전남지역의 점토광상은 그 구성광물이 단사정계형 엽납석(pyrophyllite), 1T형 고령석(kaolinite)을 주로 하고 부구성 광물로서 견운모, 석영 및 장석류를 포함한다. 이들 점토광상은 유사한 시기에 유사한 성분을 가진 화산암류로부터 생성되었으며, 각 광상은 광물학적으로 엽납석과 고령석 중의 하나를 우세하게 포함하는 경향이다. 고령토 광상은 주로 다이아스포나 강옥을 포함하지 않지만, 광체 상부에 명반석을 흔히 포함한다. 반면에 강옥이나 다이아스포는 납석 광상에서 흔히 수반된다. 점토광체 상부의 규화응회암류와 응회암류 등 지질시대가 젊어짐에 따라 엽납석 및 고령석의 양은 감소하는 경향이며, 마침내는 나타나지 않게 된다. 반면에 견운모, 석영 및 사장석류는 미약한 상부층에서 흔히 나타난다. 대부분의 점토광체는 상단부에 저색 응회암층이 오고, 그 상부로는 규화대층, 응회암층, 그리고 최상부에 각력 응회암층이 온다. 화학성분 분석에 의하면, Al2O3는 중-저급의 점토광체뿐 아니라 응회암류에서도 다소 높게 나타내며, 그 이유는 응회암류의 주요 구성광물인 사장석 때문이다. 광체와 모암에서 Na2O와 CaO는 비교적 낮은 함량을 나타내나, K2O는 광체에서 좀더 낮게 나타난다. 점토의 작열 감량은 명반석이나 다이아스포를 포함하는 부분에서는 특히 높게 나타나는 것은 이들이 포함하는 Al2O3 및 SO4 성분에 의한다. 희토류함량분석에 의하면, 경희토류가 중희토류보다 많이 포함되는 경향이며, 다소 미약하지만 부의 유러피움(Eu)이상대를 나타낸다. 대부분의 점토광체는 주로 유백-담회색의 미립이며 층리가 양호하여 야외에서 구분이 어렵지 않은 경우가 많지만, 괴상광체 등이 나타나는 곳에서의 효과적인 탐사를 위해서는 광체 상부 지층 중에서 확인되는 특징적 지층을 선정하는 것이 바람직하다. 전남지역에서 광체를 배태하는 층의 상단부에 연속성이 양호한 저색점토/응회암과 함께 그 상부로 층리와 연장성이 지극히 좋은 규화대가 확인되며, 광물조성 상으로도 광체 및 인근 지층과의 구분이 확실하므로 효과적인 점토광체 탐사를 위한 건층(key bed나 mark horizon)으로서의 역할이 가능하다.

최근 생태․친환경 건축이 화두로 등장하면서 친환경 건축재료인 점토벽돌과 공기의 흐름과 수분의 이동이 가능한 석회모르타르의 사용이 증가하고 있다. 하지만 국내 연구는 콘크리트벽돌과 시멘트모르타르에 집중되고 있어 점토벽돌 및 석회모르타르에 대한 연구가 거의 없는 실정이며, 조적조의 국내 기준 또한 국내에서 사용되는 재료와 다른 물리적 값을 사용하고 있는 국외기준을 바탕으로 제정되어 국내 실정을 적절히 반영하지 못하고 있다. 따라서 본 연구는 프리즘압축강도, 부착강도, 전단 및 사인장강도 실험을 통해 점토벽돌과 석회모르타르를 사용한 조적구조의 물리적 특성을 파악하고자 한다. 또한, 콘크리트벽돌과 시멘트모르타르를 사용한 조적구조와의 물리적 특성을 비교분석하여 국내 조적기준을 개정하기 위한 근거를 제시하고자 한다. 점토벽돌과 석회모르타르를 적용한 조적구조는 콘크리트벽돌과 시멘트모르타르를 사용한 조적구조와는 다른 양상을 보이므로 점토벽돌과 석회모르타르를 적용한 조적구조의 프리즘압축강도와 탄성계수에 대한 추정식을 제안한다.

