Seawater-freshwater mixing and resulting calcite dissolution: an example from a coastal alluvial aquifer in eastern South Korea

Chae, Gi-Tak,Yun, Seong-Taek,Yun, Sung-Moon,Kim, Kyoung-Ho,So, Chil-Sup Informa UK (TaylorFrancis) 2012 Hydrological sciences journal Vol.57 No.8

Batch dissolution of granite and biotite in water: Implication for fluorine geochemistry in groundwater

Chae, Gi-Tak,Yun, Seong-Taek,Kwon, Man-Jae,Kim, Yi-Seop,Mayer, Bernhard Geochemical Society of Japan] 2006 Geochemical journal Vol.40 No.1

<P>We performed batch dissolution experiments on different sized granite and biotite in pure water, in order to better understand the source and geochemical behavior of fluoride in groundwater. Very high concentrations of fluoride (up to 6-10 mg/l) were observed from granite leaching. Correlations between leached ions suggest that fluoride possibly origi-nates from dissolution of biotite. After ~500 hrs, fluoride concentration gradually decreased because of the supersatura-tion with respect to fluorite as a result of the build-up of sufficient Ca ions by dissolution of Ca-bearing plagioclase. Biotite dissolution experiments also showed that the fluoride concentrations are controlled by the attainment of fluorite saturation, which depends on the removal of Ca ion by adsorption and/or cation exchange on the surface of clay minerals. In summary, this study indicates that occurrence and behavior of fluorine in groundwater are mainly controlled by fluorite precipitation as a function of Ca concentration which depends on several geochemical processes such as dissolution of Ca-bearing minerals, calcite precipitation, and adsorption and/or cation exchange.</P>

화강암 지역 암반 지하수 내 불소 이온의 기원 및 거동: 충북 보은 삼승면 일대의 현장 조사와 실내 실험 연구

채기탁 ( Gi Tak Chae ),고동찬 ( Dong Chan Koh ),최병영 ( Byoung Young Choi ) 대한지질공학회 2008 지질공학 Vol.18 No.4

불소 오염이 심각한 곳으로 파악된 충북 보은 삼승면 일대 지역의 오염의 현황과 원인 규명을 위하여 수리지구화학적 연구와 물암석 반응 실험 연구가 수행되었다. 조사 지역 암반 지하수의 불소 함량은 최대 3.9 mg/L에 이르며, 먹는물 수질기준의 불소 항목(1.5 mg/L)을 초과율은 23%에 이른다. 불소 이온의 평균 함량은 1.0 mg/L이나, 낮은 값으로의 왜도(1.3)가 크기 때문에 중앙값은 평균에 비하여 크게 적은 0.5 mg/L으로 나타난다. 불소 농도는 화강암 분포 지역에서 심부 지하수에 해당하는 NaHCO3 유형 지하수에서 상대적으로 높게 나타나고 있다. 불소와 질산염 이온(NO3)은 뚜렷한 부의 상관관계를 나타내고 있어 불소는 지표 오염과 상관없는 지질기원이며, 상대적으로 심부 암반 지하수에 부화되었을 가능성을 지시한다. 이것은 조사 지역의 암석을 사용한 실내 실험에서 확인되었다. 순수흑운모 화강암 반응 실험 결과 불소 함량은 96시간 후에 최대 1.2 mg/L까지 증가하였다. 그러나 불소 농도와 지하수 관정 심도, 지구화학적으로 물암석반응의 정도를 지시할 수 있는 인자(Na+, HCO3, pH 등)들의 값과는 뚜렷한 상관관계를 나타내고 있지 않았다. 이는 불소 이온이 물암석 반응 정도와 상관없이 함불소 광물의 국지적인 분포에 영향을 받을 수 있다는 것을 암시한다. 고농도의 불소를 함유하는 지하수의 공간분포는 선구조 분포와 연관되어 있음을 보여주고 있어, 물암석 반응이 상당히 진행되어 불소 함량이 높은 심부 암반 지하수가 선구조 분포 지역의 파쇄대를 통하여 배출되었음을 지시한다. 하지만, 선구조분포와 불소 농도는 전체적으로는 일치하지 않아, 파쇄대의 분포가 불규칙적이고, 심부 지하수와 천부 지하수의 혼합과 정도 불균질함을 지시하는 것으로 추정된다. Hydrogeochemical study in Samseung area (Boeun, Chungbuk) and waterrock interaction experiment using rock samples from the area were performed to elucidate the fluoride source in groundwater and explaining geochemical behavior of fluoride ion. Fluoride concentration of public water supply mostly using groundwater in Boeun area was significantly higher in South Korea. The maximum fluoride concentration of the study area was 3.9 mg/L, and 23% of samples exceeded the Korean Drinking Water Standard of fluoride (1.5 mg/L). The average concentration of fluoride was 1.0 mg/L and median was 0.5 mg/L. Because of high skewness (1.3), median value is more appropriate to represent fluoride level of this area. The relationships between fluoride ion and geochemical parameters (Na+, HCO3, pH, etc.) indicated that the degree of waterrock interaction was not significant. However, high fluoride samples were observed in NaHCO3 type on Piper`s diagram. The negative relationship between fluoride and NO3 ion which might originate from surface contaminants was obvious. These results indicate that fluoride ion in groundwater is geogenic origin. The source of fluoride was proved by waterrock interaction batch test. Fluoride concentration increased up to 1.2 mg/L after 96 hours of reaction between water and biotite granite. However, the relationship between well depth and fluoride ion, and groundwater age and fluoride ion was not clear. This indi- cates that fluoride ion is not correlated with degree of waterrock interaction in this area but local heterogeneity of fluoriderich minerals in granite terrain. High fluoride concentration in Boeun area seems to be correlated with distribution of permeable structures in hard rocks such as lineaments and faults of this area. This entails that the deep bedrock groundwater discharges through the permeable structures and mixed with shallow groundwater.

