• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.289-302
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• 2023

본 연구지역은 강원도 횡성군 강림리로 치악산 편마암 지질에 해당된다. 본 연구지역의 지하수에서 우라늄 및 라돈 등과 같은 자연 방사성 원소의 농도가 규제기준을 초과한 것으로 조사되었다. 이에 해당 지하수 대수층에서 획득한 시추 코어를 대상으로 자연 방사성 원소의 용출 기작을 광물학적으로 규명하기 위해 인공풍화 실험을 수행하였다. 이를 위해 먼저 시추 코어시료의 실험 전 광물학적 특성을 분석한 결과, 저온 및 중온 열수 변성 작용을 받아 생성될 수 있는 녹니석계 클리노클로어의 함량이 높게 나타났다. 또한, 우라늄보다 토륨의 함량이 10배 정도 높은 것으로 확인되었다. 인공풍화 실험 결과, 함방사성원소 광물의 용해에 따라 1일 이내에 토륨의 농도가 증가하는 양상을 보이다가 그 이후에는 농도가 감소하는 경향을 보였다. 이는 이차광물 형태로 존재하는 토라이트의 용해에 의하여 토륨이 용출된 후, 황산염 등과 같은 형태로 재침전되기 때문인 것으로 판단된다. 시추 코어 내 우라늄의 함량이 토륨보다 낮지만, 풍화 실험 결과에서는 토륨보다 100배 이상의 농도로 용출된 것으로 확인되었다. 이는 우라늄이 풍화가 많이 된 토라이트에 함유되어 있거나 UO₂²⁺ 등의 이온 형태로 광물 표면에 흡착된 상태로 존재하면서 지속적으로 용해 또는 탈착되기 때문이다. 또한 토륨과 우라늄의 용출 양상은 탄산염의 농도와 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 하지만, 지하수 내 토륨과 우라늄의 농도 사이의 상관성은 낮은 것으로 조사되었는데, 이는 앞서 설명한 바와 같이 두 원소가 다른 기원으로부터 지하수에 용출되기 때문인 것으로 판단된다. 두 방사성 원소의 용출속도는 다양한 반응속도 모델 중 Parabolic diffusion와 Pseudo-second order kinetic 모델에 의해 가장 잘 모사되는 것으로 확인되었다. 이러한 반응속도 모델의 회귀 상수들을 이용하여 우라늄의 농도가 먹는 물 수질기준까지 다다르는 기간을 유추해 본 결과, HCO₃의 농도가 높은 중성환경의 지하수 조건에서 약 29.4년으로, 대체적으로 빠르게 용출되는 것으로 예측되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권4호
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• pp.359-367
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• 2016

Background: As new legislation has come into force implementing radiation safety management for the use of naturally occurring radioactive materials (NORM), it is necessary to establish a rapid and accurate measurement technique. Measurement of $^{238}U$ and $^{232}Th$ using conventional methods encounter the most significant difficulties for pretreatment (e.g., purification, speciation, and dilution/enrichment) or require time-consuming processes. Therefore, in this study, the applicability of ED-XRF as a non-destructive and rapid screening method was validated for raw materials and by-product samples. Materials and Methods: A series of experiments was conducted to test the applicability for rapid screening of XRF measurement to determine activity of $^{238}U$ and $^{232}Th$ based on certified reference materials (e.g., soil, rock, phosphorus rock, bauxite, zircon, and coal ash) and NORM samples commercially used in Korea. Statistical methods were used to compare the analytical results of ED-XRF to those of certified values of certified reference materials (CRM) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Results and Discussion: Results of the XRF measurement for $^{238}U$ and $^{232}Th$ showed under 20% relative error and standard deviation. The results of the U-test were statistically significant except for the case of U in coal fly ash samples. In addition, analytical results of $^{238}U$ and $^{232}Th$ in the raw material and by-product samples using XRF and the analytical results of those using ICP-MS ($R^2{\geq}0.95$) were consistent with each other. Thus, the analytical results rapidly derived using ED-XRF were fairly reliable. Conclusion: Based on the validation results, it can be concluded that the ED-XRF analysis may be applied to rapid screening of radioactivities ($^{238}U$ and $^{232}Th$) in NORM samples.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권3호
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• pp.111-119
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• 1999

