• 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.

• 지질공학
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• 제21권2호
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• pp.163-178
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• 2011

이 연구에서는 지하수내 존재하는 우라늄과 라돈-222와 같은 자연방사성물질 산출과 지화학적 상관관계를 알아보기 위하여 연구용 부지(충북 청원군 부용면 갈산리)에 120 m 심도로 시추하고, 심도별로 채취된 지하수의 화학적 특성과 시추코어의 암석화학적 특성을 분석하였다 시추코어상 주요 암종은 흑운모편암과 흑운모화강암이며 일부 구간에서 반상화강암과 염기성암맥이 확인되었다. 더블패커 시스템으로 채취한 6개 구간에서 지하수의 pH는 5.66~8.34 범위를 보이고, 화학적 유형은 Ca-$HCO_3$ 형으로 속한다. 심도별 및 시기별로 수리화학적 특성 차이를 보인다. 지하수내 우라늄과 라돈-222의 함량은 최고 683 ppb와 7,600 pCi/L를 각각 보이며, 심도 50~70 m구간에서 가장 높은 값을 보인다. 암석 및 광물내 우라늄과 토륨의 함량은 각각 0.51~23.4 ppm과 0.89~62.6 ppm의 범위를 보이며, 흑운모편암에서 가장 많은 방사성포유물(radioactive inclusion)이 관찰되었고, 현미경관찰과 EPMA 분석결과 방사성원소를 함유하는 광물로는 흑운모내 함유된 소량광물인 모나자이트, 일메나이트로 확인되었다. 우라늄은 이들 광물의 주요 구성원소를 치환하여 존재하며, 일부 석영과 장석 입자내에도 우라늄의 산출이 확인되었다. 시추공 심도 -50~-70 m 구간 지하수에서 높은 방사성물질 함량을 보이는 것은 이 구간의 지하수의 화학적 특성, 즉, 약알칼리성의 pH와 산화환경이고, 중탄산의 함량이 높아 우라늄의 용존에 좋은 조건이 된 것으로 보인다. 지하수내 라돈가스의 함량은 우라늄 농도와 대체로 비례하므로 우라늄의 붕괴와 관련된 것으로 보이며, 라돈가스의 기원에 대한 하나의 해석방법으로 헬륨과 네온등 영족기체 동위원소비를 이용한 간접적인 추적방법을 적용할 필요가 있을 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권2호
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• pp.176-188
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• 1995

지하처분된 방사성핵종의 이동 해석방식으로서 입자추적법을 도입하였다. 입자추적법은 암반균열대와 같은 흐름장이 불균일하고 복잡할 때 물질이동을 모사할 수 있는 방법이다. 암반층에서 방사성핵종은 주로 암반사이에 발달한 균열을 따라 이동하는데, 초기연구자들은 균열틈을 평행판 사이의 간격으로 가정하였으나, 실제 균열은 이보다 복잡다양해서 실제 물질 이동과는 상당한 오차가 존재하였다. 이 논문에서는 이를 극복하기 위해 가변균열폭 국부통로모형을 도입하여, 균열대 내부는 2차원적인 균열폭의 분포를 가지며, 핵종은 균열내에서 상대적으로 큰 균열폭을 따라 이동이 주로 일어나는 국부이동이 라는 점을 제시하였다. 또한 개발한 이동모델의 타당성 입증차원에서 자연균열을 가진 화강암을 사용하여 방사성 핵종 이동 실험을 수행하였다. 추적자로서 지하수와 같은 이동특성을 가진 삼중수소와 요오드를 사용하였다. 화강암 균열대 특성을 파악하기 위해 균열이 있는 윗 암석면에 11개의 시추공을뚫고 수리전도 시험을 수행하였다. 실험자료와 전산모사치를 비교해 본 결과, 가변균열폭국부통로 개념에 물질이동모델로 입자추적법을 결합한 모델이 암반균열에서 핵종이동 해석방법으로 유용하였다. 또한 핵종은 균열 내에서 상대 적으로 큰 국부통로를 따라 주로 이동하며, 이동방향과 직각인 암반매질내로 확산도 상당한 비율로 일어났다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제37권4호
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• pp.181-190
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• 2012

