초록 ▼

$\circ$ 암석 (석영)내에 형성된 우주선유발 방사성탄소, 베릴륨-10 및 알루미늄-26의 동시 추적 기술 개발
$\circ$ 우주선유발 In-situ C-14, Be-10 및 Al-26를 이용한 광대역(수백년-백만년) 활성지형 변화 추적 기술 확립
$\circ$ 암석중의 석영 내에 생성된 방사성탄소, 베릴륨-10 및 알루미늄-26의 추출 기술 개발
- 석영 내의 방사성탄소 추출 시스템 구성 및 초저준위 특성 최적화
- 석영 내의 베릴륨-10, 알루

$\circ$ 암석 (석영)내에 형성된 우주선유발 방사성탄소, 베릴륨-10 및 알루미늄-26의 동시 추적 기술 개발
$\circ$ 우주선유발 In-situ C-14, Be-10 및 Al-26를 이용한 광대역(수백년-백만년) 활성지형 변화 추적 기술 확립
$\circ$ 암석중의 석영 내에 생성된 방사성탄소, 베릴륨-10 및 알루미늄-26의 추출 기술 개발
- 석영 내의 방사성탄소 추출 시스템 구성 및 초저준위 특성 최적화
- 석영 내의 베릴륨-10, 알루미늄-26 추출용 화학처리 시스템 구성 및 추출공정 확립
$\circ$ 다중 우주선유발 등위원소 동시 활용에 의한 AMS 연대측정법 확립으로 지형학, 고고학, 지질학 등의 관련학문에의 연구에 있어서 획기적인 발전 기대
$\circ$ 외국으로 과다하게 유출되는 AMS 분석료를 국내로 환원
$\circ$ 우주선등위원소의 지구 및 지구외계 물질내의 생성률에 관한 기초 연구로 지구 및 행성 지질연구의 활성화
$\circ$ 지질연대 측정 및 지구환경변화 연구를 추구하는 정부출연 (연) 및 국내 대학의 연구자들에게 최신 AMS 응용기술을 전수함으로서 관련연구 활성화를 꾀함
$\circ$ 최첨단 AMS 관련 기초 및 응용연구를 통한 국가 위상제고

Abstract ▼

$\circ$ Development of extraction technique of in-situ radiocarbon, beryllium-10 and aluminum-26 in quartz
- Production of vacuum line to extract radiocarbon produced in quartz and characterize for low background
- Establishment of chemical extraction process for beryllium-10 and al

$\circ$ Development of extraction technique of in-situ radiocarbon, beryllium-10 and aluminum-26 in quartz
- Production of vacuum line to extract radiocarbon produced in quartz and characterize for low background
- Establishment of chemical extraction process for beryllium-10 and aluminum-26 in quartz

