• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.429-438
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• 2022

본 연구는 골재 생산과정에서 화감암 파쇄시 풍화정도가 골재의 입도분포 및 미석분 발생량에 미치는 영향을 평가하였다. 경북 거창의 골재 채석장에서 슈미스 햄머 측정값으로 강도 차가 있는 3개 지역에서 암석 시료를 채취하였다. 실내에서 동일 조건에서 죠크러셔로 파쇄를 한 후 입도분석, 광물 분석, 화학분석과 풍화지수를 산출했다. 슈미트 햄머 측정값은 56, 28, <10로 나타났고 풍화지수인 CIA 및 CIW 값도 차이가 나타나 시료들을 풍화도에 따라서 경암, 연암 및 풍화암으로 구분했다. 경하에서 풍화암으로 갈수록 작은 입도분포를 보이며, 변질광물로 견운모와 같은 점토광물의 비율이 높아졌다. 경암은 장석 및 석영 비율이 높았고 백운모 및 고령석(kaolinite)의 비가 작았다. 죠크러셔 파쇄 결과 경암은 굵은 파쇄물(13.2mm)을 많이 생산한 반면 풍화가 진행된 연암 및 풍화암은 가는 파쇄물(4.75mm)을 생산했다. 전자는 베타분포 곡선 특징을 보였고 후자는 쌍봉 분포 곡선을 보였다. 미석분(0.71mm 체 이하; 중량 %) 발생은 경암, 연암, 풍화암에서 13%<21%<22%로 증가하여 풍화도가 클수록 미석분이 많이 발생했다. 미석분은 습식 골재 생산 공정에서 샌드 유닛(모래탈수장치)의 운전으로 회수된다. 따라서 골재생산 공정에서 슬러지 발생량을 최소화하기 위해 사이클론의 최적 운전에 대한 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.697-714
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• 2023

2017년 말 뿌리일반산업단지 조성과정에서 발견된 진주 정촌면 백악기 공룡·익룡발자국 화석산지는 다양한 종류의 공룡과 익룡, 동물의 흔적화석이 높은 밀집도로 보존되어 고생물학적 가치가 높은 자연유산이다. 이 연구에서는 화석산지의 현장조사를 통해 절리, 균열, 박리, 박락, 세편화 등 물리적 풍화가 발생하여 있음을 확인하고, 손상을 저감하기 위한 보존과학적 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해 발굴 후 확인된 8개의 층준 중 수각류 발자국 화석이 다량 산출된 Level 3 층준과 익룡 발자국 화석이 산출된 Level 4 층준의 암석을 수습하여 재질분석 및 강화제와 접착제의 효과 검증 평가를 수행하였다. 이 결과, Level 3 층준의 암석은 암회색 실트암, Level 4의 암석은 암회색 셰일로 구성되어 있었으며 이들은 방해석을 다량 함유한 가운데 석영, 사장석, 운모, 알칼리장석, 기타 점토광물로 이루어져 외부 환경 하에서 강우에 따른 손상 가능성이 높을 것으로 판단된다. 수습시료를 공시체로 제작하여 미처리, 강화제 처리, 팽윤저지제 처리, 접착제 처리의 네 그룹으로 나누어 인공풍화 실험을 수행한 결과, 강화제와 팽윤저지제는 처리 직후에는 효과를 보였으나 동결-융해 환경 하에서는 저지효과를 보이지 못하는 것으로 해석되었다. 접착제는 동결-융해 조건 하에서도 접착 효과가 유지되는 모습을 보였다. 향후 정촌면 화석산지의 보존을 위해서는 수분의 유입 차단을 위한 임시 방책외에도 기 손상 화석의 응급 보존처리 및 보호시설 건립 등 실질적인 대처방안이 마련되어야 할 것이다.

• 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.

• 한국광물학회지
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• 제21권3호
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• pp.227-237
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• 2008

최근 들어 비소오염에 대한 환경적 관심이 증대되면서, 세계적으로 비소에 대한 음용수 기준이 강화되고 있으며, 국내적으로도 비소로 오열된 지하수 덴 토양의 출현 빈도가 높아지면서 비소 오염과 그에 대한 처리 및 대책이 주요한 환경적 관심사로 대두되고 있다. 지중에서 비소의 거동은 주로 산화물들과 점토광물에 의하여 제어되는데, 특히 철(산)수산화물이 가장 효과적으로 비소를 제어하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 철(산)수산화물들 중 2-line ferrihydrite가 비소의 거동에 어떠한 영향을 미치는가를 파악하기 위하여 수행되어졌다. 다양한 비소 화학종들 중 자연 상에서 발현 빈도수가 가장 큰 3가 비소(아비산염)와 5가 비소(비산염)가 2-line ferrihydritc와 어떠한 흡착 특성을 갖는지 비교하여 연구하였다. 비소의 흡착제로 실험실에서 제조되어 이용된 2-line ferrihydrite는 $10\sim200nm$의 작은 나노 크기, $247m^{2}/g$의 비교적 큰 비표면적, 다른 철(산)수산화물보다 높은 8.2의 영전하 pH 등을 갖는 것으로 나타났는데, 이러한 2-line ferrihydrite의 대표적인 물리화학적인 특성들은 비소의 흡착제로서 매우 적합한 것으로 조사되었다. 평형흡착 실험결과, 3가 비소가 5가 비소보다 월등히 높은 흡착력을 보였으며, 3가 비소는 pH 7.0, 5가 비소는 pH 2.0에서 가장 놀은 흡착력을 보이는 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 12.2를 제외하고는 pH에 따른 흡착량이 크게 차이를 보이지 않은 반면, 5가 비소는 pH가 증가함에 따라 흡착량이 현격하게 갈소하는 것으로 나타났다. pH에 따른 비소의 흡착특성을 보다 더 자세하게 초찰한 견과, 3가 비소는 pH 8.0까지는 흡착량이 증가하다가 pH 9.2 이상에서는 흡착량이 급격하게 같소하는 것으포 나타났다. 5가 비소의 경우에는 pH가 증가할 수록 비교적 일정하게 흡착량이 갉소하는 것을 알 수 있었다. 이렇게 비소 화학종에 따라서 상이한 흡착특성을 보이는 이유는 pH에 따른 각 비소 화학종의 화학져 존재 형태(chemical speciation)와 2-line ferrihydrite의 표면전하의 변화 등이 복합적으로 작용하기 때문인 것으로 사료된다. 각 비소 화학종과 2-line ferrihyite와의 흡착특성을 반응속도론적 관점에서 고찰한 결과, 대부분의 비소종들이 2시간 이내에 흡착이 거의 완료되는 것으로 나타났으며, 두 종류의 비소 화학종과 2-line ferrihydrite의 흡착 반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모댁은 power function과 elovich model인 것으로 조사되었다.