• 광물과 암석
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• 제34권4호
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• pp.265-275
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• 2021

토양과 지하수에서 미세플라스틱과 나노플라스틱이 검출되면서 자연환경에서의 플라스틱 입자에 대한 거동 연구 필요성이 강조되고 있다. 자연환경에서 풍화과정을 통해 생성되는 2차 나노플라스틱은 그 양이 많을 것으로 예상되지만, 토양과 지하수 내 나노플라스틱에 대한 연구는 분석 기술의 제약으로 인해 플라스틱 거동 연구가 부족한 상태이다. 이번 연구에서는 수 ng/cm² 수준의 흡착량을 측정할 수 있는 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)의 광물표면-나노플라스틱 상호작용 규명연구 활용 가능성을 확인하였다. 일반 컬럼실험에서는 SiO₂ 표면과 폴리스티렌(polystyrene) 나노플라스틱의 흡착을 관찰하기 위해 담수나 지하수의 이온세기 수준을 넘거나 높은 농도의 나노플라스틱을 주입하는데, 이번 QCM 실험에서는 컬럼실험에서 측정이 불가능한 낮은 이온세기와 플라스틱 농도에서 나노플라스틱의 흡착량을 측정할 수 있었다. 광물표면과 나노플라스틱의 상호작용 나아가 토양과 지하수 자연환경에서 나노플라스틱 거동을 이해하는 데 QCM 연구가 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 한국광물학회:학술대회논문집
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• 한국광물학회.한국암석학회 2003년도 공동학술발표회 논문집
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• pp.15-15
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• 2003

Hydroxylapatite는 석회동굴 생성물의 표면이나 또는 생성정지선에서 쉽게 관찰할 수 있으며, 암적갈색을 띄고 있어 생성물의 흑화현상에 기여하고 있다. 특히, 박쥐 서식처나 그 주위의 동굴생성물 표면에서 다량의 hydroxylapatite가 관찰된다. 본 연구에서는 SEM-EDS와 EPMA, XRD를 이용하여 고수동굴(충북 단양군 가곡면 고수리, 천연기념물 제256호, 1976년에 개방), 성류굴(경북 울진군 근남면 장평리, 천연기념물 제155호, 1963년에 개방)과 기하동굴(강원도 평창군 미탄면 마하리, 미개방동굴) 내에서 채취한 hydroxylapatite 로 구성되어 있는 흑색 피각의 현미경적 조직을 연구하였다. Hydroxylapatite 피각은 모암(고수동굴과 성류굴에서는 calcite, 기하동굴에서는 calcite와 dolomite)의 표면에 약 0.3 mm의 두께로 존재하며 hydroxylapatite가 calcite와 dolomite를 교대하고 있다. 피각의 단면은 전자현미경하에서 비교적 밝은 부분인 hydroxylapatite와 상대적으로 어둡게 보이는 cellophane으로 구성되어 있다. Cellophane은 피각의 바깥 부위에 그리고 hydroxylapatite은 피각의 안쪽에 주로 분포하며 hydroxylapatite가 cellophane을 교대하고 있는 것으로 보아 cellophane으로부터 hydroxylapatite가 형성된 것으로 보인다. cellophane과 hydroxylapatite가 보여주는 조직을 구분하면: 1) 교질조직 (colloform texture) (두께: 1.2 ~ 3 $\mu\textrm{m}$, cellophane 층에 지름 0.5 ~ 1 $\mu\textrm{m}$의 voids가 존재), 2) 망상조직 (reticulate texture) (voids 크기 지름 0.5 ~ 1 $\mu\textrm{m}$), 3) 섬조직 (sea-and-island texture) (크기: 지름 2 ~ 4 $\mu\textrm{m}$) 등이다. Cellophane이 주로 분포하는 피각의 가장자리 부분에는 망상조직과 섬조직 및 void (지름: 약 10 $\mu\textrm{m}$)가 다량 존재하여, 망상조직과 void가 분포하는 곳에는 SO$_2$가 함유된다. 피각 표면에서 Ca, P, Si, Al 이외에 C와 S가 다량 함유되어 있는 막대모양의 박테리아 (지름: 1 $\mu\textrm{m}$, 길이: 1 ~ 10 $\mu\textrm{m}$)들의 집합체가 관찰되는데 박테리아가 피각 표면에 닿아 있는 부분은 박테리아 사이에 hydroxylapatite가 채워져 하나의 덩어리를 이룬다. 망상조직의 void의 크기와 박테리아의 지름이 비슷한 것으로 보아 망상조직은 박테리아 주위에 hydroxylapatite가 침전되고 그 후 박테리아가 있던 자리가 void로 남게 되면서 형성된 것으로 생각되며, 망상조직과 void에 존재하는 SO$_2$는 박테리아로부터 유래된 것으로 사료된다. 모암에는 P가 함유되어 있지 않기 때문에 hydroxylapatite의 P는 외부 물질(박쥐 분비물)에서 유래된 것으로 생각된다. hydroxylapatite 피각의 조직이 형태적으로 박테리아와 비슷한 것은 hydroxylapatite 생성에 미생물이 관여했다는 것을 암시한다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.403-412
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• 2009