목차 Contents

• 제 1 장. 연구개발과제의 개요 ...15
• 제 1 절. 연구개발의 목적 ...15
• 제 2 절. 연구의 필요성 ...15
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황 ...16
• 제 1 절. 국외 기술개발 현황과 연구결과 ...16
• 제 2 절. 기술개발현황에서 차지하는 위치 ...17
• 제 3 장. 연구개발 수행 내용 및 결과 ...17
• 제 1 절. 우주선유발 동위원소 지구화학 실험실 구축 ...17
• 제 2 절. 베릴륨-10 및 알루미늄-26 화학전처리실 구축 ...18
• 제 3 절. 방사성탄소 추출 진공시스템 제작 및 설치 ...27
• 제 4 절 베릴륨-10 및 알루미늄-26 화학전처리 시스템 구축 및 기술확립 ...37
• 가. 암석내에 생성되는 베릴륨-10에 관한 화학전처리 방법 개요 ...37
• 나. 베릴륨-10 추출을 위한 화학전처리 실험 연구 수행 ...40
• 다. 연구결과 ...43
• 제 5 절. 기초조사를 위한 국외 비교 시료 및 국내 지질 시료 구입 ...44
• 제 6 절. 국제공동협력 연구진행 상황 및 향후 계획 ...47
• 제 7 절. 베릴륨-10 표준시료의 가속기질량분석 측정 결과 ...48
• 제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...53
• 제 1 절. 연도별 연구목표 ...53
• 제 2 절. 평가 착안점에 입각한 연구개발 목표의 달성도 ...53
• 제 3 절. 관련분야의 기술발전에의 기여도 ...54
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획 ...55
• 제 1 절. 추가연구필요성 ...55
• 제 2 절. 타연구 응용 및 기업화 추진방안 ...55
• 가. 국제공동협력연구 진행 상황 및 향후 계획 ...55
• 나. 기업화추진 방안 ...56
• 제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...57
• 제 1 절. Scripps Instituttion of Oceanography, UCSD의 방사성 탄소 진공추출 시스템 ...57
• 제 2 절. UC, Irvine의 C-14 AMS Laboratory ...61
• 제 3 절. 베릴륨-10 및 알루미늄-26 AMS standards ...65
• 가. 베릴륨-10 AMS standards ...65
• 나. 알루미늄-26 AMS standards ...68
• 제 7 장. 참고문헌 ...73
• 표 1. 마산리 사구시료의 석영 순도 조사 ...42
• 표 2. 마산리 사구 샘플 및 chemical blanks의 베릴륨-10 및 알루미늄-26 AMS 결과 ...44
• 표 3. 제2차 베릴륨-10 표준시료의 AMS 측정결과 ...51
• 표 4. 전세계 주요 최신형 베릴륨-10 AMS 측정 시스템 비교 ...52
• 표 5. 베릴륨-10의 반감기 ...66
• 표 6. Nishiizumi로부터 구입할 수 있는 ICN 베릴륨-10 표준시료 ...66
• 표 7. 지금까지 알려진 $^{26}Al$의 반감기 ...69
• 그림 3.1. 우주선유발 다중 동위원소 지구화학 실험실 설계도 ...18
• 그림 3.2.1. 석영순도가 높은 시료 ...19
• 그림 3.2.2. 표면노출된 암석 채취 후 모습 ...19
• 그림 3.2.3. 초순수 생산 시설 ...20
• 그림 3.2.4. 초음파 세척기 ...20
• 그림 3.2.5. 초음파세척기와 연결된 후드연결부분 일부 ...20
• 그림 3.2.6. 암석에서의 고순도 석영추출을 확인하기 위한 광학현미경 ...21
• 그림 3.2.7. 화학저울 및 AMS 시료 보관 건조기 ...22
• 그림 3.2.8. 건조 또는 저온 처리를 위한 오븐 ...22
• 그림 3.2.9. 고온 처리 또는 베릴륨 옥사이드를 제조하기 위한 화로 ...22
• 그림 3.2.10. 베릴륨 및 알루미늄을 추출하기 위한 불산 및 과염소수산용 후드 ...23
• 그림 3.2.11. AMS 표적 제작 후드 및 표적 압축기 ...24
• 그림 3.2.12. 베릴륨 및 알루미늄의 원소분석을 위한 TCP-AES ...25
• 그림 3.2.13. 가속기 질량 분석 시스템 ...25
• 그림 3.2.14. 베릴륨 옥사이드를 제조하는데 쓰이는 백금도가니 및 커버 ...26
• 그림 3.2.15. 석영시료의 용융 및 증발을 위한 다양한 크기의 테프론 비이커 ...26
• 그림 3.3.1. In-situ 방사성 탄소 화학전처리 실험실 ...27
• 그림 3.3.2. 석영내의 방사성탄소 추출을 위한 진공시스템 설계도 ...28
• 그림 3.3.3. In-situ 방사성탄소 진공 추출 라인 전면 ...29
• 그림 3.3.4. In-situ 방사성탄소 진공 추출라인 후측 ...29
• 그림 3.3.5. 불산으로 용융될 정제된 석영시료 ...30
• 그림 3.3.6. 석영시료 용융을 위한 Kel-F digestion vessel ...30
• 그림 3.3.7. 석영에서 추출된 일산화탄소를 환원시키기 위한 화로 시스템 ...31
• 그림 3.3.8. 일산화탄소를 포집할 molecular sieve 및 화로 시스템 ...32
• 그림 3.3.9. 석영내의 유체포유물을 채집하기 위한 장치 ...32