베링해 알류샨 분지의 북부 사면지역에서 채취된 피스톤 코아 PC25A의 퇴적물에서 점토광물의 반정량적 함량 분석을 통해 지난 마지막 빙하기 동안 퇴적물의 기원지와 운송 경로의 변화를 살펴보았다. 코아 PC25A의 연대는 방산충 L. nipponica sakaii의 마지막 출현 시기(48.6±2 ka)와 인근 지역에서 채취한 연대가 잘 정립된 코아 PC23A의 퇴적물 색도(a*, b*) 및 퇴적 엽리층의 대비를 통해 설정되었다. 코아 PC25A의 최하단부가 약 57,600년 전으로 계산되었고, 코아 상부는 손실된 것으로 판단된다. 지난 마지막 빙하기 동안 스멕타이트, 일라이트, 캐올리나이트, 녹니석의 평균 함량은 각각 11% (5~24%), 47% (36~58%), 13% (9~19%), 29% (21~40%)이다. 코아 PC25A의 인근 지역에서 채취한 코아 MC24에서 분석된 홀로세의 점토광물 함량에 비하여 마지막 빙하기동안에 특징적으로 일라이트 함량이 증가하였고 스멕타이트 함량은 감소하였다. 따뜻한 기후의 홀로세 전기(Early Holocene) 동안 일라이트 함량이 높은 점토 퇴적물이 알라스카 대륙의 북부 지역(Province 1)으로부터 유입되는 융빙수에 의해 운반된 것으로 판단된다. MIS 2의 후빙기(BΦlling-AllΦrod)동안에도 융빙수에 의해 점토광물이 운반되었으나, 일라이트 함량이 홀로 세 전기에 비해 낮기 때문에 북쪽의 Province 1보다는 남쪽에 위치한 Province 2와 Province 3에서 점토입자들이 기원된 것으로 해석된다. 마지막 최대 빙하기(Last Glacial Maximum)동안 나타나는 높은 스멕타이트 함량은 베링해 남동쪽 알라스카 반도 인근 지역(Province 4)에서 공급되는 점토 퇴적물의 양이 증가하였기 때문으로 보인다. MIS 3 초기에서 중기로 가면서 일라이트와 스멕타이트 함량이 감소하고, 녹니석의 함량은 증가하였다. MIS 3 동안 해수면이 낮아지면서 Province 2와 Province 3에서 점토 퇴적물의 공급이 증가한 것으로 보인다. 베링해 알류산 분지의 북부 사면지역에서 채취된 코아 PC25A에서 분석된 점토광물 조성의 변화는 마지막 빙하기동안 해수면의 하강으로 인하여 점토광물의 이동과 관련된 베링해의 표층 해류 순환이 현재와는 다른 양상으로 변화되었기 때문이다.

Sorption of chlorinated pesticides such as 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and atrazine onto natural clays (montmorillonite and zeolite) modified with cationic surfactant, hexadecyltrimethyl-ammonium (HDTMA) and a natural soil was investigated using batch adsorbers. The clays were transformed from hydrophilic to hydrophobic by the cation exchange between clay surface and HDTMA up to 100% of the cation exchange capacity (CEC). Physicochemical characteristics of the sorbents such as pH, PZC (point of zero charge), organic carbon content (foc), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential thermogravimetric analysis (DTGA) and X-ray diffraction (XRD) were analyzed. Sorption isotherm models such as Freundlich and Langmuir were fitted to the experimental data, resulting Langmuir model (R2 > 0.986) was fitted better than Freundlich model (R2 > 0.973). Sorption capacity (Q0) for 2,4-D and atrazine was in the order of HDTMA-montmorillonite > HDTMA-zeolite > natural soil corresponding to the increase in organic carbon content (foc). The sorption of the pesticides was also affected by pH. The sorption of 2,4-D decreased with the increase in pH, whereas that of atrazine was not changed. This indicated that the sorption capacity (Q0) of 2,4-D and atrazine was not affected by the solution pH because they exist as anionic (deprotonated) forms at pH above pKa. The results indicate that organoclay has a promising potential to reduce chlorinated pesticides in the effluent from golf courses.

