한라산 정상부의 백록담 암체는 백록담조면현무암이 분포하는 동측구역과 한라산조면암이 분포하는 서측구역으로 구분된다. 백록담에서 진행되는 풍화, 암벽붕괴, 낙반은 전반적으로 백록담 서측구역에 분포하는 한라산 조면암의 풍화작용과 밀접한 연관성을 가지며, 동측구역에서는 개별 암석 블록들의 국지적 붕락현상이 발생한다. 본 연구에서는 한라산조 면암 분포지역의 지질학적 및 지형학적 특성을 조사하였으며, 풍화단계별로 조면암 시료를 채취하여 편광현미경분석, X-선 회절분석, 전자현미경관찰, 지화학분석, 공학적 물성시험 등을 수행하였다. 실험결과에 의거하여 한라산조면암의 광물 암석학적 특성변화, 화학적 특성변화와 물리적 특성변화를 분석하였으며, 백록담을 구성하는 조면암체의 풍화특성과 원인을 조사하여 풍화 메커니즘을 고찰하였다.
본 연구는 앞서 발표한 「수용성 방부처리재의 촉진 기상열화 저항성 평가」의 부속실험으로서 기상열화가 방부처리재의 유효성분 중 구리의 용탈에 미치는 영향을 평가하기 위하여 수행되었다. ACQ, CCA, CuAz 처리시편을 대상으로 실시한 자외선 조사 유무에 따른 기상열화 조건에서 공통된 유효성분인 구리의 용탈량은 방부제의 종류에 관계없이 인공강우만 실시했을 때보다 자외선 조사를 함께 겸했던 시편에서 높게 나타났다. 방부처리 전후와 방부처리재의 촉진열화 전후의 목재표면을 FTIR을 이용하여 분석하였는데, 그 결과 구리가 정착되는 것으로 판단되는 1731 cm-1, 1625 cm-1, 1510 cm-1 흡수대가 촉진열화에 의해 큰 변화를 나타냈다. 이는 리그닌과 결합되었던 구리가 리그닌의 자외선 열화시 리그닌과 함께 용출 되었음을 시사한다.
일본 오야응회암의 역학적 특성에 영향을 주는 화학적 풍화 열화 및 변질작용을 고찰하였다. XRD회절분석과 전자현미경분석 결과, 오야응회암은 제올라이트 광물인 클리높틸로라이트를 상당량 포함하고 있으며, 석영, 사장석, 정장석, 모오데나이트, 오팔C-T, 스멕타이트를 수반한다. 풍화된 응회암에서 석영의 함량감소 정도는 비교적 적으나, 장석의 함량감소가 뚜렷하므로 화산유리질과 장석으로부터 실리카, 알루미늄 및 알칼리원소가 공급되어 추가적 인 제올라이트가 형성된 것으로 볼 수 있다. 신선한 오야응회암의 경우, 이미 형성과정동안 상당한 양$(30\~50\%)$이 제올라이트화한 것으로 볼 때, 물이나 습기에 이 암석이 노출된다면 쉽게 풍화, 변질되어 이 암석의 강도는 급격히 감소할 것으로 예측된다. 화산성 기질과 반정간 광물조성과 화학조성의 차이로 인하여 동일한 시료내에서도 풍화, 변질되는 양상은 서로 상이할 것으로 예측된다.
Laterite 또는 laterite성토의 정의는 열대.아열대의 기후조건에서 논의 되었고 그 풍화 지표 는 화학적 조성에 의해 표시하고 있다. 열대.습윤온난지역의 적황색토화한 화강암질 풍화잔적토는 화학적 조성에서 laterite성토와 같은 정의의 지표로서는 전체성분에 대한 $(A1_2O_3+Fe_2O_3)$의 비가 0.2~0.5를 나타낸다. 본 연구에서의 전주아중지역의 화학적 비는0.28정도, 홍성 및 대천의 서해연안지역은 0.33정도이다. 비laterite치 화학적 비는 0.2미만이며 경주불국사지역은 0.17 정도로 확인되었다. 적황색토의 X-Ray 회절 분석결과 점토광물은 kaolinite화 되어 있는 것은 다른지역의 화강암질 풍화잔적토와 같은 특징이다.
