• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.313-331
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• 2022

무기 자연 수소(H₂)는 천연가스의 주요 구성성분이지만, 청정 및 재생 가능한 에너지로써 글로벌 에너지 분야에서 그 중요성이 다소 과소평가되고 있다. 이 논문은 우리가 과거에 생각했던 것보다 훨씬 광범위한 환경에서 무기 자연 수소가 대륙 암석권에서 대량 생성된다는 최근 논문들을 바탕으로 자연 수소의 발생 기작과 이와 관련된 다양한 지질학적 특징들을 검토하였다. 지금까지 확인된 자연 수소의 주요 근원암은 (1) 초고철질암, (2) 철(Fe²⁺)이 풍부한 암석으로 구성된 강괴, (3) 우라늄이 풍부한 암석이다. 이 암석들은 선캄브리아 시대 결정질 기반암 그리고 중앙 해령과 대륙기반의 오피올라이트(ophiolite), 페리도타이트(peridotite) 암체에서 사문암화된 초고철질암과 밀접하게 관련된다(Zgonnik, 2020). 이 근원암들에서 자연 수소를 생성하는 무기적 작용은 (a) 광물(예, 감람석)의 Fe²⁺이 산화되는 동안 물의 환원, (b) 방사성 붕괴로 인한 수전해, (c) 규산염 암석의 기계적 파괴(예, 단층) 동안 물과 표면 라디칼의 반응 등이며, 자연 수소는 자유 기체(51%), 다양한 광물 내의 유체포유물(29%), 지하수의 용존기체(20%) 형태로 발견된다(Zgonnik, 2020). 우리나라의 경우 아직 자연 수소 연구가 수행되지는 않았지만, 경상분지 내 무기 자연 수소의 생성과 부존 가능성은 두꺼운 퇴적분지 내에서 초고철질암, 층간 현무암층과 철/구리 부화대 존재, 그리고 페름기-제3기 동안 능동적 대륙 연변부에서 여러 번의 화성활동 등을 포함한 지질학적/지구화학적 특성을 고려하면 상당히 높은 것으로 평가된다. 최근 지질 기원의 자연 수소를 연구/탐사하는 국외 학자들과 산업체들은 가까운 미래에 자연 수소가 깨끗하고 재생 가능한 획기적인 에너지원 역할을 할 것으로 전망하고 있다. 따라서 우리나라에서 자연 수소의 경제적 활용을 위한 부존지 발견 여부와 상관없이 지하의 암석-유체 상호작용에 관한 통합 연구를 통해 아직 밝혀지지 않은 자연 수소의 성인과 탐사는 차세대 핵심 연구임이 분명하다.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.111-120
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• 2023

이산화탄소 순환 물질 중 대표적인 광물인 탄산칼슘의 형성 과정을 관찰하고, 대표적 조절 변수인 마그네슘-칼슘 이온의 혼합 비율(Mg/Ca 비)과 온도가 pre-nucleation cluster (PNC) 및 탄산칼슘 형성에 미치는 영향을 분석하고자 실험과정에서 칼슘 이온 선택성 전극(calcium ion selective electrode, Ca ISE)을 이용하여 핵형성 과정을 연구하였다. 실험결과 미량의 결정이 형성되었으며 표면 원소 분석을 위해 에너지 분산 X선 분석법(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)을 사용하였고, 형상 분석을 위해 주사 전자 현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 사용하였다. Mg/Ca 비와 온도 조건에 따라 다양한 형상의 결정질 탄산칼슘(방해석, 아라고나이트 등)을 확인하였으며 Ca ISE로부터 얻은 칼슘 이온 농도 그래프는 탄산칼슘 형성 과정을 보여주었다. 칼슘 이온 농도 그래프 분석을 통해 마그네슘 이온은 칼슘 이온과 탄산 이온의 결합을 방해하고 PNC 간 응집을 지연시켜 핵형성 및 탄산칼슘의 형성을 지연시킴을 확인하였다. 반면 온도는 이와 반대되는 효과를 보였으며, 본 실험 조건에서는 마그네슘 이온보다 더 큰 영향을 미쳤다. 또한 Mg/Ca 비와 온도에 따라 탄산칼슘의 형상이 뚜렷하게 변화하여 두 인자는 탄산칼슘 형성 과정에 전반적으로 영향을 미치는 중요 조절 변수임을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제6권1호
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• pp.35-52
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• 1973

