• 한국광물학회지
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• 제28권1호
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• pp.61-69
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• 2015

현무암과 포놀라이트 조성을 가진 마그마는 분화 양상과 거시적 물성에서 많은 차이를 보이나 이에 대한 원자구조 단위의 근본적인 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 일차원과 고해상도 이차원 고상 핵자기공명 분광분석(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)을 이용하여 현무암질 마그마의 모델인 투휘석과 아노르다이트 공융점 조성을 가진 비정질 규산염과 포놀라이트 조성의 비정질 규산염의 Al 주변 원자 구조를 관찰하였다. $^{27}Al$ MAS NMR 실험 결과 두 조성 모두 Al 피크가 지배적인 것을 보여주며 현무암 조성의 비정질 규산염의 피크 반치폭이 포놀라이트 조성보다 약 2배 더 넓은 것으로 관찰된다. 이것은 현무암질 조성에서의 Al 주변의 위상 무질서도가 포놀라이트 조성보다 높다는 것을 의미한다. $^{27}Al$ 3QMAS NMR 실험 결과 Al과 Al이 구별되어 관찰되며 현무암 조성의 비정질 규산염에서 포놀라이트 조성에는 관찰되지 않는 Al이 약 3.3% 관찰된다. 이는 현무암질 마그마가 포놀라이트 마그마에 비해 Al 주변의 배열 무질서도가 더 큰 것을 의미한다. 사중극자 상호관계를 설명하는 계수 또한 현무암 조성의 비정질 규산염이 포놀라이트 조성의 비정질 규산염에 비해 큰 값을 나타내며 이것 또한 Al 주변의 위상 무질서도가 더 큰 것을 확증해준다. 본 논문에서 규명한 현무암과 포놀라이트 조성의 비정질 규산염의 원자 구조 차이는 점성도와 같은 조성에 따른 마그마의 물성 차이에 대한 미시적 기원을 제시한다.

• 암석학회지
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• 제12권4호
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• pp.196-206
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• 2003

숭례문(남대문, 국보 1호)을 구성하고 있는 석재와 보수재료에 대한 암석화학적 및 광물학적 특징과 이들의 보존실태를 보고하고자 한다. 숭례문 석재의 구성암석은 칼크-알랄리 계열의 조립질 화강암으로서 비교적 다량의 코발트를 함유하고 있다. 광물조성은 석영, 퍼사이트, 사장석 및 흑운모가 주성분이며 부구성 광물로는 정장석, 백운모, 녹니석 그리고 견운모 등이 산출되며 퍼사이트는 심한 변질작용에 의해 견운모화 되어있다. 원암의 풍화정도를 알아보기 위해 원암과 풍화암에 대해 석영-K-장석-사장석의 삼각도표에 도시한 결과 원암은 화강암 영역의 중간에 도시되는 반면 풍화석재는 석영쪽에 근접한 화강암 영역에 도시되어 K-장석 및 사장석의 풍화에 의해 상대적으로 석영이 부화된 결과를 나타내어 장석의 풍화작용이 상당히 진행되었음을 알 수 있었다. 숭례문 석재의 표면은 대기 중에 노출되어 물리, 화학적 풍화작용에 의한 흑화 및 박리현상으로 쉽게 떨어져 나가며 석조구조물의 하부는 하중에 의한 균열이 발생하여 전체적으로 심각한 손상과 파손으로까지 위협받고 있는 실정이다. 또한 1960년대 초반 대규모 보수공사시 석재간의 충진과 접합용으로 사용된 시멘트와 쇠못은 오히려 석재의 보존에 심각한 악영향을 미치고 있으며 보수재료의 풍화 또한 심각한 상태로 전면적인 보존대책 수립이 시급한 상태이다. 결론적으로 숭례문의 현 상태는 석재의 풍화와 균열, 그리고 보수공사 때 사용된 자재의 약화 등 전체적으로 훼손이 심해 시급히 과학적인 보존대책을 마련해야 한다.

