Measurement of soil phosphorus(P) that affects crop growth is important in regard to determining the amount of P to be top-dressed. Although numerous methods to measure soil P are available, they mostly implemented in a lab and require considerable time for analyzing. The objective of this study was to find a rapid way for Lancaster colorimetry to analyze soil P effectively and rapidly in a field. 20 soil samples each in Jinju and Geochang, Geongnam were collected and the experiment was conducted based on Lancaster. The colorimetric process can be divided into three stages: extraction, filtration and color development. To find reduced optimum extraction time, the soils were blended with a mixer at intervals of 30sec for 30sec to 2min. Syringe filters with the sizes of 0.45, 1 and 2㎛ and a syringe compressor were used for speed up of filtration. The extracted solutions with reagents were soaked in the bath with 30, 40 or 50°C at intervals of 30sec for 30sec to 2min for optimum rapid color development. Combined Rapid Lancaster(CRL) method was performed for the soil samples using the best results from each process, which was 30sec blending using a mixer, 0.45㎛ syringe filter and absorbance measurement after 2min immersion at 50°C. As a result of the CRL method, R2 for Jinju soil and Geochang soil showed 0.791 and 0.936 respectively when compared to the standard Lancaster method. Since there was no statistically significant difference between Lancaster and the CRL, it was considered that the CRL method could be used to analyze soil P as a substitute for Lancaster. Future study will be conducted with wet field soils in various regions.

본고는 각 표본집단(토양시료)이 모집단에 대하여 동일한 대표성을 갖게 산출하고 식물유체의 수량 비교시 통계적 유의성을 갖춘 계측치를 제시하고자 한다. 먼저 본고는 상대오차와 확률에 기초하여 여러 유적에서 채취된 토양시료 표본의 크기를 표준화하는 통계법을 제시하였다. 표본 크기의 표준화는 여러 유적에서 출토된 식물유체 간 수량의 차이가 단지 표본의 크기 차이에서 비롯됨이 아니라 문화적 원인 즉 식물 자원 이용상의 차이를 반영한다고 추정할 수 있는 근거를 마련한다. 통계적 대표성과 토양시료 채취는 기본적으로 군집표집의 일환이므로 토양시료의 수를 표본의 크기로 각 토양시료에서 추출된 종자의 밀도를 변수로 간주하였다. 이러한 표본 크기 표준화 방법을 남강댐 수몰지구 어은 및 옥방 유적 청동기시대 유구에서 출토된 식물유체에 적용하여 그 실효성을 타진하고자 한다. 또한 여러 표본(예, 유적, 유구)의 변수(종자 밀도)를 비교할 때 상이한 보존율과 복원율이 미치는 영향을 최소화할 수 있는 표본간 종별 중복비율을 모식도를 통해 제시하였다.

본 연구는 점 선원인 60Co, 137Cs 및 혼합부피선원을 이용하여 피크 대 컴프턴 비율, 연속체 배경 스펙트럼을 감소시키기 위해 저 에너지 peak부터 고 에너지 peak에서 측정된 측정치와 PENELOPE와 비교하였다. 또한, 저에너지 부근에서의 변화를 통해 후방산란, 컴프턴 단(compton edge)의 효율 변화를 PENELOPE와 비교하였다. 혼합부피 선원에서 나온 결과를 토양시료에 적용하여 억제와 비 억제(unsuppressed)모드에서 토양시료의 최소검출한계치가 얼마큼 감소하였는지 확인하고자 한다. 60CO(1,173 keV)의 저에너지 영역의 컴프턴 억제가 상당히 되었으며, 137Cs(661 keV) 피크에 대한 Compton edge의 RF는 2.8이다. 특히, 60Co 선원은 1,173.2keV와 1,332.5 keV의 coincidence 감마선을 방출하므로 컴프턴 억제는 대략 21% 감소하였다. 60Co 선원에서 방출되는 1,173keV와 1,332keV의 compton edge의 RF는 3.2, 3.4였으며 피크대 컴프턴 edge 비율은 8:1로 향상되었다. 그리고, PENELOPE와 비교했을 때 불확도는 2% 이내로 잘 일치하였다. Compton unsuppressed 모드에서 661 keV, 1,173 keV 및 1,332 keV의 MDA 값은 각각 0.535, 0.173 및 0.136Bq/kg이었으나, Compton suppressed 모드에서는 0.121, 0.00826 및 0.00728B/kg로 감소하였다. 따라서, Compton suppres sed는 배후방사능과 검출기 자체에 함유된 방사능을 줄일 수 있었다.

토양 시료 중에 극미량의 134Cs 방사능 농도는 지각 기원자연방사성 핵종들에 의한 background의 영향 및 피크간의 중첩 및 간섭으로 구분하기가 어렵다. 감마선 분광학에서 참 피크의 식별은 피크의 모양이 대체로 Gaussian임을 고려하여 smoothing에 의해 통계적 요동을 감소시켜 보거나 피크의 폭이나 솟아오름의 정도를 검사하거나, 저에너지 tailing 현상에 대한 함수를 추가하거나 Gaussian 함수자체를 변형시켜 확인 할 수 있었다. 그러므로 스펙트럼 분석에 대한 정보와 지식이 필요할 것으로 사료된다.

Compton suppression 장치는 Compton 산란 반응을 이용하여, 스펙트럼의 Compton continuum 부분을 억제함으로써 Compton continuum 영역 내에서의 감마선 피크들의 분석을 보다 명확하게 할 수 있게 해주는 장치이다. 표층토양 시료에서 검출된 인공 방사능인 137Cs과 자연 방사능인 40K핵종의 방사능 농도 값들에 대한 방사능 계수치가 백그라운드를 상회하는 측정값이 발생되거나, 불필요한 방해피크나 비해석 대상 피크에 대하여 검출된 표준선원의 방사능 농도 값들의 실측치에 대한 background를 비억제 스펙트럼(Compton Unsuppression)과 억제 스펙트럼(Compton suppression)을 적용시켜 측정 에너지에 대한 교정을 알고자 점선원인 137Cs을 거리별에 따라 측정하여, 몬테칼로 시뮬레이션과 비교 분석함으로서 효율적인 검출 능력을 얻고자 함이며, Compton 억제 인자를 보면 거리가 멀어짐에 따라 CSF 값이 클수록 더 많은 Compton suppression가 이루어졌음을 알 수 있고, 137Cs을 이용한 컴프턴 비억제 모드와 억제모드로 측정된 스펙트럼에서 컴프턴 연속에 의한 백그라운드가 감소함을 알 수 있었다.

우라늄(238U)의 붕괴과정에서 생성되는 방사성기체인 라돈(222Rn)은 발생원 중 토양에서 85 % 이상으로 토양의 공극률이 클수록 토양 밖으로 방출할 수 있는 가능성이 많은 동위원소이다. 라돈으로부터 인체를 보호하기 위해서 적절한 대책을 세우는데 무엇보다도 정확한 측정기술의 개발이 선행되어야 한다. 이에 본 연구는 고순도게르마늄(HPGe)검출기를 이용한 감마선 분광분석법으로 라돈을 측정할 경우에는 불안정한 자연방사능의 백그라운드 문제를 줄일 수있고, 라듐과 라돈의 딸 핵종들을 방사평형에 이르게 한 후 라돈 농도를 측정하였으며, 토양시료에서의 감마선 방출핵종 및 에너지 스펙트럼을 분석하였다.