• 한국광물학회지
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• 제17권4호
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• pp.299-307
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• 2004

층간 양이은종이 다른 두 종류의 몬모릴로나이트에 대한 계면활성제의 흡착을 통해 몬모릴로나이트 표면에서 흡착거동하는 계면활성제의 시간적인 변화를 관찰하였다. 계면활성제의 미셀 농도를 다르게 하여 시간이 경과(0.1분～11일)함에 따라 몬모릴로나이트에 대한 계면활성제의 비평형 활동성을 관찰하였다. N몬모릴로나이트(SWy)는 Ca-몬모릴로나이트(Shz)와 비교했을 때 계면활성제가 몬모릴로나이트 충간에 보다 활동적으로 침투 및 흡착하였다. SWy의 층간간격은 반응초기부터 시간이 경과함에 따라 급격히 팽창하였지만, SAz의 경우에서는 반응 후반기에만 층간간격이 현저히 팽창되었다. 이상의 결과로부터 두 몬모릴로나이트의 서로 다른 평창특성은 부분적으로 자신들의 본질, 즉 몬모릴로나이트 내에 존재하는 무기양 이온들의 영향 때문인 것으로 보인다. 또한, 계면활성제의 미셀 농도는 유기-몬모릴로나이트의 발달, 즉 비평형 상태에서의 유기점토복합체 형성과 안정에 큰 영향을 끼치는 것으로 보인다.

• 한국광물학회지
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• 제27권4호
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• pp.293-299
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• 2014

고준위폐기물의 심지층 처분을 위해 완충재인 벤토나이트가 반드시 필요하고, 지하 환경에서 이 물질의 장기적 특성 변화를 아는 것은 매우 중요하다. 본 실험에서 폐기물 금속용기의 구리코팅 성분이 부식되면서 구리이온 농도가 증가한다고 가정하였을 때, 완충재인 벤토나이트 점토(몬모릴로나이트)의 층간 양이온들의 이온교환 및 용출 특성 등을 실험을 통해 살펴보았다. 용존 구리와 벤토나이트와의 반응실험에서 팽창성 점토의 Na가 선택적으로 먼저 Cu에 의해 치환되었고 Ca는 상대적으로 시간을 두고 이온교환되었다. 그리고 구리로 치환된 몬모릴로나이트는 X-선회절 분석결과 원시료에 비해 층간간격이 다소 줄어든 특징적인 비대칭 회절형태로 관찰되었다. 이러한 실험결과는 지하처분조건에서 고유 벤토나이트 성질의 점진적인 변화를 간접적으로 지시하는 것으로, 향후 다양한 추가실험을 통해 처분장 완충재의 화학적 광물학적 특성 변화를 연구할 계획이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.15-22
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• 2022

본 연구는 국내 대표 암석의 팽윤성을 관찰하고 암석의 풍화와 관련하여 시험법의 활용과 선행 분석의 개선점을 제시하고자 한다. 국내 고속도로 시공현장에서 지반조사를 위해 획득한 시추코어를 대상으로 스웰링시험 및 분석하였다. 연구 시험용 암종의 선정은 암석의 분류기준과 분포면적을 고려하였으며, 화성암은 화강암을 선정하였고 퇴적암은 사암과 이암을 선정하였다. 변성암은 편암과 편마암을 선정하였다. 암석의 흡수팽창지수를 결정하는 방법은 ISRM과 한국암반공학회 표준암석시험법(2005) 중 "암석의 시료채취와 시험편 제작 표준법"에 제안된 방법을 이용하였다. 팽창변위의 측정을 위한 시편은 높이 10cm, 지름 5cm의 원주형 이었다. 이에 수직되는 단면에 대해 흡수팽창변형률을 측정하였으며 단면 방향의 변형률은 팽창 방향의 길이를 보정하였다. 본 연구의 스웰링에 의한 풍화민감도 분석 시험 결과, 최대팽창변위보다 변화율이 암석의 팽윤성 판단에 효과적임을 알 수 있었다. 기존 스웰링분석법은 팽창변위의 최고점(최대팽창변위)을 이용하여 풍화민감도를 평가하고 있으나 암반등급별 구분이 불명확하므로 침수시간에 따른 팽창변위의 변화율(기울기)을 이용하는 것이 타당하다. 암반등급외 암석의 등방성과 이방성의 구분, 암종별 장축과 단축의 팽창변위(차이)를 활용한 풍화 특성의 판별이 필요하다. 풍화변질과 단층변질을 구분한 실험이 필요하며 이를 위해 선행적으로 구성 광물의 정량 분석이 필요하다. 또한, 화학적 풍화 단계의 팽창변위 분석을 통한 암종별 장기풍화 예측기술이 필요하다.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.77-85
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• 2012

