• 방사성폐기물학회지
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• 제6권4호
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• pp.307-327
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• 2008

경주 중 저준위처분장의 안전성평가에 필요한 기초자료를 제공하고, 지화학 모델링의 자료를 제공하기 위하여 처분부지의 암석, 광물에 대한 지구화학적 특성연구를 수행하였다. 이를 위하여 편광 현미경 관찰, X-선 회절분석, 주원소 및 미량원소 화학분석, 미세조직관찰을 위한 주사전자현미경(SEM) 분석, 안정동위원소분석이 수행되었다. 조사지역내에는 지역적으로 파쇄대가 발달하여 있으며 이 파쇄대를 따라 매우 다양한 변질양상을 관찰할 수 있다. 처분부지의 모암은 화강섬록암 및 섬록암으로서 지표지질조사시 이들의 관계는 점이적으로 변하는 데에 비해 화학적으로는 비교적 명확하게 구별되어 화강섬록암이 성록암에 비해 높은 $SiO_2$ 함량, 낮은 MgO, $Fe_2O_3$ 함량을 보여준다. 그러나 $SiO_2$의 증가에 따라 각 주원소들의 변화경향이 동일선상에 놓여 있어서 이들이 동일한 마그마 기원일 가능성을 지시한다. 처분부지내의 주원소들의 공간적 분포를 살펴보면, 섬록암 지역이 화강섬록암 지역에 비해 낮은 $SiO_2,\;Al_2O_3,\;Na_2O,\;K_2O$ 및 높은 CaO, $Fe_2O_3$ 분포를 보여주어 화강섬록암과 섬록암 지역의 차이가 명확하다. 이 중 CaO와 $Na_2O$의 분포 양상은 섬록암과 화강섬록암 지역 간의 차이가 더욱 분명하고 그 증감 경향이 거의 정확하게 상반되어 있어 주구성광물인 사장석의 조성변화가 처분부지 암석의 조성을 변화시키는 가장 큰 원인임을 알 수 있다. 시추코아에서 확인된 단열광물은 몬모릴로나이트, 제올라이트광물, 녹니석, 일라이트, 방해석, 황철석 등이다. 일반적으로 열수변질광물로 알려져 있는 황철석과 로먼타이트가 매우 광범위하게 분포하는 것으로 보아 조사지역 전반에 걸쳐 광범위한 광화작용 혹은 열수변질작용이 있었음을 지시한다. 단열대 내 황철석의 황 안정동위원소분석과 단열충전광물들의 산소 및 수소 안정동위원소 분석결과 역시 이들이 마그마 기원임을 지시한다. 따라서 처분부지 내 단열충전광물들은 단열대를 따르는 지하수와의 단순한 물-암석 반응 이외에 광범위한 마그마 기원의 열수작용에 의한 영향을 받은 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제30권4호
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• pp.303-312
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• 1997

황해 대륙붕의 준고화된 표층퇴적물에서 자생하는 해록석들을 산출상태와 외부조직에 따라 괴상형, 균열형 및 다공질형으로 분류하였다. 이 해록석은 현세의 해침에 의하여 퇴적된 표층의 사질퇴적물내에 산포상으로 산출되며, 보통 0.1~1 mm 크기의 직경을 갖는다. x-선 회절분석 결과로 계산된, 해록석의 단위포와 크기는 $a=5.242{\AA}$, $b=9.059{\AA}$, $c=10.163{\AA}$, ${\beta}=100.5^{\circ}$, $V=474.53{\AA}^3$ 이고, 화학조성과 단위포의 크기로 계산된 밀도는 $2.60{\pm}0.45gm/cc$ 이다. 이 광물은 가열실험시 $10{\AA}$의 회절선이 증가하는 것으로 볼때 일정한 팽윤층을 갖는 것으로 보인다. $O_{10}(OH)_2$를 기준으로 평균조성을 구하면, 팔면체 자리의 Fe 함량은 1.19~2.06 이고, Al 함량은 0.18~0.76 이다. Fe와 Al은 서로 치환관계를 보이며 다공질형에서 괴상형으로 갈수록 Fe의 함량은 증가하고 Al은 감소한다. Mg의 함량은 0.35~0.54로서 Al이 높을수록 Mg의 양도 증가한다. K의 함량은 0.34~0.71의 범위를 보이며 다공질형에서 괴상형으로 갈수록 증가한다. 괴상형 또는 균열형 해록석은 질서/무질서의 혼합층 운모이며, 다공질형의 해록석은 혼합층 일라이트/스멕타이트로서 7~27%의 팽윤층을 포함한다. 이 광물은 표층 퇴적물이 퇴적된후에 극미립의 퇴적입자를 핵으로, 환원환경하에서 발생하는 퇴적물의 분해 및 생물체 파편과의 반응에 따라 자생한 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제42권2호
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• pp.121-131
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• 2009

