• 한국광물학회지
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• 제32권1호
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• pp.15-39
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• 2019

안동 지역에 하나의 초염기성암 복합체가 격리된 안구상 형태로 산출된다. 이 초염기성암 복합체는 초염기성암에서 염기성암이며, 대부분은 페리도타이트이다. 이 복합체는 수 km로 동북동 방향으로 안동 단층을 따라 신장되어 있다. 이 연구는 안동 초염기성암 복합체 중 페리도타이트에 대한 암석지화학과 이곳에서 산출되는 석면의 특징에 대해서이다. 이 페리도타이트는 화성기원으로, 레조라이트에서 웨를라이트이고 높은 포스테라이트 조성의 감람석과 마그네슘 비의 단사휘석, 트레몰라이트에서 체마카이트질 조성의 각섬석을 포함한다. 지화학적으로 이들 암석은 높은 마그네슘비, 전이원소 함량과 낮은 알칼리 원소 함량을 보인다. 이 페리도타이트는 백석면, 트레몰라이트 및 악티노라이트 석면을 포함하나, 후자가 우세하다. 이들 각섬석계 석면은 소 단층면, 수 cm에서 십 cm 폭의 벽개, 단구에서 미끄럼 및 경사 섬유로써 산출이 되고, 백석면들은 수 mm~cm 폭의 맥 및 벽개에서 교차 및 미끄럼 섬유로서 산출이 된다. 이들 결과들은 PLM, XRD, SEM 결과로서 확인이 된다. 전체적인 안동 초염기성암 복합체 중 초염기성암의 특징과 석면의 산출 양상은 각각 전 세계의 알파인형 초염기성암과 충남 지역의 사문암화된 초염기성암의 특성과 유사하다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권1호
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• pp.32-46
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• 2000

유성 지역의 지열수를 포함한 자연수에 대한 용존이온의 분포 및 거동과 같은 지구화학적 특성을 밝히고 지열수의 지화학적 진화과정, 심부온도 및 물-암석 상호반응특성을 규명하기 위해 유성 지역 내에 부존하는 유형별 자연수 (지열수, 심부 및 천부지하수, 지표수)에 대한 수문지구화학 및 동위원소 ($\delta$$^{18}$ O, $\delta$D, $^3$H, $\delta$$^{13}$C, $\delta$$^{34}$ S, $^{87}$ Sr/$^{86}$Sr) 연구를 수행하였다. 유성 지역 지열수는 순환수 기원의 지하수가 심부 열원에 의해 온도가 상승하였고, 방해석 침전이 수반된 규산염 광물의 가수분해 반응을 거치면서 천부 기원 지하수와 혼합되어 Na-HCO$_3$유형의 지열수로 진화되었다. 인위적 오염의 지시원소인 NO$_3$함량이 일부 지열수 및 심부지하수 시료에서 높은 값을 보이는 것으로 보아 오염에 노출된 지표수가 지하수로 유입되었으며 또한 일부 온천공으로도 유입되었을 것이다. 연구 지역의 $\delta$$^{18}$ 와 $\delta$D의 분포는 지구순환 수선상 주변에 도시되며 유형별로는 뚜렷한 차이를 보이지 않는다. 삼중수소 함량은 유형별로 뚜렷이 구분되나 대부분 지열수의 경우 지표수 및 천부지하수의 혼입활동이 수반된 특징을 보여준다. 탄소 동위원소비에 있어서도 대부분 토양내 유기물 기원의 값에 가까울 정도로 낮은 값을 보이는 것으로 보아 (평균 -16.3$\textperthousand$)전체적인 지하수 순환체계에 걸쳐 지표 토양 환경의 이산화탄소 공급이 이루어지고 있음을 지시하고 있다. 황 동위원소비 역시 지열수와 천부지하수와의 혼합 특성을 보이며, 스트론튬 동위원소비에 의하면 지열수의 Ca기원은 사장석의 용해인 것으로 판단된다. 다성분계 평형상태의 계산은 심부저장지 지열수가 100~1$25^{\circ}C$에서 평형상태에 있었음을 지시한다. 따라서 연구 지역의 지하수는 지하 순환과정 중 심부에서 열원을 만나게 되어 온도가 상승하였고, 물-암석 반응을 거치면서 상승하게 되었고, 이 과정중 천부지하수의 혼합과정이 수반되면서 진화된 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제6권1호
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• pp.133-147
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• 2004

