• 자원환경지질
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• 제45권6호
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• pp.661-672
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• 2012

국내 육상 이산화탄소 지중저장 후보지 중 하나로 거론되고 있는 경상분지 사암에 대하여 초임계$CO_2$ 주입에 의한 사암의 용해반응을 규명하는 실내 실험을 실시하였다. 초임계$CO_2$로 존재하는 지중저장 온도/압력조건(100 bar와 $50^{\circ}C$)을 재현한 스테인레스 셀(용량 110 ml) 내부에 지하수를 주입한 후, 공극률이 다른 3 종류의 경상분지 사암 시료에 대하여 슬랩으로 제작하여 표면을 폴리싱한 후 고압셀 하부에 고정시켜 지하수에 잠기게 하였으며, 초임계$CO_2$를 주입한 후 60 일 동안 지하수 용존 이온 농도 변화, 질량 변화, 광물의 평균 표면 거칠기 변화를 측정하였다. 사암의 물성 변화 실험에서는 채취한 3 종류의 경상분지 사암들을 원통형 코어 형태로 가공하여 대형 고온고압탱크(2 liter 용량)에 고정시켜 30 일 동안 반응 시킨 후 공극률, 건조밀도, 탄성파 속도, 일축압축강도 등을 측정하여 용해반응에 의한 사암의 물성변화를 규명하였다. 반응 시간에 따른 사암 코어의 무게를 측정하여 질량 변화에 따른 1차 용해반응 상수값($k_d$)을 계산하였으며, 이 용해상수를 이용하여 단위면적($cm^2$) 당 1 g의 사암시료가 완전히 용해되는데 걸리는 용해시간을 계산하였다. 사암 슬랩을 이용한 지중저장 조건에서 초임계$CO_2$-사암-지하수 반응 실험 결과 $Ca^{2+}$, $Na^+$의 용해반응이 활발하게 일어나는 것으로 나타나, 이들 함량이 높은 사장석, 방해석 등을 중심으로 사암의 용해반응이 일어남을 알 수 있었으며, 반응 30 일 후 초기 A사암 슬랩 무게의 0.66%가 반응에 의해 용해되었다. 경상분지 사암의 물성 변화 실험 결과, $CO_2$ 반응 30 일 동안 B사암과 C사암의 공극률은 초기 공극률 기준 16.2%와 7.4% 증가하는 반면, 건조밀도, 탄성파 속도 그리고 일축압축강도는 감소하는 경향을 보였으며, 이 결과는 초임계$CO_2$와 반응하여 암석의 용해반응에 의한 물성변화가 짧은 시간 동안 활발히 일어나고 있음을 의미한다. 계산된 용해반응상수값($k_d$)으로부터 B사암과 C사암의 경우 사암에 주입된 $CO_2$에 의하여 단위면적($cm^2$)당 1 g이 용해되는데 각각 평균 1,532 년과 329 년이 걸리는 것으로 나타나, $CO_2$ 지중저장 시 사암의 용해반응이 짧은 시간동안 활발히 일어날 수 있음을 입증하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1175-1184
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• 2022

The pore structure of uranium-bearing sandstone is one of the critical factors that affect the uranium leaching performance. In this article, uranium-bearing sandstone from the Yili Basin, Xinjiang, China, was taken as the research object. The fractal characteristics of the pore structure of the uranium-bearing sandstone were studied using mercury intrusion experiments and fractal theory, and the fractal dimension of the uranium-bearing sandstone was calculated. In addition, the effect of the fractal characteristics of the pore structure of the uranium-bearing sandstone on the uranium leaching kinetics was studied. Then, the kinetics was analyzed using a shrinking nuclear model, and it was determined that the rate of uranium leaching is mainly controlled by the diffusion reaction, and the dissolution rate constant (K) is linearly related to the pore specific surface fractal dimension (D_S) and the pore volume fractal dimension (D_V). Eventually, fractal kinetic models for predicting the in-situ leaching kinetics were established using the unreacted shrinking core model, and the linear relationship between the fractal dimension of the sample's pore structure and the dissolution rate during the leaching was fitted.