본 연구는 방사성 폐기물 처분부지의 안정성 평가검증을 위한 균열 암반내 지하수리시스템 특성연구의 일환으로 균열암반모사 및 균열망 특성을 규명하는 것으로 지하 심부에 위치하게 되는 방사성폐기물 처분부지와 입지조건이 유사한 LPG 지하비축기지를 대상으로 균열 및 수리지질특성의 규명과 연속체 모델과 불연속체 모델의 적용을 통한 지하수 유동로 해석을 실시하였다. 불연속체 모델을 통한 지하수 유동 및 용질 이동의 모사에는 균열의 방향성과 균열의 공간적 밀도가 가장 중요한 요소인 것으로 나타났다. 본 연구지역에서는 3조의 균열군이 조사되었으며 균열의 공간적 밀도( $P_{32}$)는 0.85 $m^2$/㎥로 나타났다. 프로판 공동주변의 모사영역(200$\times$200$\times$200 m)에 대하여 실제로 지하수의 유동에 관여하는 투수성 균열의 밀도( $P_{32c}$)를 모사한 결과는 0.536 $m^2$/㎥로 나타났으며. 저투수성인 균열을 제거함으로서 0.26 $m^2$/㎥의 균열밀도(T- $P_{32c}$)를 갖는 모델을 재구성하여 수압터널로부터 PC 2. PC 3의 프로판 주공동으로의 유동로 분석을 실시하였다.다.

• 광물과 암석
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• 제35권2호
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• pp.153-168
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• 2022

치악산 편마암복합체에서 방사성원소를 포함하고 있는 광물을 파악하고, 주변 지하수에 포함되어 있는 방사선원소(우라늄)와의 연관성을 확인하고자 암석학적 및 광물 화학 분석을 수행하였다. 현미경 및 전자현미경 분석 결과, 주 구성광물은 사장석, 흑운모, 석영, 알칼리장석, 녹니석 그리고 방해석이며, 부수광물은 스펜, 갈렴석, 인회석, 저어콘, 토라이트, 티탄철석, 황철석 그리고 방연석 등 총 14종을 확인하였다. 토라이트의 경우 거정의 갈렴석 내 ~1 mm의 크기로 소량 관찰된다. 희토류 원소를 많이 포함하고 있는 갈렴석은 각기 다른 3 가지 산출양상을 보인다. EPMA 분석 결과, 거정의 갈렴석에서는 TiO₂~1.70 wt.%, Ce₂O₃~11.86 wt.%, FeO~13.31 wt.%, MgO~0.90 wt.% 그리고 ThO₂~1.06 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, Al₂O₃ 17.35 ± 2.15 wt.% (n = 7), CaO 12.13 ± 1.81 wt.% (n = 7) 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 티탄철석을 둘러싸고 있는 스펜 집합체의 가장자리에 존재하는 갈렴석은 Al₂O₃~24.00 wt.%, Nd₂O₃~5.10 wt.%, Sm₂O₃~0.66 wt.%, Dy₂O₃~0.86 wt.% 그리고 Y₂O₃~1.38 wt.% 원소들의 함량이 높게 나타나며, TiO₂ 0.35 ± 0.21 wt.% (n = 11), Ce₂O₃ 5.25 ± 1.03 wt.% (n = 11), FeO 9.84 ± 0.26 wt.% (n = 11), MgO 0.12 ± 0.05 wt.% (n = 11) 그리고 La₂O₃ 1.49 ± 0.29 wt.% (n = 11) 등과 같이 평균 함량이 가장 낮은 값을 보인다. 모암의 기질부에서 관찰되는 갈렴석의 화학성분은 앞서 설명한 갈렴석의 중간 정도의 값을 가진다. 연구대상인 치악산 편마암복합체 내 미그마타이트질 편마암에는 주목할 만큼의 우라늄 함량을 가지는 광물이 발견되지는 않았다. 따라서 지하수에서 나타나는 우라늄의 기원과 주변 지질과의 연관성을 명확하게 밝혀내지는 못했다. 하지만 방사성 원소인 토륨 원소 및 희토류 원소를 다량 포함하는 갈렴석이 풍부하게 존재하는 것이 이번 연구결과로 확인되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권1호
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• pp.25-31
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• 2009

