• 자원환경지질
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• 제53권5호
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• pp.565-583
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• 2020

최근 생활용품 및 건축자재 등에서 검출된 자연 방사성 물질로 인해 사회적으로 다양한 문제가 발생하고 있으며, 이는 조속히 해결해야 될 사회현안으로 대두되고 있다. 우리나라에서도 토양이나 지하수 내 중금속 및 우라늄, 라돈 등의 자연방사성 물질에 대해서 환경부에 의해 지난 20년 이상 장기간 조사된 바 있고, 토양과 지하수 내 자연방사성 물질의 기원이 암석-성인-변형적 특성 등의 지질학적 요인들과 밀접한 상관관계를 보여주는 것으로 추정되고 있지만, 기반암, 기반암 상부토양 및 지하수가 발달한 단층계 내 자연방사성 물질의 국가배경농도가 수립되어 있지 않아 정확한 지질학적 상관관계 규명이 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 국내 현생 심성암류의 성인과 천연 방사성(라돈, 우라늄, 토륨 등)물질 농도와의 상관관계에 대한 예비 연구를 수행하였다. 현생 심성암류 중 알칼리 화강암류(섬장암, 몬조니암, 몬조섬록암 및 알칼리화강암)는 높은 마그마 온도와 고알칼리성의 경향 때문에 U, Th, Zr, REE 및 Nb 등이 부화되는 특징을 보여주어 높은 U과 Th 농도를 가진다. 지각물질의 혼합에 의해 고분화된 화강암류(우백질 화강암, 복운모화강암, 고알루미형질 S-type 화강암 및 페그마타이트)는 고분화되지 않은 일반 화강암류(섬록암, 화강섬록암 및 화강암)보다 U, Th 및 K+Na이 더욱 부화되는 경향을 보여준다. 고알칼리성 화강암류들은 주로 판내부의 열개환경, 대륙충돌 조산작용과 해양판의 대륙판 아래 섭입 이후에 일어나는 확장환경에서 생성된다. 반면에 우리나라에서 주로 산출되는 아알칼리성 캘크알칼리 화강암류는 해양판의 대륙판 밑으로의 섭입에 의한 호환경에서 주로 생성된다. 결과적으로 국내 현생 심성암류의 U, Th 및 K 함량변화는 지구조 환경에 의한 암석성인과 밀접한 연관성을 가지는 것으로 추정되며, 현생화강암류 대한 감마분석 자연방사성 핵종(²²⁶Ra, ²³²Th 및 ⁴⁰K) 예비 결과들은 고알칼리성과 고분화된 화강암류에서 높은 값을 보여준다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권4호
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• pp.194-205
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• 1999

1998년 2월에 황강리 광화대의 일부 폐금속광산(상곡,금실,장풍 및 삼덕)수계에서 채취한 지표수를 대상으로 수리지구화학적 특성과 환경동위원소의 거동을 고찰하였다. 연구지역에 분포하는 일반적인 지표수는 $Ca^{2＋}$. 알카리 원소 N $O_3$$^{－}$ 및 C $l^{－}$이 풍부하나. 광산부근의 지표수로 가면서 상대적으로 $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$. 중금속 원소 HC $O_3$$^{－}$ 및 S $O_4$$^{2－}$ 가 부화되어 있다. 또한 광산수계의 지표수에서 pH는 낮고 EC와 TDS는 아주 높다. 이 지표수들의 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O(SMOW) 값은 각각 －65.0~－71.2$\textperthousand$ 및 －9.1~－10.2$\textperthousand$의 범위를 보이며. d($\delta$D－$\delta$$^{18}$ O) 값은 7.3~10.9 이다. 이 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O 비는 비광산 지역의 지표수에서 광산지역의 물로 갈수륵 무거운 값을 갖는다. 이 동위원소외 조성과 TDS, HC $O_3$$^{－}$ , S $O_4$$^{2－}$ 및 $Ca^{2＋}$의 함량온 양의 상관도를 보여준다. WATEQ4F를 이용하여 포화지수를 계산해 볼 때, 광산부근의 지표수에서 사장석. 방해석. 돌로마이트 및 점토광물들은 대부분 용해성 조건을 가지나, 하류로 가면서 비광산 지역의 지표수가 유입됨에 따라 점진적으로 평형상태로 변한다. 그러나 비광산 지역의 지표수에서는 거의 모든 광물종이 포화상태 또는 침전조건을 나타낸다. 