• 자원환경지질
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• 제40권1호
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• pp.47-66
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• 2007

봉화 북지리 마애여래좌상(국보 201호)은 흑운모 화강암으로 구성되고 NE-SW EW 및 NS 방향의 3개 절리조가 규칙적으로 나타난다. 이들은 마애여래좌상의 여러 부분을 심각하게 파손하는 기계적 풍화를 일으켰다. 이 화강암의 풍화암에서 주원소의 화학조성을 이용한 풍화지수는 토양층에서 $59{\sim}61$로 사장석이 용해되고 흑운모가 변질되어 카올린 광물의 생성이 활발한 방향으로 풍화작용이 진행되었다. 풍화도가 커질수록 주원소의 $SiO_2$, MnO는 약간 증가하는 반면에 $TiO_2,\;{Fe_2O_3}^t,\;MgO,\;CaO,\;K_2O$는 감소하는 경향을 보인다. $Al_2O_3$에 대한 미량원소의 변화량을 보면 모든 전이원소와 Rb, Y는 풍화도가 커질수록 증가하며, 반면에 Li, Sr, Ba은 감소를 나타낸다. REE의 패턴은 LREE에서 거의 일정하게 나타나지만 HREE에서 풍화도가 커질수록 증가하는 경향을 보인다. 특히 CaO, $K_2O$, Sr과 Ba의 감소는 장석들이 지하수에 용해되면서 유출된 결과이다. 마애여래좌상에서 훼손은 풍화에 의해 3방향의 절리, 착색현상, 입상분해, 미생물서식 등으로 나타난다. 풍화의 윈인은 주로 변형작용, 수분, 기온변화, 생물서식 등이다. 이 중에 수분이 화강암 내의 절리를 따라 스며들어 광물을 용해하고 분해할 뿐만 아니라 식물을 서식케 하고 결빙을 일으킨다. 북동 및 남북 절리조는 외곽부에서 내부로 연결되기 때문에 이 절리들은 빗물이 쉽게 마애여래좌상 내부로 스며들게 하여 앞으로 문화재를 훼손하는데 큰 영향을 미칠 것으로 생각된다.

• 한국광물학회지
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• 제4권1호
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• pp.43-50
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• 1991

四成分系 Cu-Fe-Sn-S 시스템의 相關係에 대한 합성실험에서 두 개의 固溶體 타입의 合成相$(Fe, Cu, Sn)_{1+x}S$와 $Cu_{2-y}Fe_{1+y}SnS_4$가 발견되었으며 이들은 成分四面體 내에서 CuS-FeS-SnS로 표시될 수 있는 reference面의 주위에서 안정한 것으로 밝혀졌다. 煎者는 섬아연석 結晶構造를 갖고 있는 단순황화물 고용체로서 온도함수인 금속과 유황의 비율(9.7-1.0/1.0)에 따라 광범위한 화학적 안정영역을 차지하고 있다. 또산 섬아연석 超格子중에 하나인 테트라헤드라이트 結晶構造를 갖고 있는 후자는 $Cu_2FeSnS_4$-FeS conode를 따라 렌즈型의 안정범위를 갖으나 subsolidus 범위(350${\circ}C$까지) 내에서 相轉移 현상이 없고 835-862${\circ}C$에서 不調和熔融을 한다. 위 두 개의 고용체는 온도변화에 따라 相互溶解度 그리고 관련된 각각의 합성상이 화학조성이 변화하는 소위 Incorporation-type Solid Solution이다. 특히 後者의 경우 섬아연석 subcell을 기본골격으로 하는 超格子의 특징적인 양상을 X-ray 연구에서 찾을 수 있으며 이 패턴을 초격자의 안전성이 높다는 것을 암시해 주고 물리, 화학적 특성이 stoichiometric phase $Cu_2FeSnS_4$와 相異하다.

