• 한국해양학회지:바다
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• 제20권1호
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• pp.53-62
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• 2015

동해 울릉 분지 내 메탄 하이드레이트가 매장된 지역에서 혐기적 메탄 산화와 연관된 미생물 군집 특성을 이해하기 위해 메탄 누출이 있는 대륙사면 정점(UBGH2-3)과 메탄 누출이 없는 분지 정점(UBGH2-10)에서, (1) 퇴적물의 지화학적 성분 및 황산염 환원율을 측정하였으며, (2) 기능성 유전자 분석을 통해 혐기적 메탄 산화 미생물 및 황산염 환원 미생물 군집의 정량 및 다양성 분석을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 황산염-메탄 전이지대(sulfate and methane transition zone, SMTZ)는 UBGH2-3에서 0.5~1.5 mbsf (meters below seafloor), 그리고 UBGH2-10에서는 6~7 mbsf에 분포하는 것으로 나타났다. 두 지역의 SMTZ에서 측정된 황산염 환원율은 UBGH2-3의 1.15 mbsf에서 $1.82nmol\;cm^{-3}d^{-1}$으로 나타났고, UBGH2-10의 SMTZ에서 황산염 환원율은 $4.29nmol\;cm^{-3}d^{-1}$으로 높은 값을 보였다. 총 미생물 16S rRNA gene과 기능성 유전자인 mcrA (methyl coenzyme M reductase subunit A) 및 dsrA (dissimilatory sulfite reductase subunit A)의 정량 PCR 결과 두 정점의 SMTZ 부근에서 상대적으로 높게 검출되었다. 그러나 UBGH2-10지역에서 mcrA 유전자는 SMTZ 아래인 9.8 bmsf에서 가장 높게 검출되었다. mcrA 유전자의 다양성 분석 결과 두 지역의 SMTZ와 그 아래 퇴적층에서 혐기성 메탄산화 고세균(ANME: Anaerobic MEthanothoph) 군집인 ANME-1이 우점하였다. 한편, ANME-2 군집은 메탄 누출이 발생하는 UBGH2-3지역의 2.2 mbsf 층에서만 관찰되었고, 더불어 dsr 유전자 다양성 분석 결과 ANME-2와 컨소시엄을 이루는 Desulfosarcina-Desulfococcus (DSS) 이 나타났다. 본 연구 결과, ANME-1과 ANME-2은 동해 심부 퇴적 환경에서 혐기적 메탄 산화 및 생성 과정에 관여하는 중요한 고세균 군집으로 사료되며, 또한 ANME-2/DSS 컨소시엄은 메탄이 누출되는 지역인 UBGH2-3과 같이 혐기적 메탄 산화가 활발한 곳에서 메탄 거동을 조절하는 중요한 미생물 그룹으로 인식된다.

• 지질공학
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• 제26권2호
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• pp.261-276
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• 2016

본 연구에서는 용인지역 ○○마을 지하수내 우라늄 및 라돈-222와 같은 자연방사성물질의 산출과 이와 관련된 수리지화학 특성 및 지질과의 상관성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 지하수 19점, 지표수 5점을 2회에 걸쳐 채취하였다. 연구결과 지하수의 pH는 5.81~7.79의 범위를 보이며, 지하수의 화학적 유형은 Ca(Na)-HCO₃에서 Ca(Na)-NO₃(Cl)-HCO₃ 유형에 걸쳐 분포한다. 우라늄과 라돈-222의 함량은 각각 0.06~411 μg/L의 범위와 5.56~903 Bq/L의 범위를 보인다. 마을 공용음용수로 사용되었던 암반지하수 2점은 우라늄과 라돈-222의 함량이 미국 EPA 권고치를 초과하였으며, 마을 내 생활용수로 사용하는 지하수중 우라늄과 라돈-222가 각각 3점과 12점에서 미국 EPA 권고치를 초과하였다. 초과한 지하수의 분포지역 지질은 중생대 쥬라기의 편마암상 각섬석-흑운모화강암이다. 우라늄과 라돈의 고함량 산출의 상관성을 보인 지하수는 마을 음용수로 사용되어온 심부지하수 2점에 국한되며, 다른 지하수에서는 특별한 상관성을 보이지 않는다. 지하수내 고함량 우라늄의 영향 범위는 지하수공 주변 수십 m 이내로 한정되는 것으로 보이며, 불활성 기체인 라돈의 고함량 범위는 보다 넓은 범위이므로 우라늄과 기원이 서로 상이하거나, 만약 동일한 기원이라면 암반의 단열대 등을 통한 확산이 비교적 넓게 진행된 것으로 보아야 할 것이다. 지표방사능 세기와 우라늄의 산출의 상관성도 대체로 일치함을 보여, 주변 최대 200 m 정도까지 고함량 우라늄의 영향범위로 추정된다. 암석 내 우라늄과 토륨은 토라이트와 모나자이트 광물에서 높은 검출을 보인다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.535-549
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• 2012

