• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.729-744
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• 2023

전기 자동차 및 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬의 가치가 크게 증가하였다. 리튬은 주로 페그마타이트, 열수변질을 받은 응회암질 퇴적 점토 및 대륙성 염수에서 발견된다. 전 세계적으로 지하수로 공급되는 염호와 유전 염수는 세계 리튬 생산량의 약 70%를 차지하는 대륙 염수의 주요 리튬 공급원으로 주목받고 있다. 최근에는 심부 지하수, 특히 지열수도 리튬의 잠재적 공급원으로 연구되고 있다. 심부 지하수의 리튬 농도는 상당한 물-암석 반응과 염수와의 혼합을 통해 증가할 수 있다. 심부 지하수 중의 리튬 탐사를 위해서는 그 기원과 거동을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 전국적인 규모에서 국내 온천지역 지열수의 수문지화학 특성과 진화에 관한 예비연구를 바탕으로, 심부 지하수 환경에서의 리튬의 분포를 평가하고 그 농도에 영향을 미치는 지구화학적 요인을 이해하고자 하였다. 총 555개의 온천 지하수 시료 자료는 수화학적 특성에 따라 뚜렷한 지화학 진화 특성을 갖는 5가지 유형으로 분류되었다. 또한, 리튬의 부화 기작을 평가하기 위해 리튬 농도가 90번째 백분위수(0.94 mg/L)를 초과하는 시료(n = 56)에 대해 자세히 고찰하였다. 리튬의 농도는 수화학 유형에 따라 유의미한 차이를 보였는데, Na(Ca)-Cl유형, Ca(Na)-SO₄유형, pH가 낮은 Ca(Na)-HCO₃ 유형 순이었다. Ca(Na)-Cl 유형에서 리튬 부화는 해수침투에 따른 역이온 교환으로 발생한다. 백악기 화산퇴적 분지에서 특징적으로 나타나는 Ca(Na)-SO₄ 유형 지하수에서 용존 리튬의 부화는 열수 변질 점토 광물의 산출 및 화산활동과 관련이 있는 반면, 낮은 pH의 Ca(Na)-HCO₃ 유형 지하수에서는 심부 CO₂의 상승 혼입에 의한 기반암의 풍화 촉진으로 인해 리튬 부화가 일어난 것으로 해석된다. 본 광역 예비 지화학 연구 결과는 심부 지질환경에서의 수문지화학 진화에 대한 이해와 함께 향후 경제성 있는 리튬 탐사 지침과 관련하여 유용한 정보를 제공할 것이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권5호
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• pp.447-453
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• 2018

인공투수관을 혼입한 폴리머 투수블록은 폴리머를 치환할 경우 강도, 공극률, 투수계수 등의 'KS F 4419'(보차도용 콘크리트 인터록킹 블록)의 기준보다 높은 결과 값이 측정되었으며, 제품의 경량화가 가능할 것으로 판단된다. 폴리머 재료의 단가 문제로 인해 경제성을 고려하여 시멘트와의 치환율을 14%로 선정하는 것이 효과적이라고 판단된다. 또한, 인공투수관의 혼입율의 3가지 수준 중 2.0%가 가장 적당하다고 판단되며, 3가지 수준에 대한 측정 값이 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 공극률과 투수계수의 경우 2%에서 개선된 값이 측정되었기 때문에 인공투수관 혼입율 2%의가 효과적일 것으로 판단된다. 투수블록 제품화를 하기 위해선 경제성을 고려해야 하며, 본 연구에서 사용된 폴리머 VAE 경제성이 떨어지기 때문에 다른 폴리머의 재료와 비교 실험을 진행하여 문제점을 개선 한다면 투수블록 제품화가 가능할 것이라 판단된다. 본 연구의 결과는 추후 폴리머 및 인공투수관을 활용한 연구의 기초적인 자료로 사용 가능 할 경우 효율적인 데이터로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권1호
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• pp.63-77
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• 2002

