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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제30권 제4호 (2017년 12월) 9건
1.
2017.12
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본 연구에서는 저품위 견운모를 대상으로 파쇄, 해쇄 및 침강분리 공정을 적용하여 각각의 단 위공정의 특성과 품위향상에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 원광석의 주 구성광물은 견운모, 석영, 방해석이었으며, 체가름 결과, 입자의 크기가 작아질수록 견운모의 함량은 높아지는 반면, 불순광물의 함량은 상대적으로 감소하는 경향을 보였다. 조암광물의 형상 및 원소분석 결과, 메디아를 이용하는 분쇄 방식보다는 입자의 표면에 선택적으로 충격력과 전단력을 가해줄 수 있는 해쇄 방식이 적절한 것으로 판단되었다. 해쇄 시간 및 슬러리 농도가 증가함에 따라 미립자 발생량이 증가하였으며, 장시 간 해쇄한 경우 미립자 내 불순광물인 석영과 방해석의 혼입량이 증가하는 결과를 보였다. 해쇄 없이 단순하게 분산한 슬러리를 20분 동안 정치 후 회수한 정광의 생산율은 15.4 wt%, K2O 함량은 9.84 wt% 였다. 10분 해쇄한 후 40분 침강 분리하여 회수한 정광의 생산율은 23.4 wt%로 증가한 반면 K2O 함량은 9.71 wt%로 감소하였다. 회수된 최종산물은 대부분 판상의 입자로 관찰되었으며 입자표 면의 원소분석 결과, 주 구성 원소는 Si, Al, K로 견운모의 화학조성을 보였다.
2.
2017.12
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SO2 가스 반응제로 사용되는 석회석의 대체 가능 물질로서 굴 패각의 광물학적 화학적 특성을 알아보았다. 생장환경에 따른 굴 패각의 특성을 파악하기 위하여 태안지역 및 통영지역의 굴 패각을 석회석과 비교하였고 추가로 보령 및 여수 지역의 굴 패각을 연구하였다. XRD 분석 결과 굴 패각은 아라고나이트로 구성되어 있는 폐각근 접합 부분 및 인대(ligament) 접합부분을 제외하고 방해석으로 구성되어 있으며 불순물로서 나타나는 해양 퇴적물이 패각 내 표면에 존재하거나 일부 패각 내 포유 물 형태로 나타나기도 했다. 불순물 중 하나인 패각 표면의 따개비의 경우도 방해석으로 이루어져 있 어 소성에 영향을 주지는 않을 것으로 판단된다. 현미경 관찰을 통하여 굴 패각의 미세구조를 파악할 수 있었다. 패각은 크게 각주층, 진주층, 초크층으로 구성되어 있는데 패각이 가장 큰 통영 굴 패각은 콘키올린(conchiolin)이라 불리는 단백질을 일부 함유하는 각주층과 진주층의 두께가 가장 작았으며 작은 크기의 태안 굴 패각의 경우 각주층과 진주층 두께가 가장 두꺼운 것으로 나타났다. 중간 크기의 패각 크기를 갖는 보령과 여수 굴 패각은 그 층들이 두 패각의 중간정도의 두께를 보여주었다. 이는 계속 바닷물 속에서 양식하는 통영과 조간대에서 공기와 바닷물 속에서 양식하는 태안의 생장 환경 차이로 판단된다. 굴 패각들은 석회석과 달리 상대적으로 높은 인과 황 함량을 보여주는데 이는 패각 내의 단백질에 의한 것이며 패각을 구성하고 있는 세 개의 층은 Mg 함량을 포함하여 일부 상이한 화 학성분을 갖고 있기도 했다. 미량성분의 경우 패각의 경우 석회석 보다 Li의 함량이 상대적으로 많았 으며 이는 바닷물 성분의 영향을 받았을 것으로 생각된다. 각 산지별 패각에서는 Zn의 함량 변화가 가장 커서 Zn의 함량은 생성환경에 가장 영향을 많이 받는 미량원소로 판단된다.
3.
