The demand for environmental consideration is on the increase in civil engineering. This study focuses on the development of technology to reduce the use of carbonate cement and improve its performance by using a silicate mineral and hardening agents, and presents the test results for the demonstrative evaluation of the properties of the raw material. Highly active feldspar was used as a binder to augment the bonding of the carbonate cement, and their change in strength was observed after test piece construction with the addition of soluble hardening agent. The uniaxial compression strength of the test piece of the general Portland cement with the addition of 0.5% soluble hardening agent, showed an increase by 33% and that of the test piece of cement with the addition of 70% substituted with feldspar increased by 28%. The strength of viscous soil; classified as soft ground, showed an increase of a maximum of 1.7 times when it was mixed with cement and solidifier depending on the curing period. These tests confirmed that a soluble solidifier is effective for improving the strength of a cement binder and that the highly active feldspar can be used as a binder.

알루미늄 규산염(Al2SiO5) 광물은 온도와 압력 환경에 따라 남정석, 홍주석, 규선석으로 상전이가 일어나는 동질이상(polymorph)으로 변성암의 변성정도를 유추하는 데 사용되는 중요한 광물이다. 이번 연구에서는 고전분자동력학 시뮬레이션(classical molecular dynamic simulations)과 양자역학 계산방법인 밀도범함수이론(density functional theory)을 이용하여 압력에 따른 알루미늄 규산염 광물의결정구조와 엔탈피를 계산하고, 상대적인 안정성을 평가하였다. 격자상수 계산결과, 분자동력학과 밀도범함수이론 계산 모두 압력에 따라 부피가 줄어드는 기존의 실험결과와 동일한 경향을 보였다. 특히, 밀도범함수이론으로 얻어진 격자상수는 실험과 약 1% 이내의 오차로 매우 정확한 결과를 보였다. 그러나 엔탈피 계산 결과, 분자동력학에서는 압력에 따른 엔탈피의 변화가 거의 없어 광물 간 안정성이 역전되는 상전이 압력을 구할 수 없었다. 밀도범함수이론 계산 결과는 실험과 동일한 경향을 보여주었지만, 전자의 교환-상관 관계를 나타내는 범함수에 따라 상전이 압력이 크게 다른 결과를 보여주었다. 밀도범함수이론 계산 결과는 결정구조와 엔탈피에 대해서 모두 높은 수준의 정확도를 보여주지만, 동질이상의 상도표 작성에는 정량적으로 큰 오차를 보여주었다.

경북 봉화군 소천면의 선캠브리아기 변성퇴적암 내에는 석회규산염층이 산출되며, 이 석회규산염층은 두께 14~18 m 정도로 층리면에 평행하게 협재되어 있다. 이 암층에는 방해석, 백운석, 사문석, 투각섬석이 주로 포함되고, 일부에서 활석이 소량 포함된다. 사문석은 석회규산염층의 중상부에 다량 함유되고 투각섬석은 하부층에서 주로 산출한다. 사문석이 많이 포함된 암석일수록 짙은 녹색을 나타낸다. XRD 및 FT-IR의 분석결과, 이곳의 사문석광물은 안티고라이트에 해당하는 것으로 나타났으며, SEM의 관찰에서도 안티고라이트의 판상 형태가 잘 나타났다. EPMA에 의한 이 사문석의 성분 분석의 결과, 안티고라이트의 이상적인 조성(SiO2: 44.3 wt% and MgO: 40.8 wt%)에 가깝게 나타났으며, 이를 통하여 계산된 구조식은 Mg2.82Al0.04Fe3+0.04Si2.05O5(OH)4으로 나타났다. 석회규산염층은 구성 광물 및 산상 등을 검토해 본 결과, 퇴적 당시 환경에 따른 퇴적물의 광물 및 화학성분의 차이를 가지는 석회질 퇴적암이 변성작용을 받아 형성된 것으로 보인다. 안티고라이트가 다량 함유되는 상부층은 투각섬석이 포함되는 하부층에 비해 상대적으로 Mg이 더 풍부한 퇴적암으로 구성되었을 것으로 사료된다.

