• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.107-107
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• 2015

최근 기후변화로 인한 강우강도 증대, 산업화에 따른 토지개발 등으로 인하여 다량의 점착성 부유사(Cohesive Sediments)가 하천, 호소 등 수자원 환경으로 유입되고 있다. 점착성 부유사는 하천, 호소의 난류 조건에 따라 부유하거나 혹은 응집, 침전하여 하상 저니층을 형성한다. 부유사, 미생물 및 각종 유기입자가 포함된 하상 저니층은 검은색으로 외관상 보기 좋지 않을 뿐 아니라, 혐기성상태에서 부패하여 수생태계의 건강성을 해치게 된다. 또한 미세 부유사 및 미생물 입자는 각종 중금속, 유기오염물질을 흡착하고, 조건에 따라 재용출할 수 있는 저장매체로 작용하기 때문에 수자원환경에 미치는 영향이 아주 크다. 특히, 수중 미생물(조류) 작용에 의해 생성되는 EPS (Extracellular Polymeric Substances)는 부유사 및 미생물 입자들을 서로 엉겨 붙게 하여, 부유사-미생물 혼합 응집체 및 저니층 형성을 가속화하게 된다. 본 연구에서는 EPS가 부유사 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여, Xanthan Gum (Sigma-Aldrich, USA)을 EPS의 지표 물질로 사용하고, Kaolinite(Sigma-Aldrich, USA)를 수자원환경에 존재하는 대표적인 부유사로 사용하여 응집실험(Jar Test)을 수행하였다. 이온농도가 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수체 이온농도를 0.0001M NaCl, 0.001M NaCl, 0.01M NaCl, 그리고 0.001M NaCl + 0.1mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 0.5mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 1.0 mg/L $Ca^{2+}$으로 보정하여 응집실험을 수행하였다. 250 rpm 급속 교반 1븐, 50 rpm 완속교반 5시간, 침잔 1시간 후 응집체를 채취하여 응집체 이미지 분석을 통해 응집체 크기 및 형상을 측정하였고, 수표면 2 cm 지점에서 상등액을 채수하여 잔류 고형물 농도 분석을 실시하였다. 응집실험을 통하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.. 낮은 이온농도의 경우, EPS가 큰 고분자 구조체에 부유 입자들이 엮어 응집되는 Sweeping Flocculation의 특징을 나타내었다. 하지만, 이온농도가 높아질수록 경우, EPS 고분자 구조체 내부 반발력이 감소하여 크기가 축소되고, 이에 따라 부유 입자 표면에 패치 형태로 흡착되었다. EPS가 패치형태로 입자에 흡착한 경우, 응집제 농도 증가에 따라 응집능 최적점이 형성되고, 이후 표면하전 역전이나 Steric Stabilization에 의해 응집능이 저감되는 형태를 나타낸다. 따라서,수중이온농도가 EPS의 사슬형 고분자 응집제의 크기, 형태(Morphology)를 결정하고, 더 나아가 응집능을 결정하는 중요한 인자로 나타났다. 따라서, 후속 연구를 통하여 생체고분자물질의 크기 및 형태 변화, 이에 따른 응집능변화를 면밀히 연구하고자 한다.

• 보존과학회지
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• 제34권6호
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• pp.557-568
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• 2018

내소사 대웅보전 포벽화에 대한 벽체 구조 및 재질특성 그리고 채색층에 대한 정밀분석을 통해 제작기법을 연구하였다. 벽체 골조는 외가지 구조이며, 벽체층과 마감층 그리고 채색층의 세 층위로 구성되어있다. 벽체를 구성하는 벽체층 및 마감층은 석영과 장석류 등 모래와 황토를 혼합하여 제작하였다. 벽체층은 중립사 이상 크기와 세립사 이하 크기가 약 0.8:9.2 비율이고, 내 외부 마감층은 각각 약 6:4 비율로 벽체층보다 중립사 이상의 모래 비율이 상대적으로 높게 나타났다. 채색층 정밀분석 결과, 뇌록을 사용하여 최대 $456.15{\mu}m$로 비교적 두꺼운 바탕칠층을 마련하였으며 그 위로 녹염동광 및 백토 그리고 산화철 계통의 안료를 사용하여 채색하였다. 연구결과, 토벽체와 채색층 제작기법은 현재까지 연구된 조선시대 사찰벽화 제작양식 범주에 속하는 것으로 확인되었다. 그러나 마감층 모래 함량이 높고 중벽층과 짚여물이 확인되지 않는 점 등은 내소사 대웅보전 포벽화 벽체가 지닌 구조 및 재질특성으로서, 이와 같은 결과는 향후 벽화 보존상태 평가 또는 보존처리 방안 마련에 주요 정보가 될 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.69-76
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• 2021