Spatio-temporal change of water quality in a watershed, Pocheon

Sooho Chae,Seong-Taek Yun,Kyoung-Ho Kim,Jong-Wook Jean,Seong-Moon Yun,Gi-Tak Chae,Hae-Woo Kweon 대한지질학회 2004 대한지질학회 학술대회 Vol.2004 No.

Variation in Microbial Community Composition and Diversity across a Natural Gradient in Soil CO₂ Concentration

( Kanghyun Park ),( Gi-tak Chae ),( Man Jae Kwon ) 대한지질공학회 2019 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2019 No.2

Geological carbon storage is currently being noted as an effective and promising method for greenhouse gas reduction. For effective application and safety control of geological carbon storage, investigating influence of leaked CO₂ from sequestrated storage reservoirs on surrounding ecosystem is critical. Impact of CO₂ leakage can cause change of indigenous microbial communities and consequently affect the physical and chemical properties of subsurface environment. This study used the natural analog sites (Daepyeong, Korea) to analyze the influence of leaked CO₂ on subsurface soil biogeochemistry. Our previous study distinguished the analog sites into three groups according to CO₂ concentration of vadose zone: 1) low CO₂ group mainly affected by atmospheric CO₂, 2) relatively high CO₂ group, 3) extremely high CO₂ group. To investigate significant correlation between CO₂ leakage and soil environment, soil samples were collected by coring adjacent to preexisting gas monitoring wells. Microbial community and microbial number will be analyzed by using 16S rRNA sequencing and most probable numbers (MPN). Biologically sensitive parameters including soil pH, water content, soil organic matter, soil carbon and extractable chemical components: NO3^-, PO4^3-, Fe, SO4^2- will be also analyzed. In this study, we will discuss about the influence of leaked CO₂ on the microbial community compositions and the geochemical properties of the soil.

응급실환자의 내원 및 응급처치 소요시간에 관한 조사연구

탁기천,손명숙,정두채,Tak, Gi-Cheon,Son, Myeong-Suk,Jeong, Du-Chae 대한병원협회 1993 대한병원협회지 Vol.22 No.3

Source and distribution of nitrate contamination in alluvial groundwater in a riverside agricultural field, Buyeo area

Jang-Soon Kwon,Gi-Tak Chae,Seong-Taek Yun,Byoung-Young Choi 대한지질학회 2007 대한지질학회 학술대회 Vol.2007 No.

이산화탄소 저감을 위한 지중처분기술의 지구화학적 개념과 연구개발 동향

채기탁,윤성택,최병영,김강주,Chae, Gi-Tak,Yun, Seong-Taek,Choi, Byoug-Youg,Kim, Kang-Joo,Shevalier, M. 대한자원환경지질학회 2005 자원환경지질 Vol.38 No.1

