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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제22권 제4호 (2009년 12월) 15건
1.
2009.12
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경기만 표층퇴적물 시료 96정점에 대하여 고분해능 X선 회절분석기와 Siroquant v3.0 프로그램을 이용하여 광물조성을 구하였다. 연구해역 표층퇴적물은 조암광물이 대부분을 차지하며(석영 63.8%, 사장석 12.9%, 알카리장석 11.7%, 백운모 4.3%, 각섬석 1.2%, 흑운모 0.5%), 점토광물(일라이트 2.4%, 녹니석 1.4%, 카올리나이트 0.4%) 및 소량의 탄산염광물(방해석 0.1%, 아라고나이트 0.3%)로 구성되어 있다. 조립질 퇴적물은 연구해역 북쪽, 남쪽과 중앙부에서 많이 분포하며, 세립질 퇴적물은 연구해역 중앙부 북쪽과 남쪽에 동서 방향으로 긴 형태의 분포를 보인다. 연구해역의 남쪽에는 석영의 함량이 상대적으로 높은 조립질 퇴적물이 퇴적되고, 연구해역 북쪽에서는 사장석, 백운모, 각섬석 등의 함량이 높은 조립질 퇴적물이 퇴적되는 것으로 나타난다. 연구해역 중앙부의 남쪽에는 일라이트의 함량이 상대적으로 높은 세립질 퇴적물이 퇴적되고, 연구해역 중앙부의 북쪽에서는 녹니석과 카올리나이트의 함량이 상대적으로 높은 세립질 퇴적물이 퇴적되는 것으로 나타난다.
2.
2009.12
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카올리나이트 KGa-1b (표준 점토)의 인산염 탈착 특성을 규명하기 위하여 벳치(batch) 흡착-탈착 실험을 실시하였으며, 탈착 과정은 연속추출법에 따라 pH 4에서 시행하였다. 인의 함량은 UV 분광분석기를 시용하여 측정하였으며, 이 때 파장은 820 nm를 이용하였다. 카올리나이트의 인산염 흡착-탈착 반응은 비가역적으로 일어나며, 흡착된 대부분의 인산염은 고착되는 경향을 나타낸다. 인산염 탈착 등온선은 반응 시간이 짧은 경우 프로인드리히 등온선에, 반응 시간이 긴 경우 탬킨 등온선에 더 일치하는 경향을 보인다. 인산염 탈착 반응은 초기의 빠른 반응과, 후기의 느린 반응으로 구분된다. 흡착된 인산염의 농도가 높아질수록 탈착률은 감소하는 경향을 보이며, 탈착 시간이 길어지면 탈착률은 감소하는 경향을 보여준다.
3.
2009.12
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전남지역에서 산출되는 납석은 좁은 의미의 납석(pyrophyllite)뿐 아니라, 고령토, 백운모, 석영 등을 포함하는 저급으로서 상업적으로 도석으로 분류되는 비금속광석류까지 포함한다. 납석광체와 주변 암층에 대한 광물학적 연구를 통하여 비슷한 시기에 분출된 유사한 화산변질물도 지질조건에 따라 납석이 생성되거나, 혹은 고령토로도 될 수 있음을 확인하였다. 납석광상에서는 또 다른 부성분 광물로 다이어스포에 비해 강옥이 흔히 산출되며, 다이어스포는 고령토를 소량으로 포함하는 납석광상에서 좀더 흔하여 강옥으로 가는 중간산물로 추정된다. 납석광상과 달리, 고령토광상에서는 강옥과 다이어스포가 확인되지 않으나, 고령토광체의 상단부에서는 심화점토화작용에 의한 명반석(alunite)의 산출이 흔한 편이다. 연구 지역에서 최하부에 위치한 광체를 포함하는 응회암층은 최상단부에 저색 응회암을 협재하며, 상부로 가면서 규화대층, 담백색 미세 응회암층 및 암설 응회암층 등이 확인되며, 이들 각 암층의 광물조성은 뚜렷한 차이를 나타낸다. 즉, 지질시대가 젊어짐에 따라 납석/고령토함량이 감소하거나 거의 확인되지 않기도 하며, 백운모는 다소 증가하고, 사장석류와 석영은 상대적으로 양은 풍부하나 원래 암석에 포함된 것들이다. 전남지역의 납석/고령토광체는 대체적으로 층리가 뚜렷하여 연장 확인에 어려움이 없기도 하지만, 괴상으로 나타나는 지역에서의 효과적 탐사를 위해서는 암상과 연장성이 확실히 구분되는 지층(건충; key bed)의 선정이 필요하다. 납석/고령토광체의 상부에 오는 규화대층과 저색 응회암층은 야외조사에서 건층으로 이용될 수 있는 특징이 확실하다.