이 연구에서는 포항분지 영일층군 덮개암 시료의 광물학적 특성을 파악하고, 이산화탄소 주입으로 인해 발생할 수 있는 물-암석-가스의 상호작용을 지화학 모델링을 이용하여 규명하였다. 이를 위하여 XRD, MICP, BET 분석을 실시하여 덮개암의 광물암석학적 및 공극 특성을 파악하였고, 광물학적 연구 결과와 공극수의 물리화학적 변수 자료들을 이용하여 이산화탄소 주입 후 단기간 변화와 장기간 영향을 파악하기 위하여 두 단계의 지화학 모델링(The Geochemist's Workbench 14.0.1)을 수행하였다. 연구 결과, 포항분지 영일층군의 덮개암은 석영, 알바이트, K-장석으로 주로 구성되어 있고, 소량의 백운모, 황철석, 방해석, 카올리나이트, 몬모릴로나이트로 이루어져 있다. 지화학 모델링 결과, 이산화탄소의 주입 후 덮개암은 방해석의 용해로 인해 공극률이 증가하고 알바이트와 K-장석의 용해 결과 도소나이트와 은미정질 실리카(칼세도니)가 침전되었다. 주입이 완료된 두 번째 단계에서는 방해석과 알바이트의 용해 결과 도소나이트와 은미정질 실리카(칼세도니)의 침전이 일어나며, 이 반응으로 인해 pH는 증가하였다. 또한 덮개암에서 이산화탄소를 포획할 수 있는 광물은 도소나이트 임을 알 수 있었다. 이러한 연구 결과는 장기간의 이산화탄소 지중 저장에 있어 광물 포획의 효율성을 정량적으로 평가하는 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.187-197
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• 2021

산사태 연구에서 풍화대 안에 분포하는 점토광물의 함유량은 매우 중요한 요소이다. 산사태 발생과 관련된 지하 구조를 파악하고 미끌림 면을 확인하기 위해 일반적으로 지구물리탐사를 수행하는데 특히 전기비저항 단면이 많이 사용된다. 이 연구에서는 풍화대에 분포하는 카올리나이트와 몬모릴로나이트와 같은 점토광물에 의한 전기전도도의 증가효과(전기비저항의 감소효과)를 해석하기 위해 병렬모델 아치의 방정식을 이용하였다. 점토의 전기전도도는 광물의 종류 및 그 비표면적과 양이온 교환능력에 따라 달라진다. 간극수의 전기비저항이 증가함에 따라 매질의 전체 비저항과 지층인자는 작아지는데 카올리나이트에 비해 몬모릴로나이트가 훨씬 작게 나타난다. 또한 공극률이 커지고, 고결인자가 작아질수록 지층인자가 감소하는 것으로 나타난다. 점토광물에 대한 병렬모델 아치의 방정식을 현장자료에 적용하기 위해 2014년 땅밀림 산사태가 일어난 충남 태안 신진도리에서 수집되어 처리·해석된 전기비저항자료를 사용하였다. 기존의 실험식에서 카올리나이트의 함유량에 따라 결정되는 계수들을 활용하여 풍화대의 전기비저항 값들을 계산하고 이들을 전기비저항 수치모델링에 포함시켰다. 점토 함유량을 변화시켜 만든 여러 개의 이론자료들 중에서 현장자료와 가장 근접하는 모델자료를 선택하여 이에 입력된 점토 함유량 10%를 이 지역의 풍화대에 대한 점토 함유량으로 추정하였다. 땅밀림 연구에서 처음 시도된 전기비저항 자료를 이용한 점토 함유량의 추정기법은 차후 점토 함유량 외에 전기비저항에 영향을 미치는 다른 인자(공극률, 포화도, 간극수의 전기비저항)들에 대한 자료를 확보하고 이들을 수치모델링에 먼저 포함시켜 수행할 때 더욱 그 신뢰성은 더욱 높아질 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.5-17
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• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.17-29
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• 2009

에너지 수요의 증가 및 에너지 탐사와 연관되어 해저 지반의 조사가 증가하고 있다. 해수면 2100m 해저 110m 아래에서 얻어진 압력 코어 시료의 메탄 하이드레이트 생산 시험 후 얻어진 사료를 이용하여 울릉 분지 심해토의 지반공학적 특성을 조사하였다. 기본 토성, 광물학적 특성, 화학 조성, 그리고 미세구조 관찰을 위하여 토성 실험, XRD, 그리고 SEM을 실시하였다. 또한, 멀티 센서 압밀셀을 이용하여 두 시료의 압축성, 전단파 및 전자기파 파악하였다. 강도특성은 직접전단실험 이용하여 산정되었다. 주요 광물로는 카오리나이트, 일라이트, 크로라이트(chlorite), 그리고 캘싸이트(calcite)가 관찰되었다. SEM 결과 잘 발달된 내 외부 간극 구조가 관찰되었다. 수직유효응력의 증가에 따라 전단파 속도, 전기비저항, 실수 유전율, 그리고 전기전도도는 이중선형 거동을 보였다. 직접전단실험으로 얻은 마찰각은 약 $21^{\circ}$로 선행연구와 비슷한 결과를 보였다. 본 연구는 가스 하이드레이트와 같은 에너지 자원의 개발 및 새로운 지반공학적 영역의 확보를 위하여 심해 퇴적토의 거동 이해의 중요성을 보여준다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.799-816
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• 2023