• 동굴
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• 제34권35호
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• pp.78-104
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• 1993

Analysis of one sinkhole, the Dodgeville sinkhole, developed in Ordovician dolostones in the Driftless Area of Wisconsin in the Upper Midwest'd Driftless Area reveals homogenous clayey sediment fills reflecting a range of dissolutional processes during the Quaternary or Pre-Quaternary. Granulometric analysis, graphical moments statistics, carbonate minerals, ana sand grain lithology were used to differentiate sinkhole sediment sources and modes of accumulation. Sediments in the dolostone sinkholes developed by dissolution. Sediments contain two major types of sediments : residual redish clay( autogenic sediments) and aeolian silt (allogenic sediments). The massive clay is generated from the weathered dolostone bedrocks as a in situ materials. The loessial silt is mostly derived from transportation of the surrounding surface materials, with some evidences of penetrated deposition. Unlike the collapsed sandstone sinkholes (Oh et al., 1993), dolostone sinkholes reveal homogenous, autogenic clay materials, and a geochemical composition indicative of in situ autogenic karstification. Dolostone sinkhole si1ts (26.9%) and sands (34.9%) are derived from weathered Plattevi1le-Galena dolostones, and contain high carbonate(37.5%), chert (57.2%) and lead ore (3%). Graphical moments statistics for sorting, skewness, and kurtosis indicate that sand grains from dolostones were derived entirely from local bedrock by in situ dissolution. Upper sinkhole sediments are pedagogically very young as carbonate is unleashed. Materials of the sinkhole sediment are definitely inherited from internal dolostones by dissolution and weathering, because not only a granulomatric comparison of dolostone and sandstone sediments demonstrates that they have heterogeneous paticle size distributions, but also 1ithologic analyses displays they differ completely.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.29-38
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• 2005

It is important to understand groundwater conditions such as recharge, flow and hydrochemical process occurred within an aquifer for groundwater protection and groundwater resource management. Groundwater from the Triassic Sherwood Sandstone aquifer of North Yorkshire has been used for industrial purposes and domestic water supply. Tn order to understand the processes affecting groundwater chemistry and identify the sources of high chloride, sulphate and nitrate concentrations hydrochemical and isotopic measurements were carried out. Hydrochemical and isotopic measurements indicated that five groundwater types exist within the Sherwood Sandstone aquifer of study area. The results of hydrochemical and isotopic measurements showed that older groundwaters have different hydrochemical and isotopic characteristics from recent recharge water. It was also found that water-rock interactions are the dominant mechanism controlling the ${\delta}^{13}C$ composition of dissolved inorganic carbon, the ${\delta}^{34}S\;and\;{\delta}^{18}O$ composition of dissolved sulphate and the strontium isotope ratios ($^{87}Sr/^{86}Sr$) in recent recharge water and old groundwater. Several abstraction boreholes within the Selby wellfield have been contaminated by saline water. The isotopic data of saline groundwater samples taken from these abstraction boreholes indicate that saline waters are derived from the dissolution of the Triassic evaporites within the Mercia Mudstone.

• 한국석유지질학회지
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• 제3권1호
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• pp.16-27
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• 1995

