• 자원환경지질
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• 제42권3호
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• pp.177-193
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• 2009

삼광광상은 선캠브리아기 경기육괴의 화강편마암내에 발달된 단열대(NE, NW)를 따라 충진한 8개의 괴상맥으로 구성된 중열수 석영맥광상이다. 이 광상의 광화작용은 여러번의 단열작용에 의해 형성된 두시기의 석영+방해석시기(광화I시기)와 방해석시기(광화II시기)로 구성된다. 광화I시기의 열수작용에 의한 변질작용은 견운모화, 녹니석화, 탄산염화, 황철석화, 규화, 및 점토화작용등이 관찰되며 견운모대는 석영맥과 접촉한 부분에서 녹니석대는 석영맥으로부터 멀어짐에 따라 관찰된다. 견운모대의 모암변질광물은 대부분이 견운모 및 석영이며 일부 일라이트, 탄산염광물, 녹니석으로 구성된다. 녹니석대의 모암변질광물은 주로 녹니석, 석영과 소량 견운모, 탄산염광물 및 녹염석으로 구성된다. 견운모의 Fe/(Fe+Mg) 값은 0.45${\sim}$0.50(0.48$\pm$0.02)이며 백운모-펜자이트족에 해당되고 녹니석의 Fe/(Fe+Mg) 값은 0.74${\sim}$0.81(0.77$\pm$0.03)이고 대부분 브런스비자이트에 해당된다. 견운모와 녹니석에 대한 $Al_{IV}$-FE/(FE+Mg)의 다이어그램은 변질시 같은 광종의 견운모와 녹니석의 형성온도를 나타내는 지시자로써 유용하다. 이것은 계산된 녹니석 단종의 활동도가 $a3(Fe_5Al_2Si_3O_{10}(OH)_6$=0.0275${\sim}$0.0413, $a2(Mg_5Al_2Si_3O_{10}(OH)_6$=1.18E-10${\sim}$7.79E-7, $a1(Mg_6Si_4O_{10}(OH)_6$=4.92E-10${\sim}$9.29E-7로서 삼광광상의 녹니석은 iron-rich 녹니석으로 비교적 고온 (T>450$^{\circ}C$에서 모암과 평형상태에서 온도가 감소함에 따라 형성되었음을 알 수 있다. 모암변질시 ${\alpha}Na^+$, ${\alpha}K^+$, ${\alpha}Ca^{2+}$ 및 ${\alpha}Mg^{2+}$는 각각 ${\alpha}Na^+$=0.0476($400^{\circ}C$), 0.0863($350^{\circ}C$), ${\alpha}K^+$=0.0154($400^{\circ}C$), 0.0231($350^{\circ}C$), ${\alpha}Ca^{2+}$=2.42E-11($400^{\circ}C$), 7.07E-10($350^{\circ}C$), ${\alpha}Mg^{2+}$=1.59E-12($400^{\circ}C$), 1.77E-11($350^{\circ}C$)이며 열수용액의 pH는 5.4${\sim}$6.4($400^{\circ}C$), 5.3${\sim}$5.7($350^{\circ}C$)로서 모암변질시 열수용액는 약산성이었음을 알 수 있다. 모암변질시 이득원소(부화원소)는 $TiO_2$, $Fe_2O_3(T)$,CaO, MnO, MgO, As, Ag, Cu, Zn, Ni, Co, W, V, Br, Cs, Rb, Sc, Bi, Nb, Sb, Se, Sn 및 Lu 등이며 특히 대부분의 광상에서 Ag, As, Zn, Sc, Sb, S,$CO_2$ 등의 원소가 현저하게 증가하므로 중열수 및 천열수 금-은광상의 탐사에 지시원소로서 활용될 수 있을 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.164-164
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• 2016

