• 한국지구과학회지
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• 제37권4호
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• pp.211-217
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• 2016

낙동강에는 휴 폐광산의 관리 소홀로 인하여 광미, 광산폐기물, 침출수 등이 산재되어 있으며 여름철 집중 호우기 동안 이 같은 오염물들이 수계에 유입될 수 있다. 경상북도 봉화군 석포면에서 시작해 안동시 안동호 상류에 이르기까지 낙동강에 영향을 미칠 수 있는 광산은 총 105개로 금속광산 60개, 비금속 광산 45개에 달한다. 이를 확인하기 위해서 1년 동안 건기와 우기에 퇴적물, 배출수, 하천수를 채취하였다. 광산의 활동으로 낙동강 주변에 전반적으로 심각한 수준의 중금속 오염을 보이는 퇴적층이 산재해 있음을 확인했다(101개의 시료채취 지점 중 중금속농도를 바탕으로 한 오염지수 10 이상 지점 68개). 하천수 분석 결과에서는 승부, 삼보, 옥방, 장군 광산 등의 지류 시료에서 비소와 카드뮴 농도가 우기 때 증가하는 양상을 보였으며 광산의 배출수와 광미 퇴적층으로 인한 오염이 우려된다. 그러나 광미 퇴적층과 하천수의 화학조성만으로는 오염의 근원이 되는 광산의 유입정도를 분리해 내기 어렵고 이러한 문제는 광해 방지를 어렵게 한다. 광산 활동으로 인한 오염을 효과적으로 방지하기 위해서는 각 오염근원으로부터의 유입비를 분리해 낼 수 있어야 하는데, 그 방법으로써 안정동위원소를 사용하고 이를 통한 오염원 추적 분석 기술 개발에 대한 연구가 필요하다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.93-102
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• 2007

남한강과 북한강 상류지역에 위치한 11개 하천을 대상으로 강우 시 발생하는 탁수의 생지화학적 특성을 조사하였다. 강우 시 하천에서 POM와 DOM의 유출특성은 유량변동에 따라 다르게 나타났으며, 특히 POM의 유출은 하천의 유역특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 강우의 영향에 따라 DOM내 용존 부식물질(Humic substance)의 비율을 반영하는 SUVA값이 증가하였고, 이는 하천유역으로부터 난분해성유기물의 유입이 증가함을 의미한다. 강우 시 발생된 탁수의 생지화학적 특성을 분석한 결과 농경지역에서 유출되는 탁수가 삼림지역으로부터 유출되는 탁수보다 안정탄소동위원소비가 약 $1{\sim}2%_{\circ}$정도 높게 나타났다. 이는 상대적으로 안정탄소동위원소비가 높은 $C_4$계열의 작물이 농경지역에서 우세한 경우 또는 삼림지역으로부터 유출된 탁수에서 주로 $C_3$계열의 식물체의 리그닌(Lignin)의 함량이 높기 때문이다. 유기물의 기원에 따라 Isotopic mass balance를 적용한 결과 농경지나 경작지의 비율이 높아질수록 $C_4$계열 작물의 기여도가 높아지고 이에 따라 탄소동위원소비가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구결과를 바탕으로 안정탄소동위원소를 이용한 탁수 연구는 유기물의 기원특성을 연구하는데 유용한 지표가 될 수 있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.15-15
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• 2011

