• 한국지반공학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.39-46
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• 2024

전 지구적 기후변화에 따른 용수확보 방안으로 인공함양 기법이 활용되고 있다. 함양률을 감소시키는 클로깅 문제는 인공함양 기법의 활용에 큰 장애가 되고 있다. 이 연구는 하천수 주입 과정에서 발생할 가능성이 있는 클로깅 평가를 위한 기초자료를 확보하기 위해 인공함양 예정 지역 충적층의 토양 조직과 광물 특성을 분석하였다. 충적층 쇄설성 입자의 주요 구성 광물은 석영, 정장석, 사장석, 흑운모 등이며, 공극을 충진하는 주요 2차 광물은 일라이트, 카오린나이트, Fe-산화광물이다. 2차 광물로서 탄산염 혹은 황산염 광물의 산출이 없는 것은 인공함양 실험 전인 연구 지역 충적층에서는 지하수와 지표수 간의 반응에 의한 화학적 클로깅은 발생하지 않았음을 시사한다. 인공함양 실험과 관련된 화학적 클로깅에 대한 평가를 위해 대수층 내 공극에서 2차 광물의 생성과 성장과 같은 충적층의 토양특성에 대한 모니터링이 필요하다.

• 한국광물학회지
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• 제15권2호
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• pp.95-103
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• 2002

본 연구는 일라이트-스멕타이트 혼합층광물(I-S)의 구조를 MacEwan 결정자 모델과 기본입자 모델을 통하여 살펴봄으로써, 팽창성(% $S_{XRD}$), MacEwan 결정자두께( $N_{CSD}$), 평균기본입자두께( $N_{F}$ ) 간의 관계를 정량적으로 해석하고자 하였다. 두 모델에 대한 비교를 통하여, % $S_{XRD}$, $N_{CSD}$, $N_{F}$ 는 서로 독립된 변수들이 아니고 I-S 구조 내에서 특정한 기하학적 관계를 가지고 있음을 알 수 있었다. % $S_{XRD}$는 단범위적층효과에 의해 $N_{CSD}$에 영향을 받고, $N_{F}$ 및 스멕타이트 층간개수( $N_{S}$ )와 $N_{s}$ =( $N_{F-}$1)/(100%/% $S_{XRD-}$ $N_{F}$ ) 관계가 성립함을 알 수 있었다. 특히, 이 관계로부터 % $S_{XRD}$와 $N_{F}$ 는 물리적으로 제한된 조건인 1< $N_{F}$ <100%/ % $S_{XRD}$를 만족해야 한다는 결과를 도출할 수 있었다. 본 연구는 이러한 물리적 제한조건을 이용하여, % $S_{XRD}$, $N_{F}$ , $N_{s}$ , 질서도 등을 종합적으로 해석하는데 유용할 것으로 사료되는 다이어그램을 제시하였으며, 금성산화 산암복합체에서 산출되는 I-S에 대한 XRD 자료를 이용하여, 이를 검증하였다. 또한, 자연상 I-S는 % $S_{XRD}$가 감소할수록, $N_{F}$ 는 물리적 상한조건인 $N_{F}$ =100%/% $S_{XRD}$에서 점차 멀어지게 됨을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 기본입자가 두꺼워질수록 적층능력이 감소하는 것에서 기인한 것으로 사료된다.다.하는 것에서 기인한 것으로 사료된다.다.

• 한국광물학회지
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• 제30권4호
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• pp.161-172
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• 2017

