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정량 X-선회절분석을 이용한 황철석 함량 결정과 산성 암반 배수 발생 평가에의 응용 (Pyrite Content using Quantitative X-Ray Diffraction Analysis and Its Application to Prediction of Acid Rock Drainage)

  • 전철민;김재곤;이규호
    • 한국광물학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.71-80
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    • 2006
  • 건설현장 절취사면 함황철석 암석시료의 X-선분말회절자료를 이용하여 매트릭스플러싱법(matrix-flushing method)과 ROCKJOCK 프로그램 두 가지 방법으로 구성광물을 정량분석하고 두 방법을 비교 평가하였다. 또한, 광물정량 분석결과를 이용하여 광물학적 중화능과 산발생능을 산출하여 전통적 방법으로 구한 산발생능과 비교함으로써 그 응용 가능성을 평가하였다. 광물학적 중화능과 산발생능을 좌우하는 물질인 방해석과 황철석에 대한 광물정량 분석결과, 두 방법 사이에는 약 0.95의 정의 상관관계를 보이고 있으나 매트릭스플러싱법으로 구한 값이 평균 약 1.45배 정도 크다. 총 황 분석값을 이용한 황철석 추정량과 XRD자료를 이용하여 정량적으로 계산된 황철석 함량 간의 관계는 KB 시료를 제외하였을 경우에 매트릭스플러싱법과 ROCKJOCK방법에서 각각 0.98과 0.92라는 높은 정의 상관관계를 보여주고 있으며 전통적인 acid-base accounting (ABA) 시험에서의 AP값에 대하여 이러한 상관관계가 그대로 반영된다. 방해석을 포함하는 유일한 시료인 YJ의 광물학적 NP는 매트릭스플러싱법과 ROCKJOCK 방법에 대하여 각각 23.0과 34.0(kg $CaCO_3$ equivalent per tonne)로 나타났다. 매트릭스플러싱법으로 산출된 AP값은 평균적으로 전통적인 산성배수 발생가능성 평가의 산발생능 값의 12%에 해당하며 ROCKJOCK 프로그램을 이용하여 산출된 산발생능 값의 47%에 해당한다. 따라서 황철석과 방해석 한 종에 대한 광물학적 AP와 NP 값의 산출만으로도 전통적인 산성배수 발생 가능성 평가 이전에 효율적인 예측이 가능함을 보여주었다. 자류철석(pyrrohtite), 백운석, 능철석, 앵커라이트, 능망간석 등의 기타 개별 광물에 대한 추가 연구를 통하여 실제 건설현장 절토사면 시료에 대한 광물학적 NP와 AP 계산의 완성도를 높일 수 있으며, 산성암반배수 발생가능성 평가의 예비 지표로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

울릉도 황토굴 적색층의 산출특징과 형성기작 (Occurrence and Forming Process of the Reddish Bed at Hwangto Cave, Ulleung Island, Korea)

  • 우현동;장윤득
    • 한국광물학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.239-254
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    • 2016
  • 황토굴은 울릉도 태하리 해안에 위치하고 있는 해식동굴로서, 벽면은 적색 응회암층으로 이루어져 있고 상부는 조면암으로 덮여있다. 적색 응회암에 대한 주화학성분은 $SiO_2$ 49.81-63.63%, $Al_2O_3$ 13.05-24.91%, $Fe_2O_3$ 2.67-5.82%, $Na_2O$ 2.87-6.92%, $K_2O$ 2.37-3.85% $TiO_2$ 0.55-0.81%, MnO 0-0.53%, MgO 0.39-1.75%, CaO 0.60-1.40%이며, 토질의 pH는 4.5-8의 범위를 나타내고, 광물성분은 아노르소클레이스(anorthoclase) 23.7-39.4%, 새니딘(sanidine) 16.9-33.3% 일라이트(illite) 15.8-26.1%, 적철석(hematite) 5.1-9.0%, 침철석(goethite) 0-3.7%, 산화티탄(titanium oxide) 6.9-9.9%, 소금(halite) 0.9-9.5%의 범위를 보인다. 하지만 현무암질 응회암층 기질의 내에 존재하는 대부분의 비정질 물질은 XRD회 절선이 나타나지 않으므로 아노르소클레이스, 새니딘, 일라이트가 적색층의 주성분이라고는 할 수 없다. 조면암 용암의 열은 하부의 응회암에 영향을 주어 기질을 쉽게 변질시키는데 이로 인해 적색의 비정질 집합체 팔라고나이트(palagonite)를 형성하고 철 성분을 산화시켜 주변을 채색한 것으로 보인다. 이렇게 이차적으로 형성된 철 산화물은 팔라고나이트 내부에 부화되거나, 극미립 또는 비정질의 철산화물의 형태로 존재하고 있다. 따라서 적색층은 조면암 분출 직후와 관련된 열적 산화작용과 응회암 기질의 팔라고나이트화, 적색층 내에 존재하는 함철광물의 산화작용에 의하여 복합적으로 형성된 것으로 판단된다.