As you know, boron compounds, borax ($Na_2B_4O_5(OH)_4{\cdot}8H_2O$) etc. were known thousands of years ago. As for natural boron, it has two naturally occurring and stable isotopes, boron 11 ($^{11}B$) and boron 10 ($^{10}B$). The neutron absorption $^{10}B$ is included about 19~20% with 80~81% $^{11}B$. Boron is similar to carbon in its capability to form stable covalently bonded molecular networks. The mass difference results in a wide range of ${\beta}$ values between the $^{11}B$ and $^{10}B$. The $^{10}B$ isotope, stable with 5 neutrons is excellent at capturing thermal neutrons. For example, it is possible to decrease a thermal neutron required for the nuclear reaction of uranium 235 ($^{235}U$). If $^{10}B$ absorbs a neutron ($^1n$), it will change to $^7Li+^1{\alpha}$ (${\alpha}$ ray, like $^4He$) with prompt ${\gamma}$ ray from $^{11}B$ $^{11}B$ (equation 1). $$^{10}B+^1n\;{\rightarrow}\;^{11}B\;{\rightarrow}\; prompt \;{\gamma}\;ray (478 keV), \;^7Li+4{\alpha}\;(4He)\;\;\;\;{\cdots}\; (1)$$ If about 1% boron is added to stainless steel, it is known that a neutron shielding effect will be 3 times the boron free steel. Enriched boron or $^{10}B$ is used in both radiation shielding and in boron neutron capture therapy. Then, $^{10}B$ is used for reactivity control and in emergency shutdown systems in nuclear reactors. Furthermore, boron carbide, $B_4C$, is used as the charge of a nuclear fission reaction control rod material and neutron cover material for nuclear reactors. The $B_4C$ powder of natural B composition is used as a charge of a control material of a boiling water reactor (BWR) which occupies commercial power reactors in nuclear power generation. The $B_4C$ sintered body which adjusted $^{10}B$ concentration is used as a charge of a control material of the fast breeder reactor (FBR) currently developed aiming at establishment of a nuclear fuel cycle. In this study for new boron compound, silicon boride ceramics for capturing thermal neutrons, preparation and characterization of both silicon tetraboride ($SiB_4$) and silicon hexaboride ($SiB_6$) and ceramics produced by sintering were investigated in order to determine the suitability of this material for nuclear power generation. The relative density increased with increasing sintering temperature. With a sintering temperature of 1,923 K, a sintered body having a relative density of more than 99% was obtained. The Vickers hardness increased with increasing sintering temperature. The best result was a Vickers hardness of 28 GPa for the $SiB_6$ sintered at 1,923K for 1 h. The high temperature Vickers hardness of the $SiB_6$ sintered body changed from 28 to 12 GPa in the temperature range of room temperature to 1,273 K. The thermal conductivity of the SiB6 sintered body changed from 9.1 to 2.4 W/mK in the range of room temperature to 1,273 K.

• 자원환경지질
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• 제29권2호
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• pp.139-150
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• 1996

The Yucheon Bi deposits at Cheongha, Gyeongsangbugdo, is of a middle Paleogene (49 Ma) vein type, and is hosted in sandstone and shale of Banyawal formation in Cretaceous age. Based on mineral paragenesis, vein structure and mineral assemblages, two minera1ization stages were distinguished. The stage I consists of quartz with small amount of chlorite, pyrite, epidote, hal1oysite, vermiculite, serpentine and rutile associated with sericitization. The stage II is characterized by Bi minera1ization such as bismuthinite, Bi-Cu-Pb-S mineral, tetradymite, native gold, pyrite, pyrrhotite, arsenopyrite, wolframite, rutile, hematite, sphalerite, chalcopyrite, galena with alteration of sericite, chlorite, K-feldspar, albite and epidote. Fluid inclusion data indicate that fluid temperature and NaCl equivalent wt.% salinity range from 431 to $150^{\circ}C$ and from 19.2 to 0.18wt.% in the stage II. Evidence of boiling during the base-metal minera1ization indicates pressures 241 to 260 bars. Sulfur fugacity($-log\;f_{S2}$) deduced by mineral assemblages and compositions ranges from 5.1 to 5.7atm in early stage, from > 8.4 atm in middle stage and from 13.5 to 19.3 atm in late stage. It suggests that complex histories of progressive coo1ing, dilution and boiling were occurred by the mixing of the fluids. The ${\delta}^{34}S$, ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}D$ data range from 2.5 to 3.9%, -0.5 to -4.1% and -29.7 to -47%, respectively. It indicated that hydrothermal fluids may be magmatic origin with boiling and mixing of meteoric water increasing paragenetic time.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권1호
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• pp.13-24
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• 2014

