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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제26권 제2호 (2013년 6월) 7건
1.
2013.06
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독도로부터의 거리 및 수심에 따라 채취된 표층 퇴적물에 대하여 입도분석, 광물분석, 유기물 분석 및 미화석 분석 결과를 이용하여 독도 인근 해저의 퇴적 기작 및 유기 퇴적물의 분포를 규명하였다. 독도 인근 해저 퇴적물은 자갈 및 사질이 우세하며, 끌림에 의한 퇴적 작용이 주를 이루는 반면에 독도와 거리가 멀어짐에 따라 실트와 머드의 비율이 증가하며 점토광물과 장석 등의 광물 성분의 변화를 보이고 뜬짐에 의한 퇴적이 우세해지는 경향을 보인다. 퇴적물에 포함된 유기 퇴적물의 군집 조성 또한 큰 변화를 보이는데, 연안 퇴적물에서는 해양 기원의 유기 퇴적물이, 심해 퇴적물에서는 육상 기원의 유기 퇴적물이 우점한다. 이러한 유기 퇴적물의 군집 변화는 퇴적물의 입도에 큰 영향을 받는 것으로 밝혀졌으며 유기 퇴적물중 높은 화분 농집도는 심해 퇴적물의 유기탄소 함량을 증가시키는데 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.
2.
2013.06
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버네사이트를 25, 40, 60과 80℃ 각각에서 합성하였다. 이들 각 시료에 대해 X-선회절분석을 실시한 결과 합성 온도가 25℃에서 60℃까지 증가 시 X-선회절분석의 피크의 강도가 강해지는 반면 80℃에서는 오히려 피크의 강도가 약해지는 것으로 나타났다. 이는 60℃에서 합성된 버네사이트의 결정도가 상대적으로 가장 높다는 것을 의미한다. 그러나 60과 80℃에서 합성된 버네사이트의 BET 비표면적은 39.4에서 89.7 m2/g로 증가한다. SEM 분석 결과 25℃에서 합성된 버네사이트의 경우 2~500 nm 크기의 구형으로 나타난 반면 합성 온도가 증가함에 따라 판상의 버네사이트가 관찰되었다. 뿐만 아니라, 80℃에서 합성된 버네사이트의 경우 60℃에서 합성된 버네사이트와는 달리 판상의 결정에 많은 다공성을 띠고 있다. 따라서 80℃에서 합성된 버네사이트의 BET 비표면적 증가는 합성된 버네사이트 결정 내 다공성증가에 의한 것으로 판단된다. 따라서 합성된 버네사이트의 결정성, 형성 등과 같은 다양한 이화학적 특성은 온도와 같은 영향인자에 의해 매우 민감하게 변화함을 보여주고 있다.
3.
2013.06
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국내 주요 백운석 광산에서 산출되는 백운석 광석과 수반광물에 대하여 X-선회절분석, 박편관찰, 주사전자현미경 관찰 등을 통하여 광물학적 및 조직 특성을 분석하고, 이들의 산출상태와 성인을 검토하였다. 연구 결과, 백운석 광석은 담회색에서 암회색을 띠며 입자도 세립에서 조립까지 다양하였으나, 주로 거의 순수한 돌로마이트로 이루어졌다. 일부 백운암에서는 소량의 방해석, 석영, 운모가 함유되었다. 세맥, 암맥, 변질부 등에서 국지적으로 방해석, 석영, 일라이트, 장석, 고령토광물, 녹니석 등이 산출되며, 일부 광산 변질부에서 세피올라이트와 규회석이 확인되었다. 그러나 이번 조사에서 온석면과 투각섬석과 같은 석면광물은 확인되지 않았다. 광산내 적갈색 및 황색을 띠는 점토물질들은 주로 일라이트로 구성되며, 카올린광물과 스멕타이트가 수반되기도 한다. 이들은 암맥관입과 관련된 부분적 열수변질과 이후의 풍화작용에 의해 형성된 것으로 보인다. 백운암층의 구성광물, 조직, 산출 상태와 기존의 연구결과로 볼 때, 백운석 광상은 선캄브리아기와 고생대의 얕은 바다에서 퇴적된 석회질 퇴적물이 속성작용에 의해 백운석화 작용을 받아 형성된 것으로 보인다.