전북 군산 및 부안 지역을 중심으로 이루어지는 새만금간척공사 수역과 그 주변 해역의 수질 및 저질 분포 특성을 구명하기 위하여 2001년 9월에 총 101개 퇴적물 시료와 69개의 해수 시료를 채취, 분석하였다. 주요 수질 항목별 평균 및 표준편차는 수온 $25.51{\pm}0.68^{\circ}C$, 염분 $29.88{\pm}5.01psu$, COD $1.40{\pm}0.78mg/L$, 용존무기질소 (DIN) $0.352{\pm}0.417mg/L$, 그리고 인산인 $0.027{\pm}0.023mg/L$ 이었다. 영양염류 및 COD는 동진강 및 만경강 하구에서 매우 높은 농도를 보였으며, 곰소만과 새만금 입구 수역은 매우 낮은 값을 보였다. COD, 영양염류 농도 및 N/P 등은 염분과 유의적 역상관관계를 보였으며, 이는 대부분의 오염 물질이 육상 기원임을 시사하였다. 주성분 분석에 의한 수질 분포 역시 새만금 수역으로 유입되는 지류에서 높은 영양염류 및 유기물 농도를 보여 타 수역에 비하여 수질오염도가 높았다. 퇴적물의 경우 주요 중금속류 및 일반저질항목별 농도는 알루미늄 $2.28{\pm}0.92%$, 카드뮴 $0.61{\pm}0.27ppm$, 구리 $8.95{\pm}4.06ppm$, 철 $1.19{\pm}0.37%$, 망간 $182.31{\pm}77.45ppm$, 니켈 $10.83{\pm}4.97ppm$, 납 $15.20{\pm}4.35ppm$, 아연 $41.34{\pm}34.62ppm$, COD $2.68{\pm}1.85mg/g\;dry$, AVS $0.04{\pm}0.08mg/g\;dry$, 강열감량 $1.29{\pm}1.08%$, 함수율 $24.11{\pm}4.49%$, 총질소 $0.02{\pm}0.02%$ 그리고 총탄소 $0.22{\pm}0.30%$ 이었다. 저질의 공간 분포 특성은 수질처럼 명확하지는 않았으나, 금강하구 수역에서 전반적으로 높은 농도를 보였다. 저질 항목별 상관관계는 중금속과 유기물함량 간에 유의적 관계가 있었으며 (p<0.05), 퇴적물내의 농축비 (enrichment factor)가 대부분 수역에서 1-2의 범위를 보여 중금속의 외부 유입이 심각하지 않은 것으로 밝혀졌다. 또한 퇴적물 내의 중금속 농도 역시 일반적인 해양 퇴적물에서 검출되는 범위 이내로 새만금 및 주변 수역의 저질 상태는 매우 양호한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제41권6호
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• pp.695-708
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• 2008

