• 광물과 암석
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• 제37권2호
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• pp.67-76
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• 2024

인류의 지속가능성과 국가적 자원 확보의 중요성이 시급해져 가는 현대 첨단 산업의 발전 동향에 비추어볼 때, 회장암(anorthosite)은 새로운 알루미늄 공급원으로서의 자원 잠재성뿐만 아니라 다양한 응용광물학적 활용이 가능한 주요 자원으로 재조명되어야 할 필요성이 있다. 특히, 회장암은 높은 CaO 함량 및 Al₂O₃/SiO₂ 비율을 갖는 비교적 단순한 화학조성을 지니고 있으며 상대적으로 불순물이 적기 때문에, 광물조성 및 화학적 특성 상 산업응용 측면에서 큰 이점이 있다. 이러한 특징에 따라, 회장암은 주요 원료물질의 공급원으로서 중요한 산업적 자원으로 평가받고 있으며, 전 세계적으로 다양한 응용암석학적 및 산업 측면에서의 높은 활용성을 갖는다. 본 논평에서는 회장암의 광물 안정성과 반응성을 결정하는 회장암의 광물학적 및 지화학적 특징에 대하여 검토하고, 응용암석학적 특성을 정리하였다. 이를 기반으로, 최근 자원 고갈 및 환경문제로 인해 한계에 직면한 베이어 법을 기반으로 하는 알루미늄 산업의 대안으로서의 회장암의 활용 가능성과, 친환경 건설재로서의 응용방안 및 새로운 이산화탄소 처분 대상으로서의 회장암의 활용 방안에 대해 제안한다. 에너지전환기에 이르러 알루미늄의 응용부문의 시장 확대가 가속화되는 상황에서, 회장암은 지질산업 및 청정에너지 분야에서 그 중요성이 증대되고 있으므로, 국내 하동-산청 지역에 분포하고 있는 회장암체에 대한 심도 있는 연구가 요구된다. 앞으로 국내의 회장암을 대상으로 한 실효적 연구가 진행된다면, 이는 국내 자원의 효율적 활용을 통해 경제적 이익을 극대화할 수 있는 기회일뿐 아니라, 환경친화적이고 지속 가능한 발전을 이끌어낼 수 있을 것으로 기대된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권2호
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• pp.148-169
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• 2023

하엽은 짙은 녹색을 띠는 전통 안료 중 하나로 알려져 있지만 색상, 원료물질, 제법 등에 대해서 명확히 규명되지 않은 상태이다. 다만, 단청, 괘불, 회화 등 채색문화유산의 안료 분석연구를 통해 밝혀진 하엽 안료의 입자형태나 구성광물 등을 볼 때 염 부식으로 제조된 동록 안료로 보인다. 따라서 하엽 안료를 복원하기 위해 고문헌 기록을 바탕으로 동록 안료의 제조방법을 연구하였다. 고문헌 기록에서 확인되는 동록 안료의 제조방법은 동분말과 부식제를 혼합한 후 습한 조건에서 방치하여 부식시키는 자연 부식방법이다. 이를 바탕으로 보다 효율적으로 동분말을 부식시키기 위해 부식시험기를 이용한 인공부식을 도입하였고, 부식제 혼합비율, 부식 기간에 따른 부식생성물의 상태를 분석하여 적정 혼합비율과 부식 기간을 선정하였다. 또한, 잔류 부식제를 제거하기 위한 염 제거 공정과 안료 채색 시 채도를 높이기 위한 정제공정을 추가하여 동록 안료의 제조방법을 체계적으로 정립하였다. 정립된 방법으로 제조된 동록 안료는 청록 혹은 녹색의 색상을 나타냈다. 안료 입자는 표면이 다공성으로 타원형 형태의 작은 입자들이 뭉쳐져 있는 형태를 보였다. 주요 구성원소는 구리(Cu)와 염소(Cl)이고, 구성광물은 녹염동광[atacamite, Cu2Cl(OH)3]으로 동정되었다. 제조된 동록 안료의 안정성 평가를 위해 촉진내후성 시험을 진행한 결과, 열화가 진행됨에 따라 녹색도가 일부 감소하고 황색도가 증가하는 색변화 경향을 보였다. 따라서 열화 전 동록 안료의 색도는 고단청의 하엽 안료와 비교할 때 황색도가 낮은 편이었으나 열화 후에는 황색도가 크게 증가하여 고단청의 하엽 안료와 유사한 색도 범위를 갖는 것으로 나타났다. 결과적으로 제조된 동록 안료는 입자형태나 구성광물뿐만 아니라 색상에서도 고단청의 하엽 안료를 구현하여 재현성이 높은 것으로 확인되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권2호
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• pp.181-191
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• 2024