항만 및 해양 구조물은 육상과는 비교할 수 없을 정도로 가혹한 해수 환경에서 사용되며 계속적으로 부식 손상을 받는다. 따라서 강구조물이 장기적으로 안전하게 사용되기 위해서는 적절한 방식은 물론 철저한 유지관리가 필수적이다. 한편, 현재 해양환경 중 항만, 조선, 해양산업 등에 많이 이용되는 강구조물은 이에 대응하기 위하여 일반적으로 도장방식이나 음극방식이 사용되고 있다. 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 희생양극으로 연결하여 방식하는 방법이다. 이와같이 해수 중 음극방식을 실시할 경우 해수 중 용존하는 많은 이온들 중에서 특히 $Ca^{2+}$ 이나 $Mg^{2+}$ 이온이 탄산칼슘, 수산화마그네슘을 주성분으로하는 화합물로 형성된다. 이렇게 생성된 전착막은 산소 확산을 방지하는 물리적 장벽을 형성하고 부식율을 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 그러나 전착막은 소지 금속과의 결합력이 불균일 함은 물론 막을 형성하는데 있어서 장시간이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극방식 응용 원리에 의해 전착막을 형성하고, 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 기판(substrate)은 일반구조용 강(SS400)을 사용하였으며, 면적은 $70mm{\times}30mm$, 두께는 1 mm로 제작하여 실험을 진행하였다. 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$ 의 조건으로 인가하였고, 양극은 Carbon Rod를 사용하였다. 이때 해수에 주입한 이산화탄소의 양은 0.5 NL/min 였다. 각 조건별로 제작된 전착막에 대해 외관관찰, 석출량, 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였고, 밀착성 및 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test, JIS K 5600-5-6)와 3.5 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 구조 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 이는 해수 중 용해된 이산화탄소의 영향으로 인해 풍부한 ${CO_3}^{2-}$ 이온이 형성되고 용액 pH를 낮게 유지시켜 Ca 화합물 형성이 용이한 환경이 조성되는 것으로 판단된다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 $3A/m^2$ 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제32권5호
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• pp.469-483
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• 1999

Two different types of deep groundwaters occur together in the Jungwon area: $CO_2$-rich water and alkali water. Each water shows distrinct hydrogeochemical and environmental isotopic characteristics. The $CO_2$-rich waters are characterized by lower pH(6.0~6.4), higher Eh (25~85mV) and higher TDS content (up to 3,300 mg/l), whereas the alkali type waters have higher pH (9.1~9.5), lower Eh (-136~-128mV) and lower TDS content (168~254 mg/l). The CO2-rich waters ($Pco_2$=up to 1atm) were probably evolved by the local supply of deep $CO_2$ during the deep circulation, resulting in enhanced dissolution of surrounding rocks to yield high concentrations of $Ca^{2+}, Na^+, Mg^{2+}, K^+\; and \;HCO_3\;^-$ under low pH conditions. On the other hand, the alkali type waters ($Pco_2$=about 10-4.6 atm) were evolved through lesser degrees of simple wate/rock (granite) interaction under the limited suppy of $CO_2$. The alkali waters are relatively enriched in F- (up to 14mg/l), whereas the F- concentration of$CO_2$-rich water is lower (2.2~4.8 mg/l) due to the buffering by precipitation of fluorite. The oxygen-hydrogen isotopes and tritium data indicate that compared to shaltion ($\delta$18O=-9.5~-7.8$\textperthousand$),two different types fo deep groudwaters (<1.0TU)were both derived from pre-thermonuclear (more than 40 years old) meteoric waters with lighter O-H isotopic composition ($\delta$18O=-9.5~-7.8$\textperthousand$) and have evolved through prolonged water/rock interaction. The $CO_2$-rich waters also show some degrees of isotopic re-equilibration with $CO_2$ gas. The $\delta^{34}S$ values of dissolved sulfates (+24.2~+27.6$\textperthousand$) in the $CO_2$-rich waters suggest the reduction of sulfate by organic activity at depths. The carbon isotope data show that dissolved carbon in the $CO_2$-rich waters were possibly derived either from dissolution of calcite or from deep $CO_2$ gas. However, strontium isotope data indicate Ca in the $CO_2$-rich waters were derived mainly from plagioclase in granite, not from hydrothermal calcites.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제5권6호
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• pp.146-151
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• 2005