• 한국광물학회지
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• 제22권1호
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• pp.49-61
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• 2009

2000년과 2007년 한국해양연구원에서 채취한 황해남동부, 한국남해 및 제주도 남단 해역의 표층 퇴적물 시료 131정점에 대하여 정량X선 회절분석법을 이용하여 광물조성을 구한 후, 이를 이용하여 각광물의 분포도를 작성하여, 연구 해역 퇴적물의 근원지를 추정하였다. 연구지역 표층퇴적물은 조암광물(석영 37.4%, 사장석 11.7 %, 알카리장석 5.5%, 각섬석 3.1%), 점토광물(일라이트 19.2%, 녹니석 4.7%, 카올리나이트 1.8%) 및 탄산염광물(방해석 10.7%, 아라고나이트 3.4%)로 구성되어 있다. 점토광물의 분포는 세립질 퇴적물의 분포 양상과 거의 비슷한데, 특히 흑산니질대(HSMD: Hucksan Mudbelt Deposit), 한국남해니질대(SSKMD: South Sea of Korea Mudbelt Deposit) 그리고 제주니질대(JJMD: Jeju Mudbelt Deposit)의 분포 양상과 대부분 일치한다. 지난 최후 빙기의 잔류퇴적물로 생각되는 연구지역 내 조립질 퇴적물은 조암광물을 많이 포함하며, 그 상부에 퇴적된 세립질 퇴적물은 점토광물을 많이 포함하고 있다. 연구해역의 점토광물 조성과 주요해류의 흐름 및 지리적인 요소를 고려하면 흑산니 질대와 한국남해니질대는 주로 한반도 기원의 세립질 퇴적물이 퇴적된 것으로 추정되며, 제주니질대는 한반도뿐만 아니라 원양의 부유퇴적물이 복합적으로 퇴적된 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제32권4호
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• pp.287-301
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• 2019

문화재의 보존·관리 및 활용은 원형유지를 기본원칙으로 하므로 비파괴적인 분석법을 통한 무기질 문화재 및 그 원료물질의 광물조성을 연구하는 것은 중요한 분야이다. 본 연구는 비파괴 표면 X-선 회절분석법(ND-XRD)을 석재, 채색된 안료, 토제, 금속 등 유형별 무기질 문화재 및 시편들을 대상으로 적용하여 문화재의 비파괴 분석법 중 하나로써 활용가능성을 검토하였다. 그 결과, 기기 내에 거치가 가능하며, 구성입자의 크기나 배열 및 굴곡 등 분석대상면의 특성이 스캔에 적합한 시료일 경우 모든 유형에서 광물조성 해석에 활용 가능한 회절패턴이 획득되는 것으로 나타났다. 또한 시료의 기질부에 비하여 표면의 회절정보가 우세하게 획득되므로 수평적 또는 수직적으로 다른 물질로 구성된 대상에 적용할 경우 각 부위별 광물조성정보와 함께 이들의 선후관계 파악을 통한 제작기법 및 변질양상 등의 해석에도 활용 가능할 것으로 사료된다. 반면 시료채취 및 분말화 과정을 생략한 채 문화재시료 자체를 스캔하는 분석방법의 특성으로 인하여 특정 결정면의 정보가 강하게 중첩되는 경우가 일부 발생되었다. 이와 같은 회절패턴은 점토광물의 편향성효과와 같이 광물동정에 유리하게 활용되는 경우도 있으며, 단결정에 가까운 크기와 배열을 갖는 입자로 인하여 불규칙한 회절강도 비가 획득되어 컴퓨터 프로그램을 통한 광물동정이 어려운 경우가 있으므로 해석에 주의가 필요하다.