Salinization is an important environmental problem encountered in coastal aquifers. In order to evaluate the salinization problem in the western coastal area of Korea, we have performed a regional hydrochemical study on shallow well groundwaters (N=229) collected within 10 km away from the coastline. The concentrations of analyzed solutes are very wide in range, suggesting that the hydrochemistry is controlled by several processes such as water-rock interaction, seawater mixing, and anthropogenic contamination. Based on the graphical interpretation of cumulative frequency curves for some hydrochemical parameters (esp., $Cl^{-}$ and ${NO_3}^-$), the collected water samples were grouped into two major populations (1) a background population whose chemistry is predominantly affected by water-rock interaction, and (2) an anomalous population which records the potential influences by either seawater mixing or anthropogenic pollution. The threshold values obtained are 34.7 mg/l for $Cl^{-}$ and 37.2 mg/l for ${NO_3}^-$, Using these two constituents, groundwaters were further grouped into four water types as follows (the numbers in parenthesis indicate the percentage of each type water) : (1) type 1 waters (38%) that are relatively poor in $Cl^{-}$ and ${NO_3}^-$, which may represent their relatively little contamination due to seawater mixing and anthropogenic pollution; (2) type 2 waters (21%) which are enriched in $Cl^{-}$, Indicating the considerable influence by seawater mixing; (3) ${NO_3}^-$-rich, type 3 waters (11%) which record significant anthropogenic pollution; and (4) type 4 waters (30%) enriched in both $Cl^{-}$ and ${NO_3}^-$, reflecting the effects of both seawater mixing and anthropogenic contamination. The results of the water type classification correspond well with the grouping on a Piper's diagram. On a Br x $10^4$versus Cl molar ratio diagram, most of type 2 waters are also plotted along or near the seawater mixing line. The discriminant analysis of hydrochemical data also shows that the classification of waters into four types are so realistic to adequately reflect the major process(es) proposed for the hydrochemical evolution of each water type. As a tool for evaluating the degree of seawater mixing, we propose a parameter called 'Seawater Mixing Index (S.M.I.)’ which is based on the concentrations of Na, Mg, Cl, and $SO_4$. All the type 1 and 3 waters have the S.M.I. values smaller than one, while type 2 and type 4 waters mostly have the values greater than 1. In the western coastal area of Korea, more than 21% of shallow groundwaters appear to be more or less affected by salinization process.

• 자원환경지질
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• 제41권1호
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• pp.15-32
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• 2008

강화 석모도 지역 석모도 온천수의 영족기체와 온천수의 지화학적 진화와 기원을 해석하고 온천수의 지화학적 특성을 규명하기 위해 온천수, 지하수, 지표수의 수리화학, 안정 동위원소, 영족기체 동위원소 분석이 이루어졌다. 온천수와 지하수의 pH는 각각 $6.42{\sim}6.77,\;6.01{\sim}7.71$로 약산성을 보이고 있다. 석모도 온천 지역의 온천수의 유출수온은 $43.3{\sim}68.6^{\circ}C$이다. 온천수의 전기전도도는 $60,200{\sim}84,300{\mu}S/cm$으로 비교적 높은 값이며 석모도 온천수가 해수와 혼합되어졌음을 암시하고 있다. 석모도 온천수의 화학 조성은 Na-Ca-Cl형이다. 반면, 지하수와 지표수는 각각 Na(Ca)-$HCO_3$, Na(Ca)-$SO_4$형과 Ca-$HCO_3$ 형으로 구분된다. 석모도 온천수의 산소와 수소 동위원소비는 각각 $-4.41{\sim}-4.47%o$와 $-32.0{\sim}-33.5%o$로 순환수 기원이다. 지하수에서의 산수 수소 동위원소비는 각각 $-7.07{\sim}-8.55%o,\;-50.24{\sim}-59.6%o$이다. 석모도 온천수에 $^{18}O$와 $^2H$가 부화된 특성은 온천수가 담수와 해수의 혼합대에서 유래되었음을 암시하고 있다. 석모도 온천수 중의 황산염이온의 황 동위원소비는 $23.1{\sim}23.5%o$로 이 지역 해수의 황 동위원소비(20.2%o)와 유사하다. 이는 온천수의 황이 해수의 황산염으로부터 유래되었음을 의미한다. 석모도 온천수의 $^3He/^4He$ 비는 $1.243{\times}10^{-6}{\sim}1.299{\times}10^{-6}cm^3STP/g$로 온천수 중의 He 가스가 부분적으로 맨틀에서 유래되었음을 보여준다. 온천수에서의 아르곤 동위원소비$(^{40}Ar/^{36}Ar=298{\times}10^{-6})cm^3STP/g$는 대기기원의 값을 보인다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.219-228
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• 2010

