본 연구에서는 산림으로 복원하기 어려운 폐석산 부지의 적극적인 활용을 통한 지역의 사회·경제적 발전에 기여할 수 있는 몇 가지 개발유형을 발굴하여 이 분야의 연구와 사업에 기초자료를 제공하고자 수행되었다. 본 연구에서는 국내 및 국외에서 기존에 채석·채광지를 타용도로 활용한 사례들을 참고하였고 사회·문화·관광·휴양·산업 부분에서 채석장 부지를 활용할 수 있는 아이템들을 발굴하였으며 최종적으로 활용 가능한 아이템들을 주제별로 유형화하였다. 그 결과 폐석산의 개발유형을 크게 레저시설형, 휴양타운형, 수목원형, 석재 테마공원형, 시설활용형, 근교농업시설형 등 6가지 영역으로 유형화하였다. 레저시설형에는 종합레포츠시설, 유격장·서바이벌 게임장, 골프장을 포함시켰고, 휴양타운형에는 산림치유공원, 유스호스텔, 노인휴양·요양시설, 가족농원단지(Kleingarten)를 포함시켰다. 수목원형에는 수목원(arboritum)과 생태공원(eco-park)을 포함시켰고, 석재 테마공원형에는 조각·꽃·Music Stone 공원, light stone park, fountain·waterfall park, miniature park, 암각공원을 포함시켰다. 그리고 시설활용형에는 공연시시설과 산업지원시 설(물류시설, 영상산업 지원시설, 신·재생에너지 자원화 시설)을 포함시켰다. 마지막으로 근교농업시설형에는 친환경농업 생산단지와 주말농장을 포함시켰다. 본 연구에서 제안한 각각의 개발유형들은 암석의 종류, 잔벽의 형태, 면적, 위치 등 채석장의 조건과 인구, 문화, 관광, 산업, 경제, 교통 등 지역의 인문사회적 조건을 고려하여 도입될 수 있다.

Various problems such as erosion, leaching, and dispersion of tailings have occurred in abandoned mine areas. Especially, huge damage was caused by erosion of tailings by heavy rains in the research areas. Mine tailing of Sangdong tungsten contains various kind of heavy metals and Arsenic (As) exceeds more than 90 times than standard. In case this heavy metal flows into stream by erosion, serious damage is predicted. After experimenting Miscanthus sinensis growth of Mycorrhizae in comparison between infected and uninfected Mycorrhizae, plant infected by Mycorrhizae showed increased figures in average grass growth length (cm/ month), average organic body quantity (gfw/month) and average dry weight (gdw/month) by 47%, 33%, 32% respectively. Because of the small quantity of organic matter contained in the tailing of abandoned mine areas, the use of Mycorrhizae would be comparatively effective. This study suggests the use of Mycorrhizae infected plant to prevent erosion in abandoned mine waste areas.

Glass was fabricated using refused coal ore obtained from the Dogye coal mine in Samcheok. We additionally used soda ash and calcium carbonate to make a glass with the chemical composition of soda-lime glass, and we also used white, brown, and green glass cullet to make various kinds of colored glass. Transparent glass was fabricated by melting batch materials including refused coal ore at 1550˚C for 1 hr in an electrical furnace. The light transmittance and color chromaticity were measured by a UV/VIS/NIR spectrometer. Transparent glass with a light transmittance of over 80% was fabricated using normal refused coal ore and white glass cullet. Various kinds of colored glass with a light transmittance of 30-80% were fabricated using refused coal ore and brown or green glass cullet. The light transmittance of the mixed color glass samples, fabricated using normal refused coal ore and brown glass cullet and green glass cullet, indicated 30-47%, a relatively low value, in the condition of a cullet ratio of 20-50%. The characteristics of the color chromaticity of the glass samples were indicated in a chromaticity diagram by x-coordinates, y-coordinates, Y (lightness). The values of x-coordinates and y-coordinates were moved with a regular directional property according to the kind and amount of glass cullet. Therefore, we concluded that refused coal ore can be used for raw materials of color glass products like art glass and glass tile.