산호는 아름다운 적색의 귀한 유기질 보석으로, 오래전부터 우리나라를 비롯한 아시아에서 선호되어온 전통적인 장신구에 많이 애용되었다. 천연산호와 모조산호에 대한 보석학적 특징을 비교 연구하여 보석으로 사용되는 산호를 감별할 수 있는 기초적인 자료를 만드는 것이 중요하다. 천연산호와 모조산호를 감별하기 위하여 산호의 색, 광택, 투명도, 조흔색, 굴절률, 경도, 염산 반응, 형광 반응, 비중, 편광 현미경 관찰, 전자 현미경 관찰, 화학 분석 및 X선 회절 분석 등의 감별 방법을 실시하였다. 그 결과, 천연 산호의 주성분은 $CaCO_3$이고, 방해석 결정구조를 가지고 있으며 모조 산호들은 탄산염 또는 기타 물질에 색소를 넣어 제조하였음을 알 수 있었다. 그리고 천연 산호와 모조 산호는 X선 회절 분석에 의하여도 구별 되지만 비중, 굴절율, 염산 반응 등과 같은 몇몇 간단한 일반적인 실험을 통해서도 서로 비교되어 감정이 가능하다. 천연산호는 모조 산호에 비해 경도가 높아서 광택이 더 뛰어나다. 파괴검사인 조흔색 확인 작업으로 활용한다.

• 자원리싸이클링
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• 제32권2호
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• pp.52-58
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• 2023

본 연구에서는 석회석 활용분야 확대를 위해 소석회를 이용한 소다라임 제조 기초 실험을 실시하였다. 소다라임 제조를 위해 압출식 방식과 디스크 방식의 펠렛타이져를 이용하였으며, 첨가제로 벤토나이트를 투입하여 제조한 소다라임의 이산화탄소 흡수 특성을 평가하였다. 실험결과, 제조 방식에 관계없이 이산화탄소와의 반응에 따라 소다라임에서 CaCO₃의 peak가 확인되었으며, 방해석과 아라고나이트가 함께 생성된 것을 확인하였다. 디스크 방식으로 제조한 소다라임이 압출방식에 비해 더 큰 비표면적을 나타내었고, 벤토나이트를 첨가한 조건에서도 비표면적이 향상되었다. 비표면적이 향상된 시료 조건에서 이산화탄소 흡수율이 증가되는 것으로 확인되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권4호
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• pp.509-520
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• 1996

탄산가스로 채워진 반응기에 현탁액을 분사시키는 방법(분사법)으로 탄산칼슘 분말을 제조한 결과, 현탁액의 pH 및 칼슘이온의 농도가 반응초기 일정기간 높게 유지되는 조건에서만 잘 분산된 $0.05~0.1\;\mu\textrm{m}$ 크기의 초미립 칼사이트 상 탄산칼슘 분말이 제조되었다. 반응 초기 현탁액의 pH 및 칼슘이온의 농도가 일정기간 높게 유지시키기 위하여 현탁액의 순환방식과 탄산가스 공급방식을 변환시켜 제어할 결과 그간 분사법으로 미립자의 탄산칼슘 분말 합성이 어려웠던 1 wt% 이하의 수산화칼슘 농도 영역과 고농도 현탁액 영역인 5 wt% 수산화칼슘 농도 영역에서 $0.02\;\mu\textrm{m}$ 크기의 초미립자 탄산칼슘 분말을 얻을 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제31권2호
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• pp.113-121
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• 2018

