• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.27 no.4
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• pp.271-281
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• 2014

The physicochemical properties of clay minerals have been investigated at the atomistic to nano scale. The microscopic studies are often challenging to perform by using experimental approaches alone. In particular, hydroxyl groups of octahedral sheets in 2:1 clay minerals have been hypothesized to impact the sorption process of metal cations; however, X-ray based techniques alone, a common tool for mineral structure examination, cannot properly test the hypothesis. The current study has examined whether computational mineralogy techniques can be applied to examine the hydroxyl structures of clay minerals. Based on quantum-mechanics and molecular-mechanics computational methods, geometry optimizations were carried out for representative dioctahedral and trioctahedral phyllosilicate minerals. Both methods well reproduced the experimental lattice parameters; however, for structural distortion occurring in the tetrahedral or octahedral sheets, molecular mechanics showed significant deviations from experimental data. The orientation angle of the hydroxyl with respect to (001) basal plane is determined by the balance of repulsion between the hydroxyl proton and Si cations of tetrahedral sites; the quantum-mechanics method predicted $25-26^{\circ}$ for the angle, whereas the angle predicted by the molecular-mechanics method was much higher by $10^{\circ}$ (i.e., $35^{\circ}$). These results demonstrate that computational mineralogy techniques are a reliable tool for clay mineral studies and can be used to further elucidate the roles of hydroxyls in metal sorption process.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.23 no.2
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• pp.161-170
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• 2010

Many microbes, including both bacteria and fungi, produce manganese (Mn) oxides by oxidizing soluble Mn(II) to form insoluble Mn(IV) oxide minerals, a kinetically much faster process than abiotic oxidation. These biogenic Mn oxides drive the Mn cycle, coupling it with diverse biogeochemical cycles and determining the bioavailability of environmental contaminants, mainly through strong adsorption and redox reactions. This mini review introduces recent findings based on quantum mechanical density functional theory that reveal the detailed mechanisms of toxic metal adsorption at Mn oxide surfaces and the remarkable role of Mn vacancies in the photochemistry of these minerals.

• Research in Community and Public Health Nursing
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• v.13 no.3
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• pp.574-583
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• 2002

'채석(quarrying)'산업은 노천광산에서 광물을 캐내는 작업을 모두 포함하는 광범위한 산업을 의미한다. 1900년대에 들어오면서 채석작업에 홈연소기(channel burner)을 이용한 불꽃절개법(flame cutting)이 이용하여 근로자의 먼지 노출이 많이 감소하였다. 채석작업으로 인한 주 된 건강문제는 먼지, 소음, 진동 노출이며, 노천작업장으로 작업환경이 개방되어 있어 환경측정 및 관리가 불가능하므로 개별근로자의 먼지와 소음 노출 측정 및 예방이 중요하다. 본 연구는 미국의 일개 채석회사의 근로자 건강관리사업을 평가하였다. 연구자료는 저자가 현장 방문을 통하여 구한 자료와 연구대상 회사의 안전관리자의 의견 및 미국 산업안전보건국 전산자료를 이용하였다. 채석사업장에서 이루어지는 작업은 크게 채석작업과 실내에서 이루어지는 가공작업 및 운반과 보관이며, 미국 산업안전보건국(OSHA)의 표준산업분류(SIC)에서 1411(채석업)과 3281(채석가공업)에 해당한다<표 1>. 연구 대상 사업장에서 이루어지는 산업보건프로그램은 먼지 노출 예방을 위해 석재 채취시 물분사법(water jet quarrying)과 국소환기법을 사용하고 소음 노출 예방을 위해 귀마개를 사용하며 사고 예방을 위하여 안전모와 철모, 보안경, 안전조끼, 보호장갑, 안전끈(harness)을 착용하였다. 평가 결과로 나온 연구 대상 사업장에서 적용하여야 할 산업보건 프로그램은 첫째, 먼지 노출로 인한 건강문제를 예방하기 위하여 근로자 개별 노출 측정을 하고, 둘째 실내가공작업장의 근로자를 대상으로 한 먼지와 소음 노출 측정 및 환경측정이 필요하며, 셋째 안전관리를 위해 채석장에 안전표지판을 설치하여야 하며, 실내가공 작업장의 자동이동시스템을 작업별로 채색하여 식별을 용이하게 하여야 하겠다. 또한 이 연구 결과를 영세사업장의 산업간호프로그램인 'Clean 3D'사업에서 적용하여 우리나라 채석사업장 근로자 건강관리를 발전시켜야 하겠다.