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옥천대 흑색셰일 및 점판암 분포지역 암석-토양-농작물 시스템에서의 As및 관련 원소들의 분산과 이동 (Migration and Enrichment of Arsenic in Rock-Soil-Crop Plant System in Areas Covered with Black Shale and Slates of Okchon Zone)

  • 이지민;전효택
    • 자원환경지질
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    • 제36권4호
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    • pp.295-304
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    • 2003
  • 옥천대의 흑색셰일 및 점판암이 존재하는 덕평-추부 지역의 암석-토양-작물계에서의 As의 부화정도, 분산양상, 환경지구화학적 관점에서 판단되는 잠재적 위해도의 평가를 위하여 암석, 토양 및 농작물시료를 채취하여 INAA, ICP-AES, ICP-MS를 이용하여 As을 포함한 잠재적 특성원소의 화학분석을 수행하였다. 암석분석의 결과 덕평 및 추부지역의 흑색셰일에서 As의 평균 함량은 각각 23 mg/kg, 57 mg/kg 로 전 세계 계일 및 흑색셰일의 평균값보다 부화된 값을 나타하였다. 이외에도 Ba, Cr, Mn, Mo, Ni, Se, U 및 V가 매우 부화된 양상을 보였다. 흑색셰일로부터 유래된 토양중의 As는 덕평지역의 밭토양은 28 mg/kg, 추부지역의 밭토양과 논토양은 33 mg/kg와 23 mg/kg로 농작물에 독성을 줄 수 있는 토양중의 잠재적 독성원소들의 최대 허용한계치(tolerable level) 보다도 부화된 값을 나타냈다. 토양시료들에 대한 As의 함량과 Mo, Se, U, Cu, Sb, Tl 간에는 비교적 좋은 양의 상관관계를 보였다 흑색 셰일 기반암 지역의 토양에서 재배된 농작물 시료에 대한 화학분석 결과, 벼의 줄기와 잎에 As의 축적이 매우 커서 덕평과 추부지역에서 각각 1.14 mg/kg와 1.35 mg/kg의 함량을 보인다. 토양내의 원소 함량과 작물 내로의 흡수정도인 생물학적 흡수계수(BAC, biological absorption coefficient)의 산출결과, As는 벼줄기와 잎>옥수수 잎>고추>콩잎=깻잎>옥수수 줄기>옥수수 열매의 순으로 감소하였으며, As가 열매와 같은 cereal products보다 잎과 식물에 토양으로부터 더 많은 양이 농축된다는 것을 추론학 수 있다.

서울지역의 PM10 중 미량원소의 특성 평가 (Trace Elements Characterization of PM10 in Seoul Area)

  • 신은상;최민규;영선우;정용삼
    • 한국대기환경학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.363-372
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    • 2002
  • PM$_{10}$ aerosols were collected using low volume air sampler every month intervals from September 1992 to August 1991 in Seoul. These samples were analyzed for 20 trace elements (Al, As, Ba, Br, Ca, Cl, Co, Cr, Fe, K, Mn, Na, Ni, Pb, Sc, Se, Si, Ti, V and Zn) by INAA (instrumental neutron activation analysis), XRF (x-ray fuorescence spectrometer), and ICP (inductively coupled plasma). PM$_{10}$ mass concentrations higher than 70 $\mu$g/m$^3$ were 32% of 60 samples and had significantly higher concentrations in spring and winter than in summer and fall (p-value<0.001). The elements of As, Br, Cl, Ni, Pb, Se, V, and Zn are enriched by factors of 20 to 2,000 relative to their natural abundance in crustal soil. To further identify common sources of pollution-related trace elements, factor analysis was applied to the trace elements concentration data. Major sources that contribute to the atmospheric loading of these elements were found to include fossil fuel combustion, automobile and waste incineration (33.2%), metal processing industry (18.2%), and soil(29.8%).8%).