• 한국광물학회지
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• 제16권4호
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• pp.307-320
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• 2003

Fe­석류석인 경우, 사면체 배위를 하는 Fe의 이온반경이 Si보다 크기 때문에 고준위 방사성 폐기물에 다량 함유되어 있는 악티나이드 원소들을 고정화시킬 수 있는 매트릭스로 고려되고 있다. 따라서 본 연구에서는 $Ca_{2,5}$C $e_{0.5}$Z $r_2$F $e_3$ $O_{12}$ 및 $Ca_2$CeZrFeF $e_3$ $O_{12}$인 조성을 가진 석류석을 합성하여 이들의 상평형 관계 및 특성을 연구하였다. 혼합된 시료는 200∼400 kg/$\textrm{cm}^2$의 압력으로 성형한 후, 1100∼140$0^{\circ}C$ 범위에서 온도 및 분위기를 변화시키면서 소결하였으며 합성된 시료는 XRD, SEM/EDS를 사용하여 상분석과 정량분석을 실시하였다. 실험결과, 이들 조성을 가진 석류석들은 130$0^{\circ}C$로 가열하였을 때, 최적 합성상을 얻을 수 있었지만 소량의 페롭스카이트 등 부수상이 공존하였다. $Ca_{2,5}$C $e_{0.5}$Z $r_2$F $e_3$ $O_{12}$ 및 $Ca_2$CeZrFeF $e_3$ $O_{12}$인 조성으로부터 합성된 Fe­석류석의 조성이 각각 $Ca_{2.5­3.2}$C $e_{0.3­0.7}$Z $r_{1.8­2.8}$F $e_{1.9­3.2}$ $O_{12}$ 및 $Ca_{2.2­2.5}$C $e_{0.8­1.0}$Z $r_{1.3­1.6}$F $e_{0.4­.07}$ F $e_{3­3.2}$ $O_{12}$였다. 특히 화학양론적 조성과 비교시, 합성된 석류석의 8배위 자리를 점하고 있는 Ca이 초과된 양상을 보였고, Ce의 함량은 초과 또는 결핍된 양상을 보였다. 이는 8배위 자리에서의 Ca과 Ce의 이온반경의 상대적인 차이 및 전하보상적 차원에서 비롯된 것으로 해석된다.에서 비롯된 것으로 해석된다.

• 광물과 암석
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• 제34권2호
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• pp.107-120
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• 2021

검덕 연-아연 광상은 한반도에서 가장 규모가 큰 연-아연 광상으로 지체구조상 고원생대의 마천령층군이 포함된 Jiao Liao Ji belt내 혜산-리원 광화대에 위치한다. 이 광상의 주변지질은 고원생대의 마천리층군 변성퇴적암류와 이를 관입한 중생대의 만탑산 관입암체 및 신생대의 현무암으로 구성된다. 이 광상은 고원생대의 마천리층 변성퇴적암류내에 층상광체 및 맥상광체로 산출되며 퇴적분기형 광상에 해당된다. 이 광상에서 산출되는 돌로마이트들은 산출 광물조합 및 정출순서를 기초로 1)모암인 돌로마이트(D₀), 2)각섬암상의 변성작용에 의한 초기의 돌로마이트(투각섬석, 양기석, 투휘석, 섬아연석, 방연석 등)(D₁), 3)각섬암상의 변성작용에 의한 말기의 돌로마이트(활석, 방해석, 석영, 섬아연석, 방연석 등)(D₂), 4)석영맥과 함께 산출되는 돌로마이트(백색운모, 녹니석, 섬아연석, 방연석 등)(D₃)으로 산출된다. 이들 돌로마이트의 화학조성은 각각 Ca_1.00-1.20Mg_0.80-0.99Fe_0.00-0.01Zn_0.00-0.02(CO₃)₂(D₀), Ca_1.00-1.02M_0.97-0.99Fe_0.00-0.01Zn_0.00-0.02(CO₃)₂(D₁), Ca_0.99-1.03Mg_0.93-0.98Fe_0.01-0.05Mn_0.00-0.01As_0.00-0.01(CO₃)₂(D₂) 및 Ca_0.95-1.04Mg_0.59-0.68Fe_0.30-0.36Mn_0.00-0.01(CO₃)₂(D₃)로써 이론적인 돌로마이트의 화학조성보다 미량원소들의 함량이 높다. 이 미량원소들은 FeO, MnO, HfO₂, ZnO, PbO, Sb₂O₅ 및 As₂O₅ 원소들이며 광화작용이 진행됨에 따라 FeO, MnO, ZnO, Sb₂O₅ 및 As₂O₅ 원소들의 함량이 증감 변화가 있으나 HfO₂와 PbO 원소들의 함량은 증감 변화가 없다. 검덕광상의 D_o, D₁ 및 D₂는 Ferroan 돌로마이트에 해당되며 D₃는 Ferroan 돌로마이트와 철백운석(ankerite)에 해당된다. 따라서 1)모암인 돌로마이트(D₀)는 고원생대(2012~1700 Ma) 해양증발환경에서 실리카와 함께 퇴적된 후 계속적인 속성작용에 의해 돌로마이트화 작용에 의해 형성되었다. 2)초기의 돌로마이트(D₁)는 고원생대의 리원암군 관입(1890~1680 Ma)에 의한 변성작용(최소 각섬암상)에 의한 열수교대작용에 의해 형성되었다. 3)말기의 돌로마이트(D₂)는 각섬암상의 변성작용에 의한 계속적인 온도와 압력의 감소에 의해 잔존 유체로부터 형성되었다. 또한 4)석영맥의 돌로마이트(D₃)는 중생대의 만탑산 관입암체의 관입(213~181 Ma)에 의해 형성되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.1754-1759
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• 2010