우리나라 전작물(田作物)의 저위생산성의 원인(原因)과 그 대책(對策)을 토양학적(土壤學的)인 면(面)에서 추궁(追窮)함에 있어 우선(于先) 현재경작(現在耕作)이 많이 되여 있고 또 앞으로 개발(開發)의 가능성(可能性)을 가진 저구릉(低丘陵), 산록(山麓) 및 대지(臺地)의 적황색토(赤黃色土)에 대(對)하여 현재(現在)까지 밝혀진 조사(調査) 결과(結果)를 종합(綜合)하였으며 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 적황색토(赤黃色土)는 우리나라 남부(南部)를 비롯하여 중부이북(中部以北)의 저구릉(低丘陵), 산록(山麓) 및 대지(臺地)에 분포(分布)하고 있으며 화강암(花崗岩), 화강편마암(花崗片麻岩)을 비롯한 석회암(石灰岩), 혈암(頁岩) 그리고 홍적층(洪積層) 등(等)을 모재(母材)로 하고 있다. 2. 적황색토(赤黃色土)는 A, Bt, C층(層)으로 되여 있다. A층(層)은 유기물(有機物)이 엷게 덮여서 암색(暗色)을 띄우는 양질(壤質), 식양질(埴壤質)이며 Bt층(層)은 진갈색(眞褐色), 적갈색(赤褐色), 황적색(黃赤色)의 식질(埴質) 혹은 식양질(埴壤質)로서 토괴표면(土塊表面)에 점토피막(粘土皮膜)이 형성(形成)되여 있다. C층(層)은 모재(母材)에 따라 다양다색(多樣多色)하며 Bt층(層)에 비(比)하여 토성(土性)이 거칠고 토양구조(土壤構造)의 발달(發達)이 없다. 토양(土壤)의 깊이는 지형(地形) 모재(母材)에 따라 다르나 대부분(大部分)이 100cm 이내(內外)이다. 3. 적황색토(赤黃色土)의 물리적성질(物理的性質)에 있어 점토함량(粘土含量)은 표토(表土)에서 18~35% 심토(心土)에서 30~90%로서 심토(心土)의 점토함량(粘土含量)은 표토(表土)에 비(比)하여 약(約) 2배(倍) 내외(內外)가 된다. 가비중(假比重)은 표토(表土)에서 1.2~1.3심토(心土)에서 1.3~1.5 그리고 삼상(三相)의 분포(分布)는 표토(表土)에서 고상(固相) 45~50 액상(液相) 30~45, 기상(氣相) 5~25, 심토(心土)에서 고상(固相) 50~60, 액상(液相) 35~45, 기상(氣相) 15미만(未滿)으로 대부분(大部分)이 치밀(緻密)하다, 유효수분범위(有効水分範圍)는 비교적(比較的) 좁아서 표토(表土)에서 10~23%, 심토(心土)에서 5~16% 범위(範圍)이다. 4. 적황색토(赤黃色土)의 화학적성질(化學的性質)에 있어 토양반응(土壤反應)은 모재(母材)에 따라 달라서 석회암(石灰岩) 및 구하해혼성퇴적(舊河海混成堆積)을 모재(母材)로한 토양(土壤)에서는 중성(中性) 급지(及至) 염기성(鹽基性) 그밖의 토양(土壤)에서는 산성(酸性) 급지(及至) 강산성(强酸性)을 띠운다. 표상(表上)의 유기물함량(有機物含量)은 식생(植生), 침식(侵蝕), 경종(耕種) 등(等)에 따라서 차(差)가 크며 1.0~5.0% 범위(範圍)에 있다. 염기치환용량(鹽基置換容量)은 5~40me/100gr이며 이는 유기물(有機物), 점토(粘土), 미사함량(微砂含量) 등(等)과 밀접(密接)한 관계(關係)를 가지고 있다. 치환침출염기(置換浸出鹽基)는 용탈(溶脫)되여서 염기포화도(鹽基飽和度)가 대체(大體)로 낮지만 석회암(石灰岩)에 기인(基因)된 토양(土壤)에서는 석회(石灰), 마구네슘함량(含量)이 높아서 염기포화도(鹽基飽和度)도 높다. 5. 적황색토(赤黃色土)의 점토광물(粘土鑛物)은 대부분(大部分)이 Kaolin 광물중(鑛物中)의 하나인 Halloysite와 운모(雲母)의 풍화생성물(風化生成物)인 Vermiculite, Illite를 주광물(主鑛物)로 하고 있으며 소량(少量)의 Chlorite, Gibbisite, Hematite 혼층광물(混層鑛物)과 1차(次) 광물(鑛物)인 석영(石英) 및 장석(長石)이 존재(存在)한다. 6. 적황색토(赤黃色土)는 미국(美國)의 Red-yellow podzolic Soils 및 Reddish Brown Lateritic Soils의 일부(一部) 그리고 일본(日本)의 적황색토(赤黃色土)와 유사(類似)한 특성(特性)을 가진다. 미(美)7차(次) 시안(試案)에 의(依)하면 적황색토(赤黃色土)는 Udults 및 Udalfs 그리고 FAO 분류안(分類案)에 의(依)하면 Acrisols, Luvisols 그리고 Nitosols로 분류(分類)할 수 있다.