4.
2013.06
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나노크기 매킨나와이트(nanocrystalline mackinawite, FeS)는 높은 비표면적을 지닌 반응성 높은 광물로, 오염된 지하수나 토양의 복원을 위해 널리 사용된다. 또한 매킨나와이트는 혐기성 부식반응에 대해 열역학적으로 안정하고, 황산염 환원미생물의 대사에 의해 재생된다는 장점이 있다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 지하수 흐름에 의해 멀리 확산되거나 입자집적이 일어나 대수층 공극을 막는다. 따라서 현장복원을 위한 투과반응벽(permeable reactive barrier)의 설치를 위해서 나노크기 매킨나와이트에 대한 변형이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 코팅법을 활용해 매킨나와이트 나노입자를 알루미나(alumina, Al2O3) 및 활성알루미나(activated alumina) 표면에 증착시켰다. 매킨나와이트의 코팅량은 pH에 따라 현저히 달랐으며, 두 종의 알루미나 모두 약 pH 6.9에서 최대 코팅이 관찰되었다. 이 pH에서 알루미나와 매킨나와이트는 반대의 표면전하(surface charge)를 띠어 두 광물 간 정전기적 인력이 발생하고, 이로 인해 효율적인 코팅이 일어났다. 이 pH에서 알루미나 및 활성 알루미나에 의한 코팅량은 각각 0.038 mmol·FeS/g과 0.114 mmol·FeS/g이었다. 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 알루미나 및 활성 알루미나, 그리고 최적 pH에서 코팅된 알루미나 및 활성 알루미나를 사용해 아비산염(arsenite) 흡착실험을 수행했다. 코팅되지 않은 활성 알루미나는 코팅되지 않은 알루미나와 비교해 단위질량당 높은 아비산염의 제거를 보여주었으나, 매킨나와이트의 코팅에 의한 흡착량 증가를 보이지 않았다. 활성 알루미나는 높은 비표면적을 지니고 있어 반응성 높은 수산화작용기(hydroxyl functional group)가 다수 존재했고, 이로 인해 코팅된 매킨나와이트에 의한 아비산염의 제거가 중요하지 않았다. 반면 알루미나는 매킨나와이트 코팅에 의해 향상된 아비산염의 제거율을 보였는데, 이것은 알루미나에 존재한 수산화작용기가 아비산염과의 표면배위결합(surface complexation)에 소모되고, 코팅된 매킨나와이트에 의한 부가적인 흡착이 일어났기 때문이다. 코팅된 알루미나는 이전에 연구된 코팅된 실리카와 비교해보면 단위 비표면적당 매킨나와이트의 코팅량이 약 8배 높았으며, 더 높은 아비산염에 대한 흡착력을 보였다. 따라서 본 연구의 결과는 코팅된 알루미나는 투과반응벽의 설치에 적합한 물질이고, 특히 아비산염으로 오염된 지하수의 정화에 유용하게 적용될 수 있음을 지시하고 있다.
5.
2013.06
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제천시 수산면의 고생대 백운암에는 속성기원 흑색 처트 단괴들이 함유되어 있으며, 흑운모 화강암 관입과 관련된 접촉변성작용으로 백운석과 처트가 반응하여 단괴 주위로 변질대가 형성되었다. 변질 초기에 활석 및 방해석이 처트와 백운암을 교대하며 생성되었지만, 후기에 투각섬석이 활석과 방해석을 교대하였다. 처트 단괴들이 밀집한 백운암 층준에서는 회백색 투각섬석이 다량으로 산출된다. 주사전자현미경 및 광학현미경 관찰결과, 투각섬석은 다양한 종횡비의 신장된 입자 형태를 보이며, 수 mm의 좁은 공간에서 같이 산출된다. 침상-섬유상 입자들이 다발을 이루는 석면상 투각섬석도 있으나, 주상 입자들도 흔히 존재함이 확인되었다. 따라서 자연 유래 석면물질의 경우, 모든 투각섬석이 석면상 투각섬석은 아니므로 석면 정량 시 유의해야 한다. 수산 지역에서 석면상 각섬석의 산출 환경은 함처트 백운암, 열원, 수용성 유체의 존재가 투각섬석 석면의 지질학적 생성 조건이 될 수 있음을 지시한다.