중성자방사화분석을 이용한 사용후핵연료 중 요오드 정량

  • 김정석;박순달;이창헌;문종화;정용삼;김종구
    • 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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    • 한국방사성폐기물학회 2005년도 춘계 학술대회
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    • pp.432-432
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    • 2005
  • 사용후핵연료시료 중에 함유된 요오드(I-127 및 129)를 정량하기 위하여 화학적 방법으로 분리 회수하고 중성자방사화분석법을 이용하였다. 사전실험으로 모의사용후핵연료를 이용하여 회수율을 측정하였다. 모의 및 실제사용후핵연료시료를 $90^{\circ}C$에서 8 M $HNO_3$ 용액으로 용해하고 용해 후 용해용액 중의 잔류 요오드, 응축 및 휘발된 요오드 각각을 정량하였다. 응축 요오드는 핵연료 용해 후 재증류하여 회수하였다. 잔류 및 응축 요오드는 시료의 산화상태를 조절한 후 용매추출로 요오드를 회수한 다음 이온교환 또는 침전법으로 방사화학적으로 분리한 후 중성자방사화분석(RNAA)으로 정량하였다. 제작한 이온교환분리관 및 여과키트에 요오드를 흡착 또는 침전시켜 분리한 다음 중성자조사를 위한 삽입체(Insert)로 이용하였다. 휘발 요오드는 제조한 흡착체(Ag-silica gel)를 담은 흡착관에 포집하고 홉착체를 구간별 균질시료로 만든 다음 비파괴중성자 방사화분석(INAA)으로 정량하였다. 침전 및 흡착 요오드의 화학적 특성을 EPMA(electron probe microanalysis) 분석으로 조사하였다. 요오드 정량결과를 다른 방법으로 비교분석하기 위하여 음이온교환수지상에서 요오드를 정제 및 회수하기 위한 용리거동을 조사하였다.

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중성자 방사화분석법을 이용한 대기분진시료의 정량 (Determination of Trace Elements in Airborne Particulates by Instrumental Neutron Activation Analysis)

  • Chung, Yong-Sam;Chung, Young-Ju;Jeong, Eui-Sik;Cho, Seung-Yeon
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제27권2호
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    • pp.234-247
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    • 1995
  • Trace elements in airborne particulates were analyzed by instrumental neutron activation analysis (INAA) under the optimum analytical condition. Neutron irradiation for sample was done at the irradiation hole(neutron flux 1$\times$10$^{13}$ n/$\textrm{cm}^2$.s) of TRIGA MARK-III research reactor in the Korea Atomic Energy Research Institute. For the verification of the analytical method, NIST SRM-1648 and NIES CRM No.8 ore chosen and analyzed. The accuracy and precision of the analysis of 40 and 24 trace elements in the samples were compared with the certified and reported values, respectively. The analytical method was found to be reliable enough when the analytical data of NIES sample were compared with those of different counties. In the analytical result of two or both of standard reference materials, relative standard deviation wes within the 15% except a few elements and the relative error was within the 10%. We used this method to analyze 30 trace elements in airborne particulates collected with the high volume air sampler(PM-10) at too different locations and also confirmed the possibility to use this method as a routine monitoring tool to find out environmental pollution sources.

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Characterization of neutron spectra for NAA irradiation holes in H-LPRR through Monte Carlo simulation

  • Kyung-O Kim;Gyuhong Roh;Byungchul Lee
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제54권11호
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    • pp.4226-4230
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    • 2022
  • The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has designed a Hybrid-Low Power Research Reactor (H-LPRR) which can be used for critical assembly and conventional research reactor as well. It is an open tank-in-pool type research reactor (Thermal Power: 50 kWth) of which the most important applications are Neutron Activation Analysis (NAA), Radioisotope (RI) production, education and training. There are eight irradiation holes on the edge of the reactor core: IR (6 holes for RI production) and NA (2 holes for NAA) holes. In order to quantify the elemental concentration in target samples through the Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA), it is necessary to measure neutron spectrum parameters such as thermal neutron flux, the deviation from the ideal 1/E epithermal neutron flux distribution (α), and the thermal-to-epithermal neutron flux ratio (f) for the irradiation holes. In this study, the MCNP6.1 code and FORTRAN 90 language are applied to determine the parameters for the two irradiation holes (NA-SW and NA-NW) in H-LPRR, and in particular its α and f parameters are compared to values of other research reactors. The results confirmed that the neutron irradiation holes in H-LPRR are designed to be sufficiently applied to neutron activation analysis, and its performance is comparable to that of foreign research reactors including the TRIGA MARK II.