함동 장풍광산에서 산성 환경에 노출된 폐광석 원소의 지화학적 거동을 파악하기 위한 용출실험과 총함량 분석을 실시하였다. 주변의 오염되지 않은 토양 내의 원소 함량과 폐광석 내의 원소함량을 비교하였을 때, 농집이 많은 순서는 As>>Cu>Pb>Cd>Co이다. 산성비 ($0.00001{\sim}0.001N\;HNO_3$)와 산성배수($0.001{\sim}0.1N\;HNO_3$)를 고려한 산도변화에 따른 용출 실험 결과, 산용액과 24시간 반응한 후의 최종 pH 변화 형태를 3가지 유형으로 구분하였다. 산도를 더 낮아지게 할 수 있는 광물의 용해 작용으로 반응 용액의 pH보다 더 낮은 최종 pH를 나타내는 유형 1과 pH를 완충할 수 있는 광물이 존재하여 반응용액의 pH보다 높은 pH를 유지하는 유형 2.3으로 구분되었다. 원소의 용출거동 특성은 비소-코발트-철과 구리-망간-카드뮴-아연 그리고 납으로 구분할 수 있었다. 비소-코발트-철의 용출특성은 약산성의 환경에서는 용출이 미약하나, 최종 pH 1.5 이하의 강산성환경에서는 용출량이 급격하게 증가하며, 구리-망간-카드뮴-아연형태에서는 최초로 용해되는 pH가 $7.0{\sim}3.0$으로 pH $2.5{\sim}1.5$에게서 최초 용출이 발생하는 비소-코발트-철보다 높았다. 납은 원소에 비해 상당히 적게 용출되었다. 최종 용출된 함량과 관계없이 초기 용출이 발생하는 pH값을 기준으로 한 각 원소의 상대적인 이동성은 망간 아연>카드뮴>구리>>철 코발트>비소>납 순서이며, 산성비는 아연, 망간 및 구리를 쉽게 용출시킬 것이고, 산성광산배수의 발생은 이동도가 낮은 원소(비소, 철, 코발트 그리고 납)의 분산을 야기할 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제25권4호
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• pp.557-576
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• 2015

지하수내 자연방사성물질인 우라늄과 라돈-222의 산출과 지질특성과의 연관성을 알아보기 위해 단층대를 포함한 화강암, 편마암, 복운모 화강암 등 다양한 지질이 분포하는 횡성지역을 연구대상지역으로 하였다. 이 연구를 위하여 지하수 시료 38점, 지표수 시료 4점을 채취하여 화학성분 분석, 우라늄과 라돈-222의 함량을 분석하였다. 1차 분석결과를 바탕으로 우라늄과 라돈-222의 함량이 미국 EPA 권고기준을 초과한 지하수 16점에 대해서는 2차 분석을 실시하였다. 지하수내 자연방사성물질 산출과 지질과의 상관성을 알아보기 위하여 33개 지점에 대한 지표방사능 세기를 측정하였다. 지하수내 우라늄의 농도는 0.02~49.3 μg/L의 범위를, 라돈-222의 농도는 20~906 Bq/L 범위로 미국 EPA 권고기준치인 30 μg/L와 148 Bq/L을 초과한 시료는 각각 4점과 35점이다. 지하수의 화학적 특성은 Ca(Na)-HCO₃ 유형에서 Ca(Na)-NO₃(HCO₃+Cl) 유형 범위까지 분포한다. pH는 5.71~8.66의 범위로 중간 값은 중성 또는 약알카리성의 특성을 보였다. 고함량 우라늄 및 라돈-222의 산출은 편마암-화강암 지질경계부과 화강암내에서 주로 확인되었으며, 우라늄과 라돈의 산출에 대한 상관관계는 뚜렷하지 않다. 불활성 기체인 라돈은 암석내 기원지로부터 주변부에 발달된 단열을 따라서 확산되어 순환하는 지하수에 용해되는 것으로 보이며, 지하수의 유동과 화학성분과의 상관성은 찾아보기 어렵다. 지하수내 우라늄 용해에 유리한 조건은 중성 또는 약알칼리성 환경과 산화 환경이면서 높은 중탄산 함량의 지화학적 조건에서 주로 우라닐 또는 우라닐탄산염 형태로 존재하는 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제50권2호
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• pp.117-128
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• 2017