하수도, 오 폐수, 토양 속, 지하수 및 해수 등의 환경에 건설되는 콘크리트 구조물은 산 및 황산염에 노출되어 있다. 이 같은 산 및 황산염 침투로 포틀랜드 시멘트 중의 수화생성물과 산 및 황산염 이온이 반응하여 팽창 수화물을 생성함으로써 콘크리트에 팽창 및 균열을 발생시켜, 결국 콘크리트 매트릭스에 손상을 일으킨다. 따라서 이 연구의 목적은 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성에 미치는 광물질 혼화재의 영향을 평가하여, 황산 및 황산염 침투에 대한 고저항성 콘크리트를 제시하는 것이다. 이를 위하여 광물질 혼화재의 형태 및 비율을 변화시킨 OPC, 2성분계 및 3성분계의 3가지 종류의 시멘트를 사용하여 물-결합재비 32% 및 43%인 콘크리트를 제조하였다. 제작된 콘크리트 시편은 민물, 5% 황산, 10% 황산나트륨 및 10% 황산마그네슘 용액에 재령 28, 56, 91, 182 및 365일 동안 각각 침지시켰다. 콘크리트의 황산 및 황산염 침투 저항성을 평가하기 위하여 외관변화 관찰과 압축강도 비 및 질량 변화율을 측정하였다. 그 결과, 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트의 황산 및 황산나트륨 침투에 대한 저항성은 OPC 콘크리트 경우 보다 훨씬 우수한 것으로 나타났으나, 황산마그네슘의 경우 비결합재질의 규산마그네슘수화물(M-S-H)의 형성으로 광물질 혼화재를 혼입한 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 불리한 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.45-50
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• 2006

현재 터널을 시공할 때 발파기술의 발달로 설계단면보다 크게 단면을 발파하는 경우는 많지 않으나 지질 특성상 커다란 여굴이 발생하는 경우가 종종 있으며, 또한 발파기술이 낙후된 시기에 시공된 터널은 설계단면보다 훨씬 크게 발파단면이 형성되어 라이닝을 설치한 후에도 상당 부분이 여굴로 남는 경우가 있다. 여굴이 크게 발생한 부분은 절리를 따라 지하수가 스며들면서 점토질 성분이 혼입되어 있는 부분이 비스듬한 각을 이루면서 터널 단면을 절단하고 있는 파쇄대를 형성하고 있다. 절리면에서 쐐기를 형성하고 있던 상부는 작은 진동에도 모두 낙석으로 떨어지게 되며 구조적인 안정성 문제를 야기한다. 기존터널의 여굴이 발파단면내에 위치하지 못하여, 기존터널의 발파영향선이 확장터널의 발파영향선을 변화시키고, 아치(arch)작용이 발생하지 않아 터널의 안정성에 심각한 문제가 발생할 가능성이 있다. 또한, 여굴의 규모가 커서 여굴의 뒷채움을 하지 않으면 토압의 측면에서 매우 불리하며, 안정화되지 못한 여굴의 상부에서 낙반이 발생할 위험이 상존한다. 따라서 공사의 원만한 진행을 위해서는 여굴의 안정화를 이루고 난 후 후속공정을 진행하거나, 낙반에 대한 안전조치를 취한 후 공사를 진행해야 한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 터널의 구조적 안전성과 시공성을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.16-25
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• 2018