4.
2009.12
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제주도의 화산쇄설성 퇴적암인 신양리층에서 산출되는 motukoreaite와 quintinite-3T를 보고한다. 두 광물은 Mg-Al 층상복수산화물로서 현무암 유리질 입자 사이를 충전하는 극미립판상 입자들의 구상 또는 포도상 집합체로 산출된다. Quintinite-3T의 집합체 외각에 motukoreaite의 판상 입자들이 과성장하여 피복하였다. 두 광물의 X선회절자료와 화학조성은 대체로 문헌에 보고된 값들과 유사하지만, motukoreaite의 Mg/Al 비는 보고된 값보다 조금 크다. 전자현미화학 분석 값으로부터 구한 motukoreaite와 quintinite-3T의 구조식은 각각 Na1.6Ca0.1Mg40.7Al20.7Si0.9(CO3)13.6(SO4)7.4(OH)10856H2O와 Mg3.7Al1.9Si0.2(OH)12(CO3)0.8(SO4)0.23H2O이다. 두 광물은 얕은 바다에 퇴적된 현무암 유리질 입자들이 해수와 반응하여 생성 되었으며, 해저 환경에서 화산쇄설성 퇴적물의 교결 및 고화작용에 기여하였다.
5.
2009.12
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지표-지각환경을 구성하는 지질매체의 구조와 성질의 정량적-체계적 이해를 위한 예비연구로, 매질을 구성하는 입자의 모양, 크기, 충전 밀도가 공극 구조의 특성과 매질의 성질에 미치는 영향을 알아보기 위해 입자의 모양이 구형인 글래스 비드와 모양이 불규칙한 실리카 젤을 이용하여 입자 크기와 공극률이 서로 다른 다양한 다공성 매질을 준비하였고, 핵자기공명 현미영상을 이용하여 약 50 μm의 분해능으로 삼차원 영상을 획득하였다. 분석 결과, 지름 약 0.2~1.3 mm 크기의 입자로 구성된 다공성 매질의 비표면적은 2.5부터 9.6 mm2/mm3, 공극률은 0.21에서 0.38, 투수율은 11.6에서 892.3 D이며, 이는 일반적인 미고결 샌드가 갖는 값의 범위에 해당된다. 비표면적, 공극률, 투수율의 관계는 Kozeny 식에서 예상된 경향과 비교적 일치하였다. 상자집계 프랙탈 차원은 공극률, 비표면적과의 관련성이 높으며, 공극률이 0.29~0.38일 때 비표면적이 약 2.5부터 6.0 mm2/mm3까지 증가할수록 프랙탈 차원이 2.6에서 3.0까지 선형으로 증가하며, 공극률이 0.21~0.28일 때 비표면적이 약 2.5부터 9.6 mm2/mm3까지 증가할수록 프랙탈 차원이 2.5에서 3.0까지 선형으로 증가한다. 실제 다공성 사암에 포함된 유체의 삼차원 구조를 핵자기공명 현미영상으로 영상화하였고, 이에 대한 비표면적은 0.33 mm2/mm3, 공극률은 0.017, 투수율은 30.9 mD, 상자 집계 프랙탈 차원은 1.59로 계산되었다. 본 연구에서 제시된 것과 같이 핵자기공명 현미영상은 다양한 다공성 매질의 삼차원 공극 구조를 영상화할 수 있고, 삼차원 공극 구조에 대한 상자집계 프랙탈 차원은 본 연구에서와 같이 다양한 공극 구조에 대해 분석이 가능하며, 다공성 매질의 이동 특성을 나타내는 매개 변수들과 지진파 감쇠 등에 대한 조절 인자로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
6.
