• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2005년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.138-144
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• 2005

석류석은 변성 온도와 압력을 계산하는 지온지압계에 널리 사용되며, 또한 이들 내부엽리와 외부엽리와의 접촉 관계를 이용하여 상대적인 변형작용의 시기를 밝히는 데 이용되어져 왔다. 석류석 반상변정 내의 내부 엽리 조직에 대한 정량적인 해석과 내부 미세 구조와 화학적 누대구조와의 관계에 대한 접근 방법은 석류석이 형성되는 동안에 온도-압력-변형작용의 진화 과정을 보다 정량적으로 해석할 수 있을 뿐만 아니라, 절대 연령 자료와 결합은 조산 운동 동안 발생하는 다변성/다변형 작용의 특징 보여주는 온도-압력-변형-시간 경로를 규명할 수 있다. 미국 메사추세츠 주 북중부 지역에서 십자석, 남정석과 함께 산출되는 석류석 반상변정은 온도-압력이 증가(540-570 $^{\circ}C$, 4.0-5.0 kbar에서 620-637 $^{\circ}C$, 7.9-8.8 kbar 까지) 하면서 성장하였다. 또한 이와 같은 변성작용 동안 압축 변형 방향은 다음과 같은 순서로, NE-SW, NW-SE, N-S 그 다음 E-W 방향으로 변화하였다. 결론적으로 이와 같은 변성작용과 변형작용은 주로 고생대 중기 데본기 동안에 일어났던 아카디안 조산운동으로 특징 지워 지며, 후기 알레게니안 조산운동에 부분적으로 영향을 받은 것으로 판단한다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.201-206
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• 2006

지구과학은 지구와 지구시스템을 기술(description)하던 기존의 역할에서 벗어나, 진화하는 지구 시스템 안에서 일어나는 프로세스의 모델링(process modeling), 시뮬레이션(simulation) 그리고 이러한 현상들을 구상화(visualization)하는 방향으로 그 접근 방법이 서서히 그러나 매우 역동적으로 변화하고 있다. 하지만 이러한 모델링 및 시뮬레이션은 현대의 컴퓨터 기술의 발달에도 불구하고 그 수행이 쉽지는 않다. 그 이유로는 지구의 현상들은 그 현상의 기초원인이 되는 물리적 화학적 프로세스들이 비선형적이며, 서로 다른 프로세스들이 상호 연동되어 발생하고, 시간에 따라 변화를 보이기 때문이다. 더구나 이러한 복잡한 프로세스들이 암석의 공극구조라는 매우 복잡한 구조 안에 일어날 때, 그 현상의 모델링 및 시뮬레이션은 그 어려움이 더욱 커지게 된다.따라서 이러한 지구시스템의 여러 가지 프로세스들에 대한 효과적인 모델링 및 시뮬레이션을 위해선 지구의 기본 구성단위인 암석의 구조, 즉 복잡한 공극구조의 이해 및 그 형태를 효과적으로 컴퓨터상에서 수치적으로 기술하는 방법의 개발이 선행되어야 한다. 본 발표에서는 이러한 공극스케일의 모델링을 위한 격자볼츠만 방법, 유한요소법을 이용한 수치방법과 그 결과와, 지구의 여러가지 비선형적이고 시간종속적인 프로세서의 모델링에의 응용가능성에 대한 내용을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제39권1호
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• pp.27-38
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• 2006

국내 심부 암반지하수에서의 고농도 불소의 산출을 지배하는 지질 및 수리지구화학적 환경을 이해하고자, 온천 개발 목적으로 착정한 심부지하수 관정(평균 심도 약 600m)에서 취득된 총 367개의 지하수 분석 자료에 대하여 지구화학적 고찰을 수행하였다. 이들 지하수에서의 불소 농도는 매우 높아 평균 5.65mg/L에 이르며, 특히 연구 대상 지하수 중 $72\%$에서 먹는 물 수질기준(1.5mg/L)을 초과하였다. 불소 함량은 일차적으로 지질 조건의 지배를 강하게 나타냄을 확인하였는데 가장 높은 농도는 화강암류 및 화강편마암 지역에서 산출되는 반면 화산암 및 퇴적암 지역에서는 가장 낮았다. 지하수의 수리지구화학상과 관련하여 보면, 중성 내지 약알칼리성인 $Ca-HCO_3$형 지하수에 비하여 알칼리성의 $Na-HCO_3$형 지하수가 현저히 높은 불소 함량을 나타내었다. 화강암류 및 화강편마암 지역에서 지하수의 심부 순환에 수반되는 장기간의 물-암석 반응이 고농도 불소 산출의 가장 중요한 이유로 생각된다. 방해석 침전 또는 양이온교환에 의한 Ca 이온의 감소, 그리고 뒤따라 발생하는 사장석과 불소 함유 수산화광물(특히 흑운모)의 용해로 특징되는 일련의 수리지구화학 반응이 이러한 환경 하에서의 고불소 지하수 생성의 원인으로 해석된다. 따라서 불소과다에 의한 물 공급 문제의 발생 가능성은 높은 pH 및 매우 높은 Na/Ca농도비를 나타내는 화강암류 및 화강편마암 지역의 지하수에서 가장 높다고 볼 수 있다