콘크리트는 장기수명이 요구되는 구조물에 적합한 건설재료로 내구성이 우수하지만 장기간 지하수에 노출되어 발생하는 칼슘용출 현상에 대한 이해 및 이에 따른 RC 부재의 휨 거동 특성을 평가할 필요가 있다. 실험결과에 따르면, 광물질 혼화재는 RC 부재의 장기강도 개선에 효과적이지만, 칼슘용출이 발생하면 RC 부재의 항복하중 및 휨 강성이 감소하고 중립축깊이와 처짐량이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 칼슘용출에 의한 열화는 RC 부재의 성능 저하를 유발하므로 칼슘용출 환경에 노출되는 지하구조물에 광물질 혼화재가 적용될 경우에는, 광물질 혼화재 종류에 따른 최적 혼입 비율이 마련되어야할 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제17권2호
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• pp.279-287
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• 2007

채석장으로부터 원석을 채취하여 건축석재 및 쇄석골재 등으로 가공하는 과정에서 원석의 약 60% 정도가 폐석이나 석분토로 손실되고 있다. 이 중에서 폐석의 일부만이 도로포장용 쇄석골재로 활용되고 있을 뿐 대부분의 석분토는 석재의 가공이나 파쇄공정에서 분말형태로 물에 혼입되어 슬러지탱크에 침전되게 된다. 이러한 석분토가 방류되거나 살포되면 지표나 지중의 공극들이 메워져 지표수의 지중침투, 지하수의 흐름, 공기의 소통 등이 원활하게 이루어지지 않아 생태계에 악영향을 끼칠 수도 있다. 현행 우리나라 폐기물관리법(2003)에 따르면 석분토가 사업장 내에서 발생되는 산업폐기물로 분류되고 있어 대부분을 지중에 매설하고 있는 실정이다. 따라서 석분토의 물성 및 공학특성을 개량하여 효율적 재활용방안의 수립이 필요하다. 이 연구에서는 국내 채석장에서 발생되는 석분토의 개량 및 재활용 가능성을 분석하기 위해 6개 채석장으로부터 시험용 석분토 및 원지반토를 채취한 후, 이를 일정한 비율의 배합비로 제작한 혼합토를 대상으로 여러 토질시험을 실시하였다. 시험결과를 토대로 도로용 재료로서 석분토의 개량 및 재활용 가능성을 검토하였다.

• 자원환경지질
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• 제34권6호
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• pp.507-522
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• 2001

통영광산은 첨열수광상으로서 능망간석 , 백운모, 일라이트, 황철석 , 방연석 , 황동석 , 섬아연석 , 아칸다이트 및 헤사이트등의 광물을 수반하는 초기의 광석광물 침전시기와 후기의 맥석광물 침전시기로 구분된다. 초기는 반복적인 대상구조를 띠고, 황화광물이 침전된 시기로서 텔루리움 광물과 함께 엘렉트럼이 산출된다. 후기에는 주로 단산염 광물과 천금속광물이 침전되었다. 통영 열수계에서 광화단계에 따른 상이한 열수유체의 변천과정을 구체적으로 규명하기 위하여 프로그램 CHILLER를 이용한 수치모델링이 실시되었다. 반응경로 모델링은 28$0^{\circ}C$에서 모암인 안산암과의 반응을 비롯하여, 27$0^{\circ}C$에서 12$0^{\circ}C$까지의 단순한 등압 냉각, 비등과 지하수의 혼입에 따른 희석 및 압력파 온도가 감소되는 조건에서 수행하였다. 모델링 결과 초기 광화유체는 산성용액(pH=5.7)으로 상대적으로 높은 염농도와 금속원소 함량이 높다. 장화유체 내의 금의 함량은 열수계의 천금속원소 총량과 황화물의 활동도에 의해 지배된다. 통영 천열수계에서의 광화작용은 천부에서 일어난 참화유체의 비등과 이에 수반된 가열된 지하수의 흔입에 의한 반응경로를 반영하며, 현미경에서 관찰된 광물공생 특성과 모델링에 의한 침전광물의 조합 및 엘렉트럼의 화학조성 등에서 동일한 경향을 나타낸다. 이러한 유사성은 Te 함유하는 천열수 금 . 은광상이 열수계에서의 비등과 유체혼합(희석)에 의해 생성되었음을 지시한다. 반응경로 모델링 연구는 광상성인을 이해하는 중요한 수단이며, 유사한 지질환경에서의 광강탐사에 유용한 자료로 활용될 것으로 생각된다.