지구화학적 모델링을 통하여 규명된 잠제적 독성원소들은 광산수계에서 황산염(MS $O_4$$^{2－}$ ) 또는 단독 양이온( $M^{2＋}$)으로 존재하나, 비광산 수계에서는 탄산염(C $O_3$$^{－}$) 또는 수산화물(O $H^{－}$) 형태의 복합 음이온으로 존재하는 것으로 밝혀졌다. 한편 조선누층군의 석회암질암이 모암을 이루는 상곡 및 금실광산 부근의 물이 옥천누층군에 속하는 변성퇴적암과 쥬라기의 화강암류가 분포하는 장풍 및 삼덕광산 수계의 물보다 pH가 높고 $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$ 및 HC $O_3$$^{－}$의 함량이 많으며 $\delta$D와 $\delta$$^{18}$ O의 조성 또한 무거운 특징이 있다. 그러나 이들은 광산폐수에의 오염에 의하여 거의 동일한 수리지구화학적 진화경향을 보인다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권1호
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• pp.10-20
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• 1998

상곡광상은 캄브로-오르도비스기의 석회질암내에 발달된 열극을 교대한 다금속광상이다. 광산부근에는 상당량의 폐석과 광미가 방치되어 있으며, 폐갱도에서 유출되는 갱내수는 여과없이 하천을 따라 이동되어 상수원 및 농경지로 유입되고 있다. 토양과 퇴적물의 주성분 원소는 시료에 따라 조성 차이가 심하나 Fe, Mn, Ca 및 Na이 부화되어 있고, 특히 광미야적장 토양에서는 Fe (평균 18.58 wt.%)와 Mn (4.18 wt.%)의 함량이 아주 높다. 광미야적장 토양에서 검출된 중금속의 평균함량은 Ag=10, As=2278, Cd=7, Cu=206, Pb=1372, Sb=14 및 Zn=2231 ppm이며, 광산수계의 퇴적물에는 Ag=1, As=146, Cd=1, Cu=39, Pb=146, Sb=2, Zn=259 ppm이 함유되어 있는 것으로 보아, 독성원소들은 적어도 수 km 하류까지 이동되었을 것으로 보인다. 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 주원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=1.54, 광미야적장 토양=6.84로서 높은 이상치를 갖는다. 희토류원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=0.92, 광미야적장 토양=0.52이다 환경적 독성원소 (As, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn)를 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 부화지수는 광산수계 퇴적물=2.42, 광미야적장 토양=25.47 이다. EPA의 환경오염 기준치로 표준화된 부화지수는 비광산수계 퇴적물=0.53, 광산수계의 퇴적물=1.84, 광미야적장 토양=23.71 이다. 퇴적물과 토양의 X-선 회절분석 결과, 구성광물의 함량비는 다소 차이가 있으나 모든 시료에서 동일한 광물조성(방해석, 돌로마이트, 마그네사이트, 석영, 운모, 녹니석 및 점토광물)을 갖는다. 중금속 오염이 심한 토양과 퇴적물을 비중분리하여 반사현미경으로 관찰하면 황철석, 유비철석, 섬아연석, 방연석, 침철석 및 수산화 광물들이 많이 관찰되는 것으로 보아, 이 광물들이 오염원으로 작용하고 있음을 보인다.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권2호
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• pp.53-69
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• 2020

산업화와 도시개발로 인한 불투수층 면적의 증가는 수문순환 체계를 왜곡시켜 심각한 건천화를 야기한다. 이를 관리하기 위해 건천화의 정량적인 평가 및 예측이 가능한 하천건천화 영향평가 기술이 필요하다. 본 연구에서는 분포형 수문모형(Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking, DrySAT-WFT)과 시계열 GIS자료를 활용하여 전국 5대강 유역의 댐·보 유역을 대상으로 하천유입량 감소원인 평가를 실시하였다. 이를 위해 5개 하천건천화 영향요소(토양침식, 산림성장, 도로-하천 단절, 지하수이용, 도시개발)를 선정하여 1976년부터 2015년까지 GIS 기반의 시계열 공간자료를 연대별로 구축하였다. DrySAT-WFT는 2005~2015년까지 8개의 다목적댐(충주댐, 소양강댐, 안동댐, 임하댐, 합천댐, 섬진강댐, 주암댐, 용담댐) 및 4개의 유량 관측지점(오수천, 미호천, 마륵, 초강)에 대해 하천유량 검보정을 실시하였고, 검보정 결과 결정계수(R²)는 평균 0.76(0.66~0.84), Nash-Sutcliffe 모형효율은 평균 0.62(0.52~0.72)의 값을 보였다. 