• 지질공학
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• 제13권1호
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• pp.1-16
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• 2003

대구시에 분포하는 함안층, 반야월층, 주산 안산암질암, 팔공산화강암 지역의 지하수는 암석의 광물 및 화학조성에 따라 지화학적 특성이 구분된다. 대부분의 용존물질 함량은 안산암과 화강암보다 함안층과 반야월층에서 높게 나타나며 특히 $HCO_3^{-}$와${\;}SO_4^{2-}$의 함량이 매우 높은 분포를 보여준다. 퇴적암 지대의 지하수에서 $Ca^{2+},{\;}Mg^{2+},{\;}HCO_3^{-}$의 함량이 높다는 것은 탄산기를 포함하는 물이 방해석과 반응하거나 장석류의 풍화와 같은 화학적 반응의 결과이다. 파이퍼도에 의하면 함안층은 $CaSO_4-CaC2$형에 우세하게 점시되고 반야월층은 $CaSO_4-CaCl_2$형과,${\;}Ca(HCO_3)_2$형에 같이 점시된다. $Ca(HCO_3)_2$형은 주로 방해석의 용해에 의해서 형성되고, $CaSO_4-CaCl_2$ 형은 황석의 산화에 기인하는데, 일부는 인위적인 오염원의 영향을 받기도 한다. 요인분석 결과에 의하면 3개의 요인으로 추출 및 계산된다. $SO_4^{2-},{\;}Na_+,{\;}Ca^{2+},{\;}Fe$의 규제를 받는 요인 1은 방해석, 사장석의 용해 및 황철석의 산화로 설명되고, $HCO_3^{-},{\;}Mg^{2+}$의 규제를 받는 요인 2는 Mg-탄산염광물의 용해와 돌로마이트화 작용을 설명한다. $Cl^{-},{\;}K^{+},{\;}NO_3^{-}$의 규제를 받는 요인 3은 공장폐수를 포함하는 인위적인 오염원의 영향으로 추측되며 금호강 주변의 공업단지 및 주거지역은 요인 3에 대한 점수가 높은 분포를 나타낸다.

• 보존과학회지
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• 제37권5호
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• pp.411-425
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• 2021

원주 법천사지 지광국사탑은 조성시기와 대상이 명확하며, 뛰어난 장엄조각과 화려한 문양이 새겨진 고려시대를 대표하는 승탑이다. 그러나 한국전쟁 당시 폭격으로 파손되어 1957년 시멘트와 철근 등으로 수리·복원하였으며, 오랫동안 복원부 모르타르의 영향으로 원형부재 표면에 손상이 진행되고 있었다. 이러한 손상원인을 확인하기 위해 복원부 모르타르와 원형부재의 풍화산물인 표면오염물을 분석하였다. 복원부 모르타르에서는 수산화칼슘, 방해석, 에트링자이트, 이수석고를 확인하였으며, pH측정과 중성화 반응검사를 통해 모르타르는 열화가 진행 중임을 알 수 있었다. 표면오염물 분석에서도 난용성 물질인 방해석, 이수석고가 확인되었고, 현미경 관찰을 통해 조암광물 사이에서 부피 성장 중인 모습도 관찰되었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 표면손상 기초 해석을 위해 염 결정 형성에 큰 영향을 미치는 칼슘과 황의 함량을 P-XRF를 이용하여 반정량 분석하였으며, 모르타르의 영향을 받은 탑신석과 영향을 받지 않은 상층기 단석을 비교하여 교차 검증하였다. 그 결과 해당 원소들이 탑신석의 표면손상에 직접적으로 관여한 것으로 판단된다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권1호
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• pp.91-102
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• 2022

