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동해 울릉분지 해수의 현장 용존 메탄 분석에 사용된 심해용 수중 질량분석기

Deep-Ocean Mass Spectrometer (DOMS) for in situ analysis of dissolved methane in seawater from the Ulleung Basin, East Sea
지질학회지 제53권 제6호, 2017.12, 863-871 (9 pages)
DOI :10.14770/jgsk.2017.53.6.863
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초록
심해용 수중 질량분석기(Deep-Ocean Mass Spectrometer; DOMS)는 해수에 포함된 용존 가스(dissolved gases)를 현장(in situ) 분석할 수 있는 장비이다. 이 심해용 수중 질량분석기는 수심 4,000 m까지 사용할 수 있도록 제작되었는데, 동해 울릉분지에서 가스하이드레이트 해리(dissociation)에 따른 해수의 용존 가스 분포를 분석하기 위하여 사용되었다. 현장 분석은 수중에 심해용 수중 질량분석기를 투입하여 멤브레인 주입 장치(polydimethylsiloxane-based membrane inlet system)에 해수를 유입시킨 후에 이온화하여 고진공 상태에서 자동공진 이온트랩 질량분석기에서 질량 대 전하비(mass-to-charge)를 측정하는 방식으로 용존 가스를 분석한다. 본 연구에서는 가스하이드레이트 침니가 발달된 울릉분지 UBGH1-09 정점(수심 2,106 m)의 해수의 용존가스를 현장 분석하였으며, 분석결과 질소, 수소, 아르곤, 산소, 이산화탄소와 메탄이 검출되었다. UBGH1-09 정점의 해수에서는 열기원 가스하이드레이트에 포함되는 에탄, 프로판, 부탄은 검출되지 않았다. 앞으로 심해용 수중 질량분석기는 한반도 전 해역에서 용존 가스의 배경 값 조사와 가스 방출 지역에서의 장기간 용존 가스모니터링을 위한 현장 분석에 사용될 것이다.

Deep-Ocean Mass Spectrometer (DOMS) is designed for in situ quantitative analysis of dissolved gases in water column directly. DOMS is capable of being deployed up to 4,000 m water depth, and it is conducted to analyze dissolved gases distribution in seawater associated with gas hydrate dissociation in the Ulleung Basin, East Sea. In ocean, seawater samples flow into membrane inlet system of DOMS and the dissolved gases separated from the seawater through the membrane are ionized based on their mass to charge ratio (m/z), which are detected by an autoresonant ion trap mass spectrometer in high vacuum state. In this study, we performed in situ analysis of dissolved gases in seawater above site UBGH1-09 (2,106 m water depth) related seismic chimney features in the Ulleung Basin. The DOMS analytical signals were observed for nitrogen, hydrogen, argon, oxygen, carbon dioxide, and methane in seawater. No analytical signals of ethane, propane, buthane related thermogenic gas hydrate were detected in seawater above site UBGH1-09. DOMS will be used for the baseline survey of dissolved gases around the Korea Peninsula in seawater and long-term dissolved gases monitoring in the gas seepages region.

목차
요약
ABSTRACT
1. 서론
2. 심해용 수중 질량분석기의 구성
3. 심해용 수중 질량분석기의 운영
4. 결론
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