이를 토대로 2010년대(2006~2015)의 기상조건을 기준으로 연대별(1980년대: 1976~1985, 1990년대: 1986~1995, 2000년대: 1996~2005, 2010년대: 2006~2015) GIS자료를 이용하여 댐·보 유역의 하천유입량 변화를 계산하므로서 각 영향요소별 하천유입량 감소 기여비율을 산정하였다. 모의결과, 1980년대를 기준으로 5대강 유역평균 2010년대 풍수량(Q95)은 4.1~6.3%의 감소율을 보였고, 평수량(Q185)은 6.7~9.1%의 감소율을 보였으며, 갈수량(Q355)은 8.4~10.4%의 감소율을 보였다. 하천건천화 영향요소 중에서 지하수 이용량의 증가로 인한 기저유량 감소(하천건천화 기여율: 40.5%)가 가장 큰 영향을 주었으며, 다음으로는 산림성장에 의한 증발산량 증가(하천건천화 기여율: 29.0%)로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.231-240
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• 2017

최근 도심지에서 인적, 물적 피해를 초래하여 경제적 손실을 수반하는 지반함몰이 빈번히 발생하고 있다. 이는 노후화된 상하수관거의 파손으로 인한 토사유실, 다짐불량, 수평굴착, 수직굴착시 토류벽 차수미흡 등 인위적 요인에 의하여 대다수 발생한다. 지반함몰은 탐사를 통하여 사전 복구 및 보강을 통해 예방이 가능하지만 현존하는 공법으로는 긴급복구에 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비개착식 지반공동 긴급복구 기술 개발을 위해 지하수흐름에 의한 지중 내 공동을 모사하는 모형실험을 진행하였으며, 조성된 공동 주변을 자체제작한 이완영역탐지기를 이용하여 탐지하므로써 이완영역 범위를 추정하였다. 또, 모사지반내 형성된 공동에 석고를 주입함으로써 교란영역과 이완영역을 구분하였다. 지하수 흐름에 의한 지중 공동의 형상은 선행연구 되었던 상수관거 파손시 내부 압력에 의해 조밀한 상대밀도의 지반에서 조성된 파괴모드III와 유사하였으며, 이완영역탐지기를 이용하여 탐지된 공동은 상부에서 아칭형태로 형성됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 지반에서 공동 중심 상부에서 이완영역과 교란영역의 길이비는 2:1로 형성되며, 외력에 대한 전단저항력의 감소의 차이인해 구분될 수 있음을 확인하였다. 즉, 사전보수 및 보강시 주입재로 사용되는 재료의 팽창성을 고려하여 2차 피해가 발생되지 않도록 주의해야함을 확인 할 수 있었으며, 추후 추가적인 실험을 통하여 다양한 지반변형 상태를 추가로 실시할 예정이다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권3호
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• pp.130-143
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• 1997

한강 수계 분지 내의 하천수(지표수)와 서울 지역 지하수의 화학적 특성 규명과 용존 이온종의 기원을 연구하기 위해 1996년 3월-4월 동안 하천수 시료 60개에 대하여, pH, TDS등과 용존이온의 화학분석을 실시하였다. 남한강과 북한강 하천수의 화학 성분은 주로 수계 분지 지역에 분포하는 암석에 의해 영향을 받고 있으며, 한강본류의 하천수는 인위적인 오염에 의한 영향이 크게 나타나고 있다. 즉, 남한강은 상류 지역에 분포하는 탄산염암, 탄광 및 금속 광산 폐수 등에서 용출된 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, ${HCO_3}^-$, ${SO_4}^{2-}$ 등이 현저하며 북한강은 화강암질암의 풍화 산물인 $K^{+}$, $Na^{+}$ $Ca^{2+}$등의 이온종이 특징적이다. 한편 양수리에서 상기2개 하천이 합류하여 서울 도심을 지나는 한강 본류는 ${SO_4}^{2-}$, ${NO_3}^{-}$ ${PO_4}^{2-}$, $CL^-$ 등 생활 하수 오염의 영향이 현저하게 나타나고 있다. 한강 본류로 유입되는 서울 지역의 왕숙천, 탄천, 중랑천, 안양천의 4의 지천은 $NO_2$, $CL^-$, ${PO_4}^{3-}$, ${SO_4}^{2-}$, Mn 등 인위적 인 오염 현상이 크게 나타나고 있다. 