용존 6가 우라늄은 다양한 화학종으로 존재하며, 화학종의 분포는 수용액의 pH에 의존한다. 산성 및 중성 근처의 pH 환경 에서는 대표적으로 UO2 2+, UO2OH+, (UO2)2(OH)2 2+, (UO2)3(OH)5 + 화학종이 공존한다. 수용액 속에 비결정성 실리카가 콜로이드 성질의 부유입자 상태로 존재할 때 용존 화학종은 실리카 표면에 쉽게 흡착된다. 이 연구에서는 표면 흡착 화학종의 분 포가 용존 화학종의 분포를 따르는지 조사하였다. 시료의 pH 값이 3.5-7.5인 조건에서 3종의 용존 화학종(UO2 2+, UO2OH+, (UO2)3(OH)5 +)과 2종의 표면 흡착 화학종(≡SiO2UO2, ≡SiO2(UO2)OH‐ 또는 ≡SiO2(UO2)3(OH)5 ‐)의 시간 분해 발광(luminescence) 스펙트럼을 측정하였다. pH 변화에 따른 각 화학종의 스펙트럼 변화 양상을 비교한 결과로 표면 흡착 U(VI) 화학종의 분포는 용존 U(VI) 화학종의 분포와 다르다는 것을 확인하였다.

아메리슘(Am)은 사용후핵연료의 장기 방사성 독성에 크게 영향을 주기 때문에 고준위 방사성 폐기물 처분의 장기 안전성 평가에 필수적으로 고려되어야 할 원소이다. 분광학적 방법을 이용한 일부 악티나이드 원소의 화학반응 연구가 활발히 진행되고 있는 반면, 아메리슘에 대한 연구는 아직까지 미비한 상황이다. 이 연구에서는 고순도의 시료를 필요로 하는 화학반응 연구를 위하여 241Am 시료를 정제한 후, 액체섬광계수기와 감마선 및 알파선 스펙트럼을 이용하여 정량과 정성분석을 하였다. 액체 광도파 모세관 셀을 이용한 고감도의 UV-Vis 흡수 분광학과 시간분해 레이저 형광 분광학을 이용하여 Am(Ⅲ) 가수분해물과 옥살레이트(oxalate, Ox) 착물반응을 조사하였다. 산성조건에서 Am3+은 503 nm에서 최대 흡수봉우리를 보이며, 몰흡광계수는 424 ± 8 cm-1·M-1임을 확인하였다. 중성 이상의 pH 조건에서 형성되는 Am(OH)3(s) 콜로이드 입자에서는 506-507 nm 파장에서 최대 흡수봉우리가 관측되었다. Am(Ox)3 3- 착물은 Am3+에 비교하여 흡수 및 발광스펙트럼이 각 각 4와 5 nm정도 장파장으로 이동하였고 몰흡광계수와 발광세기도 크게 증가하였다. Am(Ox)3 3-의 발광수명은 23에서 56 ns으로 증가하였고 이는 Am(Ⅲ)의 내부권에 결합하고 있던 약 여섯 개의 물분자가 옥살레이트의 카르복실기로 치환되었음을 의미한다. 이 결과로부터 Am(Ox)3 3-은 각 옥살레이트 리간드가 두 자리 결합(bidentate)을 하고 있다는 것을 제안하였다.

KURT(KAERI Underground Research Tunnel) 지하수에 존재하는 천연 유기물질과 6가 우라늄(U(VI))화학종의 상호작용을 레이저 분광학 기술을 이용하여 조사하였다. 지하수 시료에 266 nm 파장의 레이저 빛을 입사시켜 자외선 및 파란색 파장 영 역에서 방출되는 천연 유기물질의 발광 스펙트럼을 관측하였다. 0.034-0.788 mg·L-1 농도 범위의 우라늄이 함유된 지하수에 서는 녹색 파장 영역에서 방출되는 U(VI) 화학종의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 지하수에 함유된 U(VI) 화학종의 발광 특 성(피크 파장 및 발광 수명)이 실험실에서 제조한 표준용액에 함유된 Ca2UO2(CO3)3(aq)의 발광 특성과 매우 유사하다는 것 을 확인하였다. 지하수에 존재하는 U(VI) 화학종의 발광 세기는 표준용액에 함유된 같은 농도의 Ca2UO2(CO3)3(aq)의 발광 세기에 비해 약하다. 표준용액의 Ca2UO2(CO3)3(aq)를 천연 유기물질이 함유된 지하수에 섞었을 때에도 Ca2UO2(CO3)3(aq)의 발광 세기가 감소한다. 이러한 현상의 원인을 지하수의 천연 유기물질과 Ca-U(VI)-탄산염 화학종의 상호작용으로 인해 비 발광성 U(VI) 착물이 형성되기 때문인 것으로 설명하였다.