전기마이오세의 템블러층은 캘리포니아의 케틀만노스돔 유전에서 중요한 사암의 저류층을 이루고 있다. 이 층의 사암은 대부분이 아코스의 성분을 가지나 최하부에는 많은 화산암의 암편이 함유되어 있다. 템블러층 사암에서 장석이 변질작용을 받기 이전에 일어난 속성작용의 단계를 순서대로 열거하면 초기의 방해석, 백운석, 석영, 알바이트, 녹니석과 스멕타이트의 혼합층 점토광물, 스멕타이트와 무수석고의 교질작용이 일어났다. 장석과 관련되어 일어난 속성작용으로는 사장석의 알바이트화작용, 후기의 방해석과 러몬타이트의 교질작용과 교대작용, 사장석의 용해, 카올리나이트의 교질작용이 있다. 사장석의 알바이트화작용과 후기의 방해석과 러몬타이트의 교질작용은 템블러층사암이 온도 약 130도 정도로 가장 깊이 매몰되었을 때 일어났다. 사장석 중 화산기원의 사장석이 선택적으로 알바이트화작용을 받았다. 이 사암층에 일어난 대부분의 속성작용은 약 1백만년 전에 일어난 이 층의 융기 이전에 일어났다. 융기를 할 때부터 석유가 배태되기 이전에 사장석의 용해와 카올리나이트의 교질작용이 일어났다. 이 때의 속성작용은 카올리나이트가 사장석이 용해되는 장소 바로 옆에 일어난 점으로 미루어 볼 때 아마도 지구화학적으로 폐쇄된 환경에서 일어났음을 짐작할 수 있다. 이 층이 가장 깊이 매몰이 일어났을 당시 알바이트화작용을 겪지 않았던, 화산기원 사장석의 변질을 받지 않은 부분과 약간의 심성암 기원의 사장석이 선택적으로 용해되어 사장석의 용해공극을 형성하였다. 사장석의 용해작용과 탄산염과 무수석고 교질물의 용해작용이 일어나 이차공극이 형성되었는데, 이차공극은 유기물의 카타제네시스동안 발생한 유기산이 함유되 어 있는 산성의 공극수에 의하여 형성된 것으로 해석된다.

• Geosciences Journal
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• 제22권6호
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• pp.1015-1026
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• 2018

This paper aims to investigate the good reservoir quality and hydrocarbon potentiality of the Khatatba Formation, Qasr Field in the Shoushan Basin of the North Western Desert, Egypt by combining results from log-based petrophysical analysis, petrographic description and images from scanning electron microscope (SEM). Promising reservoir units are initially identified and evaluated through well log analysis of three wells in the field of study. Petrophysical results are then compared with petrographic and SEM images from rock samples to identify features that characterize the reservoir quality. Well log results show that Khatatba Formation in the study area has good sandstone reservoir intervals from depths ranging from 12848 ft to 13900 ft, with good effective porosity records of 13-15% and hydrocarbon saturations of greater than 83%. Petrographic analysis of these sandstone reservoir units indicate high concentrations of vacant pore spaces with good permeability that can be easily occupied by hydrocarbon. The availability of these pore spaces are attributed to pore-enhancing diagenetic features, mainly in the form of good primary porosity and dissolution. SEM images and EDX analysis confirmed the presence of hydrocarbon, therefore indicating a good hydrocarbon-storing potential for the Khatatba Formation sandstones.

• 자원환경지질
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• 제35권1호
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• pp.55-66
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• 2002

태백지역 동해광산 일대는 여러 개의 폐광된 탄광들이 있다. 연구지역에는 소로천과 사내천의 두 개의 하천이 있으며 산성광산배수의 유입으로 인하여 하천의 바닥에 적갈색, 황갈색 및 흰색의 침전물이 형성된다. 동해탄광 주위의 암석은 크게 석회암, 사암 셰일로 구분된다. 산성광산배수의 근원이 되는 폐석은 주로 황철석과 녹니석으로 구성되며, 석회암은 방해석과 약간의 돌로마이트, 사암은 석영과 일라이트, 셰일은 엽납석과 석영, 녹니석을 포함한다. 산성광산 배수가 유입되는 하천은 Fe, Ca, Ma, Al, Si, SO$_{4}$ 등이 비 오염하천 보다 높게 나타난다. 산성광산배수 지역에서 높은 함량을 나타내는 Ca는 방해석, Mg, Al Si는 주로 녹니석, 엽납석과 같은 알루미노규산염 광물에 의해 Fe와 SO$_{4}$는 황철석의산화에 의해 하천수에 부가된 것으로 추정된다. 초기 침출수나 상류지역 하천수의 Fe, Al, Si, SO$_{4}$의 함량이 높게 나타나지만 하류로 갈수록 낮아지는 경향이 있다. 이것은 비 오염하천수의유입에 의한 희석효과와 하천수의 지구화학적 환경 변화에 따라 하천의 바닥에 산화/수산화물이나 황산염광물로 침전되기 때문인 것으로 추정된다.