한강 하천수의 화학 성분의 군집, 요인 및 회귀 분석 결과, 전체 자료 분산은 오염 인자에 의한 분산이 약 79%, 지질과의 물-암석 반응에 의한 분산이 약 7% 이다. 남한강과 북한강의 합류 지점에서의 C $l^{-}$ 에 대한 혼합 비율은 약 60 : 40이다. 1981년 분석 자료와 1996년 자료의 비교에서 암석 풍화에 의한 1차적 용존 성분인 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, ${HCO_3}^-$ 등은 변화가 적으나 $Na^{+}$, ${NO_3}^{-}$, ${PO_4}^{3-}$, ${SO_4}^{2-}$ 등 인위적 오염원의 성분은 크게 증가하는 경향이 있다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권1호
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• pp.44-55
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• 1998

소위 강릉 탄전 지대의 중앙부에 위치한 강원도 강릉시 강동면 지역에는 많은 하천들이 폐탄광으로부터의 산성 광산 배수에 의해 심하게 오염되고 있으며, 그 중 임곡천은 그 오염 정도가 가장 심각하다. 임곡천 오염의 주범은 영동 탄광 배수인데, 이로부터 임곡천에 유입되는 오염 성분은 Mg, Fe, Al, Si, Ca, Mn 및 SO$_4$, 등의 용존 주성분들과 Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Cd, Pb 및 U 등의 용존 부성분들이다 이들은 임곡천에 유입된 후 부유 고형물 보다는 주로 용존 고형물의 형태로 이동한다. 부유 고형물은 Fe와 Al 성분이 우세하며, 주로 하천으로부터 침전되고 있는 또는 그 이전에 침전한 화합물들로 구성되어 있다. 용존 오염 성분은 유로를 따라 이동하면서 가장 하류에 도달하기까지 많은 양이 침전 및 희석에 의하여 하천수로부터 제거되어, 임곡천 수는 동해로 유입되기 직전에 오염되지 않은 일반 하천수의 수질과 크게 다르지 않은 수질을 갖게 된다. 이는 임곡천 자체는 탄광 배수에 의해 심하게 오염되고 있으나, 동해는 탄광 배수에 의한 오염이 거의 진행되고 있지 않음을 나타내는 것이다. 동해가 탄광 배수에 의해 거의 오염되지 않고 있음은 해수 및 해저 퇴적물의화학 분석을 통하여 확인할 수 있다. 임곡천 하구수 및 해수의 화학조성은 세계 평균 해수의 함량과 별다른 차이를 보이지 않으며, 해저 퇴적물 내의 오염 성분의 함량도 어떠한 분포 및 경향성도 나타내지 않는다. 따라서 현재 탄광 배수로부터 공급된 오염 물질들이 임곡천을 통해 동해로 유입되는 양은 미미하며 또한, 해수의 막대한 양에 쉽게 희석되어 동해에 심각한 오염을 야기 시키지는 못할 것으로 생각된다. 그러나, 시간이 흐르면서 임곡천으로 유입되는 지류들이 탄광 배수에 의해 오염되고, 그 결과 오염 물질이 좀 더 하류쪽으로 다량 이동된다면, 동해도 가까운 장래에 탄광 배수에 의한 심각한 오염 가능성이 있다. 그러므로, 현재 심각한 오염이 진행중인 임곡천의 수질 개선 및 환경 개선에 대한 구체적인 방안 마련은 물론이고, 아직 동해의 오염이 심각하지 않은 지금 탄광 배수에 의한 동해의 오염 발생에 대한 대책과 예방책을 마련하는 것이 필요할 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제26권2호
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• pp.101-110
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• 2013

나노크기 매킨나와이트(nanocrystalline mackinawite, FeS)는 높은 비표면적을 지닌 반응성 높은 광물로, 오염된 지하수나 토양의 복원을 위해 널리 사용된다. 또한 매킨나와이트는 혐기성 부식반응에 대해 열역학적으로 안정하고, 황산염 환원미생물의 대사에 의해 재생된다는 장점이 있다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 지하수 흐름에 의해 멀리 확산되거나 입자집적이 일어나 대수층 공극을 막는다. 따라서 현장복원을 위한 투과반응벽(permeable reactive barrier)의 설치를 위해서 나노크기 매킨나와이트에 대한 변형이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 코팅법을 활용해 매킨나와이트 나노입자를 알루미나(alumina, $Al_2O_3$) 및 활성알루미나(activated alumina) 표면에 증착시켰다. 