 보였으며, Eh가 -0.2V인 환원 환경에서도 알칼리 pH 조건에서 높은 용해도를 보였다. 이러한 높은 용해도는 주로 Ca-U-CO₃ 착물의 형성에 의한 것으로 예측되는데, 이 착물의 활동도(activity)는 국내 심부 지하수 중 주요 단층대를 따라 산출되는 G2와 화강암반에 위치하는 G3에서 높다. 한편, 플루토늄(Pu)의 용해도는 pH에 따라 달라지며, 특히 중성~알칼리성 조건에서 가장 낮은 용해도가 나타난다. 주요 화학종은 Pu(IV)와 Pu(III)이며, 이들은 주로 흡착을 통해 제거될 것으로 추정된다. 그러나 콜로이드에 의한 이동을 고려하면, 이온강도가 낮은 심부 지하수인 G3와 G5 유형에서 콜로이드 형성 및 이동 촉진에 따라 이동성이 증가할 것으로 예상된다. 팔라듐(Pd)은 환원 환경에서는 황화물 침전 반응으로 인해 낮은 용해도를 나타내며, 산화 환경에서는 주로 금속(수)산화물에의 흡착을 통해 Pd(OH)₃^-, PdCl₃(OH)₂^-, PdCl₄^2- 및 Pd(CO₃)₂^2-와 같은 음이온 착물이 제거될 것으로 판단된다. 본 연구는 한국의 심부 지하수 환경에서 방사성 핵종의 운명과 이동에 대한 이해를 높이고, 고준위 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위한 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다.