터키 리튬 함유 붕소광상에서 산출하는 스멕타이틱-점토로부터의 리튬 추출 (Lithium Extraction from Smectitic Clay Occurring in Lithium-bearing Boron Deposits in Turkey)

  • 이원종;윤소정;전철민;허철호;이길재;이범한
    • 한국광물학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.167-177
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    • 2016
  • 신제3기 마이오세(Miocene)의 플라야호(playa lake) 환경에서 형성된 증발형 붕소 광상인 터키의 비가디치(Bigadiç) 광상과 크르카(Kırka) 광상에서 산출되는 점토에서 각각 $LiO_2$가 0.02-0.21%, 0.16-0.30% 함유되어 있다. 이는 점토에 리튬을 함유한 헥토라이트(hectorite)가 함유되어 있기 때문으로 확인되었으며 붕소 광석을 처리하고 남은 광미도 $LiO_2$ 0.04-0.26% 포함하고 있는 것으로 보고된다. 약 0.18%의 리튬 함량을 보이는 비가디치 및 크르카 광상 점토 시료 각 1개에 대하여 추출 가능한 리튬의 양을 알아보았다. 본 연구의 XRD 분석 결과 크르카 광상의 시료에는 25.7%, 비가디치 시료에는 79.7%의 헥토라이트가 함유되어 있었다. 이들 점토가 리튬 광석으로 활용될 수 있는지 알아보기 위해 (1) 산 처리 용출 및 (2) 열처리 침출 방법으로 리튬을 추출하였다. 두 광상 시료 모두 0.25 M 염산과의 반응시간에 따라 용출되는 리튬의 양이 증가하였으나 10시간 이상 반응시켰을 때는 용출되는 리튬의 양이 더 이상 증가하지 않았다. 10시간 이상 반응시켰을 때, 크르카 광상 점토 시료에서 89%의 리튬이 용출되었으며 비가디치 광상 점토 시료에서 71%의 리튬이 용출되었다. $CaCO_3$$CaSO_4$와 함께 $1,100^{\circ}C$에서 2시간 열처리하여 크르카 광상 시료에서 87%, 비가디치 광상 시료에서 82%의 리튬을 추출하였다. 크르카 광상의 점토 시료는 산 처리로 더 많은 양의 리튬을 추출할 수 있었으며 비가디치 광상의 시료는 열처리 방법으로 리튬을 더 많이 추출할 수 있었다.

밤나무 교잡종(交雜種) 과실(果實)의 양적특성(量的特性)에 관한 고찰(考察) (Consideration of the Quantitative Nut Characteristics in Chestnut Hybrids)

