• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.547-555
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• 2023

분석 기기의 발달과 더불어 자연 우라늄 동위원소 비(²³⁸U/²³⁵U)와 분별작용에 대한 연구가 점차 증가하고 있다. MC-ICP-MS을 이용한 우라늄 동위원소의 정밀한 분석이 가능해지면서 137.88의 고정된 값으로 여겨졌던 자연 물질의 ²³⁸U/²³⁵U 비가 우라늄 동위원소 분별작용에 의해 최대 수 퍼밀까지 변화할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 본 고찰에서는 우라늄 동위원소의 분석과 표기에 대해 간략하게 설명한 후, 지구 상 주요 물질들의 우라늄 동위원소 값(δ²³⁸U)의 변화와 지구화학적 특징을 살펴본다. 특히, 우라늄 광상의 유형과 특징에 따른 우라늄 동위원소 조성 연구 사례를 소개하고, 상대적으로 큰 δ²³⁸U 범위를 야기하는 우라늄 동위원소 분별작용에 대해 논의한다. 이를 바탕으로 고준위 방사성 폐기물 처분장의 모의 실험을 위한 자연 유사 모델로서 우라늄 광상이 갖는 연구 의의에 대해 고찰한다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.384-387
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• 2004

강원도 지역 탄산수에 대해 혼합에 의한 용존 희유원소의 거동특성 및 탄산염 침전물 형성에 따른 REE 분별작용을 살펴보았다. 탄산수들은 화학적으로 $Na-HCO_3형,\; Ca-Na-HCO_3형\; 및\; Ca-HCO_3$형으로 구분되며, 동위원소조성도 유형에 따라 명확히 구분되는 특징을 보인다. 지화학 및 동위원소 자료의 해석 결과, $Na-HCO_$형 탄산수는 지하심부에서 심부 기원 $CO_2$의 공급에 의해 형성된 반면, 다른 두 유형의 탄산수들은 $Na-HCO_$ 형 탄산수와 천부지하수 간의 혼합에 의해 생성되었음을 지시하였다. 탄산수 내 용존 REE 함량은 물 유형에 따라 변화하지만, ∑REE 함량은 TDS, pH, alkalinity, $\delta^{18}O$$\delta^{18}O$ 및 tritium 함량과 좋은 상관성을 보여주어, 천부 지하수와의 혼합된 특징을 나타내었다. Na-HCO$_3$형 탄산수의 용존 REE 패턴은 강한 HREE 부화를 보여주어 이른바 'S-shape'을 나타내는 반면, $Na-HCO_$ 형은 분산되어 있으며 LREE 부화를 보여주었다. $Ca-Na-HCO_3$형은 약한 HREE 분화 패턴을 보여주었다. 탄산수로부터 침전된 침전물과 침전물을 제거한 잔류물의 REE 패턴은 원 탄산수와 거의 유사한 형태를 보여주어, 탄산염 침전물과 잔류물 간의 REE 분별작용은 일어나지 않았음을 나타낸다.지 않았음을 나타낸다.

• 암석학회지
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• 제4권2호
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• pp.124-133
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• 1995

미국 위스콘신주의 울프리버 저반의 산소동위원소의 조성을 분석한 결과, 분화계열에 속하는 심성암들 간의 산소동위원소 조성은 거의 유사한 경향을 보이고 있으며, 미분화계열에 속하는 신성암체 간의 조성도 거의 유사한 경향을 보였다. 이는 고온에서의 극히 미약한 동위원소 분별작용을 보여주는 것이다. 주변 모암인 피노키안 심성암체의 산소동위원소 조성이 울프리버 저반보다 약 1-2 퍼밀이 높기 때문에 울프리버 저반의 근원 암으로 볼 수는 없으나, 울프리버 저반보다 약간 낮은 산소동위원소 조성을 갖는 근원 마그마가 존배하였다면, 이 마그마에 의한 주변 모암의 동화작용에 의해서 울프리버 저반의 산소동위원소조성의 생성이 가능한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.61-67
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• 2021

