대전광역시 유성구 덕진동 한국원자력연구소에 위치한 지하처분연구시설은 2003년 부지조사를 시작으로 최근에 완공하였다. 이 곳의 지질은 약한 변성작용을 받은 지역으로 소규모 단열이 잘 발달되어 있는 곳이다. 단열을 따라서 많은 종류의 이차충전광물들이 존재하지만, 그 중에서 광범위하게 분포하고 지하 핵종 이동에 상당한 영향을 끼치는 방해석의 광물학적 특징을 살펴보았다. 지하처분연구시설 암석 단열에 분포하는 방해석은 다른 이차광물들과 유사하게 단열대를 따라 분포하며, 부분적으로 두꺼운 층을 형성하기도 한다. 방해석으로 충전되어 있는 대부분의 단열대에는 석영, 철 산화물 및 돌로마이트 등이 소량 부성분 광물로 존재하고 있다. 방해석 결정은 일정한 방향성을 가지고 성장한 모습을 보여주고 있으며, 피복 물질로 산화철 광물인 침철석이 방해석 표면으로부터 성장하는데, 주로 방해석 결정의 가장자리 부근과 상부 표면의 용식된 부분에서 과밀하게 성장하고 있다. 터널 벽체의 숏크리트에서 녹아 나온 성분들이 침전되어 새로운 방해석 결정들이 형성되었는데, 지하수의 성분 및 흐름에 의해 형태 변화가 있었다. 단열충전광물 중 방해석은 지하수 화학특성을 변화시키고 핵종의 흡착 거동에 큰 영향을 끼치는 광물로, 본 연구에서 관찰된 방해석의 결정학적 구조 및 표면 특성은 추후 핵종 이동 실험시 중요한 기초 자료로 활용될 것이다.

쇄설성 퇴적층 위주의 퇴적상을 갖는 것으로 알려진 영일 지역 장기층군의 함탄층 내에 실제로는 상당한 규모의 화산쇄설성 퇴적암류가 혼재된다. 전체적으로 이 함탄층은 화성쇄설성 암상과 단순 쇄설성 암상이 교호되는 양상을 보인다. 부석편을 함유하는 응회암과 응회질 사암이 함탄층의 특징적인 화산쇄설성 암상을 이룬다. 상 하부 함탄층의 화산쇄설성 암석에서 속성기원으로 산출되는 변질광물로는 몬모릴로나이트와 클리놉틸로라이트가 주된 광물상을 이루고 여기에 단백석과 석영이 수반된다. 광물조성과 양이온 치환능력 면에서 일부 층준에서는 응회질 암석들이 저품 위 제올라이트나 벤토나이트 광층을 이룬다. 또한 대부분 1 m 미만의 박층을 이루기 때문에 전형적인 제올라이트나 벤토나이트 자원으로서의 유용성과 잠재성은 낮은 것으로 판단된다. 그렇지만 인접하는 이들 광층들이 함께 개발될 수 있다면, 광물조성과 CEC 수치 면에서 산성백토와 같은 흡착기능성 광물자원으로서의 활용 가능성은 충분한 것으로 평가된다.