• 암석학회지
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• 제7권2호
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• pp.132-145
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• 1998

삼척탄전 장성일대에 분포하는 하부페름기 장성층은 사암, 셰일, 탄질 셰일, 및 석탄층이 교호하는 함탄쇄설성 윤회층이다. 이들 장성윤회층내의 사암에 대한 광물조성과 속성상의 연구를 통해 장성층 사암내 속성작용을 이해하기 위한 퇴적암석학적 연구가 시행되었다. 장성윤회층 사암은 60%의 석영(대부분 단결정질 석영)과 36%의 기질 및 교질물로 구성되며, 소량(<4%)의 장석, 암편 및 부수광물이 나타난다. 주요 구성광물로서 단결정질 석영과 기질 및 교결물로서 점토광물이 높은 함량을 차지함으로써, 장성층 사암은 석영질 기질 사암으로 분류되며, 일부 암편질 사암이 나타나기도 한다. 또, 장성층 사암에는 다짐작용, 석영과성장 및 점토광물(일라이트, 카올리나이트 및 녹니석)에 의한 교결화작용, 주요 구성광물의 용해 및 2차 공극 형성, 파이로필라이트의 침전 등을 포함하는 일련의 속성광물공생이 관찰된다. 이러한 속성광물공생은 장성사암의 주요구성광물과 지층수 사이에 일어났던 유기 및 무기 기원물의 상호 반응이 만들어낸 결과로 이해될 수 있다. 즉, 장성층 사암과 교호하는 탄질 셰일 및 셰일층의 속성작용으로부터 생성된 Si, Al 및 유기산은 셰일수와 함께 사암층내로 이동됨으로써 사암내 지층수를 변화시켰으며 이들 지층수는 사암의 주요구성광물과의 반응으로 사암내 석영과성장 및 카올리나이트, 일라이트 등의 자생 점토광물을 침전시켰다. 또, 파일로필라이트의 형성은 유기-무기 상호반응과 직접적인 관련은 없지만, 장성층 사암내 구성광물과 유기산 및 $CO_2$의 반응은 2차 공극을 발달시키고 외부로부터 실리카 풍부한 용액의 유입을 용이하게 함으로써 파이로필라이트의 형성에 간접적인 영향을 준 것으로 판단된다.암류의 암상과 연대, 그리고 동위원소적 특징은 서남 일본 산인 벨트에 분포하는 화강암의 특징과 잘 일치한다. 4) 온정리 화강암의 Sr-Nd 동위원소비는 경상분지와 서남일본 내대에 분포하는 백악기 이후 암체 중 비교적 초생적인 영역에 해당된다.법별로는 돼지고기를 볶기 ($150{\pm}7^{\circ}C$, 3분) 한 결과 균수는 $10^{6}\;CFU/g$ 수준으로 초기보다 약간 감소하였다. 삶기(20분) 한 결과 $60^{\circ}C$에서는 초기와 같은 $10^{7}\;CFU/g$ 수준, $63^{\circ}C$에서는 $10^{6}\;CFU/g$ 수준으로 볶기에서의 균수와 같게 나타났으며, $65^{\circ}C$에서는 $10^{4}\;CFU/g$ 으로 감소하였다. S. typhimurium에 오염된 돼지고기를 위와 같이 볶은것($10^{6}\;CFU/g$)을 사용하여 잡채를 만든 결과 (소요시간 :10{\pm}2분)균수가 $10^{7}\;CFU/g$으로 증가하여 Salmonella 식중독의 발생 위험성이 더욱 커진 것으로 나타났다. 이러한 결과로 볼 때 돼지고기에서는 S. typhimurium의 증식은 조리과정에 의하여 영향을 받는 것을 알 수 있다. 식중독을 야기할 수 있는 수준으로 오염된 돼지고기를 조리할 때에는 $65^{\circ}C$에서 20분 이상 삶아야만 식중독 발생 예방이 가능한 것으로 사려되었다. 또한 이상과 같은 결과로부터 이 잡채에 대한 위해분석(HA)에서 원재료 고기의 초기