이산화탄소의 지중저장이 가능한 것으로 알려진 대염수층에서, 과임계이산화탄소 접촉에 의한 대표적 규산염 광물인 장석류의 지화학적 변화를 규명하기 위해 고압셀 실험을 실시하였다. 단일 시료광물인 사장석($[Ca:Na_2]O{\cdot}Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$)과 정장석($KAlSi_3O_8$) 슬랩을 과임계이산화탄소를 형성하는 지중 조건을 재현한 고압셀 내부(100 bar, $50^{\circ}C$)에 고정시킨 후, 과임계이산화탄소와 30일 이상 반응시켰다. 고압셀 실험은 pH 8로 적정한 증류수(염수의 pH)를 포함한 과임계이산화탄소-염수-장석 반응과 염수를 제외한 과임계이산화탄소-장석 반응으로 구분하여 실시하였다. 반응 시간에 따른 장석의 표면 변화를 규명하기 위하여 광물 슬랩 평균 표면 거칠기 변화, 물 시료 내 용존 이온 변화, 반응 후 고압셀 내부에 형성된 침전물 성상을 규명하였다. 과임계이산화탄소-염수-장석 반응 실험 결과 사장석 표면의 평균 거칠기 값이 실험 전에는 0.118 nm에서 반응 30일 후에는 2.493 nm로 약 20배 이상 증가하였으며, 정장석 표면의 경우에도 표면 평균 거칠기 값은 0.246 nm에서 1.916 nm로 증가하였다. 이러한 표면 거칠기 변화는 SPM 이미지 사진에서도 관찰되어, 지중 대수층의 장석은 지중 주입된 과임계이산화탄소와 공극 내 존재하는 염수와 접촉하여 수 개월 이내에 용해/침전 반응이 진행될 것으로 판단되었다. 과임계이산화탄소에 의해 고압셀 내 물시료의 pH는 4로 떨어졌고, 사장석 슬랩 실험의 경우 물시료의 양이온 농도 분석 결과 $Ca^{2+}$와 $Na^+$ 농도가 75 mg/L, 50 mg/L로, 가장 많이 용해되는 것으로 나타났으며, 정장석의 경우 $Al^{3+}$, $K^+$, $Si^{+4}$, $Na^+$ 순으로 용존 이온 농도가 높았다. 고압셀 안에 침전된 고상 물질의 성분 분석결과 사장석 실험의 경우 Ca를 다량 함유한 무정형의 규산염 물질이었으며, 정장석의 경우에는 카올리나이트가 침전됨을 알 수 있었다. 염수를 제외한 과임계이산화탄소와 장석만을 반응시킨 셀실험의 경우에는 반응 시간에 따른 광물 표면의 평균 거칠기 값의 변화나 광물 표면의 용해현상도 거의 나타나지 않아, 물이 없는 환경에서 광물과 과임계이산화탄소와의 반응에 의한 광물의 상변화 정도는 현저하게 낮을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권5호
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• pp.207-216
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• 1997

암석학적 특징이 다른 골재를 사용할 때 콘크리트의 기본특성에 영향을 골재품질 시험과 함께, 화학분석, X.R.D, D.T-T.G.A S.E.M, 편광현미경, 실체현미경관찰등을 하여 조사하므로서 암질특성과 콘크리트의 기본특성과의 관계를 해석하였다. 연구결과, 운모 또는 점토계 광물과 같은 풍화광물이 혼재하지 않고 거대 결정을 갖ㄴ 화강암계 골재는 풍화 화강암, 안산암, 석회암, 골재에 비해 골재품질이 저조해도 작업성이나 강도특성이 우수하였다. 이는 골재의 표면거칠기와 구형도가 양호해 골재와 시멘트페이스트의 부착력이 강화되기 때문이며 고강도콘크리트제조를 위한 골재의 암질로는 거대 결정으로 구성되고 풍화광물이 없는 암질을 선정하는 것이 중요하다. 결정이 크고 풍화광물(운모, 점토계 고아물)이 혼재되지 않은 화강암 골재를 사용한 고강도콘크리트는 석회암, 안산암 골재를 사용한 콘크리트에 비해 150-200kg/$\textrm{cm}^2$이상의 강도증진과 작업성이 향상되었다.

• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2004년도 제19회 발표논문집
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• pp.78-91
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• 2004

염(Salts)은 일반적으로 가장 강력한 풍화요인 물질 중 하나이다. 염의 결정화(crystallization) 및 수화(hydration)작용은 석재의 화학적 풍화 뿐만이 아니라 물리적 풍화를 가속화 시킨다. 감은사지 석탑은 오랜 세월 대기 중에 노출되어 대기환경오염으로 인한 화학적 풍화 뿐만이 아니라 지리적으로 바다에 인접해 있어 바다에서 기원한 염화나트륨(NaCl)의 영향으로 다른 석조물에 비해 심한 물리적 풍화현상을 보이고 있다. 편광 현미경 및 SEM, XRD, XRF를 이용하여 석탑의 구성석재 및 염(salts)에 대한분석을 실시하였으며, 용출실험을 통해 얻은 용액에 대해서는 IC와 ICP-AES를 이용하여 분석하였고, 염류와 석재의 반응산물로 만들어진 염에 대해서는 정방위시료와 부정방위시료를 제작하여 분석하였다. 감은사지 석탑을 이루는 암석은 결정응회암으로 주 구성 광물은 사장석 및 정장석이며 소량의 석영 및 흑운모 등이 함유되어 있고 소량의 유리질 석기로 구성되어 있다. 석재의 표면에는 주 구성 광물들의 화학적 풍화로 인해서 생성된 2차 광물로 팽창성 점토광물인 스멕타이트가 존재하며, 대기오염물질과의 결합에 의해 생성된 대표적인 황산염인 석고$(gypsum,\;CaSO_4{\cdot}2H_2O)$, 소금(halite, NaCl), 해양기원 염류인 소금성분과 대기오염물질이 만들어낸 테나다이트$(thenardite,\;Na_2SO_4)$가 존재한다. 이들 염류는 일차적으로 암석의 표면에 백화현상을 초래하기도 하고, 대기 중의 오염물질과 결합하여 일부는 흑화현상을 보이기도 한다. 또한 암석 내 수분이 증가할 경우 이들 염들이 암석의 공극이나 열극을 따라 내부로 이동하여 subflorescence를 발생시켜 박락 및 박탈의 원인이 되었으며, 온도와 수분의 변화에 따른 이들 염(salts)의 수화 및 결정 작용 그리고 새로운 염(salts)의 침전작용을 반복하면서 석재 내부와 외부의 암석 및 결정에 균열과 미세열극 등이 생성되어 석재 자체의 구조적 안정성에 영향을 주고 있다. 따라서 감은사지 석탑은 지리적 환경 차이로 인해 일반적인 환경의 석조물들과는 다른 형태의 풍화양상을 보이고 있어서 풍화양상 및 풍화형태에 대한 정확한 연구와 이해를 바탕으로 보존대책이 마련되어야 한다.

• 미생물과산업
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• 제18권1호
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• pp.9-12
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• 1992

현대산업의 급속한 발전으로 에너지 또는 유용 광물자원의 고갈, 오염문제와 식량문제는 전지구적 차원에서 매우 심각해지고 있다. 지구표면의 대부분을 차지하고 있는 해양에는 풍부하고 다양한 생물자원과 광물자원이 아직도 대부분이 미개발 상태로 남아있다. 현재 전지구적 차원의 문제점을 해결하기 위해서 해양에 관한 연구개발은 세계 각국에서 활발하게 수행되고 있으며 최대의 관심사가 아닐 수 없다. 이와 같은 세계의 조류 속에서 일본 해양 생물공학 연구분야의 최근 움직임은 심상치가 않다. 따라서 일본의 최신 동향을 살펴보기 위해 본고에서는 일본 해양 생물공학 연구소와 해양과학기술센터에 관한 자료를 소개하고 우리의 대처방안에 대한 소견을 밝히고자 한다.