남극 드레이크해협 극전선 남쪽 해산(수심 2710 m) 퇴적물코어(DP00-02, 코아길이 284 cm)의 화학조성과 점토광물분석을 실시하여 빙기-간빙기 순환과 관련된 고해양학적 분석을 실시하였다. 구성 점토광물은 전반적으로 스멕타이트가 우세하고 일라이트와 녹니석이 보다 적은 양으로 함유되어 있었다. 그러나 캐올리나이트는 거의 검출되지 않았다. 최하부에서 Marine Isotope Stage(MIS) 4와 5의 경계에 해당하는 170 cm 정도까지의 구간에서 상부로 갈수록 스멕타이트의 함량이 10% 정도 서서히 감소하는 경향을 보이고, 그 이상에서는 함량이 거의 일정하다. 점토광물 조성의 일정성에 비하여 SiO2, Zr, Cs, Th, REE, K2O, Al2O3는 CaCO3와 상호 대조적이면서 큰 변화를 보인다. 24, 136, 176 cm 깊이에서 SiO2의 급격한 증가와 CaCO3의 급격한 감소가 관찰되는데, 이 시기에 기원지로 생각되는 남극대륙 빙붕으로부터 ice-rafted debris (IRD)가 다량 공급된 것으로 판단된다. 기타 주원소들, 미량원소, REE의 변화경향은 SiO2와 유사하지만, Ni, Cu, Ba은 SiO2와 상관성이 상대적으로 매우 낮은데, 이는 쇄설성 외에 속성과정에서의 재동 또는 해양생산성이 높았던 시기의 규조와 같은 생물기원 쇄설물의 축적과 관련이 있는 것으로 추정된다. 특히 Ba의 경우, SiO2보다 10~20cm 정도 지연되어 증가하는 특이한 경향을 보이는데, 이는 빙하후퇴에 이은 생산성의 빠른 증가와 관련된 것으로 보인다.

암석은 지표환경에 노출되면 오랜 세월동안 여러 요인에 의해 물리적 화학적 품화과정을 겪는다. 암석을 구성하는 광물 중 장석과 운모는 다른 광물들에 비해 가장 먼저 풍화되는 광물들이다. 자연계 풍화 화강암내에 존재하는 풍화 광물과 유사한 풍화 광물을 재현하기 위해 실내에서 신선한 광물과 산성용액과의 반응실험을 실시하였다. 흑운모의 경우, 낮은 pH조건에서 광물 용해 및 표면구조 파괴 현상이 초기에 시작되어 점차 진행되었고 사장석에서는 표면 침상 용해구조 발달 및 다량의 Al 성분의 침전물 형성이 두드러졌다. 강산조건에서는 모든 광물의 용해가 심화되었고 표면 용해구조가 뚜렷이 나타났다. 야외에서 관찰되는 광물표면의 용식각(etch pit) 및 표면 용해구조가 본 실험에서도 비슷하게 관찰되었고 광물 용해 및 풍화 조직이 광물 고유의 특성에 따라 발달됨을 알 수 있었다.

탄자리아산 강옥의 보석광물학적 특성을 파악하기 위하여 XRD, XRF, EPMA, FT-IR과 SEM-CL 분석을 수행하였다. 탄자니아산 강옥은 장파장 자외선이나 단파장 자외선에서 거의 형광반응이 나타나지 않는다. 탄자니아산 강옥은 내포물의 종류에 따라 5가지 유형으로 분류될 수 있으며, 유형 I은 액상 내포물 풍부한 형태, 유형 II는 기상 내포물 풍부한 형태, 유형 III은 액상 CO2를 함유한 형태, 유형 IV는 고상 내포물을 함유한 형태, 유형 V는 유체 포유물과 고상 내포물 및 딸광물(daughter mineral)이 공생하는 복합 내포물 형태이다. 탄자니아산 강옥의 SEM-CL분석에서 성장구조가 수반된 쌍정조직, 스피넬 반정, 괴상조직과 누대조직 등이 관찰된다. 루비와 사파이어는 크롬과 철의 함량에 의해 뚜렷이 구분되며, Al2O3/100-Cr2O3-Fe2O3 다이어그램에서 각각 고유한 영역에 도시된다. FT-IR 분석결과, 탄자니아산 강옥 시료들이 모두 유사한 양상을 보이고 있으며, 455.09~459.23 cm-1, 603.15~611.71 cm-1, 1509.00~1655.05 cm-1와 3436.41~3468.87 cm-1에서 흡수 피크가 관찰된다. 연구 결과는 탄자니아산 강옥의 감별 및 산지 추측에 유용한 정보로 활용될 수 있다.