대부분의 석조문화재는 실외에 노출되어 있어 외관이 크게 변형되어졌고, 특히 최근의 산업화와 환경오염물질의 영향으로 풍화가 가속화되고 있다. 본 연구에서는 석조문화재의 풍화에 미치는 환경영향을 알아보기 위해 해수와 대기오염물질에 신선한 화강암을 노출 후 물리 화학적 특성을 조사하였고, 석조문화재 보존 방법의 일환으로 화강암에 $TiO_2$ 광촉매를 코팅한 후 코팅이 화강암의 풍화에 미치는 영향도 조사하였다. 인공풍화 실험 후 화강암 표면의 광물질 조성 변화를 확인할 수 있으며, 수분흡수율은 약간 증가하여 해수와 대기오염물질이 화강암의 풍화에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. $TiO_2$ 광촉매를 화강암에 코팅한 경우 $TiO_2$ 광촉매를 코팅하지 않은 경우보다 해수와 대기오염물질에 의한 화강암의 물리적 특성 변화(수분 흡수율 등)가 적어 화강암의 풍화방지에 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2013

본 연구는 포천에서 채취된 화강풍화토를 불산용액을 이용하여 인공적으로 풍화를 진행시켜서 풍화도 변화에 따른 화강풍화토의 입자파쇄 특성을 연구하였다. 이를 위해 조성광물 분석을 통한 풍화지수 결정 후, 입도분석, 표준다짐시험 및 변수위 투수시험을 실시하였다. 본 연구결과는 풍화가 진행되면서 전체입경분포에서 입자파쇄가 진행되었으며, 입경 $D_{10}$과 $D_{50}$에 대한 비표면적을 비교한 결과 입경 $D_{50}$ 이하의 작은 입경분포에서 입자파쇄가 활발하게 진행된 것으로 나타났다. 또한 다짐에 의한 입자파쇄 결과는 최적함수비 부근에서 입자파쇄가 최대치를 보였고 풍화가 진행됨에 따라서 비표면적 증분비가 감소하는 것으로 보아 풍화지수가 높을수록 입자파쇄에 둔감한 것으로 나타났다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제32권4호
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• pp.357-381
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• 2008