본 연구의 목적은 휘발성 유기화합물(VOC)과 먼지(PM)의 배출원 프로파일로부터 화학종 분류를 할당하고, 성김 행렬 조작자 핵심 배출량 시스템(SMOKE) 내에 배출원 분류코드에 따른 배출원 프로파일의 화학종 분류와 시간분배계수를 수정하는 것이다. 기솔린, 디젤 증기, 도장, 세탁, LPG 등과 같은 VOC 배출원 프로파일로부터 화학 종 분류는 탄소 결합 IV (CBIV) 화학 메커니즘과 주 규모 대기오염연구센터 99 (SAPRC99) 화학 메커니즘을 위해 각각 12종과 34종을 포함한다. 또한 토양, 도로먼지, 가솔린, 디젤차, 산업기원, 도시 소각장, 탄 연소 발전소, 생체 연소, 해안 등과 같은 PM2.5 배출원 프로파일로부터 화학종 분류는 미세 먼지, 유기탄소, 원소 탄소, 질산염과 황산염의 5종으로 할당하였다. 게다가 점 및 선 배출원의 시간 프로파일은 2007년 수도권 지역에서의 굴뚝 원격감시시스템(TMS)과 시간별 교통 흐름 자료로부터 구하였다. 특별히 점 배출원에 있어 오존 모델링을 위한 시간분배계수는 굴뚝 원격감시시스템 자료의 NOX 배출량 인벤토리에 근거하여 추정하였다.

장수명 핵분열생성물인 79Se와 99Tc는 자연수 중에서 용해도가 클 뿐더러 음이온으로 존재하여 방사성폐 기물 처분장에서 주요 관심핵종들로 고려되고 있다. 본 연구에서는 KURT 지하수의 다양한 pH와 산화-환 원 조건에서 셀레늄과 테크네튬의 Solubility Limiting Solid Phase (SLSP)로 알려진 FeSe2와 TcO2의 용해 도를 측정하였다. 또한, 지화학코드를 이용하여 실험과 유사조건에서 이들의 용해도와 주요 화학종을 계 산하였다. 실험 및 계산으로부터 pH 8∼9.5와 Eh=-0.3∼-0.4 V 조건에서 FeSe2의 용해도는 1x10-6 mol/L 이하이며, 주 용해 화학종은 HSe-로 판단된다. TcO2의 경우는 pH 6∼9.5와 Eh<-0.1 V 영역에서 용해도와 주 용해 화학종이 각각 5x10-8∼1x10-9 mol/L와 TcO(OH)2로 나타났지만, Eh=-0.35 V조건에서는 주 용해화학종이 pH가 10.5∼12와 12이상에서 각각 TcO(OH)3 -와 TcO4 -로 계산되었다.

시간분해 레이저 유도 형광 분광학을 이용하여 UO22+, UO2(OH)+, (UO2)2(OH)22+, (UO2)3(OH)5+와 같은 우라늄(VI) 화학종 규명 연구를 수행하였다. 들뜸 파장의 변화에 따른 화학종 규명 감도를 조사하였다. 266 nm의 들뜸 파장을 이용할 경우, 나노 몰 농도의 U(VI) 화합물을 구분할 수 있는 화학종 규명 감도를 얻었다. 이온 세기가 0.1 M, pH가 1인 조건에서 UO22+ 이온의 형광 스펙트럼과 형광 수명을 측정하였다. 488, 509, 533, 559 nm 파장의 특징적인 형광 봉우리를 관측하였고, 측정한 형광 수명은 1.92±0.17 ㎲ 이었다. U(VI) 가수분해 화합물의 형광 스펙트럼과 형광 수명의 변화를 이 값을 기준으로 비교하였다. 장파장 방향으로 이동한 형광 봉우리와 길어진 형광 수명을 가진 가수분해 화합물의 특징적인 양상을 보고한다.