  • 이욱;김만조;이문호;황명수;황석인
    • 한국산림과학회지
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    • 제94권1호통권158호
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    • pp.34-38
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    • 2005
  • 본 연구는 밤나무 교잡종 11조합으로부터 조합별 및 개체별 과실의 양적형질에 관한 고찰을 통하여 새로운 품종을 육성하는데 기초자료로 활용하는데 그 목적이 있다. 조합별 과실형질에 대한 평균 측정값을 분석한 결과 평균 착구수와 과실수확량은 각각 주옥${\times}$대단파(JO)와 광은${\times}$대단파(KO) 조합이 우수하였으며 조합간 큰 차이가 없었다. 평균 입중은 은산${\times}$대단파(EO) 조합이 21.1g으로 가장 무거웠으며 과실형태는 모든 조합에서 종경에 대한 횡경비가 1.23-1.13인 타원형으로 EO조합이 뚜렷한 타원형인 반면 JO 조합은 원형에 가까운 타원형이었다. 열과율은 은산${\times}$이평(ER)과 JO 조합이 각각 30.0%, 27.5%로 높아 과실 품질이 불량한 개체가 많았고 다배율은 대단파${\times}$광은(OK) 조합이 1.7%로 가장 우수하였으며 이대${\times}$이평(IR) 조합 등 5조합이 평균 5% 이하인 것으로 조사되었다. 당도는 ER 조합이 16.3%로 감미가 매우 높았으며 경도는 이평${\times}$광은(RK) 조합이 $10.0kg/cm^2$로 가장 우수하였다. 과실형질간 상관관계를 분석한 결과 착구수는 과실수확량과 고도의 정의 상관관계를 갖고 있으며 당도와 입중과는 부의 상관관계를 나타냈다. 입중은 열과율와 고도의 정의 상관관계를 갖고 있는 반면 당도와 경도에 대해서는 매우 상반된 경향을 나타냈다. 열과율과 다배율간에도 고도의 정의 상관관계가 있었으며 경도에 대한 다배율과 당도와도 각각 고도의 정의 상관관계가 있었다. 착구수와 총수확량, 입중, 열과율, 다배율에서 모두 우수한 개체는 모두 8개체인 것으로 나타났으며 8개체의 평균 착구수는 전체 평균 보다 1.2배 높은 것으로 조사되었다. 나머지 형질인 수확량과 입중, 열과율, 다배율에서는 1.49, 1.19. 6.17, 5.62배 각각 증가하였으나 당도와 경도의 평균은 0.88와 0.94로 각각 12%, 6% 감소됨을 알 수 있었다.

X-선(線) 조사(照射)가 Ehrlich 암세포(癌細胞)의 용적(容積), 단백양(蛋白量) 및 수종(數種) Sulfhydryl 기(基)에 미치는 영향(影響)에 관(關)하여 (Effect of X-Irradiation on the Levels of some Sulfhydryl Groups, Protein and Cell Volume of Ehrlich Ascites Tumour Cells)

  • 유춘식;주영은
    • The Korean Journal of Physiology
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    • 제3권2호
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    • pp.9-16
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    • 1969
  • It is well known that a number of -SH and -SS containing substances afford a certain measure of protection against radiation effects in many biological systems, and it is conceivable that inherent -SH levels in Ehrlich ascites tumour (ELD)cells may be of decisive improtance with respect to the development of cellular radiation injury. So far, little effort has been directed to elucidate the changes in levels of different -SH and -SS groups in ELD cells when the tumour-bearing whole animal was subjected to the sublethal dose of X-irradiation. The present study was designed to bring some lights in the possible changes of and relationship between various sulfhydryl levels, such as P-SH, NP-SH and NP-SS, as well as the content of protein and cell volume of ELD cells, after subjecting the ELD mice to 1,200 r of X-irradiation. The animals used in this experiment were all mixed bred mice of $20{\sim}25\;gm$ in body weight (approximately 2 months old) irrespective of sex. 12 mice in one experiment were inoculated intraperitoneally with 0.2 ml of ascites tumour cells $(2{\times}10^6\;cells)$, and on the 7th day of the tumour growth, they were X-irradiated with 1,200 r, using the conventional X-ray machine under the following conditions: 200 Kv at 15 mA, 0.5 mm Cu filter, target-skin distance: 50 cm. Radiation dose was measured with the the Philip integrating dosimeter. At 24, 36, 48 and 60 hours after the X-irradiation, the mice were killed by cervical dislocation, and the tumours were taken out. Freshly withdrawn ascites tumours were placed in ice, and immediately the cell concentration was measured with the Coulter Cell Counter (Model B), and the hematocrit of the tumour cells were also determined. Cell volume was thus calculated by the cell concentration and hematocrit value. P-SH content of ELD cells was measured potentiometrically according to the method of Calcutt & Doxey, and NP-SH and NP-SS contents were measured spectrophotometrically by the method described by Ellman. Protein content of ELD cells was determined with the Folin phenol reagent by Lowry et al. Altogether, 48 experimental mice were used, and 12 mice with the only exception of X-irradiation were used as the control. Results obtained indicate that the contents of all the cellular sulfhydryl groups as well as cell volume and protein content of the ELD cells increase significantly as time progresses after the sub-lethal X-ray dose of 1,200 r was given and that all the increase is in a lineal fashion. The regression lines of the relative values, (i. e., taking each control value as 1) of all the values obtained, and the regression lines of cell volume, protein and NP-SH are identical, whereas those of NP-SS and P-SH appear to be widely seperated. However, the difference of those two lines (NP-SS & P-SH) were found to be not significant statistically (p>0.05). Therefore, it can be concluded from the above results that all the values examined increase in a lineal fashion with no statistically significant difference among them. Also, with the radiation dose of 1,200 r, the ELD cell becomes enlarged and swollen progressively up to 60 hours post-irradiation and it becomes more than two times of the original normal size at 60 hours after the irradiation, and up to this stage, it seems apparent that the cell division has been slow due to the X-irradiation applied in this experiment. It is well understandable that the contents of NP-SH, NP-SS, P-SH and protein of the ELD cells increase in parallel with the increase of the cell volume by the X-ray does used, but it also seems interesting to note that all the cellular substances tested show no appreciable difference in the pattern of increase.

