충남 청양군에 위치한 삼성광산은 견운모 광석을 채광하는 광산이다. 이 광산의 주변 지질은 선캠브리아기의 화강편마암과 운모 편암 및 호상 편마암, 그리고 이를 관입한 흑운모 화강암으로 구성되어있다. 견운모광체는 화강편마암내에 발달하고 있으며, 견운모화되는 과정은 모암의 구성광물이 변질되어 형성된 것으로서, 이들 광물이 순서적으로 견운모로 변질되는 현상을 관찰할 수 있었다. 즉, 정장석이 제일 먼저 견운모로 변하며, 그 다음으로 사장석, 석영, 백운모 등의 순서로 각각 변질됨을 알 수가 있었다. 견운모화작용이 진행되어 감에 따라 모암으로부터 견운모광체로 근접할수록 SiO$_2$, CaO, $Na_2$O는 감소하는 반면, $Al_2$O$_3$, $K_2$O 등은 증가한다. 견운모 광화작용은 쥬라기의 흑운모 화강암의 관입과 성인적으로 연관된 것으로 믿어진다.
견운모와 첨가제(LiNO3 혹은 TiO2)를 주입하여 구심력 기반의 유성밀으로 분쇄한 결과 분쇄 시간 10분 이내에 각각 중간경(D50) 2~3 ㎛(견운모 단독 혹은 견운모+LiNO3) 및 0.5~0.6 ㎛(견운모+TiO2)의 분쇄 산물이 취득되었다. 견운모 단독 분쇄시 초기에는 입도(D50)가 감소하다가 이 후 분쇄시간이 경과되면서 입자 간 응집으로 D50이 10 ㎛ 이상으로 증가하였다. 반면, 첨가제 주입시 초기 분쇄시간 경과에 따른 입도감소가 두드러졌으나 응집은 견운모 단독분쇄의 경우보다 활발하지 않은 걸로 보인다. 제타전위 측정 결과 첨가제 주입 시 견운모 단독분쇄 경우보다 분쇄 초반에는 pH에 따른 제타전위가 완만하였으나 분쇄 후반에는 단독 분쇄 시의 pH-제타전위 경향에 상대적으로 근사하였다. 또한 초음파 가진을 통한 해쇄실험 결과 해쇄시간 50분 정도까지만 입도 감소가 급격한 것으로 관측되었다.
분말형 견운모는 폐기물 재활용 차원에서 화학, 광물 분야에서 활발하게 연구가 이루어지고 있고, 비교적 저렴하게 구할 수 있는 재료이며, 일반 운모와 마찬가지로 낮은 열전도율을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 분말형 견운모를 활용하여 모르타르의 열전도율을 개선하고, 이를 통해 시멘트 복합체용 내화재료로서와 활용가능성을 확인하고자 하였다. 분말형 견운모를 혼입한 시멘트 모르타르를 제작하고, 이의 열전도율 및 고온 노출 전후의 압축강도를 비교 평가하여 내화성능을 규명하고자 하였다. 실험 결과에 따르면, 분말형 견운모를 혼입하는 경우 압축강도가 감소하는 것으로 나타났으며, 혼입량 증가에 따른 압축강도의 감소는 미미하였다. 분말형 견운모를 혼입하면, 열전도율이 감소하며, 600℃, 900℃, 1,200℃에 소성된 모르타르 시험체의 잔존강도가 플레인 모르타르에 비해 높게 나타났다. 실험 결과를 종합적으로 평가해 볼 때, 분말형 견운모는 시멘트 복합체용 내화 재료로서의 활용가능성이 존재한다고 결론지을 수 있다.
경북 봉화지역의 선캠브리아기 홍제사 화강암 내에는 견운모 광상이 분포한다. 이 지역의 대현광산과 성황광산에서 산출되는 견운모에 대하여 현미경 관찰, X-선회절분석, 전자현미분석, X-선형광분석, ICP분석 등을 통하여 지화학적 및 광물학적 특성을 조사하고 그 형성과정을 검토하였다. 이 지역 견운모광상은 열수변질작용에 의해 화강암을 모암으로 한 견운모화작용에 의해 형성되었다. 이곳에 나타나는 광물조합과 그 산출상태로부터 4가지치 변질대로 구분되었다. 이러한 변질대는 점이적인 열수변질작용에 의해 형성된 것으로 나타났다. 이곳에서 산출하는 견운모는 광물화학적으로 모두 일라이트에 해당되는 것으로 나타났으며, 다구조형도 모두 $2M_1$으로 매우 단순한 형태를 보였다. 거의 순수한 견운모 광석은 여러 색을 나타냈으나, 주화학성분이나, 결정구조에서의 차이는 나타나지 않았다. 미량성분을 검토한 결과 진한 녹색을 띠는 것은 Cr이 상대적으로 다량 함유되고, 흑색의 것은 Ti이 상대적으로 많은 것으로 나타났다. 모암인 홍제사 화강암내에서 견운모 광상이 발달하는 것은 단층과 같은 단열구조와 관련되는 것으로 나타났다. 엽납석 및 고령석 등의 다른 변질광물은 나타나지 않으며, 열극대를 따라 변질된 단순한 형태의 열수광상인 것으로 나타났다.