2017.12
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점토광물은 지하수 바닥부터 산림에 이르는 지구의 얇은 표면에 해당하는 ‘크리티컬존(critical zone)’에 존재하는 금속원소의 지구화학적 순환에 중요한 역할을 한다. 입자 크기가 매우 작은 점토광 물에 대한 원자 수준(atomistic scale)의 연구는 지구화학적 순환 과정에 대한 정확한 기작(mechanism) 을 규명할 수 있을 뿐만 아니라 재료개발과 같은 산업분야에도 응용될 수 있다. 원자 간의 페어 퍼텐 셜(pair potential)을 파라미터화한 힘 장(force field)을 사용하는 분자동역학(molecular dynamics) 컴퓨 터 시뮬레이션은 원자 수준의 정보를 제공할 수 있기 때문에 실험과 함께 점토광물의 결정구조와 반 응도 연구에 사용된다. 점토광물 시뮬레이션을 위한 힘 장으로는 이팔면체(dioctahedral) 광물을 기반 으로 만들어진 ClayFF 힘 장이 보편적으로 사용된다. 삼팔면체(trioctahedral) 광물 시뮬레이션에도 ClayFF를 사용하는 연구가 보고되고 있으나, 같은 광물을 계산하더라도 각 연구마다 다른 파라미터 값을 사용하고 있기 때문에 파리미터 선택이 시뮬레이션의 정확도에 어떤 영향을 미치는지 체계적인 테스트가 필요하다. 이번 연구에서는 삼팔면체 광물인 수활석, 리자다이트, 활석을 대상으로 팔면체 마그네슘(Mg)의 원자간 페어 퍼텐셜을 나타내는 파라미터 ‘mgo’와 ‘mgh’를 각각 사용하여 분자동역 학 시뮬레이션 계산결과를 비교하였다. 격자상수, 원자 간의 거리 등 삼팔면체 점토광물의 결정구조는 주어진 두 가지 파라미터에 관계없이 거의 일정한 결과를 보여주었지만, 진동 파워 스펙트럼(vibrational power spectrum)으로 계산한 수산기의 진동수는 파라미터에 따라 상대적으로 뚜렷한 차이를 보였다.
4.
2017.12
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본 연구는 알루미나 기반의 기능성 세라믹 필터의 물리적 특성(강도와 기공률)에 대하여 소결 온도와 영가철(ZVI) 함량의 영향을 파악하는 것이다. 기능성 세라믹 필터의 제조공정은 다양한 소결 온도(1150℃, 1250℃)와 ZVI 함량(10, 20, 30, 50%)조건에서 수행하였다. 소결온도와 ZVI 함량의 증 가됨에 따라 기능성 세라믹 필터의 강도는 증가하였지만 기공률은 감소하였다. 기능성 세라믹 필터의 강도와 기공률은 50%의 ZVI 함량과 1250℃의 조건에서 각각 99.01 MPa과 34.5%로 나타났다.
5.
2017.12
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본 연구는 남한산성 한봉성 여장에 사춤으로 사용된 석회 모르타르를 분석하여 조선시대에 사 용된 석회의 광물학적 특성을 파악하고자 하였다. 편광현미경 관찰 결과 여장의 모르타르는 기질에 석영, 장석, 운모, 휘석과 불투명 광물을 함유하고 있으며 XRD 분석을 통해 점토 광물인 녹니석, 카올 린을 추가로 확인하였다. 입도 분석 결과 시료의 입도 분포가 넓고 크기가 균일하지 않으며 입도의 60%가 모래영역에 해당되었다. XRF 분석 결과 석회의 주성분인 Ca은 8.71-11.18%로 나타났으며 토 양에서 확인되는 SiO2, Al2O3, Fe2O3가 주요 성분으로 확인되었다. TG-DTA 분석 결과 약 750℃ 부근에 서 탄산칼슘의 탈탄산반응으로 인한 흡열피크와 약 10%의 중량감소율을 확인하였으며, SEM을 통한 미세조직 관찰 결과 조밀하게 응집된 비정질, 능면상의 방해석 결정이 관찰되었다. 이를 바탕으로 여장의 사춤재는 석회와 토양이 혼합된 모르타르이며 여장의 위치나 사용부위에 따른 광물 조성 차이는 보 이지 않으므로 당시 한봉성 여장은 동일한 재료와 기법을 사용하여 개축된 것으로 판단된다.
6.
2017.12
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본 연구에서는 주 구성 광물이 방해석인 대리암에 대하여 알콕시실란계 강화제인 0.8T0.2E1G_ 3wt0.08%와 1T1G_7wt0.08%의 적용성 평가를 수행하였다. X-선회절분석결과 방해석의 회절선의 위 치는 변화가 없지만 강도는 약간 증가하는 경향을 나타낸다. 전자현미경 관찰 결과 강화제 0.8T0.2E1G_ 3wt0.08%로 처리한 경우 새끼줄 모양으로, 1T1G_7wt0.08%로 처리한 경우 판상 또는 엽상의 입자가 균질하게 피복되어 있는 표면을 관찰할 수 있다. 강화제 처리 후 표면은 두 가지 모두 약간 어두운 경 향을 나타낸다. 쇼어경도와 초음파 속도는 두 강화제 모두 처리 후 증가하는 경향을 나타낸다.
