초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 국내 대규모 단층인 양산단층과 제4기 및 제3기 단층대를 중심으로 지하수의 수리화학, 산소와 수소 동위원소, CFCs, 삼중수소, 영족기체 동위원소 적용 연구를 통하여 단층대를 통한 지하수의 순환관계, 영족기체의 기원 해석을 통한 물의 순환 및 단층대의 심부환경에 대한 정보를 얻고자 하였다. 1차 년도 연구는 양산단층대주변 지하수공을 대상으로 용존이온, 산소와 수소동위원소, 영족기체 동위원소 분석을 수행한다. 2차 년도는 원자력시설주변 단층대의 지하수공을 대상으로 지하수의 화학성분, 산소와 수소

연구의 목적 및 내용
본 연구는 국내 대규모 단층인 양산단층과 제4기 및 제3기 단층대를 중심으로 지하수의 수리화학, 산소와 수소 동위원소, CFCs, 삼중수소, 영족기체 동위원소 적용 연구를 통하여 단층대를 통한 지하수의 순환관계, 영족기체의 기원 해석을 통한 물의 순환 및 단층대의 심부환경에 대한 정보를 얻고자 하였다. 1차 년도 연구는 양산단층대주변 지하수공을 대상으로 용존이온, 산소와 수소동위원소, 영족기체 동위원소 분석을 수행한다. 2차 년도는 원자력시설주변 단층대의 지하수공을 대상으로 지하수의 화학성분, 산소와 수소동위원소. CFCs, 삼중수소분석을 통하여 지하수의 순환과 체류시간을 규명하고, 화학성분과 지하수 순환에 있어서 단층대의 역할에 대해서 알아보고자 하였다. 3차년도에는 제주도 서귀포지역 4개의 탄산지하수공을 대상으로 수리화학성분 분석, 탄소-13, 수소 및 산소 안정동위원소 분석, 삼중수소분석,CFCs분석, 영족기체 동위원소 분석을 수행하고자 하였으며, 이를 통하여 탄산가스의 기원을 밝히고, 영족기체의 공급기원과 그들의 공급환경과 화산지질과의 상관성을 해석하고자함, 아울러 지하수의 연대와 체류시간을 포함한 물의 순환특성을 해석하고자한다.

연구결과
1차년도 연구결과 단층대에서 지하수가 매우 빠르게 순환되어 대기기원의 헬륨과 알곤이 우세한 것으로 보인다. 영족기체인 ³He/⁴He와 ⁴He/²⁰Ne 동위원소비 상관관계도에서 1점을 제외한 지하수는 대기기원의 ³He가 우세하며, 이는 단층대를 통하여 강수의 지하수로 유입이 활발한 대수층 환경임을 지시한다. 아울러 단층대를 통한 심부의 헬륨공급이 없는 환경임을 시사한다. ⁴He의 비율이 비교적 높은 지하수는 물-암석반응이 상대적으로 충분한 대수층조건에서 암석기원의 ⁴He가 일부 기원되었음을 지시한다.
2차년도는 감포지역 원자력시설 부지주변의 단층대를 포함하는 지역을 선정하여 강수, 지표수, 지하수의 주요 이온성분, 산소와 수소동위원소, CFCs, 삼중수소 동위원소를 분석하였다. 연구결과 지하수의 수리화학적 해석을 하였고, 지하수의 기원과 물순환 관계에서 단층대의 영향을 해석하였으며, 영족기체((³He/³He, ²⁰Ne/ ²²Ne, ³⁶Ar)의 기원이 대기와 일부 암석기원으로 해석하였다.
3차년도는 제주도 서귀포지역 4개의 탄산지하수공을 대상으로 수리화학성분 분석, 탄소-13, 수소 및 산소 안정동위원소 분석, 삼중수소분석,CFCs분석, 영족기체 동위원소 분석을 하였다. 탄산수에 대한 탄소동위원소 분석결과 시기별 약간의 차이를 보이나 맨틀과 마그마 기원과 같은 심부기원으로 또는 심부기원과 무기기원의 혼합된 특성을 보인다. CFCs 분석결과, 탄산온천수와 탄산수는 47.5~57.2년의 연령을 보인다. 영족기체 동위원소비(³He/⁴He, ⁴He/²⁰Ne) 분석결과 제주지역 탄산수는 맨틀 마그마와 같은 심부기원으로 확인되어 CO₂ 가스의 기원이 화산활동과 관련한 심부 마그마 기원임을 뒷받침한다.