점토광물은 지하수 바닥부터 산림에 이르는 지구의 얇은 표면에 해당하는 '크리티컬존(critical zone)'에 존재하는 금속원소의 지구화학적 순환에 중요한 역할을 한다. 입자 크기가 매우 작은 점토광물에 대한 원자 수준(atomistic scale)의 연구는 지구화학적 순환 과정에 대한 정확한 기작(mechanism)을 규명할 수 있을 뿐만 아니라 재료개발과 같은 산업분야에도 응용될 수 있다. 원자 간의 페어 퍼텐셜(pair potential)을 파라미터화한 힘 장(force field)을 사용하는 분자동역학(molecular dynamics) 컴퓨터 시뮬레이션은 원자 수준의 정보를 제공할 수 있기 때문에 실험과 함께 점토광물의 결정구조와 반응도 연구에 사용된다. 점토광물 시뮬레이션을 위한 힘 장으로는 이팔면체(dioctahedral) 광물을 기반으로 만들어진 ClayFF 힘 장이 보편적으로 사용된다. 삼팔면체(trioctahedral) 광물 시뮬레이션에도 ClayFF를 사용하는 연구가 보고되고 있으나, 같은 광물을 계산하더라도 각 연구마다 다른 파라미터 값을 사용하고 있기 때문에 파리미터 선택이 시뮬레이션의 정확도에 어떤 영향을 미치는지 체계적인 테스트가 필요하다. 이번 연구에서는 삼팔면체 광물인 수활석, 리자다이트, 활석을 대상으로 팔면체 마그네슘(Mg)의 원자간 페어 퍼텐셜을 나타내는 파라미터 'mgo'와 'mgh'를 각각 사용하여 분자동역학 시뮬레이션 계산결과를 비교하였다. 격자상수, 원자 간의 거리 등 삼팔면체 점토광물의 결정구조는 주어진 두 가지 파라미터에 관계없이 거의 일정한 결과를 보여주었지만, 진동 파워 스펙트럼(vibrational power spectrum)으로 계산한 수산기의 진동수는 파라미터에 따라 상대적으로 뚜렷한 차이를 보였다.

• 한국광물학회지
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• 제6권2호
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• pp.94-104
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• 1993

둔전-백전지역의 금-은, 안티모니 광상에서 산출되는 에렉트럼의 전체 조성범위는 22.6~69.5 atom% Ag로서 각 광상마다 조성의 차이가 있을 뿐 아니라 동일광상에서도 광화시기 및 에렉트럼을 수반하는 광물군에 따라 Ag의 함량이 서로 다르다. 둔전 북광상에서 산출되는 에렉트럼의 조성은 22.6~29.5 atom% Ag의 좁은 범위를 보이며 I기의 것이 II의 것에 비하여 Au의 함량이 높다. 둔전 남광상에서 산출되는 에렉트럼의 조성범위는 33.6~69.5 atom% Ag이고, 백전광상의 것은 35.6~63.5 atom% Ag로서 에렉트럼의 수반광물에 따라 Ag/Au 비가 달라진다. 전반적으로 에렉트럼의 한 입자에서도 Au와 Ag는 조성비를 달리하며 입자의 중앙부에서 외각부로 갈수록 Ag의 함량이 증가하는 경향이 있다. 또한 에렉트럼 정출 당시의 생성온도, 염농도, $fs_2$가 높을수록 에렉트럼의 Ag/Au 비가 낮고 base metal 유화광물과 공존하는 에렉트럼이 Ag 광물과 공존하는 것보다 Ag/Au 비가 낮다. 둔전광산 남, 북광상의 에렉트럼에는 Cu; 0.20~1.92, Bi; 0.35~0367, As; 0.70~1.19 atom%가 포함되어 있으며 Cu는 Ag의 함량이 증가할수록 감소하며 Bi와 As는 Ag가 증가함에 따라 높아진다.

• 한국토양비료학회지
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• 제15권3호
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• pp.188-193
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• 1982

분말황산가리(粉末黃酸加里)와 입도(粒度)를 달리한 수종의 광물분말(제오라이트, 활석(滑石), 사문석(蛇紋石))을 혼합(混合) 또는 피복(被覆) 조입(造粒)하여 그 조입율(造粒率)과 물리적(物理的)인 특징(特徵)을 조사(調査)한 결과(結果) 3종(種) 광물 공(共)히 조입율(造粒率)을 향상(向上)시켰으며 활석(滑石), 제오라이트 사문석(蛇紋石) 순(順)으로 조입율(造粒率)이 양호(良好)했고 광물분말 50%까지는 많이 섞을수록 조입율(造粒率)이 증가했다. 조입(造粒)은 물로 가능하며 황산가리(黃酸加里)로만 조입(造粒)할 경우보다 제오라이트와 사문석혼합물(蛇紋石混合物)의 조입(造粒)에는 물이 많이 소요(所要)되나 활석(滑石)의 경우는 감소(減少)했다. 제오라이트는 조입입자(造粒粒子)의 경도(硬度)를 증가시키지만 나머지 광물은 경도(硬度)를 불량(不良)하게 하며 피복조입물(被覆造粒物)은 혼합조입물(混合造粒物)보다 더 쉽게 깨졌다. 낙하파양율(落下破壤率)도 제오라이트가 가장 낮고 혼합비율(混合比率)을 높일수록 더욱 감소(減少)시키며 타광물은 오히려 불량(不良)하게 했다. 피복조립입자(被覆造粒粒子)의 경우는 혼합조입(混合造粒)의 경우와 큰 차이가 없었다. 탈분율도 제오라이트로 혼합(混合), 혹은 피복조입(被覆造粒)할 경우 크게 개선(改善)되었다.