이 연구의 주목적은 영광-나주지역에 분포하는 송림-대보화강암류를 지질시대, 광물조성, 화학성분과 조직에 따라 각섬석-흑운모화강섬록암, 흑운모화강암, 반상화강암과 복운모화강암의 네가지 암상으로 구분하였다. 이들 화강암류는 동원마그마로부터 분화된 일련의 분화산물로 이루어진 화성암 복합체이며, 페름기말에서 트라이아스기 사이에 옥천습곡대와 영남육괴 사이에서 지괴들의 충돌운동으로 유발된 응력장하에서 형성되었고, 그리고 이 변형대의 형성기에 전후하여 정치된 화강암류가 대보운동을 받아 엽리상화강암류와 비변형화강암류를 형성하였다. 이들 영광-나주지역에 분포하는 화강암질암류의 구성광물 성분은 사장석, 흑운모. 백운모와 각섬석으로 구성되어있다. 사장석은 오리고클레스($An_{19.3-27.7}$)와 안데신($An_{28.4-31}$)성분에 해당하며 누대구조의 성분변화도 좁은영역에 치우치면 이는 느린 결정작용과 이들 결정들의 성장이 최종고결작용 이전에 일어났음을 보여준다. 흑운모의 Mg 함량은 산소의 압력과 분화도의 증가에 따른다(프로고파이트에서 시데로피라이트로 변함). $Al^{iv}$/$Al^{total}$ 관계는 전체 알루미나양에 따라 증가한다. 백운모는 일차기원이며 높은 $TiO_2$함량을 보이는 세라도나이트이다. 각섬석은 회각섬석류에 속하며 지질압력계로 계산한 화강암질암의 고결심도는 11.3-17.2 Km이다.

• 자원환경지질
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• 제51권1호
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• pp.27-38
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• 2018

인천시 강화도의 지질별(중생대 화강암, 선캠브리아 편마암, 편암) 지하수의 자연방사성 물질과 수리지화학 성분의 특성을 연구하였다. 이 연구를 위하여, 8년 동안 69개 관정에서 지하수 시료를 채수하였다. 통계 분석을 이용하여 지하수의 수리지화학 성분과 자연방사성 물질의 관계를 분석하였다. 연구 지역 지하수의 수질유형은 $Ca(Na)-HCO_3$ 형으로 나타났다. 우라늄은 3 개 지하수 시료에서 US EPA의 MCL(최대 오염 물질 수준)인 30 ug/L을 초과하였다. 라돈은 28개 지하수 시료에서 US EPA의 제안치인 AMCL(대체 최대 오염 물질 수준)인 4,000 pCi/L을 초과하였다. 모든 지하수 시료의 전알파(Gross-alpha)는 US EPA MCL인 15 pCi/L를 초과하지 않았다. 지하수에서의 우라늄과 라돈의 평균농도는 화강암에서 가장 높고, 그 다음으로 편마암, 편암의 순이다. 편암 지역의 라돈은 $HCO_3$와 -0.40, 우라늄은 $SO_4$과 0.54의 상관계수를 보였고, 편마암 지역의 경우 라돈은 우라늄과 0.55, 우라늄은 $SO_4$과 0.41의 상관계수를 보였다. 요인분석에 의하면, 지질별로 각각 다른 거동특성을 가진다. 전체 지하수의 통계 분석 결과, 우라늄과 라돈 그리고 지화학 성분들 간에는 대체로 특이한 상관성을 나타내지 않았다. 자연방사성 물질의 거동과 운명을 보다 명확하게 이해하기 위해서는 자연방사성 물질의 수리지질학적, 지구화학적, 지질학적 특성에 대한 보다 상세한 연구가 요구된다.