석회석은 시멘트의 주원료로써 90% 이상을 사용하고 있으며, 고온 소성 과정에서 및 석회석의 탈탄산 반응으로 많은 양의 CO₂를 배출한다. 이에 석회석 사용량 저감을 위해 원료를 대체할 수 있는 부산물에 관한 연구들이 진행 중이다. 또한 광물 탄산화는 기체인 CO₂를 탄산염 광물로 전환하는 기술로 산업시설에서 배출되는 CO₂를 포집하여 광물로 저장 및 자원화할 수 있다. 한편, 건설폐기물은 계속적으로 증가하는 추세로, 폐콘크리트는 많은 부분을 차지하고 있다. 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄를 통해 순환골재로써 활용되고 있으나 이때 발생하는 폐콘크리트 미분말은 유효하게 재이용 되지 못하고 대부분 폐기 또는 매립되는 실정이다. 이에 본 연구에서는 폐콘크리트를 석회석 대체재로써 활용하여 광물 탄산화 기술을 적용할 수 있는 이산화탄소 반응경화 시멘트 제조 가능성을 확인하고자 한다. 폐콘크리트 미분말 치환율 및 이산화탄소 반응 경화 시멘트의 주요 광물이 생성되는 조건인 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에 따른 광물 분석 결과, 폐콘크리트 미분말 치환율과 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비가 높을수록 주요 광물인 Pseudowollastonite와 Rankinite 생성량이 증가하였다. 또한 세 가지 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에서 공통적으로 폐콘크리트 미분말을 50% 치환한 경우 Gehlenite가 생성되었으며, 생성량 또한 유사하였다. 이는 콘크리트 미분말에 함유하고 있는 Al₂O₃ 성분이 CaO와 SiO₂와 반응하여 Gehlenite가 합성된 것으로 판단된다. Gehlenite의 경우 Pseudowollastonite와 Rankinite와 같이 광물 탄산화를 통해 탄산염 광물인 CaCO₃를 생성하는 산화물로써 이는 Al₂O₃가 함유된 산업부산물을 원료로 사용하는 경우 이산화탄소 반응경화 시멘트의 광물로써 활용이 가능할 것으로 기대한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.385-391
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• 2013

본 실험은 SCB(slurry composting and biofiltration) 액비의 방울 토마토(Solanum lycopersicum L. 'Unicon') 수경재배 이용가능성을 알아보기 위해 실시 되었다. 배양액처리 대조구로는 방울 토마토 전용 배양액(Control 1N)을 사용하였고, 이 배양액의 질소량($218.32mg{\cdot}L^{-1}$)을 기준으로 시판양액 1N(CNS 1N), SCB 1/2N, SCB 1N, SCB 2N을 타이머 제어에 의해 하루에 440~520mL을 공급하였다. 31일 동안 재배한 후 지상부 생체중과 건물중, 엽면적, 초장, 줄기직경, SPAD값, 마디수를 조사하였으며, 그 후 주 1회 총 7번의 과실을 수확하여 총 생산량과 상품성 과실 비율, 과실중, 당도와 산도, 과실의 총 페놀 농도 및 항산화도, 배꼽썩음병 발생률을 조사하였다. 그 결과 SCB처리 중에는 SCB 1/2N은 지상부 생체중 건물중, 엽면적, 줄기직경, 마디수 및 SPAD값에서 Control 1N 및 CNS 1N과 유의적 차이를 보이지 않으면서 우수한 생육을 유도하였다. SCB는 질소 농도가 증가하면서 점차로 생육의 저해현상을 보였다. 과실의 총 생산량은 Control 1N에서 가장 높았으며, SCB 처리중 생장이 가장 좋았던 SCB 1/2N 처리구는 Control 1N 총 생산량의 47%를 기록하였다. 상품성 과실 비율도 SCB 1N과 SCB 1/2N 처리구는 약 57~58%로 낮게 나타났다. 당도와 산도, 총 페놀 농도와 항산화도에서는 SCB 2N에서 가장 높은 수치를 보였고, 나머지 처리구와 대조구에서는 유의적으로 차이를 보이지 않았다. 배꼽썩음병은 Control 1N, CNS 1N에서는 발생하지 않았지만, SCB 2N, 1N, 1/2N 처리구는 각각 약 7, 13, 19%의 발생률을 나타내었다. 결론적으로 SCB 1/2N 처리는 Control 1N와 CNS 1N과 비교해서 방울 토마토의 영양생장에는 양호한 결과를 보였지만, 과실의 수량과 품질을 유지하지는 못했다. 따라서 SCB 액비는 방울토마토 시설 수경 재배에서 배양액으로의 가능성은 확인하였지만, 과실의 생산량과 상품성을 고려한다면 개화기 및 과실 비대기에 추가적인 무기 양분의 공급이 필요할 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권4호
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• pp.278-286
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• 2009