2009.12
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합성 FeOOH-괴타이트 분말시료에 대한 고압실험을 압축성을 검증하기 위해 상온에서 시행하였다. 방사광이용 실험장치에서 대칭다이아몬드 앤빌기기를 각분산회절방법으로 배열하여 실험을 하였다. KT' 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.
7.
2009.12
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옥천층군이 주요 지질인 옥천군 북부지역 지하수 조사 관정에서 지하수 내 비소 농도 범위는 0.0051~0.0887 mg/L이다. 지하수 내 비소의 농도는 주 양이온 및 음이온 등의 주요 수질인자와 뚜렷한 상관관계를 찾을 수 없었을 뿐만 아니라 주요 지질 및 공간분포와도 관련이 없었다. 코어 암석 시료에 대한 박편분석, X-선회절분석, 전자현미분석 결과 황철석, 황동석, 유비철석 등의 황화광물들이 확인되었는데 이러한 황화광물류의 산화가 일차적인 비소의 기원으로 판단된다. 용해도 특성 분석 결과, 방해석(CaCO3), 돌로마이트(CaMg(CO3)2) Magnesite (MgCO3) 등의 탄산염광물들과 포화상태임을 확인하였다. 비소는 일차적으로 함비소 황화광물의 산화에 의해 발생되지만 본 연구 지역과 같이 알칼리 산소 조건(pe+pH〉10)의 지하수 환경에서 이차적으로 탄산염광물과 평형을 이루는 Ca3(AsO4)2(c)와 Mn3(AsO4)2(c) 등의 비소 광물들의 침전과 용해 평형과정이 지하수 내 비소의 최대 농도를 제한할 수 있을 것으로 판단된다.
8.
2009.12
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특정 원자 중심의 정보를 제공해주는 고분해능 고상핵자기 공명 분광분석(NMR)은 현무암질 마그마를 포함한 대부분의 자연계의 다성분계 규산염 용융체의 원자 구조 분석에 적합하다. 본 연구에서는 일차원과 이차원 고상 NMR을 이용하여 현무암질 마그마의 모델 시스템인 CMAS (CaO-MgO-Al2O3-SiO2) 비정질 규산염의 조성에 따른 원자 구조의 변화를 규명하였다. 27Al MAS NMR 실험 결과 모든 조성에대해 [4]Al 피크가 지배적으로 나타나고 이는 Al3+이 네트워크 형성 이온으로 작용한다는 것을 지시한다. XMgO가 증가함에 따라 피크 위치가 음의 방향으로 4.7 ppm 이동하며 이는 조성에서 Si의 상대적인 양이 증가할수록 Q4(4Si)가 증가하는 것을 의미하고 이를 통해 Al 주변의 산소가 모두 연결 산소(BO, bridging oxygen)임이 확인되었다. 17O NMR 실험 결과 비정질 CaMgSi2O6에 있는 비연결 산소의 상대적 양이 CaAl2SiO6에 있는 비연결 산소보다 정성적으로 많은 것이 확인되었다. 모델 사성분계 비정질 알루미노규산염에 대한 17O 3QMAS NMR 실험결과 Al-O-Al, Al-O-Si, Si-O-Si의 연결 산소와 Ca, Mg-NBO의 원자 환경이 구별되며 이 실험 결과는 자연계에서 나타나는 다양한 조성의 다성분계 비정질에 대해서도 이차원 3QMAS NMR 실험을 이용하여 원자구조를 규명할 수 있는 가능성을 제시한다.
9.
2009.12
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CRT 브라운관 패널의 연마과정에서 배출되는 폐연마슬러지로부터 석류석 등의 연마재를 회수하고, 연마성능을 평가하였다. 재활용 부석과 석류석으로 연마한 유리의 평균표면거칠기값(Ra = 0.025μm, = 0.029μm)은 새 연마재로 연마한 유리에서의 값(Ra = 0.039μm, 0.031μm)보다 작았으며 표면의 선이나 홈도 적었다. 루즈의 경우 유리 파편이 혼입되어 연마재로 재활용하기에는 적합하지 않다. 본 기술을 이용하여 폐연마슬러지에 함유된 천연연마재 광물자원인 부석과 석류석을 회수한다면 CRT 유리 연마공정에서 재활용할 수 있고, 슬러지 매립으로 발생되는 처리비용과 환경오염문제를 줄일 수 있을 것이다.