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금속 임플란트 소재의 내마모성 향상을 위하여 적용되는 질소 이온주입 및 이온도금법의 한계 (Limitation of Nitrogen ion Implantation and Ionplating Techniques Applied for Improvement of Wear Resistance of Metallic Implant Materials)

  • 김철생
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.157-163
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    • 2004
  • 금속 임플란트 재료들의 마모저항을 향상시키기 위하여 질소 이온주입 및 이온도금 기술을 적용하였다. 질소 이온주입 된 초내식성 스테인리스강(S.S.S)의 마모이온용출 특성을 S.S.S, 316L SS, TiN코팅된 316S SS와 비교 평가하기 위하여 탄소로 원자흡수분광분석기를 이용하여 시편들로부터 마모용출된 Cr과 Ni 이온량을 측정하였다. 또한, 저온아크증착법을 이용하여 TiN, ZrN, TiCN코팅된 Ti(Grade 2)원반의 마모저항을 비교하였고, 질소이온주입 및 질화물 코팅된 표면충의 화학적 조성은 SAES(scanning Auger electron spectroscopy)를 이용하여 분석하였다. 질소 이온주입된 S.S.S 표면으로부터 마모에 의하여 용출된 Cr과 Ni 이온량은 표면처리하지 않은 스테인리스강들에 비하여 크게 감소하였다 그러나 인공고관절에 걸리는 하중조건 하에서 실행된 마모이온용출실험에서 이온에너지 100 KeV로 질소이온 주입된 표면층은 20만회 내에서 쉽게 제거되었다. 질화물 코팅된 Ti 시편들의 마모저항도 크게 향상되었고, 그 마모특성은 코팅층의 화학적 조성에 따라 크게 차이가 났다. 코팅두께 3Um의 코팅시편들 중 TiCN 코팅된 티타늄이 가장 높은 내마모 특성을 보였으나 같은 하중조건 하에서 disk(Ti)-on-disk 마모실험에서 그 질화물 코팅면들의 마모 무게감 소비는 1만회 아래에서 모두 Ti의 마모비와 유사하게 전환되었다. 본 실험으로부터 얻어진 연구결과에 의하면, 100 KeV 질소이온주입 및 두께 3$\mu\textrm{m}$의 길화코팅된 표면층의 경우 표면 경화충의 깊이가 충분치 않아 높은 하중을 받는 임플란트의 마찰부위에 사용하기에는 한계가 있음을 보였다.

슬관절 박리성 골연골염에 대한 자가 골연골 이식술 (Autogenous Osteochondral Grafts for the Osteochondritis dissecans of the Knee)