• 한국광물학회지
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• 제11권2호
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• pp.126-134
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• 1998

Surface site and areas of particles are geometrically calculated for the cubic structures to investigate how the surface sites vary with the variation of morphology and particle size. The numbers of surface site and area become smaller when the particles become equi-dimensional shape. The ratios of surface site to surface area are almost constant except the case of anion of fluorite structure. The ratios of the number of surface site to area are almost constant regardless of particle size except the size of up to 5 to 10 times of the unit cell dimension. This quantification method can be used to obtain data related to the surface reaction.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2004년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.372-374
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• 2004

최근들어 비금속광물의 구조적 특성을 이용한 활용분야가 매우 다양해지고 있다. 특히 판상광물은 차폐(은폐)력이 매우 우수하고, 층간특성을 이용한 흡착 및 저장특성이 매우 우수하다. 본 연구에서는 이와 같은 판상광물의 기본의 특성에 또 다른 기능성 물질을 흡착시킴으로써 부가적인 새로운 기능성을 갖는 친환경성 건축소재를 개발하고자 천연산 인상흑연 및 견운모를 기능성 모소재로 사용하고 미립화 및 표면 환경기능화를 위하여 BMK로 흑연입자 표면을 기능화하였다. 제조된 기능성 마감재인 닥터하우스를 모르타르에 도포하여 다양한 기능성을 측정한 결과 78% 이상의 유해가스(포름알데히드) 정화제거효과 및 99.9% 이상의 항균, 항곰팡이 효과를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제29권2호
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• pp.79-87
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• 2016

황사는 태양광, 대기 가스, 에어로졸, 해양생태계와 상호작용하여 지구 기후에 영향을 미치며, 광물특성은 이와 같은 황사와 환경의 상호작용 이해에 필수적이다. 이 연구에서는 2015년 2월 22일 인천광역시 덕적도에서 포집된 황사시료의 광물특성을 분석하였다. X선회절분석(XRD) 결과, 층상규산염광물이 총 62 wt%이었는데, 일라이트류 점토광물(일라이트 및 일라이트-스멕타이트 혼합층)이 55%로 함량이 가장 높았으며, 그 외 녹니석이 5%, 캐올리나이트가 2% 정도 함유되어 있었다. 비층상규산염 광물로서 석영 18%, 사장석 10%, K-장석 4%, 방해석 5%, 석고 1% 등이 함유되어 있었다. 주사전자현미경(SEM)과 에너지분산분광분석(EDS)에 의한 황사 개별 입자의 광물학적 분석에서도 유사한 조성이 얻어졌다. 황사의 주성분인 극미립 층상규산염광물입자에 대하여 투과전자현미경(TEM) 및 EDS 분석을 실시한 결과, 다양한 성분비율과 혼합양상을 보이는 일라이트류 점토광물이 주요 광물로 확인되었다. SEM 형태 관찰에 의하면 황사입자들은 점토광물이 주성분인 덩어리, 혹은 점토광물로 피복된 석영, 장석, 운모 입자들로 구성되어 있었다. 석고가 점토와 함께 황사입자표면에서 자주 관찰된 반면, 이전에 황사입자에 흔히 수반되는 것으로 보고된 섬유상 방해석은 드물어서, 황사 이동 중에 방해석이 산성대기오염물과의 반응에 의하여 석고로 변한 것으로 추정된다. 2015년 분석 결과는 황사와 환경의 상호작용 모델링을 위한 광물의 대표 특성 수립에 기여할 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제23권3호
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• pp.211-217
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• 2010

스카른 Zn-Pb-Cu 복합광석을 구성하는 주요 구성 광물의 정량분석을 목적으로, 마이크로 포커스 X-ray 단층촬영 장비를 이용한 스카른 복합광석의 3차원 비파괴검사를 수행하였다. X-ray 단층화상의 화상결함을 감소시키고자 제안된 화상보정법을 이용하여 화상들을 보정한 후에 3차원으로 재구성하였다. 주사전자현미경(SEM)에 의한 표면분석과 보정된 X-ray 단층화상을 비교하여 주요광물에 대한 CT 값의 범위를 결정하였다. 재구성화상 내 전체 광물의 체적비율을 분석한 결과, 황화광물 20.5%, 맥석광물 79.5%로 평가되었다. X-ray 3차원 단층화상 정량분석법은 광석 내 유용광물의 부존형상과 회수율 분석에 유용하게 적용될 것으로 기대된다.