초록 ▼

III. 연구개발의 내용 및 범위
◦ 과거 대기 중 ¹⁴C 농도 초정밀복원연구(AD 1653 - 1850)
- 기존에 연대가 알려진 문화재의 보수기간에 발생하는 원자재에서 연륜시료 확보
- 방사성탄소 연대측정을 본 과제에서 수행하고 연륜연대 측정을 국내에서 가장 활발히 수행되고 있는 충북대에서 위탁연구형식으로 수행함으로써 분업화를 통한 사업수행의 효율성을 제고함
- 측정결과를 종합하여 연대보정곡선을 제작하고 외국의 시료를 측정하여 제작된 IntCal04와 비교하여 지역효과를 분석함
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III. 연구개발의 내용 및 범위
◦ 과거 대기 중 ¹⁴C 농도 초정밀복원연구(AD 1653 - 1850)
- 기존에 연대가 알려진 문화재의 보수기간에 발생하는 원자재에서 연륜시료 확보
- 방사성탄소 연대측정을 본 과제에서 수행하고 연륜연대 측정을 국내에서 가장 활발히 수행되고 있는 충북대에서 위탁연구형식으로 수행함으로써 분업화를 통한 사업수행의 효율성을 제고함
- 측정결과를 종합하여 연대보정곡선을 제작하고 외국의 시료를 측정하여 제작된 IntCal04와 비교하여 지역효과를 분석함
- 단시일에 끝나는 목표가 아니므로 수년에 걸친 장기적인 안목으로 시료확보 및 실험계획을 수립하는 것이 관건임
◦ 대도시 대기 중 화석연료 배기가스 기여도 측정 및 평가기술 개발(년간 변화량 추적 및 분포도 작성)
- 대도시 지역의 교통량과 밀접한 관계가 있다고 판단되므로, 교통량 조사결과를 바탕으로 시료채취 지역을 결정
청정지역을 크게 두가지로 분류하여 가장 오염이 적은 곳과, 대도시 지역 오염의 기저치를 이루는 지역을 선정함
- 대도시 지역 오염 기저치는 가장 청정한 지역에 비해 다소 오염도가 높더라도, 순수하게 대도시에서 오염되는 양을 판단하는 기준이 됨
- 대도시의 대기 중 화석연료 기원 이산화탄소 분포도 작성
- 수년에 걸쳐 같은 나무의 시료를 측정, 데이터를 축적함으로써 정부에서 범국가적으로 시행하는 이산화탄소 배출저감정책의 효과를 평가할 수 있는 기초자료를 생산, 활용함
- 전국적인 분포확인을 위한 시료채취지역 전국적으로 확대 및 전국을 대상으로 한 대기 중 화석연료 기원 이산화탄소 분포도 작성
◦ 탄산염 시료를 이용한 퇴적환경변화 연구를 통한 한반도 동서의 과거 해양탄소저장고 연대비교 측정
- 동해지역 연안 코어시료로 부터 탄산염 시료 및 육상 시료 채취
- 탄산염 시료의 결정구조 분석 및 안정동위원소 측정을 통한 퇴적 당시의 온도, CO₂ 농도 등의 퇴적환경을 밝힘
- 탄산염 시료의 연대를 측정함으로써 퇴적환경의 시간에 따른 변화를 추적함
- 탄산염 시료와 함께 채취되는 육상 시료의 연대를 측정함으로써 해당 지역의 해양저장고 연대를 측정함
- 연안지역의 퇴적층 조사에 의해 퇴적물 시료를 채취하고, 같은 층위에서 채취한 해양시료와 육상시료의 연대를 비교측정함으로써 해양탄소저장고의 연대를 측정함
- 여러 해에 걸쳐 국내 연안을 따라 해양탄소저장고 연대자료를 축적하고 이를 이용한 해양시료 연대 보정법을 구축함.
- 안정동위원소 측정을 통한 기후변화를 추적하고, 저장고연대와 기후변화의 상관관계를 추적함

Abstract ▼

Since 2008, a 1MV AMS system for multi-element measurements has been in normal operation at the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM). The number of commercial samples has slowly increased each year: 500 samples in 2008; 1,600 samples in 2009; and, 900 samples in 2010. However,

Since 2008, a 1MV AMS system for multi-element measurements has been in normal operation at the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM). The number of commercial samples has slowly increased each year: 500 samples in 2008; 1,600 samples in 2009; and, 900 samples in 2010. However, the number of total samples measured at KIGAM is almost 2-fold that of commercial samples. An alpha-cellulose extraction method was established for wood samples that require precise measurement. Recently, this method was improved to enhance the alpha-cellulose purity. A 24-fold automatic reduction system developed at our laboratory has been used in routine work with good stability. To confirm the stability, the reduction yields are calculated accurately by weighing the Fe catalyst before and after the reduction for each sample. The average reduction yield was evaluated to be 93.5% in 2009 and 2010. Using the 24-fold automatic reduction system in routine analysis, our throughput is expected to be 3,000 ¹⁴Csamplesper year with a staff of 6. This paper details the status of our facility, reports the results of technical improvements, and outlines the condition of an accuracy study using IAEA standard samples.