건축자재에 포함된 천연방사성핵종은 실내공간에 거주하는 일반인의 주요 피폭선원이다. 본 연구에서는 콘크리트 벽체에 존재하는 천연방사성 핵종에 의한 한국인의 실내에서의 외부피폭 방사선량을 평가하였다. 한국인의 주거실태, 실내공간의 크기 등을 고려하여 선량평가를 위한 표준 방의 크기를 결정하였다. 표준 방 이외의 다양한 크기의 공간에 대해서도 선량평가를 실시하였다. 방사선수송 코드인 MCNPX를 사용하여 실내공간에서의 공기 중 흡수선량을 계산하였으며, 이를 이용하여 유효선량률을 계산하였다. 콘크리트 벽체로만 이루어진 $3{\times}4{\times}2.8m^3$ 크기의 표준 방의 경우, 콘크리트 내 우라늄계열, 토륨계열, $^{40}K$ 핵종의 농도에 따라 공기 중 흡수선량률은 0.80, 0.97, 0.08 nGy $h^{-1}$ per Bq $kg^{-1}$이었으며, 유효선량률은 0.57, 0.69, 0.058 nSv $h^{-1}$ per Bq $kg^{-1}$이었다. 실내공간의 크기를 $5-30m^2$로 다양하게 변화시키더라도 천장/바닥 그리고 벽에 의한 상반된 선량률 변화로 인하여 전체 방사선량률은 실내 면적의 변화에 상관없이 거의 일정한 값을 보였다. 실제 국내에서 주로 사용되는 콘크리트 내의 천연방사성 핵종의 농도 및 한국인의 실내공간에서 생활양식 등을 토대로 한국인의 실내공간에서의 외부피폭 방사선량률 및 연간 유효선량을 평가하였다. 콘크리트 내의 우라늄계열, 토륨계열, $^{40}K$ 핵종의 농도가 각각 26, 39, 596 Bq $kg^{-1}$인 경우 공기 중 흡수선량률은 대략 104 nGy $h^{-1}$이었다. 일반인의 실내 점유율이 89%인 경우, 연간 유효선량은 0.59 mSv이었다. 국내의 일반적인 실내공간에서 콘크리트 벽체 내에 존재하는 천연방사성물질에 의한 연간 유효선량은 실내점유율${\times}8760\;h\;y^{-1}{\times}(0.57C_U+0.69C_{Th}+0.058C_K)$을 이용하여 계산할 수 있다.

• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.495-508
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• 2019

원주지역 지하수의 수리지화학 및 자연방사성물질인 우라늄과 라돈의 산출특성을 규명하기 위하여 40개 관정을 대상으로 시료를 채취하고 분석하였다. 연구지역 지하수의 EC는 최소 73에서 최대 400 μS/cm (평균 212 μS/cm)의 범위를 나타내고 있으며, EC의 증가와 더불어 주요 용존 양이온과 음이온의 함량도 증가하는 경향을 나타낸다. 우라늄 농도는 0.06~50.5 ㎍/L (중앙값 1.55 ㎍/L)로 넓은 분포를 보여주고 있으며, 라돈은 67~8,410 pCi/L (중앙값 1,915 pCi/L)의 범위를 나타내고 있다. 우라늄 농도에서 미국 EPA MCL 30 ㎍/L를 초과한 곳은 3개소로 전체 시료수의 7.5%에 해당된다. 라돈의 경우, 미국 EPA AMCL(Alternative Mximum Contaminant Level) 4,000 pCi/L를 초과한 곳은 9개소로 전체 시료수의 22.5%이다. 이중 핀란드의 음용 제안치인 8,100 pCi/L를 초과하는 시료는 1개소이다. 연구지역에서 지질별 지하수의 우라늄과 라돈 농도는 흑운모화강암 지역의 지하수에서 가장 높다. 연구지역 지하수의 우라늄과 라돈 함량은 유사한 지질을 가지는 외국에 비하면 낮은 것으로 나타났다. 이는 우리나라 지하수 관정의 특성상 케이싱 및 그라우팅이 미비한 관정이 많으므로 천부 지하수의 공내 유입을 의심할 수 있다. 이러한 관정의 특성으로 인하여 실제 함량보다 낮게 검출되었을 가능성을 배제할 수 없다.