Mineralogical and geochemical studies of shales within the Lower Anambra Basin was conducted to unravel the depositional environment, provenance, maturity, paleo-weathering conditions, and tectonic settings. Mineralogical studies conducted using X-ray diffraction analysis revealed that the samples were composed of kaolinite, montmorillonite, chlorite, and illite. KaolinIite is the dominant mineral, constituting approximately 41.5% of the bulk composition, whereas the non-clay minerals are quartz, ilmenite, and sillimanite. Geochemical analysis showed a predominance of SiO₂, Al₂O₃, and Fe₂O₃ contents of the shale samples with mean values of 52.29%, 14.09%, and 6.15% for Imo Shale (IS); 52.31%, 16.70%, and 7.39% for Mamu Shale (MS); 43.21%, 21.33%, and 10.36% for Enugu Shale (ES); 53.35%, 15.64%, and 7.17% for Nkporo Shale (NS); and 51.24%, 17.25%, and 7.78% for Agwu Shale (AS). However, the shales were depleted in Na₂O, MgO, K₂O, MnO, TiO₂, CaO, and P₂O₅. The trace element ratios of Ni/Co and Cu/Zn of the shale suggest an oxic depositional environment. The average SiO₂ vs. Al₂O₃ ratio of the shales indicated textural maturity. Compared to the PAAS standard, the shales plot below the PAAS value of 0.85, suggesting a high degree of maturity and intensive chemical weathering, further confirmed on a CIA vs. PIA plot. On log (K₂O/Na₂O) against SiO₂ and tectonic setting discriminant function diagrams, the shales plot mostly in the field of passive continental margin tectonic setting. The discriminant function diagrams as well as Al₂O₃/TiO₂ ratio of the shales showed that they were derived from a mixed source (mafic and intermediate igneous rocks).

• 한국광물학회지
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• 제28권1호
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• pp.71-81
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• 2015

울릉분지와 후포분지의 퇴적물 코어 시료(각 분지에서 하나씩 03GHP-02와 HB13-2)를 대상으로 광물학적 연구를 수행하였다. 광물조성, 점토광물 성분, 그리고 총 인 성분 및 인의 연속추출법 연구 결과, 두 시료들은 각 값에 대하여 또한 깊이에 따라 어느 정도 차이가 있음을 보이고 있다. 두 시료 모두 광물 종에는 차이를 보이지 않았으며 주로 석영, 미사장성, 장석, 방해석, 오팔A, 황철석, 그리고 점토광물(일라이트, 녹니석, 카올리나이트, 스멕타이트)로 구성되어 있었다. 후포분지의 경우 울릉분지에 비하여 오팔A 함량이 훨씬 많은 것으로 나타났다. 두 시료 모두, 특히 후포분지 시료에서 기존에 동해에서 보고된 것보다 더 많은 스멕타이트가 동정되었는데 이는 고황하강의 영향과 한반도의 제3기 지층 암석에 영향을 받은 것으로 사료된다. 울릉분지 시료의 경우 약 0.7-3.5 m 깊이에 오팔A의 함량 감소 그리고 일라이트 결정도 지수도 낮게 나오며 이는 빙하시대의 추운 기후에 해당된다. 이 깊이의 시료에서는 인의 함량도 상대적으로 낮게 나오고 있다. 이는 이 기간 동안 동해는 해수면의 하강으로 외부 해역과 단절되었고 해협 및 하천을 통한 퇴적물의 유입도 적었기 때문으로 판단된다. 후포분지 시료의 경우 울릉분지에 비하여 깊이에 따른 점토광물 변화와 인의 성분 변화는 크게 관찰되지 않는다. 이러한 경향은 울릉분지에 비하여 비교적 짧은 기간에 퇴적되었거나 퇴적환경의 변화가 별로 없는 환경에서 퇴적되었기 때문으로 해석된다. 점토광물의 결정도 지수는 울릉분지에 비하여 약간 높아 퇴적되었을 당시 비교적 온난한 환경이었을 것으로 추측되며 인의 연구 결과로 미루어 볼 때 비록 어느 정도 변화는 있지만 또한 온난한 환경을 지시한다.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.61-72
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• 2004

