• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.221-232
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• 2023

탄소중립을 위한 이산화탄소 저감 기술 및 대체 에너지에 대한 수요가 계속 증가하고 있다. 팔리고스카이트(palygorskite)는 리본 구조를 가지는 점토광물로 넓은 표면적의 나노크기의 공극을 가지고 있어, 지구온난화의 주범인 이산화탄소(CO₂)를 포집하고 친환경 대체 에너지인 수소(H₂)를 저장할 수 있는 물질로 제안된 바 있다. 이번 논문에서는 대정준 몬테 카를로(grand canonical Monte carlo) 시뮬레이션을 사용하여 팔리고스카이트 나노공극으로의 CO₂ 및 H₂ 분자의 흡착 등온선과 기작에 대한 기초연구의 예비 결과를 보고한다. 실온에서 기체의 분압 관련 변수인 화학 포텐셜(chemical potential)의 증가에 따라 나노공극에 흡착되는 CO₂ 및 H₂ 함량은 증가하였다. CO₂와 비교하여, H₂의 흡착은 더 높은 화학 포텐셜, 즉 높은 에너지가 필요하였다. 이론 계산으로 얻은 나노공극에서의 평균 제곱 변위(mean squared displacement)는 CO₂ 보다 H₂가 훨씬 높았으며 기존 실험 결과와 일치했다. CO₂는 나노공극에서 일렬로 배열된 반면, H₂는 매우 불규칙한 배열을 보였다. 이번 연구 방법은 CO₂ 및 H₂를 저장 가능한 지구물질 광물을 찾는 개발연구뿐만 아니라, 지중환경에서 유체와 광물의 반응을 근본적으로 이해하는 데 기여할 것으로 기대한다.

• 자원환경지질
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• 제40권4호
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• pp.361-374
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• 2007

희토류원소는 지각의 진화, 분화작용 등을 포함한 여러 가지 지질학적 역사를 이해하는 매우 유용한 도구로서 활용되어 왔다. 뿐만 아니라, 이 희토류원소는 방사성폐기물의 처분과 관련된 물-암석반응연구에 있어서 액티나이드 원소의 유사체로서 사용되어져 왔다. 본 논문에서는 희토류원소인 Eu와 액티나이드 원소인 Am의 유사한 물리적/화학적 특성을 토대로 지질매체의 종류에 관계없이 희토류원소와 액티나이드 원소의 거동이 매우 유사하다는 가설을 설정하고 이를 검증하기 위한 회분식(batch experiment) 실험을 수행하였다. 회분식 실험에는 4종류의 암석(화강암, 화강암질 편마암, 앰피볼라이트, 응회암)을 지질매체로 선택하였고, 고준위 방사성 핵종으로는 액티나이드계열인 $^{241}Am$, 희토류원소 계열인 $^{152}Eu,\;^{160}Tb$을 선택하였고, 중저준위 핵종으로는 $^{60}Co$를 사용하였다. 특히 $^{160}Tb$와 $^{60}Co$는 $^{241}Am-^{152}Eu$의 흡착능과 다른 방사성핵종의 흡착능을 비교하는데 사용되었다. 핵종과 혼합한 흡착실험용 용액의 pH는 5.5전후로 조절하였다. 실험결과, $^{241}Am,\;^{152}Eu,\;^{160}Tb$의 흡착 특성은 암상의 변화에 관계없이 매우 유사하게 나타났지만, $^{60}Co$는 다르게 나타났다. 이는 $^{60}Co$의 흡착특성은 암상의 종류에 따라 큰 차이가 있음을 지시해주는 것이다. 이와 같은 실험결과는 1) 희토류원소 중 Eu이 지표지질하에서의 Am의 거동을 추적하고 예측하기 위한 최적 유사체이고, 2) 비록 암석가루의 비표면적 혹은 양이온교환능과 같은 물리적/화학적 특성에 의한 영향을 배제할 수는 없지만, $SiO_2,\;TiO_2,\;P_2O_5$같은 화학조성 및 Eu의 이상과 같은 희토류원소의 분포도의 차이가 지표지질하에서의 방사성 핵종의 흡착거동에 중요한 역할을 하고 있음을 지시해주는 것이다.

• 지질공학
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• 제33권2호
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• pp.257-273
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• 2023

본 연구에서는 철원 샘통과 그 일대의 지하수 및 지표수의 지구화학 및 미생물 군집 특성을 분석하였다. 2022년 12월 15일 철원 샘통 5개, 지하수 3개 그리고 지표수 2개, 총 10개 지점에서 야외조사를 수행하였다. 수화학분석 결과 샘통과 지표수는 모두 Ca-HCO₃ 유형에 도시되었으며, 지하수 한 지점(CSG3)을 제외한 나머지 지점은 모두 Na-HCO₃ 유형에 도시되었다. 또한 모든 지점은 같은 기상수의 기원으로 물암석 반응이 우세하게 영향을 준 것으로 보인다. 라돈 농도 분석 결과 지표수는 1,000 Bq/m³ 이하, 샘통은 1,000~10,000 Bq/m³, 지하수는 1,000~1,000,000 Bq/m³의 농도 값을 보였다. 미생물 군집 구조 분석 결과 문(phylum) 비율 중 가장 우점종은 Proteobacteria, Planctomyceta, Verrucomicrobia, Acidobacteria, Actinomycetota 순으로 나타났다. 비계량적 다차원 척도법 모델링(NMDS)에서는 수온, pH, Si가 현장의 토착미생물과 밀접한 연관성을 보였다. NMDS와 CCA 결과에서 샘통에 영향을 미치는 주요 환경적 요소는 온도, Mg, Si로 나타나며, 그 환경적인 영향과 관련된 주요 미생물은 Acidobacteria와 Proteobacteria 중 Pseudomonas brenneri이다. 수화학 및 미생물 군집 분석 모두 샘통과 지하수 CSG3 지점에서 유사한 결과를 보였으며, 현무암 대수층의 영향을 받은 것으로 추정된다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.15-23
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• 2009

지진 시 지반 운동의 증폭과 관련되는 부지 효과는 지하 토사 조건 및 지질 구조에 따라 매우 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는 국내 홍성 지역을 대상으로 시추 조사와 현장 탄성파 시험을 포함한 현장 조사 및 지표 부근 지질 정보를 획득하기 위한 부지 답사를 통해 부지 효과를 확인하였다. 홍성 지역은 1978년 계기 지진이 발생한 지역으로서 기반암 상부에 최대 45 m 두께의 풍화 지층이 분포한다. GIS 기법 기반의 지반 정보 시스템을 연구 대상 지역의 공간 지층 구조를 효율적으로 확인하기 위하여 구축하였으며, 이로부터 홍성 지역이 얕고 넓은 분지 형상임을 확인하였다. 홍성 지역의 부지 지진 응답을 평가하기 위하여 대표 단면에 대한 이차원 유한 요소 해석을 수행하였다. 도출된 지진 응답 결과로부터 지반 운동이 기반암 상부 토사층을 톰해 전단파가 전파되면서 증폭되고 분지 형상에 따른 전단파의 상호 작용으로 생성된 표면파로 인해 분지 경계 부근 진동 지속 시간이 증가됨을 확인하였다. 뿐만 아니라, 분지 내의 선정된 토사 부지들에 대해서 추가적인 일차원 유한 요소 지진 응답 해석을 수행하였으며, 본 연구 대상 분지가 매우 얕고 넓음에 따라 분지 경계 부근을 제외하고는 분지 내 대부분의 위치에서 이차원 지진 응답과 유사한 결과를 보였다.

• 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.