• 한국토양환경학회지
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• 제4권1호
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• pp.57-68
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• 1999

흔한 토양구성 광물인 일라이트(illite), 카올린 광물의 일종인 할로이사이트(halloysite), 제올라이트(clinoptilolite), 침철석(goethite)을 흡착제로 사용하여 산성용액 중에 존재하는 중금속원소들의 흡착특성을 비교하여 검토하였다. 금속원소의 흡착반응은 반응시간과 광물종에 따라서 다양한 특성을 보여 준다. 1주 또는 2주 동안 반응한 용액과 초기 용액간에는 존재하는 화학종들의 변화는 거의 없는데, 이는 개개의 원소들의 화학종의 변화를 수반하지 않으면서 처음의 상태와 비슷한 비율로 진행되고 있음을 나타낸다. 모든 광물에서 흡착되어 제거율이 가장 높은 원소는 Fe와 As이며 흡착반응은 광물의 종류와 중금속원소의 종류에 따라서 다양하지만 1시간 내에 대부분 일어난다. 중금속흡착은 전체적으로 보면 할로이사이트가 가장 효과적인 흡착능력을 보여준다. 한편 알칼리원소의 흡착은 수화반경에 의하여 예측되는 경향을 잘 따르지 않는다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2B호
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• pp.207-212
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• 2009

광물촉매에 의한 Fenton 산화에서 모래에 흡착된 phenanthrene을 대표적인 계면활성제인 SDS와 Tween 80을 사용하여 물질이동 영향을 조사하였다. 계면활성제 주입에 따라 액상과 고체상 사이 또는 산화물 표면으로 phenanthrene이 물질이동하였으며, 계면활성제 농도가 증가할수록 phenanthrene의 apparent solubility는 증가하는 경향을 나타내었다. Tween 80은 apparent solubility가 증가 하더라도, 계면활성제가 분해에 scavenger 작용을 하여 모래에 흡착된 phenanthrene 산화에는 영향을 주지 않았다. SDS를 주입하였을 때, Fenton-like 반응에서 SDS와 goethite가 착물을 형성하여 과산화수소 소모량을 지연시켰의며, 계면활성제를 주입 하지 않았을 때 보다 SDS 32 mM를 주입하였을 때 phenanthrene 처리효율이 증가하였다. 그러므로 최적농도의 SDS 주입은 액상과 고체상 사이 또는 산화물 표면에 phenanthrene 산화를 위한 적당한 조건을 제공 해주며, 과산화수소 소모량을 줄이고, phenanthrene 처리효율을 개선시킬 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제30권1호
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• pp.3-15
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• 1997