• 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.

• 한국해양학회지:바다
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• 제25권2호
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• pp.9-25
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• 2020

가로림만 퇴적물에서 미량금속의 인위적인 영향을 평가하기 위하여 2010년과 2015년 총 77개의 표층 퇴적물 시료를 채취하여 물리적 특성 요소(입도 및 비표면적)와 지화학적 요소(주성분(Al, Ca, Fe, K, Ba) 및 미량금속(Mn, Cs, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Pb), 유기탄소 및 탄산칼슘)들을 분석하였다. 가로림만 표층 퇴적물의 평균 입도는 0.51-5.58 Ø(평균 3.98 Ø) 범위였으며 외만에서부터 내만으로 증가하였고, 수로에서 육지 방향으로 증가하였다. 일부 원소를 제외한 대부분의 금속 농도는 입자의 크기가 작아지고 비표면적이 증가함에 따라 증가하였다. 미량금속의 농도를 조절하는 요인을 추정하기 위하여 요인분석(factor analysis)을 실시하여, 총 3개의 요인을 추출(총 변이의 92.7%) 하였다. 요인 1은 총 변이의 71.3%를 설명하였는데 입도 요인이었고, 요인 2는 총 변이의 14.2%를, 요인 3에서는 총 변이의 7.2%를 설명하였다. 배경농도를 이용하여 농축인자를 계산하였다. 농축인자가 1.5 이상인 금속과 그 시료 수는 Cr 4개(정점 1, 16, 27, 39)와 Pb 1개(정점 39)였으나 이 들 금속에 대한 용출 금속 농도에서는 타 시료와 차이가 없었다. 가로림만의 총 금속 농도에 대한 1M HCl 용출 금속 농도의 백분율은 Pb~Co>Cu>Zn~Mn>Ni>Cr 순서로 감소하였으며 Pb은 입도에 따른 변화를 보였으나 다른 금속들은 모래를 제외하면 매우 일정한 값을 보였다. 이 값을 오염된 지역 및 청정 해역과 비교하면 모든 지역에서 Cu, Zn 및 Pb의 농도 수준과 관련없이 금속별 백분율이 유사하였다. 이는 1M HCl 용액과 퇴적물 구성 성분 사이의 반응 여부에 따른 결과라고 판단되고, 농축 정도를 판단하는데 이 용출 비율을 사용하는 것은 한계가 있음을 나타낸다.

• 한국지구과학회지
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• 제26권6호
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• pp.524-540
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• 2005

