• 제목/요약/키워드: 지질광물분석

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기계학습을 활용한 XRD 광물 조성 예측 모델 개발 (Development of Prediction Model for XRD Mineral Composition Using Machine Learning)

  • 박선영;이경북;최지영;박주영
    • 광물과 암석
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    • 제37권2호
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    • pp.23-34
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    • 2024
  • 퇴적물 내에서 가스 하이드레이트(gas hydrate, GH) 부존 가능성을 파악하기 위해서는 획득된 코어 시료의 광물 조성을 아는 것이 필수적이다. GH 탐사를 진행하며 채취된 울릉분지 코어 시료에서 각 시료 별 488개의 X선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD)을 활용하여 광물 조성 값을 확보하였다. 488개의 학습 자료를 기반으로 입력값을 3100개의 XRD 피크 세기로 출력값을 12개의 광물 조성으로 기계학습을 수행하였다. 488개의 데이터를 307개의 학습자료, 132개의 검증자료, 49개의 테스트 자료로 나누어 학습을 수행하였고 랜덤 포레스트(random forest, RF) 알고리즘을 활용하여 결과를 획득하였다. 학습 결과 전문가가 예측한 광물 조성과 기계학습을 통해 예측한 값의 차이인 평균 절대 오차(mean absolute error, MAE)가 1.35%로 확인되었다. 개발된 모델 성능의 개선을 위해 주성분분석(principal component analysis, PCA)을 활용하여 XRD 피크의 핵심 특징을 추출하여 입력자료의 차원을 줄여 추가적으로 기계학습을 수행한 결과 MAE 값이 최대 1.23%까지 감소하는 것을 볼 수 있었고 시간적인 측면에서 학습 효율도 향상된 것을 확인할 수 있었다.

밀양 국전광산의 녹-청색 구리-아연 수화황산염 광물 (Green-blue Coloured Cu-Zn Hydrated Sulfate Minerals from Gukjeon Mine in Miryang)

  • 구효진;장정규;도진영;정기영;조현구
    • 자원환경지질
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    • 제51권6호
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    • pp.473-483
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    • 2018
  • 경남 밀양시에 소재한 납-아연 스카른 광상인 국전광산의 갱내 벽면을 따라 지하수로부터 침전된 청-녹색의 광물들이 암반을 피복하고 있는데, 이 광물들은 과거 문헌에서 남동석과 공작석으로 기재되어 왔으나, 최근 연구를 통해 녹색의 광물은 데빌린(devilline), 청색의 광물은 수화구리아연황산염 광물들로 보고되었다. 그러나 자세한 연구가 이루어지지 않아 정확한 동정이나 광물학적 특성은 알려지지 않았다. 본 연구에서는 청-녹색 이차 광물들을 외형적 특징에 따라 5개 그룹으로 구분하고, X-선회절분석와 주사전자현미분석을 실시하여 정확한 광물 동정과 광물학적 특성을 규명하였다. GJG-1은 밝은 청록색을 띠는 그룹으로 브로칸타이트(brochantite)와 석영, GJG-2는 연두색을 띠며 쉽게 부스러지는 특징을 가지는 그룹으로 슐럼버가이트(schulenbergite)와 소량의 석고(gypsum)로 확인되었다. 연한 청색의 GJG-3와 유리광택을 가지는 청록색의 GJG-4는 외형적 특징은 달랐지만 구성 광물은 서피어라이트(serpierite)와 석고로 동일하고, 석고의 함량이 달라 특징이 다르게 나타난다. GJG-5는 연한 청색과 진한 청색의 광물들이 혼합된 겔(gel)상으로 하이드로우드워다이트(hydrowoodwardite), 글로코세리나이트(glaucocerinite), 베체러라이트(bechererite), 서피어라이트와 석고로 구성된다. 국전광산에서 산출되는 6가지의 녹-청색 광물들은 Cu:Zn 비, (Si+Al) 함량 및 Si:Al 비, Ca 함량 등에 의해 구분될 수 있으며, 각 광물들의 형성 환경은 주변 유체 내에서 이와 같은 지화학적 요인들에 의하여 조절된 것으로 사료되고, 추가적인 연구를 통해 정확한 형성 환경을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서 확인된 서피어라이트, 글로코세리나이트, 베체러라이트 등의 수화황산염 광물들은 국내에서 최초로 보고되며, 해외에서도 보고된 사례가 매우 적어 광물학적으로 큰 의의가 있다.

