동위원소비 적외선 분광법(IRIS)을 이용한 물 안정동위원소 분석

정윤영,고동찬,이정훈,고경석,Jung, Youn-Young,Koh, Dong-Chan,Lee, Jeonghoon,Ko, Kyung-Seok 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.6

Recently, stable isotopes (${\delta}^{18}O$ and ${\delta}D$) of water are increasingly analyzed using laser-based technologies. These methods have advantages over Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) in that they can be used for in-situ measurements and require much less maintenance and preparation work. Two types of laser-based methods are currently available, which have different analytical principles; OA-ICOS (off-axis integrated cavity output spectroscopy) and WS-CRDS (wavelength-scanned cavity ring-down spectroscopy). In the WS-CRDS instrument, water is vaporized at controlled environment and transferred to an optical cavity by nitrogen carrier gas, and stable isotopic compositions of water vapor are measured using the degree of absorbance of specific wavelengths and the ratios of attenuation time of the laser intensity with the sensitivity of ppb to tens of ppt level. In this study, we introduce the principle of the WS-CRDS technology and the performance results including stability and comparisons with Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) and suggest possible applications of various topics in isotope hydrology. 물의 $^{18}O/^{16}O$와 $^2H/H$ 조성을 레이저를 이용하여 분석하는 기술은 기존의 IRMS를 이용한 분석방식에 비해 간편한 시료 전처리, 쉬운 장비 유지보수와 현장에서도 응용이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 현재 사용되는 레이저 방식을 이용한 물의 안정동위원소 분석은 분석원리에 따라 OA-ICOS(Off-Axis Integrated Cavity Output Spectroscopy)를 이용한 방식과 WS-CRDS(Wavelength-Scanned Cavity Ring-Down Spectroscopy)를 이용한 방식으로 구분된다. WS-CRDS 방식은 기화된 물 시료를 질소 가스를 이용해 광학 공동(optical cavity)로 이동시킨 후 특정 파장에서의 동위원소체가 가지고 있는 흡수도와 레이저를 투과시켜 광학 공동을 투과하여 나오는 레이저 신호의 감쇠시간의 비측정을 통해 수 ppb에서 수십 ppt까지의 감도로 물의 안정동위원소 조성이 측정 가능하다. 이 연구에서는 WS-CRDS 방식의 분석원리와실제 물시료를 활용하여 기기의 안정성과 동위원소비 질량분석기(Isotope Ratio Mass Spectrometry; IRMS) 방법과의 교차분석을 포함한 기기 성능평가 결과를 소개하고 수리학 분야에서 다양한 주제에 대한 적용 가능성을 제시하였다.

산악 산림 소유역에서 선행강우지수를 이용한 하천유량 추정: 계룡산 용수천 상류

정윤영,고동찬,한혜성,권홍일,임은경,Jung, Youn-Young,Koh, Dong-Chan,Han, Hye-Sung,Kwon, Hong-Il,Lim, Eun-Kyung 한국지하수토양환경학회 2016 지하수토양환경 Vol.21 No.6

Variability in precipitation due to climate change causes difficulties in securing stable surface water resource, which requires understanding of relation between precipitation and stream discharge. This study simulated stream discharge in a small mountainous forested catchment using antecedent precipitation index (API) models which represent variability of saturation conditions of soil layers depending on rainfall events. During 13 months from May 2015 to May 2016, stream discharge and rainfall were measured at the outlet and in the central part of the watershed, respectively. Several API models with average recession coefficients were applied to predict stream discharge using measured rainfall, which resulted in the best reflection time for API model was 1 day in terms of predictability of stream discharge. This indicates that soil water in riparian zones has fast response to rainfall events and its storage is relatively small. The model can be improved by employing seasonal recession coefficients which can consider seasonal fluctuation of hydrological parameters. These results showed API models can be useful to evaluate variability of streamflow in ungauged small forested watersheds in that stream discharge can be simulated using only rainfall data.

