• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 추계 학술대회 논문집
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• pp.32-37
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• 2005

The characteristics of the metal melting and radionuclide distribution of the radioactive has been investigated in a lab-scale arc furnace. The slag former based on the constituents of silica, calcium oxide, aluminum oxide, borate and calcium fluoride additions was used for melting of the stainless and carbon steel. In the melting of the stainless steel, the amount of slag formation increased with an increase of the concentration of the slag former. But the effects of the slag basicity on the amount of stag formation showed a local maximum value of the slag formation with an increase of the basicity index in the melting of the stainless steel as well as in the melting of the carbon steel. With an increase of the amount of slag former addition, the trends of the cobalt distribution into the ingot and the stag depended on the kind of slag former used in the melting of the stainless steel while the effect of the slag basicity on the distribution of the cobalt was not clarified in the melting of carbon steel. Tn the melting of the carbon steel, the strontium was captured at up to $50\%$ into the slag phase. Cesium was completely eliminated from the melt of the stainless steel as well as the carbon steel and distributed to the dust phase.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권6호
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• pp.1201-1207
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• 2020

This study explored whether MXene (Ti₃C₂T_x) could remove radioactive Cs⁺ from model nuclear wastewater. Various adsorption tests were performed and the physical aspects of the interaction were investigated. We varied the MXene dosage, Cs⁺ initial concentration, solution pH, solution temperature and exposure time. MXene adsorption exhibited very fast kinetics, based on the fact that equilibrium was achieved within 1 h. MXene exhibited an outstanding adsorption capacity (148 mg g^-1) at adsorbent and adsorbate concentrations of 5 and 2 mg L^-1, respectively, at neutral pH condition (i.e., pH 7). We explored Cs⁺ adsorption by MXene in the presence of four different ions (NaCl, KCl, CaCl₂ and MgCl₂) and three different organic acids (sodium oleate, oxalic acid, and citric acid). The Cs⁺ removal rate changed in the presence of these components; adsorption of Cs⁺ by MXene thus involved ion exchange, supported by both Fourier-transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. We confirmed that MXene was re-usable for at least four cycles. MXene is cost-effective and practical when used to adsorb radionuclides (e.g., Cs⁺) in nuclear wastewater.

• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.401-406
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• 2016

본 연구에서는 역삼투막공정을 이용하여 수용액 중 저준위 방사성이온인 세슘과 요오드 이온을 제거하는 실험을 수행하였다. 국내에서 생산되는 역삼투막모듈 두 가지와 그리고 폐모듈 세정한 후 세슘과 요오드 이온에 대한 제거성능을 비교하였다. 공급수의 농도와 압력을 달리하여 실험을 진행한 결과, 세 가지 모듈 모두 세슘에 비해 요오드의 제염계수가 높은 것을 알 수 있었으며, 특히, 세정한 모듈은 요오드에 대한 제염계수가 1140으로 확인되었다. 대체적으로 실험조건이 고압일 때보다 저압일 때 제염성능이 좋은 것으로 나타났으며 이는 저압조건에 가까운 압력을 갖는 수도수에 직접 모듈을 설치할 경우에도 사용이 가능하리라 판단되었다. 또한 EDTA와 SBS, NaOH, 마이크로버블 등을 사용하여 세정한 막의 제염성능이 세정 전의 제염성능보다 높아졌으며 저압, 저농도 조건에서 요오드에 대한 회수율이 세정 후에 6.3% 증가한 결과를 얻었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권1호
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• pp.129-143
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• 2012