연약지반의 점토퇴적물을 시멘트와 함께 생석회, 소석회, 석고, 고령토, 제올라이트, 규조토 등의 광물재료를 혼합하여 고화 반응시킨 후 양생시간에 따른 물성변화와 반응생성물을 조사하였다. 그 결과, 시멘트로는 포틀랜드 시멘트보다는 슬래그시멘트가 점토의 고화반응에 따른 강도발현이 큰 것으로 나타났다. 그리고 슬래그시멘트와 함께 각종 광물재료와 고화 반응시킨 실험결과에서는, 석고가 가장 높은 강도발현을 나타냈다 따라서 슬래그시멘트와 석고에 대해 이들의 혼합비를 달리하여 고화 실험을 수행하였다. 그 결과, 슬래그시멘트 70%, 석고 30%의 비율에서 가장 좋은 강도발현을 보이는 것으로 나타났다. 이 실험의 고화반응물에서는 에트린자이트 등의 반응생성물이 포함되었다. 이것은 석고가 슬래그시멘트의 효율적인 수화반응을 촉진시켜서 높은 강도 발현에 기여 한 것으로 생각된다. 이러한 실험 결과는 연약지반의 안정화 처리에 유용한 자료로 이용될 것으로 보인다.

장군광산과 동남광산에서 산출되는 부서라이트에 대한 광물학적 특성을 연구하기 위하여 X-선 회절분석, 전자현미분석, 열분석 실험을 실시하였다. 장군 광산과 동남 광산에서의 부서라이트는 망간탄산염광상의 표성 산화 작용에 의해 형성된 산화망간 광석 내에 란시아이트와 함께 산출된다. 전자현미분석결과 장군광산 부서라이트의 화학 조성은 (Ca0.78Mg0.64Mn2+0.45)Mn4+8.03O18·13.2H2O이며 동남광산에서 산출되는 부서라이트는 (Zn0.81Ca0.77Mg0.26Mn4+8.00O18·10.9H2O이다. 장군광산의 부서라이트의 저면 격자 간격은 40℃에서 9.86 a이며, 90℃에서는 7.60 a로 온도가 상승함에 따라 점진적으로 감소한다. 그러나 동남광산에서 40℃부터 90℃까지의 온도가 변화함에 따라 점진적인 회절선의 이동은 나타나지 않고 9.67 a의 회절선의 강도는 감소하고 7.53 a의 회절강도는 증가하는 경향을 보여준다.

울산단층 동쪽 지괴에 발달한 제4기 단층인 개곡1, 개곡2, 신계, 마동, 원원사, 진현단층을 대상으로 X선회절분석(XRD), 전자현미분석(EPMA), 후방산란전자영상분석(BSE), K-Ar연대측정법을 이용하여 단층비지의 광물조성과 미세조직의 특징을 연구하였다. 단층비지내 변질광물들은 단층운동에 수반된 열수변질작용으로 형성되었다. 28.9Ma~44.3Ma 범위의 연대를 나타내는 단층비지는 주로 점토광물, 석영, 장석으로 구성된다. 점토광물은 스멕타이트가 주구성 광물이고 소량으로 녹니석, 일라이트 및 카올리나이트가 산출된다. 접촉부 모암과 단층 비지대에서는 단층작용과 관련된 열수작용에 의해 광물의 변질작용의 흔적이 쉽게 인지되고, 주입비지와 절단된 방해석맥 등과 같이 단층작용이 반복된 증거를 볼 때 단층비지대는 다중변형작용의 산물임을 알 수 있다. 녹색 내지 녹회색 계통인 진현단층의 비지의 경우 적색계통의 다른 단층비지에 비해 Al2O3의 함량이 높고, MgO와 CaO의 함량은 낮다. 스멕타이트의 화학분석 결과, 단층비지의 색은 기질을 구성하는 점토광물의 종류와 화학적 조성과도 밀접한 관계를 가진다.