• 한국광물학회지
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• 제19권4호
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• pp.355-361
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• 2006

국내에서 인공쇄석사의 점유율은 30% 이상이며 계속적인 증가추세에 있다. 국내 인공쇄석사는 주로 화강암류를 그 원암으로 이용하고 있다. 인공모래 제조공정 중에 생기는 스러지(63마이크론 이하입자)는 침전제를 이용하여 분리하며, 그 양은 중량비 15% 내외이다. X-선 회절분석에 의하면 스러지 구성광물은 석영, 장석류가 3/4 이상을 차지하며, 그밖에 방해석 등과 각종 점토광물류를 포함한다. 점토류 중에는 운모 및 고령토류가 우세하고, 녹니석, 질석과 함께 스멕타이트류도 포함된다. 쥬라기 화강암류에서 발생되는 스러지는 대체적으로 백악기의 것에 비해서 더 많은 고령토류, 녹니석 및 질석류를 포함한다. 화학조성에 있어서도 화강암류와 스러지의 사이에 명확한 차이를 보여준다. $SiO_2$ 및 $Na_2O$ 성분 외에는 스러지가 화강암 원석류보다 더 높은 함량을 나타내어, 그들이 풍화작용에 의한 증가임을 나타낸다. 스러지에 대한 입도분석에 의하면, 토양조직 분류에서의 Silt loam 정도에 해당하며, 변수두 투수실험에 의해 측정된 수리전도도에 의하여서도 silt 및 sand가 우세하게 포함된 특성을 나타낸다. 이와 같이, 현재 우리나라에서 버려지고 있는 스러지는 silt 및 점토입자함량에 의하여 불투수성을 야기하므로 산업폐기물로 간주되어 환경오염물로 분류되고 있다.

• 한국광물학회지
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• 제15권3호
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• pp.221-230
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• 2002

화강암질 편마암의 풍화단면에서 풍화초기에 흑운모-질석-캐올리나이트로의 변질과정을 보여 주었으나, 지표층으로 가면서 질석 중간 상이 거의 인지되지 않고 흑운모-캐올리나이트 변질과정을 나타낸다. 흑운모의 풍화작용에 의해 생성된 1:1 규산염 층상광물은 캐올리나이트와 할로이사이트이며, 다른 메커니즘에 의해 형성되어 각기 다른 풍화조직을 보여준다. 캐올리나이트화작용은 입자의 가장자리로부터 내부로 진행되었다. 변질과정에서 $10\AA$의 흑운모 다층과 $7\AA$의 캐올리나이트 다층이 교호하고 있고, 두 상의 c-축이 일치한다. 변질된 캐올리나이트의 가상은 흑운모 입자의 외곽선에 기준하여 부피의 변화 없이 일정하고, 많은 공극이 벽개면을 따라 발달해 있어 판상의 캐올리나이트는 흑운모와의 1:1의 엽층 대 엽층 교대작용에 의해 형성된 것으로 보인다. 할로이사이트화작용은 흑운모의 엽편들은 보다 얇게 분리되어 벽개면에 수직방향으로 휘어져 렌즈상의 공극을 형성하고, 할로이사이트는 그 가장자리에서 외곽 방향으로 부채모양으로 발달하여 할로이사이트의 가상은 흑운모 입자의 현저한 부피 증가를 초래했다. 관상의 할로이사이트는 사장석의 용해작용에 의한 외부용액으로부터 Si와 Al을 공급받아 흑운모의 표면에 침전되어 성장되었다 이렇게 형성된 할로이사이트는 비정상적으로 높은 Fe(~11%)를 함유하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.249-256
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• 1998

