• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.737-760
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• 2022

고준위 방사성 폐기물(High-level radioactive waste; HLW)의 지질처분을 위해서는 심부 지하 환경에 대한 이해가 선행되어야 하며, 이는 지질학적, 수리지질학적, 지구화학적, 지질공학적 조사를 통해 가능하다. 우리나라는 HLW의 지질처분을 계획하고 있으나, 심부 지하 환경의 지구화학적 특성에 관한 연구가 부족한 편이다. 이에 본 논문에서는 지질처분 부지 선정을 위한 지구화학적 조사를 중심으로 선진국의 심부 지하수 연구 동향을 살펴봄으로써 앞으로 국내 수리지구화학 분야의 연구 과제를 도출하는데 참고하고자 하였다. 해외 8개 국가(미국, 캐나다, 핀란드, 스웨덴, 프랑스, 독일, 일본, 스위스)의 심부 지하 환경 조사 방법 및 결과와 함께 지질처분 부지 결정 과정과 향후 연구 계획을 살펴본 결과, 해외 선진국에서는 심부 지하 환경의 지구화학적 특성화를 위해 지하수 및 난대수층 내 간극수의 수화학과 동위원소(예: SO₄^2-의 ³⁴S, ¹⁸O, DIC의 ¹³C, ¹⁴C, H₂O의 ²H, ¹⁸O), 균열 충전광물(fracture-filling minerals), 유기물, 콜로이드, 산화-환원 지시자(예: Eh, Fe²⁺/Fe³⁺, H₂S/SO₄^2-, NH₄⁺/NO₃^-) 등을 조사하고 있으며, 이들 지구화학 자료의 통합 해석을 통해 해당 심부 환경이 지질처분에 적합한지를 평가하였다. 국내의 경우, 인공신경망을 이용한 Self-Organizing Map(자기조직화 지도), 다변량 통계 기반 M3 모델링(지하수 혼합 모델), 반응-경로 모델(reaction path model) 등을 이용하여 심부 지하수의 수화학적 유형 분류 및 진화 패턴 규명, 천부 지하수 혼합 영향, 균열 충전광물과 지하수화학 사이의 관계를 규명한 바 있다. 그러나 지질처분 부지를 선정하는데 있어 과학적 근거를 확보하기 위해 중요한 기타 지구화학 자료(예: 동위원소, 산화-환원 지시자, 용존유기물)가 매우 부족한 현실이며, 따라서 최적의 지질 처분지를 찾기 위해서는 지역별/유형별 심부 지하수에 대한 지구화학적 자료 구축이 요구된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권3호
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• pp.6-13
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• 2016

The effect of blast oxygen furnace (BOF) slag used as filling materials on the soil environment was studied using column tests that simulated the flow of the BOF slag leachate through the soil layer. The Cu, Mn, Zn, Ni, and F contents of the leachate affected soil were similar to that of the controls (i.e., soils that were not affected by the leachate). The As, Cd, and Pb contents were lower in the leachate affected soils than the controls. The changes in these contaminants contents can be attributed to the interactions between anions such as alkalinity generating anions (e.g., CO₃²⁻, HCO₃⁻, OH⁻) or calcium ions with heavy metals or F, which consequently affected the fate of heavy metals and F in the leachate affected soils. The germination and growth of Spinapis alba in the soils affected by the leachate and the controls were also similar. However, the proportion of alkalophilic bacteria in the soils affected by the leachate significantly increased, and this can be explained by the increased soil pH due to the alkaline leachate. Overall, this study shows that the alkalinity of the BOF slag leachate, rather than the presence of heavy metals and F in the leachate, needs to be considered when the BOF slag is to be reused as structural filling materials.

• 한국가스학회지
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• 제19권1호
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• pp.57-63
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• 2015

0.5M $H_2SO_4$ 전해질과 0.5M NaOH 전해질 분위기하에서 전기화학적방법으로 수소주입시킨 TRIP 강의 수소주입과 수소침투에 따른 취성화 정도를 미소경도값의 변화로 조사하여, 각각의 전해질에 따른 취성화의 정도를 비교, 분석하였다. 실험결과, 2 종의 전해질에서 수소취성화의 정도는 산성전해질이 알칼리성전해질보다 수소침투와 확산에 더욱 민감한 것으로 조사되었다. 그러나 산성전해질이 알칼리성전해질에 비하여 빠른 수소침투의 영향으로 표면하 미소경도값이 높게 조사되었고, 두 전해질 모두에서 표면하 수소침투효과는 큰 것으로 나타났다. Subsurface zone에서의 수소취성화의 정도는 산성전해질의 경우 전류밀도의 영향보다는 주입시간이, 알칼리성 전해질의 경우 주입시간보다는 전류밀도가 수소취성화에 주요 인자로 생각되었다.