제주도(濟州島)의 8개 대표토양(代表土壤)을 대상(對象)으로 하여 X-선(線) 형광분석(螢光分析), X-선(善) 회절(回折) 분석(分析), oxalate와 dithionite-citrate를 사용한 선택적(選擇的) 추출방법(抽出方法) 및 $M{\ddot{o}}ssbauer$ 분광법(分光法)으로 일차광물(一次鑛物), ferrihydrite, 결정질(結晶質) 산화철(酸化鐵)의 종류(種類), 함량(含量) 및 비자성(非磁性) Al이온의 치환정도(置換程度)에 대하여 고찰(考察)하였다. 1. X-선(線) 형광(螢光) 분석(分析)에 의한 제주도(濟州島)의 8개 토양통(土壤統)의 산화철(酸化鐵)($Fe_2O_3$) 함량(含量)은 분석구(噴石口) 토양인 송악통(松岳統)에서 18.21%로 가장 높았고 논토양인 대정통(大靜統)에서 8.03%로 가장 낮았다. 2. X-선(線) 회절(回折) 분석(分析) 결과(結果) 8개 토양통(土壤統) 모두에서 ferrihydrite와 결정질(結晶質) goethite의 회절(回折) 피크는 나타나지 않았지만, 결정질(結晶質) hematite는 송악통(松岳統), 구엄통(舊嚴統) 및 흑악통(黑岳統)에서 검출(檢出)할 수 있었다. 3. 선택적 침출방법으로 측정한 ferrihydrite 함량(含量)은 흑색토인 송당(松堂)과 토평통(吐坪統), 농암갈색의 분석구 토양인 감산통(柑山統) 및 갈색삼림토인 흑악통(黑岳統)에서 20.9-35.2g/kg으로 높았고, 논토양인 대정통(大靜統)에서 0.85g/kg으로 가장 낮았다. 결정질(結晶質) 산화철(酸化鐵) 함량(含量)인 $Fe_d-Fe_o$ 함량(含量)은 송악통(松岳統)에서 28.7g/kg으로 가장 높았고 흑악통(黑岳統)에서 7.6g/kg으로 가장 낮았다. 4. 제주도(濟州島) 8개 토양통(土壤統)에 함유되어 있는 상자성(常磁性) $Fe^{3+}$ 광물(鑛物)들은 화학조성(化學造成)이 거의 같은 ferrihydrite, 초상자성(超常磁性) goethite, 층형 규산염점토광물(硅酸鹽粘土鑛物)로서 감산통(柑山統)에서 그 함량(含量)이 가장 높았고 송악통(松岳統)에서 가장 낮은 것으로 분석되었다. 상자성(常磁性) $Fe^{2+}$ 일차광물(一次鑛物)은 감산통(柑山統)과 흑악통(黑岳統)에서 olivine, illite의 함량(含量)이 우세(優勢)하였으나 그 외 토양(土壤)에서는 소량(小量)의 chlorite, augite, biotite, hornblende 등이 함유(含有)되어 있는 것으로 분석되었다. 5. 18K에서 측정된 초미세자기장(超微細磁氣場)으로 부터 대정통(大靜統)에서는 미세한 goethite만이 함유(含有)되어 있는 것으로 확인(確認)되었고, 그외 7개 토양(土壤)에서는 입자 크기가 작은(${\sim}180{\AA}$) 결정질(結晶質) hematite와 goethite인 것으로 분석(分析)되었다. 6. 제주도(濟州島) 8개 토양통(土壤統)에 함유되어 있는 산화철(酸化鐵)의 구조에서 $Fe^{3+}$와 비자성(非磁性) $Al^{3+}$이 상당량(相當量) 부분(部分) 치환(置換)되었음을 확인(確認)할 수 있었다.

• 광물과 암석
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• 제37권2호
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• pp.47-57
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• 2024

자로사이트는 pH가 낮은 다양한 환경에서 발견되는 알루나이트 계열의 광물로 양이온이나 산화음이온이 공침 또는 치환된 형태로 구조 내 존재할 수 있다. 자로사이트는 pH 변화에 민감하여 pH 증가와 같은 지구화학적 변화 시 쉽게 침철석으로 상변화를 거치며 이러한 과정 중 자로사이트 내의 유해 이온들이 방출되어 추가적인 환경적 피해를 유발 할 수 있다. 자로사이트의 양이온 자리에 K 뿐만 아니라 Na와 NH₄가 대신 존재할 수 있으며 다른 양이온을 포함하는 자로사이트의 생성은 산성광산배수 뿐만 아니라 특히 제련산업에 있어서 중요하다. 본 연구는 서로 다른 양이온을 함유하고 있는 세 종류의 자로사이트를 합성한 후 pH 변화에 따른 각 자로사이트의 침철석으로의 상변화 과정을 비교 연구하였다. 모든 자로사이트들은 pH의 변화에 민감하여 pH 4에서 보다 pH 8에서 훨씬 높은 상변화율을 보였다. 상대적으로 낮은 pH 4에서는 구조적으로 가장 안정한 K-자로사이트의 침철석으로의 상변화가 가장 느리게 일어났다. 다른 두 자로사이트의 경우 함유된 양이온이 K 이온보다 반경이 작거나 커서 구조적 안정성에 차이가 있고 이로 인하여 침철석으로의 전환이 더 빨리 일어났다. 그러나 pH 8에서는 K-자로 사이트가 다른 자로사이트에 비하여 훨씬 더 빠른 침철석으로의 변화를 보였으며 이는 수용액 속의 K 이온의 급격한 증가에서도 확인될 수 있었다. 높은 pH에서 K-자로사이트의 상변화 양상은 낮은 pH에서 보여주는 것과 확연하게 다르며 침철석으로의 변화 기작이 pH 4에서 와는 다르다는 것을 지시한다. 이에 대하여는 추후 추가의 연구가 필요하다. 본 연구 결과는 산성광산배수나 제련소 폐기물의 처분 등에서 자로사이트의 상변화가 중금속의 거동에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 지시하며 제련 산업 폐기물 처리에 있어서 중금속의 거동을 예측하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 생각된다.