전자에너지 손실분광 분석법을 이용한 정량적 철산화수 측정 (Quantitative Determination of Fe-oxidation State by Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS))

  • 양기호;김진욱
    • 자원환경지질
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    • 제45권2호
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    • pp.189-194
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    • 2012
  • 생지화학적 반응으로 생성된 광물은 화학적 혹은 구조적 변화를 보여주고 있다. 이러한 광물형성의 메커니즘을 밝히기 위해서는 고해상도를 가진 전자현미경을 이용한 나노스케일 분석이 불가피 하다. 투과전자현미경에 장착되어있는 전자에너지 손실분광 분석법 (EELS)을 이용하여 미생물-광물반응 시 일어나는 현상을 두 가지의 예를 들어서 설명하고자 한다. 1) 철 환원 박테리아에 의한 논트로나이트 의 일라이트 로의 전이; 2) 자철석의 환원으로 인한 능철석의 형성. 특히 철산화/환원의 정량적 분석을 통하여 시간적 변화에 따른 철 산화도 측정은 생지화학적 광물변화에 대한연구를 용이하게 해준다. 따라서 본 논문은 EELS의 분석방법 및 장점을 소개함을 목적으로 한다.

중국 자원백서를 통한 광물.에너지자원 정책 분석 (An Analysis on Mineral Resources Policies of China)

  • 김유동;박홍수;김성용;허철호
    • 자원환경지질
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    • 제41권1호
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    • pp.151-163
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    • 2008
  • 개방이래로 중국의 빠른 경제성장은 다양한 광물자원의 수요를 초래했다. 동시에 중국의 광물자원 생산은 가파르게 증가하였다. 이러한 중국의 증가된 광물자원 생산 및 수요는 광물 및 금속자원의 전 세계 수급에 큰 영향을 미쳤다. 중국 국토자원부는 알루미늄, 구리, 망간, 우라늄 및 기타 국가 긴급수요에 필요한 광물 등을 10대 전략 광종으로 지정했다. 중국은 국가 경제발전을 위한 자원정책으로서 광물자원의 보호와 합리적 이용, 중국내 광물자원 공급규모의 확대, 자원탐사개발의 대외개방과 협력개발 확대, 광물자원 개발과 환경보호의 균형발전 도모, 광물자원 관리강화를 자원백서에서 제시하고 있다.

해외 광물자원 투자 사업을 위한 국가위험도 분석 연구 (A Study on National Mining Investment Security Analysis for the Overseas Mineral Resources Investment Business)

  • 고은미;최선규;김창성;김성용;박상준
    • 자원환경지질
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    • 제41권5호
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    • pp.475-484
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    • 2008
  • 본 연구에서는 국가위험도 및 국가신용등급 현황을 파악하고, 이들 지표와 광물자원개발 투자와의 관계를 분석하여 해외 광물자원개발투자를 위한 지표를 도출하고자 했다. 이를 위해 국가위험도와 광물자원부존국과의 관계를 분석하였고, OECD 국가신용등급을 적용한 자원개발 투자 위험도와의 상관성을 검토하였다. 실제 광물자원 투자사업 시 국가위험도 역할이 중요한 변수로 제공되는 국가는 자원지수는 양호하나 국가위험도가 글은 국가들이다. 따라서 해외광물자원 투자 시 자원지수와 국가위험도와의 관계에 대한 신중한 검토는 사업 투자 여부 선정을 위한 필수요건이다.

광물자원 조사 및 광상분야 연구 추이 분석 : 한국지질자원연구원 수행과제를 중심으로 (Analysis on Research Projects and Trends of Mineral Resources Survey and Mineral Deposits : Focused on the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources)

  • 김성용;안은영;박정규;이재욱
    • 자원환경지질
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    • 제47권3호
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    • pp.303-316
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    • 2014
  • 이 연구는 1976년부터 2013년까지 총 38년간 광물자원조사 및 광상분야의 연구추이분석과 연구생산성 제고를 위해 수행되었다. 광물자원조사 및 광상분야는 지난 38년간 281과제, 674.1억원('13 현재가 환산, 1,070.7억원)이 집행되었다. 연구비는 1976년 1.08억원에서 2013년 64.2억원으로 59.4배 증가하였고, 2013년 현재가치로 환산하여 1976년 6.57억원에서 64.2억원으로 9.8배가 증가하였다. 세부분야별로는 조사 90과제(32%), 성인 기초연구 54과제(19%), 탐사 48과제(17%), DB정보화 37과제(13%), 광물광상 25과제(9%), 기타 27과제(10%)이었다. 38년간의 광물자원조사 및 광상분야 연구추이분석을 기반할 때, 연구생산성 제고를 위해서는 조사기술의 반복적 활용과 더불어 조사관련 기술개발이 강화되어야 할 것이다.