팽창진주암(expanded perlite)과 섬유상 해포석(sepiolite)과의 복합화를 통해 유연성을 지닌 세라믹 발포체의 제조가능성을 조사하였다. 무기광물 섬유 해포석의 해섬처리는 팽창진주암과 해포석으로 이루어진 세라믹발포체의 제조를 위해 가장 중요한 전 처리공정이다. 해섬된 해포석과 팽창진주암은 혼합 교반되어 슬러리 상태로 이루어지며, 이 슬러리상의 복합물은 $300^{\circ}C$ 이하의 저온 열처리과정을 통해 형상화 및 발포화되어 괴상의 발포체로 제조된다. 슬러리상 복합물의 열처리공정은 슬러리 복합물 중에 잔존하는 수분의 증발단계, 일정발포온도에서 발포화제가 분해되어 진행되는 발포화단계 및 발포 후 잔류되는 유기물질의 분해제거단계를 포함하는 것으로 설계되어야 한다. 열처리 공정조건과 발포제는 상관성이 있으며 팽창진주암과 해포석섬유로 이루어진 슬러리상 혼합물의 발포에 적절한 발포제는 유기계 발포제가 적절하며 DSS (dioctyl sodium sulfosuccinte)가 효과적이었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권5호
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• pp.293-303
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• 2004

우리나라 점토집적층 토양의 분류체계를 보완하고 점토집적의 미세형태를 구명하기 위하여 52개 점토집적층의 모재별로 20개 토양통을 대상으로 토양 층위별로 시료를 채취하여 토양의 이화학적 특성, 토양 중점토의 광물조성과 화학성분을 분석하였다. 미세형태에 관한 분석은 토양 원상시료를 채취하여 박편을 제작한 후 편광현미경을 이용하였으며 그 결과는 다음과 같다. 점토집적층의 점토함량은 28% 이상으로 표토의 점토함량에 비하여 평균 1.33배 높았으며, 토양의 pH는 점토집적층에서 높았으나 CEC는 유기물의 감소로 점토함량이 증가함에도 불구하고 표토보다 작았다. 모든 공시토양의 점토집적층에서 피막의 점토집적현상을 관찰할 수 있었으나 3기층 유래 반곡통 토양집적층의 점토함량의 증가에도 불구하고 점토집적현상을 관찰할 수 없었다. 점토광물 종류별 이동성 정도를 보면 팽창형 2:1 광물, 비팽창형 2:1광물, 1.1형광물의 순이었다. 점토집적층에서는 점토이외에 비정질의 철 또는 망간, 불투명 광물 및 유기물이 토양공극 표면피막, 토양공극 충진, 광물입자 외부피막 형성하고 있었다. 잔적토나 붕적토에서는 점토집적층과 토양기질 사이에 경계의 발달이 뚜렷한 반면에 충적토의 점토집적층에서는 점토함량이 높은 토양기질이 오랜 기간 외부로부터 물리적인 작용을 받아 절단된 배열면이 형성되었다.

• 한국광물학회지
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• 제15권4호
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• pp.243-257
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• 2002

Ca-형과 Na-형 벤토나이트는 물성의 차이로 인하여 그 용도를 달리하며, 국내에서는 Ca-형 벤토나이트만 산출되기 때문에 산업체에서는 Na-형으로 변환시켜 토목용이나 주물용으로 활용되고 있다. 이 연구는 Ca-형과 Na-형 벤토나이트의 몇 가지 물성을 비교하여 그 차별성을 명확히 밝히고자 한다. 또한 HDTMA(Hexadecyltrimethylammonium)나 CP(Cetylprydinium)와 같은 유기양이온을 Ca-형과 Na-형 벤토나이트에 치환시켜 유기 양이온과 벤토나이트와의 흡착 특성을 비교 하고자 시도되었다. Na-형 벤토나이트는 Ca-형 벤토나이트에 비해 강한 알카리성, 매우 높은 팽윤성과 점도를 나타내나, 양이온 교환능과 MB(Methylene Blue) 흡착양은 변화를 보이지 않는다. 탁도는 Na-형 벤토나이트가 높으며 시간의 변화에 따라서도 거의 변화가 초래되지 않았으나, Ca-형 벤토나이트는 단시간 내 급격하게 응집이 초래되었다. 열 분석 결과 큰 차이는 보이지 않으나 흡착수와 층간수의 분해는 Na-형 벤토나이트가 보다 저온에서 빨리 일어나며, 완전한 구조의 분해는 Ca-형 벤토나이트가 Na-형 벤토나이트보다 저온에서 용이하게 일어났다. HDTMA와 CP를 벤토나이트에 치환케 되면 대체적으로 강한 층간팽창이 초래되어 저면 간격이 40 $\AA$ 이상 늘어남으로써 공간을 제공하여 연속적인 흡착이 초래되었다. HDTMA의 흡착은 양이온 교환능의 200% 이상을 치환하였을 때 거의 포화상태에 달하여 저면 간격이 $37～38\AA$으로 팽창이 초래되었으나, CP의 흡착은 양이온 교환능의 140% 이상을 치환케 되면 저면 간격이 $40\AA$에 달하여 거의 포화되었다. 이는 CP가 HDTMA보다 용이하게 층간팽창을 초래시키고 흡착이 일어남을 의미한다. CP와 Ca-형 및 Na-형 벤토나이트와의 흡착거동은 L형의 흡착등온선을 나타내었으며, 매우 규칙적이고 일관성 있게 흡착이 일어남으로써 안정한 상태를 유지하였다. 또한 층간 교환성 양이온 종에 관계없이 유기양이온 흡착거동은 거의 동일하게 일어났다.