FORTRAN program PHYLS was developed to model the structures of 2:1 1M and 2M1 phyllosilicates on the basis of geometrical analyses. Input to PHYLS requires the chemical composition and d(001) spacing of the mineral. The output from PHYLS consists of the coordinates of the crystallographically independent sites in the unit cell, and such structural parameters as the cell dimensions, interaxial angle, cell volume, interatomic distances, and deformation angles of the polyhedra. PHYLS can generate these structural details according to the user's choice of space group and cation configuration. User can choose one of such space groups as C2/m, C2,and C2/c and such cation configurations as random and ordered tetrachedral/octahedral cation configurations. PHYLS simulated the structures of dioctahedral and trioctahedral phyllosilicates having random tetrahedral cation configuration fairly close to the reported experimentally determined structures. In contrast, the simulated structures for ordered tetrahedral cation configurations showed greater deviation from the experimentally determined structures than those for random configurations. However, if the cations were partially ordered and the sizes of the tetrahedra became similar, the simulated PHYLS may be helpful in various investigations on the relationships between structures and physicochemical properties of the phyllosilicates.

춘천 지역 구봉산층군 내에서 산출되는 백색 및 흑회색 투감섬석에 대하여 전자현미분석과 리트벨트법에 의하여 결정화학적 특징이 연구되었다. 화학 조성상 백색 투감섬석 (WHT)은 흑회색형 (BLT)에 비하여 Al과 Na의 양은 많고, Mg와 Ca의 양은 적은 차이를 보여준다. 단위포의 크기에 있어 b축의 길이는 WHT가 BLT보다 약 0.013a 크다. 이는 후자의 M(4) 자리에 보다 많은 Na와 Mg가 치환된 결과로서 계사된 〈M(4)-O.가 각각 2.522, 2.512a로 잘 일치하고 있다. 자리 점유율에 있어 BLT의 경우 모든 Al이 T(2)에 채워지며, WHT에서는 T(1), T(2)에 각각 0.138, 0.181씩 Si를 치환하고 있다. M(1), M(2), 및 M(3)는 모두 Mg에 의해 채워지고 있으며, Ca가 채워지는 M(4)에는 BLT에서는 소량의 Mg가 들어 있다. (001) 방향으로 투각섬석의 구조를 작도해 보면, WHT에서는 사면체의 바닥면이 T(1) 안쪽으로 다소 기울어져 있으나, BLT에서는 T(1)과 T(2)가 서로 마주보며 기울어져 있는 특이한 양상을 보여준다. 이러한 구조상의 차이점은 앞으로 보다 많은 투각섬석에 대한 구조적인 연구를 수행할 필요가 있음을 보여준다.

춘천 지역 선캠브리아기의 구봉산층군 내의 백운석질 대리암에는 광역변성작용의 산물로서 조립질의 투각섬석이 주된 규산염 광물상을 이루며 산출된다. 이들은 배태 층준과 원암의 조성에 따라 두 가지 유형으로 구분된다. : (1) 투각섬석(흑회색)+방해석+백운석+활석, (2)투각섬석(백색)+금운모+백운석+방해석+K-장석, 백색의 투각섬석이 흑회색형보다 상대적으로 높은 Al과 알칼리 함유도를 보이지만, 전반적으로 모두 Mg-단종에 가까운 화학 조성을 갖는다. 투각섬석들이 격자 구조상의 결함 구조를 갖지 않는데 비해서, 금운모는 1M 구조형을 이루고 저면 격자 간격상에 녹니석 단위의 빈번한 개재에 의한 격자상의 구조적 결함이 흔히 관찰된다.방해석-백운석 지온계에 대한 연구와 TWEEQU 프로그램을 이용한 상평형도 작성을 통해서, 투각섬석들은 500~600℃의 온도 범위, 8kb 정도의 압력 및 Xco2=0.2~0.5 조건에서 생성된 것으로 해석하였다. 이 지역의 투각섬석은 위와 같은 조건에서 지속적으로 평형 상태가 유지되고 상안정도가 증대되므로서, (1) 투휘석을 수반하지 않고, (2) 격자 구조상의 결합을 갖지 않는, (3) 자형의 큰 결정을 이루게 된 것으로 해석된다.