• Advances in materials Research
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• 제3권2호
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• pp.61-75
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• 2014

This study aimed to investigate the suitability of some concrete components for producing "high-performance heavy density concrete" using different types of aggregates that could enhances the shielding efficiency against ${\gamma}$-rays. 15 mixes were prepared using barite, magnetite, goethite and serpentine aggregates along with 10% silica fume, 20% fly ash and 30% blast furnace slag to total OPC content for each mix. The mixes were subjected to compressive strength at 7, 28 and 90 days. In some mixes, compressive strengths were also tested up to 90 days upon replacing sand with the fine portions of magnetite, barite and goethite. The mixes containing magnetite along with 10% SF reaches the highest compressive strength exceeding over M60 requirement by 14% after 28 days. Whereas, the compressive strength of concrete containing barite was very close to M60 and exceeds upon continuing for 90 days. Also, the compressive strength of high-performance concrete incorporating magnetite fine aggregate was significantly higher than that containing sand by 23%. On the other hand, concrete made with magnetite fine aggregate had higher physico-mechanical properties than that containing barite and goethite. High-performance concrete incorporating magnetite fine aggregate enhances the shielding efficiency against ${\gamma}$-rays.

• 한국광물학회지
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• 제22권4호
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• pp.325-330
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• 2009

합성 FeOOH-괴타이트 분말시료에 대한 고압실험을 압축성을 검증하기 위해 상온에서 시행하였다. 방사광이용 실험장치에서 대칭다이아몬드 앤빌기기를 각분산회절방법으로 배열하여 실험을 하였다. $K_{T'}$ 값을 4.0으로 가정하였을 때, 체적탄성률은 222.8 GPa로 계산되었다. 이 값은 천연산 괴타이트로부터 얻은 기존의 값과 비교하여 볼 때 매우 높은 값으로, 시료의 생성조건에 따라 나타나는 물질의 압력에 대한 이상 거동에 대해 고찰하였다.

• 한국광물학회지
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• 제20권4호
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• pp.261-266
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• 2007

천연시료 FeOOH-괴타이트에 대한 압축성을 측정하기 위하여 방사광과 라지 발륨 기기를 이용하여 상온에서 압축실험을 시행하였다. 에너지분산 x-선 회절법을 적용하였고 압력은 NaCl을 이용하여 측정하였다. 버치-머내한 상태방정식을 이용하여 계산된 체적탄성률은 131.1(5.8) GPa이었고 이때 $K_0'$은 고정된 값 4를 이용하였다. 현재 측정된 간은 이전에 발표된 값($111{\sim}147.9GPa$)과 일치하지 않고 차이를 보이고 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제36권4호
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• pp.210-217
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• 2003

산화물에 대한 카드뮴의 흡착특성을 모사하기 위하여 토양에 존재하는 대표적 산화광물인 침철광과 석영을 대상으로 회분형 카드뮴 흡착실험을 수행하였다. 토양 광물에 대한 카드뮴의 흡착을 예측하기 위해 기존의 경험적 흡착모델 대신 표면착물 모델을 적용하였다. 모델을 검증하기 위하여 카드뮴의 흡착에 영향을 미치는 pH, 중금속 농도, 산화물 농도 및 이온강도 등의 인자를 조절하며, 다양한 조건하에서 회분형 흡착실험을 수행하였다. 실험결과, 카드뮴의 농도가 증가함에 따라 pH에 따른 흡착 곡선은 알칼리 쪽으로 평행하게 이동하였다. 흡착 실험으로부터 계산한 50%의 카드뮴이 흡착되는 pH인 $pH_{50}$은 합성 침철광이 5.25로 석영의 7.83에 비해 매우 낮아 카드뮴에 대한 표면 결합력이 석영에 비해 합성 침철광이 우세함을 시사하였고 이는 모델의 모사 결과와도 잘 부합하였다. 또한 배경전해질로 사용한 $KNO_3$의 이온강도는 카드뮴의 흡착에 영향을 미치지 않았다. 따라서 카드뮴은 산화광물 표면에 내부이온흡착 메커니즘에 의하여 흡착되는 것으로 판단할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.299-308
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• 2021