• 자원환경지질
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• 제36권5호
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• pp.365-374
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• 2003

다양한 유해성 화학물질들이 콘크리트의 설치환경에 따라 외부로부터 유입될 수 있다. 해수에 의한 콘크리트의 성능저하 현상은 해수의 다양한 화학성분에 의한 복잡한 작용이 연관되어 있다. 따라서, 본 연구에서는 주요 해수 성분의 영향으로 인한 콘크리트 성능저하에 관련된 이차광물의 형성에 따른 광물학적, 미세 구조적 변화 특성에 대하여 연구하였다. 부산경남의 해안지역의 기존 콘크리트 구조물들에서 성능저하특징을 관찰하고 콘크리트 시료를 채취하였다. 채취된 시료에 대한 암석학적분석과 XRD 및 SEM/EDAX 분석을 실시하여 골재와 시멘트페이스트의 화학적, 광물학적, 미세구조적 변화를 해석하였다. NaCl, CaCl, $MgCl_2$ 및 $Na_2SO_4$용액을 사용한 실내 콘크리트 변질 실험을 실시하였다. 변질실험 결과를 기존 콘크리트 시료에 대한 분석 결과를 비교함으로서 해수의 주성분들이 콘크리트의 성능저하에의 영향과 메커니즘을 분석하였다. 해수의 알칼리성분들은 알칼리-골재 반응을 가속화하며, 콘크리트의 심한 팽창과 균열을 발생하는 알칼리-칼슘-실리카겔을 형성하는 것으로 나타났다. 탄산화작용은 다량의 비교결성의 방해석을 형성하여 시멘트페이스트를 약화시키고 있다. 또한, 탄산화작용은 그 진행 정도에 따라 일부 이차광물들의 성분과 안정도에 현저한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 탄산화가 현저히 진행된 콘크리트에는 다량의 석고가 형성되었으나, 탄산화가 약하게 진행된 것에는 사우마사이트가 에트린자이트와 고용체를 형성하여 미세 균열을 발생하고 있다. 실험적으로, 에트린자이트는 염소의 유입으로 인하여 trichloroaluminate로 전이되거나 분해되는 것으로 나타났다. 해수의 Mg 이온은 비교결성의 브루사이트와 MSH (magnesium silicate hydrate)를 형성하여 시멘트 페이스트의 성능저하의 원인이 되는 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제33권6호
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• pp.377-383
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• 2000

본 연구는 해수의 작용으로 운반퇴적된 해성토와 하천에 의해 집적생성된 하성토가 혼합된 삽교호 유역의 하해혼성충적토에서, 토양의 이화학적 특성과 토양광물 분포를 밝혀 토양 발달정도를 추정하고 지형적인 연관성이 토양광물 조성에 미친 영향을 구명하기위하여, 간척지 숙성화 정도가 상이한 광활통, 춘포통, 복천통, 공덕통의 논토양과 간석지 1지점에 대하여 토양 이화학적분석, 시차열분석, 열중량분석, X-선회절분석을 실시한 결과로서 다음과 같이 요약할 수 있다. 해안에 위치한 토양일수록 토양의 입경분포에서 미사와 점토함량은 증가하고, 토양산도와 치환성 Na가 높아지고 CEC는 약간 감소하는 경향을 보였으며, 공덕통이탄층의 CEC는 $65cmol^+kg^{-1}$이었다. 토양 중 모래의 주광물은 석영, 운모, 장석, 녹니석, 각섬석이었으며, 광활통과 춘포통은 운모, 복천통과 공덕통은 석영의 분포가 높았으며, 내륙에 위치하는 토양일수록 장석, 녹니석의 상대적 비율이 높아 상부 곡간지로부터 유입된 풍화퇴적물의 영향을 받은 것으로 추정된다. 공시토양 대부분의 주점토광물은 kaolinite, illite, vermiculice로 토양의 산도가 낮은 공덕통의 모재층은 hydroxy interlayered mineral이 함유되어 있었고, 점토광물의 분포는 내륙에서 해안으로 갈수록 1:1광물이 감소하고 2:1광물의 비율이 증가하는 경향이었다.

