간행물
광물과 암석 KCI 등재 Korean Journal of Mineralogy and Petrology 韓國鑛物學會誌
- 발행기관 한국광물학회
- 자료유형 학술지
- 간기 계간
- ISSN 1225-309X (Print)2288-7172 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2023
- 주제분류 자연과학 > 지질학 자연과학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 460DDC 549
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제21권 제3호 (2008년 9월) 11건
1.
2008.09
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최근 들어 비소오염에 대한 환경적 관심이 증대되면서, 세계적으로 비소에 대한 음용수 기준이 강화되고 있으며, 국내적으로도 비소로 오열된 지하수 덴 토양의 출현 빈도가 높아지면서 비소 오염과 그에 대한 처리 및 대책이 주요한 환경적 관심사로 대두되고 있다. 지중에서 비소의 거동은 주로 산화물들과 점토광물에 의하여 제어되는데, 특히 철(산)수산화물이 가장 효과적으로 비소를 제어하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 철(산)수산화물들 중 2-line ferrihydrite가 비소의 거동에 어떠한 영향을 미치는가를 파악하기 위하여 수행되어졌다. 다양한 비소 화학종들 중 자연 상에서 발현 빈도수가 가장 큰 3가 비소(아비산염)와 5가 비소(비산염)가 2-line ferrihydritc와 어떠한 흡착 특성을 갖는지 비교하여 연구하였다. 비소의 흡착제로 실험실에서 제조되어 이용된 2-line ferrihydrite는 10~200nm의 작은 나노 크기, 247m2/g의 비교적 큰 비표면적, 다른 철(산)수산화물보다 높은 8.2의 영전하 pH 등을 갖는 것으로 나타났는데, 이러한 2-line ferrihydrite의 대표적인 물리화학적인 특성들은 비소의 흡착제로서 매우 적합한 것으로 조사되었다. 평형흡착 실험결과, 3가 비소가 5가 비소보다 월등히 높은 흡착력을 보였으며, 3가 비소는 pH 7.0, 5가 비소는 pH 2.0에서 가장 놀은 흡착력을 보이는 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 12.2를 제외하고는 pH에 따른 흡착량이 크게 차이를 보이지 않은 반면, 5가 비소는 pH가 증가함에 따라 흡착량이 현격하게 갈소하는 것으로 나타났다. pH에 따른 비소의 흡착특성을 보다 더 자세하게 초찰한 견과, 3가 비소는 pH 8.0까지는 흡착량이 증가하다가 pH 9.2 이상에서는 흡착량이 급격하게 같소하는 것으포 나타났다. 5가 비소의 경우에는 pH가 증가할 수록 비교적 일정하게 흡착량이 갉소하는 것을 알 수 있었다. 이렇게 비소 화학종에 따라서 상이한 흡착특성을 보이는 이유는 pH에 따른 각 비소 화학종의 화학져 존재 형태(chemical speciation)와 2-line ferrihydrite의 표면전하의 변화 등이 복합적으로 작용하기 때문인 것으로 사료된다. 각 비소 화학종과 2-line ferrihyite와의 흡착특성을 반응속도론적 관점에서 고찰한 결과, 대부분의 비소종들이 2시간 이내에 흡착이 거의 완료되는 것으로 나타났으며, 두 종류의 비소 화학종과 2-line ferrihydrite의 흡착 반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모댁은 power function과 elovich model인 것으로 조사되었다.
2.
2008.09
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강원도 영월 및 경북 봉화의 견운모광상은 화강암질 마그마의 알카리치환작용에 의한 광상으로 추정된다. 견운모광체는 캠브리아-트라이아기에 관입한 안주상의 우백질 화강암체 내에 배태되어 있으며, 이들 암주는 각기 시대미상의 페그마타이트질 미그마타이트와 선캠브리아기의 홍제사화강 암류를 관입하고 있다. 고생대 최하부층인 장산규암층은 열수작용 중에 그 방출을 막는 덮개역할을 하였으며, 견운모광상은 태백지향사 형성시에 생성된 함백향사의 남단 및 남동단에 각기 위치한다. 우백질 화강암류는 전기석을 가지는 페마타이트를 흔히 포함하며, 대체적으로 K 및 Na-장석류가 풍부하며, 광체는 암체의 상부 및 가장자리로 가면서 흔히 확인되며, 고품위광체는 거의 순수한 견운모 단일광물로 구성되는 초그라이젠화를 나타내기도 한다. 화학분석에 의하면, Na2O 및 K2O함량이 2.00~7.03wt%로서 그라이젠화가 뚜렷하지만 CaO는 0.05~4.51wt%로서 알비타이트화는 미약하다. 영월 지역은 견운모와 함께 납석이 포함되므로 대현지역에 비하여 열수의 온도 등이 더 높았음을 암시한다. 태백산지역에는 그라이젠형광상으로 석석이 산출되었었고, 광상형성에 유리한 탄산염암의 분포가 넓으므로 중석, 휘수연 등의 감속원소와 함께 Be, Nb, Li 및 희토류원소류 등의 산출이 기대되며 이들에 대한 연구가 기대된다.