연약 점성지반 위에 상대적으로 낮은 하중의 구조물이 얹어질 때, 상부에 모래층을 두어 지지력을 증진시킬 수 있다. 이와같은 점토 위 모래층이 놓이는 조건에 대한 지지력 검증은 현장에서 평판재하시험 등을 통해 지지력 검증이 어렵기 때문에 설계단계에서부터 정확한 지지력 예측이 필요하다. 따라서, 본 연구는 점토 위 모래층이 놓이는 지반의 지지력 거동을 파악하기 위해 2차원 실내토조실험과 FEM 해석을 수행하였다. 주요 인자로 깊이비 H/B와 지지력비 qc/qs를 선정하여, 모래층 높이, 점토의 비배수전단강도 그리고 재하 폭을 변수로하였다. 그 결과, 실내토조실험은 FEM 해석과 적합성이 상당히 높게 나타났다. 이론식과의 비교에 있어서 보다 최신 연구인Okamura et al.(1998)의 메커니즘보다 관입전단 메커니즘과 그 유사성이 크게 나타났으며, 하중확산 메커니즘의 적용성을 위하여 등가하중확산각을 제시하였다. 또한, qc/qs에 대하여 무차원 단위의 한계깊이비 Hf의 선형 회귀식을 제안하였다.

정량X선회절분석법을 이용하여 131개의 제주도 주변해역 표층퇴적물 시료 내에 존재하는 각 점토광물의 절대함량과 점토광물 사이의 상대함량을 구한 후 그 분포 양상을 비교하여 보았다. 절대 함량은 각각 일라이트(0.5~40.5%, 평균 15.3%), 녹니석(0~7.9%, 평균 2.6%), 카올리나이트(0~5.6%, 평균 1%) 이며 공통적으로 한국남해, 제주도의 북서쪽 해역, 제주도 남쪽 먼 해역에서 높다. 점토광물 함량의 합을 100으로 가정하고 구한 상대함량은 각각 일라이트 70.9% (16.7~89%), 녹니석 21.5% (8.4~68.5%), 차올리나이트 7.6% (0~29.3%)이다. 상대함량을 이용하여 분포 양상을 나타낸 결과, 일라이트는 연구해역 북서쪽과 남동쪽, 그리고 제주도의 남서쪽 해역에서 다른 점토광물에 비해 상대적으로 높은 비율로 분포한다. 녹니석은 연구해역 동쪽과 제주도 서쪽에 인접한 해역에서 상대적으로 높은 비율로 분포하며, 카올리나이트는 제주도 서쪽과 남쪽에 인접한 해역과 남쪽 먼 해역에서 상대적으로 높은 비율로 분포한다. 점토광물 절대함량 분포경향은 연구해역 내 점토에서 실트 입자의 세립질퇴적물 분포와 일치한다. 반면, 점토광물 상대함량 분포는 세립질퇴적물 분포와 관련성을 보이지 않는다.

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.

본 연구는 황토와 황토에서 분리한 점토(clay fraction)를 이용하여 수용액 내 양이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 분산과 응집의 변화를 알아보고자 하였다. 본 연구를 위하여 사용한 황토는 전남 나주시 동강면 장동리 황토로 지표면으로 부터 90~130 cm 깊이에서 채취하였다. 황토와 황토에서 분리한 점토(〈 2 μm) 그리고 이들 시료로부터 결정질 철과 비결정질 철을 제거한 황토와 점토시료를 이용하여 실험을 실시하였다. 이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 저면간격과 물리적 성질의 변화를 알아보기 위하여 4가지 양이온(Na+, K+, Mg2+, Ca2+)과 이들 이온의 농도(0.001 M~1 M)를 변화시켰을 때 광물의 침강속도와 점토광물의 저면간격의 변화를 연구하였다. 장동리 황토의 주 구성광물은 석영이며, 황토로부터 분리한 점토는 카올리나이트, 일라이트, 버미큘라이트로 이루어져 있다. 장동리 황토의 비결정질 철과 결정질 철의 함량은 각각 16.3 mg/kg과 436 mg/kg으로 주로 결정질 철로 이루어져 있다. 이온농도가 다른 4가지 이온을 추가한 수용액에서 구성 입자의 크기가 작은 점토가 황토에 비하여 분산이 더 잘되었다. 황토광물을 코팅하고 있는 결정질 철과 비결정질 철을 제거하기 전과 제거한 후 광물의 분산실험 결과에서 철을 제거한 시료가 분산이 더 잘 일어났으며 이는 코팅된 철 산화물이 광물입자들의 분산을 방해하는 것으로 사료된다. 수용액 중 이온의 종류와 농도가 광물의 분산에 미치는 영향 실험결과에 따르면 첨가한 이온의 농도가 클수록 그리고 양이온 전하량이 클수록 침강속도가 빨랐다. X-선 회절 분석 결과에 따르면 카올리나이트와 일라이트는 양이온의 종류와 농도에 따른 저면 간격의 변화가 없었다. 하지만 버미큘라이트는 일반적으로 +2가 양이온을 첨가한 경우 저면간격이 14.04 a으로 +1가 양이온의 13.9 a보다 크게 나타났다. 이는 +2가 양이온들의 수화반경이 +1가 양이온보다 크기 때문으로 사료된다. 따라서 광물에 코팅된 철과 수용에 내의 이온의 종류와 농도가 광물의 분산 및 버미큘라이트와 같은 팽창성 점토광물의 저면간격에 영향을 줄 수 있음을 시사한다.

