초록 ▼

I. 서 론
국제원자력기구 (International Atomic Energy Agency)와 세계기상기구 (World Meteorological Organization)가 1961년 MOU를 체결하여 GNIP(Global Network for Isotopes in Precipitation)를 출범시켰으며, GNIP는 세계 379개 측정소를 두어 강수에 대한 수소/산소안정동위원소비를 측정하였다. 이후, GNIP의 데이터는 수문환경의 수증기 기원과 대기 순환의 이해를 돕고 강수의 안정동위원소비 변동을 위도별, 고도별, 해양에서부

I. 서 론
국제원자력기구 (International Atomic Energy Agency)와 세계기상기구 (World Meteorological Organization)가 1961년 MOU를 체결하여 GNIP(Global Network for Isotopes in Precipitation)를 출범시켰으며, GNIP는 세계 379개 측정소를 두어 강수에 대한 수소/산소안정동위원소비를 측정하였다. 이후, GNIP의 데이터는 수문환경의 수증기 기원과 대기 순환의 이해를 돕고 강수의 안정동위원소비 변동을 위도별, 고도별, 해양에서부터의 거리별, 계절별 등 다양한 파라미터로 설명하였다.

분석시료는 강수에서 하천수, 지하수, 호수 등으로 확장되었으며 최근에는 생산품을 관리하기 위하여 먹는 병입생수와 음료수에도 수소/산소 안정동위원소비를 측정하고 있다. 또한, 시대의 변화에도 불구하고 Craig의 지구순환수선과 Rozanski의 지구순환수선은 특정 지역의 순환수의 특성을 반영하는 지역 순환수선(LMWL, local meteoric water line)과 비교함으로서 수증기의 기원 (source), 수증기의 진화(evolution), 폭풍우의 궤도(trajectory), 기단과 기후의 영향 등을 예측하는데 활용되고 있다.

따라서 전세계의 다양한 순환수(meteoric water)를 이해하기 위해서는 정확하고 정밀한 δ ²H값과 δ ¹⁸0값의 측정기술이 요구되어진다. 수소안정동위원소비는 아연, 크롬, 망간등 다양한 금속물질을 이용하여 물을 환원 시키는 방법과 니켈/탄소 혼합물(Ni/C mixture)을 포함한 회화로나 글래시 카본 (glassy carbon)이 중진된 튜브에서 물을 열분해(pyrolysis)시키는 방법이 있다.

산소안정동위원소비는 1950년대 평형방법(equilibrium metiiod)을 이용하여 시료로부터 CO₂가스를 분리시키고 분별계수(fractionation factor)로 교정하여 δ ¹⁸0값을 결정하거나 약 500℃에서 시료를 HgCl₂과 혼합 반응시켜 분해하는 방법이 소개되 었다. Santrock와 Hayes(1987)는 1060 ℃ 온도에서 Ni/C 퍼니스에서 시료를 분해 (pyrolysis)시켜 CO를 생성하고 I₂O₅를 첨가하여 C0₂로 전환시켜 측정하였다. 그러나 생성된 C0₂의 산소원자가 I₂O₅의 산소로부터 공급받았으므로 교정이 반드시 필요하고 시간소모가 길며 분석절차가 복잡한 단점이 있다. 최근에는 원소분석기와 연계된 안정동위원소질량분석기의 온라인 시스템을 활용하여 간편하게 물과 유기화합물을 분해하는 기술로 발전하게 되었다.

과학원에 도입된 온라인 시스템으로 구성된 안정 동위원소질량분석기는 원소분석기 내부에 글래시 카본이 충진된 탄소튜브를 장착하고 물을 고온에서 분해 시켜 H₂와 CO를 생성한다. 생성된 가스종들은 원소분석기 내부의 GC컬럼을 통과하여 서로 분리되고 He 운반가스에 의해 안정동위 원소질량분석기로 주입 된다. 이에 본 연구에서는 EA-IRMS로 분석한 수소/산소안정동위원소비가 사용되는 물의 양에 따라 정밀도가 어떻게 달라지는지 조사하고 표준물질을 사용하여 정확도를 향상시키는 기술적 방법을 제시하고자 하였다.

