• 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.

• 보존과학연구
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• 통권33호
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• pp.57-67
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• 2012

의성 탑리리 오층석탑은 박리박락, 입상분해, 표면변색 등 물리적 및 화학적 훼손이 발생하여 석탑의 표면이 심하게 훼손되어 있으며, 특히 주요 훼손영역에서는 염에 의한 백화현상이 발생하고 있다. 석탑에서 발생한 염의 SEM-EDS 분석 및 X-선 회절분석 결과, 대표적인 염은 석고로 나타났으며, 일부 영역에서 타라나카이트도 확인되었다. 석탑과 동일한 암석을 선택하여 염풍화 실험을 실시한 결과, 암석의 표면은 염 결정 성장과 함께 염에 의한 백화현상이 발생하였으며 내부는 미세균열 및 공극을 따라 염 수용액이 이동하고 결정화되면서 풍화(박리박락, 입상분해)되는 것으로 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제17권1호
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• pp.23-35
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• 2004

울산시 사연댐 상류에 위치하여 주기적으로 침수되는 퇴적암의 풍화특징을 연구하였다. 현장조사, 전자현미분석기, Χ-선 회절분석기 및 Χ-선 형광분석기를 이용하여 암석의 풍화조직 및 광물의 조성변화 조사를 통해 주기적으로 침수되는 암석의 기계적 및 화학적 풍화양상을 연구하였다. 수장암석의 풍화작용은 퇴적층리와 수직방향으로 발달한 파쇄대 및 균열과 박리현상과 같은 기계적 풍화작용이 현저하다. 이러한 물리적인 풍화현상은 물과 암석과의 접촉면적을 넓혀 화학적 풍화작용을 가속화시킨 결과 풍화대와 약풍화대에서 석영을 제외한 거의 모든 광물이 용해작용 또는 변질작용을 받았으며, 특히, 탄산염광물의 용해작용이 현저하여 약풍화대에서 조차 방해석이 완전히 용해되어 빈 공간으로 남아있다. 그러나 점토광물과 같은 이차광물의 형성은 미약한 특징을 보인다. 이 지역의 암석은 일정기간 동안 물에 잠긴 상태로 유지되고, 동결과 해빙이 반복됨으로써 물리적 풍화작용이 상대적으로 빠르게 진행되어 물의 침투가 용이한 투수성 구조를 형성하였고, 그 결과 탄산염광물의 용해작용이 급속하게 일어났다. 자유로운 물의 순환으로 인하여 용해된 원소들이 점토광물과 같은 풍화광물로 침전되지 않고 용탈됨으로써 암석조직이 이완되어 풍화작용이 가속되었다. 퇴적암중 풍화에 극히 약한 탄산염광물의 높은 함량이 강한 화학적 풍화작용의 주 요인으로 보인다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2002년도 춘계 공동학술발표회
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• pp.306-308
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• 2002

• 한국지형학회지
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• 제20권4호
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• pp.37-50
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• 2013

본 연구는 국내에서 발표된 풍화혈 연구들 중 타포니와 나마를 중심으로 연구 성과를 분석하고 이를 통해 새로운 풍화혈의 유형 및 앞으로의 연구 과제를 제시하였다. 이를 위해 1978년부터 2012년 2월까지 발표된 논문 34편을 분석하였고 그 결과는 다음과 같다. 연구 성과의 측면에서 보면, 풍화혈은 주로 화강암과 같은 조립질 암석에서 발달하지만 응회암과 편암 등의 다양한 암석에서도 발달하며 내륙산지와 해안지역에 주로 분포한다. 성인은 기계적 화학적 풍화와 염풍화가 복합적으로 작용하며 지질구조와 연관성이 높다. 유형 구분은 타포니와 나마를 각각 분류하였지만 형태에 대한 검증이 이루어지지 않았으며, 연구 방법은 초기에는 정성적인 분석에 치우쳤으나 90년대 후반부터 계량적인 방법이 시도되었다. 앞으로는 풍화혈의 발달과정 및 형태 그리고 발달에 영향을 미치는 인자가 무엇인지 암석의 구성광물, 풍화율, 수분과 염의 영향, 지리적인 위치에 따른 요인 등에 대한 연구가 정량적인 방법으로 이루어져야 할 것이다.