• 한국광물학회지
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• 제18권2호
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• pp.135-144
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• 2005

하부 조선누층군의 풍촌층 고품위 석회석 광체에서는 그 상위의 지층인 화절층으로부터 유래된 극미립의 적갈색 변질물이 열극을 따라 충진 및 피복하는 양상을 보이며 산출된다. 표성기원을 시사하는 산출상태와 광물조성을 이루는 이 침전물은 석회석 광체를 오염시킴으로써, 품위와 품질을 저하시키는 결과를 초래한다. 이 풍화산물은 옥수질 석영, 고령석, 일라이트, 침철석 및 적철석이 주요 자생광물을 이루며 곳에 따라 스멕타이트가 소량 수반된다. 그밖에 원지성 광물편들인 운모와 정장석들이 드물게 상대적으로 큰 입도를 이루며 함유된다. 고령석, 일라이트 및 스멕타이트로 구성되는 이 풍화산물의 다소 복잡한 점토광물상은 석회암 풍화잔류토의 전형에 해당되는 것으로 여겨진다. 이 극미립 풍화물은 곳에 따라 열수에 의해서 재차 변질되어 스틸바이트 같은 열수 기원의 제올라이트 광물을 수반하기도 한다. 이 표성변질물의 생성 및 침투 시기는 풍촌층의 고품위 석회석을 형성시킨 천열수 변질작용의 시기 직후, 즉 쥬라기 초기에 해당되는 것으로 해석된다. 조선 누층군의 응기 및 풍화${\cdot}$ 침식의 시점을 시사하는 이 같은 표성변질 양상은 산소가 풍부한 표층수가 하강하는 환경 하에서 석회질 모암 내에서 화학적 용탈과 확산 방식으로 작용한 것으로 여겨진다.

• 한국광물학회지
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• 제24권2호
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• pp.101-110
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• 2011

숯은 제조 및 활용과정에서 연소를 통해 함유된 성분들을 방출한다. 연소는 숯의 화학조성뿐만 아니라 숯의 표면 물성변화를 초래하고 다른 성분을 흡착하기 쉬운 상태로 변형시키기도 한다. 본 연구에서는 국내에서 시판되는 4종 숯에 대하여 화학적, 열적안정성과 중금속 및 유기유해물질의 거동 연구를 수행하였다. 상온에서 $400^{\circ}C$까지 열중량분석(TGA)과 시차주사열량계를 이용한 연소에 따른 중량변화와 관련된 물질거동 연구를 수행하였다. TGA 분석결과 대부분 시료에서 $200^{\circ}C$ 이전 약 10% 중량이 감소하였으며, $200^{\circ}C$ 이전에 잔류유기물과 가스상 물질이 소실되는 것을 알려준다. 열분석에 의한 질량 감소는 천연숯과 인공숯에서 다르게 측정되었다. 천연숯 K1, C1 에서는 $400^{\circ}C$까지의 가열 반응결과 약 15% 중량 감소가 있었으며, 인공숯 K2, C2의 경우 약 20%의 중량 감소가 있는 것으로 검출되었다. 가열에 의한 $400^{\circ}C$ 이하 중량감소는 주요 유기물과 VOC의 소설에 기인하는 것으로 나타났다. 화학조성분석에 근거한 X-선 회절분석을 실시하였다. 분석결과 첨가제인 Ba이 $Ba(NO_3)_2$ 및 $BaCO_3$ 등의 형태로 $NaNO_3$와 함께 숯에 다량 존재하는 것으로 분석되었다.

• 자원환경지질
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• 제57권4호
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• pp.387-396
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• 2024

고준위방사성폐기물(High-level radioactive waste, HLW) 지층처분은 지하 심부의 안정한 지층에 폐기물을 영구 격리하는 것이다. 전 세계적으로 고준위방사성폐기물의 지층처분 암종으로 결정질암과 더불어 낮은 투수성을 가지며 이온을 흡착하여 핵종의 이동을 억제할 수 있는 점토광물을 다량 포함하는 이암(실트암과 점토암)이 고려되거나 선정 되고 있다. 국내의 다수 육상퇴적분지에 이암이 분포되어 있으나 지층처분 암종 평가를 위한 암상 및 광물학적 연구는 매우 부족한 상황이다. 본 연구에서는 한국지질자원연구원에서 지층처분 암종 평가를 위하여 시추한 진주층 시추공(JBH-1, 7-754 m)의 이암의 분포 양상과 광물 조성을 연구 하였다. 더불어 고준위방사성폐기물 처분장으로 선정되어 다학제적 연구가 진행 중인 스위스 Opalinus Clay와 비교 분석하였다. 40% 이상의 점토광물을 포함하는 점토암은 진주층 시추공의 상부(7-350 m)에 두꺼운 두께로 다수 협재하는 특징을 보인다. 진주층 점토암의 점토광물 특성은 심도에 따른 변화를 보이지 않으나 장석 및 탄산염 광물의 함량과 조성은 차이를 보인다. 이러한 광물 특성 변동은 핵종 거동에 영향을 미치는 공극수의 조성과 암석역학적 특성 등에 심도별 차이를 야기할 수 있다. 진주층 점토암의 점토광물 함량은 Opalinus Clay와 유사하나 점토광물 조성에서 차이를 보인다. Opalinus Clay는 스멕타이트/일라이트 혼합층 광물을 포함하는 반면에 진주층 점토광물은 높은 매몰 온도에서 변질되어 형성된 일라이트가 우세하게 관찰된다. 본 연구 결과들은 국내 고준위방사성폐기물의 지층처분 암종 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제16권1호
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• pp.33-47
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• 2003