폐기물 해양 투기 지역인 동해병과 서해병 해역 표층퇴적물의 입도, 광물학적 특성, 퇴적속도 및 중금속 함량을 분석하여 중금속 분포 특성을 비교하였다. 동해병과 서해병 해역의 입도는 각각 $7.95{\sim}8.51{\Phi}$와 $7.42{\sim}8.15{\Phi}$의 범위이며, 동해병 해역의 일부 정점을 제외한 모든 정점의 퇴적상은 니질 퇴적물에 속한다 연구지역 표층퇴적물의 주 구성 점토광물은 일라이트이며, 카올린 계열 광물과 녹니석, 스멕타이트로 소량 구성되어 있다. $^{210}Pb$에 의해 추정된 동해병해역 표층퇴적물의 퇴적속도는 1.11 mm/yr$\sim$1.73 mm/yr이며, 서해병해역 퇴적물의 퇴적속도는 1.87 mm/yr이다. 상관성 분석 결과, 니켈, 구리, 크롬 및 아연은 평균입도, 알루미늄 및 철과 밀접한 상관성을 보인다. 반면, 연구지역 퇴적물의 카드뮴과 납은 이들 요소들과 상관성이 결여되어 있을 뿐만 아니라, 부화지수가 1.5이상으로 인위적인 오염의 징후를 보인다. 그리고 카드뮴과 납의 $I_{geo}$-class 역시 대부분 $2{\sim}4$로 moderately polluted$\sim$strongly polluted로 분류된다. 특히, 동해병의 $I_{geo}$-class가 최대 4인 strongly polluted로 분류되어 서해병 해역보다 높다. 이는 동해병 해역에 투기되는 폐기물이 서해병 해역에 투기되는 폐기물뿐만 아니라, 광물성폐기물, 하수도준설토사, 건설공사 오니 등이 추가로 배출되고 있으며, 양적으로도 서해병 보다 두 배 이상 투여되기 때문인 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제34권6호
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• pp.507-522
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• 2001

통영광산은 첨열수광상으로서 능망간석 , 백운모, 일라이트, 황철석 , 방연석 , 황동석 , 섬아연석 , 아칸다이트 및 헤사이트등의 광물을 수반하는 초기의 광석광물 침전시기와 후기의 맥석광물 침전시기로 구분된다. 초기는 반복적인 대상구조를 띠고, 황화광물이 침전된 시기로서 텔루리움 광물과 함께 엘렉트럼이 산출된다. 후기에는 주로 단산염 광물과 천금속광물이 침전되었다. 통영 열수계에서 광화단계에 따른 상이한 열수유체의 변천과정을 구체적으로 규명하기 위하여 프로그램 CHILLER를 이용한 수치모델링이 실시되었다. 반응경로 모델링은 28$0^{\circ}C$에서 모암인 안산암과의 반응을 비롯하여, 27$0^{\circ}C$에서 12$0^{\circ}C$까지의 단순한 등압 냉각, 비등과 지하수의 혼입에 따른 희석 및 압력파 온도가 감소되는 조건에서 수행하였다. 모델링 결과 초기 광화유체는 산성용액(pH=5.7)으로 상대적으로 높은 염농도와 금속원소 함량이 높다. 장화유체 내의 금의 함량은 열수계의 천금속원소 총량과 황화물의 활동도에 의해 지배된다. 통영 천열수계에서의 광화작용은 천부에서 일어난 참화유체의 비등과 이에 수반된 가열된 지하수의 흔입에 의한 반응경로를 반영하며, 현미경에서 관찰된 광물공생 특성과 모델링에 의한 침전광물의 조합 및 엘렉트럼의 화학조성 등에서 동일한 경향을 나타낸다. 이러한 유사성은 Te 함유하는 천열수 금 . 은광상이 열수계에서의 비등과 유체혼합(희석)에 의해 생성되었음을 지시한다. 반응경로 모델링 연구는 광상성인을 이해하는 중요한 수단이며, 유사한 지질환경에서의 광강탐사에 유용한 자료로 활용될 것으로 생각된다.

