• 방사성폐기물학회지
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• 제20권3호
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• pp.279-296
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• 2022

The fundamental characteristics of groundwater colloids, such as composition, concentration, size, and stability, were analyzed using granitic groundwater samples taken from the KAERI Underground Research Tunnel (KURT) site by such analytical methods as inductively coupled plasma-mass spectrometry, field emission-transmission electron microscopy, a liquid chromatography-organic carbon detector, and dynamic light scattering technique. The results show that the KURT groundwater colloids are mainly composed of clay minerals, calcite, metal (Fe) oxide, and organic matter. The size and concentration of the groundwater colloids were 10-250 nm and 33-64 ㎍·L^-1, respectively. These values are similar to those from other studies performed in granitic groundwater. The groundwater colloids were found to be moderately stable under the groundwater conditions of the KURT site. Consequently, the groundwater colloids in the fractured granite system of the KURT site can form stable radiocolloids and increase the mobility of radionuclides if they associate with radionuclides released from a radioactive waste repository. The results provide basic data for evaluating the effects of groundwater colloids on radionuclide migration in fractured granite rock, which is necessary for the safety assessment of a high-level radioactive waste repository.

• Environmental Engineering Research
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• 제9권2호
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• pp.75-87
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• 2004

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권4호
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• pp.212-222
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• 1997

국내 화강암질암내 지하수와의 대수층 지질 및 온도에 따른 지구화학적 특징 차이를 살펴보기 위하여 변성퇴적암류내 지하수와 온천수를 택하였다. 변성퇴적암류를 대수층으로 하는 지하수 내의 $Na^+$ 함량은 화강암질암에 비하여 통계적으로 낮다. 또한 화강암질암의 지하수와는 달리 변성퇴적암류의 지하수는 심부에서도 방해석의 거동에 의해 지하수의 화학조성이 조절됨으로써 $Ca^{2+]$-${HCO_3}^-$ 유형에 속한다. 이는 변성퇴적암류의 대수층 암석에 사장석의 함유량이 극히 적은 것에 기인한다. 요인분석 결과, 변성퇴적암류의100~300 m 심도의 지하수는 1) 방해석 및 Mg-탄산염암의 용해, 2) 백운모의 용해에 의하여 kaolinite가 illite로 전환되는 반응, 3) 지표에서 유입된 형태로 존재하는 $Na^+$ 등의 세 가지 요인으로 압축된다. 화강암질암과 변성퇴적암류에 대하여 도출된 판별함수는 약 81.8%의 판별력을 보였으며 이 판별식에 사장석이 주구성광물로 존재하는 화산암질 지하수를 적용한 결과 모두 화강암질암 그룹에 속하였다. 한편 온천수는 상대적으로 심도가 낮음에도 불구하고 화강암질암의 심부지하수와 유사한 화학적 특징을 보임으로써 고온으로 인해 주변 광물과의 반응이 활성화되었음을 나타낸다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.101-104
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• 2005

To understand the geologic and hydrogeochemical controls on the occurrence of high fluoride concentrations in bedrock groundwaters in South Korea, we examined a total of 367 hydrochemistry data obtained from deep groundwater wells (avg, depth = 600 m) that were drilled for exploitation of hot springs. The fluoride concentrations were generally very high (avg. 5.65 mg/L) and exceeded the Drinking Water Standard (1.5 mg/L) in 72% of the samples, A significant geologic control of fluoride concentrations was observed: the highest concentrations occur in the areas of granitoids and granitic gneiss, while the lowest concentrations in the areas of volcanic and sedimentary rocks. In relation to the hydrochemical facies, alkaline $Na-HCO_3$ type waters had remarkably higher F concentrations than circum-neutral to slightly alkaline $Ca-HCO_3$ type waters. The Prolonged water-rock interaction occurring during the deep circulation of groundwater in the areas of granitoids and granitic gneiss is considered most important for the generation of high F concentrations. Under such condition, fluoride-rich groundwaters are likely formed through hydrogeochemical processes consisting of the removal of Ca from groundwater via calcite precipitation and/or cation exchange and the successive dissolution of plagioclase and F-bearing hydroxyl minerals (esp. biotite). Thus, groundwaters with high pH and very high Na/Ca ratio within granitoids and granitic gneiss are likely most vulnerable to the water supply problem in relation to the enriched fluorine.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권4호
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• pp.199-211
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• 1997

