• 암석학회지
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• 제3권2호
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• pp.156-170
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• 1994

대흥활석광상의 광석은 크게 녹니석질과 돌로마이트질로 구분되어지며 전자는 주로 녹니석과 활석, 그리고 소량의 돌로마이트, 백운모 및 불투명광물로, 후자는 활석과 돌로마이트, 그리고 사문석 및 방해석으로 구성되어 있으며 마그네사이트가 산출되기도 한다. 녹니석질 광석에서는 녹니석이, 그리고 돌로마이트질 광석에서는 사문석과 녹니석이 활석화되어 있으며 탄산염광물들은 도입된 열수용액으로부터 또는 활석화작용의 부산물로 생성되어졌다. 이것은 원암의 화학조성과 도입되는 열수용액의 화학조성 및 양이 부분적으로 다름에 기인하는 것으로 생각된다. 그러나 공존하는 활석과 녹니석, 그리고 활석과 사문석 사이의 Mg, Al 및 Fe등이 주성분들은 화학적 평형을 이루고 있어 활석화작용이 안정되게 진행되었음을 나타내고 있다. 활석이 녹니석과 사문석으로부터 생성되는 과정의 대표적인 반응식은 다음과 같다. (1)녹니석+$Mg^{++}+Si^{4+}+H_2O$=활석, (2)녹니석+$Mg^{++}+Si^{4+}+Ca^{++}+CO_2+O_2+H_2O$=활석+돌로마이트+자철석, 및 (3) 사문석+$Mg^{++}+Fe^{++}+Si^{4+}+Ca^{++}+CO_2+H_2O$=활석+돌로마이트, 열수용액에는 비교적 많은 양의 Mg와 Si가 함유된 것으로 생각되며 $fO_2$ 및 $fCO_2$가 높은 경우 탄산염광물이 형성되었다. 따라서 활석화작용은 화강암화작용에 수반된 열수용액이 편마암류내에 협재된 녹니석편암 또는 녹니석편마암과 반응하여 열수변성교대작용에 의하여 이루어졌다고 생각된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.501-511
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• 2009

이 연구는 콘크리트구조물의 유지관리 및 보전활동의 절력화와 콘크리트구조물의 장기 수명화를 목적으로 번잡한 검사나 보수작업을 필요로 하지 않고, 콘크리트에 발생하는 미세한 균열에도 수시의 점검 등이 필요 없이 미생 물의 생체광물형성작용을 이용하여 콘크리트 그 자체에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 내용이다. 이 논문은 콘 크리트에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 연구 중 지금까지와는 완전히 다른 방법으로 미생물의 생체광물형성작 용(biomineralization)을 이용한 자기치유 콘크리트 개발에 관한 기초적 연구로서, Sporosarcina pasteurii가 탄산칼슘을 석 출시키는 biomineralization을 이용하여 미생물이 신진대사 작용을 할 때의 탄산칼슘 석출 반응에 의한 세포 외에 다른 화합물의 생성, 탄산염광물의 석출 및 모래표면을 고화시켜 모래의 입자를 접착하는 바인더로서의 이용을 검토 하였다. 그 결과 새로운 광물 형성 및 모래표면의 고화가 어느 정도 가능한 것이 확인되었으며, 또한 유기(미생물)·무기(CaC$O_3$) 복합 구조를 가진 calcite에 의해 균열의 보수도 어느 정도 가능한 것이 기초실험을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 콘 크리트구조물에 이러한 미생물의 신진대사 작용에 따른 생체광물형성작용의 이용은 미생물과 같이 완성된 진정한 의미 의 자기치유 콘크리트가 될 것으로 사료되며, 이러한 미생물의 적용에 따른 효과는 보수 기능뿐만 아니라 환경 문제를 배려한 새로운 재료로서의 개발로 이어져 향후 더욱 더 중요한 연구주제의 하나가 될 것이다.