국내산 벤토나이트의 유변학적 특성과 그 규제 요인을 파악하기 위해서 각종 응용광물학적분석과 체표면적, 입도분포, 팽윤도 및 점성도를 측정하였다. 비교적 저품위(몬모릴로나이트 함량:30∼75 wt%)를 이루는 국내산 Ca-형 벤토나이트들은 2∼4 $\mu\textrm{m}$의 입도를 갖고 대부분 반자형의 엽상 결정체를 이룬다. 현탁액 상에서 벤토나이트 광물성분들의 입도 분포는 대체로 10∼100 $\mu\textrm{m}$ 범위에서 높은 빈도를 보이고 전체적으로는 다소 복잡한 이중적인 분포양상을 나타낸다. 이 같은 양상은 제올라이트질 벤토나이트에서 보다 심하게 나타난다. 이 벤토나이트들의 EGME 체표면적은 $269∼735\m^2$/g의 값의 범위를 갖는 것으로 측정되었다 이 체표면적 값은 몬모릴로나이트의 함량, 수분함량 및 CEC 수치와 대체로 정비례하는 관계를 나타낸다. 제올라이트질 벤토나이트가 제올라이트를 함유하지 않는 것보다 전반적으로 약간 높은 체표면적 갈을 갖는다. 국내산 벤토나이트들은 전반적으로 낮은 팽윤도와 점성도를 나타낸다. 2∼5 wt%의 $Na_2$$CO_3$첨가에 의해서 유발된 국내산 벤토나이트들의 팽윤도 향상 최대치는 몬모릴로나이트의 함량과 불순물, 특히 제올라이트의 함유정도에 따라 250∼500%수준인 것으로 측정되었다. Na치환능력이 강한 제올라이트를 함유하는 벤토나이트의 팽윤도 향상에는 좀더 많은 양의 $Na_2$$CO_3$가 소요된다 점성도에 있어서는 장석의 함량이 높고 상대적으로 낮은 입도와 결정도를 갖는 벤토나이트들이 비교적 높은 수치를 보이는 경향이 있다. 또한 현탁액의 pH가 상대적으로 높은 수치를 보이는 시료들이 대체로 점성도가 높은 것으로 나타난다. 그렇지만 벤토나이트의 주요한 유변학적 특성들인 팽윤도와 점성도는 몬모릴로나이트의 함량이나 평균 분산입도와는 뚜렷한 일률적인 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타난다. 이에 비해서 팽윤도는 벤토나이트의 광물조성, 표면전하 특성, 입도 및 형상 등의 물리화학적 성향을 포괄하는 체표면적 수치와 대략적으로 반비례적인 관계를 보인다 따라서 벤토나이트 현탁액에서의 유변학적 특성은 몬모릴로나이트의 표면전하 특성, 형태, 입도 및 조직 등의 차이에 의해서 달라지는 점토 입자들의 응집특성 및 취합결정체의 형상에 주로 규제되고, 제올라이트와 같은 미세한 불순 광물성분들의 영향도 부수적으로 관여되는 복합적인 성향인 것으로 해석된다.