토양중 $^{99}Tc$의 배경준위를 측정할 수 있는 분석법을 수립하고 한국 토양중의 $^{99}Tc$ 농도를 비교 검토하였다. 토양중의 $^{99}Tc$을 분리 정제하기 위해서 선택성 TEVA수지를 사용하였다. 화학분리 회수율을 계산하기 위해 $^{99}Mo/^{99m}Tc$ 생성기에서 생산한 $^{99m}Tc$를 추적자로 사용하고 그 문제점을 검토하였다. $^{99m}Tc$추적자를 사용하여 계산한 화학분리 회수율은 70% 이상이 가능하였다. 순수 분리된 $^{99}Tc$의 측정을 위한 유도결합프라스마 질량분석기(ICP-MS)의 최적 조건을 수립하였다 이 분석법에 의한 토양의 최소검출하한치(MDA)는 15 mBq/kg-dry 이었다. 제주와 고리 주변 토양 시료의 $^{99}Tc$ 농도는 33.73-89.16 mBq/kg-dry 였다. 이러한 수치는 다른 보고치에 비하여 낮은 편이며 대기권 핵실험에서 기인한 낙진의 영향으로 추정된다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권4호
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• pp.15-22
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• 2019

석탄재는 석탄 연소 시 발생하는 것으로 포집 방법에 따라 비산재와 바닥재로 나눌 수 있다. 비산재와 바닥재는 특성에 따라 다양한 용도로 재활용이 가능하다. 호주는 세계에서 네 번째로 석탄을 생산하는 국가이며 석탄재를 시멘트, 콘크리트, 광산 채움재, 농업용 토양 개량제 등으로 활용하고 있다. 비산재는 시멘트, 콘크리트용 보충제로 사용하면 시멘트의 강도와 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 광산 채움재로 석탄재를 활용하면 지반을 안정화시킬 수 있으며 석탄재의 다량 처리가 가능하다. 석탄재는 주로 알카리성이므로 광산 채움재로 사용 시 산성광산배수를 중화시킬 수 있다. 또한, 토양 개량제로 사용하면 산도 개선 효과를 얻을 수 있으며 토양의 물리적 특성 개선이나 식물에 필요한 원소를 공급할 수 있다. 호주 비산재는 식물 독성에 영향을 미치는 미량 원소 함량이 낮으며, 방사성 원소 함량도 토양 배경 농도 범위 내에 존재하기 때문에 재활용 가능성은 더 확대될 것이다. 석탄재의 특성은 연소에 사용한 석탄의 특성과 관련이 있으며 한국은 호주에서 석탄을 수입하기 때문에 한국의 석탄재도 다양한 용도로 재활용이 가능할 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권1호
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• pp.41-47
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• 2005

Cs$^{+}$ 이온에 대해 선택성을 갖는 ferrocyanide-음이온 교환수지를 제조하여 모의 제 염폐액 내에 존재하는 Cs$^{+}$ 이온에 대한 흡착실험을 수행하였다. 제조된 이온교환 수지가 citric acid를 주제염제로 하는 제염폐액 내에 존재하는 Cs+ 이온에 대한 흡착능력은 상용 양이온교환수지에 비해 4배 이상 효과적인 것으로 나타났다. 모의 제염폐액과 선택성 이온교환수지를 접촉시킨 후 360분이 경과하면 금속이온에 대한 흡착반웅이 평형에 도달하였다. 본 연구범위에서 Co$^{2+}$ 이온농도가 필요이상 증가하게 되면 Cs$^{+}$ 이온의 흡착율은 감소하였다. 과산화수소와 히드라진을 사용한 선택성 폐 이온교환수지의 재생실험 결과 전기중성화조건을 만족시키기 위해 Cs$^{+}$ 이온이 수지로부터 용출됨을 확인하였고 열화없이 재 사용가능성을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권3호
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• pp.52-57
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• 2013

