방사성폐기물 처분에서 미생물에 대한 연구는 최근에 중요한 연구 결과들이 지속적으로 발표됨에 따라 그 중요성에 대한 인식이 차츰 확대되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 방사성폐기물 처분에서 미생물의 역할과 영향들에 대한 연구결과 및 연구동향을 조사·분석하였다. 방사성폐기물 처분시스템에서 고려되고 있는 다중방벽들인 인공방벽과 자연방벽에서의 미생물들의 역할 및 연구결과를 정리하여 제시하였다. 인공방벽에서는 처분용기의 부식에 대한 영향과 압축된 완충재에서의 미생물의 생존가능성 및 역할에 대해 논의하였다. 천연방벽에서는 지하수 및 암반에 존재하는 미생물들의 역할을 자연유사연구 결과와 함께 정리하여 제시하였다. 또한 지하매질을 통한 핵종이동 및 지연특성에서 미생물의 역할과 다양한 작용과정들 및 영향을 최근 연구동향과 함께 분석하고 정리하여 제시하였다. 따라서 향후 심부 지하 환경에서 처분시스템의 거동 및 지중매질을 통한 방사성 핵종의 이동 등에 미치는 미생물의 영향에 대한 심도 있는 연구가 본격적으로 수행된다면 미생물의 중요성 및 역할에 대한 엄격한 평가를 할 수 있을 것으로 사료된다.

신선한 흑운모 및 인위적으로 풍화시킨 흑운모에 대한 우라늄 수착 실험을 실시하였다. 실험 이후, 원심분리하여 상등액은 유도결합플라즈마분광분석(ICP-MS)으로 우라늄 농도를 분석하였고, 고체시료는 X-선 회절분석(XRD) 및 주사전자현미경(SEM) 분석을 실시하였다. 3 mm 이하의 흑운모 시료를 7개월간 실험실에서 풍화시킨 후, 신선한 흑운모와 동일한 조건으로 pH 변화에 따른 우라늄 수착량을 구하였다. 낮은 pH(pH 3)에서는 흑운모에 대한 우라늄의 수착이 크지 않았지만, pH가 증가함에 따라 점차 우라늄 수착이 증가하는 경향을 보였다. 풍화된 흑운모의 우라늄 수착량은 신선한 흑운모에 비해 작았고 높은 pH(pH 11)에서는 그 차이가 더 심하였다. 풍화된 흑운모의 낮은 우라늄 수착특성은 광물 표면의 변화 및 주위 용존이온들의 화학적 거동에 의한 것으로 보인다. 풍화된 흑운모 시료에는 광물 표면에서 선호되는 흡착자리가 파괴되거나 용해되고 더불어 용존 이온들의 콜로이드화에 의해 우라늄-광물 표면 수착반응이 감소되는 것으로 보인다.

본 연구에서는 국내산 경주벤토나이트를 이용하여 제조한 벤토나이트 콜로이드에 대한 산화환원 반응에 대체적으로 안정한 다가 핵종인 Eu(III)와 Th(IV)의 실험적 수착 연구를 수행하였다. 수착실험에 대한 공시험을 수행하여 반응용기 벽면에 의해, 침전에 의해, 콜로이드 형성에 의해 손실된 핵종들의 양을 평가하였다. 그리고 이러한 손실들을 반영한 Eu(III)와 Th(IV)의 벤토나이트 콜로이드에 대한 수착분배계수 값을 구하고 조사하였다. 세 종류의 손실양을 반영한 벤토나이트 콜로이드의 순수한 수착분배계수 값은 pH 변화에 따라 Eu(III)의 경우 정도의 값을 가지고, Th(IV)의 경우 정도의 값을 가지는 것으로 관측되었다. 특히 Eu(III)의 경우엔 pH 5 이상에서 침전의 영향이 크게 나타났고, Th(IV)의 경우엔 pH 3 이후에 콜로이드 형성과 침전의 영향이 크게 나타났다. 따라서 주어진 농도에서 콜로이드 형성 및 침전 영향이 커지는 pH 이후에는 Eu(III) 및 Th(IV)과 같은 다가 핵종들의 정확한 수착분배계수를 구하기 위해서는 이러한 침전 및 콜로이드 형성과 같은 영향이 반영되어야 할 것이다.