고체상의 눈 또는 얼음의 안정동위원소 값은 과거의 기후를 복원하고 동위원소 수문분리의 단성분으로 기여율을 계산하는 데에 사용되어 왔다. 융해와 냉동이 일어나면서 눈 또는 얼음과 액체상의 물 사이의 동위원소 분별작용이 일어나는데, 융해는 상대적으로 현장, 실험 및 모델연구를 통해 연구결과가 제시되어 있지만, 냉동에 대해서는 알려진 것이 많지 않다. 본 논평에서는 평형 냉동이 발생할 때 물의 두 안정동위원소인 산소, 수소의 선형관계 및 레일리분별과정을 통해 냉동에 의한 동위원소 분별과정을 고찰하였다. 해양에서 증발한 수증기에 의해 응축된 눈은 기울기 8을 가지는 지구천수선을 따라 움직이지만, 냉동 및 융해가 발생하게 되면 기울기 19.5/3.1~6.3을 가지는 선형관계를 나타내게 된다. 평형냉동 동안 레일리분별과정에 의해 액체상인 물은 열린 계와 닫힌계에서 같은 동위원소변동을 보여 주었다. 눈 또는 얼음이 제거되는 열린 계에서는 남아있는 물의 안정동위원소와 분별계수만큼의 차이를 가지면서 높은 값을 나타내었다. 닫힌 계에서는 초기 액체상의 물의 동위원소 값으로 눈 또는 얼음은 수렴하였다. 냉동에 의한 눈 또는 얼음의 동위원소변동과정은 고기후 연구 및 수문분리의 정확도를 증가시킬 것으로 기대된다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제7권2호
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• pp.61-73
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• 2022

안정동위원소 분석 기법(Stable isotope analysis, SIA)은 환경과학, 생태학, 지구생물화학, 법의학, 고고학 등 다양한 연구 분야에 활용되고 있다. 본 총설에서는 수산 및 양식 연구에 안정동위원소 비 분석 기법을 활용하기 위해 필요한 배경 지식을 소개하고자 한다. 특히, 자연값(natural abundance)을 이용하는 연구에 초점을 두었고 원소가 생물의 조직으로 통합되는 과정에서 발생하는 분별작용(동위원소 비의 변화)에 대한 원리와 안정동위원소 비가 유용한 도구로서 어떤 목적으로 생태, 환경학 분야에 이용되는지, 나아가 수산 및 양식 분야에 활용 가능한 예들을 제시하고자 한다. 본 논문을 통한 안정동위원소 분야의 이해로 향후 수산학 및 양식 연구에서 안정 동위원소 비의 다양한 활용이 기대된다.

• 생태와환경
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• 제46권4호
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• pp.471-487
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• 2013

안정동위원소 분석기법(SIA)은 생태학 및 환경학적 측면에서 유기물의 기원 추적 및 생지화학적인 문제를 해결함에 있어서 유용하기 때문에 그 사용이 꾸준히 증가되고 있다. C, N, S, H, O 등의 원소는 모두 하나 이상의 동위원소를 가지고 있으며, 동위원소 조성비는 질량분석기를 이용하여 매우 정밀하게 측정할 수 있다. 이러한 동위원소 조성비는 물리적, 화학적, 생물학적 반응을 통한 분별작용으로 인하여 예측 가능한 방식으로 변경된다. 더 나아가 안정동위원소 기법은 생태와 환경 학문에서 유기물의 기원을 밝히고, 생태계내 먹이망 구조를 밝히고, 영양염 등의 질산염 순환을 이해하고, 동물의 이동경로를 밝히고, 오염원을 추적하는 등 매우 강력한 도구로서 사용할 수 있다. 그러므로 생태학 및 환경학 분야에서 안정동위원소의 활용이 매우 유용하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.493-505
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• 2020

본 연구는 2019년 8월 한반도 주변해역(동해, 서해, 남해, 동중국해)에서 탄소 및 질소 안정동위원소 기법을 활용하여 하위영양 단계에서의 먹이망 구조를 파악하였다. 입자성 유기물(POM)의 δ¹³C 범위는 -26.18 ~ 20.61 ‰, δ¹⁵N 범위는 5.36 ~ 15.20 ‰의 넓은 범위를 보였다. POM과 각 생물별 개체군 사이의 δ¹³C 분별작용의 결과는 대부분 micro-POM을 섭식하는 것으로 확인하였으나 해역 간 차이를 보였다. 각 생물별 영양단계는 chaetognaths (3.40±0.61)가 가장 높은 영양단계에 있음을 확인하였다. 동위원소 혼합모델을 적용한 결과에서 chaetognaths의 먹이원으로 copepods (13 ~ 48 %)와 euphausiids (20 ~ 51 %)가 가장 높은 기여도를 나타냈다. 본 연구결과 각 해역별 먹이원의 제한적 공급 및 다양성의 차이가 먹이망 구조 및 각 생물별 동위원소 비에 영향을 미친 것으로 판단된다.