• 자원환경지질
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• 제46권3호
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• pp.221-234
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• 2013

국내 이산화탄소 지중저장 후보지인 포항분지의 심부 대수층 구성하고 있는 사암과 이암을 대상으로 초임계$CO_2$ 반응에 의한 암석의 지화학적/광물학적 풍화를 규명하는 실험을 실시하였다. 고압셀 장치를 사용하여 실험실 규모의 $CO_2$ 지중저장 조건을 모사하였으며, 시추한 포항분지 암석이 미고결 상태임을 감안하여 암석시료는 입자상으로 분쇄하여 시료 30 g과 지하수 100 ml를 고압셀(200 ml 용량)에 넣고 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 총 60일 동안 반응시켜, 초임계$CO_2$ 주입 시 포항분지 심부 사암층과 이암층 내에서 발생하는 초임계$CO_2$-암석-지하수반응을 재현하였다. 반응 후 10일, 30일, 60일 간격으로 시료를 회수하여 암석의 지화학적 풍화 정도를 정량화하기 위한 XRD(X-Ray Diffractometer), BET(Brunauer-Emmett-Teller) 분석을 실시하였고, 암석 슬랩($15mm{\times}40mm{\times}5mm$)을 같은 지중 조건에서 반응시켜 반응시간에 따른 지하수시료의 용존 이온 농도 변화를 ICP/OES로 분석하였다. XRD 분석결과, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 사암과 이암을 구성하는 광물 중 사장석과 정장석(기질의 장석류 포함)의 비율이 가장 크게 감소한 것으로 나타났다. 사암의 경우 점토광물인 일라이트, 스멕타이트, 황철석 비율이 증가하였으며, 이암의 경우 일라이트, 카오리나이트, 칼슘을 함유한 불소인회석 비율이 증가하였다. 반응시간에 따른 지하수 이온 농도 분석결과, 사암과 이암에서 방해석과 장석류의 용해가 가장 활발히 일어나 지하수 내 $Ca^{2+}$, $Na^+$농도가 증가하였다. $K^+$, $Si^{4+}$, $Mg^{2+}$ 같은 이온들의 농도는 반응시간 동안 증가와 감소를 반복하였는데, 이는 암석의 용해와 2차 광물의 침전이 함께 일어나고 있음을 의미한다. 사암과 이암 입자의 비표면적은 반응 60일 후까지 각각 $27.3m^2/g$과 $19.6m^2/g$에서 $28.6m^2/g$과 $26.6m^2/g$으로 증가하였으며, 미세공극의 평균 크기는 각각 $72.6{\AA}$, $96.7{\AA}$에서 $68.4{\AA}$과 $75.8{\AA}$으로 지속적으로 감소하여, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 입자 표면이 용해되면서 미세 공극들이 추가로 형성되어 비표면적이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 포항분지 사암에 $CO_2$를 지중 주입하는 경우, 암석의 용해 및 침전반응에 의한 대상암석의 물성변화가 지중저장의 효율성과 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 입증하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권2호
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• pp.566-574
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• 2023

Investigating the seepage characteristics of the leaching solution in the ore-bearing layer during the in situ leaching process can be useful for designing the process parameters for the uranium mining well. We prepared leaching solutions of four different viscosities and conducted experiments using a self-developed multifunctional uranium ore seepage test device. The effects of different viscosities of leaching solutions on the seepage characteristics of uranium-bearing sandstones were examined using seepage mechanics, physicochemical seepage theory, and dissolution erosion mechanism. Results indicated that while the seepage characteristics of various viscosities of leaching solutions were the same in rock samples with similar internal pore architectures, there were regular differences between the saturated and the unsaturated stages. In addition, the time required for the specimen to reach saturation varied with the viscosity of the leaching solution. The higher the viscosity of the solution, the slower the seepage flow from the unsaturated stage to the saturated stage. Furthermore, during the saturation stage, the seepage pressure of a leaching solution with a high viscosity was greater than that of a leaching solution with a low viscosity. However, the permeability coefficient of the high viscosity leaching solution was less than that of a low viscosity leaching solution.