산성광산배수가 증발되어 형성된 증발잔류광믈의 생성량과 지구화학적 특성 그리고 산성광산배수의 성분변화를 고찰하였다. 여러 종류의 색을 띄는 증발잔류광물들이 산성광산배수와 접촉하는 암석표면에서 관찰된다. 실험실에서 증발잔류광물을 형성시키기 위하여 폐석탄광(GTa, GTb, GH 및 GB)에서 산성광산배수를 채취하여 자연 건조시켰다. 산성 광산배수가 증발되는 동안 TDS, EC, 주요성분이온과 미량성분이온들의 함량은 증가하지만 E.R.과 DO 값은 증발시간과 함께 감소한다. GTb와 GB 시료의 Fe 농도는 증발 시간과 함께 서서히 증가하나 GH 시료는 증발하루에는 Fe이가 검출되나 그 이후에는 갑자기 검출되지 않는다. 이와 같이 Fe 성분이 검출되지 않는 이유는 비정질 철수산화물이 형성되어 침전되기 때문인 것으로 판단된다. 4 l의 산성광산배수를 80일 동안 자연 건조시킨 후 얻어진 증발잔류광물의 무게는 4 g(GTa), 5 g(GB), 15 g(GH) 및 24 g(GTb)를 각각 얻었다. 생성된 증발잔류광물의 무게와 현장에서 측정한 EC, TDS, 염도, ER, DO 및 pH와의 회귀분석에서 결정계수가 각각 0.98, 0.99, 0.98, 0.88, 0.89 및 0.25로 나타난다. 현장에서 이들 파라메타를 측정한다면 산성광산배수로부터 형성되는 증발잔류광물의 양을 추정하는데 쉽게 이용할 수 있을 것이다. 증발잔류광물의 모든 시료에서 석고와 사리염이 들어 있음을 X-선 회절법으로 확인하였다. GTb 시료를 52, 65, 70, 95, 150, 250 및 $350^{\circ}C$에서 각각 1 시간씩 가열한 후 XRD분석한 결과 석고, $CaSO_4{\cdot}1/2H_2O$ 및 케서라이트(kieserite)가 있음을 확인하였다. 가열온도가 증가할수록 석고를 지시해주는 $7.66{\AA}$의 강도, $CaSO_4{\cdot}1/2H_2O$를 지시해주는 $5.59{\AA}$ 강도 그리고 케서라이트를 지시하는 $4.83{\AA}$ 강도 크기가 탈수작용으로 인하여 서서히 감소한다. SEM 및 EDS분석에서 석고로 판단되는 방사상의 결정 집합체들이 침상과 주상의 결정들로 구성되어 있다. 꽃 모양의 구조를 보이는 GTb 시료는 EDS분석에서 Ca 성분이 검출되지 않는다. Ca 성분이 검출되지 않는 것으로 보아 이 꽃 모양의 증발잔류광물은 사리염으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제26권2호
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• pp.110-123
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• 2021

시화호 인근 연안 퇴적물에서 유기물 분해 특성, 퇴적물로부터의 영양염 용출 및 주요 조절요인을 파악하기 위해 공극수와 퇴적물 내 지화학 성분, 혐기성 유기물 분해율, 황산염 환원율 및 저층 영양염 용출률을 측정하였다. 연구정점은 소래포구 인근 정점(E0), 송도갯벌 정점(E1), 오이도 선착장 부근 정점(E3), 시화 조력발전소 수문 앞 정점(E5)으로 선정하였다. 유기탄소와 공극수 내 암모니아, 인산염 농도는 정점 E0에서 가장 높게 나타났으며, 외측 해역(정점 E1, E3, E5)으로 갈수록 점진적으로 감소하였다. 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 정점 E0에서 각각 260.6 mmol C m^-2 d^-1와 91.4 mmol S m^-2 d^-1로 외측 정점들보다 각각 4-9배, 6-54배 높게 나타났다. 혐기성 유기물 분해에서 황산염 환원이 차지하는 비율은 정점 E3, E5에서 11-23%로 미미한 것으로 나타났으나, 정점 E0, E1에서는 47-70%로 황산염 환원에 의해 혐기성 유기물 분해가 주도되는 것으로 나타났다. 또한, 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 용존 유기탄소와 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다(r² = 0.795, 0.777). 한편, 정점 E0, E1, E3에서 퇴적물로부터 용출된 무기질소와 무기인은 각각 일차생산자가 요구하는 무기질소와 무기인의 120-510%와 26-178%를 공급하는 것으로 나타났다. 이상의 결과들은, 시화호 인근 연안 퇴적물 내 유기물 분해는 이용 가능한 용존 유기탄소의 공급에 의해 조절되고 있으며, 과도한 유기물 분해는 저층 영양염 용출을 촉진시켜 부영양화를 야기할 수 있음을 의미한다.