• 광물과 암석
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• 제34권4호
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• pp.255-264
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• 2021

한반도는 황사의 이동 경로에 있으나, 풍화와 침식이 활발한 산악 지형에서 황사의 퇴적을 확인하기는 어렵다. 이 연구에서는 설악산 알칼리장석화강암 토양의 세립실트(< 20 ㎛)에 점토광물 특성, 광물조성, 미세조직 분석을 실시하여 산악지역 토양 내 황사퇴적물의 존재 상태를 조사하였다. 이 지역 토양 세립실트는 기반암 유래 쇄설성 입자, 황사퇴적물, 그리고 이들의 풍화물로 구성되어 있다. 토양 내 황사기원 광물로 2:1 층상규산염, 녹니석, 각섬석, 녹염석, 함칼슘사장석이 확인되었다. 기반암인 알칼리장석화강암은 석영과 알칼리장석으로 구성되며, 알칼리장석 중 앨바이트가 부분적으로 풍화되어 소량의 깁사이트와 고령토 광물이 생성되었다. 산성토양환경에서 일라이트-스멕타이트 계열 2:1 층상규산염의 팽윤성 층간에 다핵 Al 양이온 종들이 교환 및 고정되어 히드록시-Al삽입점토광물이 생성되었다. 2:1 층상규산염 총량을 기준으로 평가하면 조사한 토양 세립실트 내 황사의 양은 70% 정도로 추정된다.

• 지질공학
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• 제27권1호
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• pp.67-79
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• 2017

암석내 화학종의 함량을 이용한 풍화지수는 암석의 풍화 정도와 2차 광물의 생성을 예측하는데 매우 효과적이다. 풍화의 과정은 암석의 종류에 따라 다르게 나타나는데 국내의 경우 화강암의 분포 면적이 넓은 이유로 풍화지수의 연구는 산성질 화성암에 편중되어 왔다. 이 연구는 쇄설성 퇴적암에 속하는 사암, 이암, 셰일의 전암분석(X-선 형광분석)을 이용하여 풍화지수들을 산정하고, 상관성 분석을 통해 지수들의 유의성을 검토하였다. 쇄설성 퇴적암 중 장석의 비중이 높게 나타나는 사암과 셰일의 경우 장석의 풍화를 나타내주는 Wp, CIA, CIW, PIA 풍화지수가 높은 유의성을 보였다. 화학적 변질지수(CIA)는 풍화경로와 변질점토의 생성을 예측할 수 있는 장점이 있으나 풍화 정도의 변별력을 높이기 위해 화학적 풍화지수를 동시에 고려하는 것이 효과적이다. 탄산염 계열의 광물이 포함된 경우 이에 대한 효과를 산정식을 통해 제거하지 못하였고 정확한 풍화지수 산정을 위해 X-선 회절분석 등을 통해 탄산염 물질의 함량이 높은 시료는 분석과정에서 배제해야 한다.

• 보존과학회지
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• 제29권3호
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• pp.249-259
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• 2013

이 연구에서는 암석용 강화제의 중장기적인 처리 효과를 입증하기 위해 동결-융해 및 염을 이용한 촉진풍화실험을 실시하였다. 시료는 열처리를 실시하여 세 등급으로 분류한 경주 남산화강암과 익산 화강암, 영양 사암 및 정선 대리암을 사용하였다. 강화처리는 3종의 강화제(Wacker OH 100, Remmers KSE 300, 1T1G)를 이용하였으며, 양생 후 500주기의 동결-융해 실험과 황산나트륨 포화 수용액을 이용한 50회의 염풍화 실험을 실시하였다. 동결-융해 실험결과, 균열의 성장에 따른 시료의 파괴가 나타났으며, 강화처리의 효과는 최대 약 200주기까지 유지하는 것으로 나타났다. 염풍화 실험 결과, 시료 표면에서 입자의 탈락이 발생하였으며 간극의 확장으로 인해 서서히 팽창하다가 붕괴되었다. 강화처리 시료는 미처리 시료와 비교하여 풍화에 의한 변화가 적은 것으로 나타났으나, 분무처리를 통해서는 지속적인 효과를 기대할 수 없는 것으로 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제21권4호
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• pp.331-339
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• 2008