3.
2008.09
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카올리나이트(kaolinite) 분말의 티타니아(Titania, TiO2) 포팅을 위한 출발물질로서 인도네시아산 카올리나이트와 티타늄-아이소프로폭사이드(titanium isopropoxidc, TIP)가 사용되었으며, 실험은 졸-겔법(sol-gel method)으로 수행되었다. 또한 강매로서 에탄올이, 가수분해 반응을 위해 물이 사용되었으며 촉매로서 염산을 첨가하였다. 카올리나이트 분말의 소성여부에 따른 영향을 검토하기 위해 카올리나이트와 메타카올리나이트(metakaolinite)를 대상으로 각각 실험하였으며, 반응 혼합물의 몰비, 교반시간, 숙성시간, 결정화 시간과 온도의 변화에 따른 티타니아 결정도를 검토하였다. 실험조건 TIP 0.1 몰(mol), 물 0.15 몰, 염산 0.005 몰, 에탄을 100 ml, 카올리나이트 50 g, 교반 4시간, 숙성 24시간, 결정화온도 1050℃, 결정화 2시간에서 가장 높은 아나타제 결정도 17.61%를 나타냈다. 결정화온도의 변화에 따른 아나타제 결정도 분석결과, 카올리나이트와 메타카올리나이트 분말에 코팅된 티타니아는 1050℃와 1200℃에서 각각 37.61%, 17.39%로 최고의 결정도가 관찰되었다. 즉, 카올리나이트 분말에 코팅된 티타니아가 메타카올리나이트에 비해 더 낮은 온도에서 더 높은 결정도를 나타냈다.
4.
2008.09
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몽골 서부 할잔-부룩테이 알칼리 복합체에서 산출되는 페그마타이트는 Nb-Y-Zr-F의 부화가 특징적인 NYF 유형의 함희유금속 페그마타이트이다. 이들 함희유금속 페그마타이트는 할잔-부룩테이 섬장암 및 알칼리 장석 화강암의 분화물로서 알칼리 화강암류에 비해 십 배 이상의 희유금속이 농집되어 있다. 할잔-부룩테이 함희유금속 페그마타이트의 경제성은 페그마타이트맥의 연장성 및 국부적 품위 변화에 의해 좌우될 것으로 생각된다.
5.
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조선시대에 녹색 광물 안료로 사용되었던 "뇌록(磊綠)"은 경북 포항시 장기면 뇌성산에서 제 4기 현무암질 화산쇄설암 내에 맥상 또는 공극충진상으로 산출되며, 주 구성광물은 셀라도나이트(celadonite)로 소량의 녹니석/스멕타이트 혼합층광물과 모데나이트 및 단백석을 함유한다. 뇌록의 원석인 뇌록석은 주로 수백 μm~수십 μm 크기의 미세한 셀라도나이트라는 일종의 점토광물로 구성되어 있으며, 수 μm 이하의 작은 입자들은 응집현상을 보여준다. 입자크기가 71μm 이하로 감소하면서 그 착색율은 월등히 증가하였다. 은폐력은 입자 크기가 0.2~0.3μm일 경우 최대값을 나타내었으며, 초미분인 200 nm 이하에서 투명도가 최대값을 보였다. 내광성과 항균성은 일반안료와 비교했을 때 뛰어난 효과를 보여준다. 현존 단청 기술을 접목한 전색제 채색 실험 결과 32μm 이하의 입도에서 가장 양호한 도색효과를 보여주고, 이상의 입도에서는 도색이 불가능하였다.
6.