연구결과의 활용계획
단층대에서 지하수 순환의 해석에 수리화학 및 영족기체 동위원소 활용가능성에 확인한 국내 최초의 연구로 평가될 것이며, 향후 단층대에서 지하수 순환연구에 활용될 것이다. 아울러 헬륨가스의 기원에 대한 해석을 통하여 단층대 심부와의 연결성에 대한 연구로 활용될 수 있을 것이다. 그리고 제 4기 화산활동과 관련한 탄산수 생성기원 해석을 통한 화산활동과 연관된 심부환경에 대한 해석에 활용될 수 있을 것이다.
이를 통하여 국내 원자력 부지안전성평가 및 감시를 위한 새로운 도구로서 활용될 수 있을 것이다. 한반도 남동부 지체구조적(tectonic setting) 해석에 영족기체 동위원소 자료가 활용되는 것은 국내 학문발전에 새로운 시도가 될것이다. 영족기체 동위원소 분야의 세계적 수준인 일본 도쿄대학 지각화학연구실과의 협력체계의 구축으로 전문가 양성, 연구분야 확대발전 등에 기여할 것이다. 또한 영족기체를 이용하여 온천수 및 탄산수 연구에 활용 될 것이다.

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose& contents
The studies are aimed to assess the possibility as a new indicator in fault monitoring system by analysis of noble gas isotopic ratios from groundwaters in the Quaternary fault zones(Yangsan fault zone, Eupcheon fault), which are very important factor in viewpoint of geological

Purpose& contents
The studies are aimed to assess the possibility as a new indicator in fault monitoring system by analysis of noble gas isotopic ratios from groundwaters in the Quaternary fault zones(Yangsan fault zone, Eupcheon fault), which are very important factor in viewpoint of geological safety of nuclear power plants in Korea, and to obtain comprehensive view about the circulation of noble gases in southeast part of Korea.
The geochemical composition, CFCs(Chlorofluorocarbons), δ¹⁸O, δD, δ¹³C isotopes and noble gases isotopes (He, Ne) were analyzed to determine their recharge age, source of CO₂ gas and noble gases of carbonated hot spring water and carbonated-water samples collected in the Seoqwipo of the Jeju.

Result
The chemical composition and noble gas isotopes of 10 deep groundwater samples were analyzed to know the circulation of groundwaters in the Yangsan fault and the Gampo fault. Chemical types of groundwaters shows the Ca-HCO₃ type and Ca-SO₄(Cl) type, and show indistinct relationship with geology. Noble gas isotopic data of most groundwaters were plotted along the air-crust mixing line on ³He/⁴He vs. ⁴He/²⁰Ne diagram, and show dominant ³He of air origin except one sample that shows helium mixing of crust origin. This indicates that groundwater actively circulates along fault, and fault could not play an role a upward pathway of deep-seated helium gas. A comparatively high ⁴He indicates that groundwater flows in an aquifer assuring relatively enough water-rock interaction.
The pH of the carbonated hot spring waters ranges from 6.21 to 6.84, and the high electrical conductivity range(1,928~4,720μS/cm). Their chemical composition is classified as Mg(Ca, Na)-HCO₃ and Na(Ca, Mg)-HCO₃ types. As a result of the calculation of groundwater age using CFCs concentrations as an environmental tracer, the hot sprioriginng water and groundwater were estimated to be about 47.5~57.2 years and about 30.3~49.5 years, respectively. The δ¹³C values of carbonated hot spring range from -1.77 to -7.27‰, and are plotted on thr deep-seated field or the mixing field of the deep-seated and inorganic origin. Noble gases isotopic (³He/⁴He, ⁴He/²⁰Ne) ratio shows that helium gas of carbonated hot waters comes from deep-seated magma origin.

Expected Contribution
The data on noble gas isotopic compositions of discharging fluid (hot-spring waters/gases) in fault zone and volcanic rock areas will be the first ones in Korea. The new data, along with carbon isotopes and chemical compositions, will be helpful to have comprehensive understanding on the volatile circulation in the wide area from subduction-related volcanic area to old continent. Degassing profile of mantle volatiles against the depth of subducting oceanic plate will be revealed.
It is expected that this research will be milestone to develope greatly the Geochemistry and Earth Sciences field in Korea and the results of this study can use to establish geothermal resources policy in Korea.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 23
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 23
• 7. 참고문헌 ... 23
• 8. 연구성과 ... 25
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 25
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 25
• 11. 기타사항 ... 25
• 끝페이지 ... 25