• 한국지구과학회지
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• 제35권2호
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• pp.97-103
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• 2014

물안정동위원소를 이용하여 지하수와 강우 또는 융설이 하천에 미치는 영향을 정량적으로 분리하는 방법을 동위원소 수문분리법이라고 하며 지난 30년 동안 사용되어 왔다. 오래된 물(지하수)과 새로운 물(강우 및 융설)의 두 성분이 하천에 영향을 미치는 것으로 가정하고 새로운 물과 오래된 물의 주어진 시간동안의 동위원소를 측정하여 각각의 성분에 대한 비율을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 동위원소 수문분리법을 수계에 적용할 때 새로운 물의 시간적인 안정동위원소분화를 고려하지 않고 새로운 물의 평균값을 이용하였을 때 계통오차가 발생함을 보였다. 이러한 표준오차의 크기는 (1) 새로운 물이 하천에 많이 기여할수록, (2) 사용된 평균값과 분화된 새로운 물의 안정동위원소 값과 차이가 클수록, 마지막으로 (3) 오래된 물과 새로운 물의 안정동위원소 값의 차이가 작을수록 커진다. 집중 호우로 유출이 증가하거나 봄철에 지면이 아직 녹지 않아 융설이 유출이 되는 경우 새로운 물이 하천에 미치는 영향이 커지게 되어 상대오차 역시 증가한다. 이러한 오차를 줄이기 위해서 각각의 새로운 물, 오래된 물, 하천의 안정동위원소를 같은 시간 간격으로 측정하여 새로운 물이 분화되는 것을 고려한 수문분리법을 수행하는 것을 고려하여야 한다.

• 자원환경지질
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• 제48권5호
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• pp.371-377
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• 2015

강우의 산소 및 수소안정동위원소는 물순환 연구에서 수분의 이동 및 강우와 지하수계의 상호작용을 이해하는 데에 사용되어 왔다. 종유석 및 빙하의 안정동위원소를 이용하여 과거의 기후 및 기상을 이해하는 데에 이용되고 있으며, 이러한 과거지시자를 설명하기 위한 전지구순환모델의 기초자료로 이용되고 있다. 동위원소 분석기기의 발전으로 인해 이전보다 고해상도 연구가 점차 가능해 지고 있으며, 강우안정동위원소 역시 고해상도 연구에 대한 필요성이 제기되고 있다. 이번 연구에서는 해안에서 강우안정동위원소의 변동을 관찰하기 위하여 자동시료채취장치를 개발하여 강우량에 따라 5-15분 간격으로 강우시료를 채취하였다. 강우동위원소의 변동은 연구기간동안 최대 -5.7(-40.1)‰, 최소 -10.8(-74.3)‰ 값을 보였으며, 연구기간동안 강우안정동위원소의 산소와 수소의 선형관계의 기울기는 6.8이며, 이를 강우사상으로 분리하면 각각 5.1, 4.2, 7.9, 7.7이다. 이는 첫 두 강우가 내리면서 증발이 일어났음을 지시하며, 시간이 갈수록 증발이 더 이상 일어나지 않았음을 의미한다. 이러한 안정동위원소의 분화는 여러 물순환 연구에 시사하는 바가 크며, 앞으로 강우안정동위원소를 이용한 연구를 수행할 때 강우의 고해상도 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.355-363
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• 2023