본 연구에서는 망간원석을 포함한 4종의 천연망간산화물($NMO_1\;NMO_4$)을 대상으로 물질특성(결정상, 표면형태)과 1-naphthol (1-NP)에 대한 제거반응 특성을 회분식 실험을 통하여 수행하였고, 그 결과를 버네사이트에서의 결과와 비교 분석하였다. 천연망간산화물은 출처에 따라 버네사이트(${\delta}-MnO_2$)외에도 크립토멜란(${\alpha}-MnO_2$), 연망간석(${\beta}-MnO_2$) 등의 다양한 표면 특성을 동시에 가지고 있었으며, 이러한 표면 특성으로 인해 제거효율(제거율, 반응속도) 및 제거반응(흡착 또는 산화-변환제거)에서 차이를 보였다. 특히, $NMO_1$(전해망간산화물)은 버네사이트에 비교해서도 우수한 1-NP의 산화-변환 제거효율을 보임을 알 수 있었다. 망간산화물에 의한 1-NP의 제거는 모두 유사-일차속도 식을 따랐으며, 각 망간산화물의 비표면적으로 표준화하여 얻은 속도상수($k_{surf},\;L/m^2$ min) 값은 $NMO_1(3.31{\times}10^{-3})$>${\delta}-MnO_2(1.48{\times}10^{-3}){\fallingdotseq}NMO_3(1.46{\times}10^{-3})$>$NMO_2(0.83{\times}10^{-3})$>$NMO_4(0.67{\times}10^{-3})$의 순이었다. 또한, 반응후 침전층에 대한 용매추출실험을 통해 평가한 1-NP의 산화-변환 반응효율은 $NMO_1{\fallingdotseq}{\delta}-MnO_2$>$NMO_3$>$NMO_4{\gg}NMO_2$의 순이었으며, 반응산물은 반응여액(상등액)에 대한 HPLC 크로마토그램, UV-vis. 흡광도비($A_{2/4}$, $A_{2/6}$) 분석을 통해 버네사이트에서와 같이 1-napthol의 산화-결합 반응에 의한 것임을 확인하였다. 이상의 결과로부터 본 실험에 사용한 천연망간산화물($NMO_2$ 제외)은 1-NP의 제거에 효과적으로 적용될 수 있으며, 반응효율은 망간산화물의 출처에 따른 표면특성에 따라 차이가 있음을 확인하였다.

• 광물과 암석
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• 제35권2호
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• pp.101-109
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• 2022

고준위방사성폐기물 내에 핵분열 생성물로 존재하는 방사성 세슘의 이동은 화강암을 기반으로 하는 고준위방사성폐기물 처분장의 안전성 평가를 위한 중요한 고려 항목이다. 지하수의 수리화학적 특성과 모암을 이루는 광물과의 반응 특성은 처분장에서 방출된 세슘의 이동 속도를 결정하는데 있어서 중요한 요소이다. 알칼리 금속인 세슘은 지하수 내의 주요 양이온들과 수착 자리를 놓고 경쟁하는 것으로 알려져 왔고, 흑운모는 화강암의 핵종 수착 특성에 중요한 기여를 하는 구성광물로 알려져 왔다. 이 논문은 심부 처분장의 무산소 환경을 모사하기 위해 혐기성 챔버에서 전형적인 중생대 원주화강암에 대한 세슘 수착특성을 연구한 결과를 보고한다. 분쇄한 화강암에 대하여 전해질(NaCl, KCl, CaCl₂) 용액과 합성지하수를 사용하여 세슘 초기농도(10^-5, 5×10^-6, 10^-6, 5.0×10^-7 M)를 달리하여 세슘 수착속도와 수착량을 측정하였다. 세슘 수착 실험 결과는 유사 2차 속도 모델(r² = 0.99)과 프로인들리히(Freundlich) 등온선 모델(r² = 0.99)로 잘 모사되었다. 특히 염화포타슘(KCl)은 모든 이온강도 및 세슘 초기농도에서 다른 전해질에 비해 가장 강력하게 세슘 수착을 제한하였다. 이는 포타슘 이온(K⁺)이 세슘의 가장 효과적인 경쟁 이온임을 지시하는 것으로 판단된다. 흑운모 함량에 따른 세슘 수착 실험 결과 흑운모의 세슘 수착 분배계수는 화강암 자체의 값보다 약 2배 이상 높았으며 선형관계를 나타냈다. 포타슘 이온은 주로 흑운모에 의해 공급되기 때문에, 이러한 결과는 처분심도 ~500 m 깊이에서 화강암체 내에 존재하는 흑운모가 세슘의 효율적인 수착재로 작용하지만 또한 지하수의 수리화학 조건에 따라 세슘의 수착을 저해하는 역할을 할 수 있음을 지시하며, 향후 이에 대한 상세한 후속 연구가 필요함을 보여준다.