• 보존과학회지
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• 제23권
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• pp.1-10
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• 2008

풍화된 석재 조직을 강화시키기 위해 사용되고 있는 점도가 낮은 tetraethoxysilane (TEOS)과 같은 알콕시실란(alkoxysilane)계 강화제는 석재 내부로 쉽게 침투하여, 솔-젤 반응을 통해 석재를 구성하고 있는 실리카와 같은 특성을 가진 망목상 구조인 젤을 형성하여 석재를 강화해 준다. 그러나 석재 내부에서 형성된 젤이 TEOS와 같이 딱딱하고 부서지기 쉬운 젤인 경우 건조 중에 균열이 일어나면서, 약한 석재 조직에서 2차 박리를 유도하는 문제점을 갖고 있다. 용매가 남아있는 젤을 건조시킬 때 발생하는 모세관 힘에 의해 생기는 균열을 방지하기 위한 방법으로 실리카 나노 입자나 polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS)를 첨가해 망목상 구조에 의해 형성된 세공의 크기를 크게 하여 모세관 힘을 작게 하거나, 유연한 세그먼트를 갖고 있는 (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPTMS)를 도입하여, 젤 구조에 유연성을 도입하여 균열을 감소시킨 강화제가 개발되었다. 석재 강화제는 실제 석재를 구성하는 입자들의 표면에 잘 분산하여 솔-젤 반응 통해 입자들을 서로 연결해 주어야 하는 강화제들은 석재 성분들과 상호작용이 있어야 높은 강화효과를 기대할 있다. 본 연구에서는 석재를 구성하는 각 성분들과 강화제와의 상호작용을 거시적 ISO 2409 cross cutting test 방법을 이용한 점착력으로부터 유추하였다. 상업화된 TEOS계 석재 강화제와, 젤이 건조되는 동안 일어난 균열을 막기 위해 개발된 나노입자와 유기계 세그먼트가 첨가된 강화제를 화강암에 처리한 후 점착력을 비교 연구하였다. 나노미터 크기의 실리카나 POSS와 같은 나노입자가 첨가되면 석재와의 점착력이 감소하고, 유기계 세그먼트를 갖는 GPTMS를 첨가할수록 석재와의 점착력이 증가함을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제22권1호
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• pp.35-47
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• 2009

경주남산화강암과 보수물질인 시멘트몰탈에 다양한 산성도를 지닌 인공강우을 적용한 후 변화되는 양상을 통해 경주지역 석조문화재의 산성비에 의한 손상을 예측하였다. 2005년 경주지역 강우의 산성도가 pH $4.93{\sim}6.39$로 측정되어, 이를 토대로 pH 4.0, pH 5.6, pH 8.0의 인공강우를 제작하여 시편에 적용하였으며, 인공풍화시험을 병행하여 시험을 가속화하였다. 경주남산화강암과 반응한 pH 5.6와 pH 8.0 강우는 중성으로 변화하였으며, 강우적용 시험 후 시편의 무게는 감소하였다. 경주남산화강암의 수용성 이온성분이 인공강우 적용 후 시험전에 비해 높게 검출되었으며, 이는 구성광물의 용해에서 주로 기인된 것으로 보인다. 강우에 의해 이탈된 광물성분은 주로 석영, 정장석과 사장석으로 산성비에 의해 바탕의 석기부위가 용해되고, 이로 인해 광물입자들이 이탈하는 것으로 보인다. 석조문화재 보수물질인 시멘트몰탈은 산성비뿐만 아니라 알칼리성 강우에 의해서도 수용성 이온성분으로 용해되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.490-499
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• 2016