돌나물 수집종간 생육특성과 비타민 C함량 및 항산화활성을 비교하기 위하여, 13 지역종을 포장에 삽목재배하였다. 금산, 부천, 용인, 포천 지역종은 줄기가 가늘고 초장이 길며, 잎은 좁고 긴 타원형으로 다른 지역종들과 형태적 차이를 보였으며, 완주와 군산 지역 종은 초장과 절간장이 짧고, 개화기에도 꽃이 피지 않았다. 비타민 C 함량은 407.8-434.4mg·kg-1의 범위로 광양, 부안, 완주, 군산 지역종에서 높았으나, 수집종간 유의한 차이는 보이지 않았다. 항산화 활성을 나타내는 전자공여능(EDA)은 생체추출물(45.0~66.5%)에서보다 동결건조 추출물(61.3~66.5%)에서 높았으며, 광양, 순천, 완도 지역종들이 다른 지역종에 비하여 높은 항산화 활성을 나타내었다. 비타민 C함량 및 항산화 활성은 광양 지역종에서 가장 높았다.

돌나물의 노지 가을삽식을 위하여, 줄기의 삽수 부위(상부, 중부, 하부) 및 삽식 방법(점파, 조파 산파)에 따른 월동전후 생육특성을 조사하였다. 삽수부위에 따른 삽목후 40일째의 월동전 생육은 상부 삽수에서 초장, 근장, 줄기수, 지경수, 지상부 생체중 및 건물중 등에서 유의하게 높았으며, 월동후 개화전(May 10th) 생육은 개체당 줄기수, m2당 지상부 생체중 및 건물중에서 하부 삽수보다 유의한 증가를 보였다. 삽식 방법에 따른 삽목후 40일째의 월동전 생육은 점파(10×10cm)가 조파나 산파보다 양호하였고, m2당 지상부 생체중 및 건물중도 점파〉산파〉조파 순으로 높았다. 월동후 생육(May 10th)은 개체당 줄기수, m2당 생체중 및 건물중에서 점파가 조파보다 유의하게 증가하였다. 돌나물의 가을 노지 삽식은 줄기 상부의 삽수를 이용하는 것이 월동 전후 생육 및 수량성에 유리하였으며, 삽식방법은 점파에서의 수량성이 가장 양호하였으나, 생력화를 위해서는 월동후 생체중에서 점파와 유의한 차이를 보이지 않은 혼파방법이 바람직할 것으로 기대되었다.

여름철 고품질 돌나물 생산을 위하여, 군산, 완도, 완주, 포항 등 4 지방 수집종을 재료로 차광수준(0, 30, 50, 70, 90%)에 따른 생육특성, 엽색 및 엽록순 함량 변화와 쓴맛의 변화를 삽목재배 35일 째에 조사하였다. 차광재배에 따른 초장, 마디수, 엽수, 줄기직경 등의 생육은 무처리보다 증가하였으며, 포항 지방종이 줄기직경이 굵고 곁가지가 적게 발생하며, 잎도 크고 웃자라는 경향이 적어 양호하였다. 생체중 및 건물중도 무처리보다 유의하게 증가하였으며, 건물중은 포항 지역종의 50% 차광에서 가장 높았다. 차광에 따른 엽색의 명도를 나타내는 L, b 값은 차광율이 증가할수록 낮아졌으며, SPAD 값은 50%-90% 차광 하에서 무처리보다 유의하게 감소하였다. 또한 차광재배에 따른 쓴맛의 변화도 차광율에 비례하여 낮아졌으며, 50% 이상의 차광하에서는 약간의 쓴맛만을 느낄 정도로 양호하였다. 따라서 여름철 돌나물 재배시 차광정도는 지상부 생육과 품질면에서 50%가 적합하였으며, 지역종간에는 포항 지방종이 차광재배에 대한 적응성이 높아 수량 및 품질 면에서 양호하였다.

돌나물의 수확후 저장온도가 저장성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 저장온도에 따른 생체중, 색상차, 엽록소 함량, 수분함량, 외관상 변화 등을 조사하였다. 생체중은 저장온도에 따라 8.7-25.3%의 감소를 보였으며, 저장온도가 높을수록 생체중 감소율도 높았다. 계통에 따른 생체중 감소는 포항지방종이 가장 컷으며, 완주 지방종의 변화가 비교적 적었다. 외관상 품질은 20℃에서 4일경, 10℃에서 6일경, 5℃에서 8일경부터 하위 잎에 변색이 나타나기 시작하였으며, 시간이 지남에 따라 서서히 부패하기 시작하였다 SPAD 값으로 비교한 엽록소 함량은 20℃와 10℃에서는 4일과 6일 후부터 급격한 감소를 보였으나, 5℃에서는 변화가 적었다. 잎의 색도 변화에서 명도를 나타내는 L값과 녹색-적색을 나타내는 a값은 저장온도가 높을수록 저장일 수에 따라 유의하게 증가하였다. 저장 후 10일째에 변색이나 부패한 돌나물의 비율은 저장온도가 높을수록 증가하였으며, 이는 수확시의 수분함량과 유의한 상관 관계를 보였다(P=0.01). 계통간에는 완주 지방종이 비교적 저장성이 높았으며, 군산, 완도, 포항 순으로 부패율이 높았다. 따라서 돌나물을 스치로폼 접시에 랩포장 할 경우, 5℃에서는 수확 후 8일까지 상품성을 유지한 상태로 저장이 가능하였다.