The purpose of this study was to determine the feasibility of using waste stone and waste stone sludge, generated by stone grinding operations, as substitutes for natural resources. In addition, the possibility of expanding the scope of safe recycling was confirmed via an environmental assessment. This assessment was carried out by measuring particle size distributions and physical and chemical characteristics, as well as via dissolution and content tests. Waste stones and powdered waste stone sludge generated from the I-, K-, and R-quarries located in the Geochang area were selected and sampled. The pH was weakly alkaline (7.74 - 9.7), and the water content ranged from 21.29% to 32.57%. Only the Iquarry sample exceeded the 30% water content limit. The Waste Control Act regulates the use of filler materials such as bottom restoration and lowland materials in the quarry to less than 30%. Leaching tests conducted using I-, K-, and R-quarry samples were analyzed. The samples did not exceed the controlled waste criteria for hazardous substances defined by the Waste Management Act. The limits for Pb, Cr, As, Hg, Cd, and Cr6+ are 3 mg/L, 3 mg/L, 1.5 mg/L, 0.005 mg/L, 0.3 mg/L, and 1.5 mg/L, respectively. Based on the results of content tests, only Cu (252 mg/Kg) exceeded the 1 area standard (150 mg/kg) for troublesome soil contamination defined in the Enforcement Regulations of the Soil Environment Conservation Act. Based on this environmental assessment, current policies allow expansion of recycling.

일반적으로 보도블록은 주로 행인들이 이용하는 도로에 일정 크기와 형상으로 이루어진 블록체를 배열하여 먼지 등이 발생하는 것을 방지하고, 도로 미화를 위하여 설치된다. 이러한 보도블록은 다양한 종류의 재질로 제조되는데, 일반적으로는 콘크리트를 성형하여 제조한 콘크리트 블록이 많이 사용되고 있다. 그러나 콘크리트로 제조된 보도블록의 경우, 시멘트의 특성상 우천 시 빗물의 배수가 원활하지 않다. 콘크리트 보도블록은 쇄석 등의 골재와 모래 및 시멘트를 일정 비율로 혼합한 뒤 소정의 형상을 갖는 형틀에서 찍어낸 후 경화시켜 제조되는 블록이다. 콘크리트 보도블록은 형틀에 따라 다양한 형상으로 제작이 가능하다. 보행로나 인도 등에 서로 무늬나 형상을 서로 맞물리게 반복적으로 배열 설치되도록 지면 위에 모래를 깐 뒤 그 위에 밀착 고정시키게 되므로 대기와 지면 사이의 수분은 물론 공기도 거의 통과 될 수 없을 정도로 밀착 차단되고 내부 재질의 조직이 치밀하여 블록면에서는 어떠한 빗물이나 공기도 통과될 수 없게 된다. 종래의 콘크리트 투수블록은 강도와 투수율이 낮고 표층부의 골재 탈락이 발생하여 제품이 부분적으로 파손되는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 시멘트를 많이 사용하면 강도는 좋아지나 투수율이 낮아지고, 투수율을 높이기 위해 시멘트를 적게 사용하면 강도가 낮아져, 표층부의 골재가 탈락하고 파손되는 문제점이 있다. 일반적으로 석재가공 공정 시 발생하는 석재 폐기물인 석재슬러지는 폐기물업자를 통해서 유상으로 버려지는 경우가 태반이다. 이런 폐기물을 재활용함으로서 고부가 자원화 기술을 통하여 친환경적 자원화에 기여하고 재활용 기술을 개발함에 있어 부가적인 응용기술개발이 가능하게 되었다.