전라남도 화순군에 위치한 백아산 아천동굴은 전남지역에서 발견된 유일한 석회동굴이다. 이 연구에서는 백아산 아천동굴 내부에서 채취한 동굴생성물(동굴산호, 붕암)과 주변 점토 퇴적물의 광물학적 특성을 확인하고, 생성물 내에 존재하는 호기성 미생물을 농화배양하여 탄산염광물을 형성하는 생광물화작용에 대해 알아보고자 하였다. 연구를 위한 시료는 동굴 내 세 지점에서 점토, 동굴산호, 붕암을 채취하였다. XRD 분석결과, 동굴산호와 붕암은 주로 탄산염광물인 Mg가 풍부한 방해석(Mg-rich calcite)으로 이루어져 있었고, 점토는 석영, 백운모, 질석으로 구성되어 있었다. 탄산염광물 형성 미생물의 농화배양을 위하여 각각 소량의 동굴생성물을 D-1 배지에 넣고 상온의 호기 조건에서 미생물을 배양하였다. 그리고 미생물들의 탄산염광물 형성능을 확인하고자 요소가 포함된 D-1 배지에 칼슘이온(Ca-acetate, Ca-lactate)을 주입한 후 각 시료로부터 농화배양된 미생물 배양액을 1% (v/v)씩 주입하였다. 그 결과 모든 조건에서 흰색의 침전물이 형성되었으며, XRD 분석결과 침전물이 방해석과 바테라이트(vaterite)로 구성된 것을 확인하였다. SEM-EDS 분석 결과 Ca, C, O를 주성분으로 하는 능면체, 구형, 주상형의 탄산칼슘이 관찰되었다. 따라서 백아산 아천동굴 내 영구암대에 분포하는 임의의 동굴생성물로부터 확인된 미생물들은 동굴생성물 형성에 관여하고 탄소와 칼슘의 지화학적 순환에 기여했을 것으로 추정된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.116-116
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• 2018

부식은 재료와 사용 환경과의 상호작용에 의한 결과로서 일반적으로 두께의 감소와 균열의 발생 및 파손 등의 문제로 나타난다. 특히 사용환경 중에서 해수 분위기는 금속의 부식에 가장 유리한 조건이다. 따라서 해양환경 중 항만이나 조선 및 해양 산업 등에 많이 이용되는 강 구조물은 이에 대응하기 위하여 도장방식이나 음극방식을 사용하고 있다. 여기서 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 전기적으로 연결하여 방식하는 방법이다[1]. 한편, 해수 중에서 이와 같은 원리로 음극방식 할 경우에는 피방식체인 강재표면에 부분적으로 칼슘 또는 마그네슘 화합물 등의 생성물이 부착하는 현상을 볼 수 있게 된다. 이와 같이 수산화마그네슘($Mg(OH)_2$)및 탄산칼슘($CaCO_3$)을 주성분으로 하여 석출되는 석회질 피막(calcareous deposits)은 피방식체에 유입되는 음극방식 전류밀도를 감소시켜 주거나 물리적 장벽의 역할을 함으로써 외부의 산소와 물 등 부식환경으로부터 소지금속을 보호한다[2]. 그러나 석회질 피막은 소지금속과의 결합력, 막의 균일한 분포, 내식성 및 제작시간의 단축 등 해결해야 할 과제가 있다. 또한 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 전착프로세스를 통해 해수 중 기체를 용해시켜 석회질 피막을 제작하고 막의 결정구조 제어 및 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판(Steel Substrate)은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)을 사용하였으며, 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$의 조건으로 인가하였다. 양극의 경우에는 해수에 녹아있는 이온 이외에 다른 성분들이 환원되는 것을 방지하기 위해 불용성 양극인 탄소봉(Carbon Rod)을 사용하였다. 이때 석출속도, 밀착성 및 내식특성 향상을 위해 해수에 주입한 기체의 양은 0.5 NL/min였으며, 기판 근처에 고정하여 음극 부근에서의 반응을 유도하였다. 각 조건별로 제작된 막의 표면 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였으며, 석회질 피막의 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 규격에 따른 테이핑 테스트(Taping Test, ISO 2409)와 3 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하여 제작된 막의 내구성과 내식성을 분석-평가하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수 중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 3 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.359-370
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• 2018

