• 한국광물학회지
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• 제15권4호
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• pp.243-257
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• 2002

Ca-형과 Na-형 벤토나이트는 물성의 차이로 인하여 그 용도를 달리하며, 국내에서는 Ca-형 벤토나이트만 산출되기 때문에 산업체에서는 Na-형으로 변환시켜 토목용이나 주물용으로 활용되고 있다. 이 연구는 Ca-형과 Na-형 벤토나이트의 몇 가지 물성을 비교하여 그 차별성을 명확히 밝히고자 한다. 또한 HDTMA(Hexadecyltrimethylammonium)나 CP(Cetylprydinium)와 같은 유기양이온을 Ca-형과 Na-형 벤토나이트에 치환시켜 유기 양이온과 벤토나이트와의 흡착 특성을 비교 하고자 시도되었다. Na-형 벤토나이트는 Ca-형 벤토나이트에 비해 강한 알카리성, 매우 높은 팽윤성과 점도를 나타내나, 양이온 교환능과 MB(Methylene Blue) 흡착양은 변화를 보이지 않는다. 탁도는 Na-형 벤토나이트가 높으며 시간의 변화에 따라서도 거의 변화가 초래되지 않았으나, Ca-형 벤토나이트는 단시간 내 급격하게 응집이 초래되었다. 열 분석 결과 큰 차이는 보이지 않으나 흡착수와 층간수의 분해는 Na-형 벤토나이트가 보다 저온에서 빨리 일어나며, 완전한 구조의 분해는 Ca-형 벤토나이트가 Na-형 벤토나이트보다 저온에서 용이하게 일어났다. HDTMA와 CP를 벤토나이트에 치환케 되면 대체적으로 강한 층간팽창이 초래되어 저면 간격이 40 $\AA$ 이상 늘어남으로써 공간을 제공하여 연속적인 흡착이 초래되었다. HDTMA의 흡착은 양이온 교환능의 200% 이상을 치환하였을 때 거의 포화상태에 달하여 저면 간격이 $37～38\AA$으로 팽창이 초래되었으나, CP의 흡착은 양이온 교환능의 140% 이상을 치환케 되면 저면 간격이 $40\AA$에 달하여 거의 포화되었다. 이는 CP가 HDTMA보다 용이하게 층간팽창을 초래시키고 흡착이 일어남을 의미한다. CP와 Ca-형 및 Na-형 벤토나이트와의 흡착거동은 L형의 흡착등온선을 나타내었으며, 매우 규칙적이고 일관성 있게 흡착이 일어남으로써 안정한 상태를 유지하였다. 또한 층간 교환성 양이온 종에 관계없이 유기양이온 흡착거동은 거의 동일하게 일어났다.

• 한국광물학회지
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• 제17권2호
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• pp.135-145
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• 2004

영일 지역에서는 제올라이트 광물들을 상당량(대개 5% 이상) 함유하는 제올라이트질 벤토나이트가 밝은 색조를 띠고 1 m 미만의 두께를 이루며 흔히 산출된다. 이 같은 벤토나이트는 제올라이트 층과 밀접한 층준 접촉관계를 이루며 주로 장기층군의 눌대리응회암층과 함탄층에 부존된다. 이벤토나이트는 곳에 따라 층리와 비조화적 관계를 이루며 산출되기도 한다. 제올라이트질 벤토나이트의 주성분 광물인 몬모릴로나이트는 제올라이트 광물로서 대부분 클리놉틸로라이트와 공생관계를 이룬다. 그렇지만 보다 규질인 벤토나이트의 경우에는 모오데나이트, 상대적으로 $SiO_2$ 함량이 낮은 벤토나이트에서는 휼란다이트를 수반하기도 한다. 모오데나이트가 수반될 경우에는 단백석이 많이 함유되는 것이 특징이다. 주사전자현미경 관찰에 의하면, 제올라이트질 벤토나이트에서는 이들 변질 광물들, 특히 몬모릴로나이트와 제올라이트 광물들이 서로 미세분대되지 않고 대개 혼재되는 양상을 보이는 것이 특징이다. 제올라이트질 벤토나이트는 비교적 규산 성분이 농집된 공극수 조건과 pH의 오르내림이 반복되는 알칼리 환경 하에서 생성된 것으로 여겨진다. 또한 이 벤토나이트는 제올라이트를 함유하지 않는 통상적인 벤토나이트에 비해서 전반적으로 높은 희토류 원소 함유도를 나타낸다. 제올라이트질 벤토나이트의 이 같은 화학적 특징은, 산출상태 및 광물상에서의 특징과 더불어, 이벤토나이트의 성인을 단순히 속성작용의 결과로만 해석하기 어렵고 일부 벤토나이트들에 대해서는 열수변질에 의한 영향을 배제할 수 없음을 시사하는 것으로 여겨진다.