A 1MV AMS machine installed at Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) in 2007 has been dedicated to study on paleoclimate change and the environmental study. Because possibility of regional age offset has been suggested by several previous studies, the consistency of the data set of IntCal04, which is used to calibrate radiocarbon ages in our laboratory, with data obtained from ¹⁴Cintree rings grown in the Korean peninsula has been examined in this study. Tree-ring samples were collected from the building materials of Korean historical wooden buildings. Remaining historical records regarding the construction times of the buildings were consulted. The ages of the tree-ring samples ranged from AD 1250 to AD 1650 and were measured by dendrochronological method. After the samples were cut into single-year rings, alpha cellulose was extracted from each ring. Then, their annual ¹⁴C concentrations were measured by AMS. Accurate radiocarbon ages during the 400 year period were evaluated from the concentrations. The ages of the tree rings were compared with the IntCal04 calibration curve. The average deviation of ¹⁴C concentration was calculated to be-2.14‰. By the Fourier transform of the single-year variation of the concentration, six major periodic compositions could be found. One of the compositions has a period of 10.9 years and it is thought to be related to a sunspot variation known as the Schwabe variation, which covers a period of 11 years.
We collected a batch of ginkgo (Ginkgo biloba Linnaeus) leaf samples at major intersections of five metropolises of Korea (Seoul, Busan, Daegu, Daejeon, Kwangju) in 2009 to obtain the regional distribution of fossil fuel originated CO₂ (fossil fuel CO₂) in the atmosphere. Regions where were expected to be fossil fuel CO₂ free were selected, namely Mt. Chiak, Mt. Kyeryong, Mt. Jiri, Anmyeon Island, and Jeju Island, as background areas against the metropolises and ginkgo leaf samples were also collected in background areas at the same time. After ginkgo leaf samples were pretreated, Δ¹⁴C values of the samples were measured using Accelerator Mass Spectrometry (AMS) and the fossil fuel CO₂ amounts in the five metropolises were obtained. The average amount of fossil fuel CO₂ in Seoul is higher than that in the other four cities. The leaves from the Sajik Tunnel in Seoul recorded the highest fossil fuel CO₂ value, -112.3 ‰, as the air flow of the surrounding neighborhood of the Sajik Tunnel was blocked. The distribution map of the amount of fossil fuel CO₂ in the atmosphere in four metropolises(Seoul, Busan, Daegu and Daejeon) were made with Geostatistical and Spatial analyst tools in ESRI’s ArcMap software.
The marine reservoir effect was measured by comparing the radiocarbon ages of shell and plant pairs obtained from the same horizons of the Holocene tidal flats and from the same horizons of shallow marine sediments around the Yeongsan River in the southwestern Korean Penninsula. These sediments seemed to be good indicators of this effect because they had formed in coastal environments where it was easy to access not only marine shells but also terrestrial plants. Moreover, some old detritus could be identified and removed based on reliable accumulation curves and sedimentological interpretation. Hence, the age differences between the plants and shells could be successfully evaluated, and they indicated that the marine reservoir effect had varied from -120 to 500 years along with the age. These variations were classified an increasement around 8000 cal yr BP and a decreament around 5000 cal yr BP, they might be associated with coastal environment changes induced by the sea level changes and transportation of sediments.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 연차보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 12
