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문제 정의
- 지하수 연구를 위한 추적자로 삼중수소를 이용하기 위해서는 강우중의 삼중수소 양을 알아야 하므로 본 연구에서는 2007년부터 2009년까지 대전에서 매월 강우를 채집하여 계절변화에 따른 강우중의 삼중수소 변화를 관찰하였다.
제안 방법
- 또한 매월 측정된 삼중수소 결과에서 겨울과 강우량이 많은 여름철에 낮은 삼중수소 함량을 나타내고 3월 이후 봄철에 높은 값을 나타내었다. 2년간 수집된 평균 삼중 수소값은 7.85±0.46 TU로 이 값은 강수량 변화에 따른 효과를 보정하기 위해 삼중수소와 강수량의 가중평균값으로 구하였다.
- 처음 Libby에 의해 지하수 연구에 활용 가능한 자연 동위원소로 삼중수소가 유용함을 발표한 이후 핵실험 이전 대기 중 삼중 수소양을 알기 위해 북위 45도 부근 여러 지역에서 여러 과학자들에 의해 강우와 포도주를 분석하여 발표하였다.10 이 결과를 보면 과거 북반구에서 대기 중 우주선에 의해 생성되는 삼중수소의 양은 10 TU 미만이었으며, 대기 중 핵실험이 실시된 이후 그 양이 점점 증가하였음을 알 수 있다.
대상 데이터
- 9 삼중수소의 베타선은 Quantulus 1220 (Wallc, Perkin Elmer Co., Finland) 극 저준위 액체섬광계수기를 사용하였다. 강우 중에 함유된 낮은 삼중수소의 농도를 농축하기 위해 사용한 전해농축장치는 12개의 시료를 동시에 처리할 수 있고 전해 분해시 발생되는 열에 의한 시료의 증발을 방지하기 위해 10% ethylene glycol이 첨가된 냉각조에서 4℃ 온도를 유지시키는 냉각장치를 갖추고 있다.
- 강우 시료는 매월 초부터 말까지 자체 제작한 강우 채집기를 사용하여 한국지질자원연구원 건물 옥상에 설치하여 모았다. 강우 채집기간동안 시료 채집기 표면에 파라핀 오일을 부어주어 증발에 의한 손실을 막아 주었다.
- 대기 중의 삼중수소 함량변화를 확인하기 위하여 2007년 9월부터 2009년 2월까지 대전 지역 강우 중에 함유된 삼중수소를 분석하였다. 시료는 매월 초부터 말까지 자체 제작한 강우 채집기를 사용하였으며 매월 삼중수소를 분석한 결과는 Fig.
- 강우 채집기간동안 시료 채집기 표면에 파라핀 오일을 부어주어 증발에 의한 손실을 막아 주었다. 또한 한달동안 내린 강우량은 대전지방 기상청의 강우 통계자료를 사용하였다.
- 대기 중의 삼중수소 함량변화를 확인하기 위하여 2007년 9월부터 2009년 2월까지 대전 지역 강우 중에 함유된 삼중수소를 분석하였다. 시료는 매월 초부터 말까지 자체 제작한 강우 채집기를 사용하였으며 매월 삼중수소를 분석한 결과는 Fig. 3과 같다. 결과에서 알 수 있듯이 2007년 9월과 2008년 7, 8월 강수량이 많은 시기의 삼중수소의 함량이 낮게 나타났다.
- 실험에 사용한 시료측정용기는 22 mL 용량의 폴리에틸렌 병으로 내부는 테플론으로, 뚜껑은 알루미늄으로 코팅되어 있다. 환경방사능 측정 섬광용액은 용매와 섬광체 및 계면활성제가 혼합된 Perkin Elmer사의 UltimaGold LLT 칵테일 용액을 사용하였다.
- 실험에 사용한 시료측정용기는 22 mL 용량의 폴리에틸렌 병으로 내부는 테플론으로, 뚜껑은 알루미늄으로 코팅되어 있다. 환경방사능 측정 섬광용액은 용매와 섬광체 및 계면활성제가 혼합된 Perkin Elmer사의 UltimaGold LLT 칵테일 용액을 사용하였다. 삼중수소 바탕시료로 사용한 시료는 지하 500 m에서 채수한 오래된 지하수시료로서 C-14 연대측정법을 사용하여 약 2500년 정도 되었음을 확인하였다.
이론/모형
- 삼중수소 측정은 당 연구원에서 확립된 삼중수소 측정기술을 활용하였다.9 삼중수소의 베타선은 Quantulus 1220 (Wallc, Perkin Elmer Co.
성능/효과
- 10 이 결과를 보면 과거 북반구에서 대기 중 우주선에 의해 생성되는 삼중수소의 양은 10 TU 미만이었으며, 대기 중 핵실험이 실시된 이후 그 양이 점점 증가하였음을 알 수 있다.
- 2와 같다.12 우리나라의 삼중수소 함량 변화는 IAEA에서 주관한 북반구 삼중수소 변화와 같이 1963년 최고치를 나타낸 후 점점 감소하는 결과를 나타내고 있었다.
- 6 TU의 변화를 보였으며 여름과 겨울에 삼중수소의 양이 감소하고 봄과 가을에 그 양이 증가하는 경향을 나타내었다. 강우중의 삼중수소 양을 강우량과 연관한 가중평균을 구한 결과 7.85±0.46 TU를 나타내었다.
- 강우중의 삼중수소양을 2007년부터 2009년까지 분석한 결과 최소 4.2 TU부터 최대 18.6 TU의 변화를 보였으며 여름과 겨울에 삼중수소의 양이 감소하고 봄과 가을에 그 양이 증가하는 경향을 나타내었다. 강우중의 삼중수소 양을 강우량과 연관한 가중평균을 구한 결과 7.
- 3과 같다. 결과에서 알 수 있듯이 2007년 9월과 2008년 7, 8월 강수량이 많은 시기의 삼중수소의 함량이 낮게 나타났다. 이것은 대기 중에 생성된 삼중수소가 여름철 해양에서 생성된 수증기로 인해 발생된 강우로 희석되어진 효과를 나타낸다.
- 또한 1, 2월경 낮은 삼중수소 값을 나타내다가 3월 이후 그 양이 증가하는데 이것은 Gat등13이 설명한 북반구에서 봄철 성층권과 대기권의 권계면 균열로 인해 성층권의 삼중수소가 대기권으로 유입되어 양이 증가하는 설명과 잘 일치하고 있다. 또한 우주선에 의해 생성되는 Be-7을 동시 분석한 결과15 한 달의 시간차를 두고 H-3와 Be-7의 함량 변화가 거의 일치하였다. 삼중수소와 Be-7의 변화차이는 삼중수소의 경우 대기 중의 산소와 반응하여 물분자를 형성한 뒤 천천히 지상으로 떨어지지만 Be-7의 경우 입자 상태로 바로 지상으로 떨어지기 때문으로 여겨진다.
- 환경방사능 측정 섬광용액은 용매와 섬광체 및 계면활성제가 혼합된 Perkin Elmer사의 UltimaGold LLT 칵테일 용액을 사용하였다. 삼중수소 바탕시료로 사용한 시료는 지하 500 m에서 채수한 오래된 지하수시료로서 C-14 연대측정법을 사용하여 약 2500년 정도 되었음을 확인하였다. 전해제로 특급 시약 Na2O2를 사용하여 전해 농축시 물시료에 1%를 첨가하여 0.
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