광산 활동에서 비롯된 Fe(II)은 광산 배수를 따라 지표의 산화 환경에 노출되어 다양한 Fe(III)-산화수산화물로 침전된다. 대표적인 Fe(III) 침전 광물 중 하나인 페리하이드라이트는 결정도가 매우 낮아 비표면적이 크기 때문에, 중금속 및 다른 오염물질을 흡착하기에 용이하다. 페리하이드라이트는 자연 환경에서 열역학적으로 좀더 안정적인 침철석으로 전이된다. 페리하이드라이트에서 침철석으로 전이되는 동안 일어나는 중금속의 거동을 예측하기 위해서 산성광산배수에서 일어나는 페리하이드라이트에서 침철석으로의 전이와 이와 연관된 중금속의 유동성에 대한 정보는 중요하다. 광물 전이와 중금속 거동을 분석하기 위해 흥진태맥 석탄광의 산성광산배수 정화 시설의 코어 시료에 대하여 X-선 회절 분석(XRD), 화학 분석, 통계 분석이 시행되었다. XRD 결과는 페리하이드라이트가 코어 시료 상단에서 하단으로 점차 침철석으로 전이되었음을 보여주었다. 화학 분석 결과 코어시료에서 As의 상대적 농도는 배수에 비하여 매우 높아 As가 철옥시수산화물에 강하게 흡착 되었거나 공침되었을 가능성이 큼을 지시한다. 상관 분석 결과 또한 As와 Fe의 높은 친화도를 보여주어, 철광물이 침전하는 동안 As가 광산 배수에서 쉽게 제거될 수 있음을 나타냈다. 코어 시료에서 깊이가 깊어질수록 Fe에 대한 As, Cd, Co, Ni, Zn의 농도비는 대체로 감소하여, 광물 전이 시 배수 내 이들의 농도를 증가시킬 수 있음을 나타냈다. 이와 반대로 Fe에 대한 Cr의 농도는 깊이가 증가할수록 증가하였는데 이 것은 chromate과 철광물과의 화학결합과 페리하이드라이트와 침철석의 표면 전하로 인한 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.531-540
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• 2022

산성광산배수 내에서 침전하는 다양한 철광물들은 침전 과정뿐만 아니라 침전 후 다른 광물로 상전이를 거치면서 배수의 미량 원소의 농도 변화 및 이동성에 큰 영향을 미친다. 본 연구는 슈베르트마나이트가 주로 침전되는 것으로 알려진 달성광산의 산성광산배수 침전조에서 채취한 고체 침전물에 대하여 pH 및 시간에 따른 광물 특성 변화와 이와 연관된 배수내의 원소 농도 변화를 알아보았다. 그러나 채취된 시료의 주 구성 광물은 침철석으로 구성되어 있었으며 이는 이미 슈베르트마나이트가 어느 정도 침철석으로 상전이가 되어 있는 상태임을 지시한다. 실험 결과 배수의 pH가 높을수록 피크의 반치폭이 좁아지는 것이 관찰되었다. 이는 비정질에 가까운 슈베르트마나이트의 침철석으로의 전환 또는 침철석의 결정도 증가로 해석할 수 있으며 pH가 높을수록 이러한 변화가 큼을 보여준다. Fe의 농도도 pH에 큰 영향을 받으며 pH가 증가할수록 배수 내의 Fe의 농도는 감소하였다. 시간이 증가할수록 Fe의 농도는 증가하다가 추후 감소하였는데 이는 일부 슈베르트마나이트가 용해된 후 다시 침철석으로 침전하여 생긴 결과로 해석된다. 이런 결과로 황(S)의 경우 초기에 빠르게 증가하다 시간이 지나면서 더 이상 증가하지 않는 양상을 보여준다. S의 농도는 또한 슈베르트마나이트의 안정성과 관련이 있기 때문에 슈베르트마나이트가 안정한 낮은 pH에서는 낮은 농도를 그리고 침철석이 안정한 높은 pH에서는 높은 농도를 보여준다. 배수 내의 미량 원소들도 pH와 밀접한 연관성을 보여주며 일반적으로 pH가 낮을수록 높은 농도를 보이는데 배수 내 양이온으로 존재하는 미량원소의 경우 낮은 pH에서의 높은 용해도와 높은 pH에서의 침전과 표면 전하의 변화 등에 의한 것으로 해석된다. 이와 달리 비소(As)의 경우 배수 내 음이온으로 존재함으로 낮은 pH에서 높은 농도를 보여주지만 모든 pH 범위에서 시간이 지나면서 농도가 증가함을 보이는데 이는 광물 표면의 전하보다 슈베르트마나이트 등으로 As와 공침할 수 있는 Fe의 배수 내 농도와 관련이 있어보이며 시간에 따른 As의 증가도 슈베르트마나이트의 감소와 연관성이 있을 것으로 판단된다.