천연재료를 활용하려는 건설 분야의 요구와 사회간접자본(Social Overhead Capital, SOC) 수요에 따라 다양한 분야에서 석재를 건설재료로 활용하고 있다. 이에 따라 필요한 형태의 석재의 가공이 필요하게 되고, 이는 석재 가공시 발생하는 석분 처리가 필수적으로 요구되게 된다. 석재 가공시 발생하는 석분, 즉 폐석분은 주로 고함수 상태로서 자연 상태의 탈수 과정을 통해 적절한 함수 상태를 보이게 된다. 즉, 토질공학적인 관점에서 보면 이러한 폐석분은 전반적으로 세립을 보이고 있어 활용에 제한이 될 수 밖에 없으므로 보다 공학적 성질을 개량하기 위한 방안이 필요하다. 본 연구는 토질공학적 관점에서 페석분의 입도를 조정하기 위해 모래 성분을 증가시켰으며, 폐석분과의 혼합토에서 모래 성분이 폐석분토의 토질공학적 특성 변화에 기여하는 영향에 대해 분석하였다. 연구는 기본적으로 시험을 근거로 하였다. 이때 시험은 석재 가공시 발생하는 화강암질의 폐석분을 주재료로 하였으며, 여기에 입도 조정을 위해 금강 주변에서 채취한 강모래를 혼합하여 폐석분 혼합토를 제조하였다. 또한 보다 경제적인 관점에서 주변에서 흔히 채취 가능한 화강암질 풍화토를 혼합하여 폐석분 혼합토를 제조하였다. 제조된 폐석분 혼합토에 대해 기본적인 물성 시험, 그리고 다짐 시험을 행하였으며, 그 결과를 분석하여 폐석분 혼합토의 혼합 비율을 조정하고 다짐 및 강도 특성 등 토질공학적 특성을 분석하였다. 분석 결과 혼합토에서 모래 함유 비율의 증가는 결과적으로 혼합토의 강도 증가로 나타났으며, 전반적으로 혼합토의 내부마찰각은 거의 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 다만, 점착력은 모래 성분의 증가로 인해 전반적으로 선형적인 감소 경향을 보였는데, 경향은 화강풍화토 혼합토에서도 유사하게 나타났다. 이러한 연구 결과로부터 혼합토 제조시 활용 가능한 적절한 혼합비율의 구할 수 있었으며, 한 예로서 폐석분에 모래 혼합비율이 약 40 ~ 50% 정도되었을 때 토질공학적 차원에서 양질의 성토재로서 실용적인 활용 가능성을 판단할 수 있었다.

텅스텐은 고융점 전이금속으로 융점이 3,653K, 비중이 19.3으로 60% 이상이 초경합금으로, 24%가 철강 첨가원소로 그리고 14%가 합금용으로 이용되고 있다. 그러나 최근 부가가치가 높은 특수철강 산업과 특수조명 그리고 시약과 촉매로의 이용이 확대되면서 텅스텐의 수요가 증가하고 있다. 따라서 우리나라도 텅스텐을 전략 희유금속광으로 분류하고 관련 산업의 지속적인 성장을 위해, 전량 수입에 의존하는 텅스텐의 장기적･안정적 확보를 위한 전략을 수립하고 있다. 텅스텐광의 세계 매장량은 280만 톤에 이르는 것으로 보고되고 있으나, 중국, 러시아, 캐나다, 미국 등 4개국에 85% 이상이 부존되어 있다. 특히, 중국의 경우 180만 톤 이상이 부존되어 있어 세계 매장량의 64.3%를 차지하고 있으며, 연간 생산량은 65,000톤 이상으로 세계 생산량의 85% 이상을 점유하고 있어, 지역 편재가 심한 광종 중 하나이다. 우리나라도 과거 강원도 상동광산, 경상북도 거성광산 등에서 텅스텐을 생산하였으나, 중국의 값싼 텅스텐이 세계 시장을 선점하면서 급격한 가격하락으로 채산성이 악화되어 1980년대에 생산을 중단한 상태이다. 이처럼 오랜 기간 텅스텐광의 개발이 이루어지지 않아, 우리나라의 텅스텐 선광 관련 분야의 기술은 매우 낙후되어 있다. 따라서 국내 텅스텐광의 채산성 향상 및 해외 텅스텐광 확보를 위한 선광 관련 분야의 기술개발이 필요한 실정이다. 또한 고품위광의 고갈 및 가격 급등으로 인해 선별처리 되고 버려진 폐석으로부터 텅스텐광을 회수할 수 있는 경제적인 기술개발에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 국내 텅스텐광 회수를 위한 선별공정 중 비중선별 단계에서 발생한 폐석을 대상으로 텅스텐광 회수를 위한 연구를 수행하였다. 습식 비중선별의 하나인 Shaking Table을 이용하여 실험을 수행하였으며, 반면 경사각, 반면 충정수, 물의 공급수량 등 다양한 조건을 변화하며 최적 분리조건 및 분리효율을 규명하여 대상 시료의 본 선별법을 통한 분리 가능성을 확인하였다.