경북 북부 지역, 낙동강 상류 배수유역의 기반암별 토양 점토광물의 분포 특성을 이해하기 위하여, 준정량광물학적 분석을 실시하였다. 화강암류 분포지역에는 캐올리나이트와 스멕타이트가 다른 기반암 지역에 비하여 상대적으로 많이 함유되어 있었다. 퇴적암 지역 토양에는 일라이트의 함량이 다른 점토광물에 비해 월등히 높고, 캐올리나이트, 스멕타이트, 전이형(녹니석-스멕타이트 혼합층 및 층간수산기 질석 등) 광물들이 소량 수반된다. 변성암류와 화산암류 지역은 일라이트와 캐올리나이트 함량이 화강암류와 퇴적암류 지역의 중간 정도이나, 전이형 광물의 함량이 조금 더 높았다. 토양 점토광물의 조성은 기반암의 광물조성 및 각 광물의 풍화도 차이와 관련성이 있다. 화강암류 지역 토양의 높은 캐올리나이트 함량은 사장석의 풍화작용에 기인하나, 국지적으로 높은 스멕타이트 함량은 모암의 부분적인 열수변질작용과 관련된 것으로 추정된다. 퇴적암 지역 토양에 특히 풍부한 일라이트는 대부분 모암에서 잔류한 것이다.

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.

카올리나이트 KGa-2 (표준 점토)의 인산염 흡착-탈착 특성을 규명하기 위하여 벳치(batch) 흡착 실험을 실시하였으며, 흡착 상태를 알아보기 위하여 ATR-FTIR (Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared) 분광분석을 실시하였다. 인의 함량은 UV-VIS-IR 분광분석 기를 사용하여 측정하였으며, 이 때 파장은 820 nm를 이용하였다. pH 4에서 pH 9 범위 내에서 카올리나이트 KGa-2의 인산염 흡착량은 pH가 증가하면 대체적으로 증가하는 경향을 나타내지만, 인산염 농도에 따라 매우 다른 형태를 보여준다. 카올리나이트 KGa-2의 인산염 흡착 특성은 랑미어 흡착등온선, 템킨 흡착등온선, 프로인드리히 흡착등온선 순으로 잘 부합하며, 랑미어 최대 흡착능은 204.1~256.5 mg/kg, 평균간은 232.5 mg/kg으로서, 카올리나이트 KGa-1b에 비하여 높은 인산염 흡착능을 가진다. 카올리나이트에 흡착된 대부분의 인산염이 탈착되기보다, 광물 내에 고착되는 경향을 나타내지만 이에 대해서는 후속적인 실험이 필요한 것으로 판단된다. ATR~FTIR 스펙트럼에서 카올리나이트에 의한 흡수피크의 위치가 인 피크와 거의 중첩되고, 카올리나이트에 의한 흡수 피크의 강도가 인 피크에 비하여 월등히 크기 때문에 카올리나이트에 흡착된 인에 의한 피크를 카올리나이트 자체에 의한 피크로부터 분리하는 것이 거의 불가능하였다.