본 연구는 해양에서 1차 소비자 단계인 윤충류 Brachionus plicatilis와 저서성 요각류 Tigriopus japonicus의 초기생활사에 미치는 탈인슬래그와 제강슬래그 추출액의 생태 영향을 평가하기 위하여 해양생태독성평가를 실시하였다. 슬래그 추출액에 대한 스크린 테스트 결과, 추출액의 pH는 높은 알칼리성(pH 8.89-12.16)이었으며, 숙성 전과 후 추출액에 대한 독성 반응은 실험생물에 따라 뚜렷하게 구분되었다. 숙성 전 슬래그의 경우, pH 비제어 시료에 대한 B. plicatilis 신생개체의 반수치사농도는 제강슬래그(63.8 %)가 탈인슬래그(20.8 %)보다 높은 것으로 나타났으며, T. japonicus 유생의 반수치사농도는 탈인슬래그와 제강슬래그에서 각각 35.3 %와 36.0 %로 비슷하였다. 그러나 pH를 제어한 경우, 숙성 전과 후 추출한 시료에 대한 T. japonicus 유생의 독성은 B. plicatilis 신생개체와는 다르게 노출물질 특성에 따라 뚜렷하게 구분되었다. 결론적으로 숙성 후 슬래그는 상대적으로 안정된 상태를 유지할 수 있으며, pH 비제어 환경조건 하에서도 반복 추출을 통해 해양환경에 미치는 영향이 적은 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 슬래그와 같이 기계적으로 활성화 된 시료의 해양생태독성평가방법은 강우나 풍화로 인한 유해물질의 해양 유입을 차단할 수 있는 아이디어를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제22권4호
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• pp.359-370
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• 2009

지표에 노출된 폐광미의 산화작용으로 인해 용출된 비소와 중금속들이 광산주변 환경에 심각한 오염을 야기할 수 있다. 본 연구는 황화광물의 산화작용과 이차 광물의 생성 및 변질과 같은 다양한 작용들이 비소의 거동에 미치는 영향을 광물학적 방법을 이용하여 고찰하였다. 연구대상 광미는 강원도 정선군에 위치한 낙동광산에서 채취하였다. 전처리한 광미로부터 자성광물과 비자성 광물을 선별한 후, 현미경 관찰을 통해 광물의 색 및 금속광택에 따라 분류하였고, X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 그리고 전자탐침미세현미경 등과 같은 다양한 기기분석들을 이용하여 광물학적 특성을 조사하였다. 문헌조사에서는 다양한 광석광물이 산출되는 것으로 알려졌지만, 산화 등과 같은 풍화작용으로 인하여 본 연구에서는 일부 광석광물들과 더불어 새롭게 형성된 이차 내지 삼차 광물들을 확인할 수 있었다. 특히 다량으로 존재했다고 알려진 자류철석은 동정되지 않았지만 특징적으로 콜로포옴 형태의 철 (산)수산화광물을 확인하였는데, 이는 자류철석의 큰 반응성으로 인하여 풍화가 급격하게 진행되어 자류철석이 모두 변질된 것을 입증한다. 뿐만 아니라 일차 광석광물인 유비철석의 균열부에 충진한 이차 광물인 스코로다이트를 확인할 수 있었는데 이러한 변질 과정을 통해 용출된 비소가 고정화되는 것으로 판단된다. 또한 이차 광물로 생성된 자로사이트가 다시 변질되어 삼차 광물인 철 (산)수산화광물이 형성되는 것도 관찰할 수 있었는데 이는 다양한 광석광물의 산화작용으로 인해 조성된 초기의 낮은 pH 환경으로부터 pH가 증가하는 환경으로의 전이를 지시한다. 이러한 환경의 변화는 이차 광물들과 주변 모암과의 작용 등에 기인하며 그 결과 이차 광물의 안정도가 떨어지게 되고 새로운 삼차 광물들이 형성된다. 이러한 과정에서 고정화된 비소가 재용출 되어 주변 환경에 확산되어질 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.1-19
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• 2004