• 공업화학
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• 제28권1호
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• pp.101-111
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• 2017

광물탄산화 기술은 천연광물 및 산업부산물에 포함된 칼슘이나 마그네슘을 이산화탄소와 반응시켜 탄산염을 생성하는 기술로 이산화탄소를 열역학적으로 안정한 형태로 저장할 수 있는 기술이다. 본 연구는 철강슬래그를 이용한 이산화탄소 저감 및 추출 후 슬래그 재활용을 통해 환경적 부담 및 공정 비용 절감을 절감할 수 있는 광물탄산화 상용화 기술 개발을 목표로 설정하였다. 추출 용매(염화암모늄)를 사용하여 괴재 및 전로슬래그로부터 칼슘을 추출하고 추출된 칼슘을 이산화탄소와 반응시켜 순도 98% 이상의 탄산칼슘을 합성하였다. 또한 칼슘 추출 후 슬래그를 건축자재(패널)로 활용하는 기술을 개발하였다. 슬래그의 칼슘 추출효율에 따라 상이한 결과를 보였지만 광물탄산화 전체 공정에 있어 중량 비(약 80-90%)를 차지하는 칼슘 추출 후 슬래그(잔여슬래그)의 활용을 통해 광물탄산화 공정으로부터 배출되는 산업부산물의 양을 최소화하고자 하였다. 잔여슬래그는 시멘트 패널 제작에 활용되는 규사미분 대체 물질로서 이용하였고 기존 시멘트 패널과 물성평가(압축강도 및 휨강도)를 상호 비교하였다. 용액 내 칼슘 농도는 유도결합 플라즈마 분광분석기(Inductively coupled plasma optical emission spectrometer, ICP-OES)를 사용하여 분석하였다. 합성한 탄산칼슘은 X선 회절 분석법(X-ray diffraction, XRD)을 이용하여 결정학적 특성 및 정량 분석하였고 주사 전자 현미경(Field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 사용하여 표면 형상을 확인하였다. 시멘트 패널평가는 KS L ISO 679에 준하여 패널 제작 및 패널의 압축강도와 휨강도를 측정하였다.

• 자원환경지질
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• 제34권3호
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• pp.243-254
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• 2001

상부쥐라기 졸른호펜 석회암의 생성환경을 해석하기 위하여 점토광물의 상대함량 변화를 고찰하였다. 전암시료 및 점토입도시료에 대한 광물학적 연구결과에 따르면 포일레층과 플린츠층은 공히 방해석과 석영을 주구성광물로, 소량의 일라이트, 카올리나이트와 스멕타이트를 함유하고 있다. 스멕타이트는 속성작용을 통해 심도에 따라 일라이트화 작용을 심하게 받았으며, 카올리나이트는 심도의 증가에 따라 상대함량이 증가하는 경향을 보인다. 이러한 결과는 다음과 같은 가능성을 제시한다. 즉, 육상기원을 지시하는 카올리나이트 및 석영과 일라이트 등의 쇄설입자의 유입이 상위구간으로 갈수록 감소하고 탄산염광물의 함량이 증가함은 해침을 통해 육성퇴적물의 유입이 감소했음을 의미한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.340-347
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• 2008

Dissolution process of serpentine in distilled water was systematically investigated for study on pre-treatment of serpentine which was a candidate material for carbon dioxide sequestration. The metallic ions(Ca, Si, Mg etc.) were dissolved in distilled water at ambient condition and their concentrations were changed with dissolution time. The precise evaluation of dissolution process for serpentine dissolved solvent was performed by ion conductivity and pH measurement. Serpentine dissolution in distilled water was evaluated as a stable pre-treatment process without changes of crystallographic structure and chemical structure changes.

• 한국석유지질학회지
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• 제1권1호
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• pp.1-13
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• 1993

강원도 영월 마차리 부근에 분포하는 문곡층의 속성역사에 대한 연구를 조직적, 동위원소적 및 미량원소적 결과를 이용하여 수행하였다. 속성광물의 생성단계는 각각 그들의 지화학적 결과와 함께 문곡층이 여러 단계의 속성작용을 받았음을 보여준다: 그들은 1) 천해속성작용, 2) 민물속성작용, 3) 얕은매몰속성작용 및 4) 깊은매몰속성작용이다. 천해속성작용은 섬유상 방해석 교질작용과(framboidal) 황철석화작용으로 이루어져 있으며, 민물속성작용 동안에는 불안정한 광물(아라고나이트와 고마그네슘 방해석)로 구성된 탄산염 입자들의 용해작용과 재 결정작용, 극피동물 위의 syntaxial overgrowth 작용 및 등립질 방해석의 교질작용이 일어났다. 얕은 매몰 속성환경에서는 쳐어트와 이디오토픽 돌로마이트가 생성되었고 제노토픽 돌로마이트화작용은 스타일로라이트화 작용 전에 일어났을 것이다. 깊은 매몰 속성환경 에서는 saddle 돌로마이트화작용, 2차 규화작용 및 탈돌로마이트화작용이 일어났다.

• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.526-532
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• 2008

이산화탄소는 산업의 발달과 더불어 배출이 증가되고 있는 온실가스 중에 하나로 발생되는 이산화탄소의 일부는 탄소순환과정에 의해 자연계로 순환되지만, 순환될 수 있는 범위를 넘어선 이산화탄소는 적절한 포획과 처리가 필요하다. 이산화탄소 처리 기술 중 광물고정화 방법은 영구적으로 이산화탄소를 처리할 수 있는 방법으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 광물고정화의 효율을 높이기 위해, 화학적전처리법을 사용하였다. 화학적전처리법(leaching)은 규산염광물의 알칼리토금속성분(Mg, Ca)이 이산화탄소와 탄산염광물화 반응을 통해 광물고정화가 진행되는 방법임에 착안하여, 산(acid)을 이용해 알칼리토금속성분을 추출해 내 이산화탄소와의 반응 양을 증가시켜 고정화 효율을 높이는 방법이다. 다양한 농도(2 M, 4 M, 6 M)의 황산을 사문석과 반응온도(25, 50, $75^{\circ}C$)와 반응시간(1, 3, 5, 24 h)을 변화시켜 추출된 알칼리토금속성분(Mg, Ca)을 ICP-AES를 이용해 분석하였고 SEM과 BET를 이용하여 황산이 사문석 표면에 미치는 영향에 대해 알아보았는데, 사문석이 황산과 반응하여 표면이 거칠어지며, 비표면적이 $11.1209m^2/g$에서 $98.7903m^2/g$로 증가함을 알 수 있었다. 또 세 변수 모두 증가할수록 추출량도 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 $75^{\circ}C$의 경우에는 반응 시간이 1 h 이후에는 시간과 관계없이 포화 추출점에 이르는 것을 확인하였다. 화학적 전처리의 결과 고정화 효율이 23.24%에서 46.30%까지 향상됨을 확인 하였다.

• 자원환경지질
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• 제32권5호
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• pp.435-444
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• 1999

현동 안티모니 광상능 소백산 육괴의 북동부 지역에 위치하며, 선캠브리아기 변성암류(주로 화강암질 편마암)에 발달하는 단층 열극을 단층 열극을 충진한 석영+탄산염 광맥 및 망상맥으로 산츨된다. 광맥 인접부에는 견운모화 및 규화 작용으로 특징되는 열수 변질대가 발달된다. 변질대 견운모의 K-Ar 연령은 139.2$\pm$4.4 Ma로서 백악기초의 광화 시기를 나타내는데, 광화작용은 산성 암맥(주로 석영 반암)의 관입과 관련되었으리라 사료된다. 열수 광화작용은 5회에 걸쳐 진행되었다. 광화1기에는 옥수질 석영이 침전되었다. 광화 2기에는 천금속(base-metal) 황화 광물 및 휘안석을 수반한 석영맥이 형성되었다. 광화 3기에는 휘안석, 농홍은석, 버티어라이트, 자연 안티모드, 구드문다이트, 울마나이트 등 다양한 함안티모니 광물이 석영 및 탄산염 광물(방해석, 돌로마이트, 앵커나이트, 능망간석)에 수반되어 정출되었다. 광화 4기에는 휘안석을 수반한 방해석이, 그리고 광화 5기에는 barren한 방해석이 침전되었다. 안티모니느 광화 2기에소 4기에 걸쳐 주로 휘안석으로 산출되며, 산점상, 세맥상 및 조립질 자형 결정 등 다양한 형태를 갖는다. 유체 포유물 연구에 의하면, 열수 광화작용은 $\leq$ 5.3wt % NaCl 상당 염농도의 유체로부터 120~$330^{\circ}C$의 온도에서진행되었다. 광화 유체의 온도 및 염농도는 광화작용의 진행과 더불어 점진적으로 감소하였는데, 이는 열수계 내로 다량의 순환 강우가 유입되었음을 지시한다. 함안티모니 광물의 침전은 비교적 저온(<$250^{\circ}C$)에서 주로 유체의 냉각 및 휘석 작용에 의해 진행되었다. 광화 2기 초기에는 인지되는 유체의 비등현상에 의하여, 광화적용의 압력에 의하여, 광화작용의 압력은 비교적 낮았음(정수압 조건에서 약 350m의 심도에 해당하는 약 80 bar)을 알 수 있다. 광석광물의 조합에 대한 열역학적 고찰 결과, 안티모니 침전은 열수 유체의 온도 및 유황 분압의 감소에 기안하였다. 광화 유체의 활동위원소 조성($\delta^{34}S_{\Sigma s}$)은 5.4~7.8$\textperthousand$이었으며, 이는 화성 기원을 지시한다.