방사성폐기물의 지하심부 처분을 위한 수리지구화학적 기초자료를 얻기 위하여 국내 화강암질암을 대수층으로 하는 지표수 및 지하수를 대상으로 시료채취와 문헌조사를 통하여 dataset을 구축하였다. 심도에 따른 용존물질의 절대 및 상대함량과 거동특성을 통계적으로 파악하고 지하수의 화학적 조성의 원인이 되는 물-암석반응을 열역학적 해석과 결부하여 규명하였다. 화강암질암 대수층에서 총용존물질량은 심도에 따라 통계적으로 유의하게 증가함으로써 심부로 갈수록 물-암석반응을 많이 거친 물이 존재함을 나타낸다. 지하수의 조성은 초기의 $Ca^{2＋}$－(C $l^{－}$＋S $O_4$$^{2－}$ ) 또는 $Ca^{2＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 유형에서 시작하여 점차 $Ca^{2＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 유형을 거친 후 최종적으로 $Na^{＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 또는 $Na^{＋}$－(C $l^{－}$＋S $O_4$$^{2－}$ ) 유형으로 진화하는 경향을 보인다. 이러한 특징은 $Ca^{2＋}$, $Na^{+}$ , $SiO_2$(aq)가 대표하는 다음의 세 가지 기제에 의하여 설명이 가능하다. 1) 천부지하수의 화학조성을 조절하는 가장 주된 반응은 방해석의 용해이나 중간지하수를 거치면서 방해석 포화상태에 이르러 광물상으로 침전되며 심부지하수에서는 $Ca^{2＋}$의 함량이 감소한다. 2) 심부지하수에서는 사장석의 용해가 주도적인 반응으로 작용하며 $Na^{＋}$를 공급하므로써 함량을 증가시킨다. 3) 중간 및 심부지하수에서는 kaolinite-smectite 또는/그리고 kaolinite-illite 간의 반응이 평형에 도달함으로써 용존 $SiO_2$(aq) 함량을 유지시키며 또한 이들 반응은 심부지하수에서 $Mg^{2＋}$ 및 $K^{＋}$가 결핍되는 현상의 중요한 원인이 된다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.399-407
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• 2013

대전지역은 우리나라에서 고함량 우라늄 지하수에 대한 우려가 높은 지역이다. 대전의 복운모 화강암 지역의 지하수에서 우라늄의 함량이 높지만 복운모 화강암에서 우라늄 함량은 화강암의 세계 평균치 보다 낮고 우라늄 광물의 산출이 아직 보고되지 않았다. 이 연구는 우라늄의 근원암과 지하수에 우라늄을 공급할 수 있는 우라늄 광물의 산출상태를 규명하는데 있다. 이를 위해 지표 방사능 탐사와 전자현미경을 이용한 광물학적 연구를 수행하였다. 우라늄 이상은 화강암맥과 열수변질된 화강암에서 측정되었다. 우라늄 이상을 보이는 화강암맥은 복운모 화강암과 운모-편암의 경계부에 발달한다. 복운모 화강암 내의 우라늄 이상대는 열극대를 따라 석영 세맥이 충진한 열수변질대에 발달한다. 우세한 열수변질작용은 칼륨 변질작용과 프로필리틱 변질작용이다. 우라니나이트는 화강암맥과 열수변질된 화강암에서 공통적으로 산출되는 우라늄 광물이며, 코피나이트와 우라노페인은 열수변질 화강암에서 산출된다. 모든 우라늄 광물은 백운모, 녹니석, 녹염석, 방해석 등과 같은 열수변질 광물과 밀접히 공생한다. 우라늄 광물이 산출되는 화강암맥과 열수변질된 화강암은 대전지역 지하수 내 우라늄의 주요 기원암으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제12권3호
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• pp.198-209
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• 2002

To assess deep geological environment for the research and development of hish-level radioactive waste disposal, six boreholes of 3" in diameter were installed in two granitic areas. An areal extent of the rock block scale in the study sites was estimated by the lineament analysis from satellite images and shaded relief maps. The characterization of fracture system developed in rock block scale was carried out based on the acoustic televiewer logging in deep boreholes. In the Yuseong site, the granite rock mass was divided into the upper and lower zones at around -160m based on the probabilistic distribution characteristics of the geometric parameters such as orientation, fracture frequency, spacing and aperture size. Since the groundwater flow is dependent on the fracture system in a fractured rock mass, the correlation of the fracture frequency and cumulative aperture size to the hydraulic conductivity was also discussed.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권5호
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• pp.552-561
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• 2010