10.
2009.12
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지표에 노출된 폐광미의 산화작용으로 인해 용출된 비소와 중금속들이 광산주변 환경에 심각한 오염을 야기할 수 있다. 본 연구는 황화광물의 산화작용과 이차 광물의 생성 및 변질과 같은 다양한 작용들이 비소의 거동에 미치는 영향을 광물학적 방법을 이용하여 고찰하였다. 연구대상 광미는 강원도 정선군에 위치한 낙동광산에서 채취하였다. 전처리한 광미로부터 자성광물과 비자성 광물을 선별한 후, 현미경 관찰을 통해 광물의 색 및 금속광택에 따라 분류하였고, X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 그리고 전자탐침미세현미경 등과 같은 다양한 기기분석들을 이용하여 광물학적 특성을 조사하였다. 문헌조사에서는 다양한 광석광물이 산출되는 것으로 알려졌지만, 산화 등과 같은 풍화작용으로 인하여 본 연구에서는 일부 광석광물들과 더불어 새롭게 형성된 이차 내지 삼차 광물들을 확인할 수 있었다. 특히 다량으로 존재했다고 알려진 자류철석은 동정되지 않았지만 특징적으로 콜로포옴 형태의 철 (산)수산화광물을 확인하였는데, 이는 자류철석의 큰 반응성으로 인하여 풍화가 급격하게 진행되어 자류철석이 모두 변질된 것을 입증한다. 뿐만 아니라 일차 광석광물인 유비철석의 균열부에 충진한 이차 광물인 스코로다이트를 확인할 수 있었는데 이러한 변질 과정을 통해 용출된 비소가 고정화되는 것으로 판단된다. 또한 이차 광물로 생성된 자로사이트가 다시 변질되어 삼차 광물인 철 (산)수산화광물이 형성되는 것도 관찰할 수 있었는데 이는 다양한 광석광물의 산화작용으로 인해 조성된 초기의 낮은 pH 환경으로부터 pH가 증가하는 환경으로의 전이를 지시한다. 이러한 환경의 변화는 이차 광물들과 주변 모암과의 작용 등에 기인하며 그 결과 이차 광물의 안정도가 떨어지게 되고 새로운 삼차 광물들이 형성된다. 이러한 과정에서 고정화된 비소가 재용출 되어 주변 환경에 확산되어질 수 있다.
11.
2009.12
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고품위석회석의 품질 개념에서 특히 중요한 결정도 및 조직 관계는 계측상의 어려움 때문에 석회석 평가에서 그 동안 효과적으로 잘 적용될 수 없었다. 이를 극복하기 위해서 이 연구에서는 석회석 원광의 품질을 평가하는 방식으로서 영상분석시스템 하에서 결정의 형상계수 및 경계 빈도수의 측정법을 처음으로 적용하였다. 이 같은 석회석 원광 품질 평가방식을 국내산 소성용 석회석에 적용하여 광석별로 비교 검토하였다. 그 결과, 원광의 방해석 함량, 즉 품위와 그 결정 입도가 비슷하더라도 결정 형상계수와 경계빈도수에 의해서 생석회의 품질은 현격한 차이를 보인다. 즉, 원광의 결정 형상이 불규칙하고 경계 빈도수가 높을수록 이로부터 합성된 생석회는 소성율, 공극률, 반응성, 소결 정도 및 분화율과 같은 모든 품질 부문에서 우수한 특성을 보였다. 그렇지만 결정 형상계수와 경계빈도수가 상대적으로 너무 클 경우에는 쉽게 과소성되기 때문에 고품질의 생석회를 제조하는 데에는 가열처리 시간을 최소화하는 공정상의 기술이 요구된다. 석회석 산업에서 이같은 품질 평가 방식은 결정 입도는 물론 수치화할 수 없었던 결정 형상 및 조직적 사항들이 모두 고려되어 기존의 평균 입도 등에 의거한 평가보다 훨씬 합리적인 것으로 사료된다.