환경추적자를 이용한 중규모 수계 내 하천수 유동 시스템 평가

정윤영(Youn-Young Jung),고동찬(Dong-Chan Koh),신우진(Woo-Jin Shin),이광식(Kwang-Sik Lee),오용화(Yong-Hwa Oh) 대한지질학회 2020 대한지질학회 학술대회 Vol.2020 No.10

토지이용 및 화산층서 특징을 고려한 제주도 남측사면 용천수의 오염취약성 평가

정윤영 ( Youn Young Jung ),고동찬 ( Dong Chan Koh ),강봉래 ( Bong Rae Kang ),고경석 ( Kyung Suk Ko ) 대한지질공학회 2010 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2010 No.1

산악소유역에서 강수 물안정동위원소 시공간적 변동 특성의 수문학적 적용성

정윤영(Youn-Young Jung),고동찬(Dong-Chan Koh),윤성택(Seong-Taek Yun),하규철(Koochul Ha) 대한지질학회 2016 대한지질학회 학술대회 Vol.2016 No.10

국내 지하수 동위원소 조성의 공간분포

정윤영(Youn-Young Jung),신우진(Woo-Jin Shin),이광식(Kwang-Sik Lee),고동찬(Dong-Chan Koh),고경석(Kyung-Seok Ko) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

지하수 내 안정동위원소 조성의 공간분포를 파악하는 것은 지하수 함양 및 유동을 평가함에 있어 근본적인 수문학적 정보를 제공해준다. 이에 본 연구에서는 전국에 분포하는 용천수와 다중심도관정 지하수를 대상으로 물 안정동위원소 조성의 공간분포 파악하고 이를 좌우하는 주요 인자들에 대해 파악하고자 하였다. 이를 위해 산지에 분포하는 용천수(127개소)와 국가지하수 관측망(330개소)을 대상으로 물시료를 채취하여 산소와 수소 동위원소 조성을 분석하였다. 분석된 용천수와 지하수의 동위원소 조성이 여름 강수선에 편중되어 있으며, 겨울 강수와 비교하여 상대적으로 낮은 d-excess의 범위(10.1 ~ 11.7‰)를 나타내었다. 해당 분석치를 활용하여 시각화한 국내 지하수 내 산소와 수소 동위원소 조성의 공간분포는 전반적으로 남서쪽에서 북동쪽으로 갈수록 점차 낮아지는 양상을 보였다. 이러한 지리적 특성에 따른 동위원소조성의 변화는 국내 주요 강과 지형적특성을 고려하여 분류한 8개의 수문유역에 따라 보다 세분화되었다. 이때, 각 수문유역에 해당하는 용천수와 다중심도 지하수의 산소 동위원소 조성은 위도 및 고도와 음의 상관관계를 나타내었다. 이는 국내에 분포하는 용천수와 관정 심도별 지하수의 동위원소 조성이 여름철 북태평양 기단으로부터 기원한 강우가 위도효과와 고도효과에 의해 영향을 받은 후 함양되었다는 것을 지시한다. 용천수 시료의 산소동위원소조성과 d-excess이 위도변화와 관계없이 음의 상관관계를 보이는 반면, 다중심도 지하수의 경우 위도의 변화에 따라 상관관계가 바뀌는 양상을 보였다. 국내 지형이 북동쪽으로 갈수록 점차 산지가 발달되는 양상을 보인다는 점을 고려하면, 고위도 지역에 분포한 다중심도 지하수에서 산소동위원소조성과 d-excess간 양의 상관관계는 지형성 강우의 특성이 반영된 mountain block recharge의 영향으로 판단된다. 이와 함께, 관정심도가 증가함에 따라 물동위원소조성이 용천수와 비슷해지는 것은 심부지하수에서 mountain block recharge의 상대적인 기여도 증가를 지시한다. 이 연구의 주요 결과들은 국내에 분포하는 지하수의 전반적인 물 안정동위원소 조성의 범위를 제공할 뿐만 아니라 여러 가지 수문학적 인자와 지하수 사이에 일어날 수 있는 현상을 평가하는데 주요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

지리 공간 자료의 다중회귀분석을 이용한 제주도 남측사면 용천수의 시기별 질산 성 질소 농도 예측

정윤영(Youn-Young Jung),고동찬(Dong-Chan Koh),강봉래(Bong-Rae Kang),고경석(Kyung-Suk Ko),유용재(Yong-Jae Yu) 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.2