보은지역 흑색셰일 분포지역에서의 암석-토양-식물계내 잠재적 독성원소들의 분산과 이동 (Dispersion and Migration of Potentially Toxic Elements in the Rock-Soil-Plant System from the Boeun Area Underlain by Black Shales, Korea)

  • 이진수;전효택;김경웅
    • 자원환경지질
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    • 제30권6호
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    • pp.587-601
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    • 1997
  • This study had three purposes: (1) to investigate the enrichment levels and dispersion patterns of potentially toxic elements in the rock-soil-plant system; (2) to evaluate the uptake ratios of heavy metals from soils into plants and (3) to assess the chemical speciation of heavy metals in soils. Rock, surface soil and plant samples were collected in the Boeun area underlain by black shales of the Okchon Zone. These samples were analyzed for multi-elements using INAA, ICP-AES and AAS. The maximum abundance of U in black shales is 16 mg/kg and radioactivity counts up to 300 cpm. In particular, Mo, V, Ba, Cd, Pb and U are enriched in black shales. Most of soils derived from black shales show high concentrations of U, As, Mo, Ba, Cu, Cd, Pb, Zn and mean concentrations of As and Mo in soils (20 mg/kg of As and 6.6 mg/kg of Mo) are higher than the permissible level suggested by Kloke (1979). Enrichment index values of soils are calculated and higher than 1.0 in the black shale area with the highest value of 6.4. Mean concentration of Cd in plants is higher than those of Cu, Pb and Zn. The concentration of Cd in plant species decreases in the order of Chinese cabbage > red pepper > soybean=sesame > rice stalk > com > rice grain. The biological absorption coefficients (BAC) in plants are in the order of Cd > Zn=Cu > Pb, which suggests that Cd is more bioavailable to plants than Cu, Pb and Zn. From the results of sequential extraction analysis of soils, relatively high proportion of Cu, Pb and Zn are present as residual fractions whereas that of Cd as non-residual fractions. Cadmuim occurs predominantly as exchangeable/water-acid soluble phase in soils, and Cd is more mobile and bioavailable than Cu, Pb and Zn.

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$k_0$-표준화방법에 의한 기기중성자방사화 분석법의 고찰 (The Review of Instrumental Neutron Activation Analysis by $k_0$-standardization method)

  • 문종화;정용삼;김선하
    • 분석과학
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    • 제14권4호
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    • pp.1075-1081
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    • 2001
  • 기기중성자방사화 분석법은 핵 분석기술의 대표적인 방법으로 비파괴-동시 다원소분석의 장점과 함께 절대측정값에 의해 정량 할 수 있다는 특징을 갖고 있다. 최근에는 정확도와 편의성을 만족할 수 있는 $k_0$-정량법을 사용한 기기중성자방사화 분석법이 세계적으로 일반화되고 있다. 본 연구에서는 $k_0$-법의 적용을 위하여 이 방법의 전체적인 개념의 소개와 함께 $k_0$-파라미터를 측정하고자 하였다. 이를 위하여 $k_0$-법의 개념이해와 정량에 필요한 인자들의 정의 및 파라미터인 $Q_0$(${\alpha}$)와 f 값을 결정하기 위한 수식과 실험적 측정방법 등을 요약하였고 중성자조사공에 따라 특성 값을 갖는 ${\alpha}$와 f 값을 하나로 연구용원자로의 방사화분석용 조사공(NAA#1)에서 측정하여 $k_0$-법의 도입을 위한 기반을 마련하였다.