• 암석학회지
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• 제22권2호
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• pp.137-151
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• 2013

단층활동 과정에서 암석 내 화학조성과 광물 조성 간의 연관성을 이해하기 위한 목적으로 경주시 양북면 용당리에 발달하는 단층암에 대하여 XRF, ICP, XRD, EPMA/BSE 분석을 시행하여 단층암 내의 광물 조성 및 원소의 거동 경향성을 파악하였다. 단층암의 대표적인 주성분으로서 $SiO_2$는 61.6~71.0%의 범위로 가장 높은 함량을 나타내며, $Al_2O_3$는 10.8~15.8%이다. $Na_2O$는 0.22~4.63%, $K_2O$는 2.02~4.89%이고, $Fe_2O_3$는 3.80~12.5% 범위로 나타나 단층암 내에서 특히 이들 원소의 편차가 크다. 각력대에서 비지대로 갈수록 감소하는 경향을 나타내는 원소에는 $Na_2O$, $Al_2O_3$, $K_2O$, $SiO_2$, CaO, Ba, Sr 등이 있고, 증가하는 경향을 나타내는 원소에는 $Fe_2O_3$, MgO, MnO, Zr, Hf, Rb 등이 있다. 이러한 화학적 거동은 각력대가 대부분 석영, 장석류와 같은 주요 조암광물로 구성되는 반면, 비지대는 일라이트와 같은 점토광물이 다량 함유되는 것과 밀접한 관련성이 있다. 본 단층대에서는 기존 광물의 변질과 동시에 점토광물이 생성되는 데 있어 단층 활동에 수반된 유체활동이 큰 영향을 끼쳤다. 단층활동 초기에는 파쇄대가 열수의 통로로 작용하는 과정에서, 주원소 및 미량원소, 희토류원소는 기존 광물로부터 용탈되어 높은 원소 유동성을 나타내었으나, 파쇄대 중심부가 비지대로 점차 변화하는 과정에서는 이차적으로 형성된 점토광물로 인해 단층대의 투수성이 감소하고, 점토광물이 풍부해진 비지대 내에 농집되므로 낮은 원소 유동성을 가진 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제35권3호
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• pp.241-255
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• 2002

이 연구는 호남탄전지역 폐탄광에서 배출된 산성광산배수와 하상퇴적물에 대한 환경지구화학적 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 화학적 분석을 위해 54곳에서 하천수를 채취하였고, 광물학적-화학적 분석을 위해 34개의 하상퇴적물을 채취하였다. 하천수의 물리화학적 특성은 현장에서 바로 측정하였고, ICP-AES, ICP-MS 와 IC를 이용하여 화학조성을 측정하였으며, 하상퇴적물의 광물학적 특성은 XRD, SEM 그리고 EDS를 이용하였다. 하천수의 물리화학적 특성은 pH 2.85~8.12, Eh -62~215 mV, EC 0.205~146 ms/m, ER 0.234~255 {$\Omega}{\cdot}$m, DO 0.03~1068 mg/L 그리고 TDS 10.96~1420 mg/L 이었고, 화학조성에서 K 0.118~3.184 mg/L, Mg 2.1~114.48 mg/L, Ca 2.59~125.02 mg/L, Al 0.01~44.72 mg/L, Fe 0.108~89.49 mg/L, Na 5.45~125.41 mg/L를 함유한 것으로 분석되었다. 하상퇴직물에 대한 XRD분석에서 석영, 일라이트, 괴사이트 등의 피크가 보였으며, 98$0^{\circ}C$로 가열하였더니 헤마타이트의 피크가 관찰되었다. 하상퇴적물의 중금속에 대한 고찰에서 Fe 22575~34713 ppm, Zn 41.66~970.3 ppm, Cd 0.52~52.07 ppm, Cu 1.25~198.50 ppm, Pb 0.43~77.35 ppm이 각각 검출되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.916-921
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• 2011