고준위방사성폐기물 심지층 처분 대상 암종으로 고려되는 화강암에서 방사성핵종의 장기 거동 특성을 이해하기 위한 연구의 일환으로 KURT(KAERI Underground Research Tunnel) 화강암에 존재하는 U-Th 함유광물의 산출특성 및 존재형태 대한 연구를 수행하였다. KURT의 화강암은 주로 석영, 장석류와 운모류로 구성되며, 그 외에 저어콘 및 희토류원소를 함유하는 모나자이트, 바스트네사이트 등이 확인된다. 또한 견운모, 미사장석, 녹니석과 같은 이차광물과 함께 석영맥과 방해석맥 등이 관찰되는데 이는 후기 열수작용에 의한 영향으로 추정된다. U-Th 함유광물은 대부분 $30{\mu}m$ 이하로 석영 및 장석류, 운모류의 경계에서 확인된다. EPMA 정량분석 결과, U-Th 함유광물의 74.2 ~ 96.5%가 $UO_2$ (3.39 ~ 33.19 wt.%), $ThO_2$(41.61 ~ 50.24 wt.%), $SiO_2$ (15.43 ~ 18.60 wt.%) 등으로 구성된 것으로 확인된다. EPMA 분석결과를 이용한 화학구조식 계산결과, U-Th 함유광물은 규산염 광물로 토라이트(thorite), 우라노토라이트(uranothorite)인 것으로 판단된다. U-Th 함유 규산염 광물은 화강암과 페그마타이트 및 열수작용에 의해 형성된다. 따라서 마그마의 분화에 의해 형성된 KURT 화강암은 후기 열수에 의해 변질 및 교대작용이 수반되었을 것으로 판단된다. U-Th 함유 규산염 광물은 열수에 기인한 온도, 압력, pH 등의 변수들과 지화학적 요인에 의해 재결정 작용을 일으킨 것으로 추정된다. 또한 재결정 과정 동안 반복적인 용해/침전에 의해 우라늄과 토륨의 농집량 변화에 따라 토라이트, 우라노토라이트 광물들이 형성된 것으로 판단된다.

• 지구물리
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• 제2권1호
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• pp.9-26
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• 1999

동해의 남서해역에 위치하는 울릉분지의 지각은 정상적인 해양지각보다 두꺼워서 과연 해양지각인지 아니면 얇아진 대륙지각인지가 불분명하다. 울릉분지의 지각구조와 그 특성을 정확히 모르는 가운데 분지의 진화에 관한 서로 다른 모델들이 제시되고 있음에 비추어 이 논문에서는 심부 탄성파 탐사자료를 이용하여 울릉분지의 지각구조와 특성을 밝히고 형성에 대한 단서를 제시하고자 한다. 울릉분지 지각의 두께는 10 km로서 정상적인 해양지각보다 두꺼우나 해저면 지진계 자료의 -p 분석과 2차원 파선추적을 기초로 하는 해석의 결과는 다음과 같이 해양지각의 특징을 가짐을 지시한다. (1) 울릉분지의 지각은 깊이에 따른 속도와 속도구배(velocity gradient)의 분포에서 상부층과 하부층으로 구성되는데 이들은 각각 전형적인 해양지각을 이루는 층단위 2 (layer 2)와 층단위 3 (layer 3)과 일치한다. (2) 상부층과 하부층 사이에는 약 1 km 구간에 걸쳐 5.7-6.3 km/s의 속도를 갖는 층을 관찰할 수 있는데, 이 것은 해양 층단위 2와 3 사이의 전이층으로 알려진 층단위 2C를 나타낸다. 그러므로 전형적인 대륙지각의 특징을 보이는 남서 일본열도가 늘어나면서 울릉분지가 형성되었다고는 볼 수 없다. 대신, 지각의 속도와 두께는 맨틀플룸의 바로 위가 아니라 그 주위에서 형성되는 정상보다 뜨거운 맨틀대류권내에서 발생하는 해저면확장에 의해 울릉분지가 형성되었음을 지시한다. 울릉분지의 형성에 영향을 미친 맨틀플룸은 중국 북동부에 존재하였을 것으로 추정되는데 이러한 논리는 울릉분지내와 그 주변에 분포하는 화산암의 형성시 맨틀플룸의 영향을 받았다는 지화학적 추론과 일치한다. 따라서 이 논문에서는 동해 남서부의 열림이 일본열도의 늘어남에 의한 것이 아니라 해저면 확장과 맨틀플룸의 영향을 받은 것임을 제시한다.