6.
2013.06
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핵폐기물을 고화시키는 재료로 사용하는 붕규산염(borosilicate) 유리의 용해는 지층 처분장에 처리된 고준위 방사성 폐기물의 생태계 유출을 결정할 수 있는 중요한 화학반응이다. 습식 실험에서 유리의 용해속도(dissolution rate)는 유리 화학조성에 의해 크게 좌우되는 것이 관찰된다. 유리의 bulk 구조를 규명한 분광분석 실험에 의하면 유리의 화학조성과 분자수준(molecular-level) 구조(예: SiO4 사면체의 연결구조와 B 원소의 배위구조) 사이의 상관관계가 존재한다. 따라서 화학조성에 따른 유리 용해도의 차이는 조성에 따른 bulk 내부구조의 변화로 이해되어 왔다. 그런데 유리 표면은 수용액과 계면을 이루면서 용해 과정에서 가장 직접적으로 반응하는 부분이기 때문에, 화학조성에 따른 표면구조 변화에 대한 지식 또한 필요하다. 본 논문에서는 분자 동역학(molecular dynamics, MD) 시뮬레이션을 사용하여 4가지의 다른 화학조성을 가지는 소듐붕규산염 유리(xNa2O·B2O3·ySiO2 화학조성)에 대하여 bulk 구조와 실험으로 얻기 어려운 표면(surface) 구조를 연구하였다. MD 시뮬레이션은 유리 표면의 화학조성과 분자수준 구조가 bulk의 것과 매우 상이한 결과를 보여준다. 본 연구의 MD 시뮬레이션 결과는 화학조성에 따른 유리 용해도(특히 초기 용해과정)는 bulk 구조의 변화보다 유리 표면구조의 변화에 의해 크게 좌우될 수 있다는 표면구조에 대한 이해의 중요성을 역설한다.
7.
2013.06
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최근 들어 안정된 수자원 확보를 위해 하천수를 강변의 충적층을 통과시켜 취수하는 강변 여과수 개발이 각광을 받고 있다. 지표수 및 지하수와 반응하는 주변 충적층 퇴적물에 존재하는 철은 강변 여과 후 양수정을 통해 얻어지는 지하수의 수질을 결정하는 데 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 퇴적물-지하수-지표수의 상호 작용에 의한 철 화학종의 존재 변화를 알아보기 위해 창원시 대산면 낙동강변의 강변여과 부지에서 채취한 대수층 퇴적물 내에 존재하는 철 함유량을 퇴적물 심도 및 입자 크기에 따라 다양한 화학적 철 추출법을 통해 비교하였다. 실험 결과는 전체적으로 지표로부터 20 m 부근까지는 2가철 및 총 철 함량이 전체적으로 감소하다 20 m 깊이 이하에서는 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 육안으로 관찰되는 퇴적물 색깔이 지시하는 산화/환원 환경 특성과도 일치하였다. 한편, 퇴적물의 모래 부분보다 미사/점토 부분에서 추출법에 따라 2~10배의 철이 추출되었다. 그리고, 다양한 추출법 중 DCB 용액에 의해 가장 많은 철이 추출되었다. 이와 같은 다양한 철 분석법으로 추출되는 철 함량 특성은 퇴적물 내에서 철의 용해 및 침전을 결정짓는 심도에 따른 산화/환원 조건의 좋은 지시자로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
