• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.845-853
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• 2023

최근 화학사고 증가와 함께 사고로 인한 재해에 대한 건수가 2012년부터 계속적으로 증가하고 있으며 국내 화학물질 사고 대표 사례인 구미 불산 사고를 보았을 때, 사고현장에 적용 가능한 기술이 미흡하여 피해가 확산되었다는 결과가 발생하였다. 따라서 본 논문에서 수질오염사고 대응체계를 위치기반에 맞춰 화학사고 발생 시 수환경에서 실시간 대응을 위한 위치기반의 지표측정방식의 GPS전자부자를 이용한 대체지표 추적에 대한 측정방법과 그에 대한 연구결과를 소개하고자 한다. 연구대상지는 불산사고가 발생했었던 지역인 구미시를 대상으로 김천시와 구미시 등 2개 시 로 이루어진 감천을 선정하였고 해당 대상지에 수질-수리 측정을 통해 GPS전자부자를 이용한 대체추적물질 추적에 대한 실험을 진행하였다. 이를 통해 GPS전자부자를 이용한 추적자실험에 있어 수질-수리 측정이 동시에 가능하며, 특히 해당 연구결과를 통해 GPS 전자부자를 활용한다면 하천 분야에서의 유출사고에 대한 재난대응체계에 상당히 도움이 될 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.737-760
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• 2022

고준위 방사성 폐기물(High-level radioactive waste; HLW)의 지질처분을 위해서는 심부 지하 환경에 대한 이해가 선행되어야 하며, 이는 지질학적, 수리지질학적, 지구화학적, 지질공학적 조사를 통해 가능하다. 우리나라는 HLW의 지질처분을 계획하고 있으나, 심부 지하 환경의 지구화학적 특성에 관한 연구가 부족한 편이다. 이에 본 논문에서는 지질처분 부지 선정을 위한 지구화학적 조사를 중심으로 선진국의 심부 지하수 연구 동향을 살펴봄으로써 앞으로 국내 수리지구화학 분야의 연구 과제를 도출하는데 참고하고자 하였다. 해외 8개 국가(미국, 캐나다, 핀란드, 스웨덴, 프랑스, 독일, 일본, 스위스)의 심부 지하 환경 조사 방법 및 결과와 함께 지질처분 부지 결정 과정과 향후 연구 계획을 살펴본 결과, 해외 선진국에서는 심부 지하 환경의 지구화학적 특성화를 위해 지하수 및 난대수층 내 간극수의 수화학과 동위원소(예: SO₄^2-의 ³⁴S, ¹⁸O, DIC의 ¹³C, ¹⁴C, H₂O의 ²H, ¹⁸O), 균열 충전광물(fracture-filling minerals), 유기물, 콜로이드, 산화-환원 지시자(예: Eh, Fe²⁺/Fe³⁺, H₂S/SO₄^2-, NH₄⁺/NO₃^-) 등을 조사하고 있으며, 이들 지구화학 자료의 통합 해석을 통해 해당 심부 환경이 지질처분에 적합한지를 평가하였다. 국내의 경우, 인공신경망을 이용한 Self-Organizing Map(자기조직화 지도), 다변량 통계 기반 M3 모델링(지하수 혼합 모델), 반응-경로 모델(reaction path model) 등을 이용하여 심부 지하수의 수화학적 유형 분류 및 진화 패턴 규명, 천부 지하수 혼합 영향, 균열 충전광물과 지하수화학 사이의 관계를 규명한 바 있다. 그러나 지질처분 부지를 선정하는데 있어 과학적 근거를 확보하기 위해 중요한 기타 지구화학 자료(예: 동위원소, 산화-환원 지시자, 용존유기물)가 매우 부족한 현실이며, 따라서 최적의 지질 처분지를 찾기 위해서는 지역별/유형별 심부 지하수에 대한 지구화학적 자료 구축이 요구된다.