• 지질공학
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• 제25권4호
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• pp.533-545
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• 2015

음용수 및 생활용수로 이용되고 있는 농촌 지역 천부대수층 음용지하수를 대상으로 계절적·공간적 수리지화학적 특성과 수질 저하 원인을 분석하였다. 지하수 관정이 설치된 대수층은 지표로부터 전답토, 풍화토, 풍화암, 기반암으로 구성되어 있으며 음용지하수의 대부분은 풍화토와 풍화암에 형성된 지하수가 이용되는 것으로 조사되었다. 음용지하수의 지화학적 유형은 대부분 오염물로 분류되고 있는 NO₃⁻와 Cl⁻ 이온의 영향을 받는 것으로 보이며 또한 상류로부터 유출된 오염물들이 하류 방향으로 이동하면서 불규칙적으로 분포하는 오염원에 의해 농도 증가가 일어나고 있는 것으로 나타났다. 음용지하수내 주 양이온 성분은 계절에 따라 큰 변화를 보이지 않으며 NO₃⁻와 Cl⁻ 성분은 배경 지하수에 비해 고농도 분포를 보여 외부로부터의 오염원 유입을 나타내주고 있다. 전기전도도 변화에 따른 주요 오염물 농도는 양의 상관관계를 보여 지하수 수질에 주요 오염물들의 영향이 크게 작용하고 있는 것을 보여준다. 오염물질 상관성 분석과 Ternary plot 분석 결과, 유기질 비료 내 오염물 성분은 음용지하수의 NO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻와 양의 상관관계를 보여주어 유기질 비료가 음용지하수내 주 오염원임을 보여준다. 또한 유기질 비료의 NO₃⁻와 Cl⁻과 함께 가축분뇨 등 다른 오염원에 의해 추가적으로 발생된 SO₄²⁻가 수질을 저하시키는 주요 요인으로 분석되었다. 음용지하수 및 오염원내 포함되어 있는 오염물질 성분은 농도 분포에 있어 차이가 크지만 각각의 음용지하수를 구성하는 성분 비율 특성 그리고 오염물질 상호간의 상관성 분석을 이용하게 되면 음용지하수 수질 저하 요인 분석에 매우 유용한 정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제41권4호
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• pp.405-425
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• 2008

하천수와 하천퇴적물에 의한 주암호 내 미량원소의 유입량 및 하천퇴적물 입도에 따른 미량원소의 지구화학적 거동을 규명하기 위하여 주암호 주변의 3 4차 수계 32 지점에서 채취한 하천퇴적물과 하천수의 미량원소(비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 납, 아연)를 분석하였고, 하천수의 경우에는 주요 양이온 및 음이온을 함께 분석하였다. 또한 집수 유역 내 모암 및 오염원 분포를 고려하여, 대표적인 8개 지점의 하천퇴적물을 선택하고, 입도($2\;mm{\sim}200\;{\mu}m$, $200{\sim}100\;{\mu}m$, $100{\sim}50\;{\mu}m$, $50{\sim}20\;{\mu}m$, < $20\;{\mu}m$) 별로 미량원소 함량을 구하였다. 주암호 집수유역 하천수는 오염원(탄광, 금속광, 농경지, 주거) 별로 4개 유형의 수질유형(Ca-Mg-$HCO_3$, Ca-Na-$HCO_3$-Cl, Ca-Na-$HCO_3-SO_4$, Ca-Na-$HCO_3$)의 특성을 반영하고 있다. 하천퇴적물의 입도와 미량원소 농도와의 상관성은 주암호으로 유입되는 미량원소의 지화학적 거동을 규명하는데 중요하다. 하상퇴적물의 입도가 작아질수록 미량원소 함량이 증가되는 뚜렷한 경향을 나타내고 있다. 폐금속광산 하류 하천퇴적물의 구리, 아연 및 납은 실트 입도(< $20\;{\mu}m$)에서 급격하게 증가되는 경향을 보이는 반면, 비소의 경우는 모래 입도($2\;mm{\sim}100\;{\mu}m$)에서 높은 함량을 나타내고 있다. 이는 퇴적물내의 구리, 아연, 납, 등 미량원소들은 실트 크기의 입자에 흡착된 상태고 주암호로 쉽게 이동됨을 지시해주고 있는 반면, 비소는 함 비소 광물상으로 이동되어 주암호로 유입될 가능성이 미약한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제56권3호
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• pp.311-330
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• 2023