매킨나와이트의 코팅량은 pH에 따라 현저히 달랐으며, 두 종의 알루미나 모두 약 pH 6.9에서 최대 코팅이 관찰되었다. 이 pH에서 알루미나와 매킨나와이트는 반대의 표면전하(surface charge)를 띠어 두 광물 간 정전기적 인력이 발생하고, 이로 인해 효율적인 코팅이 일어났다. 이 pH에서 알루미나 및 활성 알루미나에 의한 코팅량은 각각 0.038 $mmol{\cdot}FeS/g$과 0.114 $mmol{\cdot}FeS/g$이었다. 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 알루미나 및 활성 알루미나, 그리고 최적 pH에서 코팅된 알루미나 및 활성 알루미나를 사용해 아비산염(arsenite) 흡착실험을 수행했다. 코팅되지 않은 활성 알루미나는 코팅되지 않은 알루미나와 비교해 단위질량당 높은 아비산염의 제거를 보여주었으나, 매킨나와이트의 코팅에 의한 흡착량 증가를 보이지 않았다. 활성 알루미나는 높은 비표면적을 지니고 있어 반응성 높은 수산화작용기(hydroxyl functional group)가 다수 존재했고, 이로 인해 코팅된 매킨나와이트에 의한 아비산염의 제거가 중요하지 않았다. 반면 알루미나는 매킨나와이트 코팅에 의해 향상된 아비산염의 제거율을 보였는데, 이것은 알루미나에 존재한 수산화작용기가 아비산염과의 표면배위결합(surface complexation)에 소모되고, 코팅된 매킨나와이트에 의한 부가적인 흡착이 일어났기 때문이다. 코팅된 알루미나는 이전에 연구된 코팅된 실리카와 비교해보면 단위 비표면적당 매킨나와이트의 코팅량이 약 8배 높았으며, 더 높은 아비산염에 대한 흡착력을 보였다. 따라서 본 연구의 결과는 코팅된 알루미나는 투과반응벽의 설치에 적합한 물질이고, 특히 아비산염으로 오염된 지하수의 정화에 유용하게 적용될 수 있음을 지시하고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.219-228
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• 2010

하수도, 오 폐수, 토양 속, 지하수 및 해수 등의 환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 산 및 황산염에 노출되어 있다. 이 같은 산 및 황산염 침투로 포틀랜드 시멘트 중의 수화생성물과 산 및 황산염 이온이 반응하여 팽창 수화물을 생성함으로써 콘크리트에 팽창 및 균열을 발생시켜, 결국 콘크리트 매트릭스에 손상을 일으킨다. 따라서 이 연구의 목적은 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성에 미치는 광물질 혼화재의 영향을 평가하여, 황산 및 황산염 침투에 대한 고저항성 콘크리트를 제시하는 것이다. 이를 위하여 광물질 혼화재의 형태 및 비율을 변화시킨 OPC, 2성분계 및 3성분계의 3가지 종류의 시멘트를 사용하여 물-결합재비 32% 및 43%인 콘크리트를 제조하였다. 제작된 콘크리트 시편은 민물, 5% 황산, 10% 황산나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 재령 28, 56, 91, 182 및 365일 동안 각각 침지시켰다. 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성을 평가하기 위하여 외관변화 관찰과 압축강도 비 및 질량 변화율을 측정하였다. 그 결과, 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트의 황산 및 황산나트륨 침투에 대한 저항성은 OPC 콘크리트 경우 보다 훨씬 우수한 것으로 나타났으나, 황산마그네슘의 경우 비결합재질의 규산마그네슘수화물(M-S-H)의 형성으로 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 불리한 것으로 나타났다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제44권3호
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• pp.118-126
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• 2019