• 그림 3.3.10. Carrier 개스인 이산화탄소를 채집하는 광경 ...33
• 그림 3.3.11. Carrier 이산화탄소 개스를 채집한 광경 ...33
• 그림 3.3.12. Carrier 이산화탄소 개스를 환원시키기 위한 환원장치 ...34
• 그림 3.3.13. 환원처리과정을 거치기 위한 carrier gas를 옮기는 과정 ...35
• 그림 3.3.14. 환원과정 중의 시간과 $CO_2$ gas 압력 변화 관계 곡선 ...35
• 그림 3.3.15. 환원과정 후의 Graphite의 SEM 이미지 ...35
• 그림 3.3.16. C-14 AMS Measurement Spectrum ...36
• 그림 3.4.1. 암석시료의 우주선유발 다중 동위원소 추출 과정 단계 ...37
• 그림 3.4.2. HCl 처리 후의 Bedrock_B sample 사진 ...38
• 그림 3.4.3. 5차례의 HF/$HNO_3$ leaching step을 거친후 정제된 석영 시료 ...38
• 그림 3.4.4. HCl 및 첫 번째 HF/$HNO_3$ 처리 후의 MAS_2 시료 ...39
• 그림 3.4.5. 5번째 HF/$HNO_3$ 처리 후의 MAS_2 시료 ...39
• 그림 3.4.6. 베릴륨-10(암석) 화학전처리법 ...40
• 그림 3.4.7. 포항 마산리 해안단구의 샘플지역 ...41
• 그림 3.4.8. 석영을 용융 및 증발 시킨 후의 잔여물 ...41
• 그림 3.4.9. 음이온 및 양이온 추출을 위한 음.양이온 교환 수지 준비대 ...43
• 그림 3.4.10. Beryllium oxide AMS 시료 ...44
• 그림 3.4.11. AMS 시료를 넣는 Target Holder ...44
• 그림 3.5.1. 뉴질랜드 해안단구지역 (Fiordland) ...45
• 그림 3.5.2. 뉴질랜드 메크레이스 금광 채굴지역 ...45
• 그림 3.5.3. 일본 아오모리 지역의 해저암석 ...46
• 그림 3.5.4. 국내 남해안의 침식해안 ...46
• 그림 3.5.5. 매몰된 기반암이 존재하는 한국의 선사문화 지역 ...47
• 그림 3.7.1. Be-10 가속기 질량분석 스펙트럼 ...48
• 그림 3.7.2. 베릴륨-10 AMS 시료의 베릴륨-9의 전하량 비교 ...49
• 그림 3.7.3. 8월 (제1차) 과 12월 (제2차)의 베릴륨-10 AMS 측정결과 비교 ...50
• 그림 3.7.4. 12월의 베릴륨-10 AMS 측정결과 비교 ...50
• 그림 3.7.5. 제1차 베릴륨-10 표준시료의 AMS 측정결과 점검 ...51
• 그림 3.7.6. 제2차 베릴륨-10 표준시료의 AMS 측정결과 점검 ...52
• 그림 6.1.1. C-14 free CO 및 $CO_2$ carrier gas 저장 용기 ...57
• 그림 6.1.2. Kel-F 석영 digestion bomb, Ni 도금한 용기 ...58
• 그림 6.1.3. Kel-F digestion bomb의 진공도를 위한 특수 벨브 제작 정보 ...58
• 그림 6.1.4. 운석이나 달 시료용 소형 Kel-F 용기 ...59
• 그림 6.1.5. 운석이나 달 시료용 Kel-F 용기의 내부에 넣는 용기 ...60
• 그림 6.1.6. CO개스를 $CO_2$로 산화시키는 과정에서 쓰여지는 구리솜 ...60
• 그림 6.1.7. UCSD, SIO의 석영내의 방사성탄소 추출을 위한 진공라인 시스템 ...61
• 그림 6.2.1. UC, Irvine의 C-14 측정을 위한 0.5 MV NEC AMS System ...62
• 그림 6.2.2. UC, Irvine의 방사성탄소 환원시스템 ...62
• 그림 6.2.3. 대량생산을 위한 UC, Irvine의 방사성탄소 환원시스템 ...63
• 그림 6.2.4. UC, Irvine의 탄소연대측정의 결과에 대한 통계 ...64
• 그림 6.2.5 샘플량과 방사성탄소측정 결과의 비교 ...64
• 그림 6.3.1. Results the measured $^{10}Be$/Be ratios of ICN $^{10}Be$ standards ...67
• 그림 6.3.2. Results of measured/nominal ratio of ICN $^{10}Be$ standards ...67
• 그림 6.3.3. Comparison of $^{10}Be$ standards and $^{10}Be$ implants with associated a half-life of $^{10}Be$ as $1.5\times10^6$ yr ...68
• 그림 6.3.4. Comparison of $^{10}Be$ standards and $^{10}Be$ implants samples with a half-life of $^{10}Be$ as $1.36\times10^6$ yr ...69
• 그림 6.3.5. Schematic diagram for the procedure used for dilution of $^{26}Al$ standards for set 2001 ...70
• 그림 6.3.6. Results of measured $^{26}Al$/Al ratios of $^{26}Al$ standards ...71
• 그림 6.3.7. Results of measured/nominal ratio of $^{26}Al$ standards ...72