• 지질공학
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• 제15권4호
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• pp.447-462
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• 2005

본 연구의 목적은 산사태가 발생된 편마암, 화강암 및 퇴적암지역 자연사면의 토층을 대상으로 이들의 미세조직, 입도분포, 광물조성 및 지화학분석을 실시하여, 산사태 발생 에 영 향을 줄 수 있는 토층물질의 특성을 고찰하는데 있다. 이를 위하여 편마암류인 장흥지역, 화강암류인 상주지역, 제3기퇴적암류인 포항지역의 산사태현장 및 그와 대비되는 곳의 토층으로부터 채취 한 흙을 대상으로 레이저입도분석, X-선회절분석 (XRD), 주사전자현미경 (FE-SEM) 및 에너지분산스펙트럼(EDS)을 이용하여 분석하였다. 편마암류와 화강암류지 역은 산사태 발생지역의 토층이 미발생지역에 비해 점토광물의 함량이 더 높은 것으로 나타났는데, 이러한 양상은 화강암지역에서 특히 두드러지는 경향성을 보였다. 따라서 편마암류와 화강암류지역은 점토광물의 함유비율이 산사태에 유의한 영향인자로 간주될 수 있다. 점 토광물로는 일라이트(illite)가 가장 풍부하고 녹니석과 카올리나이트(kaolinite) 순으로 구성 비가 높고, 몬모릴로나이트(montmorillonite)도 부분적으로 함유된다. 제3기퇴적암지역은 편마암류와 화강암류지역에 비해서 점토광물의 함량이 전반적으로 높고 팽창성 점토광물인 몬모릴로나이트의 함유비율이 특히 높다 따라서 이들이 집중호우시 토층의 지지력에 크게 영향을 미침으로써 상대적으로 적은 강우조건에서도 다른 지역보다 산사태가 더 쉽게 발생된다. 그리고 산사태 발생지역과 미발생지역간 광물조성의 차별성이 특징적으로 관찰되지 않아 산사태가 광물조성의 차이에 큰 영향을 받기보다는 국지적인 지형조건이나 흙의 공학적 특성 등에 주로 지배를 받을 것으로 예측된다. 자연사면의 산사태를 연구할 때 기존의 토질 및 지질공학적 특성평가외에도 토층의 풍화특성과 구성 광물의 종류, 점토광물의 함량, 흙입 자의 미세조직과 같은 다양한 지화학적 정보가 추가된다면 산사태 발생 원인을 보다 정확하게 해석할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국광물학회지
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• 제22권3호
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• pp.249-259
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• 2009