돌나물의 가을 삽목번식을 위한 적정 삽목용토와 삽목시기를 조사하기 위하여, 농가에서 손쉽게 구할 수 있는 밭흙, 강모래와 훈탄을 혼합한 삽목용토의 효과를 조사하였다. 밭흙과 모래를 1:1 또는 2:1(v/v)로 혼합하여 사용하는 것이 활착, 지상부 생육 및 뿌리발달이 양호하여 경제적이었다. 선발된 삽목용토(밭흙:모래=2:1) 를 이용하여 10~5cm 간격으로 가을 노지삽목을 실시한 결과, 9월 초중순에 하는 것이 뿌리 및 지상부 생육이 양호하고, 월동전 충분한 rosette를 확보 할 수 있어 안정적이었다. 따라서 가을 노지삽목 한계기는 9월 20일로서, 삽목시기가 늦을 경우, 이듬해 봄철 적정 수량을 확보를 위하여 삽수의 수량을 25-30% 늘려 밀식재배하는 것이 바람직하다.

밀양 23호/기호벼 유래 164 RILs(F17)을 이용하여, 종자의 휴면과 관련이 있는 수발아 저항성, 건열 저항성 및 종자수명을 검정하고, 이들 상호간 상관관계를 조사하였다. 출수 40일째에 밀양23호와 기호벼의 수발아율은 0%, 7%이었고, M/G RILs은 0~50.9%의 범위를 보였으며, 평균 3.2%였다. 90℃, 24시간 건열처리후 밀양23호와 기호벼는 99.2%, 37.6%의 발아율을 보였고, T50은 2.7일, 12.9일로 유의한 차이를 보였으며, M/G RILs의 평균 발아율은 72.4%였다. 상온저장 한 종자수명은 밀양23호는 수확후 3.5년까지도 80% 이상의 종자 발아율을 유지하였으나, 기호벼는 18개월 후부터 급격히 발아력이 감소하여(30%이하), 42개월 후 발아력을 완전히 상실하였다. M/G RILs의 종자활력은 수확후 42개월까지 71계통이 90%이상의 발아율을 보였다. 수발아 저항성, 건열 저항성 및 종자수명은 밀양 23호와 기호벼 간에 뚜렷한 품종간 차이를 보였으며, M/G RILs은 양친의 중간값에 가까운 평균값을 보였다. 건열저항성과 종자수명 간에는 고도로 유의한 정의 상관관계를 보였고, 수발아와 종자수명, 수발아와 건열저항성 간에는 부의 상관관계가 성립하였다.

한국원자력연구소 내 부지에 건설된 지하처분연구시설(KURT, KAERI Underground Research Tunnel)에 대한 기초적인 광물 풍화 및 지화학적 특성을 살펴보았다. 분석 대상 시료는 건설 과정중에 노출된 암석에 대해서 화학적 풍화에 따른 암석의 미시적인 변화를 현미경 및 화학성분 분석 등을 통해 관찰하였다. 풍화가 진행된 화강암의 경우 암석을 구성하고 있는 광물들 주변에 미세하고 작은 균열들이 발달하였다. 특히, 장석 광물의 풍화가 특징적으로 관찰되었고 광물 용해에 따른 Ca 성분의 선택적 용출 현상이 심하였다. 또한, 를 함유한 흑운모의 용해에 의한 성분의 용출에 의해 주변 광물의 미세균열에 이차생성물로 철산화물 침전이 두드러졌다. 광물내부로 부터 발생된 미세균열은 풍화가 진행되면서 점차 그 규모가 커지고 grain boundary를 따라 매우 먼 거리까지 확장되는 특성을 보여 주었다. 신선한 암석 이 풍화됨에 따라 암석 내에 존재하거나 용출된 화학 성분들은 이러한 미세 균열들을 통해 새로운 이차광물 생성에 관여하거나 그들과 상호 반응하면서 이동하는 것으로 추정된다.