무등산지역에서 산출되는 화산암은 화순안산암, 무등산데사이트, 도곡유문암으로 구성되며 이들 화산암류는 공통적으로 사장석 반정을 포함하고 있다. 광학현미경 하에서 관찰된 사장석의 반복 쌍정 중 대부분은 알바이트 쌍정이며 일부가 페리클라인 쌍정을 보인다. 사장석들은 EPMA 분석 결과 화순안산암은 Ca 함량이 많은 안데신에, 무등산데사이트는 안데신에서 을리고클레이스에, 그리고 도곡유문암은 거의 순수한 알바이트에 해당한다. 광학현미경 하에서 판단이 어려운 알바이트와 페리클라인 쌍정은 전자현미경의 회절도형에서 쉽게 구분할 수 있다. 연구지역의 화산암에서 산출되는 사장석은 중간조성의 사장석이지만 빠른 냉각속도에 의해 생성되었기 때문에 상분리가 일어나지 않아[100] 방향의 전자회절도형에서 e-reflection이 나타나지 않는 것으로 사료된다.

최근 캐나다 퀘벡주 운가바 지역의 메사맥스 노스웨스트광상에서 발견된 신종광물인 날드렛타이트(naldrettite)의 광물학적 성질 중 이 광물의 이상화학성분이 Pd2Sb인 것으로 발표되었다. 따라서 이 연구에서는 순수한 Pd2Sb성분의 화합물을 합성한 후 천연 및 합성 물질간의 광학적 성질, 화학조성, 결정구조, 미경도 등의 자료를 비교하여 두 물질의 일치성 여부를 확인하고자 하였다. 합성 Pd2Sb는 공기 및 오일 속에서 밝은 백색에 옅은 노란색이 곁들여 있는 것으로 관찰되며, 복반사가 미약하게 관찰된다. 이방성이 강하며, 회갈색으로부터 녹청색으로 변한다. 미경도 측정값은 VHN100=293(242-322)이다. 화학성분은 Pd가 63.7~64.3wt.%, Sb 가 36.4~36.8 wt.%로 매우 일정하다. 합성 Pd2Sb의 결정구조는 사방정계의 공간군 Cmc21에 속하며, 510℃에서 합성한 물질의 경우 단위포 상수는 a=3.366(1), b=17.523(3), c=6.929(2) a이다. 이와 같은 합성 Pd2Sb의 광물학적 자료는 날드렛타이트의 자료와 잘 일치하며, 이로부터 naldrettite가 합성 Pd2Sb의 천연산 광물임을 알 수 있다.

산업체에서 사용하고 있는 칠러 냉각 장치에는 침전물이나 부유물이 많이 발생한다. 칠러 냉각장치에 마그네슘을 적용시켰을 때 나타나는 냉각수와 침전물 및 부유물의 변화를 연구하기 위하여 ICP-AES, IC, XRD, SEM 분석을 실시하였다. 칠러 냉각장치에 Mg를 적용할 경우 대부분의 용해 성분이 감소하는 경향을 보여주고 있어 냉각수의 수질이 상당히 개선되었다. 또한 유기물 형태로 존재하던 부유물이나 침전물이 거의 생성되지 않아 유기물 생성을 억제시키는 효과도 있는 것으로 판단된다.

딕카이트로부터 스멕타이트를 수열법으로 합성하고 XRD, IR, TG, DTA, EDS 및 XRF를 사용하여 물리·화학적 특성을 분석하였다. 합성 스멕타이트에 대해 Greene-Kelly 시험을 한 결과, 베이델라이트임을 확인하였다. IR 분석결과, 합성 베이델라이트의 Al-OH 진동에 의한 특징적인 흡수띠인 818, 770 cm-1 피크가 관찰되었으므로 순수한 베이델라이트임을 확인되었다. DTA-7G 실험결과 합성된 베이델라이트는 약 16%의 수분을 함유하고 있었으며, 117℃에서 탈수 작용이 발생하고, 482℃와 685℃ 두 곳에서 탈수산화 작용에 의한 흡열 반응이 나타났다. 또한, 1028℃에서 합성 반응물은 뮬라이트와 크리스토발라이트로 재결정되었다. CEC, M.B. 시험 및 팽윤도를 분석한 결과, 각각 l16~l18 cmol/kg, 84~91%, 29~32 mL/2 g으로 양호한 결과를 나타내었다. EDS 및 XRF 분석 결과, 구조식은 Na0.5Al2.5Si3.5O10(OH)2이었다.