본 연구는 황토와 황토에서 분리한 점토(clay fraction)를 이용하여 수용액 내 양이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 분산과 응집의 변화를 알아보고자 하였다. 본 연구를 위하여 사용한 황토는 전남 나주시 동강면 장동리 황토로 지표면으로 부터 90~130 cm 깊이에서 채취하였다. 황토와 황토에서 분리한 점토(< $2\;{\mu}m$) 그리고 이들 시료로부터 결정질 철과 비결정질 철을 제거한 황토와 점토시료를 이용하여 실험을 실시하였다. 이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 저면간격과 물리적 성질의 변화를 알아보기 위하여 4가지 양이온($Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$)과 이들 이온의 농도(0.001 M~1 M)를 변화시켰을 때 광물의 침강속도와 점토광물의 저면간격의 변화를 연구하였다. 장동리 황토의 주 구성광물은 석영이며, 황토로부터 분리한 점토는 카올리나이트, 일라이트, 버미큘라이트로 이루어져 있다. 장동리 황토의 비결정질 철과 결정질 철의 함량은 각각 16.3 mg/kg과 436 mg/kg으로 주로 결정질 철로 이루어져 있다. 이온농도가 다른 4가지 이온을 추가한 수용액에서 구성 입자의 크기가 작은 점토가 황토에 비하여 분산이 더 잘되었다. 황토광물을 코팅하고 있는 결정질 철과 비결정질 철을 제거하기 전과 제거한 후 광물의 분산실험 결과에서 철을 제거한 시료가 분산이 더 잘 일어났으며 이는 코팅된 철 산화물이 광물입자들의 분산을 방해하는 것으로 사료된다. 수용액 중 이온의 종류와 농도가 광물의 분산에 미치는 영향 실험결과에 따르면 첨가한 이온의 농도가 클수록 그리고 양이온 전하량이 클수록 침강속도가 빨랐다. X-선 회절 분석 결과에 따르면 카올리나이트와 일라이트는 양이온의 종류와 농도에 따른 저면 간격의 변화가 없었다. 하지만 버미큘라이트는 일반적으로 +2가 양이온을 첨가한 경우 저면간격이 $14.04\;{\AA}$으로 +1가 양이온의 $13.9\;{\AA}$보다 크게 나타났다. 이는 +2가 양이온들의 수화반경이 +1가 양이온보다 크기 때문으로 사료된다. 따라서 광물에 코팅된 철과 수용에 내의 이온의 종류와 농도가 광물의 분산 및 버미큘라이트와 같은 팽창성 점토광물의 저면간격에 영향을 줄 수 있음을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.497-510
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• 2022

포항 달전리 주상절리(천연기념물 제415호)에서 발생하고 있는 낙석의 원인을 파악하기 위해 2018년 1월부터 2022년 8월까지 월별 모니터링과 3차원 스캔 측량, 전기 비저항탐사를 실시하였다. 약 5년간 주상절리대에서 떨어져 나온 낙석은 총 3,231개이며, 낙석의 크기(길이)는 20cm 이하가 1,521개(47%)로 가장 많고, 20~30cm는 978(30.3%), 30cm 이상은 732개(22.7%)가 발생하였다. 2018년부터 연도별 낙석 발생 개수는 감소하는 반면, 30cm 이상의 낙석 발생 빈도는 증가하는 경향을 보인다. 대규모의 낙석은 해빙기(3월~4월)와 장마기(6월~7월)에 주로 발생하였으며, 누적강우량과 낙석 발생 관계 분석에서 3~4일 간의 누적강우량도 낙석 발생에 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 주상절리 내의 사면물질(충진물)을 대상으로 한 XRD 분석에서 팽창성 점토광물인 스멕타이트와 일라이트가 관찰되었으며 전기비저항탐사에서 단층파쇄대가 존재하는 것이 확인되었다. 또한, 확인된 단층파쇄대와 3D 정밀측정을 통해 분석된 최대 침식지점이 무인카메라에서 관찰된 주 낙석 발생 지점과 일치하였다. 따라서 포항 달전리 주상절리의 낙석 발생 주요 원인은 내부요인(단층파쇄대와 절리의 발달, 암석의 풍화, 팽창성 점토광물의 존재)과 외부요인(강우량, 해빙기 급속한 융해현상)이 복합적으로 작용하여 대규모 낙석을 발생하는 것으로 판단된다. 반면, 일부에서 지속적으로 제기 되었던 포항-경주 지진은 주요 원인이 아님이 확인되었다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.287-294
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• 2009

퇴적암인 셰일이나 이암이 광역변성작용을 받아 형성된 운모편암들이 분포하는 지역에서 도로나 철도 등의 건설 시 발생하는 사면은 이들 암석들이 가지는 층리나 엽리 혹은 절리와 같은 불연속면들의 발달 방향과 도로나 철로의 진행 방향의 조건에 따라 자주 사면의 붕괴 등에 의한 시공 상 어려움이 발생하고 있다. 운모편암은 변성작용 과정에서나 변형작용 과정을 거치면서 형성된 엽리 및 벽계면들이 사면에 영향을 미친다. 일반적으로 운모편암 중에는 팽창성광물인 스멕타이트. 버미쿨라이트, 몬모리오나이트 등이 함유 되어 사면이 형성된 후 지표에 노출되면서 공기 중의 수분과 반응하여 사면의 안정성에 불리하게 작용한다. 경부 고속철도 건설 시 수원부근의 운모 편암 지대에서 터널 시공 중 터널의 종점부 사면에서 붕괴가 일어난 곳의 지반 조건 및 붕괴 원인을 분석하였다. 이곳은 1-5cm의 절리 간격을 가지며 역단층과 주향이동단층 들이 발당한다. 이로 인해 사면이 심히 파쇄 되어 있으며 시추 코어에서도 전 구간의 RQD가 0-20%값을 가진다.