• 암석학회지
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• 제6권3호
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• pp.166-184
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• 1997

원동칼데라는 칼데라 내외부에 외류응회암이 보존되어 있고 함몰후 관입체, 용암과 응회암, 소생관입체와 후기관입체를 노출시킨다. 원동 마그마계의 암석단위는 함몰후에도 상호 점이적인 조성관계를 나타낸다. 이 암체를 정치순서대로 나열하면 원동 마그마계로서 석영반암맥, 반상유문암 용암, 회류응회암, 세립질 화강섬록암 암주, 각섬석 흑운모 화강암 암주와 규장암맥 등이 있고 후기 관입체로서 조면반암 플러그와 염기성암맥이 있다. 석영반암맥은 원동응회암의 유문암성분으로부터 유문대사이트 성분으로의 연속적인 조성변화를 나타낸다. 반상유문암 용암, 회류응회암, 각섬석 흑운모 화강암과 세립질 화강섬록암은 중규산 유문암에서 저규산 유문암, 유문대사이트, 그리고 안산암 성분까지의 연속직인 조성변화를 나타낸다. 이 연속적인 조성변화는 함몰후와 소생시에 마그마챔버에서 지붕에서 하부로 유문암, 유문대사이트, 안산암 성분 순으로 누대 되었음을 지시하고, 상한 성분은 함몰후 마그마 챔버에서 지붕근처의 조성대를 지시하고 하한 성분은 가장 깊은 출조 심도를 지시한다. 이 조상누대와 동위원소 초기치는 원동 마그마계의 화성암류가 마그마챔버에서 칼크알카리 마그마로부터 주로 분별결정작용에 의한 분화를 겪고 챔버지붕이나 챔버벽 근처에서 벽암과 동화작용에 의한 지각혼염이 수반되는 진화과정을 겪었음을 지시한다. 그러나 조면반암 플러그와 염기성암맥은 화학적 성질, 변화트랜드와/혹은 동위원소 초기치의 차별성에 의하면 각각 원동 마그마계의 형성 이후에 다른 마그마 배취로부터 유래 되었을 것으로 생각된다.)의 비대칭 습곡(F2 습곡)을 형성시켰다. 그 결과, 서쪽으로 침강하는 원래의 L1방향은 F2 습곡의 하위 날개(역전된 날개)부에서 북서쪽으로 침강하는 L1으로 재배열되었다. 세 번째 변형(D3 변형)은 $45^{\circ}/265^{\circ}$ 방향의 습곡을 갖는 셰브론(chevron)형 습곡(F3 습곡)으로, 남북 방향의 압축작용에 의해 형성된다. 그 결과, 원래의 L2 방향($20~45^{\circ}/210~230^{\circ}$방향)은 주로 $35~45^{\circ}/260~280^{\circ}$방향과 부수적으로 $30~45^{\circ}/135~165^{\circ}$ 방향의 L2로 재배열된다. D3 변형 이후, 동서 방향의 압축작용으로 형성된 남북 주향에 고각 경사의 습곡축면과 준 수평적인 습곡축을 갖는 열린(open)습곡이 관찰된다.변화는 본역의 화산암이 안산암으로부터 일연의 분별결정작용 산물임을 암시하며, 또한 $Al_2O_3$와 CaO 함량의 관계도, Th/Yb 비에 대한 Ta/Yb 비의 관계도, $Ce_N/Yb_N$ 대 $Ce_N$의 관계도에 따른 판별에서도 분별결정작용의 경향을 따르고 있다. 본역의 화산암은 $K_2O$, $Na_2O$, CaO 삼각도에서 도호의 영역에, Ba/La비, La/Th비에 의한 판별도에서 조산대의 high-K suite에 속한다. Rb 대

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권4호
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• pp.348-353
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• 2008