이산화탄소($CO_2$)는 기후협약에 관한 교토의정서에서 적시한 온실가스 중에서 가장 중요한 물질이다. 이에 세계 각 국은 화석에너지 사용의 효율성 증가, 저탄소 함량의 에너지원, 대체에너지원 개발 등 이산화탄소 배출량을 조절하고 줄이기 위한 기술 개발에 상당한 노력을 기울이고 있다. 그러나 교토의정서에서 제시한 배출량을 만족시키기 위해서 는 이산화탄소 처분 기술의 개발과 적용이 필수적으로 요구된다. 현재까지 개발된 이산화탄소 처분 기술 중에는 심부 대수층 처분, 심부 석탄층 처분, 유전 및 가스전 처분, 탄산염광물화 처분 등의 지중(지질) 처분 기술이 그 안정성 및 환경적 친화성으로 말미암아 가장 적극적으로 고려되고 있다. 본 논문에서는 이산화탄소 지중 처분 기술, 특히 대수 층 처분 및 탄산염광물화 처분 기술의 지구화학적 개념과 기술개발 동향에 대하여 알아보고 또한 각 지중 처분 기술 의 장점과 단점에 대하여 검토하고자 한다. Carbon dioxide ($CO_2$) is the greatest contributor among the major greenhouse gases covered by the Kyoto Protocol. Therefore, substantial efforts for the control and reduction of $CO_2$ emissions, including increased efficiency of fossil fuel energy usage, development of energy sources with lower carbon content, and increased reliability on alternative energy sources, are being performed worldwide. However, development and industrial application of $CO_2$ sequestration techniques are needed to meet the requirements of the Kyoto Protocol. Among the $CO_2$ sequestration methods developed, geological sequestration methods such as the storage in deep aquifers, deep coal seams and oil and gas reservoirs and the mineral carbonation is considered most favorable because of its stability and environmental effectiveness. In this review, geochemical concepts and technologic development of geologic sequestration technology, especially the storage in deep aquifers and the mineral carbonation, are discussed. The weakness and strengths for each of geologic sequestration methods, are also reviewed.

의료보호제도의 보장효과 인식도 조사연구 <상>

탁기천,성미혜,정두채,Tak, Gi-Cheon,Seong, Mi-Hye,Jeong, Du-Chae 대한병원협회 1993 대한병원협회지 Vol.22 No.11

CO2 지중저장 주입정에서의 CO2-H2O-시멘트 반응 운송 모델링

조민기 ( Min Ki Jo ),채기탁 ( Gi Tak Chae ),최병영 ( Byoung Young Choi ),유순영 ( Soon Young Yu ),김태희 ( Tae Hee Kim ),김정찬 ( Jeong Chan Kim ) 대한지질공학회 2010 지질공학 Vol.20 No.4

CO2 지중저장에서는 대량의 CO2를 장기간 안전하게 저장하여야하기 때문에 CO2 누출이 발생할 경우 CO2 지중저장의 목적이 달성될 수 없을 뿐만 아니라 주변지역으로 CO2가 확산되어 보건/환경/생태에 큰 영향을 미칠 수 있다. CO2 주입시 주입정을 통한 누출의 가능성이 가장 높기 때문에, 본 연구에서는 관정 시멘트에 crack이 발생하였다는 가정 하에 crack으로 CO2가 누출될 경우 CO2-H2O-시멘트 간에 발생할 수 있는 화학 반응을 지구화학 모델링을 통하여 예측하였다. 모델링 결과 CO2-plume이 진행됨에 따라 시멘트 페이스트를 구성하는 portlandite와 CSH(Calcium Silicate Hydrate)가 용해되고, 2차적으로 CSH의 침전과 calcite의 침전이 발생하는 것으로 예상되었다. 약 3년 후에는 침전물의 대부분을 calcite가 차지하고 약 30년까지 침전물의 대부분을 이루게 된다. 본 연구 결과는 CO2 누출 시 주입관정 내 시멘트에서 발생할 수 있는 화학적인 변화를 이해하고, 반응 모델은 누출을 방지하기 위한 시멘트 관련 연구/개발에 응용될 수 있을 것으로 기대된다. CO2 leakage from a geological formation utilized for CO2 storage could result in failure of the facility and threaten the environment, as well as human safety and health. A reactive transport model of a CO2-H2O-cement reaction was constructed to understand chemical changes in the case of CO2 leakage through a cement crack in an injection well, which is the most probable leakage pathway during geological storage. The model results showed the dissolution of portlandite and CSH (calcium silicate hydrate) within the cement paste, and the precipitation of secondary CSH and calcite as the CO2 plume migrated along the crack. Calcite occupied most of the crack after 3 year of reaction, which could be maintained until 30 years after crack development. The present results could be applied in the development of technology to prevent CO2 leakage and to enhance the integrity of wells constructed for CO2 geological storage.