• 1. 연구의 목적 및 지금까지의 진행상황 ... 12
• 제2절 연구개발 범위 ... 13
• 1. 가속기 질량분석기 운영 개선 ... 13
• 2. 연대보정곡선 제작 ... 13
• 3. 화석연료기원 이산화탄소 배출량 모니터링 연구 ... 14
• 4. 해양 탄소저장고 효과 연구 ... 14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 제1절 가속기 질량분석기 운영 개선 ... 18
• 1. 가속기 질량분석기 운영 현황 ... 18
• 2. 알파셀룰로오스 추출 방법 개선 ... 19
• 3. 자동 환원 시스템 ... 20
• 제2절 연대보정곡선 제작 ... 25
• 1. 서론 ... 25
• 2. 시료 채취 ... 26
• 3. 연륜연대 측정 및 AMS 측정을 위한 시료 준비 ... 27
• 4. 결과 및 토의 ... 28
• 5. 결론 ... 33
• 제3절 화석연료기원 이산화탄소 배출량 모니터링 연구 ... 33
• 1. 서론 ... 33
• 2. 시료채취, 전처리 및 측정방법 ... 34
• 3. 결과 및 토의 ... 35
• 4. 결론 ... 40
• 제4절 해양 탄소저장고 효과 연구 ... 41
• 1. 서론 ... 41
• 2. 연구 지역 ... 41
• 3. 분석 방법 ... 43
• 가. 퇴적학적 분석 ... 43
• 나. AMS 14C 연대측정 ... 44
• 4. 결과 ... 44
• 가. 망상하천 상: 19.80 ~ 18.15 m ... 44
• 나. 갯벌상 : 18.15 ~ 9.27 m ... 46
• 다. 내만상 : 9.27 ~ 4.50 m ... 47
• 라. 얕은 해양상: 4.50 ~ 2.52 m ... 47
• 마. 범람평야상: 2.52 ~ 0.98 m ... 48
• 바. 인공 토양상: 0.98 ~ 0.00 m ... 48
• 5. 토의 ... 48
• 가. 퇴적학적 연대차이(SAO) ... 48
• 1) 갯벌 퇴적물의 SAO ... 48
• 2) 내만 퇴적물의 SAO ... 49
• 3) 얕은 해양 퇴적물의 SAO ... 50
• 나. 해양 탄소저장고 효과 ... 50
• 6. 결론 ... 51
• 제4장 연구개발수행 내용 및 결과 (위탁과제 1) ... 53
• 제출문 ... 54
• 요약문 ... 55
• SUMMARY ... 56
• CONTENTS ... 57
• 목차 ... 58
• 제4.1장 서론 ... 59
• 제4.2장 국내외 기술개발 현황 ... 62
• 제4.3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 70
• 제4.4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 98
• 제4.5장 연구개발결과의 활용계획 ... 99
• 제4.6장 참고문헌 ... 100
• 제5장 연구개발수행 내용 및 결과 (위탁과제 2) ... 117
• 제출문 ... 118
• 요약문 ... 119
• SUMMARY ... 123
• CONTENTS ... 125
• 목차 ... 127
• 제5.1장 서론 ... 129
• 제1절 연구개발의 목적 ... 129
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 130
• 제3절 연구개발의 내용 및 범위 ... 130
• 제5.2장 국내외 기술개발 현황 ... 132
• 제5.3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 143
• 제1절 연구방법 ... 143
• 1. 연구지역 및 시료채취 ... 143
• 2. 연구방법 ... 144
• 제2절 연구결과 ... 146
• 1. 방사성 탄소동위원소를 이용한 연령측정 ... 146
• 2. 패총 주변 해수의 안정동위원소 성분 ... 149
• 3. 남해안의 현생 백합과조개 패각 ... 154
• 4. 제주도 우도 연안의 현생 밤색무늬조개과 패각 ... 155
• 5. 현생 밤색무늬조개과 패각의 미량원소 성분 ... 157
• 제3절 토의 ... 159
• 1. 현생 패각의 산소동위원소 성분 변화 ... 159
• 가. 남해안 현생 백합과조개의 산소동위원소 성분 변화 ... 159
• 나. 제주도 현생 밤색무늬조개과 패각의 산소동위원소 성분 변화 ... 161
• 2. 현생 패각의 탄소동위원소 성분 변화 ... 163
• 가. 남해안 현생 백합과조개의 탄소동위원소 성분 변화 ... 163
• 나. 제주도 현생 밤색무늬조개과 패각의 탄소동위원소 성분변화 ... 170
• 3. 현생 밤색무늬조개과 패각의 미량원소 성분 변화 ... 175
• 제4절 결론 ... 178
• 제5.4장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도 ... 180
• 제5.5장 연구개발결과의 활용계획 ... 180
• 제5.6장 참고문헌 ... 181
• 제6장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 188
• 제1절 목표 달성도 ... 188
• 1. 연륜연대 측정 ... 188
• 2. 대도시 화석연료기원 이산화탄소 모니터링 ... 188
• 3. 해양 탄소저장고 효과 측정 ... 188
• 제2절 기여도 ... 188
• 1. 연륜연대 측정 ... 188
• 2. 대도시 화석연료기원 이산화탄소 모니터링 ... 189
• 3. 해양 탄소저장고 효과 측정 ... 189
• 제7장 연구개발결과의 활용계획 ... 190
• 제1절 AMS의 운영 및 측정지원 ... 190
• 제2절 연륜연대 측정 결과의 활용 ... 190
• 제3절 대도시 화석연료기원 이산화탄소 모니터링 기술의 활용 ... 190
• 제4절 해양 탄소저장고 효과 측정 결과의 활용 ... 191
• 제8장 참고문헌 ... 192