지구물질에 존재하는 안정 동위원소의 평형상태에서의 분화(equilibrium isotope fractionation of stable isotope)는 물질의 진동 특성(vibrational properties)에 기인하며, 지구물질이 지구시스템 내에서 겪는 다양한 지질학적 과정들을 정량적으로 이해하는 데 도움을 준다. 본 연구에서는 H₂O 분자의 clumped 동위원소의 특성을 양자화학계산을 이용하여 규명하였다. 특히, 산소 동위원소(¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O)와 수소 동위원소(수소, 중수소, 삼중수소)의 조합으로 구성된 H₂O 분자에 대한 산소와 수소 동위원소간의 clumping 세기를 정량적으로 계산하고, 온도 변화에 따른 clumping 세기 변화 패턴을 분석하였다. 최적화된 분자구조의 평형 결합길이(bond length)와 결합각(bond angle)은 분자의 질량수와 무관하며, 각각 0.9631-0.9633 Å과 104.59-104.62°로 일정하였다. H₂O 분자의 3개의 진동 모드의 진동수는 동위원소 질량수가 증가함에 따라 감소하였으며, 산소보다 수소 동위원소의 변화에 더 큰 영향을 받는다. 진동수를 바탕으로 계산된 동위원소 치환반응의 평형상수 또한 수소 동위원소 질량수에 따라 더 큰 변화 양상을 보인다. 무거운 동위원소 조합의 clumping 반응의 평형상수는 로그값에서 강한 선형 상관관계를 지시한다. 세 동위원소 조합의 상대적인 clumping 강도는 HD¹⁸O에 대하여 각각 1.86배(HT¹⁸O), 1.16배(HT¹⁷O), 0.703배(HD¹⁷O)로 나타났다. Clumping의 세기인 Δ₂₁ 값은 온도의 증가에 따라 감소하며 이차 상관관계를 보인다. 이는 Δ₂₁이 온도 환경 지시자로서 이용될 가능성이 있음을 지시한다. 본 계산 결과는 ¹⁷O와 삼중수소를 포함한 clumped 동위원소 분배의 경향을 최초로 정립한 연구이다. 향후, 자연계에서 산소-수소 동위원소 조성의 기원을 보다 정량적으로 이해하기 위하여 비조화적(anharmonicity) 진동이 고려된 동위원소 분배계수의 계산 또한 필요하다. 상기한 연구 결과는 H₂O 분자의 다양한 지표환경에서의 clumped 동위원소의 측정과 이를 기반으로 한 지질환경 변화 기작을 설명하는 데 사용될 것으로 기대한다.

• 한국환경과학회지
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• 제2권1호
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• pp.43-49
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• 1993

두개의 서로 다른 해양환경에서 수거된 토적물의 공극수로부터 황산염 농도와 황산염의 황 안정 동위원고값$({\delta}^{34}SO_4_){pw}$이 측정되었다. 한지역은 북동태평양 심해(ST-1)이었고, 다른 한 지역은 황해 경기만의 연안역(ST-2)이었다. 두 개의 시추 코아 공히 공극수 황산염의 농도가 김이세 따라 감소하는 것을 보였는데, 이것은 황산염 환원작용이 두 지역 퇴적환경에서 모두 일어나고 있음을 시사한다. 정점 ST-2에서 공극수 황산염의 감소가 더욱 현저한 것은 이곳에서 환산염 환원이 더욱 빠르게 일어나고 있음을 나타내는 것이며, 이것은 심해환경에 비해 연안환경에서 퇴적속도가 훨씬 빠르다는 사실을 고려할 때 예측된 결과이다. 공극수 황산염의 황 안정동위원소 측정값 $({\delta}^{34}SO_4_){pw}$ 들은 Rayleigh 동위원소 분화방정식이 예측한 값들과 매울 잘 일치하고 있다. 측정갑들은 정점 ST-2에서 26.7%~61.3%의 범위를 보이는데 이것은32.4%~97.8%의 분포를 보인 정점 ST-1에 비하면 적은 값들이다. 정점 ST-2에서 공극수 황산염의 농도변화가 훨씬 더 컷음에도 불구하고 동위원소값들은 적은 규모로 증가하였다. 황산염 농도변화와 동위원소값의 변화 사잉에 이와같은 역비례 관계는 다음과 같은 두가지 연속적인 요일들에 의해 설명될 수 있다. 황산염 환원이 진행됨에 따라 공극수에 남아있는 황산염내 황에는 무거운 $^{34}S$가 점차 농축되는 반응효과가 첫째 요인이며, 이러한 반응효과가 커지면 커질수록 최종값인 $({\delta}^{34}SO_4_){pw}$ 는 오히려 줄어들게 하는 Rayleigh 방정식 자체의 구조효과가 둘째 요인이다.

