• 한국광물학회지
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• 제22권4호
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• pp.359-370
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• 2009

지표에 노출된 폐광미의 산화작용으로 인해 용출된 비소와 중금속들이 광산주변 환경에 심각한 오염을 야기할 수 있다. 본 연구는 황화광물의 산화작용과 이차 광물의 생성 및 변질과 같은 다양한 작용들이 비소의 거동에 미치는 영향을 광물학적 방법을 이용하여 고찰하였다. 연구대상 광미는 강원도 정선군에 위치한 낙동광산에서 채취하였다. 전처리한 광미로부터 자성광물과 비자성 광물을 선별한 후, 현미경 관찰을 통해 광물의 색 및 금속광택에 따라 분류하였고, X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 그리고 전자탐침미세현미경 등과 같은 다양한 기기분석들을 이용하여 광물학적 특성을 조사하였다. 문헌조사에서는 다양한 광석광물이 산출되는 것으로 알려졌지만, 산화 등과 같은 풍화작용으로 인하여 본 연구에서는 일부 광석광물들과 더불어 새롭게 형성된 이차 내지 삼차 광물들을 확인할 수 있었다. 특히 다량으로 존재했다고 알려진 자류철석은 동정되지 않았지만 특징적으로 콜로포옴 형태의 철 (산)수산화광물을 확인하였는데, 이는 자류철석의 큰 반응성으로 인하여 풍화가 급격하게 진행되어 자류철석이 모두 변질된 것을 입증한다. 뿐만 아니라 일차 광석광물인 유비철석의 균열부에 충진한 이차 광물인 스코로다이트를 확인할 수 있었는데 이러한 변질 과정을 통해 용출된 비소가 고정화되는 것으로 판단된다. 또한 이차 광물로 생성된 자로사이트가 다시 변질되어 삼차 광물인 철 (산)수산화광물이 형성되는 것도 관찰할 수 있었는데 이는 다양한 광석광물의 산화작용으로 인해 조성된 초기의 낮은 pH 환경으로부터 pH가 증가하는 환경으로의 전이를 지시한다. 이러한 환경의 변화는 이차 광물들과 주변 모암과의 작용 등에 기인하며 그 결과 이차 광물의 안정도가 떨어지게 되고 새로운 삼차 광물들이 형성된다. 이러한 과정에서 고정화된 비소가 재용출 되어 주변 환경에 확산되어질 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제47권6호
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• pp.563-569
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• 2014