산소안정동위원소는 추적자로서의 뛰어난 특성에도 불구하고 분석상의 어려움으로 해양수괴 연구에 많이 활용되지 못하고 있다. 물시료에 함유된 산소의 안정동위원소비를 측정하기 위해 가장 많이 사용하는 방법은 $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용해 시료인 물을 이산화탄소와 동위원소평형을 이루게 한 뒤, 이산화탄소의 동위원소 비율을 측정하는 것이다. 이러한 자동 $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용한 물 시료 분석시의 정밀도는 ${\pm}0.1%o$, 해양에서 이를 적용하기 위해서는 정밀도를 보다 높이는 것이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 분석상의 오차를 감소시킬 수 요인들을 파악하여 분석장치의 보완 및 분석방법의 개선으로 정밀도 최소 0.05%o 향상시킴으로서 산소동안정동위원소의 변화폭이 작은 해양에서도 추적자로서 활발히 응용될 수 있도록 기여하고자 하였다. $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용하는 경우 가장 큰 문제점은 시료가스가 전처리 장치로부터 질량분석기까지 이동해야 하는 거리가 멀고 평형가스가 팽창해야 하는 부피가 크다는 것이다. 그러므로 단순히 압력 차를 이용해서 가스를 이동시킬 경우, 가벼운 동위원소종이 선택적으로 이동되는 동위원소 분별작용이 일어날 수 있고, 분석 장치 전체의 부피가 플라스크에 담긴 시료가스의 부피에 비해 크기 때문에 시료가스가 충분히 혼합되지 않을 수가 있다는 점이다. 이러한 점을 보완하기 위해 액체질소 트랩과 고진공 균일도를 향상시켰다. 동일한 해수시료를 기존방법과 보완방법을 이용하여 각각 14번씩 분석한 결과 평균 측정값은 0.023, 0.024%o 서로 거의 동일한 값을 보였으나 표준편차는 각각 ${\pm}0.081$, ${\pm}0.021%o$ 네 배가량 개선된 결과를 보이고 있다. 그 결과 해양에서의 동위원소 분석시 발생할 수 있는 중요한 오차 요인을 현저하게 감소시킴으로서 동위원소 변화폭이 작은 해양수괴 연구에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 암석학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-21
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• 2011

한반도 남동부에 자리잡고 있는 제3기 분지 중에서 장기, 어일 분지에 대한 암석학적인 기재 및 지화학적 자료를 바탕으로 과거 조구조적 위치와 현무암질암을 생성한 기원마그마의 특성을 고찰하였다. 어일 현무암질 암내 사장석 반정에서는 여러 형태의 누대구조와 융식구조 및 체구조가 나타나며 반정의 성분변화에서 핵부분은 $An_{63.46-98.38}\;Ab_{1.62-32.96}\;Or_{0-3.58}$의 영역 (anorthite-labradorite)에 도시되고, 최외각은 $An_{40.89-82.44}\;Ab_{17.10-46.43}\;Or_{0-12.68}$의 영역 (bytownite-labradorite)에 해당한다. 주원소 분석결과, 이들 암석들은 현무암질 안산암 영역에 점시되며, 비알칼리암(sub-alkaline)계열에 해당한다. TAS도에 현무암과 현무암질 안산암의 영역에 점시되며, 비알칼리암(sub-alkaline)계열에 해당한다. $SiO_2$ 값이 커질수록 $Na_2O$와 $K_2O$는 증가하며 $TiO_2$, $FeO^*$, CaO, MgO, $P_2O_5$는 감소하는 경향을 보여준다. $K_2O-SiO_2$도표에서도 중-K계열의 칼크알칼리계열에 해당함을 보여준다. 미량원소 및 희토류 원소의 경향은 분화가 진행됨에 따라 Co, Ni, V, Zn, Sc 등과 같은 호정성 원소는 감소하고, Ba, Rb 등의 불호정성 원소들은 증가하는 특징을 보여준다. 0.81~1.00의 $Eu/Eu^*$값은 사장석 분별작용이 일부 암석에서는 거의 일어나지 않았거나 사장석의 분별이 약했다는 것을 시사한다. 동위원소 분석결과 $^{87}Sr/^{86}Sr$은 0.704090~0.704717, $^{143}Nd/^{144}Nd$은 0.512705~0.512822로서 Nd에 비해 Sr의 변화폭이 크지만 0.0007 내외의 변화폭을 보인다. 이러한 동위원소의 변화는 연구지역 현무암이 해양판의 섭입에 의해 결핍맨틀과 부화맨틀이 혼합되어 형성된 마그마에 기원함을 추정할 수 있게 한다. 동위원소비는 맨틀 경향에 잘 따르며 결핍맨틀(DMM)과 부화맨틀(EM)의 섞임 현상에 의한 맨틀조성을 갖는 마그마에 기원을 두고 있다.