본 연구에서는 선진국형의 종합적인 빙하코어 연구를 수행하기 위해서 요구되는 빙하시료 전처리 방법 설정과 기초 프록시 분석 기술을 확립하였다. 빙하코어 시료는 2008년 6월에 국제공동으로 몽골 알타이 산맥의 참바가라브산에서 시추한 40.2 m 길이의 빙하코어를 활용하였다. 빙하코어의 기초 프록시인 시각적 층위구분과 ECM 측정은 1차 절삭한 빙하코어의 절단면에서 수행하였으며, 2차 절삭과정을 통해 물 안정동위원소 분석용 시료 1,935개와 화학적 프록시 분석을 위한 시료 374개를 확보하였다. 전체 빙하코어의 시각적 층위구분 결과 총 29개의 불용성 입자층이 관찰되었으며, ECM 측정으로 11개의 ECM 신호 피크를 찾아냈다. 극지연구소에서 제작한 용융장치를 활용하여 분석한 $SO_4{^{2-}}$ 및 $Cl^-$의 농도와 상부 0.7 m와 1.2 m 깊이의 ECM 신호 피크의 비교 결과는 이들 ECM 신호 피크가 러시아 캄차카반도의 Kliuchevskoi 화산 분출과 연관된 것을 보여준다. 이러한 결과는 극지연구소에서 자체 제작한 ECM 측정 시스템으로 분석한 ECM 자료의 신뢰성이 높다는 것을 나타낸다. 마지막으로 참바가라브 빙하코어의 상부 5 m에서 분석한 물 안정동위원소비의 변화는 뚜렷한 계절 주기성을 보이고 있고, 이 결과는 참바가라브 빙하코어의 화학적 프록시 기록이 후퇴적과정에 의해 크게 교란되지 않았다는 것을 지시한다. 본 연구에서 확립한 빙하시료 전처리 방법 설정과 기초 프록시 분석 기술은 앞으로 우리나라가 독자적으로 남북극 및 고산지역에서 시추하는 빙하코어에 적용하여 다양한 고기후 및 고환경 연구에 활용될 것이다.

• Journal of the korean society of oceanography
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• 제39권1호
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• pp.57-71
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• 2004

Based on the data obtained under the China-Korea joint project (1997-2001) and historic observations, the distribution, transportation and sedimentation of sediment in the southern Yellow Sea (SYS) are discussed, and the controversial formation mechanism of muddy sediments is also explored. The sediment transport trend analysis indicates that the net transport direction of sediment in the central SYS (a fine-grained sediment deposited area) points to $123.4^{\circ}E,\;35.1^{\circ}N$, which is a possible sedimentation center in the central SYS. The sediment transport pattern is verified by the distribution of total suspended matter (TSM) concentration and ${\delta}^{13}C$ values of particulate organic carbon (POC), the latter indicates that the bottom water plays a more important role than the surface water in transporting the terrigenous material to the central deep-water area of the SYS, and the Yellow Sea circulation is an important control factor for the sediment transport pattern in the SYS. The carbon isotope signals of organic matter in sediments indicate that the Shandong subaqueous delta has high sedimentation rate and the deposited sediments originate mainly from the modern Yellow River. The terrigenous sediments in deep-water area of the SYS originate mainly from the old Yellow River and the modern Yellow River, and only a small portion originates from the modern Yangtze River. The analytical results of TSM and stable carbon isotopes are further confirmed by another independent tracer of sediment source, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Five light mineral provinces in the SYS can be identified and they indicate inhomogeneity in sources and sedimentary environment. The modern shelf sedimentary processes in the SYS are controlled by shelf dynamic factors. The muddy depositional systems are produced in the shelf low-energy environments, which are controlled by some meso-scale cyclonic eddies (cold eddies) in the central SYS and the area southwest of the Cheju Island. On the contrary, an anticyclonic muddy depositional system (warm eddy sediment) appears in the southeast of the SYS (the area northwest of the Cheju Island). In this study, we give the cyclonic and anticyclonic eddy sedimentation patterns.