12.
2009.12
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마다가스카르 산 투어말린의 보석광물학적 특징들을 알기 위해 물리적 특성, 원소분석, 내포물 분석, 그리고 분광분석(UV-VIS 분광기, FTIR 분광기)을 하여 다른 산지와 비교 연구하였다. 물리적 특성은 다른 산지의 것과 큰 차이를 보이지 않았다. 자외선-가시광선 분광분석 결과 녹색과 청색의 시료는 Fe 성분이 많아 Fe3+에 의한 714~743 nm 영역에서 높은 흡수 밴드가 나타났고 분홍색은 Mn3+에 의해 510~530 nm에서 높은 흡수를 보였다. 갈색 시편은 Mn이 많아 Mn2+-Ti4+ 전하전이에 의해서 325 nm의 자외선 영역에서 나타난 높은 흡수에 기인하였다. 또한 무색 시편에서는 Mn2+에 의한 406~413 nm 사이의 밴드가 매우 미약하거나 Mn의 양이 적어 Mn2+의 영향이 거의 없어 발색이 되지 않았다고 본다. 적외선 분광분석에서는 4300~4500 cm-1 영역에서 금속-OH의 스트레칭과 밴딩이 조합된 모드에 의한 여러 개의 흡수 밴드가 나타났다. 내포물에서는 평행한 관상 속에 적철석이 녹아있는 형태가 나타났다. 연구 결과 마다가스카르 산의 투어말린은 Cu는 검출되지 않았으나 Fe과 Mn이 모두 검출되었고 이들의 양에 따라 다양한 색상이 나타남을 확인할 수 있었고 물리적 특성과 적외선 영역의 흡수 밴드, 그리고 내포물들은 다른 산지와 큰 차이를 보이지 않았음을 확인할 수 있었다.
13.
2009.12
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투명한 발틱 호박을 300℃에서 10분 동안 열처리할 때 썬 스팽글(sun spangle)을 생성하는 호박과 생성하지 않는 호박의 구분이 뚜렷하여 이러한 변화의 원인을 호박 매질의 성숙도와 내포물 분석을 통하여 밝히고자 하였다. 현미경으로 관찰한 결과, 두 종류의 시료 내에 함유된 내포물의 색상에서 차이를 보였으며 열처리 후 나타난 썬 스팽글에서는 미세한 틈(fissure)과 굴절률 차이를 나타내는 내포물을 확인할 수 있었다. 각 시편의 DR방식의 적외선 분광분석 스펙트럼은 열처리 전과 후에 뚜렷한 변화가 일어나지 않아 열처리 전후 화학 성분에는 변화가 없을 것으로 판단되고 원 시료들의 1000~600 cm-1 영역에서 스펙트라 차이를 나타내고 있어 이로 인한 성분 차이가 있을 것으로 추측된다. 이차이온질량분석(TOF-SIMS)을 통한 표면 분석에서는 썬 스팽글이 생성하지 않는 원 시료(PA)에 탄소 관련된 peak의 세기가 강하고 산소 peak이 약해 성숙 정도가 썬 스팽글을 생성하는 원 시료(SPA)보다 더 클 것으로 판단되었다. 또한 열중량분석-시차주사열용량분석(TG-DSC)의 열적 거동이 달라 두 시편의 화학성분에 차이가 있을 것으로 판단되는데, 이는 두 시료가 산지는 같을지라도 지질 연령이 달라 화학성분에 차이가 나타나는 것으로 보이며 이에 대해서 자세한 조사가 필요하다. 한편, 썬 스팽글을 생성하는 호박에서는 내포물의 열처리에 의한 물리적인 부피 팽창이 일어났으나 썬 스팽글이 생성되지 않은 호박은 상대적으로 미미한 팽창만 보였다. 그 원인을 조사하기 위하여 Attenuated Total Reflectance (ATR) 방식의 FTIR 분석을 수행한 결과, 썬 스팽글을 생성하는 호박은 1019 cm-1의 peak을 나타내고 887 cm-1의 세기가 강하게 나타나는 반면 썬 스팽글을 생성하지 않은 호박에서는 887 cm-1의 세기가 상대적으로 약하고 1019 cm-1의 peak은 존재하지 않았으며 1000~600 cm-1에서 흡수밴드의 차이를 보였다. 열처리 후 썬 스팽글의 생성은 이들 흡수 스펙트럼의 차이를 나타내는 성분과 호박의 성숙도에서 기인된 매질 중합체의 열팽창률의 차이에서 비롯된 것으로 판단된다.