기존 연구에서 초임계$CO_2$($scCO_2$)-물-순활골재 반응을 이용한 폐콘크리트 순환골재의 중성화(pH 저감) 처리에서 가장 문제시되었던 오랜 처리시간의 한계(최대 50일)를 최소 3시간까지 단축하는 배치실험과 칼럼실험을 수행하였다. 모르타르(골재를 포함하지 않은 시멘트+모래 혼합체)와 모르타르에 골재를 포함하는 2 종류의 순환골재를 실험에 사용하였다. 입자 크기별로 분류한 세 종류의 폐모르타르 시료에 대하여 $scCO_2$-물-폐모르타르 반응 시간을 1시간부터 24시간까지 다하게 설정하여 반응시킨 후, 폐모르타르의 pH가 지속적으로 9.8 이하로 낮게 유지되는 최소 반응시간을 결정하는 용출 배치실험을 실시하였다. 실제 현장에서 다량의 순환골재를 중성화 처리하는 경우 비평형상태에서 용출이 발생하는데, 이러한 kinetic 효과를 고려한 순환골재의 실제 pH 저감 효율을 측정하고자 대형 칼럼 연속 용출 실험을 실시하였다. 배치실험의 경우, 고압셀 내부에서 3차 증류수 70 mL와 순환골재 시료 35 g을 혼합한 후 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 1시간 ~ 24시간 동안 반응시켜 중성화 처리하였다. 처리 후 건조시킨 폐모르타르 시료 10 g + 증류수 50 ml의 비율(1:5 비율)로 혼합하여 10분 동안 150 rpm으로 교반한 후 정치시키고, 총 15일 동안 용출시간 별로 용출수의 pH를 측정하였다. 중성화 처리 후 순환골재의 광물학적 변화를 확인하기 위하여 처리 전/후 XRD, TG/DTA 등의 분석을 실시하였다. 대형 칼럼(직경 16 cm, 높이 1 m) 용출실험을 위해 순환골재 2 종류를 대상으로 3시간 동안 중성화 처리한 순환골재와 처리하지 않은 순환골재로 칼럼을 충진한 후, 증류수를 칼럼 상부에 설치된 스프링클러를 통하여 일정하게 총 220 L를 주입하였다. 칼럼에 충진된 순환골재를 통과하여 하부로부터 유출되는 유출수의 pH와 $Ca^{2+}$ 농도를 시간별로 측정하였다. 배치실험 결과 폐모르타르 시료(직경 10 ~ 13 mm)의 경우 3시간의 중성화 처리에 의해 용출액의 pH가 법적 허용기준인 9.8이하를 유지하는 것으로 나타났다. $scCO_2$ 반응 후 골재의 XRD, TG/DTA 분석 결과, 중성화 처리에 의해 시멘트 모르타르의 주성분인 포틀랜다이트($Ca(OH)_2$) 성분이 감소한 반면 방해석($CaCO_3$)이 2차 광물로 생성됨을 알 수 있었다. 칼럼 실험 결과 중성화 처리한 순환골재의 용출수는 kinetic 효과를 고려한 경우에도 굵은골재와 잔골재 모두 용출수의 pH가 9.8 이하로 유지되어, $scCO_2$를 이용한 순환골재의 3시간 중성화 처리에 의해 건설현장에서 재활용이 가능한 것으로 밝혀졌다.

• 한국광물학회지
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• 제31권3호
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• pp.149-159
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• 2018

안산암을 벽돌 모양으로 다듬어 쌓아 올린 경주 분황사 모전석탑은 현재 남아있는 가장 오래된 신라시대 석탑이다. 석탑에서 나타나는 손상양상은 백색피각, 흑색피각, 변색, 토양흡착 등의 오염물, 생물서식, 보수물질 등이다. 구조적 요인에 의한 손상양상으로 배부름 현상이 나타난다. X-선 회절분석 결과에 의하면 백색피각의 주 구성광물은 방해석($CaCO_3$)과 서모나트라이트($Na_2CO_3{\cdot}H_2O$)로 자연 상태에서 쉽게 나타나는 증발잔류광물이다. 석탑에 나타나는 손상양상은 각 부위별로 상당히 다르다. 생물서식은 기단, 사자상, 1층과 2층의 옥개석에서, 보수물질은 기단에서 확인된다. 배부름 현상은 1층 탑신에서 나타난다. 전체적인 손상 유형별 점유율은 생물서식, 오염물, 보수물질이며 그외 배부름 현상, 박리 순으로 높게 나타났다. 가장 높은 점유율을 보인 개별 손상양상은 흑색미생물(39.3%)이며, 다음은 지의류(17.9%), 변색(8.0%), 백색피각(5.5%), 시멘트 모르타르(5.1%), 배부름 현상(3.9%), 박리(3.1%) 순으로 나타났다.