이 논문은 1986년에 발생한 체르노빌 원전 사고 사례연구를 통해 환경 모니터링과 영향 평가를 위한 고급 공간정보 모델링 기술의 유용성을 예시하였다. 사고지점 주변에서 1986년과 1992년에 촬영된 Landsat TM 영상자료를 대상으로 선분류 후비교법을 적용하여 변화가 크게 일어난 지역과 토지피복 변화 양상을 분석하였다. 그리고 이 사고의 가장 큰 피해지역으로 알려진 벨로루시 지역을 대상으로 다양한 크리깅 기법을 포함한 공간 모델링 기법을 적용하여 토양 내 세슘 농도와 갑상선 암 발병률 자료와의 상관성을 분석하였다. 변화 탐지 결과, 농경지 면적의 감소와 황무지 면적의 증가가 가장 뚜렷하게 나타났고, 방사능 오염의 확산을 막기 위한 콘크리트 구조물들이 새롭게 생겨난 것을 확인할 수 있었다. 벨로루시 지역의 영향평가 결과, 세슘 오염이 심한 원전 인근 지역에서 포아송 크리깅에 의해 추정된 위험도가 상대적으로 높게 나타났다. 세슘 농도와 사고지점과의 거리를 독립 변수로 사용하여 이 변수들의 공간 변화 양상을 반영할 수 있는 지리적 가중 회귀분석을 적용하였다. 적용 결과, 갑상선 암 위험도와 상관계수 0.98을 나타내는 갑상선 암 발병 위험도 추정이 가능하였으며, 이는 원전 사고가 갑상선 암 발병 위험도에 영향을 준 것을 의미한다. 결론적으로 이 연구에서 적용한 공간정보 모델링 기법들은 환경 영향 평가 및 환경 보건 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제39권6호
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• pp.42-48
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• 2002

다목적 방사선 조사장치의 설계, 제작 및 성능검사에 대해 기술하였다. 세슘-137을 사용한 다목적 방사선조사장치는 생물학에서 저선량 방사선에 대한 영향연구, 혹은 TLD(Thermo Luminescent dosimeter)의 교정을 위해 사용되어진다. 본 조사장치는 방사선 동위원소를 안전한곳에 저장하고 있다가 방사선조사시에만 조사실로 180도 회전하여 설정된 시간만큼 시료에 방사선 조사가 이루어 진 후, 사용이 끝나면 다시 차폐된 저장위치로 복귀하게된다. 제어시스템은 PLC 기반으로 구축하여 저선량율 조사장치의 시제품을 제작하였으며, 또한 컴퓨터를 통해 방사선 조사장치의 제어 및 세부 동작 상태 등을 실시간 검색, 원격제어 및 관리 할 수 있는 종합 관리 프로그램을 개발하였다. 조사실 내부 구성은 시료의 종류에 따라 최대 20RPM까지 다양하게 회전하면서 균일 조사될 수 있도록 조사실 및 챔버를 설계 제작하였으며, 조사실내 넣을 수 있는 조사체 최대 용량은 4.5리터이다. 조사실내의 방사선량의 분포도는 가프크로믹 필름을 사용하여 측정한 결과 2Ci 범위내에서 세슘-137의 경우 공기중에서 0.13cGy/min이었고 일반 물질과 등가인 물에서는 0.11cGy/min로 나타났으며, 오차는 약 ${\pm}$7%의 한도내에서 균일한 분포를 보였다. 또한 실제 누설선량은 조사실 밖 표면에서 최대 0.35mR/hr이였으며 1m 떨어진곳에서는 최대 0.03mR/hr로 허용치 이내였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권3호
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• pp.171-180
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• 2015

본 연구는 고방사성해수폐액에 함유되어 있는 주요 고방사성 핵종인 Cs을 제거하기 위하여 IE911 (crystalline silicotitanate)에 의한 흡착 제거를 수행하였다. Cs의 효율적 흡착제거 및 2차 고체폐기물의 발생량을 최소화하기 위하여 IE911-Cs 흡착은 m/V (흡착제 질량/용액 부피) 비=2.5 g/L, 흡착시간은 1 시간 정도가 효과적이었다. 이때 Cs은 약 99%, Sr은 5% 이하가 각각 흡착되었다. 또한 IE911-Cs 흡착은 Langmuir 등온식 및 유사 (pseudo) 2차 속도 식으로 표현할 수 있으며, 흡착속도상수(k₂)는 Cs의 초기농도 및 입자크기 증가에 따라 감소하는데 반하여, m/V 비, 온도 및 교반속도 증가에 따라서는 증가하고 있다. IE911-Cs 흡착의 활성화에너지는 약 79.9 kJ/mol 로, IE911-Cs 흡착이 보다 강력한 결합 형태를 이룬 화학적 흡착임을 보여주고 있다. 그리고 음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 엔탈피는 IE911-Cs의 흡착반응이 정반응의 발열반응이고, 저온에서 반응이 상대적으로 활발함을 의미하며, 음수 값의 엔트로피는 흡착된 Cs이 IE911에 균일하게 정렬되어 있음을 나타낸다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권3호
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• pp.153-160
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• 2009