Background: Government conducts environmental radioactivity surveillance for verification purpose around nuclear facilities based on the Nuclear Safety Law and issues a surveillance report every year. This study aims to evaluate the short and the long-term fluctuation of radionuclides detected above MDC and their origins using concentration ratios between these radionuclides. Materials and Methods: Sample media for verification surveillance are air, rainwater, groundwater, soil, and milk for terrestrial samples, and seawater, marine sediment, fish, and seaweed for marine samples. Gamma-emitting radionuclides including $^{137}Cs$, $^{90}Sr$, Pu, $^3H$, and $^{14}C$ are evaluated in these samples. Results and Discussion: According to the result of the environmental radioactivity verification surveillance in the vicinity of nuclear power facilities in 2017, the anthropogenic radionuclides were not detected in most of the environmental samples except for the detection of a trace level of $^{137}Cs$, $^{90}Sr$, Pu, and $^{131}I$ in some samples. Radioactivity concentration ratios between the anthropogenic radionuclides ($^{137}Cs/^{90}Sr$, $^{137}Cs/^{239+240}Pu$, $^{90}Sr/^{239+240}Pu$) were similar to those reported in the environmental samples, which were affected by the global fallout of the past nuclear weapon test, and Pu atomic ratios ($^{240}Pu/^{239}Pu$) in the terrestrial sample and marine sample showed significant differences due to the different input pathway and the Pu source. Radioactive iodine ($^{131}I$) was detected at the range of < $5.6-190mBq{\cdot}kg-fresh^{-1}$ in the gulfweed and sea trumpet collected from the area of Kori and Wolsong intake and discharge. A high level of $^3H$ was observed in the air (Sangbong: $0.688{\pm}0.841Bq{\cdot}m^{-3}$) and the precipitation (Meteorology Post: $199{\pm}126Bq{\cdot}L^{-1}$) samples of the Wolsong nuclear power plant (NPP). $^3H$ concentration in the precipitation and pine needle samples showed typical variation pattern with the distance and the wind direction from the stack due to the gaseous release of $^3H$ in Wolsong NPP. Conclusion: Except for the detection of a trace level of $^{137}Cs$, $^{90}Sr$, Pu, and $^{131}I$ in some samples, anthropogenic radionuclides were below MDC in most of the environmental samples. Overall, no unusual radionuclides and abnormal concentration were detected in the 2017's surveillance result for verification. This research will be available in the assessment of environment around nuclear facilities in the event of radioactive material release.