• 자원환경지질
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• 제40권4호
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• pp.361-374
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• 2007

희토류원소는 지각의 진화, 분화작용 등을 포함한 여러 가지 지질학적 역사를 이해하는 매우 유용한 도구로서 활용되어 왔다. 뿐만 아니라, 이 희토류원소는 방사성폐기물의 처분과 관련된 물-암석반응연구에 있어서 액티나이드 원소의 유사체로서 사용되어져 왔다. 본 논문에서는 희토류원소인 Eu와 액티나이드 원소인 Am의 유사한 물리적/화학적 특성을 토대로 지질매체의 종류에 관계없이 희토류원소와 액티나이드 원소의 거동이 매우 유사하다는 가설을 설정하고 이를 검증하기 위한 회분식(batch experiment) 실험을 수행하였다. 회분식 실험에는 4종류의 암석(화강암, 화강암질 편마암, 앰피볼라이트, 응회암)을 지질매체로 선택하였고, 고준위 방사성 핵종으로는 액티나이드계열인 $^{241}Am$, 희토류원소 계열인 $^{152}Eu,\;^{160}Tb$을 선택하였고, 중저준위 핵종으로는 $^{60}Co$를 사용하였다. 특히 $^{160}Tb$와 $^{60}Co$는 $^{241}Am-^{152}Eu$의 흡착능과 다른 방사성핵종의 흡착능을 비교하는데 사용되었다. 핵종과 혼합한 흡착실험용 용액의 pH는 5.5전후로 조절하였다. 실험결과, $^{241}Am,\;^{152}Eu,\;^{160}Tb$의 흡착 특성은 암상의 변화에 관계없이 매우 유사하게 나타났지만, $^{60}Co$는 다르게 나타났다. 이는 $^{60}Co$의 흡착특성은 암상의 종류에 따라 큰 차이가 있음을 지시해주는 것이다. 이와 같은 실험결과는 1) 희토류원소 중 Eu이 지표지질하에서의 Am의 거동을 추적하고 예측하기 위한 최적 유사체이고, 2) 비록 암석가루의 비표면적 혹은 양이온교환능과 같은 물리적/화학적 특성에 의한 영향을 배제할 수는 없지만, $SiO_2,\;TiO_2,\;P_2O_5$같은 화학조성 및 Eu의 이상과 같은 희토류원소의 분포도의 차이가 지표지질하에서의 방사성 핵종의 흡착거동에 중요한 역할을 하고 있음을 지시해주는 것이다.

• 대한지리학회지
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• 제41권2호
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• pp.150-167
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• 2006

이 연구는 미국 위스콘신 남부지방의 뢰스(loess)로 덮여있는 빙퇴석평야상의 소규모 저습지와 산록부에서 관찰되는 치밀차표층(dense subsurface horizons)의 형성원인과 형성과정을 설명하기 위한 것이다. 연구대상이 된 치밀차표층은 Bd 혹은 Bx층으로 명명될 수 있는 토양층이다. 일부 치밀차표층은 형태적으로 이쇄반층(fragipan, Bx)과 매우 유사한 특징을 보이지만, 아직까지 주변지역에서 이쇄반층의 존재가 보고된 바는 없다. 이 연구에서는 치밀차표층과 이쇄반층의 상대적인 분포의 차이를 지형기복과의 관계를 통해 관찰하였으며, 그 형성원인을 파악하기 위해 물리 화학적 분석과 더불어 토양구조의 현미경 관찰을 실시하였다. 그 결과 이쇄반층의 형성은 토양구조의 물리적인 숙성과정(physical ripening)과 그에 이은 콜로이드물질의 집적과정을 거치면서 형성된 것으로 결론을 내렸다. 치밀차표층에서 관찰되는 높은 밀도의 토양매질은 빙하가 물러나면서 형성된 소규모 빙하호수와 범람원에 퇴적된 뢰스물질들이 물리적인 숙성과정(physical ripening)을 거치면서 형성된 것으로 보이며, 그 결과 대규모의 주상구조(prismatic structure)가 형성되었다. 이후 지속적인 토양화과정을 거치면서 Si를 포함하는 콜로이드 물질의 집적에 의해 토양매질이 더욱 단단해지는 과정을 거치게 되면서 이쇄반층으로 발전하게 되었다. Si의 집적정도는 지형적인 특성과 물의 흐름에 의해 결정되게 된다. 물과 물질의 집적이 주로 나타나는 소규모의 저습지에서는 Si의 집적으로 인해 잘 발달된 이쇄반층(Bx)이 발달하게 된다. 반면, Si의 제거가 비교적 활발하게 이루어지는 산록부에서는 이쇄반층의 단계로 발전하지 못하고 치밀층(Bd)에 머물고 있는 것으로 판단된다. 이쇄반층이 만들어진 경우에는 그 상부에 불투수층이 형성되어, 물리적 숙성과정으로 형성된 주상구조의 상부가 서서히 파괴되는 현상을 보기에 된다. 이 경우에는 이쇄반층 상부에 용탈이쇄반층 (eluvial fragic horizon, Ex)이 나타나게 된다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제7권2호
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• pp.69-76
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• 2008