루비는 유색보석 중에서 가장 선호도가 높은 보석인 동시에 열처리에 의해 부가가치를 높일 수 있어 학문적인 연구 대상으로서도 그 관심이 높다. 세계적으로 많은 지역에서 루비가 산출되고 있음에도 불구하고, 고품질의 천연 루비는 미얀마, 스리랑카, 태국, 탄자니아 등 일부 제한된 국가에서만 산출되며, 오랜 기간 채광으로 인해 고품질의 원석이 고갈되어가고 있는 실정이다. 이 연구에서는 최근 새로운 산지가 확인되어 관심이 높은 탄자니아산 루비 원석을 사용하여 전통적인 단순 열처리방법과 화학적 열처리 방법에 의한 광물학적 및 보석학적 특성을 파악하고, 열처리에 의한 탄자니아산 루비의 품질개선 효과를 검토하였다. 미얀마의 Mogok산과 Mong Hsu산 루비에 효과적인 방법으로 알려진 전통적인 단순 열처리 실험은 T=$1,600^{\circ}C$에서 6시간 동안 실시하였다. 그 결과, 비교적 균일한 암적색을 지닌 탄자니아산 루비의 색상과 투명도는 색채 색차계와 자외선-가시광선 분광분석(UV-Vis Spectrometry) 결과, CIE 1931 color space 상의 적색과 청색의 좌표값(X, Y)이 원시료 (0.365, 0.321) 및 (0.346, 0.363)에서 (0.337, 0.322)로 감소함이 확인되어, 전통적인 단순 열처리 방법이 탄자니아산 루비의 품질개선에 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 단순 열처리를 수행한 탄자니아산 루비의 X-선형광분석(XRF) 결과, 루비의 적색을 발현 시키는 $Cr^{3+}$함량이 0.72~1.04 wt.%로 증가 되었으나, 갈색의 보조색상을 발현시키는 Fe의 함량이 함께 증가되어 순수한 적색이 아닌 어두운 적색을 띄는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 단순 열처리에 의해 루비에 함유되어 있는 $Fe_2O_3$의 응집현상으로 어두운 색으로 변한 것이라 판단된다. 또한 열처리에 의해 $SiO_2$의 함량이 특징적으로 높게 나타났는데, 이는 열처리 과정동안 용융되었다가 다시 재결정화 되면서 생기는 현상으로 투명도의 개선에 효과적이지 않음을 알 수 있었다. 탄자니아산 루비 중 표면에 균열이 있는 시료를 선별하여 납(Pb)을 주성분으로 하는 화학적 첨가제를 사용한 열처리 실험 결과, 색상 뿐 만아니라, 투명도가 현저하게 개선되었다. CIE 1931 color space 상의 적색과 청색의 좌표값이 원시료 (0.386, 0.304) 및 (0.395, 0.313)에서 (0.405, 0.308)로 적색영역에 도시되었다. 이는 첨가제가 열처리 과정동안 용융되어 루비의 균열부분을 채워준 것으로 확대경으로도 관찰이 가능하다. 또한 루비의 표면과 균열부분에 대한 전자현미분석(EPMA)의 선분석(line scanning)에 의해서도 확인되었다. 이 첨가제는 균열부분을 충진함으로써 내구성과 투명도가 개선되었다. 첨가제의 용융체는 루비와 굴절률이 매우 비슷하기 때문에 입사된 빛이 루비 내부로 더 쉽게 통과하여 전반적으로 색상이 향상된 것으로 판단된다. 이 연구에서 화학적 열처리가 탄자니아산 루비의 품질향상에 적합한 방법임을 확인할 수 있었으며, 사파이어 등 강옥군 광물의 유색보석에 대한 색과 투명도 개선에 매우 유용할 것으로 생각된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제57권3호
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• pp.90-101
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• 2024

조선시대 과거 응시자들이 제출한 답안지 혹은 채점지를 시권(試卷)이라고 하는데, 일반적으로 시지(試紙)는 응시자 본인이 마련했다. 당시 종이는 규격 제품으로 생산되지 않았기 때문에 크기 면에서나 가공 면에서 시지의 통일성이 없었다. 기본적으로 조선의 닥지는 낮은 불투명도를 가지고 있기 때문에 시권의 특성상 지면이 부족할 경우 뒷면까지 작성하기 위해서는 다양한 종이 가공법이 필요했다. 먹선이 매끄럽게 그어지도록 도침(搗砧)을 하거나 종이 표면에 가공을 하기도 했는데, 이와 다른 특이한 가공법을 적용한 19세기 시지가 있어 이번 연구를 진행하였다. 특이한 시권은 국립민속박물관 소장 1848년 이만기(李晩耆) 시권으로, 시지의 종이 사이에서 두껍게 도포된 불투명한 백색 물질이 발견되었다. 적외선분광광도계, 형광X-선분광기, 광학 및 편광현미경, 전자현미경 등 성분 분석을 통해 이 백색 물질은 쌀 전분으로 판단되었다. 이러한 분석 결과로부터, 이만기 시지는 쌀가루를 물에 수침하여 단백질을 상당량 제거한 후, 미량의 단백질이 포함된 습전분을 종이 사이에 도포하여 시지를 제작하였을 것으로 추정된다. 또한 시지 재현 실험을 통해 이러한 가공법으로 재현한 시지는 두껍고 백색도 및 불투명도가 높음을 확인하였다. 이는 당시 구하기 힘든 종이를 여러 장 사용하지 않아도 양면 사용이 가능한 양질의 종이를 얻을 수 있게 고안된 제작법으로 추정된다. 본 연구에서는 <이만기 시권(민속 71745)>만으로 시지 사이의 가공 물질을 밝혔으나, 이는 조선시대 시지 가공의 여러 가지 가공법 중의 하나로 보인다. 추후 유사 가공의 시지가 더 발견되어 시지 가공법에 대한 폭넓은 연구가 진행되길 기대한다.