• 한국광물학회지
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• 제7권2호
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• pp.111-127
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• 1994

양남 지역의 제 3 기층인 하서리 응회암층의 중.상부에 부존되는 벤토나이트들은 원암의 암상과 화학조성에 의존되는 광호 양상과 광물상을 나타낸다. 벤톤나이트들은 대부분 안산암질 원암의 기원을 시사하는 희유 및 희토류 원소들의 함유 양상을 보이고, 현무암질 원암의 벤토나이트는 최상부의 일부 층준에만 그 산출이 국한된다. 이 지역의 벤토나이트는 주로 유리질 내지 라필리 응회암이 속성 변질된 것으로 이 과정에서 SiO2와 알칼리 (Na, K) 성분들이 고갈되는 화학 성분상의 유동 양상이 인지된다. 벤토나이트는 주된 광물 성분인 스멕타이트 이외에 흔히 단백석 및 석영같은 규산 광물과 휼란다이트, 모데나이트 및 클리높틸로라이트간은 불석광물들을 수반한다. 스멕타이트는 대부분 몰노릴로나이트 유형이지만 최상부 층준의 현무암질원 벤토나이트와 비교하여 논트로나이트의 광물 화학, X-선회절 양상, 층간 화학 및 염화학적 특성 등이 논의되었다. 이 지역 벤토나이트의 형성과정은 (1) 화산쇄설물의 급속한 퇴적, (2) 비이상적으로 높은 매몰 온도(<8$0^{\circ}C$) 조건, (3) 규산 광물의침전에 의한 공극수 내외 H4SiO4의 제거, (4) 원암의 낮은 Si/al 함유비와 높은 Fe 함유도 등에 의해서 조장된 것으로 해석된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.1-10
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• 2019

본 연구에서는 칼슘 벤토나이트를 차수재로 활용하기 위해 칼슘 벤토나이트-모래 혼합물의 투수특성 및 구조를 평가하였다. 본 연구에서는 칼슘 벤토나이트와 모래에 대한 기본적인 물리 화학적 특성 분석, 다짐시험, 투수시험 및 전자주사현미경 분석(SEM)을 진행하였다. 칼슘 벤토나이트의 혼합 비율이 증가함에 따라 칼슘 벤토나이트-모래 혼합물의 건조 밀도, 투수계수는 낮아지고 최적함수비는 증가하였다. 특히, 전자주사현미경 분석은 칼슘 벤토나이트의 비율이 증가함에 따라 칼슘 벤토나이트 내 몬모릴로나이트의 면적이 증가하는 것을 확인하였다. 결론적으로, 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 40% 이상일 때 매립시설의 차수재 조건($1.0{\times}10^{-7}cm/sec$ 이하)을 만족하였다. 본 연구는 차수재로 칼슘 벤토나이트의 이해도를 향상시킬 수 있다. 칼슘 벤토나이트는 40% 이상 혼합 시 나트륨 벤토나이트 7%와 비슷한 투수 특성을 나타낸다. 따라서 칼슘 벤토나이트는 차수재로써 활용이 가능하다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제9권1호
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• pp.33-40
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• 2011

[ $Ag_2O$ ] 첨가한 압축 벤토나이트에 대하여 관통 확산법으로 요오드 이온의 이동 특성을 관찰하였다. $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트와 마찬가지로 $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트에서도 요오드 이온은 확산에 의하여 이동하는데, $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트는 $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트에 비하여 요오드 이온의 초기 누출 시간이 지연되는 것으로 나타났다. $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 초기 누출 시간 지연은 확산 용액으로 순수 요오드 이온 수용액을 사용하였을 때 뿐만 아니라 0.1 M NaCl-요오드 이온 수용액을 사용하였을 때에도 관찰되었다. 또한 $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수는 $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수보다 낮은 값을 나타내었다. $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 유효 확산 계수는 기존 문헌에 보고된 값과 거의 일치하는 결과를 얻었으며, $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 유효 확산 계수는 $Ag_2O$ 첨가에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 나타내었다.

• 광물과산업
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• 제13권1호
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• pp.1-17
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• 2000

국내에서 벤토나이트 산업은 환경개선과 관련된 토목분야에서의 수요증대로 앞으로 그 시장이 보다 확장될 것으로 예견된다. 이에 따라 부족한 국내의 부존자원을 효율적으로 관리하는 개발기술의 수립과 제도적 정비가 마련되어야 할 것이다. 또한 날로 증대되는 벤토나이트는 매우 복잡한 광물조성과 광물학적 특성을 갖고 다양한 용도로 사용되기 때문에, 이를 취급하는 데에는 이 광물자원에 대한 광물학적 특성에 대한 전문적 이해가 요구된다. 벤토나이트의 품위는 종래의 간접적 측정 방식 외에 정량적 X-선회절법이 도입되면 보다 효율적으로 평가될 수 있을 것이다. 벤토나이트의 품위와 품질은 상호 연계되지만 별도의 개념으로서, 이를 응용광물학적 지식에 기반하여 효과적으로 평가하는 방안이 마련되어야 할 것이다. 국내에서 벤토나이트가 고령토 범주 내에서 취급되고 있는 것은 이 분야에 대한 산업 발전은 물론 기술개발을 가로막고 있는 큰 장애로 생각되며, 이는 빠른 시일 내에 시정되어야 할 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권4호
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• pp.507-515
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• 1994