제주도 남측사면에서 산악지역부터 해안지역에 걸쳐 분포하는 용천수에 대해 풍수기와 갈수기의 2회에 걸쳐 측정된 NO3 농도를 수리지질학적 인자 및 토지 이용 특성 인자를 포함하는 공간 변수들의 다중선형 회귀모형으로 예측하였 다. 용천수의 NO3 농도는 평균 20 mg/L이며, <0.02~86 mg/L의 범위를 보여 인위적 오염의 정도가 매우 다양하다. 공간 변수는 용천수를 중심으로 원형 버퍼를 설정하여 추출하였으며, 수정결정계수 증가율과 원형 버퍼의 제한점을 고려하여 반경 400 m를 최적 범위로 설정하였다. 선택된 회귀 모형들은 p-값과 더빈-왓슨 통계치에 근거하여 모두 통 계적으로 유의하였다. 설명변수는 수정결정계수, Cp (total squared error), AIC (Akaike’s Information Criterion)등 을 기준으로 선택하였으며 변수들의 유의성과 다중공선성을 확인하여 최적 회귀 모형을 제시하였다. 일부 용천수들은 이상치로 확인되었으나 전체 시료의 10%이내였으며, 이들은 원형 버퍼를 사용하는 다중회귀분석의 한계를 지시한다 고 할 수 있다. 변수의 유의성 기준으로 선정된 최적 회귀 모형의 결정계수는 이상치 제거 전이 0.74-0.79, 제거 후가 0.86-0.87의 범위로 높은 설명력을 보여주었으며, 자연지역 면적 비율이 용천수의 NO3 농도에 가장 큰 영향력을 가지 는 것으로 나타났다. 용천수 NO3 농도에 대한 인위적 토지이용의 영향력은 최적 버퍼 반경에서 두 조사 시기 모두 과수원 > 주거지역 > 밭의 순으로 나타났다. 이러한 결과는 제주도 남측사면 용천수의 수질이 수리지질학적 인자보다 는 토지 이용 특성에 크게 좌우됨을 지시하며, 용천수의 오염 취약성이 주변의 지표 오염원, 특히 과수원 분포에 민감 함을 보여준다. Nitrate concentrations in springs at the southern slope of Jeju Island were predicted using multiple linear regression (MLR) of spatial variables including hydrogeological parameters and land use characteristics. Springs showed wide range of nitrate concentrations from <0.02 to 86 mg/L with a mean of 20 mg/L. Spatial variables were generated for the circular buffer when the optimal buffer radius was assigned as 400 m. Selected regression models were tested using the p values and Durbin-Watson statistics. Explanatory variables were selected using the adjusted R2, Cp (total squared error) and AIC (Akaike’s Information Criterion), and significance. In addition, mutual linear relations between variables were also considered. Small portion of springs, usually <10% of total samples, were identified as outliers indicating limitations of MLR using circular buffers. Adjusted R2 of the proposed models was improved from 0.75 to 0.87 when outliers were eliminated. In particular, the areal proportion of natural area had the greatest influence on the nitrate concentrations in springs. Among anthropogenic land uses, the influence of nitrate contamination is diminishing in the following order of orchard, residential area, and dry farmland. It is apparent quality of springs in the study area is likely to be controlled by land uses instead of hydrogeological parameters. Most of all, it is worth highlighting that the contamination susceptibility of springs is highly sensitive to nearby land uses, in particular, orchard.

소규모 다중이용시설에서의 공기청정기 현장적용 성능평가

곽호찬(Ho Chan Kwak),정윤영(Youn Young Jung),김종철(Jong Chul Kim),방승기(Seung Ki Pang),손종렬(Jong Ryeul Sohn) 한국생활환경학회 2009 한국생활환경학회지 Vol.16 No.6

In this study, evaluated removal efficiency of indoor air pollutants such as PM₁? (particulate matter), TBC (total bacteria colony), HCHO (formaldehyde), TVOC (total volatile organic compound) by using air cleaner in smallsized crowd facilities. As the results, the removal efficiency of PM₁? and TBC were shown as 58% and 70%. And also HCHO and TVOC were shown as 60%, 70%. The statistic result of correlation analysis between incipient PM₁? concentration (no-air cleaner) and after 3 days (apllied air cleaner) PM₁? concentrations were significantly shown as correlated. And the result of correlation analysis between incipient TBC, HCHO, TVOC concentrations (no-air cleaner) and after 3 days TBC, HCHO, TVOC concentrations (appllied air cleaner) were significant shown as correlated. In these results, we suggest that air cleaners applied on small-sized crowd facilities can help to reduce of indoor air pollutants as effectively

공간변수의 다중선형회귀분석을 이용한 지하수 질산성 질소 농도 예측

고동찬(Dong-Chan Koh),정윤영(Youn-Young Jung),박원배(Won-Bae Park),하규철(Kyoochul Ha) 대한지질학회 2015 대한지질학회 학술대회 Vol.2015 No.10

지하수-지표수 상호작용 연구 성과와 전망

고동찬(Dong-Chan Koh),이은희(Eunhee Lee),정윤영(Youn-Young Jung),하규철(Kyoochul Ha) 대한지질학회 2018 대한지질학회 학술대회 Vol.2018 No.10