• 자원환경지질
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• 제31권3호
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• pp.201-213
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• 1998

탄산염형 지하수가 특징적으로 산출되고 있는 중원 및 문경 지역에서 유형별 자연수 (심부 지하수, 천부지하수, 지표수)를 채취하고 (기간: 1996-1997년) 수문지구화학 및 환경동위원소(황산염의 황, 물의 산소 및 수소, 삼중수소) 연구를 수행하였다. 연구지역에는 지구화학적으로 뚜렷g히 구분되는 두 유형의 자연수, 즉 탄산염형 및 알칼리형이 함께 산출된다. 탄산염형의 지하수는 수문화학적으로 $Ca(-Na)-HCO_{3}(-S0_{4})$ 유형의 특성을 보이지만, 알칼리형 지하수는 $Na-HCO_3$ 유형의 특성을 나타낸다. 탄산염형 지하수는 특징적으로 보다 낮은 pH와 높은 Eh 및 높은 용존이온 (특히, Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$) 함량을 갖는다. 두 유형의 지하수는 모두 방해석에 대하여 포화 또는 과포화 상태에 있다. 두 유형의 심부 지하수는 모두 핵실험 이전 (적어도 40년전)에 충진된 강우로부터 기원하여 오랜 수-암 반응에 의하여 진화하였다. 심부 지하수는 보다 젊은 시기에 충진된 물 (즉 천부 지하수 및 지표수)에 비하여 낮은 산소 및 수소 동위원소비를 갖는다. 그러나 지질 특성, 물의 화학성 및 환경동위원소 자료를 종합하여 보면, 두 유형의 심부 지하수는 각기 독특한 수문학적 및 수문지화학적 진화를 하였음을 알 수 있다. 탄산영형 지하수는 지역적으로 부화된 황화광물 (주로 황철석)의 용해에 의해 생성된 산성수의 혼합 결과로 형성되었는데, 황철석은 열수 광맥내 (중원 지역의 경우) 또는 무연탄종내 (문경 지역의 경우)에 존재하였다. 심부 순환하는 강우가 순환과정중 황철석을 만나지 않았다면 알칼리형 지하수 만이 생성되었을 것이다. 이와 같은 수문학적 및 수문지화학적 모델은 한반도에 부존하는 기타 탄산염형 지하수에도 성공적으로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.19-21
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• 2001

The Shiheung mine was closed in 1972 and has been abandoned since then. Although some restoration work has been done, there still remain mine failings in and around the mine, posing a potential environmental hazard. Mine tailings and the porewater extracted from the tailing were investigated to see any evidence of elemental release and migration to adjacent groundwater and soil in the field. The pHs of the tailing range from 6.24 to 7.23. Calcite in the studied area seems to influence on such neutral pH range. Depth profile of mine tailing demonstrate elements have been leached and removed as a consequence of weathering during disposal. This is also supported by the findings from porewater analysis, corresponding the trends in the mine tailings. The concentrations of Cu, Cd, Pb, Zn in the tailing porewater exceed the standard value of EPA for drinking water and this implies groundwater can be contaminated through infiltration of the porewaters, which ultimately will be discharged as leachate from the mine tailing. Groundwater samples collected near the mine area do not show high metal concentrations, except for Fe, which were detected over drinking water standard.