연구 결과는 아래와 같다. 풍화 토양에서 LREE는 화강암 지역이, HREE는 천매암 지역이 높았다. 원소 쌍들 간에는 화강암 지역이 정의 상관관계, 천매암 지역이 부의 상관관계가 우세하였다. 밭 토양은 화강암 지역이 대부분 원소가 낮았고, 천매암 지역이 높았다. 토양의 함량 및 상관 특성은 이들 원소를 포함하거나 교대하는 광물 영향으로 해석이 가능하다. 모암은 LREE가 화강암이, HREE가 천매암이 높았다. 3 대조구 모두에서 정의 상관관계를 우세하게 보였다. 이는 각각의 LREE와 HREE를 포함하는 광물들의 조합 및 함량이 지역별로 차이를 보이기 때문이다. 인삼 성분은 동일 지역 연생 차이별 성분 비교에서 차이가 두드러졌다. 이는 토양의 광물학적 특성, 인삼의 재배기간, 토양에서 발생하는 물리, 화학적 변화 탓으로 설명이 된다. 동일 연생별 비교에서는 대부분 원소가 화강암 지역이 높았다. 이는 토양 중 광물 조성 및 조합 차, 토양에서 흡수되는 원소함량과 뿌리표면의 울혈과의 관계, 뿌리에 흡착되는 원소기작에 의한 영향, 토양수분 pH 변화가 주는 영향, 식물체내 각 기관에 흡수 축적되는 원소함량과 원소들의 특징차이 등으로 설명이 될 듯하다. 토양의 상대 비 비교에서 혈암 및 화강암 지역은 풍화토가, 천매암 토양은 밭토양이 높았음을, 풍화토와 모암의 비교는 풍화토가 높았음을 보여주고 있다. 이는 자연 상황의 풍화토와 한번 경운을 하고 인삼이 다년생으로 자라는 밭 토양과의 차이 탓으로 설명이 되고, 암석과 토양의 관계는 풍화 과정을 거치며 일부 원소가 용출된 토양과 그렇지 않은 원래 모암의 특성 차이로 설명이 될 듯하다. 토양과 인삼과의 상대 비에서 인삼이 연령에 관계없이 함량 차이가 혈암 및 천매암 지역은 수 백 배로 컸고, 화강암 지역은 수 십 배 차이로 작았다. 토양과 인삼과의 상대 비는 혈암 및 화강암 지역에서 3 년생이 제일 컸고 2 년생이 작았다. 이는 인삼이 한 토양에서 장기간 생육되는 과정에서 필요한 만큼 원소 함량을 받아들임을 암시한다. 각 대조구별 동일 연생의 비교에서 화강암 지역의 밭토양과 인삼함량의 비 차이가 제일 작아, 화강암 지역 인삼 함량이 토양의 특성을 가장 잘 반영하고 있음을 암시한다. 또한 토양의 용출수가 인삼에 흡수된다는 것을 전제로 했을 때 토양 중의 물리, 화학적 변수들이 타 지역에 비해 화강암 지역에서 더 잘 반영 되고 있음을 암시한다.

• 한국광물학회지
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• 제32권1호
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• pp.41-49
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• 2019

비정질 Na-규산염과 Na-알루미노규산염 내의 Na 이온의 원자 환경을 규명하는 것은 Na을 포함하는 지구 내부 마그마의 물성을 규명하는 데 중요하다. 특히 Na 원자 환경의 규명을 통해 이동 물성에 매우 중요한 역할을 하는 Na과 산소와의 거리를 밝힐 수 있다. 본 연구에서는 $^{23}Na$ magic angle spinning (MAS) NMR을 이용하여 비정질 Na 규산염과 알루미노규산염의 Na 주변 원자 환경을 규명하고자 하였고 Dmfit 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 통해 ${\delta}_{iso}$ 값을 구했다. Dmfit 프로그램에서 제공하는 여러 모델 중 Q mas 1/2 모델과 CzSimple 모델을 사용하여 비정질 Na-알루미노규산염의 $^{23}Na$ MAS NMR 스펙트럼에 대해 시뮬레이션을 진행한 결과 Q mas 1/2 모델은 세 개의 피크로 CzSimple 모델은 하나의 피크로 실험값이 재현되는 것을 확인하였다. 조성에 따른 등방성 화학적 차폐(isotropic chemical shift, ${\delta}_{iso}$)의 변화를 관찰한 결과 비정질 Na-규산염과 Na-알루미노규산염에서 $SiO_2$의 함량이 증가할수록 ${\delta}_{iso}$ 값이 감소하는 경향성을 보였고 $SiO_2$ 함량이 고정되어 있는 조성에서는 $Na_2O$의 함량이 높을수록 높은 ${\delta}_{iso}$ 값을 보였다. 이전 연구에서 실험적으로 얻어진 값들과 본 연구에서 시뮬레이션을 통해 얻은 값을 비교해본 결과 ${\delta}_{iso}$ 값은 Al / (Al + Si) 값과 양의 상관관계를 보이는 것이 확인되었고 CzSimple 모델에 비해 Q mas 1/2 모델을 사용하여 시뮬레이션 한 값이 실험값을 더 잘 재현하였다. 본 연구의 결과를 통해 1D $^{23}Na$ MAS NMR 스펙트럼의 시뮬레이션을 통해 빠른 시간 내 Na 주변의 무질서도를 밝힐 수 있다는 것이 확인되었다.