14.
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전자빔 조사를 조사량에 따라 단계별로 수행하면서 전자빔을 조사하는 동안 다이아몬드 내에서 일어나는 질소관련 결함의 변화와 색상의 변화를 분광학적 방법으로 측정 분석하였다. 일반적으로 질소의 양이 적을수록 공공이 쉽게 생성되며 A집합체보다 B집합체가 많은 시료에서 공공이 빠르게 생성된다는 결과를 보였다. 그 이유로 공공의 생성 정도가 전자빔에 의해 파괴될 수 있는 크기를 가진 결함의 양 즉, platelets에 비례한다는 결론을 추론할 수 있었다. 그리고 조사량이 증가할수록 옅은 녹색을 지닌 청색에서 짙은 청색으로 변화한다. 이러한 청색의 발현은 GR1센터의 점진적인 증가로 GR1센터 흡수포논에 의한 흡수띠의 영역은 더욱 확장되어 가시광선이 투과하는 최고 파장대가 530 nm에서 500 nm로 이동하면서 나타나는 현상이다.
15.
2009.12
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국내에는 충주 어래산 광화대와 홍천 광화대에 대한 탐사 결과 약 4,600,000 톤의 자원량을 확보하였으나 시추량의 제한에 따른 자원량의 부족과 낮은 가격으로 인해 경제성이 없는 것으로 잠정적으로 판단된 바 있다. 그러나 최근 희토류 가격이 2000년대 초에 비해 2~3배까지 상승하였으며 최저개발 품위가 REO 2%대로 낮아짐으로써 두 광화대에 대한 체계적인 정밀탐사를 통하여 보다 정확한 자원평가가 요구된다. 이 두 지역은 REE 뿐만 아니라 Fe, Sr 등이 수반됨으로써 그 잠재적인 가치를 높일 수 있을 것으로 판단된다. 하동 광화대는 Ti외 REE와 Li의 추출이 가능하여 경제성을 상승시킬 수 있을 것으로 판단된다. 양양 광화대는 Zr-Nb-REE 광화대로 알려져 있으나 체계적 탐사가 수행되지 않아 자원량의 산정은 수행되지 않았으나 REE 외 희유금속인 Nb을 수반하여 그 잠재적인 가치가 높다고 판단된다. 국내 REE 자원탐사는 체계적이고 계획적인 탐사가 진행 된 적이 없어 단일 광상에 대해 정확한 매장량 산정이나 경제성 분석 등이 이루어지지 않아 그 가치 판단이 모호함으로써 개발에 제한을 가지고 있다. 세계적인 수요량이 현재 REO 100,000톤에서 2013년에는 거의 200,000톤으로의 증가가 전망되고, Eu의 가격은 2000년 중반에 비해 최근 2배 상승하였으며, Dy의 가격은 3배 이상 급상승 추세에 있어 대부분 희토류 산화물 가격은 점차 증가될 것으로 전망한다. 전 세계 희토류 생산의 95%를 중국이 독점하고 있어 자원이 1개국에 편재된 극히 좋지 않은 자원환경으로 세계 각국에서 희토류 탐사에 전념하고 있는 실정이다. 아울러 하이브리드 카 생산이 증대되면 중국만이 생산하는 중희토류의 수요가 급증하여 가격 상승과 함께 수급에 차질이 있을 것으로 추측된다. 따라서 국내 희토류 자원에 대한 체계적이고 단계적인 중장기적 탐사를 통하여 REE 자원을 확보하여 개발한다면 국내 REE 자원의 수급을 원활히 할 수 있을 것으로 기대된다.