방사성 토양을 복원하기 위해 원자력시설 주변 부지의 수리지질 특성을 분석하여 국내 방사성 토양 복원에 적합한 수직형 동전기세정장치를 개발하였다. 또한, 이 수직형 동전기세정장치를 이용한 실험을 통해 원자력시설 주변 방사성토양을 복원하기 위한 최적 세정제를 선정하고 단기간에 높은 제거효율을 확보할 수 있는 최적제염조건들을 도출하였다. 초산을 세정제로 사용하였을 때 토양으로부터 코발트와 세슘의 제거효율이 가장 높으므로 동전기제염을 위한 최적 세정제로 초산을 선정하였다 동전기세정제염 시 세정제 주입량을 증가 시켰을 때 토양으로부터 코발트와 세슘의 제거효율은 평균 약 4.6% 제거효율이 증가했고 토양폐액 발생량도 동전기제염의 1.5배 인 2.4mL/g이었다. 동전기토양셀의 전압구배를 2배로 증가시켜 4 V/cm를 적용시켰을 때, 코발트와 세슘의 제거효율은 각각 98.9%와 96.7%로 평균 약 4.3% 제거효율이 증가했다. 그리고 세정제 농도를 0.01M로부터 0.05M로 증가시킨 후 제염실험 결과 코발트의 제거효율은 상승했지만 세슘의 제거효율은 감소하였다. 위 실험결과 개발한 수직형 동전기세정장치의 최적제염조건으로 제염시간은 20일 동안 초산 $0.01M{\sim}0.05M$을 세정제로 사용하여 동전기토양셀의 전압구배는 4 V/cm를 가하고, 2.4mL/g의 세정제를 주입하는 것이다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.87-97
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• 2018

세슘은 물속에서 고상보다는 이온이나 착염 등 용존 형태로 존재하는 특성이 강하여, 오염 수계로부터 세슘 제거가 어려운 것으로 알려져 있다. 최근 많은 연구들이 수계 내에서 세슘의 제거효율이 높은 흡착제를 개발하는데 집중하고 있다. 본 연구에서는 대나무 활성탄을 흡착제로 사용하여 수계 내에 존재하는 세슘을 효과적으로 제거하는 실내실험을 실시하였다. 수용액으로부터 대나무 활성탄의 세슘 제거효율을 측정하고, 최적의 세슘 제거능을 가지는 흡착 조건을 도출하고자 다양한 조건에서 흡착 배치실험을 수행하였다. 국내에서 유통되고 있는 5 종류의 대나무 활성탄의 표면 특성을 SEM-EDS와 XRD 분석으로 규명하였으며, 이 중에서 비표면적이 큰 3 종류의 대나무 활성탄을 대상으로 세슘 제거 배치실험을 실시하였다. 다양한 초기 세슘 농도를 가지는 인공수(0.01~10 mg/L 범위)를 대상으로 대나무 활성탄에 의한 수용액 내 세슘 제거량을 측정하여 제거효율을 계산하였고, 두 종류의 흡착 등온식들을 흡착 배치실험 결과에 대응시켜 흡착 상수값을 결정함으로서, 대나무 활성탄의 세슘 흡착 특성을 규명하였다. FE-SEM 분석 결과, 대나무 활성탄은 표면이 다수의 기공을 포함하는 대나무의 섬유질 조직을 그대로 유지하는 입자들로 구성되어, 이들 섬유질 조직 내 다양한 형태의 기공들과 엽상조직 표면들이 주요 세슘 흡착공간인 것으로 밝혀졌다. 흡착 배치실험 결과, C type 대나무 활성탄의 세슘 제거효율이 가장 높았는데, 특히 수용액의 세슘 초기 농도가 1.0 mg/L 이하인 경우에도 75 % 이상(최고 82 %)을 나타내어, 원전사고 등에 의해 오염된 현장 지하수나 지표수(해수 포함)의 세슘농도가 대부분 1.0 mg/L 이하임을 고려하면, 실제 오염수 정화 가능성이 높을 것으로 밝혀졌다. 수용액의 온도는 $5-15^{\circ}C$ 범위, pH는 3-11 범위에서 높은 세슘 제거효율이 일정하게 유지되는 것으로 나타나 다양한 오염수에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다. 흡착 배치실험 결과는 Langmuir 흡착모델과 유사하였으며, C type 대나무 활성탄의 최대흡착농도($q_m:mg/g$)값은 63.4 mg/g으로 기존의 상용화된 흡착제 값보다 높았고, 수용액의 초기 세슘 농도가 1.0 mg/L이하인 경우 표면흡착률(surface coverage) 값도 낮게 유지되어, 적은 양의 세슘으로 오염된 수계를 효과적으로 정화할 수 있음을 입증하였다.

