• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2004년도 제19회 발표논문집
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• pp.78-91
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• 2004

염(Salts)은 일반적으로 가장 강력한 풍화요인 물질 중 하나이다. 염의 결정화(crystallization) 및 수화(hydration)작용은 석재의 화학적 풍화 뿐만이 아니라 물리적 풍화를 가속화 시킨다. 감은사지 석탑은 오랜 세월 대기 중에 노출되어 대기환경오염으로 인한 화학적 풍화 뿐만이 아니라 지리적으로 바다에 인접해 있어 바다에서 기원한 염화나트륨(NaCl)의 영향으로 다른 석조물에 비해 심한 물리적 풍화현상을 보이고 있다. 편광 현미경 및 SEM, XRD, XRF를 이용하여 석탑의 구성석재 및 염(salts)에 대한분석을 실시하였으며, 용출실험을 통해 얻은 용액에 대해서는 IC와 ICP-AES를 이용하여 분석하였고, 염류와 석재의 반응산물로 만들어진 염에 대해서는 정방위시료와 부정방위시료를 제작하여 분석하였다. 감은사지 석탑을 이루는 암석은 결정응회암으로 주 구성 광물은 사장석 및 정장석이며 소량의 석영 및 흑운모 등이 함유되어 있고 소량의 유리질 석기로 구성되어 있다. 석재의 표면에는 주 구성 광물들의 화학적 풍화로 인해서 생성된 2차 광물로 팽창성 점토광물인 스멕타이트가 존재하며, 대기오염물질과의 결합에 의해 생성된 대표적인 황산염인 석고$(gypsum,\;CaSO_4{\cdot}2H_2O)$, 소금(halite, NaCl), 해양기원 염류인 소금성분과 대기오염물질이 만들어낸 테나다이트$(thenardite,\;Na_2SO_4)$가 존재한다. 이들 염류는 일차적으로 암석의 표면에 백화현상을 초래하기도 하고, 대기 중의 오염물질과 결합하여 일부는 흑화현상을 보이기도 한다. 또한 암석 내 수분이 증가할 경우 이들 염들이 암석의 공극이나 열극을 따라 내부로 이동하여 subflorescence를 발생시켜 박락 및 박탈의 원인이 되었으며, 온도와 수분의 변화에 따른 이들 염(salts)의 수화 및 결정 작용 그리고 새로운 염(salts)의 침전작용을 반복하면서 석재 내부와 외부의 암석 및 결정에 균열과 미세열극 등이 생성되어 석재 자체의 구조적 안정성에 영향을 주고 있다. 따라서 감은사지 석탑은 지리적 환경 차이로 인해 일반적인 환경의 석조물들과는 다른 형태의 풍화양상을 보이고 있어서 풍화양상 및 풍화형태에 대한 정확한 연구와 이해를 바탕으로 보존대책이 마련되어야 한다.

• 한국동굴학회:학술대회논문집
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• 한국동굴학회 2005년도 후반기 학술발표대회
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• pp.18-32
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• 2005

용신작용에 의한 지형변화에서 지하공간속의 요새화기법을 석회동굴에서 찾아볼 수 있듯이, 여러가지 자연현상 중에서 풍화작용을 같은 원인적 현상에 의한 변형을 통하여 오랜 세월속의 지형지물의 변화에서 나마(gnamma/가마솥바위), 타포니(tafoni/벌집바위) 등의 풍화혈(風化穴/weathering pits)과 같은 기이한 지형물들을 만나볼 수 있다, 특히 우리나라는 대륙에 이어진 반도국가로서 해양성기후권의 해안에서의 해식이나 파식 현상으로 인한 해식애와 파식대 및 해식동굴 등 지형물의 특이한 변화현상이 두드러져 나타나 발견되고 있다. 본 논문은 우리나라 곳곳에 분산되어있는 자연속의 여러 가지 변형지물들을 고찰하기 위하여 먼저 풍화작용과 그 풍화물들에 대한 특이한 지형의 성인과 특징 분석을 통하여 현존 상태의 지형미학적 측면을 비교 관찰하고, 자연의 아름다움과 현경의 중요성을 새롭게 인식하면서 우리의 역할과 가치의 의미를 재조명해보는 현지탐사 활동과 자료조사의 일부이다.