2004년 가창댐 탁수의 원인과 부유물질의 환경지질학적 특징 (Environmental Geological Characteristics of Suspended Matter and Turbidity Water at Gachang Dam in 2004)

  • 추창오;고은영;오수진;이성우;김병기;이지은;김영규
    • 한국광물학회지
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    • 제19권1호통권47호
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    • pp.49-61
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    • 2006
  • 본 연구는 댐으로 유입되는 하천수의 수질과 부유물질의 특성 분석을 통하여 댐의 탁수발생원인을 환경지질학적으로 규명하는 데 있다. 이를 위하여 2004년 5월부터 8월까지 3회에 걸쳐 가창댐의 본 댐 유역, 수변과 상류지역의 토양, 암석, 유입하천을 대상으로 댐 원수와 하천수, 토양, 암석, 부유물질의 특성을 ICP, IC, 입도분석기, XRD, SEM로써 분석하였다. 상류에서 하류로 갈수록 EC, 탁도, 양이온, 음이온의 농도가 증가하는데, 이는 풍화와 같은 지질학적인 영향으로 이온들의 총량이 증가하기 때문이다. 부유물과 토양내의 주 광물조성은 질석, 일라이트, 카올리나이트, 석영, 장석, 철수산화물 등이었다. 토양의 경우, 상류에서 하류로 갈수록 세립질 10% 구간(d10)의 입자의 양이 약간 증가하며, 부유물은 댐에 가까워질수록 질석의 함량이 증가한다. 그러나 본 유역을 구성하는 암석은 대부분 유사함을 보이고 이러한 지질분포특성에 의하여 부유물과 토양의 광물조성의 변화는 거의 나타나지 않는다. 부유물을 구성하는 점토광물들은 주변의 토양 구성광물과 유사하며 주변 모암의 풍화작용에 의해 생성된 토양으로부터 유래된 것을 지시한다.

대구지역 퇴적암의 풍화도판단 기술 연구 (A Study on the Geotechnical Assessment of Sedimentary Rock due to Weathering in Taegu area)

  • 김영수;김교원;허노영;예대호;이재호;최정호
    • 대한지질공학회:학술대회논문집
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    • 대한지질공학회 2001년도 정기총회 및 학술발표회
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    • pp.15-22
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    • 2001
  • 퇴적암의 풍화특성을 파악하기 위해서는 풍화과정을 지배하는 암석의 광물 조성과 화학성분에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 풍화정도에 따른 퇴적암의 특성을 고찰하기 위해서 대구지역에 분포하고 있는 퇴적암을 채취하여 화학 및 광물성분 분석과 시간경과에 따른 물리 및 역학특성 시험을 실시하였다. 퇴적암에 대한 풍화판정법은 시험결과 Parker의 풍화지수식이 잘 일치하였고 모암에 함유된 $Al_2$O$_3$, CaO, $Na_2$O, $K_2$O, MgO등의 화학성분과 조장석(Albite, Ab), 백운모(Muscovite, Ms), 마그네타이트(Magenetite, Mt)등의 광물성분이 풍화와 밀접한 관계가 있었으며, 또한 암석의 풍화정도와 공학적 성질에 대한 상관관계식을 제안하였다.

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동시베리아해 망가니즈단괴의 산화망가니즈광물 반정량 분석 (Semi-quantitative Analysis of Manganese Oxide Mineral in Manganese Nodule From the East Siberian Sea)

  • 유혜진;신은주;구효진;조현구
    • 광물과 암석
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    • 제33권4호
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    • pp.427-437
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    • 2020
  • 미래의 유망 자원으로 주목받고 있는 망가니즈단괴는 태평양이나 인도양의 심해저뿐만 아니라 북극해에서도 여러 곳에서 발견되고 있다. 망가니즈단괴는 성장과정에 따라 외형, 내부조직, 화학조성 및 광물조성 등 여러 가지 특성이 달라진다. 망가니즈단괴의 성장과정에 따른 내부조직과 화학조성은 다양한 연구를 통해 비교적 잘 알려져 있으나, 정량적인 광물조성은 분명하게 밝혀진 바가 없다. 망가니즈단괴를 구성하는 산화망가니즈광물들은 입자가 매우 작고 결정도가 낮기 때문에, 정량적인 분석이 어려워 전체 시료에 대한 정성적인 결과만이 보고되고 있다. 이번 연구에서는 북극 동시베리아해 망가니즈단괴의 내부조직을 관찰하고, 조직에 따른 광물조성의 변화를 알아보았으며, X선회절분석 그래프의 피크 면적비를 이용하여 망가니즈단괴를 구성하는 3가지 주요한 산화망가니즈광물 즉, 토도로카이트, 부서라이트, 버네사이트의 반정량 분석을 시도하였다. 동시베리아해 망가니즈단괴는 버네사이트, 부서라이트, 토도로카이트 순으로 함량비가 감소하며, 내부조직과는 뚜렷한 연관성을 나타내지 않았다. 그러나 단괴 내부에서 표면으로 갈수록 토도로카이트의 함량이 감소하는 경향을 나타내는데, 그 이유는 초기 침전 이후의 재결정작용 또는 단괴 내외부의 성장 속도 차이에 의한 것으로 간주된다. 피크 면적비를 이용한 산화망가니즈광물의 반정량분석은 단괴 내부에서의 광물조성 차이를 비교하는데에 좋은 방법으로 여겨지므로, 앞으로 망가니즈단괴의 광물학적 연구에 있어 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.