• 대한화학회지
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• 제55권6호
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• pp.1042-1055
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• 2011

이 연구는 보일의 법칙과 샤를의 법칙에 대한 중학교 1학년 학생들의 인지수준과 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력을 비교한 것이다. 연구를 위해 개념과 수리 문제 해결력 검사지를 개발하여, 중학생들의 인지수준과 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력을 비교하고, 기억 보유 효과를 알아보았으며, 어떠한 개념을 가지고 문제를 해결하였는지 분석하였다. 연구 결과, 모든 인지수준에서 개념 문제 해결력이 수리 문제 해결력보다 높았으며, 구체적 조작기와 과도기의 중학생들의 경우 그 차이가 통계적으로 유의미하였다. 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력에 대한 기억 보유 효과 비교에서 형식적 조작기 중학생들은 기억 보유 효과가 있었다. 중학생들의 배경 요인에 따른 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력 비교에서 사교육을 받은 중학생들과 받지 않은 중학생들 사이의 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 그러나 과학 활동 경험과 과학 관련 진로 희망 여부에서는 과학 활동 경험이 있고 과학 관련 진로를 희망하는 중학생들이 그렇지 않은 중학생들보다 개념 문제 해결력과 수리 문제 해결력이 모두 통계적으로 유의미하게 높았다. 중학생들의 문제 해결 과정을 분석해 본 결과, 거시적인 현상을 단순히 기억하여 과학적 개념에 대한 올바른 이해 없이 문제를 해결하려는 경향이 있었다. 그러므로 중학생들의 비과학적인 개념을 사전에 파악하여 이를 과학적인 개념으로 바꿀 수 있는 교수-학습 전략이 필요하다.

• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.123-134
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• 2012

본 연구에서는 경북 청송지역 달기탄산약수를 대상으로 수리화학적 특성을 밝히고, ${\delta}^{13}C_{DIC}$ 분석과 영족기체 동위원소 ($^3He/^4He$, $^{20}Ne/^{22}Ne$)의 존재비를 분석하여 영족기체와 연계한 탄산가스의 기원을 밝히고자 하였다. 달기 탄산약수의 수리화학적 특성은 pH 5.93~6.33 범위로 약산성의 특성을 보이고, 전기전도도 값은 1,950~$3,030{\mu}S/cm$ 범위로 높은 값을 보인다. 탄산약수의 수리화학적 유형은 Ca(Mg)-$HCO_3$ 형에 속하며, Na의 함량도 매우 높은 값을 보인다. 모든 약수는 Fe, Mn의 함량이 음용수 수질기준치를 초과하고, 일부에서는 As의 함량이 높은 값을 보인다. 탄산약수의 주요 이온성분 함량은 1999년에 보고된 함량보다 전반적으로 약간 높은 값을 보인다. 달기 탄산약수의 ${\delta}^{13}C_{DIC}$값은 -6.70~-4.47‰범위를 보여 $CO_2$의 기원은 맨틀과 마그마와 같은 지하 심부기원임을 지시한다. 달기탄산약수는 $^3He/^4He$비가 $7.67{\times}10^{-6}{\sim}8.38{\times}10^{-6}$ 범위로 높은 값을 보이고, $^4He/^{20}Ne$비는 21.32~725.7 범위를 보여, 대기-맨틀-지각 기원의 3성분계상에서 헬륨가스의 기원이 맨틀과 같은 심부기원(혹은 화산성기원)의 영역에 도시된다. 이와 같은 연구결과는 과거 달기약수내 $CO_2$가 무기기원이라는 해석과는 달리 보다 분명한 심부기원의 $CO_2$공급원을 제시하는데 의미가 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.520-523
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• 2003

강원도 지역의 대표적인 탄산용출수에 대한 수리지구화학적 연구를 통하여 심부 지열 저장지의 온도와 심부환경을 추정하였다. 탄산용출수는 공통적으로 약산성의 pH와 높은 이온함량으로 특징되지만, 화학적으로는 Na-HCO$_3$형, Ca-Na-HCO$_3$형, 그리고 Ca-HCO$_3$형으로 뚜렷이 구분된다. 심부에서 생성된 탄산용출수가 지표로 상승하는 도중에 수반된 지표수 혼합차이로 인해 이런 화학조성의 차이가 유발된 것으로 판단된다. Na-HCO$_3$형 탄산수는 화학 조성상 ‘mature water’의 특징을 보여주는 반면, 다른 두 유형의 탄산수들은 ‘immature water’에 해당하였다. Na-HCO$_3$ 형 탄산수에 대하여 실리카, Na-K 및 Na-K-Ca 지온계를 적용한 결과, 약 l15-157도의 심부저장지 온도가 산출되었으며, 이 결과는 다성분 평형계를 이용한 추정 온도 (약 140-160도)와도 잘 일치하였다. 반면, Ca-HCO$_3$ 형 탄산수들은 지표수와의 혼합 때문에 상대적으로 낮고 넓은 범위의 추정 온도 (약 60-130도)를 나타내었다. 따라서 연구지역 내 탄산용출수의 심부저장지 온도는 Na-HCO$_3$형에 대해서만 타당하게 적용될 수 있으며, 약 140-160도일 것으로 추정된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권6호
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• pp.59-68
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• 2012