• 환경생물
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• 제34권4호
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• pp.304-313
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• 2016

현재 전 세계적으로 원자력 발전소가 직면하고 있는 문제 중 가장 큰 문제는 방사성 핵종($^{134}Cs$, $^{135}Cs$, $^{137}Cs$)에 오염된 핵 폐기물 저장 및 처리시설 확충이다. 원자력 발전소의 꾸준한 증가율에 비하여 방사성 폐기물을 처리할 수 있는 처리시설의 공간적 한계에 직면하고 있기 때문이다. 이에 환경 친화적이면서 효율적인 폐기물 처리방법의 개발이 시급하다. 이에 따라, 경제적이면서 높은 회수율을 가지는 균주와 세슘 이온의 상호 작용을 통한 방사성 세슘 생물학적 흡착에 대한 연구가 각광받고 있다. 하지만, 현재 세슘 저항성을 지닌 균주는 많이 보고되어 있지 않은 상태이다. 본 연구는 한국원자력연구원 첨단방사선 연구소 주변에서 샘플을 채취하여 세슘 저항성을 지닌 균주를 선별하였다. 세슘 저항성 균주 선별 방법은 다음과 같다. 샘플 및 100 mM CsCl을 R2A 액체 배지에 첨가한 뒤, 72시간 후에 살아남은 균주들을 16S rRNA 염기서열을 NCBI's BlastN의 database의 균주들의 염기서열과 비교/분석을 하여 균주를 동정 분석하였다. 동정 분석 결과, B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2 균주들이 세슘 저항성 우점종 균주인 것을 확인할 수 있었다. B. cereus Roh-2 균주가 B. anthracis Roh-1 균주보다 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 본 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 특히 50 mM CsCl 환경에서 B. cereus Roh-2 균주는 B. anthracis Roh-1 균주보다 최대 30% 이상 세슘에 대해 저항성을 가지는 것을 확인하였다. 또한, $0.2mg\;L^{-1}$ $Cs^+$가 함유된 R2A 배지를 24시간 동안 처리하였을 때, B. anthracis Roh-1 균주는 g당 최대 $2.01mg\;L^{-1}$의 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 분석을 통해 확인하였다. 본 세슘 저항성 균주 스크리닝 기술 및 선별된 균주들은 차후에 방사성 오염지역 생물학적 환경 정화 및 제염해체를 위한 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제45권1호
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• pp.16-25
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• 2020

Background: To investigate radiological effects on biota, it is necessary to assess radiation dose for flora and fauna living in a terrestrial ecosystem. This paper presents a dynamic model to assess radioactivity concentration and radiation dose of terrestrial flora and fauna after a nuclear accident. Materials and Methods: Litter, organic soil, mineral soil, trees, wild crops, herbivores, omnivores, and carnivores are considered the major components of a terrestrial ecosystem. The model considers the physicochemical and biological processes of interception, weathering, decomposition of litter, percolation, root uptake, leaching, radioactive decay, and biological loss of animals. The predictive capability of the model was investigated by comparison of its predictions with field data for biota measured in the Fukushima forest area after the Fukushima nuclear accident. Results and Discussion: The predicted radioactive cesium inventories for trees agreed well with those for evergreens and deciduous trees sampled in the Fukushima area. The predicted temporal radioactivity concentrations for animals were within the range of the measured radioactivity concentrations of deer, wild boars, and black bears. The radiation dose for the animals were, for the whole simulation time, estimated to be much smaller than the lower limit (0.1 mGy·d^-1) of the derived consideration reference level given by the International Commission on Radiological Protection for terrestrial flora and fauna. This suggested that the radiation effect of the accident on the biota in the Fukushima forest would be insignificant. Conclusion: The present dynamic model can be used effectively to investigate the radiological risk to terrestrial ecosystems following a nuclear accident.