• 지질공학
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• 제23권2호
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• pp.171-186
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• 2013

본 연구는 대전지역 기존 지하수중 우라늄 및 라돈-222와 같은 자연방사성 물질의 농도가 높은 것으로 알려진 한 지점을 선정하여 121 m 심도의 연구용 시추공을 확보하여 심도별 지하수내 우라늄 및 라돈-222의 산출특성 밝히고, 시추코어를 이용하여 우라늄의 기원에 대한 지화학적 상관성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 더블패커를 이용하여 시추공내 심도별로 6개 지하수 시료를 채취하여 화학성분 분석, 우라늄과 라돈-222의 함량을 분석하였다. 분석결과 지하수의 pH는 중성내지는 알카리성이며, 화학성분상 $Ca-HCO_3(SO_4+Cl)$ 유형에 속한다. 그리고 우라늄과 라돈-222의 농도는 각각 169~1,020 ppb와 $9,190{\pm}96{\sim}32,800{\pm}180$ pCi/L를 보여 심도별 뚜렷한 농도차이를 보이며, 모두 미국 EPA 권고치를 초과하였다. 지하수내 우라늄은 지하 45~50m 심도에서 가장 높은 함량을 보인다. 이 구간 지하수는 약알카리성의 산환환경이며 높은 $HCO_3$의 함량으로 우라늄 용존에 유리한 환경으로 보인다. 지하수내 우라늄의 형태는 우라닐탄산염화합물{$(UO_2CO_3)^0$ 혹은 $(UO_2HCO_3)^+$}이 우세한 것으로 보인다. 라돈-222 함량은 심도가 깊어질수록 증가하는 경향을 보인다. 시추코어에 의한 지질주상도특성을 보면 모암은 복운모화강암이며 페그마타이트가 수 곳에서 확인되었고, 중성질 암맥이 100 m 내외에서 확인되었다. 암석내 우라늄과 토륨의 함량은 0.372~47.4 ppm과 0.388~11.2 ppm의 범위를 보여 기존 국내에서 보고된 함량보다 높은 값을 보인다. 암석현미경 관찰 및 전자현미분석결과 방사성원소를 함유하는 광물로는 장석과 흑운모내 포획된 모자나이트, 인회석, 녹염석 광물로 확인되었으며, 광물내 주요성분을 치환하여 주로 존재한다.

• 환경생물
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• 제34권2호
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• pp.107-115
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• 2016

전 세계적으로 원자력 발전소는 442기가 가동 중이며, 62기가 충원될 예정이다. 원자력 발전소의 증가에 따라 방사성 폐기물 유출에 대한 위험성도 증가하였다. 이러한 이유 때문에, 방사성 폐기물의 처리는 인간, 동물, 식물을 포함하는 자연 생태계를 보전하는 관점에서 중요하다. 또한, 방사성 폐기물 유출은 그 지역뿐만 아니라 전 세계적으로 심각한 문제를 야기한다. 본 연구는 입체 배양세포에 방사성 핵종원소(세슘, 스트론튬, 코발트)를 처리하였고 이에 대한 영향력을 확인하였다. 입체 배양 구조체는 아가로오스 하이드로겔을 이용하여 제작했으며 암세포 및 정상세포 (HeLa, HepG2, COS-7)를 사용하여 입체 배양을 실시 하였다. 입체 형태로 세포를 배양한 후 세슘, 스트론튬, 코발트 농도 변화에 따라 세포 생존능력을 분석하였다. 이때 입체 배양세포에서 생존능력이 단층 배양세포 보다 최대 42% 우수한 것을 확인하였다. 입체 배양구조체는 세포가 형태 및 생리학적으로 in vivo환경인 조직과 비슷하게 배양을 가능하게 하였다. 따라서, 입체 배양구조체는 기존의 단층 배양 한계점인 in vivo 환경에 적용시킬 수 없다는 한계를 극복하였다. 본 입체 배양 기술이 중금속 독성평가 및 단시간 내에 다수의 물질 분석을 수행하는 고속 대량 스크리닝 기술에 활용될 것으로 기대한다.

• 지질공학
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• 제26권4호
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• pp.531-549
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• 2016