This study provided sorption properties of chlorofluorocarbons (CFCs), and elucidated potential application of CFC sorption data in hydrogeochemistry. Prior sorption studies were reviewed for hydrophobic organic compounds similar to the CFCs, because there were only few CFC sorption studies. The CFCs are regarded as relatively conservative chemicals in groundwater environments based on their moderate hydrophobicity. However, thermally altered carbonaceous matter (TACM) can significantly increase sorption capacity and nonlinearity for hydrophobic organic compounds such as CFCs, compared to general soil organic matter. CFC sorption behavior are close to the sorption for reviewed organic chemicals. Therefore, the CFC sorption data can be used for determining hydrogeochemical properties and predicting transport of organic contaminants in TACM-containing aquifer environments.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 임시총회 및 추계학술발표회
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• pp.321-325
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• 2004

국내 충적층의 철, 망간 문제는 지속적으로 지적되어오던 수질항목이다. 충적층 지하수 내 철과 망간의 용존 특성을 확인하고자 강변여과수 부지에서 지하수의 수리지화학적 특성을 조사하였다. Fe와 Mn에 의해 오염된 관정은 D-2와 DS-3로 모두 3월에 채취한 시료이며 NO$_3$-N는 모두 0 m/L 이다. NO$_3$-N에 대해 다른 관정은 2 mg/L NO$_3$-N를 넘고 있으며, DS-8와 DS-3에서 11.30과 20.2 mg/L NO$_3$-N의 값으로 먹는물 수질기준을 초과하고 있다. Mn에 대해 오염된 관정은 SJ-3이다. 10월에 채취한 시료에서 DS-2+l8 m에서 채취한 시료가 1.16 mg/L인 것을 제외하고 대부분의 시료가 2 mg/L를 초과하고 있고, DS-6+l3 m과 SJ-3＋10 m에서 채취한 시료가 각각 10.71과 10.31 mg/L NO$_3$-N로 먹는물 수질기준을 초과하고 있다. DO 검층 자료와 NO$_3$-N 농도를 이용하여 Fe와 Mn이 먹는물 수질 기준을 초과하는 D-2와 DS-2 관정의 지하수 체의 혐기성 상태임을 확인하였다. 강변여과수 지역은 전반적으로 NO$_3$-N에 대해 인위적인 오염이 발생하고 있으며, 혐기성 상태 구간이 존재함에 따라서 Fe와 Mn이 먹는물 수질 기준을 초과하여 용존 상태로 존재한다.

• 자원환경지질
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• 제41권6호
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• pp.657-672
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• 2008

본 연구의 목적은 금산 생활쓰레기 매립장을 대상으로 지하수의 수리지 화학적 특성과 통계분석을 통하여 침출수의 누출원인과 누출경로 및 영향범위를 파악하고, 매립지로부터 발생되는 오염물질인 침출수의 누출이 연구지역의 지하수환경에 미치는 위해요인에 대해 정량적으로 평가하는 것이다. 본 연구를 위해서 수질 검층, 침출수와 지하수 수질 분석 및 통계분석, 그리고 오염물질 이동모델링 기법 등을 이용하였다. 수질검층 결과 침출수 집수정 부근에서 침출수가 주변 대수층으로 누출되고 있었으며, 매립장과 인접한 하류부 관측정의 4-12m 깊이에서 지하수에 대한 침출수의 영향을 확인할 수 있었다. 침출수는 유출 범위는 매립장으로부터 70-100m 내외이며 오염된 지하수에서 전기전도도는 $400-750{\mu}S/cm$를 나타내었다. 주성분분석수행 결과 주성분 1과 2는 각각 침출수과 대수층의 매질 특성을 나타내었다. 주성분분석결과는 또한 침출수의 영향을 받는 지하수의 수질 변화에 의해 나타내어지는 양이온교환반응, 흡착 및 미생물 생분해 같은 자연저감과정을 나타내었다. 지하수 흐름 및 오염물 이동 모델링 결과 지하수는 매립장에서 서쪽으로 계곡을 따라 흐르며, 오염물질은 그에 따라 이동함을 알 수 있었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제3권1호
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• pp.37-49
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• 1996