덕음광산 광미야적장과 인접한 논토양의 토양수를 채취하여 토양분석결과와 함께 오염영향을 조사하였다. 시료는 광미야적장을 기준으로 거리별로 채취하였으며 동일지점에서는 깊이별(0, 30, 50cm)로도 채취하였다. 광미야적장과 거리에 따른 원소농도변화는 토양보다 토양수에서 더 뚜렷이 나타나 토양보다 토양수에서의 반응이 더 빠름을 시사한다. 대부분의 토양시료에서 Cd, Pb, Zn, Cu등은 자연배경농도에 비하여 부화되었으나 As과 Ni은 자연농도한계를 넘지 않았다. 국내 토양환경보전법의 기준에 의하면 Pb만이 농경지 오염정화 기준을 초과하였으나 전체용출방법을 채택한 네덜란드 기준과 비교할 때 일부시료에 대해 Cd, Pb 및 Zn의 경우 intervention value를 Cu의 경우 target value를 초과하여 실제 오염영향이 더 클 수 있을 것으로 평가되었다. 토양과 토양수 모두 광미야적장 가까운 곳의 시료들에서 중금속의 농도가 높으며, 연속추출결과 중금속 농도가 높은 토양의 경우 교환 가능한 형태의 비율이 더 높아 광미에서 토양으로 인입된 오염물질들이 주로 교환가능 또는 산화가능과 같이 쉽게 재 용출될 수 있는 형태로 많이 존재함을 알 수 있었다. Cd, Cu, Pb 및 Ni 등의 중금속 원소들이 토양에서 자연농도에 비해 부화되어 있음에도 불구하고 토앙수내 농도는 일반적으로 매우 낮은 농도를 보인다. 이는 산화/환원 상태의 변화에 따라 중금속의 좋은 흡착제인 환원철 황화물 또는 산화철 등이 형성되어 토양수에 존재하는 미량원소들을 제거하기 때문인 것으로 생각된다. 토양수 중금속은 토양표면에 흡착되거나 교환 가능한 형태 등으로 제거되며 pH, Eh와 같은 지구화학조정인자들의 변화에 따라 다시 토양수로 방출되어 식물체에 흡수될 것으로 예상된다. 지구화학모델링 결과, Pb와 Cu에 대해 농도를 조정하는 고형물질이 존재하는 것으로 예측되며, 반면 Zn와 Cd은 흡/탈착에 의해 농도가 조정될 것으로 예상된다. 따라서 토양수를 통한 오염물의 이동은 표면 흡착과 침전등과 같은 반응으로 제한되어 확산범위는 상대적으로 적을 것으로 생각된다. 그러나 중금속들이 토양과 토양수 사이를 반복적으로 거치면서 주변 생태에 미치는 영향이 지속적인 면은 고려되어야 한다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.487-502
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• 2012

경주시 양북면 용당리에 발달한 단층암을 대상으로 X선 회절 분석(XRD), 광학현미경 분석, 레이저 입도 분석, 프랙탈 차원 분석을 적용하여 단층암의 광물 조성과 미구조, 잔류입자의 분포 특성을 연구하였다. 단층핵은 약 1.5 m 두께로 발달하며 이 중 각력대는 약 1.2m, 단층핵의 가장 중심부인 비지대는 평균 20cm의 얇은 두께로 노출되어 있다. 각력대에서는 석영, 장석류 등의 조암광물이 주 구성 광물로서 산출되고 비지대에서는 녹니석, 일라이트 등의 점토광물이 주 구성 광물로서 산출된다. 단층암에서 빈번하게 산출되는 맥상광물, 황철석, 변질 광물 등은 단층활동과 더불어 열수변질 작용이 수반되었음을 시사하고 있다. 현미경에 의한 구획 점셈(box counting), Image J에 의한 영상분석 및 레이저 입도 분석에 기초한 프랙탈 차원값은 단층암의 입자 파쇄 특성을 잘 보여준다. 세 가지 방법으로 구한 프랙탈 차원값(D)은 각력대에서 비지대로 갈수록 그 값이 증가하고 비지대 내에서는 공통적으로 높은 차원값을 갖는다. 비지대 내에서는 D값의 변화가 상대적으로 적으며, 일정한 경향성이 나타나지 않는다. 이는 각력대에서는 입자들의 대량파쇄가 우세하게 발생하고, 단층운동이 계속되어 생성된 비지대에서는 입자의 마모가 보다 우세하게 발생하였음을 시사한다. 연구지역 단층암의 광물 조성과 입자 분포 특성은 다중 단층 운동과 열수변질 작용이 본 연구지역 단층대의 진화에 큰 영향을 끼쳤음을 지시한다. 단층암에서의 프랙탈 차원값이 측정 기법에 따라 차이가 발생하므로 프랙탈 차원값의 상대적인 비교는 보다 신중히 이용되어야 될 것으로 생각된다.