• 한국광물학회지
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• 제31권4호
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• pp.295-306
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• 2018

고상 핵자기공명 분광분석은 비정질의 원자 구조를 제공하는 효과적인 방법론으로 다양한 비정질 규산염의 원자구조를 규명해왔다. 하지만, 함철 비정질 규산염의 경우, 철 함량 증가에 따른 신호의 변화가 상자성 효과와 구조 변동을 모두 반영하고 있기 때문에 분석에 많은 어려움이 있다. 이에 철 함량 증가에 따른 신호 변화가 실제 구조의 변동으로부터 기인한 것인지 확인하기 위해서는 온도변화에 따른 신호의 이동 여부를 관찰하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 철 함량에 따른 함철 비정질 규산염의 신호 변화를 해석하기 위하여 철이 포함된 휘석과 아노르다이트 조성의 비정질의 가변회전 속도 $^{29}Si$와 $^{27}Al$ NMR 실험을 수행하였다. 이는 온도 상승에 따른 신호의 변화 여부를 확인할 수 있게 하며, 쌍극자 효과에 관한 정보를 제공한다. 함철 휘석 비정질의 $^{29}Si$ NMR과 함철 아노르다이트 비정질의 $^{27}Al$ NMR 결과, 회전 속도 증가에도 불구하고 신호의 형태 및 위치가 달라지지 않았다. 회전 속도의 증가가 신호에 변화를 야기하지 않음을 확인한 본 결과는 철 함량 증가로 인한 신호의 변화가 상자성 이동 기원이 아니라, 철로부터 컷오프 반경 너머의 생존 신호임을 지시한다. 이에 철 함량 증가에 따라 아노르다이트 비정질의 Al 신호가 음의 화학적 차폐 방향으로 이동하는 현상은, 철의 진입에 따른 ${Q^4}_{Al}$(1 또는 2Si) 비율의 상대적 증가와 철과 ${Q^4}_{Al}$(3 또는 4Si) 구조간의 높은 공간적 근접도를 지시한다. 본 결과는 철 함량에 따른 규산염 비정질의 고상 NMR 신호 변화가 실제 구조적 변화를 지시하고 있음을 보여주며, 고상 NMR이 자연계에 존재하는 각종 유리질의 구조 분석에 효과적으로 적용될 수 있음을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제44권2호
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• pp.95-107
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• 2011

모이산-은산 천열수 금-은광상을 배태하고 있는 황산 화산암들은 성산지구 전반에 널리 분포하며, 대규모 열수변질작용을 수반한다. 열수변질작용에 따른 지구화학적 변화특성을 파악하기 위해 모이산과 주변 화산암으로 구분하여 분석되었으며, 이들은 대체적으로 석영안산암질 내지 유문암질 조성을 갖는다. 천열수계에서 수반되는 열수변질작용은 모암으로부터 알카리원소들을 쉽게 유동시키기 때문에, 일정한 지구화학적 변화를 보인다. 이러한 특성은 열수변질작용의 정도를 정량화하는데 적용될 수 있다. 모이산 화산암들의 AI지수에 따른 $Na_2O$ 함량변화는 미약한 정도에서부터 상당히 강한 변질작용을 수반하는 단계로 정량화 될 수 있다. $K_2O$ 함량의 증가에 따른 $CaO+Na_2O$ 함량의 감소는 열수유체로부터 지속적인 $K^+$의 유입과 모암 내 장석류들의 $Ca^{2+}$와 $Na^{2+}$성분들이 제거되는 견운모화작용의 결과로 이해된다. 일부 모이산 화산암들의 선적인 변화는 강산 열수유체로부터 모든 알카리 성분들이 완전히 제거되는 강고령토변질작용의 결과로 이해될 수 있다. 또한 AI지수와 CCPI지수의 변화양상은 함금-은 석영맥을 형성시킨 광화유체의 유입으로 모이산 화산암들의 장석류가 일라이트로 교대되는 견운모변질작용과 Mg와 Fe의 활동도 증가에 따른 견운모+녹니석+황철석 변질작용에 해당하는 두 가지 변질양상을 갖는다. 미량원소 및 희토류원소들에서도 열수변질작용과 관련된 지구화학적 변화특성을 보인다. 친지각원소인 $Sr^{2+}$ 의 상당한 결핍은 열수변질작용동안 장석류들이 알루미나 규산염광물 혹은 충상규산염광물들로 변질되는 과정에서 $Ca^{2+}$가 제거되면서 이를 치환하고 있는 $Sr^{2+}$이 함께 제거된 것으로 보인다. 상대적으로 낮은 총 희토류함량(모이산: 119-182 ppm; 성산지구:111-209 ppm)과 완만한 부의 기울기는 열수변질작용동안 상당한 LREE원소들이 제거되었음을 지시된다.