국내 금속광상의 성인적 유형은 주로 열수충진형 광상, 스카른형 광상, 열수교대형 광상 및 변성퇴적형 광상으로 배태되고 이외에 일부는 정마그마형 광상, 반암형 광상, 알라스카이트형 광상 등으로 부존되고 있다. 이러한 폐광산으로부터 발생되는 수질 및 토양의 환경문제는 개발규모 및 수반금속, 주변암상과 관련된 부존특성과 함께 열수변질작용과 관련된 광물조합, 광석-맥석 광물의 조직, 유형 및 양적관계, 풍화의 진행단계와 관련된 이차-삼차광물의 존재형태 등의 광물-지화학적 특성에 좌우되고 있다. 1970년대 초반부터 1990년대 후반에 걸쳐 광산개발이 종료된 국내금속광상은 폐광 이후의 경과기간에 따라 황화-황염광물과 같은 일차광물로부터 용해되어 수산화광물, 황산염광물, 탄산염광물로 변화하는 과정에서 산화-용출-침전-재용출-이동에 의한 다단계의 복잡한 지화학적 반응관계를 보이고 있다. 금속광상의 산성 배수 및 중금속오염은 다금속 광화작용과 관련된 비철금속 광상과 동시에 맥상광상 및 각력파이프형 광상과 백악기금광상에서 가장 높은 용출가능성을 보이는 반면, 스카른형 광상, 열수교대형 광상, 정마그마형 광상, 맥상 금-은광상, 맥상 동광상 및 변성퇴적형 광상에서 오염가능성은 매우 낮은 경향을 보이고 있다. 이와 같이 광상 유형과 관련된 지질부존 특성은 폐석 및 광미를 구성하는 황화광물 및 탄산염광물의 유형 및 양비와 밀접한 연관성을 갖고 있으며, 산성 배수에 함유된 금속원소종의 유형 및 용출량과 같은 지화학적 특성에 직접적으로 영향을 미치고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.57-65
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• 2017

본 연구에서는 성토, 보조기층, 옹벽 뒤채움 토사의 함수비를 신속하게 측정할 목적으로 현장에서 주로 사용되는 칼슘 카바이드의 화학적 반응을 이용한 급속 함수비 측정방법의 정확도 및 신뢰성에 대해 연구하였다. 이를 위해 급속 함수비 측정방법에서 얻은 실험 결과와 항온 건조로 및 전자레인지를 이용하여 얻은 결과를 비교, 분석하였다. 함수비시험에는 국내 현장에서 채취한 화강풍화토와 낙동강모래를 비롯하여 모래-카올리나이트 혼합토를 사용하였다. 먼저 급속 함수비시험에서는 20, 22, 24, 26, 28, 30g의 시료를 각각 1, 3, 5분으로 작동하여 시료 양과 작동시간에 따른 함수비의 영향을 비교, 분석하였다. 시료 양과 작동시간이 증가함에 따라 급속 함수비도 일반적으로 증가하였으며, 작동시간보다는 시료 양이 더 큰 영향을 미쳤다. 흙의 통일분류법 상 SM으로 분류된 화강풍화토의 경우에는 24g으로 3분 측정한 급속 함수비가 항온 건조로로 구한 함수비와 가장 유사하였으며, SP로 분류된 낙동강모래의 경우에는 30g으로 3분 측정한 경우가 가장 유사하였다. 낙동강모래에 카올리나이트가 20-50% 함유된 인공 시료의 경우, 급속 함수비는 점토 함유량이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제4권4호
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• pp.124-132
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• 2001

경주 개곡리 지역에서 단층 파쇄대와 지하 내부구조를 파악하기 위해 전기비저항 탐사를 실시하였다. 지층의 전기전도도 분포는 공극수의 함량, 지하수, 공극률 및 점토광물 등의 많은 요인에 의해 지배되고, 이러한 특징은 지층의 풍화상태와 정도, 단층 파쇄대를 간접적으로 설명하는 증거가 된다. 따라서 전기비저항 탐사는 지표에 드러나지 않아 그 연장성이 확실하지 않은 단층 파쇄대를 탐지하기에는 좋은 방법이다. 단층구조를 해석하기 위한 2차원 전기비저항 역산 기법으로 평활화제약 최소자승법을 이용하였고, 모형반응의 계산은 지형의 기복을 고려하기 위해 유한요소법을 사용하였다. 본 연구에 이용된 야외자료는 울산단층에 인접한 경주 외동읍 개곡리 부근의 제 4기 단층 파쇄대로 추정되는 곳에서 쌍극자배열을 이용하여 획득하였다. 이들 자료를 역산하여 전기비저항 2차원 단면도를 작성한 결과, 단층 파쇄대의 특징을 잘 보여주는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과, 경주시 외동읍 개곡리 제 4기 단층은 노두에서부터 총 50m까지 단층의 연장이 확인되었으며 그 연장 방향은 $N80^{\circ}W$임이 밝혀졌다. 본 연구를 통해 단층 조사에 있어 2차원 전기비저항 탐사해석이 유용하게 적용될 수 있음을 보여주었다.