• Ocean Science Journal
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• 제40권3호
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• pp.167-176
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• 2005

A time-series sediment trap was deployed at 1,034 m water depth in the eastern Bransfield Strait for a complete year from December 25, 1998 to December 24, 1999. About 99% of total mass flux was trapped during an austral summer, showing distinct seasonal variation. Biogenic particles (biogenic opal, particulate organic carbon, and calcium carbonate) account for about two thirds of annual total mass flux $(49.2\;g\;m^{-2})$, among which biogenic opal flux is the most dominant (42% of the total flux). A positive relationship (except January) between biogenic opal and total organic carbon fluxes suggests that these two variables were coupled, due to the surface-water production (mainly diatoms). The relatively low $\delta^{13}C$ values of settling particles result from effects on C-fixation processes at low temperature and the high $CO_2$ availability to phytoplankton. The correspondingly low $\delta^{l5}N$ values are due to intense and steady input of nitrates into surface waters, reflecting an unlikely nitrate isotope fractionation by degree of surface-water production. The $\delta^{l5}N$ and $\delta^{l3}C$ values of sinking particles increased from the beginning to the end of a presumed phytoplankton bloom, except for anomalous $\delta^{l5}N$ values. Krill and the zooplankton fecal pellets, the most important carriers of sinking particles, may have contributed gradually to the increasing $\delta^{l3}C$ values towards the unproductive period through the biomodification of the $\delta^{l3}C$ values in the food web, respiring preferentially and selectively $^{12}C$ atoms. Correspondingly, the increasing $\delta^{l5}N$ values in the intermediate-water trap are likely associated with a switch in source from diatom aggregates to some remains of zooplankton, because organic matter dominated by diatom may be more liable and prone to remineralization, leading to greater isotopic alteration. In particular, the tendency for abnormally high $\delta^{l5}N$ values in February seems to be enigmatic. A specific species dominancy during the production may be suggested as a possible and speculative reason.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권3호
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• pp.116-124
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• 2000

본 연구에서는 남한에 분포하는 23개의 약수지역을 대상으로 탄산수의 수질 특성과 탄소의 기원을 연구하기 위하여 용존 이온 및 동위원소 분석연구를 수행하였다. 지질 특성별로 분류.비교된 국내 탄산수는 대체로 Ca-HC $O_3$형에 속하며 pH는 5.3~6.3의 범위이다. 탄산수내 대부분은 양이온과 음이온의 농도가 각각 $Ca^{2＋}$>$Na^{＋}$>M $g^{2＋}$>S $i^{4+}$>F $e^{2＋}$> $K^{＋}$ 와 HC $O_3$$^{－}$>S $O_4$$^{2－}$ >C $l^{－}$의 순이다. 탄산수의 수질 유형은 대체로 Ca-HC $O_3$형에 해당되나 지역별로 다소 차이가 나타나 강원 지역의 선캄브리아기 변성암류 및 쥬라기 화강암지역(GI)의 탄산수는 Ca-HC $O_3$형이 우세하나 전형적인 Na-HC $O_3$형을 보여주는 경우도 있다. 경상 퇴적분지내의 중생대 퇴적암 및 화강암류 지역(GII)의 탄산수는 Ca-HC $O_3$형 내지 Ca(-Mg)-HC $O_3$형이 우세하다. 옥천 변성퇴적암류 및 화강암류 지역(GIII)의 탄산수는 Ca-HC $O_3$내지 Ca(-Na)-HC $O_3$형을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 분석 결과, 탄산수의 기원은 탄산수 지역 부근의 순환수 기원이며 지형 특성에 따라 동위원소 고도 효과 및 위도 효과를 반영하고 있다. 탄산수의 탄산이온의 탄소의 $\delta$$^{13}$C(PDB)값은 -6.2~0.0$\textperthousand$범위이며, 그 기원은 대수층인 지층내 탄산염암 또는 탄산염 광물의 용해에서 유래한 무기기원 탄소로 해석된다.다.