남해 해상 국립공원의 신수도는 다양한 형태의 지질구조와 화성활동, 화석 등을 관찰할 수 있어 지질학습과 지질관광에 적합한 곳이다. 본 연구에서는 2015개정 과학과 교육과정의 핵심 요소를 분석하여 신수도의 8지점 지질명소를 탐색하고 3D 파노라마 야외학습장을 개발하였다. 신수도의 지질명소 탐색을 통한 3D 파노라마 야외학습장은 3단계 야외학습 모형에 따라 개발하였다. 8차시로 구성된 3D 파노라마 야외학습장은 모둠별 협동 학습으로 구성하여 자율적인 탐구 활동이 이루어지도록 하였다. 석회암 단괴, 박리작용, 염풍화 작용, 천공 조개 구멍, 퇴적구조와 퇴적환경, 공룡의 서식지, 화산활동을 통한 지질학습과 더불어 창의와 인성을 학습할 수 있는 융합 교육이 실현될 수 있도록 구성하였다. 5명의 전문가에 의해 델파이 분석방법을 활용하여 수정 및 보완되었고, 개발 목적과 방향에 대한 타당성을 검증받았다. 3D 파노라마 야외학습장에 대한 전반적인 만족도는 4.52로, 전체적으로 야외학습에 대한 높은 만족도를 나타내었다. 3D 파노라마 야외학습장과 관련한 학생들의 면담 의견을 반영하여 개인의 수준을 고려하고 안전교육을 강화하여 신수도의 야외학습장을 완성하였다. 신수도의 3D 파노라마 야외학습장은 지질학습 및 관광을 하면서 과학적 이해와 더불어 심미적으로 감상하고 추억을 생성할 수 있는 지질학습 및 관광의 좋은 사례가 될 것이다.

• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.717-726
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• 2022

이 연구는 폐금·은광산 주변의 토양과 수계에서 비소(As), 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 납(Pb), 안티모니(Sb), 아연(Zn)의 지구화학적 분산 특성을 확인하였다. 토양시료 내 각 원소의 지구화학적 오염도는 enrichment factor (EF), geoaccumulation index (Igeo), pollution load index (PLI)와 같은 지화학 지수를 이용해 평가하였다. 수계의 지구화학적 오염도는 광물찌꺼기 적치장에서부터 거리에 따른 중금속 및 황산염(SO₄^2-)의 농도 변화를 이용하여 평가하였다. 지화학 지수를 이용한 토양의 오염도 평가 결과 광산 및 광물찌꺼기 저장시설과 가까운 지역에서 As, Cd, Pb, Zn의 농축지수가 높게 나타났으며, Sb는 모든 토양시료에서 높은 농축지수를 보였다. 이러한 결과는 광산 활동으로 대표되는 인위적인 요인에 의해 주변의 토양으로 중금속의 분산이 진행되었음을 보여주는 결과이다. 수계에서 중금속 농도 및 SO₄^2-의 농도 변화를 확인한 결과 특정 지점에서 As, Cd, Zn, 그리고 SO₄^2- 농도의 이상점이 나타났으며, 거리에 따라 점차 각 원소의 농도가 감소하였다. 이는 수계의 오염이 광물찌꺼기 적치장과 그 인근의 황화광물의 풍화에 기인한 것을 의미한다. 조사를 수행한 지역에서는 과거에 중금속으로 오염된 토양의 복원사업이 진행되었지만, 그 이후에도 잠재적인 오염원인 광물찌꺼기 적치장 인근에서부터 오염이 다시 진행되고 있는 것으로 판단된다. 따라서 복원을 완료한 지역에서도 토양과 수질시료를 대상으로 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제6권2호
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• pp.71-80
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• 2001

최종빙기와 흘로세 사이의 전이기에 일어난 동해의 고해양환경 변화를 이해하기 위하여 울릉분지 최남단 대륙사면에서 얻어진 주상시료(95PC-1)퇴적물에 대한 지화학적 고분해 연구를 하였다. 지화학적 결과는 주요 고행양학적변화가 이 전이기에 뚜렷하게 일어나고 있음을 밝히고 있다. 주요원소를 분석한 결과 최종빙기와 홀로세 사이에 뚜렷한 퇴적물의 조성변화를 보이고 있으며 이는 퇴적물의 공급변화가 수반되었음을 지시하고 있다. 퇴적물 중의 $TiO_2/Al_2O_3$는 흘로세와 최종빙기의 퇴적물 조성이 다름을 지시하고 있다. 유기탄소 함량도 약 $0.5{\sim}4%$ 정도의 폭으로 변화하고 있으며 이러한 변화는 평균적인 최종빙기와 간빙기(흘로세)의 값과 비교했을 때 각각 $2{\sim}4$배, 2배 정도 증가하여 전이기에 생물생산이 증가한 것임을 알 수 있다. 대륙기원 유기물의 유입을 지시하는 C/N비도 이 전이기를 중심으로 10이상을 보이고 있어 유기물이 인근 대륙으로부터 유입되었음을 지시하고 있으며, 특히 최종빙기 동안에는 활발하게 대륙으로부터 유기물이 유입되었음을 알 수 있다. 탄산염 함량변화는 흘로세 기간동안에는 비교적 안정하여 약 2.5%전후의 값을 보이고 있다가 전이기에 큰 폭의 변화를 보이면서 최종빙기에는 점진적으로 감소하는 경향을 보이고 있다. 퇴적물의 화학원소에 근거한 풍화지수(CIW)를 조사해본 결과 약 1만년을 경계로 뚜렷하게 변화하고 있으며 이러한 점은 유기물과 탄산염에 나타난 전이기와 잘 일치하고 있다. 입도분석 결과 나타난 최종빙기와 흘로세 간의 실트질 퇴적물의 함량차이는 빙기동안에 강해진 기후요소와 밀접히 관계되는 것으로 생각된다. 따라서 전이기에 나타나는 지화학적 기록변화는 해수면 상승과 결부된 해양환경변화 및 지역적인 기후변동과도 밀접히 관계되고 있음을 지시한다.