• 한국광물학회지
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• 제24권4호
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• pp.289-300
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• 2011

규산염 물질의 탄소 용해도에 대한 미시적 연구는 규산염 물질의 성질 변화와 지구 시스템 진화에 탄소가 미치는 영향의 이해에 매우 중요하다. 본 연구에서는 탄소가 용해된 엔스테타이트 시료에 대하여 라만(Raman) 분광분석을 실시하고, 양자 화학 계산을 통해 결정구조 내에 용해된 탄소의 원자 환경과 핵자기공명 분광 특성을 예측하였다. 1.5 GPa $1,400^{\circ}C$의 온도 압력 조건에서 2.4 wt%의 비정질 탄소와 함께 합성한 엔스테타이트의 라만 실험에서 엔스테타이트의 진동양상은 확인할 수 있었으나, $CO_2$나 탄산염 이온의 진동양상에 대한 정보는 획득하지 못하였다. 이는 엔스테타이트 내에 용해된 탄소의 양이 매우 적어 시료를 구성하는 원자들의 집합적인 진동양상을 측정하는 라만 분광분석으로는 검출이 어려움을 지시한다. 특정 핵종 중심의 핵자기공명 분광분석을 이용하면, 구조 내에 존재하는 탄소만 선택적으로 측정할 수 있다. 특히 $^{13}C$ NMR 화학 이동(chemical shift)은 원자 환경에 따라 민감하게 변하므로, 양자 화학 계산을 이용하여 $CO_2$와 C가 치환된 엔스테타이트 클러스터의 $^{13}C$ NMR 화학 차폐 텐서(chemical shielding tensor)를 계산하였다. 계산 결과 $CO_2$의 피크는 125 ppm에서 나타나며 이는 기존의 실험결과와 일치하며, 상압에서는 생성이 어렵지만 고압환경에서 생성될 가능성이 있는 배위수가 4인 C의 화학 이동 값은 ~254 ppm으로 예측되었다. 이와 같은 양자 화학 계산 결과는 고분해능 $^{13}C$ NMR 실험의 이해를 돕고 탄소의 원자 환경을 연구하는데 도움을 줄 것이다.

• 보존과학회지
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• 제25권3호
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• pp.299-316
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• 2009

아산 탕정지구 외골유적에서 출토된 고려시대 와편은 외면과 속심의 색상에 따라 회색 계열, 적황색 계열, 회색-황색 계열로 세분된다. 각 그룹별 와편들은 특징적인 가비중, 흡수율, 작열감량 및 기질의 유리질화 정도를 보이나, 혼입광물의 함량과 분포 및 화학조성은 출토유구와 색상에 관계없이 비교적 균질하게 나타났다. 또한 모든 와편의 지구화학적 거동특성과 점토화 정도는 유사하며, 유적지에서 수습된 토양과도 거의 동일한 진화경향을 보였다. 와편의 소성온도는 회색 계열은 $950{\sim}1,050^{\circ}C$, 적황색 계열은 $800{\sim}900^{\circ}C$, 회색-황색 계열은 $900{\sim}950^{\circ}C$의 범위를 갖는 것으로 해석되었다. 이를 통해 와편은 유적지 일대에 분포하는 점토질 토양을 채취하여 비짐광물을 거의 첨가하지 않은 채 다양한 소성환경에서 제작되었으며, 태토의 가공과 정선 과정은 비교적 표준화된 공정이 적용되었을 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.461-470
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• 2001

시흥광산은 1973년 폐장되었으며 1990년 초에 선광장 및 광미야적장에 있던 광미들을 제거한 후 그 자리에 소각장을 건설하는 폐광 복원사업을 실시하였다. 그러나 현재에도 광미가 완전히 제거되지 않았으며 광산 가동기간동안 많은 양의 광미가 주변 토양 및 논으로 이동, 퇴적된 것이 확인되는 바 광미와 물 반응으로 인한 침출수 형성과 주변 지하수 토양의 중금속 오염이 예상된다. 된 연구는 잔류광미와 물 반응에 따른 광산배수의 지구화학적 진화과정을 분석하고 주변 지하수 · 토양 오염 가능성을 평가하고자 하였다. 광미에서 추출한 공극수는 깊이에 따라 그 농도가 증가함을 보여 광미-불 반응을 통하여 지속적으로 중금속이 용출됨을 시사한다. 광미 중금속 용출은 공극수뿐 아니라 표면과 심부에서 각자 채취한 광미시료들간의 화학성분 차이에서도 확인된다. 광산 배수 기원지역과 하부 지역의 지하수 시료를 거리에 따라 채취, 분석한 결과 Cd, Pb 및 Zn 등은 국내 및 미국환경청 음용수 기준을 초과하며 광산배수의 영향을 받은 결과로 해석된다. 실내 회분식 시험 결과 원소들은 농도가 급격히 감소하는 것과 비교적 일정한 농도를 보이는 두 가지 양상을 보였으며 이는 일부 원소들이 평형농도에 도달하고 있기 때문으로 생각된다 회분식 시험에 사용한 증류수의 평균 pH는 6.5∼7.0의 범위로 이를 pH 4로 조정한 결과 원소들의 용출량이 급격히 증가하였다. 본 지역의 잔류광미는 지속적으로 주변의 지하수와 토양을 오염시킬 것으로 판단되며 이는 산성비등의 영향으로 인하여 급격히 증가할 것이다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권4호
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• pp.199-211
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• 1997

