[논문]KURT 지하수의 천연 유기물질과 6가 우라늄 화학종의 상호작용에 관한 연구

정의창; 백민훈; 조혜륜; 김희경; 차완식

doi:10.7733/jnfcwt.2017.15.2.101

[국내논문] KURT 지하수의 천연 유기물질과 6가 우라늄 화학종의 상호작용에 관한 연구
Study on the Interaction of U(VI) Species With Natural Organic Matters in KURT Groundwater 원문보기

Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, v.15 no.2, 2017년, pp.101 - 116

정의창 (한국원자력연구원) , 백민훈 (한국원자력연구원) , 조혜륜 (한국원자력연구원) , 김희경 (한국원자력연구원) , 차완식 (한국원자력연구원)

초록
AI-Helper

KURT(KAERI Underground Research Tunnel) 지하수에 존재하는 천연 유기물질과 6가 우라늄(U(VI))화학종의 상호작용을 레이저 분광학 기술을 이용하여 조사하였다. 지하수 시료에 266 nm 파장의 레이저 빛을 입사시켜 자외선 및 파란색 파장 영역에서 방출되는 천연 유기물질의 발광 스펙트럼을 관측하였다. $0.034-0.788mg{\cdot}L^{-1}$ 농도 범위의 우라늄이 함유된 지하수에서는 녹색 파장 영역에서 방출되는 U(VI) 화학종의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 지하수에 함유된 U(VI) 화학종의 발광 특성(피크 파장 및 발광 수명)이 실험실에서 제조한 표준용액에 함유된 $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$의 발광 특성과 매우 유사하다는 것을 확인하였다. 지하수에 존재하는 U(VI) 화학종의 발광 세기는 표준용액에 함유된 같은 농도의 $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$의 발광세기에 비해 약하다. 표준용액의 $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$를 천연 유기물질이 함유된 지하수에 섞었을 때에도 $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$의 발광 세기가 감소한다. 이러한 현상의 원인을 지하수의 천연 유기물질과 Ca-U(VI)-탄산염 화학종의 상호작용으로 인해 비발광성 U(VI) 착물이 형성되기 때문인 것으로 설명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The interaction of U(VI) (hexavalent uranium) species with natural organic matter (NOM) in KURT (KAERI Underground Research Tunnel) groundwater is investigated using a laser spectroscopic technique. The luminescence spectra of the NOM are observed in the ultraviolet and blue wavelength regions by irradiating a laser beam at 266 nm in groundwater. The luminescence spectra of U(VI) species in groundwater containing uranium concentrations of $0.034-0.788mg{\cdot}L^{-1}$ are measured in the green-colored wavelength region. The luminescence characteristics (peak wavelengths and lifetime) of U(VI) in the groundwater agree well with those of $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$ in a standard solution prepared in a laboratory. The luminescence intensities of U(VI) in the groundwater are weaker than those of $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$ in the standard solution at the same uranium concentrations. The luminescence intensities of $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$ in the standard solution mixed with the groundwater are also weaker than those of $Ca_2UO_2(CO_3)_3(aq)$ in the standard solution at the same uranium concentrations. These results can be ascribed to calcium-U(VI)-carbonate species interacting with NOM and forming non-radiative U(VI) complexes in groundwater.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	형광(fluorescence) 분광학이 미량의 천연 유기물질을 고감도로 구분하는데 유리한 이유는 무엇인가?	천연 유기물질의 종류를 구분하기 위해서는 수지 흡착, 크기 배제 크로마토그래피, 핵자기공명 분광학, 형광(fluorescence) 분광학 등의 기술이 이용되고 있다[12]. 특히 형광 분광학 기술은 화학종의 종류에 따라 차이가 나는 들뜸(excitation) 및 방출(emission) 파장, 형광 수명(lifetime)을 측정하기 때문에 미량의 천연 유기물질을 고감도로 구분하는데 유리하다[13-17]. 제논(Xe) 램프 등의 일반 광원을 사용하는 전통적인 형광분광계(spectrofluorometer)를 이용할 경우에는 일정한 파장 차이를 유지한 조건에서 들뜸 및 방출 파장을 동기 스캔(synchronous scan)하여 형광 스펙트럼의 분해능을 높임으로써 여러 종류의 천연 유기물질을 동시에 구분할 수도 있다[18-24].
	대표적인 천연 유기물질은 무엇이 있는가?	악티나이드를 비롯한 방사성 원소는 지하수에 존재하는 천연 유기물질(natural organic matter, NOM)과 상호작용하여 착물을 형성할 수 있다[3,4]. 단백질, 지질(lipid), 탄수화물, 아미노산,지방산, 흄산(humic acid, HA) 등이 대표적인 천연 유기물질이다[3]. 중성 pH 조건의 지하수 환경에서는 미세입자 상태로 부유물을 이루는 흄산에 방사성 원소가 흡착될 수도 있다[5-11].
	천연 유기물질의 농도를 측정하기 위한 방법은 무엇인가?	천연 유기물질은 지하수를 비롯한 거의 모든 자연수에서 관측된다. 천연 유기물질의 농도를 측정하기 위해서는 자외선-가시광선 파장 영역의 흡수 분광학 및 총 유기 탄소(total organic carbon) 분석법이 주로 이용되고 있다[12]. 천연 유기물질의 종류를 구분하기 위해서는 수지 흡착, 크기 배제 크로마토그래피, 핵자기공명 분광학, 형광(fluorescence) 분광학 등의 기술이 이용되고 있다[12].

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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