국내의 석탄화력발전소에서 발생하는 석탄비회와 국내산 벤토나이트 중에서 시료를 선정하였으며 특성분석을 수행하였다. 석탄비회는 입도분포에 있어서 벤토나이트와 유사하였으나 미세구조는 매우 다르게 나타났다. 석탄비회의 가장 큰 특징은 물과 섞었을 때에 나타나는 높은 알칼리성이었다. 석탄비회와 벤토나이트를 섞었을 때 나타나는 Cs과 CO의 분배계수의 특성을 조사하기 위한 실험을 수행하였다. 실험결과, 석탄비회의 경우, Co의 분배계수가 Cs보다 높게 나타났다. 여러종류의 실험을 통하여 벤토나이트와 석탄비회 혼합물의 Co와 Cs에 대한 분배 계수에 영향을 미치는 요인을 확인하였다. 또한, 벤토나이트와 석탄비회 혼합물의 Cs에 대한 분배계수와 벤토나이트와 모래 혼합물의 동일핵종에 대한 분배계수 비교를 통하여 벤토나이트와 석탄비회를 적절한 혼합비율로 섞는다면 석탄비회가 효과적인 첨가제로 유용함을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.193-213
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• 2020

사용후핵연료 심층처분장 처분공에 설치된 압축 벤토나이트 완충재가 처분공 내벽에 형성된 굴착손상영역 불연속면 내로 침투하는 현상을 보다 더 현실적으로 모사할 수 있는 수학적 모델이 개발되었다. 이 모델에서는 압축 벤토나이트의 침투를 평행 평판 암반 절리을 통한 Bingham 유체의 이동으로 가정한다. 개발된 모델에 의해 벤토나이트의 침투현상을 분석한 결과, 암반 절리를 통해 압축 벤토나이트가 침투하는 최대 깊이는 포화 압축 벤토나이트의 팽윤압과 암반 절리의 폭에 비례하며, 압축 벤토나이트의 항복강도에 반비례하였다. 압축 벤토나이트의 점도는 압축 벤토나이트의 침투 속도를 좌우하나, 최대 침투깊이에는 영향을 미치지 않는다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.97-104
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• 2017

벤토나이트와 현장토를 혼합하여 차수재료로 폐기물 매립장의 차수층에 많이 적용하고 있다. 차수층으로 사용되는 재료는 일반적으로 투수계수가 $1{\times}10^{-7}cm/s$ 이하인 재료를 사용한다. 벤토나이트를 현장에서 차수층 재료로 사용될 때 벤토나이트는 건조-수축 균열 발생 및 염수조건에서 팽창성 떨어지고 차수 기능을 상실하는 등의 문제점이 존재한다. 벤토나이트의 문제점을 극복하기 위해 본 연구에서는 균열 방지 및 해수조건에서 차수성을 확보할 수 있는 내염성 벤토나이트를 개발하였고, 건조수축균역 시험, 팽윤도 시험, 다짐시험 및 투수실험을 통해 내염성 벤토나이트의 혼합비 결정 및 성능을 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.400-414
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• 2021

고준위방사성폐기물 처분장에서 벤토나이트는 공학적방벽재로서 주로 사용되어지는 재료로서 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 보고에서는 이러한 벤토나이트에 대한 X선 단층촬영 기반의 분석 및 특성화와 관련된 최근 연구 및 기술동향을 고찰하였다. X선 단층촬영 기반 벤토나이트의 평가는 분말형태와 펠렛형태에 대해 적용된 내용을 다루었다. X선 이미징을 통해 마이크로스케일에서 입자의 정보를 추출할 수 있으며 벤토나이트의 불균질성을 야기할 수 있는 펠렛 내부의 균열을 검출할 수 있다. 수화조건하에서 분말과 펠렛이 혼합된 벤토나이트에 대한 X선 분석을 통해 실험과정에서 발생하는 불균질 영역을 특정하고 모니터링이 가능하다. 펠렛으로만 구성된 벤토나이트가 펠렛과 파우더의 혼합으로 이루어진 벤토나이트보다 더 빨리 팽윤되는 특성이 보고되기도 하였다. 벤토나이트의 입자와 블록에 존재하는 작은 균열들이 건조-수화 조건하에서 각각 균열의 닫힘과 열림이 발생하는 것도 확인되었다. 전문 소프트웨어를 이용하여 시공간 단층 이미지로부터 변형률분포를 추출한 경우도 있었다. 최근의 연구들에서는 X선 단층촬영 기술을 이용하여 시간경과에 따른 벤토나이트의 건조밀도, 함수비, 입자의 이동 등을 평가하기도 하였다. 또한, 수화과정에 온도 조건을 고려하여 시간에 따른 재료의 전체 밀도 및 국부적 밀도 변화를 관찰하는 연구도 진행되고 있다.