• 한국광물학회지
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• 제17권1호
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• pp.23-35
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• 2004

울산시 사연댐 상류에 위치하여 주기적으로 침수되는 퇴적암의 풍화특징을 연구하였다. 현장조사, 전자현미분석기, Χ-선 회절분석기 및 Χ-선 형광분석기를 이용하여 암석의 풍화조직 및 광물의 조성변화 조사를 통해 주기적으로 침수되는 암석의 기계적 및 화학적 풍화양상을 연구하였다. 수장암석의 풍화작용은 퇴적층리와 수직방향으로 발달한 파쇄대 및 균열과 박리현상과 같은 기계적 풍화작용이 현저하다. 이러한 물리적인 풍화현상은 물과 암석과의 접촉면적을 넓혀 화학적 풍화작용을 가속화시킨 결과 풍화대와 약풍화대에서 석영을 제외한 거의 모든 광물이 용해작용 또는 변질작용을 받았으며, 특히, 탄산염광물의 용해작용이 현저하여 약풍화대에서 조차 방해석이 완전히 용해되어 빈 공간으로 남아있다. 그러나 점토광물과 같은 이차광물의 형성은 미약한 특징을 보인다. 이 지역의 암석은 일정기간 동안 물에 잠긴 상태로 유지되고, 동결과 해빙이 반복됨으로써 물리적 풍화작용이 상대적으로 빠르게 진행되어 물의 침투가 용이한 투수성 구조를 형성하였고, 그 결과 탄산염광물의 용해작용이 급속하게 일어났다. 자유로운 물의 순환으로 인하여 용해된 원소들이 점토광물과 같은 풍화광물로 침전되지 않고 용탈됨으로써 암석조직이 이완되어 풍화작용이 가속되었다. 퇴적암중 풍화에 극히 약한 탄산염광물의 높은 함량이 강한 화학적 풍화작용의 주 요인으로 보인다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.239-246
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• 2005

slaking 은 굴착에 의해 노출된 암반에서 발생하는 강도저하 및 입자간의 결합력 약화에 의해 암반이 세립화하는 현상이다. 이러한 slaking은 특히 퇴적암으로 구성된 암반사변의 안정성에 영향을 미치는 중요한 인자로 작용한다. slaking에 의한 암반사면의 불안정성은 신생대의 이질암이나 미고결 응회암에서와 같이 암반 자체의 강도 저하 및 결합력 약화에 의해 발생하는 붕괴현상과 차별풍화에 의해 이암 등이 급속도로 쇄굴 및 풍화되어 상부에 놓여 있는 암석이 낙석 등의 형태로 붕괴되는 현상으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 이암의 차별풍화에 의해 사면의 불안정성이 유발되는 연구지역을 대상으로 풍화 및 쇄굴 속도와 slake의 상관관계를 밝히고자하였다. 이를 위하여 slake test와 slake durability test를 수행하였으며 slake durability index를 획득하였다. 실험을 통해 획득된 slake durability index를 연간 쇄굴속도와 비교하여 상관관계를 검토하였으며 기존의 연구결과와 비교하여 slake durability index를 활용하여 쇄굴 정도를 예측할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 보존과학회지
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• 제8권1호
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• pp.1-9
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• 1999