2008.09
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SiO2를 함유한 테트라에시실란(Tetracthoxysilanc: TEOS)과 알루미늄-섹-버트옥사이드(alumimum-sec-butoxide: ASB)를 출발물질로 이용하여 100℃ 이하에서 결정성이 양호한 이모골라이트를 합성하였다. 합성실험은 환류장치가 부착된 둥근 플라스크에서 연속교반하면서 수열법으로 수행하였다. 이때, 화학조성은 Al2O3/SiO2 = 1의 조건이었다. TEOS와 ABS의 농도 0.5 M의 조건에서 합성된 이모골라이트의 분말 X-선 회절 분석결과. d = 22.4. 9.5 등에서 회절선들을 관찰할 수 있었고, DTA/TG 분석견과에서는 68℃에서 탈수반응에 의한, 그리고 249℃에서 탁수산화 반응에 의한 흡열반응이 관찰되었으며 중량손실은 약 41%이었다. 또한, 합성된 이모골라이트는 Si-O-Al 신축진동(953과 993cm-1)과 O-Si-O 굽힘 진동(562cm-1)에 의해서 미약하고 비대핑형의 피크 분리가 관찰되었고, TEM 분석결과, 이모골라이트 결정은 섬유상이었으며 거리줄 모양의 네트워크 구조를 보였다.
7.
2008.09
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해양퇴적물 전체 시료 내에 존재하는 각 점토광물의 함량비(전대광물조성)와 점토광물들만을 100%로 환산했을 때 각 점토광물의 함량비(상대광물조성)를 구한 후, 지도에 도시하여 그 분포 양상을 비교하여 보았다. 시료는 한국해양연구원의 2001년 황해 2차 탐사에서 채취된 86개 표층 퇴적물 시료를 사용하였으며, 정량X선회절분석법을 이용하여 광물조성을 구하였다. 황해 표층 퇴적물은 주구성광물(석영 평균 44.7%, 사장석 15.9%, 알카리장석 13.9%. 각섬석 2.8%), 점토광물(일라이트 15.3%, 녹니석 2.6%, 카올리나이트 1%), 탄산염광물(방해석 1.7%, 아라고나이트 0.6%) 등으로 구성되어 있다. 점토광물들은 대체로 황해의 가장자리에 적은 분포를 보이고 산동반도 남동쪽에서 제주도 남서쪽을 연결하는 해역에서 높았으며, 세립질 퇴적물의 분포와 거의 일치하는 경향을 나타낸다. 점토광물들의 합을 100으로 가정하고 구한 점토광물의 평균 상대광물조성은 일라이트, 녹니석, 카올리나이트가 각각 80.3%, 14.9%, 4.8%이다. 점토광물들의 상대광물조성을 이용하여 나타낸 분포 양상은 절대광물 조성을 이용하여 구한 그것과 많은 차이를 보이며, 점토광물을 많이 포함하고 있는 세립질 퇴적물의 분포경향과도 정의 상관관계를 보이지 않는다. 그러므로 점토광물들만을 대상으로 상대광물조성을 구하여 퇴적물 근원지 해석 등에 이용할 때에는 상당히 신중을 기한 필요가 있는 것으로 판단된다.
8.
2008.09
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의성 옥동광산에 적치되어 있는 광미는 미세분말로 이루어져 있으며, 주 구성광물은 황철석, 섬아연석, 녹니석, 일라이트, 사장석, 스멕타이트, 석고 등이다. 점토광물 중 스멕타이트는 광미 적치장 상부에 집중되어 있고 하부로 갈수록 녹니석이 증가한다. 석고는 광미 적치장 표면에 주로 나타나는데 이는 광미와 반응한 침출수가 증발하면서 침출수에 포함된 Ca와 SO4가 반응하여 침전된 증발잔류물로 추정된다. 전자현미경 관찰 결과 광미에 포함된 섬아연석은 표면뿐만 아니라 내부까지 풍화되어 있는 것으로 보아 오랜 시간동안 지하수와 반응하여 다량의 Zn과 SO4를 침출수에 부가되었을 것으로 추정된다.
9.
2008.09
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리트벨트 분석법과 저온에서 측정한 방사광 가속기 분말회절 자료를 이용하여 CFC-13 (CF3Cl; chlorotrifluoromethane) 분자체가 흡착된 제올라이트 Na,K-LSX (low-silica X or synthetic faujasite)의 구조분석을 수행하였으며, supercage 내의 6-ring주변에 CFC-13 분자체의 불소 원자와 LSX 제올라이트의 나트륨 양이온 간의 결합이 일어남을 확인하였다.