CO₂ 배출량 증가로 인한 지구온난화 심화에 대한 주요 대책으로 CO₂를 포집하여 지중에 저장하는 이산화탄소 포집·저장(Carbon capture storage, CCS) 기술이 주목받고 있다. 최근 현무암의 거대한 체적, 높은 반응성, 풍부한 양이온 함량 등의 특성이 CO₂ 포획 및 저장 기작에 유리하게 작용한다는 사실이 부각되면서, 현무암층을 대상으로 하는 CO₂ 지중저장이 다양한 분야에서 연구되고 있다. 본 연구에서는 CO₂ 지중저장 기작, 현무암의 특성과 더불어 국외 연구 사례들을 조사 및 분석하여, 현무암 CO₂ 지중저장에 대한 타당성을 검토하였다. 조사한 사례들은 수행 방법을 기준으로 실험, 모델링, 현장 실증 연구로 분류하였다. 연구 사례별 실험 조건의 경우 온도는 20 ~ 250 ℃, 압력은 0.1 ~ 30 MPa, 암석-유체 간 반응 시간은 수 시간에서 4년까지 넓은 범위에서 진행되었다. 모델링 연구에서는 현무암 CO₂ 지중저장 후보지와 유사한 모델을 구축하여 CO₂-유체 주입 전∙후 유체역학적 및 지화학적 요인들에 대한 변화를 살펴본 사례가 다수였다. 검토 결과, 현무암은 잠재 CO₂ 저장용량이 크고, CO₂ 광물화 반응이 빠르기 때문에 현무암 CO₂ 지중저장시 온도와 압력 및 지질구조와 같은 환경적인 제약이 적다. 현장 실증 사례인 CarbFix project, Wallula project가 성공적으로 수행되어 실증 수행가능성 또한 높게 평가되고 있다. 그러나 현무암 대상 CO₂ 지중저장에서 신중히 고려해야 할 점도 존재한다. 광물화 기작이 현무암의 조성, 주입 지역의 특성 등 여러 요인에 따라 결과가 상이하게 나타나고, 탄산염과 규산염 광물 등의 침전으로 인해 관정 주입성(injectivity) 저하가 발생할 수 있다. CO₂ 주입 시 저장층 내 압력 증가가 발생할 수 있으며 암석-CO₂-유체 반응 과정에서 지중환경 오염의 위험성도 존재한다. 유체에 CO₂를 용해시켜 주입하기 때문에 기존 방식과 다른 지중 모니터링 기술 또한 요구된다. 따라서, 현무암에서의 CO₂ 지중저장을 안정적이고 효율적으로 수행하기 위해서는 적합한 대상 지역을 선별하고, 해당 지역에 대한 여러 자료를 구축하여 이를 기반으로 한 다양한 실험, 모델링, 현장 실증 등의 체계적인 연구 수행이 필요하다.