Radon, which is one of the radioactive elements in the natural world, exists in the atmosphere and water. When this element inflows into the human body, it carries the risks of developing lung cancer and stomach cancer. Therefore, in this study, an effective 10 L scaled reactor was produced to mitigate radon in water and the radon mitigation efficiency in water following the changes in water temperature and amount of aeration were evaluated. Based on this, the radon mitigation efficiency (SRRR; Specific radon removal rate) was derived per unit air volume. According to the study result, when water temperature increased from $10^{\circ}C$ to $16^{\circ}C$, the SRRR value increased from 95 $nCi/m^3{\cdot}L$ to 134.4 $nCi/m^3{\cdot}L$, and when the amount of aeration increased from 0.2 L/min to 1 L/min, the SRRR value decreased from 198.1 $nCi/m^3{\cdot}L$ to 72.2 $nCi/m^3{\cdot}L$. Therefore, based on the experimental results, it is considered that it can be applied as a examination factor and objective indicator during the design of future radon-in-water mitigation systems.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권6호
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• pp.67-79
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• 2016

Gaussian process regression (GPR) is proposed as a tool of long-term groundwater quality predictions. The major advantage of GPR is that both prediction and the prediction related uncertainty are provided simultaneously. To demonstrate the applicability of the proposed tool, GPR and a conventional non-parametric trend analysis tool are comparatively applied to synthetic examples. From the application, it has been found that GPR shows better performance compared to the conventional method, especially when the groundwater quality data shows typical non-linear trend. The GPR model is further employed to the long-term groundwater quality predictions based on the data from two domestically operated groundwater monitoring stations. From the applications, it has been shown that the model can make reasonable predictions for the majority of the linear trend cases with a few exceptions of severely non-Gaussian data. Furthermore, for the data shows non-linear trend, GPR with mean of second order equation is successfully applied.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제19권6호
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• pp.37-48
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• 2014

Lab scale rhizofiltration by using four plants was performed to investigate the uranium removal efficiency from groundwater. Lettuce (Lactuca sativa L.), Chinese cabbage (Brassica campestris L.), radish sprouts (Raphanus sativus L.) and buttercup (Oenanthe javanica) were cultivated during 3 weeks in the phytotron. Glass jar ($12cm{\times}12cm{\times}8cm$ for each), containing 350 ml of the artificially uranium contaminated solution was used for 72 hours of the rhizofiltration. In experiments with different initial uranium concentration ($18.00{\mu}g/L$, $31.00{\mu}g/L$, $84.00{\mu}g/L$ and $116.00{\mu}g/L$) in solution, more than 70% of the initial uranium were removed by using lettuce, Chinese cabbage and radish sprouts and the residual uranium concentration in solution maintained lower than USEPA water tolerance limit ($30{\mu}g/L$). From the rhizofiltration experiments at various pH conditions, the highest uranium removal for all four plants was acquired at pH 3 in solution. Rhizofiltration experiments testing two field samples of groundwaters having high uranium concentrations ($86.00{\mu}g/L$ and $173.00{\mu}g/L$) were duplicated and more than 83% of the initial uranium were removed from the groundwater within 72 hours of rhizofiltration by using radish sprouts, which, suggests that the rhizofiltration can be a useful process to remediate uranium contaminated groundwater in the field. After the rhizofiltration experiment, the SEM and EDS analyses for the root surface of the radish sprouts were conducted, suggesting that the main mechanism of the rhizofiltration for the removal of uranium from groundwater would be surface precipitation on the root surface of the plant.