Chemical composition of fine sediments from Jeongdongjin area are analyzed with XRF method. The results are compared with previously reported results of sandstones of the nearest Simgok port. The weight percentage of $SiO_2$ of the samples are far lower than those of sandstones of Simgok. It is supposed to be happened by the selective elution of $SiO_2$ from the sediment layer of coastal terrace, as there's no evidence of selective input or precipitation of other elements from outside. As a result of chemical alteration or weathering of sediment at coastal terrace, weight percentage of $Al_2O_3$ and $Fe_2O_3$ of samples show far higher values than those of Simgok sandstone. In addition, the relative portion of $Al_2O_3$ and $Fe_2O_3$ are decreased to upward within outcrop of terrace sediment layers. It could be caused by the chemical weathering progress with time. However Chemical Index of alteration(CIA) of sediment samples are no larger than 90 and it could be interpreted that it would take over 100ka for total weathering of sediment in this area. Meanwhile the ratio of $SiO_2/Al2O_3$ of terrace sediment showed as 3.48~6.0 and it is far smaller than those of Simgok sandstones(23.9~49.0). The ratio of $SiO_2/Fe_2O_3$ of terrace sediment(19.19~55.85) showed similar pattern with $SiO_2/Al2O_3$ (Simgok sanstone: 119.6~601.8). The ratios have a weak trend of decreasing upwards within the outcrop, there also a huge difference in value among the samples. Chemical composition of reddish brown and gray layers which suspected as the result of psudogleization reveals that reddish brown parts have higher concentration of $Fe_2O_3$ than other parts, while there was no significant difference in concentration of $Al_2O_3$ and CaO.
화순 운주사 석조불감(보물 제797호)은 고려시대 양식을 갖추고 있는 석조문화재로서 아주 독특한 형식적 특징을 보여준다. 남북의 감실 내부에는 각각의 불상이 등을 맞대고 있는 쌍배 좌상의 형태를 보이고 있어 역사적, 미술사적 및 학술적으로 높은 평가를 받고 있다. 그러나 이 석조불감은 특별한 보호시설 없이 옥외에 노출되어 장기간의 풍화작용으로 다양한 훼손양상이 복합적으로 나타나고 있다. 이 석조불감은 총 47매의 암석으로 구성되어 있으며, 총 하중은 약 56.6톤이다. 구성 재질은 주로 회백색의 유리질 조직을 갖는 화산력 응회암류로 암편질 응회암과 유문암질 각력응회암이다. 또한 이들의 보수과정에서 부분적으로 흑운모 화강암을 사용하였다. 이들 응회암질암의 화학적 풍화지수는 52.1~59.4이나, 대체적인 화강암은 보다 신선한 50.0~51.0을 보인다. 이 연구에서는 석조불감에 나타나는 손상유형을 크게 물리적, 화학적 및 생물학적 풍화로 구분하여 훼손양상에 따라 종합훼손지도를 작성하였고, 표면적 대비 점유율을 산출하였다. 이 결과, 물리적 풍화양상 중 박리박락이 모든 방위에서 가장 높은 점유율을 보였으며, 방위로는 석감의 남측 면이 39.1%로 가장 높은 풍화도를 보였다. 화학적 풍화는 흑색 변색, 황갈색 변색, 백화현상 순으로 나타났으며 석감의 서측 면에서 61.2%의 높은 점유율을 보인다. 육안으로 볼 때, 가장 심각한 훼손을 보이는 생물학적 풍화는 회색지의류가 압도적으로 높으며, 석조불감 북측 면이 38.3%로 가장 높게 나타났다. 따라서 균열과 박리박락이 심한 부재의 접합 및 보강이 선행되어야 하며, 이차적 오염물질과 생물들은 정기적인 세정을 통해 제거하는 등 각각의 손상도에 적합한 보존방안의 수립과 임상실험을 통한 과학적 처리가 필요하다.