Waste stone sludge generated during the collection of crushed aggregate is difficult to use due to high moisture content. Production of 1 ton aggregate generates approximately 0.25 tons of waste stone sludge. Considering the total crushed aggregate collection in 2012 of about 100 million tons, it can be estimated that 25 million tons of waste stone sludge is generated annually. Recycling of waste stone sludge is made difficult by the high moisture content of 30%. Therefore, to make recycling this process must be a drying process, which makes a fine powder of even better quality that can use as an additive. The purpose of this study is to analyze the changes in physical properties caused by the use of dried waste stone sludge as an additive in the extrusion of cement. A test specimen was made, substituting 50% of the silica with waste stone sludge, and physical performance evaluation was performed. Results showed that 50% substitution of silica resulted in no difference in moldability, but a slight increase in the water content required for the same workability was found. Flexural strength and drying shrinkage were found to be 97% of normal levels, but satisfied the specified performance in the KS F 4735 standard.

폐석면 광산의 위해성 평가는 통상 ABS 방식에 의해 이루어지지만, 조사지역 전반에 관한 위해성 경향을 파악하는 데 그치는 한계를 지닌다. 이 연구에서는 새로운 평가방식으로 잠재적 위해지수(PIHR)라는 개념을 도입하여 석면 위해도를 계랑화하였다. PIHR 값에 대해 석면이 인체에 위해를 주는 요인들을 고려하여 적절한 가중치를 부여한 후, 토양 내 석면 농도 값을 적용하여 지리정보시스템(GIS)의 적지선정기법을 활용하여 위해성 평가를 실시하였다. 충청남도 보령시에 위치한 어느 폐석면 광산에 적용한 결과, 잠재적 위해 지수가 매우 높은 지역은 전체 면적의 7.8%에 해당되는 27.3 ha이며, 위해성 평가는 미국 환경보호청의 종합위해정보시스템(IRIS) 모델을 적용하여 각각 만 명당 1명(석면농도 0.36% 이상), 3만 명당 1명(석면농도 0.1% 이상), 10만 명당 1명(석면농도 0.04% 이상) 평생초과 발암 위험도 기준으로 관리할 경우 3.0, 12.9, 19.5 ha로 면적이 증가한다. 이러한 결과는 향후 광해 복원범위 선정에 효과적으로 적용할 수 있다.

국내에서 투각섬석 석면이 채굴되었던 충남 보령지역의 석연광산인 중앙(신석)광산과 대보석산 광산에 대해서 투각섬석의 산출상태, 수반광물, 광물학적 특성, 형성과정을 연구하였다. 이곳의 투각섬석은 아주 긴 섬유상과 함께 침상, 도변상, 주상의 여러 형태가 같이 공존하였다. 유해석변의 기준에 해당되는 투각섬석에 대해 편광현미경과 주사전자현미경으로 형태를 분석한 결과, 길이가 최대 210 μm에 해당되는 입자도 있으나 평균치로는 31.2 μm이고, 폭은 평균 1.6 μm이며 종횡비는 평균 19.9이었다. 투각섬석의 신장방향에 대한 소광각은 6.1~20.2˚의 범위로 모두 사소광의 성질을 나타냈다. 석면상과 비석면상 투각섬석의 XRD 패턴도 약간의 차이를 나타냈다. EPMA의 분석 결과, 이곳의 투각섬석은 Mg성분이 Fe보다 월등히 높게 나타나서 Mg단종인 투각섬석에 가까운 것으로 확인되었다. 석면상과 주상의 투각섬석은 형성조건이 다소 다르며 석면상이 후기에 형성된 것으로 검토되였다.