석굴암은 해체, 복원 및 수차례에 걸친 보수과정을 거쳐 지금에 이르렀다. 현재와 같은 비교적 안정된 환경이 이루어지기 전 까지 오랜 시간에 걸친 자연적인 풍화와 사람에 의한 영향 등에 의해 많은 변화를 겪어 왔다. 석굴암을 이루는 암석은 중립 내지 조립질의 화강섬록암으로 대체로 갈색에서 암갈색에 이르는 풍화면을 보이는데 이는 이 암석의 주구성광물인 장석류의 화학적 풍화에 기인한다. 또한 콘크리트돔이나 균열된 곳에 사용된 시멘트의 풍화물에 의한 표백 및 백화 현상 등에 의해 부분적으로 우백색을 띠거나 때로는 매우 검게 변색되어 있기도 한다. 여러 곳에 크고 작은 균열들이 발달되어 있으며 이는 주로 오랜 풍화작용에 의한 영향과 해체-복원 및 보수 과정중의 충격등에 기인하는 것으로 생각된다. 이러한 일반적인 현상들은 대부분이 현재와 같은 비교적 안정된 환경이 갖추어지기 전에 이루어진 것으로 생각된다. 그러나 앞으로의 더 나은 보전을 위해서는 내부 공기의 온도와 습도, 특히 위치에 따른 상대습도의 지속적인 평형유지, 구조적 균형유지, 그리고 진동 등에 의한 영향을 체계적이고 계속적으로 측정하여 대책을 수립하여야 할 것으로 생각된다.

• 한국지역지리학회지
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• 제9권4호
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• pp.534-545
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• 2003

한국의 화강암 풍화층은 한냉하고도 습윤한 환경에서 사용하는 결빙과 융해에 의한 특이한 구조들이 잘 발달되어 있다. 이들의 구조들은 일반적인 풍화가 진전된 상황에서만 발견된다. 조사지역인 대관령의 풍화층은 두껍지는 않지만 결빙된 특색이 현미경관찰에서 파쇄되지 않은 채로 보존되어 있다. 특히 조립의 모래알에는 미립의 운모류와 실트 중심의 물질들이 압축되어 치밀하게 덮여 있고 풍화층 상층부에 미립물질이 더욱 많아지고 있다. 결빙에 의한 이동현상도 뚜렷하여 현미경하의 토립들은 미약하게 원마되어 공극과 더불어 화석화되었다. 풍화단면층에서는 사면경사를 따라 커브를 나타낸 적색의 band현상도 관찰되었다. 본 연구결과 풍화층은 냉각과 결빙정도가 오늘날과 달랐던 한냉습윤한 환경이 시차를 두고 존재했음을 시사한 고환경 즉 주빙하 조건에서 형성되었고 동시에 결빙포행이 이루어졌다고 추정된다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2002년도 춘계 공동학술발표회
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• pp.306-308
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• 2002

• 한국광물학회지
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• 제13권2호
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• pp.73-83
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• 2000

다덕 광산 폐석내 섬아연석과 함망간탄산염 광물의 풍화현상과 그에 따른 중금속의 거동을 조사 하였다. 섬아연석은 풍화초기에 극미립 산화철의 망상구조 집합체로 교대되었으며, 후기에는 자연황이 용해중인 섬아연석과 산화철 집합체 사이에 침전되었다. 산화철 집합체에는 As가 다량 함유되어 있다. 능망간석와 함망간 방해석은 함아연산화망간의 망상구조 집합체로 교대되었으며, 함망간방해서과 함아연산화망간 사이에는 스미소나이트가 침전되었다. 선택적 용해외 X선회절분석을 이용하여 감정한 결과, 함아연산화망간은 헤테롤라이트/하이드로헤테롤라이트인 것으로 판명되었다. Zn의 일부는 규산과 결합하여 입간 공극에 월레마이트로 침전되었다. 풍화 초기에 형성되는 극미립 산화철 및 함아연산화망간의 치밀한 망상 집합체는 풍화용액의 순환을 차단하여, 모광물의 풍화 반응을 지체시키는 지화학적 장벽 역할을 하였다. 이에 따라 망상구조 내에 조성된 국지적 미환경하에서 풍화중간산물들이 침전되었다. 이상의 연구 결과로 다음과 같은 사항을 추론할 수 있다. 섬아연석의 Fe와 함망간탄산염의 Mn은 각각 산화철과 산화망간으로 침전되어 산성화에 기여하였다. 폐광석 더미내 As의 활동도는 저결정질 산화철에의 흡착에 의해 조절되며, Zn의 활동도는 미소환경조건에 따라 하이드로헤테롤라이트/헤테롤라이트, 스미소나이트, 월레마이트 등의 다양한 이차광물의 용해도에 의하여 조절된다.