• 생태와환경
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• 제55권2호
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• pp.99-110
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• 2022

본 연구에서는 어류 양식장 퇴적 유기물의 기원 및 기여도 평가를 위해 어류(숭어) 가두리 양식장이 이동된 후 수층 및 퇴적물 내 물리/화학적 인자들의 변화와 함께 안정 동위원소 비의 특성을 조사했다. 이를 토대로 과거 양식장 퇴적물 내 축적된 유기물의 거동을 구체적으로 파악함으로써 효과적인 어장환경평가 기법을 검토하였다. 연구정점(OFF 및 control)에서 입자성 및 침강물질은 정점 간 차이보다는 계절적 강수량 변동에 따라 차별적 분포를 보였다. 하지만 퇴적물 내 분석된 δ¹⁵N 결과는 수층 기원 질소원과는 유의한 차이를 보였으며, 과거 외부기원의 유기물 (예: 어류 배설물)의 다량 유입이 주된 요인이라 판단된다. 실제로 과거 어류 가두리 양식활동으로 인해 OFF 정점 내 어류 배설물의 우점적 기여(>50%)를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구정점 내 분해되지 않은 어장 양식기인 유기물의 농도가 높은 수준으로 존재할 것이라 판단되며, 어장 회복력의 체계적인 진단을 위한 중요한 고려요인이라 판단된다.

• 환경생물
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• 제34권1호
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• pp.18-29
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• 2016

김 양식을 하고 있는 해역의 물리 화학적인 해양환경 특성, 식물플랑크톤 색소 조성과 농도, 식물플랑크톤 및 방사무늬김의 일차 생산력을 2014년 3월에 김 양식이 이루어지고 있는 만호해역에서 조사를 하였다. 수온은 $9.1{\sim}9.6^{\circ}C$, 염분은 32.5~33.1이었고, 투명도는 높은 탁도로 인하여 유광층이 낮아져 0.7~1.5 m를 보였다. 수층의 용존 무기질소, 용존 무기인 및 규산 규소 각각의 농도는 $3.59{\sim}5.73{\mu}M$, $0.16{\sim}0.41{\mu}M$, $12.41{\sim}13.94{\mu}M$이었다. 클로로필 a 농도는 $0.51{\sim}1.25{\mu}g\;L^{-1}$이었고, $0.7{\sim}20{\mu}m$ 범위의 nanoplankton의 클로로필 a 농도가 58%를 차지하였다. 규조류의 marker 색소인 fucoxanthin의 농도는 $0.51{\sim}1.25{\mu}g\;L^{-1}$로서 전 정점에서 높은 값이었고, $20{\sim}200{\mu}m$ 범위의 fucoxanthin이 64%를 차지하였다. 식물플랑크톤에 의한 일차 생산력은 $57.72{\pm}4.67(51.05{\sim}66.71)mg\;C\;m^{-2}\;d^{-1}$이었고, $0.7{\sim}20{\mu}m$ 범위의 nanoplankton이 76.9%를 차지하였으며, 면적을 고려한 일차 생산력은 $11,337kg\;C\;d^{-1}$이었다. 방사무늬김에 의한 평균 일차 생산력은 $1,926{\pm}192(1,102{\sim}2,597)mg\;C\;m^{-2}d^{-1}$이었고, 면적을 고려한 일차 생산력은 $39,295kg\;C\;d^{-1}$이었다. 식물플랑크톤과 방사무늬김에 의한 일차 생산력을 토대로 계산된 만호해역의 일차 생산력은 $50,632kg\;C\;d^{-1}$로 나타났다. 만호해역의 식물플랑크톤에 의한 일차 생산력이 다른 해역보다 낮고, 김의 일차 생산력이 식물플랑크톤의 일차 생산력보다 약 3.5배 높았다.