• 한국패류학회지
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• 제28권3호
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• pp.233-244
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• 2012

고성만의 표층퇴적물에 대한 지화학적 특성과 중금속 오염을 평가하기 위하여 26개 조사정점에 대한 퇴적학적, 지화학적 분석을 하였다. 표층퇴적물의 입도분포는 니질퇴적물로 90% 이상이 세립질 (silt) 로 나타났다. 사질퇴적물은 병산천, 월평천 그리고 대독천 영향을 받는 곳에서 국부적으로 분포하고 있었다. 표층퇴적물의 유기물 함량은 고성만 입구에서 1.6%로 낮게 나타났고, 고성읍에 영향을 받는 만의 북쪽에서는 2.8%로 높게 나타났다. C/N비에 근거한다면 현장에서 형성된 유기물과 인근 주변 대륙에서 유입된 유기물이 혼재된 것으로 나타나고 있다. 탄산염 함량은 0.52%에서 최대 4.29%로 나타났다. 상대적으로 굴 양식장이 위치한 조사정점들에서 탄산염 함량이 높았다. 이는 퇴적물 중에 혼재된 패각편의 영향이 큰 것으로 생각된다. 황화수소 함량은 일본수산자원보호협회에서 제시한 기준값의 이하로 고성만의 건강상태가 양호한 것으로 생각된다. 중금속 오염의 여부를 판단하기 위하여 부화지수 및 농집지수는 조사정점 15에서 Cu농도가 다른 조사정점들에 비해 아주 높게 나타났다. 이는 구리 폐광산 영향인 것으로 생각된다. Hg의 경우 고성만 북쪽에서 다소 높게 나타났다. 이는 농약, 화학비료 및 고성읍에 의한 영향인 것으로 생각된다. 중금속 원소들의 주성분 분석결과 요인 부하량은 2개의 그룹으로 나누어졌다. 요인 1그룹 (Al, As, Cd, Cr, Ni, Pb, V)은 육지에 의한 오염이 아닌 암석의 물리적, 화화적 풍화에 의한 것으로 생각된다. 요인 2그룹 (Cu, Zn, Hg) 은 육지에 의한 오염인 것으로 생각된다. 특히 Cu의 경우 병산천에 위치한 폐광산의 영향 및 화학비료에 영향을 받은 것으로 생각되며, Hg는 화학비료 및 농약에 의한 것으로 생각된다. 고성만의 표층퇴적물 내에 함유된 금속원소들의 분포 경향성을 살펴보기 위하여 상관관계를 분석해 본 결과 유기물 함량을 나타내는 감열감량과 황화수소 함량이 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 또한 황화수소 함량이 1%미만으로 낮고, 유기물 함량은 2%미만으로 낮게 나타나 고성만의 표층퇴적물 저서환경이 건강하다고 생각된다. 보존성 원소인 Al과 As, Cd, Cr, Ni, Pb, V과 강한 상관관계를 나타내었다.

• 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.

• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.241-259
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• 2022

희토류 원소 (Rare Earth Elements; REE)는 전통적으로 카보나타이트나 풍화잔류광상에서 채광이 이루어졌다. 하지만, 최근 각종 첨단산업에 활용되는 희토류 원소의 수요증가로 인해, 추가적인 희토류 부존량 확보를 위한 비전통적인 희토류 광상으로서 함희토류 탄층이 주목받고 있다. 함희토류 탄층은 일반적인 탄층보다 높은 농도 (> 300 ppm)의 희토류 원소를 함유하는 탄층을 의미한다. 이는 크게 3가지 성인유형으로 분류되며, 두가지 이상 성인의 복합작용으로 형성되기도 한다. 우선, 육성형 (terrigenous) 함희토류 탄층은 주로 보크사이트 광상 기원 광물들의 이동 및 재퇴적에 의해 형성되며, 주로 LREE (Light REE)가 부화된다. 응회질형 (tuffaceous) 함희토류 탄층은 화산 분출에 기인한 화산재가 석탄 분지에 유입이 되어 형성된다. 이 유형은 주로 화산재기원의 함희토류 광물들과 자생기원의 인산염 광물들이 탄층과 톤스테인층의 경계부에 얇은 층상으로 농집되며, 희토류가 균질하게 분포하는 수평형 REE 패턴을 갖는다. 마지막으로, 열수형 (hydrothermal) 함희토류 탄층은 화성암기원 열수에 의해 희토류가 유입되어 형성된다. 이러한 탄층에서는 함할로겐 인산염 광물들과 함수광물들이 세립질의 자생형으로 존재하며, 주로 HREE (Heavy REE)가 부화된다. 미국은 이미 켄터키주 파이어 클레이 탄층을 대상으로 탐사로부터 선별 및 공정개발을 통해 고순도 산화 희토류의 생산에 성공하였으며, 연간 희토류 소비량의 약 7% 공급을 목표로 연구를 확장하고 있다. 한국의 경우, 경주-영일 탄전의 갈탄층이 응회암층과 함탄층이 협재하는 특징을 보이고, 압밀작용의 영향이 상대적으로 적은 신생대 제3기의 연대를 갖는 것으로 보아 응회질형 함희토류 탄층으로서의 개발 가능성이 기대된다. 따라서, 국내 희토류 공급망 다각화를 위해 함희토류 탄층 대상의 광물, 광상 및 퇴적학적 연구를 통한 개발 가능성 평가가 우선적으로 요구된다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.547-561
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• 2005

이 논문에서는 지하수 비소오염의 일반적 지구화학적 특성을 이해하고 기존 연구사례와 논산/금산지역의 지하수 관정 수질분석 자료 등을 바탕으로 국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하고자 한다. 가장 심각한 비소오염이 발생한 방글라데시에서는 약 $28\%$의 관정에서 $50{\mu}g/L$ 이상의 비소함량이 확인되며 2천8백만의 인구가 이에 노출된 것으로 추정한다. 주요한 오염지하수의 특성으로 중성 pH와 중간 또는 강한 환원환경, 낮은 $SO_4^{2-}$, 및$\;NO_3^-$함량, 높은 용존 유기탄소, $NH_4^+$ 함량 등을 들 수 있으며 비소는 주로 3가 형태로 존재하고 홀로세 천부 대수층에서 함량이 높게 나타난다. 일반적으로 대수층내 철수산화물의 환원성 용해 현상으로 비소가 유출되는 것으로 받아들여지며 유기물질의 존재, 미생물의 활동 등이 주요한 요소로 평가된다. 플라이스토세 빙하활동에 의해 원거리 비소기원물질의 풍화 및 이동, 화학적 집적, 미생물 활동 등의 요인으로 광역적인 세계 주요 오염발생지역의 특성을 해석하기도 한다. 국내에서는 심각한 비소오염 발생사례는 보고되지 않고 있으며 지하수 수질측정망 운영결과 $10{\mu}sg/L$ 이상의 비소함량은 전체 $1\%$ 내외에서 나타나지만, 먹는샘물 수질평가에서 이를 초과하는 업체수가 $19.3\%$에 달하고 논산 및 금산 지역의 간이급수용 관정 수질조사에서 약 $7\%$가 초과하는 결과를 보였다. 전남 일부와 울산 지역의 지하수 수질조사 결과에서도 $10{\mu}g/:L.$ 이상의 함량이 각각 $36\%,\;22\%$에 달하여 변성퇴적암 등의 지질영향과 광화작용에 따른 비소오염이 발생할 수 있음을 보여준다. 향후 국내 지하수 비소오염 평가연구를 위하여 비소거동에 영향을 주는 다양한 지구화학적 및 미생물학적 반응과 지하수 유동특성에 대한 이해가 선행되어야 하며 광화대 지역, 옥천대 변성퇴적암 지역, 부산 경남 일대의 미고결 퇴적층 및 산성황산염 토양 분포지역 등에 대한 보다 체계적인 조사와 연구가 요구된다.