이 연구에서는 난지도 매립지와 화성매립지를 연구대상으로하여 주변의 지하수 오염 정도를 파악하고, 오염물질들의 지연작용을 밝히며, 최적 오염지시인자를 도출하고자 하였다. 난지도, 김포, 화성 매립지에서 채취된 침출수에 대하여 현장측정과 실내 화학분석을 실시하여 침출수의 물리화학적 수리화학적 특성들을 파악한 결과 침출수는 높은 온도(31.7-40.1$^{\circ}C$)와 높은 전기전도도(14,650-32,800 $\mu$S/cm), 약 알칼리의 pH(7.58-8.45), 낮은 Eh값(-119.4-20.4 mV)을 특징적으로 보이며, 주성분 이온들로서 $Na^{＋}$, $K^{＋}$, $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$, HC $O_3$$^{－}$, C $l^{－}$ 등이, 부성분 이온들로서 Mn, S $r^{2＋}$, $Ba^{2＋}$, L $i^{＋}$, $F_{－}$, B $r^{－}$ 등이 부화되어 있다. 일반폐기물 매립지인 난지도.김포 매립지의 침출수와 산업폐기물 매립지인 화성매립지의 침출수는 S $O_4$$^{2－}$ , Fe 중금속 원소들의 함량으로 구분된다. 지표수와 지하수의 화학분석, Cl 표준화과정, WATEQ4F 분석 등을 종합하여 앞서 연구된 유선망 분석을 바탕으로 오염물질의 거동을 해석하였다. 또한 Contamination Factor를 통하여 최적의 오염지시인자를 도출하였다. 일반페기물 매립지인 난지도 매립지의 경우 K, Na, Ca, Mg, B, Zn, HC $O_3$, Cl, F, Br, TOC 등이 , 산업 폐기 물 매립지인 화성 매립지의 경우 K, Na, Ca, Mg, B, S $O_4$, HC $O_3$, Cl, F, Br, TOC 등이 뚜렷한 대조를 보이는 좋은 오염지시인자이며, 해안 매립지는 TOC가 가장 적합한 오염지시 인자이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제11권3호
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• pp.253-257
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• 2013

본 연구에서는 심지층 처분장 부지선정 시에 고려되는 요소를 지질, 수리지질, 지화학 등으로 분류하고 그 두 번째 단계로 수리지질분야의 세부 항목을 투수성, 분배 확산계수, 경계조건, 지하수 연대로 분류하였다. 그리고 이들 항목에 대한 국외 기준분석을 수행하였다. 부지선정요소(Siting factor)에 대한 기준(Criteria)은 각 국가의 지질환경, 지질정보 및 사회환경에 따라 다른 조건 혹은 값을 제시하고 있다. 일 예로, 유사한 특성의 결정질 암반을 기반암으로 하는 스웨덴, 핀란드에서도 투수성에 대한 기준을 각기 다르게 적용하고 있다. 스웨덴에서는 수리전도도의 기준을 부지선정 <단계 3>에서 $10^{-8}m/s$ 이하로 설정하고 있지만, 핀란드에서는 암반의 투수성에 대한 신뢰성 있는 자료가 많이 확보되지 않아 투수성을 부지선정 기준으로 적용하지 않고 있다. 또한, 분배계수에 대한 기준에서도 스웨덴에서는 평균 값의 100배 이하인 지역을 배제하지만, 독일에서는 $0.001m^3/kg$의 정량화 된 값을 제시하고 있다. 따라서, 수리지질 요소에 대한 심지층 처분장 부지선정 기준을 명확히 설정하기 위해서는 국내 기반암의 심부환경에 대한 많은 정보를 확보하여야 할 것으로 판단된다.