Because stone cultural heritages in Korea are mostly situated outdoors without any notable protection, there are severe damages from physical, chemical and biological weathering. And this in turn causes deformation and structural damage. To counteract this problem and increase durability, various kinds of conservation materials are used in the conservation and restoration treatment. However, there are not many practical and technological experiments on this subject. Accordingly this research is for analysis of effect for treatment to make use a resin of the ethyl silicate for the granite in Mt. Nam of Gyeongju. It takes a long time to confirm the test result regarding durability and side effects of the conservatives after treatment. So we built up an artificial environment through freezing and melting test, and evaluated the conservation materials. As a result of this experiment, porosity and absorptivity was increased in accordance with processing of freezing and melting test. But other things such as elastic wave speed, elastic modulus, uniaxial compressive strength and tensile strength was decreased. It will make a plan to form a method of research systematically for mechanism and element of weathering and to elicit a correlation among experiment of artificial weathering and practical natural weathering from next research.
Kim, Kang-Joo;Natarajan Rajmohan;Kim, Hyung-Jung;Kim, Suk-Hwi;Hwang, Gab-Soo;Cho, Min-Joe;Lee, Sang-Ho
한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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한국지하수토양환경학회 2004년도 임시총회 및 추계학술발표회
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pp.334-337
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2004
Groundwater chemistry in Namwon area, Korea, was investigated to understand the contribution of geochemical processes on groundwater chemistry. For this study, a total of 279 groundwater samples were collected from 93 wells distributed over the study area. Higher concentrations of major ions are generally encountered in the shallow alluvial wells, suggesting that these chemicals are originated from the surface contamination sources. Mass balance analysis based on reaction stoichiometry reveals that the water chemistry is regulated by three major chemical processes: weathering of silicate/ carbonate minerals, input of C1/SO$_4$ salts, and nitrate generating processes. The results show that mineral weathering is the most dominating factor regulating the groundwater chemistry. However, the groundwaters with the higher salt concentration indicate the larger mineral weathering effect, suggesting that some part of the mineral weathering effect is also associated with the anthropogenic activities such as limes applied to the cultivated lands, carbonates (CaCO$_3$) in the cement materials.
흑운모 편마암과 화강암에 대한 풍화정도에 따른 광물조성과 화학성분 변화를 X-선회절분석, 전암분석을 통하여 연구하였다. 흑운모 편마암의 주 구성광물은 흑운모, 석영, 사장석이며 화강암의 주 구성광물은 석영, 사장석, 백운모과 약간의 정장석을 포함하고 있다. 풍화가 진행될수록 흑운모 편마암은 버미큘라이트와 할로이사이트가 증가하고 화강암은 일라이트와 캐올리나이트가 증가한다. 풍화가 진행될수록 대체로 $Na_{2}O$, CaO, $K_{2}O$가 감소하고 $Al{2}O_{3}$의 함량이 증가하지만, $Fe_{2}O_{3}$의 값은 흑운모 편마암과 화강암에서 큰 차이를 나타낸다.
한반도 남서부에 위치한 영암 일대의 화강암 구릉대에는 적색의 지표피복물들이 일반화되어 나타나고 있으며, 이를 고온다습한 고기후의 산물로써 성대토 개념으로 간주되어 왔다. CIA와 A-CN-K, A-CNK-FM 도식을 이용하여 이들 적색의 풍화층이 지니는 화학적 풍화 특색을 살펴본 결과, 모암에서 사장석이 완전 풍화에 준하는 수준의 강한 화학적 풍화가 일어남으로써 사질의 풍화층이 형성되었고, 풍화층이 형성된 이후로는 칼륨 장석의 용탈에 의해 풍화층의 화학적 변화가 일어나고 있는 상태이다. 그러나 일라이트와 같은 일차 광물의 수준을 넘어서지 못한 상태에 있으며, 라테라이트 단면에서 나타나는 카올리나이트와 같은 2차 광물로의 화학적 풍화는 진전되지 못한 상태이다. 화학적 풍화의 결과로서 알칼리 성분들은 용탈에 의해 함량이 낮아진 상태이지만, 철분과 마그네슘 같은 유색 광물들은 상대적으로 미약한 용탈이 발생하여 풍화층의 적색화가 이루어지고 있는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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