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기기 중성자방사화분석을 이용한 대기 중 PM2.5 내 Arsenic 농도 분석의 측정 불확도 (Measurement Uncertainty of Arsenic Concentration in Ambient PM2.5 Determined by Instrumental Neutron Activation Analysis)

  • 임종명;이진홍;문종화;정용삼
    • 대한환경공학회지
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    • 제30권11호
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    • pp.1123-1131
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    • 2008
  • 본 연구는 대기 중 PM2.5의 미량금속 중 As을 중성자방사화분석법을 이용하여 분석할 때 발생되는 측정불확도를 ISO GUM 방법과 MCS 방법을 모두 적용하여 비교, 평가하였다. 불확도의 요인은 ISO GUM을 엄격하게 준용하여 파악하였으며 특정일에 채취된 PM2.5 내 As 농도에 대해 두 방법의 계산 결과가 4% 미만으로 크게 다르지 않는 것으로 나타났다. 연구기간 중 채취된 총 60개의 PM2.5 시료에 대해 As 농도의 확장불확도를 역시 MCS 방법을 이용하여 산출하였는데, 연구지역에서의 As의 개별 농도값에 대한 95% 신뢰구간의 확장불확도는 대부분 10%의 범위에서 존재하는 것으로 나타났다. 확장불확도에 대한 표준불확도 요인의 기여율은 계측통계오차(62.3%), 검출효율(18.5%), 시료 채취 시 유량(12.3%), flux 변동(2.3%), 특정감마선 방출률(1.8%) 등의 순으로 크게 나타났다.

추부지역 흑색셰일 및 점판암 분포지역에서의 잠재적 독성원소들의 분산과 부화 (Dispersion and Enrichment of Potentially Toxic Elements in Chubu Area Covered with Black Shales and Slates in Korea)

  • 김종신;전효택
    • 자원환경지질
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    • 제30권2호
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    • pp.89-103
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    • 1997
  • The purpose of this research is to investigate the enrichment and distribution patterns of naturally occurring potentially toxic elements in soils derived from black shales and slates. Soil samples were collected from the Chubu area covered with uranium-enriched black shales and slates of the Changri Formation of the Okchon Super Group, and analysed for multiple-elements using INAA, ICP-AES and AAS. Soil pH and loss-an-ignition were also measured. Trace element contents in black shale and slate of the Chubu area are relatively lower than those in black shales, and higher than those in black slates reported elsewhere (Chon, Jung, 1991; Chon et al., 1996). Soil pH values range from 3.5 to 6.5, and loss-an-ignition values are in the range from 3 to 10%. Potentially toxic elements including As, Ba, Cr, Cu, Mo and U are highly enriched in residual soils with maximum content of $540{\mu}g/g$, $35,000{\mu}g/g$, $280{\mu}g/g$, $300{\mu}g/g$, $240{\mu}g/g$ and $860{\mu}g/g$, respectively. Significant concentrations of those elements were found in soils taken from the Tojangkol, the Chubu tunnel and the Meokti areas. Soils derived from black shales and slates, calcareous and phyllitic rocks, and intrusions were discriminated in terms of As, Ba, Co, Cr, Cu, Mo, Sc and U contents. Enrichment index was calculated using the concentrations of As, Ba, Cr and Mo, and enrichment index map shows very similar trend with U distribution in soils.

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중성자방사화분석에 의한 지하수중 우라늄의 정량 (Determination of Uranium in Groundwater by Instrumental Neutron Activation Analysis)

  • 정용삼;문종화;정영주;박광원
    • 대한지하수환경학회지
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    • 제5권4호
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    • pp.210-214
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    • 1998
  • 담수나 해수와 같은 자연수중의 우라늄(U)의 농도는 0.0l∼5 ppb 수준으로서 극미량 원소분석법을 필요로 한다. 본 연구는 고감도의 비파괴법인 중성자방사화분석법을 이용하여 지하수중의 우라늄을 신속, 정확하게 정량할 수 있는 방법에 대하여 시료를 증발농축 전처리하는 방법과 직접 분석하는 방법을 비교 검토하였다. 표준용액(0.5∼100 ppb)을 이용하여 분석법을 검증하였다. 주어진 농도범위에서 검정곡선의 평균편차는 2% 이하를 나타냈으며, 각 측정값의 상대표준편차는 2∼l2% 이내이었다. 동일시료에 대한 시기별 농도의 편차는 10.3%이었다 본 방법을 이용하여 충청지역의 17개 관정으로부터 지하수시료를 채취하여 우라늄 농도를 정량한 결과 1 ppb에서 80 ppb수준인 것으로 확인되었다.

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