본 연구지역인 장원통은 자연 경반층을 함유하는 토양으로 명시되어 있다. 따라서, 장원통의 물리 화학적, 광물학적 그리고 미세형태학적 분석을 통해 경반층의 생성원인을 규명하고자 하였다. 토양의 층위별로 토양을 채취하여 물리화학적 광물학적 특성을 분석하였다. 토성분석은 피펫법으로 측정하였다. 점토광물은 $<2{\mu}m$ 이하로 분리한 후 정방위법으로 X-선 회절기를 이용하여 동정하였다. 미세형태학적 특성을 살펴보기 위해 불교란 시료를 채취하여 0.03mm 이하로 박편을 제작한 후 편광현미경을 이용하여 분석하였다. 장원통 시료에 대한 물리 화학적 특성을 분석한 결과, 토양조성은 모든 층위가 미사질 양토로 도시되었다. 점토의 함량이 약 19.3-20.6% 범위이고, 미사는 약 58.3-61.5%로 미사의 함량이 높게 분포하고 있으며 상부보다는 하부로 내려갈수록 미사의 함량이 더 높게 분포하였다. 표토의 pH는 4.9-4.8로 우리나라 밭 토양의 평균치 5.59 보다 낮게 분포 하고 있었다. 점토광물은 일라이트, 카올리나이트, 녹니석 그리고 질석이 동정되었다. 본 지역의 미세형태학적 특성을 관찰하기 위해 박편을 제작하여 편광현미경 하에서 박편을 관찰한 결과, 사장석과 석영반정이 주위에 미사크기의 각괴상 토양 입자가 우상-좌상방향으로 미약한 층을 이루고 있으나 기질과 경계가 명확하고 토양 기질 간에 미사 크기의 띠를 관찰할 수 있었다. 점토광물은 점토 집적층에서 공극을 채우는 형태로 존재하는 것이 아니라 일차광물에서 변질된 이차광물로 존재하고 있다. 따라서 장원통의 경반층은 점토집적 보다는 미사집적에 의한 영향이 더 크다고 볼 수 있다. 따라서 현재의 토양통 설명서에서 분류된 Typic Fragiochrepts의 해석이 올바르다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.587-609
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• 2019

본 연구에서는 고준위폐기물 처분장 내 완충재 로 제시되고 있는 벤토나이트의 재료적인 측면에서 장 단기 처분 안정성을 분석하였으며, 처분효휼 향상을 위한 완충재 디자인 관련 대안개념에 대해 연구동향을 분석하였다. 일반적으로 $150{\sim}250^{\circ}C$ 사이에서 온도증가 및 증기발생 등으로 인해 완충재의 수리전도도와 팽윤능에 비가역적인 변화가 발생한다고 보고된다. 하지만 완충재의 최고온도가 최소한 $150^{\circ}C$를 초과하지 않는다면 온도가 벤토나이트 완충재의 재료적, 구조적 그리고 광물학적 안전성에 미치는 영향은 크지 않는 것으로 분석되었다. 완충재 최고온도 제한은 심층처분장 단위면적에 처분할 수 있는 폐기물의 양을 제한하여 처분효율을 결정하며, 나아가 처분부지의 확보 가능성에까지 영향을 미치는 중요한 설계 인자이다. 따라서 고온이 완충재의 성능에 미치는 영향을 규명함으로써 완충재의 최고온도 제한을 완화하고, 이를 통해 심층처분장의 처분밀도 향상과 처분장 설계의 최적화를 도모할 필요가 있다. 이와 더불어 처분효율을 극대화하기 위해서는 복합소재(흑연, 실리카 등) 및 다중구조(전도층, 절연층 등)의 고기능성 공학적방벽재 개발과 다층처분장(multilayer repository)으로 처분장 레이아웃을 변경하는 방법 등을 병행하여 검토할 필요가 있다. 이는 처분사업의 신뢰성 및 국민 수용성 확보에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.285-297
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• 2021