Common methods for large scale hydrogen production, such as steam reforming and coal gasification, also involve production of carbonaceous gases. It is therefore necessary to handle process gas streams involving various mixtures of hydrocarbons, $H_2$, $H_2O$, CO and $CO_2$ at moderate to high temperatures. These gases pose a variety of corrosion threats to the alloys used in plant construction. Carbon is a particularly aggressive corrodent, leading to carburisation and, at high carbon activities, to metal dusting. The behaviour of commercial heat resisting alloys 602CA and 800, together with that of 304 stainless steel, was studied during thermal cycling in $CO/CO_2$ at $650-750^{\circ}C$, and also in $CO/H_2/H_2O$ at $680^{\circ}C$. Thermal cycling caused repeated scale separation, which accelerated chromium depletion from the alloy subsurface regions. The $CO/H_2/H_2O$ gas, with $a_C=2.9$ and $p(O_2)=5\times10^{-23}$ atm, caused relatively rapid metal dusting, accompanied by some internal carburisation. In contrast, the $CO/CO_2$ gas, with $a_C=7$ and $p(O_2)=10^{-23}-10^{-24}$ atm caused internal precipitation in all three alloys, but no dusting. Inward diffusion of oxygen led to in situ oxidation of internal carbides. The very different reaction morphologies produced by the two gas mixtures are discussed in terms of competing gas-alloy reaction steps.

• Journal of Welding and Joining
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• 제18권1호
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• pp.46-51
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• 2000

Ultrasonic nondestructive evaluation (UNDE) technique is commonly used for detecting inner defects in the materials. Recently, new methods are trying to apply for detecting surface and subsurface flaws using Rayleigh wave or creeping wave. These techniques, however, have following problems. Echo amplitude is remarkably affected by the surface conditions and discrimination of echo pattern is usually difficult because shear wave propagate in the material at the same time. We can apply surface SH-wave(which is horizontally polarized shear wave traveling along near surface layer) technique to detect surface flaws. In this paper, directivity, distance amplitude characteristics and detectability of surface flaws at fillet weld hills of the 5 MHz and 2 MHz surface flaws at fillet weld hills of the 5 MHz and 2 MHz surface Sh-wave are experimentally investigated. As a result of the study, it was found out that these techniques are valuable for the detection of fatigue cracks at fillet weld heels which can not be detected by other ultrasonic techniques such as angle beam technique and which are inaccessible for non-destructive testings e.g. MT(magnetic particle testing) or PT(liquid penetrant testing).

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XIII)
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• pp.392-396
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• 2003

본 연구에서는 하수처리장 반송라인으로부터 얻은 혼합미생물을 사용하여 실험실에서 회분식 실험을 실행하였으며, 산소가 제한되는 유류 오염지역 내에서의 질산염 전자수용체를 이용한 탈질 박테리아의 질산염 이용 평가와 이에 따른, 현장 적용 타당성을 검토하는데 있다. 미생물은 톨루엔(toluene)을 탄소원으로 하고 질산염을 에너지원으로 이용하는 균주로 우점화한 혼합미생물(mixed culture)을 배양하여 실험에 사용하였다. 본 실험을 통해 유류에 의해 오염된 토양의 혐기성 지역에서의전자수용체로 질산염이 존재한다면, 토착미생물에 의한 분해가 느리지만, 발생될 수 있음을 추정할 수 있었다. 또한 질산염의 유무에 따른 BTEX와 MTBE의 혼합기질의 분해 특성 및 부산물을 살펴볼 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권5호
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• pp.396-407
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• 2008

Hydrogeologic properties of a well field around middle mountainous areas in Pyosun, Jeju volcanic island were examined based on water level monitoring, geologic logging and pumping test data. Due to the alternating basaltic layers with varying permeability in the subsurface, it is difficult to analyze the hydraulic responses to artificial pumping and/or natural precipitation. The least permeable layer, detrital materials with clay, is found at a depth of 200 m below surface, but it is not an upper confining bed for lower main aquifer. Nevertheless, this layer may serve as a natural barrier to vertical percolation and to contaminant migration. Water levels of the production wells are dominantly affected by pumping frequently, while those of the remote observation wells are controlled by ambient precipitation. Results of pumping tests revealed a possible existence of horizontal anisotropy of transmissivity. However, some results of this study include inherent limitations enforced by field conditions such as the consistent of groundwater production and the set of time periods for the cessation of the pumping prior to pumping tests.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제10권3호
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• pp.1-7
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• 2007

For waste water treatment, artificial wetland was constructed in 1998. The size of artificial wetland is 20m${\times}$200m, with sand and gravel as media and Phragmites japonica was implanted. The removal rate of BOD, TN, and TP were 86%, 33% and 25% from June 2004 to November 2005 respectively, while those were 88%, 38% and 55% in 1999. Organic materials and nitrogen compounds are still effectively removed, after 6 years of construction, but the removal efficiency of phosphorus compounds is reduced. So for sustaining of artificial wetland as waste water treatment system, the removal efficiency of phosphorus compounds must be elevated.