방사성폐기물의 지하심부 처분을 위한 수리지구화학적 기초자료를 얻기 위하여 국내 화강암질암을 대수층으로 하는 지표수 및 지하수를 대상으로 시료채취와 문헌조사를 통하여 dataset을 구축하였다. 심도에 따른 용존물질의 절대 및 상대함량과 거동특성을 통계적으로 파악하고 지하수의 화학적 조성의 원인이 되는 물-암석반응을 열역학적 해석과 결부하여 규명하였다. 화강암질암 대수층에서 총용존물질량은 심도에 따라 통계적으로 유의하게 증가함으로써 심부로 갈수록 물-암석반응을 많이 거친 물이 존재함을 나타낸다. 지하수의 조성은 초기의 $Ca^{2＋}$－(C $l^{－}$＋S $O_4$$^{2－}$ ) 또는 $Ca^{2＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 유형에서 시작하여 점차 $Ca^{2＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 유형을 거친 후 최종적으로 $Na^{＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 또는 $Na^{＋}$－(C $l^{－}$＋S $O_4$$^{2－}$ ) 유형으로 진화하는 경향을 보인다. 이러한 특징은 $Ca^{2＋}$, $Na^{+}$ , $SiO_2$(aq)가 대표하는 다음의 세 가지 기제에 의하여 설명이 가능하다. 1) 천부지하수의 화학조성을 조절하는 가장 주된 반응은 방해석의 용해이나 중간지하수를 거치면서 방해석 포화상태에 이르러 광물상으로 침전되며 심부지하수에서는 $Ca^{2＋}$의 함량이 감소한다. 2) 심부지하수에서는 사장석의 용해가 주도적인 반응으로 작용하며 $Na^{＋}$를 공급하므로써 함량을 증가시킨다. 3) 중간 및 심부지하수에서는 kaolinite-smectite 또는/그리고 kaolinite-illite 간의 반응이 평형에 도달함으로써 용존 $SiO_2$(aq) 함량을 유지시키며 또한 이들 반응은 심부지하수에서 $Mg^{2＋}$ 및 $K^{＋}$가 결핍되는 현상의 중요한 원인이 된다.

• 한국광물학회지
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• 제24권1호
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• pp.31-36
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• 2011

운석은 모암인 소행성(asteroid)이나 미세소행성(planetesimal)에서 충돌에 의해 분리된 후, 태양계 내의 공간을 배회하다가 지구의 중력에 이끌려 지표에 떨어진 후 수집된 돌덩이다. 따라서 생성 초기의 지구를 포함하는 태양계 내 지구형 행성의 생성 초기와 진화과정을 규명하려면 원시 태양계의 정보를 간직하고 있는 운석의 물리/화학적 분석이 반드시 필요하다. 특히 열잔류자화(thermoremanent magnetization, TRM) 대비 포화등온잔류자화(saturation isothermal remanent magnetization, SIRM)의 비율과 자화를 유도하는 자기장 강도의 상관관계를 이용하면 운석이 함유하는 자성광물을 판별할 수 있다. TRM/SIRM 비를 이용하여 2종류의 미분화운석(H5 Richardton, LL6 St. Severin)과 2종류의 화성기원 분화운석(ALH84001, DaG476)에 대해 자성광물 판별을 시도하였다. 실험 결과 H5 Richardton, LL6 St. Severin, ALH84001, DaG476의 주 자성광물이 각각 카마사이트, 테트라테나이트, 자철석, 크롬티탄함유철석임을 판별하였다.