  • 한성호;양보규;이승림;정선욱;서지현
    • 대한정형외과스포츠의학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.142-148
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    • 2003
  • 목적: 슬관절에 발생한 박리성 골연골염을 자가 골연골 이식술을 이용하여 치료한 후 치료 결과를 평가하였다. 대상 및 방법: 1990년 5월부터 2000년 5월까지 본원에서 자가 골연골 이식술을 사용하여 치료한 박리성 골연골염 환자 15명 19예 중 1 년 이상 추시가 가능하였던 13명 17예를 대상으로 하였다. 평균 연령은 23.4세 (20세$\~$32세)로, 전 예가 남자였으며, 평균 추시 기간은 24.2개월(12개월$\~$110개월)이었다 치료는 관절경적 방법 또는 관절 절개술을 이용하여 골연골 자가 이식 기구(OATS, Arthrex, USA)를 이용하였다 결과: 외상의 과거력이 전 예에서 존재하였으며, 명확한 주 외상력이 7예, 반복적인 경미한외상력이 10예였다. 병변의 위치는 대퇴 내과 11예 중, 확장된 전형적 위치가 9예, 하중앙부가 2예였으며, 대퇴 외과 6예는 모두 하중앙부에 위치하였다. 자기 공명 영상 분류상 II 등급은 1예, III 등급이 11예, IV등급이 5예였으며, 관절경적 분류상 III 등급이 12예, IV등급이 5예였다. 병변의 크기는 평균 3.19$cm^{2}$(1$cm^{2}$ $\~$ 8$cm^{2}$)이었다. 임상적으로 Aichroth의 기준에 의한 판정 결과는 우수 3예(18$\%$), 양호 11예 (65$\%$), 보통 2예 (12), 불량 1예 (5$\%$)로 83$\%$에서 양호 이상의 결과를 얻었다. 추시 자기 공명 영상 촬영 또는 관절경 검사상 이식된 관절면이 일치하고 만족할만한 연골 두께를 유지하며, 이식편의 침 강이나 이완 소견이 없음을 확인하였다. 결론: 자가 골연골 이식술의 치료 결과는 슬관절의 박리성 골연골염 중 병변의 크기가 크고($\geq$1$cm^{2}$),체중 부하 부위를 침범하는 병변, 및 불안정성 병변 (자기 공명 영상 또는 관절경 단계 $\geq$3)에 대하여 자가골연골 이식술의 치료를 고려해 볼 수 있음을 제시한다 그러나 자가 골연골 이식술의 임상적 인 유효성을 판정하기 위해서는 보다 장기적인 추시 관찰이 필요한 것으로 사료된다

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2기(T3 또는 N1) 췌장암 환자들의 수술 후 방사선치료의 성적 및 고찰 (The Outcome of Postoperative Radiation Therapy for Patients with Stage II Pancreatic Cancer (T3 or N1 Disease))

  • 김상원;김명욱;김욱환;강석윤;강승희;오영택;이선영;양주노;전미선
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제25권4호
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    • pp.213-218
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    • 2007
  • 목적: 근치적 절제술을 받고 AJCC 병기 2기(T3또는 N1)로 진단된 췌장암 환자들 중 수술 후 방사선치료를 받은 이들을 대상으로 국소 제어율 및 생존율을 분석하고자 한다. 대상 및 방법: 1996년 1월부터 2005년 12월까지 수술 후 보조적 요법으로 방사선치료 단독 내지는 동시 항암화학 방사선치료를 받은 28명의 환자들의 기록을 후향적으로 분석하였다. 모든 환자들에게서 병리 소견상 췌장 주변 조직으로의 침윤이 있거나 체장 주변 또는 후복강 내 대동맥 주변 임파절 전이가 확인되었다. 방사선치료는 수술 전 영상학적인 자료에서 침범된 종양의 위치 및 수술 변연 부위를 중심으로 $40{\sim}57.6$ Gy (중앙값 50 Gy)를 조사하였으며 병리 소견상 주변 임파절 전이가 확인된 경우엔 제 3 요추부위까지의 대동맥 주변 임파절 부위도 조사야에 포함시켰다. 동시 항암화학요법은 10명의 환자들에게서 병용되었다. 결 과: 최초의 실패 양상이 국소 재발이었던 환자는 13명(46%)였으며 이들 중에서 원격 전이가 같이 동반된 환자는 5명이었다. 호발 부위는 복강축(4명)과 대동맥 주변 임파절 부위였다. 또한 원격 전이가 최초의 실패 양상으로 나타난 환자는 국소재발이 동반된 환자들을 포함하여 72명이었다. 원격전이가 가장 흔히 나타난 곳은 간(10명)이었으며 복강전이, 폐전이 순이었다 임파절 전이가 있는 환자들은 없는 환자에 비해 원격 전이의 가능성이 높았다. (57.1%). 수술 변연 부위에 종양이 남아있는 환자들은 없는 환자들보다 국소 재발의 가능성이 높았다(57.1%). 전체 환자들의 무병 생존기간의 중앙값은 6개월이었으며 1년 및 2년 무병생존율은 각각 27.4%와8.2%였다. 전체 생존기간의 중앙값은 11개월이었고 2년, 3년 생존율은 31.5%, 15.8%였다. 결 론: 2기 췌장암 환자들은 국소 재발 및 원격 전이의 가능성이 높은 고위험군으로 국소 제어율 및 전체 생존율의 향상을 위해서 수술 후 효과적인 방사선치료의 적극적인 시행 및 이후의 보조적인 전신 항암화학요법을 권고하여 시행하는 것이 바람직하다.