충남 청양군 정산면에 위치한 삼성광산은 견운모를 생산하고 있는 광산으로서, 이 광산 및 주변지역에서 산출되는 견운모에 대한 지질학적 및 광물학적 연구를 실시하였다. 이 연구를 위해 야외지질조사 및 편광현미경 관찰, X선회절분석, 전자현미분석, X선형광분석, 시차열분석, K/Ar 동위원소분석 등의 실내연구를 실시하였다. 삼성광산 지역은 선캠브리아기의 화강편마암이 넓게 분포하고 있으며, 같은 시기의 운모편암이 발달하고 있다. 견운모는 화강편마암의 열수변질 작용에 의해 생성된 것으로 사료되며, 원암의 주요 구성광물인 정장석 $\to$사장석$\to$흑운모의 순서로 변질된다. 견운모화가 진행되어 감에 따라 석영의 외곽부분에서 용해작용에 의한 만곡현상이 심화되다가 점차 사라진다. 견운모로의 변질작용이 진행됨에 따라 모암의 화학성분은 $SiO_2\;and\;Na_2O$ 함량은 감소하는 반면, $Al_2O_3\;and\;K_2O$는 증가하는 양상을 나타낸다. 견운모의 생성시기는 중생대 쥬라기이며, 이 시기는 화강편마암을 관입한 흑운모화강암의 관입시기와 잘 일치한다.
상동(上東) 광산(鑛山) 주위(周圍)에 분포(分布)되어 있는 순경(順鏡) 함주석(含朱錫)페그마타이트에서 백운모(白雲母) 및 사장석(斜長石)으로부터 변질(變質)된 견운모(絹雲母)를 채취(採取)하여, K-Ar법(法)으로 각(各) 광물(鑛物)의 연령(年齡)을 측정(測定)하였다. 백운모(白雲母)는 $1546.94{\pm}29.4\;Ma$, 그리고 견운모(絹雲母)는 $187.80{\pm}4.19\;Ma$로 밝혀졌다. 이 백운모(白雲母)의 연령(年齡)은 이 지역일대(地域一帶)에 분포(分布)되어 있는 다른 페그마타이트 내(內)의 백운모(白雲母)의 K-Ar 연령(年齡)보다는 젊은 것으로 나타났는데, 이는 페그마타이트내(內)에 있는 사장석(斜長石)이 견운모화(絹雲母化)될 때(약(約) 190Ma 경(頃)), 열수(熱水)의 열(熱)에 의(依)하여 백운모내(白雲母內)의 방사성원(放射性源) 알곤(40 Ar)이 일부(一部) 유실(流失)된 때문이라고 해석(解釋)된다.
견운모에 흡착된 니켈이온의 탈착과 재생특성에 관한 연구가 최적의 탈착제로서 선정된 $HNO_3$를 이용하여 수행되어졌다. 견운모에 흡착된 니켈이온의 탈리는 주사전자현미경과 에너지 분산형 X선 분광기에 의해서 확인 되어졌다. 20 mM의 농도에서 니켈이온의 탈착율은 100%였다. 또한, 투입된 흡착제의 양과 탈착제의 부피로서 정의되는 S/L비가 1.0내에서는 니켈이온은 완전히 탈착 되어졌으며 탈착 공정은 60분내에 빨리 일어났다. 마지막으로 재사용된 견운모를 이용하였을 때 4회까지는 니켈이온의 탈착율이 일정하게 유지되었다.
본 연구에서는 점토광물인 황토 지장수와 견운모 상등액을 이용하여 콩나물의 생장률과 무기이온의 함량을 비교하고자 하였다. 실험결과 콩나물의 총 길이는 견운모 상등액 콩나물이 황토 지장수에 비해 14.71%, 수돗물에 비해 50% 길었다. 또한 뿌리의 길이는 견운모 상등액 콩나물의 뿌리가 황토 지장수에 비해 36.05%, 수돗물에 비해 17.30% 길었다. 이는 견운모에 함유되어 있는 $K^+$ 성분과 미네랄이 식물의 뿌리에 작용하여 줄기도 윤기가 있게 성장을 한 것 같다. 견운모 상등액 콩나물의 경우 황토지장수로 재배한 콩나물에 비해 11.56%, 수돗물과 비교하여 13.48%의 많은 미네랄을 함유하고 있었다. 다양한 견운모의 농도를 이용하여 콩나물의 생장률과 미네랄 흡수량을 비교한 결과 100g/L의 농도에서 가장 좋은 생장률을 나타내었고, 미네랄의 흡수량은 100g/L와 200g/L가 비슷하여 경제적인 면을 고려한다면 100g/L의 농도가 콩나물을 재배하는데 적합하다고 생각된다.
보배광산의 광석광물은 주로 석영과 견운모로 구성되어 있다. 견운모는 이 광상의 각 변질대에서 산출되나, 그 정상에 의하여 조립질과 세립질로 구분된다. 각 변질대별 대표시료에 대한 결정광학적 특징은 유사하며, 단지 조립질 견운모의 경우 세립질 보다 $b^*$ 값이 약간 크다. 세립질 및 조립질 견운모의 평균구조식은 $K_{1.44}Al_{3.86}(Si_{6.35}Al_{1.65})O_{20}(OH)_4$과 $K_{1.71}Al_{3.82}(Si_{6.20}Al_{1.80})O_{20}(OH)_4$이며 조립질의 경우 백운모의 조성에 더욱 가깝다. 본 광산의 견운모는 혼합 층광물을 거의 함유하지 않으며(5% 미만), 이는 Ir와 DTA-TG 결과로 확인된다. 적외선흡광분석결과, 흥주석-납석대에서 산출되는 견운모의 $540{\sim}530cm^{-1}$ 영역의 Si-O 진동이 변질대 외곽에서 산출되는 견운모로 갈수록 낮은 진동수 쪽으로 이동하는 특징을 보인다. 변질대간 광석광물의 특징이 확실히 구별되지 않는 것은 은미정질 견운모가 기존에 고온에서 형성된 완정질 견운모를 치환하기 때문이며, 이는 석영 : 견운모간 몰비를 통해서도 알 수 있다. 두 광물의 존재비가 넓은 분포를 보이는 것은 변질의 정점을 지난 불규칙적이고 부분적인 반응이 계속 일어났음을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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