7.
2017.12
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달성광산 주변 하천에서 채취한 시료를 이용하여 중금속 흡착 특성 평가를 수행하였다. 수용액 내에 존재하는 As, Cu, Cd를 대상으로 산성광산배수 침전물을 이용하여 중금속 제거 실험을 수행하 였다. 중금속 흡착 물질의 주 구성광물은 황갈색(Munsell color 8.75YR 5/10)의 schwertmannite와 흑갈 색의 (Munsell color 2.5YR 3/8) 침철석이다. 흡착 물질에 의한 흡착 제거 효율과 흡착량은 수용액 내 의 중금속의 초기 농도와 흡착물질의 특성에 의해 좌우된다. 달성광산에서 채취한 침전물에 의한 중 금속 흡착 효율은 As > Cu > Cd 순으로 나타낼 수 있다. 저농도일 때 침전물에 의한 흡착 제거 효율 은 As 67.00-85.00%, Cd 26.24-29.08%, Cu 7.67-12.82% 정도이다. Cu의 초기 농도가 1 mg/L와 10 mg/L일 때, 흡착 물질이 schwertmannite인 경우 흡착량은 0.29와 1.29 mg/g이며, 침철석인 경우 0.24-1.97 mg/g으로 초기 농도가 높거나 흡착 물질이 침철석인 경우 흡착량이 더 높게 나타난다.
8.
2017.12
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간접 탄산화(indirect method) 및 양이온 공급원으로 사문암(serpentinite)을 이용하여 광물탄산화 연구를 수행하였다. 이산화탄소와 사문암 내 알칼리 토금속(칼슘과 마그네슘)의 탄산화 반응을 통해 고 순도의 탄산칼슘과 탄산마그네슘을 합성할 수 있었다. 마그네슘 추출을 위해 황산암모늄을 사용하였고 Mg 추출률 향상을 위해 황산암모늄 농도, 반응온도 및 사문암과 추출 용매의 비(고액비) 등 여러 반응 변수를 검토하였다. 본 연구로부터 2 M 황산암모늄을 사용하여 300℃ 반응온도에서 고액비(5 g/66 mL) 실험을 진행한 경우 약 80 wt% 이상의 Mg를 얻을 수 있었다. Mg 추출률은 추출 용매 농도 및 반 응온도와 비례하여 증가하였다. 사문암의 Mg 추출 과정에서 얻어진 암모니아(NH3)는 회수하여 탄산화 과정에서 필요한 pH 복원제(pH swing agent)로 활용하였다. 본 연구를 통해 약 1.78 M 암모니아를 회 수할 수 있었고 지구화학 모델링을 통해 사문암의 Mg 추출 과정의 핵심 단계를 해석하고자 하였다.
9.
2017.12
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북극해 망간단괴는 카라해, 바렌츠해 등에서 발견되었지만, 광물조성과 화학조성에 대해서는 정확하게 조사된 바가 없다. 이번 연구에서는 Arctic Expedition ARA07C 탐사를 통해 동시베리아 북 부 해역에서 획득한 망간단괴에 대하여, 광물학적 및 지구화학적 특성을 파악하고, 이를 통하여 그 성 인에 대하여 추정하였다. 망간단괴를 구성하는 주된 산화망간광물은 부서라이트, 버네사이트, 버나다 이트 등이다. 망간단괴는 대체로 방사상대와 괴상대 조직을 나타내며, 층상대는 제한적으로 발달한다. 동시베리아해 망간단괴의 주요한 특징인 방사상대에는 주로 첨-구상조직이 발달한다. 동시베리아해 망간단괴는 태평양이나 인도양에서 산출되는 망간단괴에 비하여 Mn은 풍부하지만 Fe의 함량은 매우 부족하다. 단괴 외곽과 내부, 또는 미세조직에 따른 화학성분의 차이는 거의 없었다. 미세조직 간의 화학적 성분 차이가 거의 나타나지 않기 때문에 단괴는 성장하는 동안 하나의 성인을 가질 가능성이 크며, Mn-Fe-(Cu+Ni+Co)×10 삼각도표에서 모두 속성기원을 지시한다. 북극해로 유입되는 대부분의 Mn은 강 또는 연안 침식에 의해 비롯되며, 이들 대부분이 북극해에 갇혀져 있기 때문에 동시베리아 해 망간단괴에서 특징적으로 높은 Mn 함량을 나타내는 것으로 판단된다.