화강암, 화강편마암, 변성퇴적암류와 같이 다양한 지질환경에서 지하수내 자연방사성물질인 우라늄과 Rn-222의 산출특성에 대한 지하수의 수리화학적 영향, 지질과의 상관성, 단층대의 영향 등에 대해서 알아보고자 하였다. 이 연구를 위하여 영동지역을 대상으로 2차례에 걸쳐 지하수 49점, 지표수 4점을 채취하였다. 지하수내 우라늄과 지표 암석과의 상관성을 알아보기 위해 감마스펙트로메트리를 이용하여 40지점에서 지표방사능을 측정하였다. 지하수 화학적 유형 $Ca-HCO_3$, $Na-HCO_3$, $Ca-HCO_3(SO_4+NO_3)$등 3가지 유형을 보인다. 환경부 권고치인 우라늄 $30{\mu}g/L$를 초과하는 지하수는 총 49지점 중 2점이며, Rn-222의 경우 미국 EPA 기준치인 148 Bq/L를 초과하는 지하수는 총 40지점중 11점이다. 초과하는 지하수는 주로 화강편마암과 흑운모편마암 지질과 지질경계부에 분포한다. 지표방사능 세기와 지하수내 우라늄함량과는 뚜렷한 상관관계를 보여지 않는다. 아울러 $N45^{\circ}E$ 방향의 주향이동단층인 영동단층은 $82^{\circ}$의 고경도로 상반에 해당되는 화강암 및 화강편마암지역에서 고함량의 우라늄과 Rn-222가 산출되며, 하반에 해당되는 퇴적암지역에는 고함량의 지하수가 확인되지 않는데, 이와 같은 뚜렷한 차이는 지질의 영향과 더불어 단층대가 방사성물질의 이동 및 확산을 차단시키는 역할에도 원인이 있을 것으로 추정된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권1호
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• pp.59-65
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• 2018

라돈가스는 암석이나 토양 등에 존재하는 자연 방사성 물질인 우라늄이 붕괴할 때 발생하는 무색, 무취, 무미의 가스이다. 인체가 연간 노출되는 방사선의 85%는 자연 방사선에 의한 것이고, 그 중 50%가 라돈가스이다. 미국 환경보호청(EPA)의 조사결과에 의하면, 라돈가스에 장시간 노출될 경우 흡연자는 1,000명 중 62명, 비흡연자는 1,000명 중 7명이 폐암 발병률에 노출된다. 이러한 라돈가스의 위해성을 저감하고자 활성탄소를 사용하여 경화체를 제작하여 그에 대한 공극 특성과 라돈가스 저감 특성에 대한 실험을 진행하였다. 활성탄소를 활용하였을 경우, 측정기간이 길어질수록 라돈가스 농도는 급격한 저감과 그래프 상의 변화를 확인할 수 있었다. 또한 활성탄소의 재료적 특성 중 하나인 공극 분포와 미세공 특성을 파악할 수 있다.

• 환경정책연구
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• 제4권2호
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• pp.57-82
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• 2005

본고는 다가올 미래의 대체 수자원인 지하수의 효율적인 관리 보전을 위하여 선진국인 미국(뉴욕주, 위스콘신주, 텍사스주), 오스트리아, 네덜란드, 캐나다. 일본, 영국의 지하수 수질기준과 국내의 지하수 수질기준을 상호 비교 분석함으로써 지하수 수질기준에 관한 선진화를 도모하고자 한다. 선진국에서는 음용수로써 지하수의 의존도가 70%이상에 달하며, 지하수 수질기준은 음용수 기준을 대체로 적용하고 있다. 그러나 각 국가간자연환경 및 규제의 접근방법이 달라 지하수 수질기준에 있어 큰 차이를 보이고 있다. 본고는 지표수자원의 심각한 오염과 용수공급의 부족현상으로 인해 점차 이용도와 관심이 증가하고 있는 우리나라의 지하수의 효율적인 관리와 보전을 위해 선진국들이 규제하고 있는 지하수 수질기준과 현재 국내에서 점차 지하수오염 문제를 야기할 수 있는 물질들에 관한 추가적 규제의 필요성을 제언하였다. 유류성 물질인 BITX 기준항목의 경우, 항목을 세분화하여 생활용수뿐만 아니라 농업용수와 공업용수에 대한 추가적 기준의 적용이 요구되며, 발암성을 지닌 일부 PAHs에 대한 규제도 필요하다. 산업의 고도화로 인해 유해화학물질이 다양해지고 그 양도 해마다 증가하고 있는 현실에 대응하기 위해서는 기준항목의 추가도입과 엄격한 기준치의 적용이 요구된다. 지하수오염의 주요 원인인 질소의 오염으로 인한 피해를 방지하기 위하여 질소항목 기준을 더욱 세분화하여야 할 것이며, 인간이나 생태계에 치명적인 위해를 끼치는 방사성물질인 라돈 또한 일부 선진국에서 그에 대한 기준치를 설정하고 있고 국내에서도 그로 인한 피해사례가 발생하고 있으므로 라돈에 대한 규제의 필요성을 제언한다.