• 보존과학회지
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• 제37권5호
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• pp.411-425
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• 2021

원주 법천사지 지광국사탑은 조성시기와 대상이 명확하며, 뛰어난 장엄조각과 화려한 문양이 새겨진 고려시대를 대표하는 승탑이다. 그러나 한국전쟁 당시 폭격으로 파손되어 1957년 시멘트와 철근 등으로 수리·복원하였으며, 오랫동안 복원부 모르타르의 영향으로 원형부재 표면에 손상이 진행되고 있었다. 이러한 손상원인을 확인하기 위해 복원부 모르타르와 원형부재의 풍화산물인 표면오염물을 분석하였다. 복원부 모르타르에서는 수산화칼슘, 방해석, 에트링자이트, 이수석고를 확인하였으며, pH측정과 중성화 반응검사를 통해 모르타르는 열화가 진행 중임을 알 수 있었다. 표면오염물 분석에서도 난용성 물질인 방해석, 이수석고가 확인되었고, 현미경 관찰을 통해 조암광물 사이에서 부피 성장 중인 모습도 관찰되었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 표면손상 기초 해석을 위해 염 결정 형성에 큰 영향을 미치는 칼슘과 황의 함량을 P-XRF를 이용하여 반정량 분석하였으며, 모르타르의 영향을 받은 탑신석과 영향을 받지 않은 상층기 단석을 비교하여 교차 검증하였다. 그 결과 해당 원소들이 탑신석의 표면손상에 직접적으로 관여한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.99-111
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• 2018

본 연구에서는 원자력 시설물에 존재하는 핵종의 의도치 않은 유출사고를 대비하기 위해서 세 가지 대표 핵종 ($^{60}Co$, $^{137}Cs$, $^{125}Sb$)을 원자력 시설물 지역에서 채취한 시료와 반응하여 핵종들의 흡착 및 거동 특성을 조사하였다. 가장 높은 흡착계수 값들은 ($^{60}Co=947mL/g$, $^{137}Cs=2105mL/g$, $^{125}Sb=81.3mL/g$) 지하수 환경일 때 상부토층 시료에서 나타났으며, 파쇄대 > 기반암 시료의 순으로 $K_d$ 값이 감소하였다. 상부토층과 파쇄대에서 $^{60}Co$의 높은 흡착계수는 상부토층 및 파쇄대에 존재하는 점토광물에 의한 것으로 사료되며, 해수 조건에서는 높은 이온강도로 인해서 $K_d$ 값은 약 58 - 69 % 감소하였다. $^{137}Cs$의 흡착은 주로 백운모의 Flayed edge site (FES)에서 $K^+$과의 이온교환 반응에 의한 것으로 사료된다. $^{137}Cs$의 흡착이 해수 조건에서 가장 크게 영향을 받으며 (89 - 97 % 감소), $^{125}Sb$은 대표 핵종 중 해수에 의한 이온강도 변화에 가장 미미한 변화를 보였다. 칼럼 및 배치 흡착 실험 결과 파쇄대 시료 (F-1, F-2)에서 $^{137}Cs$의 지연계수 (R) 값은 약 5400 - 7400, $^{60}Co$의 경우는 약 2000 - 2500, $^{125}Sb$의 경우는 약 250 - 415의 범위를 보여주므로 대표핵종들이 파쇄대에서도 매우 낮은 거동을 보일 것으로 사료된다. 대표 핵종 $^{137}Cs$, $^{60}Co$, $^{125}Sb$들은 모두 상부토층 및 파쇄대에서 가장 높은 $K_d$ 값을 나타내므로, 원전 시설물에서 예상치 못한 중대사고가 발생하여 핵종이 환경으로 유출되더라도 상부토층 및 파쇄대 구간에서 대부분 흡착되어 이동이 상당히 지연될 것으로 예측된다. 이러한 결과는 원자력 시설물의 안전성 및 환경영향 평가 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 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.