결정입자 크기와 광물구성 분포가 른 포천화강암, 거창화강암, 상주화강암을 실험 대상으로 선택하여 $600^{\circ}C$까지 예열처리하였다. 예열에 따른 열균열의 발생 정도를 조사하기 위하여 연마편에 대한 반사현미경 관찰을 실시하였으며, 예열시험편의 변형거동에 열균열이 미치는 영향을 평가하기 위하여 단축압축시험을 수행하였다. 현미경 관찰 결과에 의하면 암종에 관계없이 $600^{\circ}C$예열시험편의 결정 경계부에서는 대부분 경계균열이 발생하였으며, 많은 결정입자에서 입자 내 균열고 관찰되었다. 특히, 입자 내 균열은 거창화강암과 포천화강암에서 현저히 많은 것으로 나타났다. 예열시험편에 대한 단축압축시험 결과 일정한 응력수준까지 음의 횡변형율이 발생하는 비정상적인 변형거동이 나타났으며 이로 인해 음의 포아송비기 발생하였다. 음의 횡변형율은 예열시험편의 냉각과정동안 결정입자의 유발된 잔류응력에 의해 발생하는 것으로 생각된다.

• 한국광물학회지
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• 제15권1호
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• pp.33-43
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• 2002

전북 익산지역의 한우사육에 사용한 황토를 gravel, sand, silt, coarse clay, fine clay으로 입도분리하여 각 분리된 시료에 대해서 광물성분 및 화학적 특성 등을 검토하였다 광물성분의 분석 결과, gravel과 sand에는 석영과 장석이 주로 포함되고, clay와 silt떼는 카오린광물 및 일라이트 등의 점토광물이 우세하며, 산화철광물은 fine clay에서 주로 포함된다. 주성분원소에서는 입경이 작은 시료일수록 Al, Fe, $H_2O$의 함량이 증가하여 점토광물의 함량 증가와 잘 일치하였다. 미량성분원소에서는 Zn, Rb, Sr, Ba, Pb등이 입도에 따라 큰 함량 차이를 보였다. Ba, Sr은 장석이 많은 sand에 다량 함유되어 주로 장석에 존재하는 것으로 나타났다 본래 황토 시료에 상당량 함유된 Pb 및 Sm은 입도분리된 시료에는 적은 함량을 나타내어, 입도 분리 과정에서 제거되기 쉬운 형태로 존재하는 것으로 보인다. Nb, La, Th, Ce 등은 silt 시료에 가장 많은 함량을 보였다. 이들 이외의 거의 모든 원소에서 점토광물의 함량이 많이 함유된 작은 입도시료에서 미량원소의 함량이 증가하는 경향 나타나 이들 대부분이 점토광물내에 주로 존재하는 것으로 보인다. 교환성양이온 함량과 산 및 알카리에 의한 용탈 원소 함량 등은 입자가 작은 점토시료에서 높게 나타났다. 따라서 가축사료 등 황토의 활용에 있어서 천연상태의 황토를 그대로 사용하는 것보다는 입도 분리에 의한 정제를 행한 미립의 점토분을 주로 사용하는 것이 황토의 이온교환성, 원소 용탈성, 흡착성, 흡수성 등의 특성을 향상시킬 수 있을 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 1997년도 총회 및 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.30-38
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• 1997

고속도로변에 설치된 retention pond는 drainage system의 일부분으로 우기에 빗물의 양을 조절하고 고속도로 노면에서 운반되어 retention pond에 유입된 오염된 입자를 침전, 제거시키기 위해 설치되었다. 빗물에 입자상태로 이동된 납, 아연, 카드뮴를 제거하기 위해 설치된 retention pond의 효과를 평가하기 위해 수리지질학적 연구 및 부유퇴적물의 물리화학적 특징을 규명하기 위한 연구가 수행되었다. 부유퇴적물과 비교하기 위해 심하게 오염된 roadside soil과 오염되지 않은 background soil에 대해서도 연구가 수행되었다. 부유퇴적물의 중금속함량은 background Sologne soil에 비해 원소에 따라 2-8배 높다. 그러나, roadside soil의 중금속함량은 부유퇴적물에 비해 7-26배 높다. Sequential extraction methods를 이용하여 분석한 결과 심하게 오염된 roadside soil에 존재하는 납, 아연, 카드뮴은 대부분 쉽게 용해될 수 있는 상태 (Fraction FII, FIII)로 존재하며 반면에 규산염광물과 수반되는 금속함량의 비율은 매우 낮다. 부유퇴적물에서는 규산염광물과 수반되는 금속함량이 전체 금속함량의 1/3까지 크게 증가한다. Roadside soil 과 부유퇴적물사이의 중금속함량 차이가 매우 큰 것은 중금속의 대부분이 retention pond에 이르기 전에 고속도로변과 배수로 일부에 축적되어 모두 상실하기 때문이다.