농양이식백서에서 $^{99m}Tc,\;^{188}Re$ 직접표지항체의 비교 (Comparison of Direct-labeling Method of Antibody with $^{99m}Tc$ and $^{188}Re$)

  • 최태현;임상무;최창운;우광선;정위섭;임수정
    • 대한핵의학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.84-93
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    • 1999
  • 목적: 주기율표상에서 7족에 위치하며, 유사한 화학적 특성을 지닌 $^{99m}Tc$$^{188}Re$의 항체에 표지하는 조건의 차이점과 앞서 표지된 항체의 핵종에 따른 거동의 차이를 비교 실험해 보고자 하였다. 대상 및 방법: mercaptoethanol을 사용하여 non-specific human IgG의 disulfide 결합을 환원시켜, -SH 기의 발생을 유도하였다. 앞서 처리된 IgG을 stannous ion 을 사용하여 $^{99m}Tc$$^{188}Re$을 환원하여 $^{99m}Tc$-IgG과 $^{188}Re$-IgG을 제작하였다. HPLC를 사용하여 $^{99m}Tc$-IgG은 1시간, 4시간. 6시간, 24시간마다 $^{188}Re$-IgG은 1시간, 4시간, 16시간, 24시간마다 시간경과에 따른 안정도 변화를 확인하였다. 결과: 한 분자당 약 2개의 -SH기를 유도 면역 활성이 최대한 유지되는 환원된 IgG를 얻을 수 있었다. 각각 90%와 95% 이상의 높은 표지반응수율로 $^{99m}Tc$-IgG과 $^{188}Re$-IgG을 얻었다. $^{99m}Tc$-IgG의 %peak area를 1시간, 4시간, 6시간, 24시간마다 측정한 값은 각각 91%, 83%, 78%, 7%이었다. $^{188}Re$-IgG의 경우 1시간, 4시간, 16시간, 24시간에서 94%, 80%, 47%, 42%이었다. $^{99m}Tc$-IgG을 정맥주사 후 4시간 후의 %ID/g는 장기별로 신장, 혈액, 위, 농양($9.42{\pm}0.68,\;1.43{\pm}0.24,\;0.86{\pm}0.18,\;0.72{\pm}0.10$)순이었고, 24시간에서는 신장, 농양, 위, 혈액($7.61{\pm}1.58,\;0.57{\pm}0.07,\;0.37{\pm}0.09,\;0.281{\pm}0.09$)의 순이었다. $^{188}Re$-IgG의 경우 4시간에서 신장, 혈액, 농양, 위($3.92{\pm}0.62,\;1.32{\pm}0.08,\;0.88{\pm}0.01,\;0.26{\pm}0.06$)의 순이였고, 24시간에서 신장, 농양, 혈액, 위($4{\pm}0.26,\;0.37{\pm}0.04,\;0.29{\pm}0.01,\;0.13{\pm}0.03$)의 순이었다. 결론: $^{99m}Tc$-IgG과 $^{188}Re$-IgG의 표지항체는 직접표지 법을 사용하여 효과적으로 제조되었다. 그러나, 직접표지법을 사용한 $^{99m}Tc$-IgG과 $^{188}Re$-IgG의 안정도는 시간경과에 따라 불안정함을 보여 안정성을 증가시키기 위한 항체표지 방법들에 대한 연구가 필요할 것으로 생각되었다.

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풍기 지역 지하수의 수리지구화학 및 환경동위원소 특성 연구 (Hydrogeochemical and Environmental Isotope Study of Groundwaters in the Pungki Area)

  • 윤성택;채기탁;고용권;김상렬;최병영;이병호;김성용
    • 대한지하수환경학회지
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    • 제5권4호
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    • pp.177-191
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    • 1998
  • 경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도<70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

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