( 출처 : 본론 Ⅰ. 서론 9p )

Abstract ▼

An elemental analyzer (EA) connected with isotope ratio mass spectrometer (IRMS) produces hydrogen and carbon monoxide gases through pyrolysis of water sample. The generated gases are moved into IRMS which measured each of hydrogen isotope ratio (¹H²H/¹H¹H

An elemental analyzer (EA) connected with isotope ratio mass spectrometer (IRMS) produces hydrogen and carbon monoxide gases through pyrolysis of water sample. The generated gases are moved into IRMS which measured each of hydrogen isotope ratio (¹H²H/¹H¹H) for δD value and oxygen isotope ratio (¹²C¹⁸0/¹²C¹⁶0) for δ¹⁸0 value. It is important to ensure the reliability and to present the accuracy and precision prior to applying for environmental samples. There were three international standard materials (VSMOW2, GISP, SLAP) in the water sample. GISP representing the intermediate hydrogen and oxygen isotope composition was used in the calibration. VSMOW2 and SLAP was applied to find the two end-points of δD value and δ¹⁸0 value, respectively. In addition, the study of accuracy and precision was performed with two certified reference materials (CRM) indicating different isotopecompositions. The accuracy and precision of a single analysis was higher than the simultaneous analysis of both δD and δ¹⁸0 during the calibration with GISP. The measured δ¹⁸0 values of the two end-points were same with two certified values: VSMOW (0 ‰) and SLAP (-55.5 ‰). However, the measured δD value was not compatible with the certified values of VSMOW (0 ‰) and SLAP (-428 ‰), which were recoded -7.79 ‰ and -423.99 ‰, respectively. It is considered that the range (428 ‰) of hydrogen isotope ratio between the two international standards is quite wider than the range (55.5 ‰) of oxygen isotope ratio. Nonetheless, the interval of the two end-points was found to be narrowed from -0.57 ‰ of VSMOW to -420.87 ‰ of SLAP after calibration with VSMOW once H₃⁺ factor correction was frequently performed every 1-3 hours. The δ¹⁸0 value of CRM certified as -19.64 ‰ fell within the certified value ±2o in the range over around 39.9 nA, but the δD value of CRM certified as -157.12 ‰was within the certified value ±4o. In order to agree with accepted values defined by VSMOW and SLAP, measured δD values were switched over to the certified values through linear regression. As a result of normalization, the calculated δD values of CRM fell within the certified value ±2o.

( 출처 : Abstracts 7p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 7
• I. 서 론 ... 9
• II. 연구내용 및 방법 ... 11
• 1. 이론적 배경 ... 11
• 가. 순환수선(meteoric water line) ... 11
• 나. 중수소과잉값(deuterium excess value) ... 12
• 다. 표준물질 ... 13
• 라. 자연수의 수소/산소안정동위원소비 ... 14
• 마. 국내 수소/산소안정동위원소 논문 현황 ... 15
• 2. 연구목표 ... 16
• 3. 연구내용 및 방법 ... 16
• 가. 표준물질 ... 16
• 나. 환경시료 ... 17
• 다. 안정동위원소분석 ... 18
• III. 연구결과 및 고찰 ... 20
• 1. 국제표준물질을 이용한 정확도와 정밀도 분석 ... 20
• 가. 수소안정동위원소비 ... 20
• 나. 산소안정동위원소비 ... 23
• 다. 수소/산소안정동위원소의 동시분석방법 검토 ... 27
• 2. 인증표준물질을 이용한 정확도와 정밀도 분석 ... 31
• 가. 수소안정동위원소비 ... 31
• 나. 수소안정동위원소비의 표준화(normalization) 적용 ... 35
• 다. 산소안정동위원소비 ... 39
• 3. 환경시료의 적용사례 ... 43
• 가. 수소/산소안정동위원소비 측정 ... 43
• 나. 환경시료의 수소안정동위원소비 표준화(normalization) 적용 검증 ... 45
• IV. 결 론 ... 47
• 참고문헌 ... 49
• 끝페이지 ... 53