• 암석학회지
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• 제13권4호
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• pp.224-237
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• 2004

연구 지역에 분포하는 회장암체는 분포상태와 임상에 의해 북쪽의 산청회장암체와 남쪽의 하동회장암체로 구분된다. 이들 회장암체 내에 발달했던 열수시스템의 특성에 대해 알아보기 위해 산소와 수소 안정 동위원소 조성을 측정해 보았다 연구 지역에 있는 회장암체의 $\delta$$^{18}$ $O_{plagioclase}$ 값은 공간적인 분포에 따라 서로 다른 값을 가지는 특징을 보여준다. 즉 북쪽에 분포하는 산천회장암체 사장석의 $\delta$$^{18}$ O 값은 맨틀기원의 신선한 회장암의 전형적인 값(6-6.5$\textperthousand$)보다 더 무거운 값인 7.3-8.8$\textperthousand$ 사이의 값으로서, 비교적 좁은 범위의 값을 갖는 특징을 보여준다. 이와는 달리 남쪽에 분포하는 하동회장암체 사장석은 -4.4-8.2$\textperthousand$ 사이의 넓은 범위의 $\delta$$^{18}$ O 값을 가지며, 맨틀기원의 신선한 회장암의 전형적인 값보다 낮은 $\delta$$^{18}$ O 값을 가진다. 연구 지역의 중간 지역에 분포하는 회장암을 구성하는 사장석은 북쪽 지역의 사장석과 남쪽 지역의 사장석이 갖는 $\delta$$^{18}$ O 값의 중간 값을 갖는다. $\delta$$^{18}$ O 값의 이러한 공간적인 분포는 지역에 따i가 서로 다른 열수시스템이 발달되었음을 지시한다. 즉, 연구 지역의 남쪽 지역에서는 천수에 의해 발달된 열수시스템이 우세하게 발달한 반면에, 북쪽 지역에서는 마그마 기원의 유체에 의해 발달된 열수시스템이 우세하였다. 회장암의 수소 안정 동위원소 조성과 이들 전암 내에 들어있는 물의 함량과의 관계는 정의 관계를 보여주며, 이러한 결과는 회장암질암을 형성한 마그마의 분화작용이 일어나는 동안에 용리작용(exolution)에 의해서 마그마로부터 분리된 유체가 자생변질작용을 일으킴으로써 초생 보통휘석을 각섬석으로 변화시켰음을 지시해준다. 이러한 자생변질작용이 일어난 이후에, 천수기원의 유체에 의해 형성된 열수시스템이 연구 지역의 남쪽에 발달함으로써 마그마에서 유래한 유체에 의한 열수시스템의 흔적이 지워져버렸다. 그러나 북쪽에 있는 산청회장암체는 이 열수시스템에 의한 영향을 거의 받지 않고 마그마 기원의 유체에 의해 형성되었던 열수시스템의 흔적을 잘 기록하고 있다. 연구 지역의 북쪽에 분포하는 산청암체 보다 남쪽에 분포하는 하동암체에서 견운모, 방해석, 녹니석과 같은 이차 변질광물들이 더 많이 관찰되는 것은 이 지역에서 중첩되어 발달되었던 열수시스템과 관련이 있는 것으로 생각된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권4호
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• pp.635-643
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• 1995

핵의학(nuclear medicine )이 란 방사성 및 안정 핵종의 동위원소표지 화합물을 인체에 투여하여, 관심장기의 형태 및 기능을 평가하여 해부학적 또는 생리학적 상태를 진단, 치료하는 의학의 전문 분야이다. 핵의학에 이용되던 방사성 핵종은 1960년대 까지만 해도 $^{131}$ I이 주였으나 1970년대 부터는 $^{99}$Mo -$^{99m}$ Tc 발생기와 $^{99m}$ TC으로 표지된 방사성의 약품이 활발히 이용되면서 $^{131}$ I을 대신하게 되었다. 원자로-생산핵종들의 특성은 중성자가 과잉이어 붕괴시 배타입자를 방출하는 점으로, 이것이 각종 질병의 치료에 이용되고 있다. 특히 각종 표시 화합물의 성질을 이용하여 원하는 부위에 방사선을 집중시킬 수 있음이 외부조사보다 유리한 점이다. 방사성핵종을 이용한 악성종양의 치료에 가장 성공적인 것은 분화된 갑상선 암환자에서 $^{131}$ I을 사용한 것이며, 갈색세포종 등에 $^{131}$ I-MIBG도 효과적이다. 악성종양의 골전이 치료에 베타선을 방출하는$^{32}$P, $^{186}$ Re, $^{153}$ Sm 등이 이용되었다. 종양의 동맥에 주입하여 세동맥이나 모세혈관에 걸리는 기름, 교진 또는 입자에 의한 치료에 $^{131}$ I-lipiodol, ethiodol, $^{32}$P 또는$^{90}$ Y흡사 ceramic resin 미소구 $^{166}$ Ho 유산중합체 미소구 등이 이용된다. $^{166}$ Ho, $^{198}$ Au, $^{32}$P, $^{90}$ Y, $^{169}$ Er, $^{186}$ Rc, $^{131}$ I, $^{211}$ At 등 의 방사성 핵종의 교질, 미소구 또는 단세포군 항체표지 형태로 직접 종양내 또는 공동이나 체강에 투여하는 치료법이 있다. 류마치스 관절염의 슬관절에 $^{165}$ Dy colloid를 주사하는 $^{166}$ Ho-MAA도 활발히 이용되고 있다.