전세계적으로 해체 대상 원자력 시설이 증가하고 있으며, 이러한 원자력 시설을 해체하게 되면 수십만 톤의 콘크리트, 토양, 금속 등의 폐기물이 발생한다. 따라서 고상 방사성 폐기물 감용 및 재활용 기술에 대한 기존 연구를 면밀히 검토할 필요가 있다. 폐콘크리트 미분말은 소성 및 분쇄와 같은 추가적인 공정을 통하여 재수화 반응이 일어나며, 시멘트 수화 반응 및 고화체 압축강도에 영향을 미치는 주요 화합물인 aluminate (C3A), C4AF, C3S, ��-C2S가 생성된다. 기존 연구를 통하여 폐콘크리트 미분말을 재생 시멘트로 재활용할 수 있음을 확인하였으나, 골재의 혼입으로 인한 고화체의 강도 저하와 같은 문제점에 대한 해결방안은 현재까지 연구되지 않았다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그, 비산회를 성분 조정재로 혼합하여 재생 시멘트의 성능을 증진시키는 연구가 수행되었으며, 고화체의 압축강도가 증진되는 것을 확인하였다. 그러나, 폐토양을 재활용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구는 많이 수행되지 않았다. 폐토양 내 함유된 일라이트와 제올라이트는 방사성 핵종에 대한 흡착능이 우수하며, 이를 고화재로 재활용하면 원전 해체 폐기물의 부피를 저감함과 동시에 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 효과를 도출할 수 있다. 이러한 이유에서 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존에 수행된 국내외 연구를 통하여 원전 해체 폐기물인 콘크리트의 재생 시멘트로서 재활용 가능성 및 개선 방안과 더불어 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트 제조에 대한 연구 필요성에 대하여 고찰하였다.

• 광물과 암석
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• 제36권2호
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• pp.117-124
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• 2023

국내 포항 소재 R사의 구룡포산 천연 제올라이트의 물리·화학적 특성을 규명하기 위해 X-선 회절 분석, X-선 형광 분석, 열 시차·열 중량 분석, 양이온 교환능 분석 및 세슘(Cs), 스트론튬(Sr) 흡착 실험을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과 모데나이트, 휼란다이트, 클라이놉티로라이트 및 일라이트와 같은 광물이 함유되어 있으며, X-선 형광 분석 결과 SiO₂, Al₂O₃, CaO, K₂O, MgO, Fe₂O₃ 및 Na₂O 원소가 함유되어 있었다. 양이온 교환능은 148.6 meq/100 g이었으며 열시차 및 열중량 분석 결과 600 ℃까지 열적으로 안정성이 우수한 것을 확인하였다. 시간에 따른 흡착 평형 실험 결과 세슘(Cs)의 경우 30분이내 스트론튬(Sr)의 경우 8시간이내에 평형에 도달하였으며 세슘(Cs) 및 스트론튬(Sr)의 흡착률은 각각 80% 및 18%를 보이고 있었다. 단일 성분 등온 흡착 실험 결과 Langmuir model에 부합하였으며 세슘(Cs) 최대 흡착량은 131.5 mg/g으로 높게 나타났으며 반면 스트론튬(Sr) 최대 흡착량은 29.5 mg/g로 낮은 흡착량을 나타내었다. 본 연구에 사용된 천연 제올라이트의 경우 클라이놉티로라이트, 휼란다이트 및 모데나이트와 같은 8-ring을 포함하는 광물의 함량이 높아 세슘(Cs)에 대한 높은 선택성을 보여주고 있다.