• 한국광물학회지
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• 제8권2호
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• pp.91-107
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• 1995

충남 예산-공주-청양지역의 대흥, 평안, 신양(청당)광산에서 산출되는 녹니석에 관하여 화학적 및 성인적 연구를 하였다. 이들 광상은 초염기성암기원의 사문암이 열수변질작용을 받아 생성되었다. 활석 광석의 주 구성 광물은 활석, 녹니석, 금운모, 각섬석류, 사문석, 탄산염광물 등이고 이밖에 감람석, 휘석류, 크롬철석, 스멕타이트, 녹니석/스멕타이트의 혼합층상광물들과 같은 팽윤성 광물들이 소량 산출된다. 이 중 감람석과 크롬철석은 광상의 초염기성암 기원을 지시하는 중요한 광물이다.녹니석은 활석 광석의 불순 광물 중 가장 많은 양을 차지하는 광물이다. 이들 녹니석은 성인적으로 활석과 밀접하게 연관된 녹니석과 그렇지 않은 녹니석의 두 가지 뚜렷한 타입으로 나뉘어지며 이들은 화학적으로 명확한 차이를 보인다. 전자의 녹니석은 Mg/(Mg+Fe)비가 높으며 매우 일정한 범위의 Mg/(Mg+Fe)qkl (0.784∼0.951/산소수 14 기준)를 보여주고, 높은 8면체 치환양 (0.892 (-0.200∼0.692)/산소수 14, 이상적인 클리노클로어/차모사이트 성분 기준)과 넓은 범위의 Al 함량 변화 (2.975 (1.085∼3.160)/산소수 14 기준), 높은 Cr, Ni 함량을 갖는다. 이들은 매우 제한되고 높은 Mg/(Mg+Fe)비를 갖는 환경에서 생성되었으며 따라서,활석과 밀접하게 연관된 녹니석은 생성시, 주변암에 둘러싸여 있는, 초염기성암 기원의 사문암에 의해 주로영향을 받았다. 후자의 녹니석은 전자의 녹니석에 비하여 Fe 함량이 더 놓으며 광범한 범위의 Mg/(Mg+Fe)비 (0.378∼0.852/산소수 14 기준)를 보여주고, 더 적은 범위의 8면체 치환양 (0.560 (-0.035∼0.525)/산소수 14, 이상적인 클리오클로어/차모사이트 성분 기준)과, 전반적으로는 더 높은 값을 가지면서 더 좁은 범위의 Al 함량 변화 (1.491 (1.468∼2.959)/산소수 14 기준)를 보여주며, 낮은 Cr, Ni 함량을 갖는다. 이들은 낮은 Mg/(Mg+Fe)비를 갖고 전자에 비해 Al이 풍부한 환경에서 생성되었으며, 따라서 활석과 연관되지 않은 녹니석은 생성시 광체와 인접한 화강아질 편마암에 의해 주로영향을 받았을 것으로 생각된다. 녹니석의 이러한 2가지 화학조성상의 경향은 녹니석과 공존하는 운모류나 각섬석류들의 화학분석결과와도 잘 일치한다. 이러한 결과는 이 지역의 활석 광상이 초염기성암 기원의 사문암이 열수변질작용을 받아 생성되었음을 명확하게 지시하며, 따라서 활석 광석내에 존재하는 녹니석은 활석의 근원 광물로서 녹니석편암 및 녹니석 편마암 매의 녹니석이 활석화되고 남은 잔존광물이 아니라, 주변암에 의해 성분상의 영향을 받은 열수와 사문암과의 변질교대작용에 의한 활석화과정 중에 주로 생성된 것으로 추정된다. 이러한 결과는 연구지역의 활석광상이 초염기성암의 사문암화 작용과 활석화 작용의 두 가지 변질작용에 의해 형성되어졌음을 알려준다.

• 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.