This study investigates the solubility of neptunium (Np) in the deep natural groundwater of the Korea Atomic Energy Research Institute Underground Research Tunnel (KURT). According to a Pourbaix diagram (pH-$E_h$ diagram) that was calculated using the geochemical modeling program PHREEQC 2.0, the redox potential and the carbonate ion concentration both control the solubility of neptunium. The carbonate effect becomes pronounced when the total carbonate concentration is higher than $1.5\;{\times}\;10^{-2}$ M at $E_h$ = -200 mV and the pH value is 10. Given the assumption that the solubility-limiting stable solid phase is $Np(OH)_4(am)$ under the reducing condition relevant to KURT, the soluble neptunium concentrations were in the range of $1\;{\times}\;10^{-9}$ M to $3\;{\times}\;10^{-9}$ M under natural groundwater conditions. However, the solubility of neptunium, which was calculated with the formation constants of neptunium complexes selected in an OECD-NEA TDB review, strongly deviates from the value measured in natural groundwater. Thus, it is highly recommended that a prediction of neptunium solubility is based on the formation constants of ternary Np(IV) hydroxo-carbonato complexes, even though the presence of those complexes is deficient in terms of the characterization of neptunium species. Based on a comparison of the measurements and calculations of geochemical modeling, the formation constants for the "upper limit" of the Np(IV) hydroxo-carbonato complexes, namely $Np(OH)_y(CO_3)_z^{4-y-2z}$, were appraised as follows: log $K^{\circ}_{122}\;=\;-3.0{\pm}0.5$ for $Np(OH)_2(CO_3)_2^{2-}$, log $K^{\circ}_{131}\;=\;-5.0{\pm}0.5$ for $Np(OH)_3(CO_3)^-$, and log $K^{\circ}_{141}\;=\;-6.0{\pm}0.5$ for $Np(OH)_4(CO_3)^{2-}$.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.344-351
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• 2005

In this paper, a reliability-groundwater flow program is developed by coupling the 2-D finite element numerical groundwater flow program with first and second order reliability program. From the parametric study of hydraulic conductivity of soil layers, the increase of both mean and variance of hydraulic conductivity results in the increase of probability of exceeding the threshold hydraulic head. The probability of failure was more sensitive to parameters of weathered granitic soil and rock located at the middle and bottom of the excavation than those at the other locations. It can be recommended from this study that the reliability method, which can include the uncertainty of soil parameters, should be performed together with the deterministic analysis to compensate the weakness of the latter analysis for the groundwater flow problem of underground excavations.

• 암석학회지
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• 제14권3호
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• pp.127-140
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• 2005

영남육괴의 중부의 무주군 적상면 삼유리 일대에는 선캠브리아기 원남층군에 해당되는 화강암질 편마암, 반상변정 화강암질 편마암과 우백질 편마암이 분포한다. 이 논문에서는 화강암질 편마암 지역에서 200m심도 까지 굴착한 시추코아의 주성분, 미량성분, 희토류원소 그리고 Sm-Nd, Rb-Sr 동위원소 자료의 지구화학적 의의를 토의하고자 한다. 시추코아의 암상은 심도에 따라 변하고, 주로 화강암질 편마암과 앰피볼라이트로 구성되어 있다. 주성분 및 미량성분의 화학조성 자료를 토대로 한 연구지역내 화강암질 편마암 및 앰피볼라이트의 기원물질은 각각 TTG(Tonalite-Trondhjemite-Granodiorite) 계열 및 솔레아이트 계열의 암석에 속한다. 희토류원소의 분포도를 보면 경희토류(La-Sm)와 중희토류(Gd-Lu)의 변화 및 Eu의 부(-)의 이상이 매우 다양하다. Sm-Nd 동위원소자료에 따른 등시선에 의하면 $2,026{\pm}230(2{\sigma})$ Ma의 연대를 보여주며, 이때의 Nd 초기치는 $0.50979{\pm}0.00028(2{\sigma})$이다. 그리고 ${\epsilon}_{Nd}$(2.0 Ga)값은 -4.4로 연구지역 변성암류의 기원물질이 고기의 지각물질임을 지시해준다. 이 값은 북중국지괴 시생대 기반암의 진화영역에 속하며, 특히 Lee et al.(2005)이 제안한 영남육괴내 Nd 동위원소 초기치의 진화와 일치하는 상관성을 갖는다. 그리고 앰피볼라이트의 희토류원소 분포도와 Nd 초기치는 앰피볼라이트의 기원물질이 결핍된 맨틀과 지각을 형성하기 시작한 초기마그마와 매우 유사함을 지시해준다.