• 자원환경지질
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• 제23권2호
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• pp.201-213
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• 1990

제3기 포항분지의 퇴적암류의 외견상의 특징은 비록 한 충준내라 할지라도 산출지, 즉 노두에 따라 다양하게 나타난다. 이러한 현상은 주로 화학적풍화작용에 의한 화학조성 및 광물조성의 변화와 미화석 산출빈도의 변화에 기인된 것으로서, 이는 암층서, 생층서 및 지질경계를 설정하는데 많은 혼동을 유발하는 원인이 되었다. 화학적 풍화작용이 제3기 포항분지의 퇴적암류에 미친 영향을 지화학적, 광물학적 및 미화석 산출빈도와 관계시켜 풍화심도에 따른 변화를 체계적으로 연구 였고, 지질현상 해석에의 적용을 고찰하였다. 본 역의 화학적 풍화작용에 대한 감응력은 광물조성과 조직의 차이에 따라 변화를 보였고, 풍화대에서의 용탈현상이 미약한 것은 침식속도가 상대적으로 빠른 결과로 해석된다. 외견상의 가장 현저한 변화인 암색의 변화는 주로 유기물의 분해에 의한 결과이며, 미화석의 산출 또한 풍화 심도에 따른 큰 변화를 보여 풍화대 상부, 즉, 산화대에서는 산출이 극히 제한되고 특히 풍화작용의 감응력이 상대적으로 큰 두호층의 경우 그 영향은 더욱 현저하다. 그 영향은 지표로부터 7-10m에 이르러 포항분지의 경우, 지표시료를 이용한 암층서 및 생층서 연구시 이들자료 해석에 큰 제한이 있고 주의가 필요함을 지시한다.

• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2002년도 제15회 발표논문집
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• pp.37-44
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• 2002

암석이 화학적으로 매우 불균일하기 때문에 암석에 있어서 자연적인 풍화와 인위적인 오염에서 기인한 손상을 구별짓는다는 것은 간단하지 않다. 석재의 화학적인 풍화는 스며든 빗물이나 오염먼지 등에 의해 생성된 물질의 농도변화로 표현되어 진다. 특히 벽면 표면의 두터운 검은 외각과 얇은 검은 막은 미관상으로 뿐만 아니라 암석 자체에도 큰 손상을 끼친다. 일반적으로 이런 검은 물질들은 비 등의 수분과 직접적인 접촉이 없고, 농축된 오염물질들이 쉽게 쌓일 수 있는 곳에서 찾아볼 수 있다. 천연 암석과 마찬가지로 검게 손상된 층 또한 화학적으로 매우 복잡한 체계를 갖고 있어 그 생성 원인과 메커니즘을 규명하는 것이 어려운 일이다. 이 흑색 층은 일반적으로 공기오염물질, 유기물, 철과 망간등의 유색광물의 이동과 침착의 현상에서 생성될 수 있다. 건물들의 외벽에 사용된 여러 종류의 사암과 석회암, 인조석의 표면에는 여러 풍화 손상 형태가 나타나고 있다. 특히 표면에 있는 검은 막의 성질을 알아보기 위해 화학성분을 주성분과 미량성분으로 나누어 측정하였고, 화학적인 특징을 예측하기 위해서 분석자료를 여러 통계적인 방법으로 처리하였다.