10.
2008.09
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수열법에 의하여 합성된 헥토라이트의 물리화학적 특성을 연구하였다. 조건에 따른 저면간격의 변화양상을 관찰하기 위하여, 가열실험, pH 변화실험 및 유기용매 치환 실험을 수행하였으며, 헥토라이트의 특성평가를 위하여 IR 및 CEC, MB, 팽윤도, 비료면적 등을 측정하였다. 또한 헥토라이트의 기능성 향상을 위한 타물질과의 혼합 가능 고액비를 측정하였다. 가열 실험결과, (001)면의 저면간격은 12.63 a (상온)으로부터 10.19 a (650℃)으로 감소하였고, pH 7인 경우 가장 낮은 저면간격(13.33 a)을 보인 반면, 이를 기준점으로 pH 〉 7과 pH 〈 7인 영역에서 점차 증가하는 추세를 보였다. 유기용매 치환 시, (001)면의 저면간격은 디에틸에테의(12.86 a), 아세토니트릴(13.31a), 메칠알콜(13.59 a), 에칠알콜(14.05 a), 아세톤(15.69 a) 및 에틸렌 글리콜(17.42 a) 순으로 증가하였다. IR 분석 결과, 기존 타연구자들의 결과와 일치하였으며, 치토라이트의 CEC, MB, 팽윤도 및 비교면적은 각각 105 cmol/, 80 cmol/kg, 68~74ml/2g 및 213m2/g이었다. 또한 헥토라이트의 기능성 향상을 위한 타물질과의 혼합 가능비(헥토라이트/증류수)는 2/100 이하임을 확인하였다.
11.
2008.09
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비정질 규산염 나노입자는 지각에 풍부한 규소와 산소로 이루어진 비다공성 나노입자로서 광물학을 포함한 지구환경과학과 산업적 측면에서 모두 중요한 물질이다. 본 연구에서는 1H과 29Si MAS NMR분광분석을 통해 7 nm와 14 nm 규산염 나노입자의 규소와 수소 원자 환경을 측정하고, 입자 크기에 따른 규산염 나노입자 원자 환경 변화를 규명하였다. NMR 스펙트럼의 화학적 이동 값의 이론적 배경을 이해하기 위해 양자화학계간을 통해 Si3O6H6, Si4O5H10, Si5O4H12 분자계간모델의 화학 차폐를 계산하였다. 29Si MAS NMR의 결과, 이중 실라놀(geminal silanol)과 단일 실라놀(single silanol), 실록산(siloxane) 구조의 Si 원자 환경에 해당하는 Q2, Q3, O4가 구분되어 나타나며 입자 크기에 따라 Q2, Q3, O4가 7 nm규산염 나노입자에는 7±1%, 27±2%, 66±2%, 14 nm 규산염 나노입자에는 6±1%, 21±2%, 73±2%의 분포를 갖는다. Q2, Q3 구조는 나노 입자의 표면적에 대부분 존재하는 것으로 예상되었으나, 두 규산염 나노입자의 표면적 차이에 비해 Q2, Q3 양의 차이가 적으며, 이는 입자 표면 뿐 아니라 입자 내부에도 Q2, Q3 구조가 존재함을 의미한다. 1H MAS NMR 스펙트럼은 물리흡착 된 물(physisorbed water), 수소결합 된 수산기(hydrogen bended silanol), 비 수소결합 된 수산기(non-hydrogen bonded silanol)를 구분하여 나타낸다. 14 nm 비정질 규산염 나노입자에 비해 7nm 나노입자에 약 3.4 배의 수소 원자가 존재하며, 더 강한 수소결합 세기를 갖는다. 전체 수산기 중에서 비 수소결합 된 수산기가 차지하는 비율이 7 nm 규산염 나노입자 보다 14 nm 규산염 나노입자에서 더 높으며, 이는 수소 원자간의 상대적 거리(proximity)가 14 nm 임자에서 더 긴 것을 지시한다. 본 연구결과를 통하여 현재까지 알려지지 않은 규산염 나노입자의 입자의기에 의한 다양한 원자 구조의 변화를 규명하였다.