경상북도 봉화군 일대 낙동강 상류에는 과거 십여 년전에 홍수로 이동되어 강변에 퇴적, 풍화된 광미퇴적층이 일부 장소에서 발견된다. 본 논문에서는 하천에서 심하게 풍화되어진 광미퇴적물에 대하여 광물학적 분석을 통하여 이차광물의 형성 및 특징, 그리고 이들과 연관된 중금속 유출특성에 대하여 연구하였다. XRD를 통하여 일차광물로는 석영, 장석, 운모류, 녹니석, 각섬석류, 활석, 휘석(요한세나이트), 황철석, 방해석이 동정되었다. 규산염 광물인 캐올리나이트의 경우 광미가 풍화되면서 추가로 생성될 수도 있지만 퇴적된 기간을 고려하면 원래 광미에 있던 것이나 토양에 있던 것이 이동된 것으로 추정된다. 또한 광미가 풍화되면서 생성된 광물인 이차광물로 침철석, 석고, 바사나이트, 자로사이트가 XRD를 통하여 동정되었다. 이차광물의 형성은 일차광물의 종류 및 pH 환경 등에 주로 영향을 받으며 황철석의 풍화에 의하여 황산염인 석고, 바사나이트, 자로사이트가 형성이 되었으며 또한 침철석의 경우도 황철석의 풍화와 밀접한 연관이 있다. Mn 산화물의 경우 SEM에 의하여 동정이 되었는데 침철석과 함께 석영 등 일차광물의 표면을 코팅하고 있는 것으로 나타났다. Mn 산화물의 경우 비정질에 가까우며 Mn을 함유하고 있는 요한세나이트의 풍화에 의하여 형성된 것으로 사료된다. 이 두 산화물들은 각각 검은색, 갈색 또는 붉은색의 광미 풍화물 색깔을 나타내는 주원인 광물로 추정된다. EDS 연구결과 침철석과 같은 Fe 산화물과, Mn 산화물의 경우 높은 농도의 Pb, Zn, As를 함유하고 있는데 이는 이들 산화물에 풍화에 의하여 유출된 중금속이 공침되거나 흡착된 결과로 실제하천에서 이들의 형성은 중금속의 거동을 어느 정도 제어하여 하천으로의 유출을 막을 수 있음을 보여준다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권3호
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• pp.141-147
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• 1998

본 연구는 괴산군 덕평리 지역의 지하수 수질과, 본 지역에 분포하는 혹색 셰일층과 탄층에 기인한 토양과 암석의 중금속 부화현상이 이 지역 지하수의 수질오염에 미치는 영향을 규명하고자 수행되었다. 본 지역의 지하수질은 지하수환경에서 일어나는 지질매체의 반응이 주로 규산염광물의 풍화인 경우와 탄산염광물의 풍화인 경우로 크게 구분된다. 규산염광물의 풍화가 주된 반응인 시료들은 음이온의 주성분이 SO$_4$$^{2－}$ 인 시료들과 Cl$^{-}$ 인 시료들로 세분가능하며, 이러한 수질특성은 지하수와 접하는 암석의 풍화특성에 관계되는 것으로 사료된다. 암석과 토양내 부화된 중금속에 의한 천부 지하수의 오염현상은 국내외의 먹는 물 수질기준에 비교하였을 때 발견되지 않았으나, 국지적으로는 산성폐수의 생성과 지하수환경으로의 유입이 발견되었다. 또한 질산성-질소에 의하여 수질기준의 2~3배에 달하는 오염이 밝혀졌으며, 오염원은 생활하수 내지 비료성분의 지하수내 유입으로 사료된다.