• Ocean and Polar Research
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• 제37권4호
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• pp.327-332
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• 2015

Isotopic compositions of ice and meltwater play a very crucial role in paleoclimate studies based on ice cores and water resources research conducted in alpine hydrogeology. Better understanding of variations in the stable isotopic compositions of water is required since changes from ice to liquid water are gaining more attention due to recent climate change. In this work, a melting experiment was designed and conducted to investigate how the isotopic compositions of ice vary with time by heat sources, such as solar radiation. We conducted the melting experiment for 22 hours. The discharge rate rose to a maximum value after 258 minutes and gradually declined because we fixed the heat source. The isotopic compositions of meltwater increased linearly or to a second degree polynomial. The linear relationship between oxygen and hydrogen has a slope of 6.8, which is less than that of the Global Meteoric Water Line (8) and higher than a theoretical value (6.3). The deuterium excess decreased when ${\delta}D$ or ${\delta}^{18}O$ increases or vise versa since the slope of the relationship for ice-liquid exchange is less than 8. These findings and the apparatus of the melting experiments will make a helpful contribution to the studies of stable isotopes and the melting process in temperate and polar regions.

• 암석학회지
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• 제21권2호
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• pp.89-112
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• 2012

한반도는 크게 낭림육괴, 경기육괴, 영남육괴의 3개의 주요 선캠브리아 기반암복합체로 구성된다. 이 논문에서는 지금까지 알려진 우리나라 선캠브리아 지층의 분포와 층서계통을 살펴보고, 최근 보고된 정밀지질 연대자료를 기초로 층서계통의 문제점을 고찰하고, 연대자료 및 동위원소자료를 바탕으로 각 지괴들의 선캠브리아 지각진화사를 살펴보았다. 우리나라 선캠브리아 층서는 대체로 결정질 기반암과 상부의 지표암(supracrustal rock)으로 분류되었다. 그러나 이들 모두의 연령이 대부분 후기 고원생대(2.3~1.8 Ga)에 해당하는 것으로 밝혀져 기존 층서체계에 문제가 있음이 밝혀졌으며, 과거 기반암의 연대로 생각되었던 시생대 암층은 거의 존재하지 않는 것으로 밝혀졌다. 저어콘 상속핵 연대에 의하면 우리나라 선캠브리아 지각의 기원은 이미 고시생대(~3.6 Ga) 시기에 시작되었다. 이후 27억년을 전후하여 맨틀로부터 대부분의 지각형성 기원물질이 추출되었으며, 약 200~400Ma의 정치시기를 거쳐 약 25억년(경기육괴, 영남육괴) 혹은 23억년(낭림육괴)에 이들 기원물질의 재활성에 의해 대부분의 지각이 형성되었다. 그러나 이들 지각들은 고원생대 시기동안 대륙연변부 조산대에 위치하여 반복적인 지각분화과정을 경험하였으며, 이후 약 18억~19억 시기에 최종 지각화 과정을 거쳐 안정된 대륙탁상지로 형성되었다. 이후 낭림육괴와 경기육괴에는 중원생대에서 신원생대 시기에 일부 퇴적작용과 화성활동이 있었으나, 영남육괴는 고생대 퇴적분지 형성 이전까지 비교적 안정된 지괴로 남아 있었다.