한국광물학회.대한자원환경지질학회.대한광업진흥공사 2002년도 추계 공동 심포지엄 논문집: 국내 자원의 현황과 전망
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pp.137-151
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2002
최근 급속한 첨단산업의 발전과 더불어 각 분야에서 신소재 개발 등의 연구가 활발히 진행되고 있어 비금속 자원은 그 수요가 점차 증가하는 추세에 있다. 여러 비금속 자원 중 장석은 세라믹, 법랑, 타일, 유약용 등의 요업원료와 유리, 용접봉, 플라스틱, 페인트, 카리비료등 무기 재료 공업원료로 다양하게 사용되고 있는 비금속자원 이다. 2001년도 우리나라 장석 생산량은 389,361톤 (2001년도 광산물 수급현황, 2002, 5, 산업자원부)이며 매장량은 41,470,000톤 (2001년도 광산물 수급현황, 2002, 5, 산업자원부)이며 전국적으로 등록된 장석 광구수는 811개에 개발광산은 69개 이른다. 이상의 예를 보면 막대한 양의 매장량과 장석 광산이 알려져 있지만 실제 연중 가행 광산은 10개 광산 미만이며 영세한 상태로 체계적인 개발이 이루어지지 못하고 있다. 이런 문제점을 해소하고 장석 자원의 확보 및 안정적 공급을 위하여 장석의 정의, 용도, 품질요건, 부존, 산출상태, 가행광산현황 및 장석자원현황등을 규명하여 장석광산의 향후. 개발대책 및 고부가가치화에 필요한 자료를 제공하고자 한다.
최근 급속한 첨단산업의 발전과 더불어 각분야에서 신소재 개발등의 연구가 활발히 진행되고 있어 비금속 자원은 그 수요가 점차 증가하는 추세에 있다. 여러 비금속 자원중 장석은 세라믹, 법랑, 타일, 유약용 등의 요업원료와 유리, 용접봉, 플라스틱, 페인트, 카리비료등 무기 재료 공업원료로 다양하게 사용되고 있는 비금속자원 이다. 2001년도 우리나라 장석 생산량은 389,361톤 (2001년도 광산물 수급현황, 2002, 5, 산업자원부)이며 매장량은 41,470,000톤 (2001년도 광산물 수급현황, 2002,5,산업자원부)이며 전국적으로 등록된 장석 광구수는 811개에 개발광산은 69개 이른다. 이상의 예를 보면 각대한 양의 매장량과 장석 광산이 알려져 있지만 실제 연중 가행 광산은 10개 광산 미만이며 영세한 상태로 체계적인 개발이 이루어지지 못하고 있다. 이런 문제점을 해소하고 장석 자원의 확보 및 안정적 공급을 위하여 장석의 정의, 용도, 품질요건, 부존, 산출상태, 가행광산현황 및 장석자원현황등을 규명하여 장석광산의 향후 개발대책 및 고부가가치화에 필요한 자료를 제공하고자 한다.
가행광산 지반침하 실태조사를 통하여 현 채광방법에 따른 지반침하 가능성과 대책을 분석하였다. 금속광산은 대부분 휴 폐광 상태로서 싱크홀의 침하양상을 나타내고 있다. 석탄광은 점점 더 심부화 되어가고 있으며, 기존 채광지역에서 트러프형의 침하양상을 보였다. 비금속 광산은 대규격 광산개발 이력이 30년 이내로서 크고 작은 지반변형의 문제가 조사되었다. 채광 또한 기술적 방법보다 경험적인 방법에 더 의존함으로써 시간 의존성에 따른 지반침하 가능성이 상존하였다. 따라서 비금속 광산 위주의 체계적인 개발방법과 지반침하 방지에 대한 다양한 연구가 수행 되어야 할 것으로 본다.
본 연구에서는 비금속 광산에서 원석을 채취하거나 가공하는 과정에서 발생되는 폐분의 공학적 특성 및 활용가능성을 평가하기 위하여 폐분재료에 대한 기본적인 물리적, 역학적 특성시험을 수행하였다. 이때 원석의 차이에 따른 폐분의 물리 역학적 특성을 비교하고자 석회석 폐분 2개, 백운석 폐분 1개에 대한 분석을 실시하였으며, 첨가제로 시멘트와 벤토나이트를 사용하였다. 또한, 일반적인 지반재료로 많이 사용되고 있는 기존의 화강풍화토를 대체할 재료로 폐분의 활용가능성을 평가하기 위하여 화강풍 화토와 폐분의 혼합비에 따른 다짐, 일축압축강도, 투수계수 특성시험을 실시하였다. 시험결과, 석회석 및 백운석 등의 비금속 광산폐분은 일반적인 쇄석골재 생산과정에서 발생되는 석분과 화학적 조성에서 큰 차이를 나타내었으며, 산화마그네슘(MgO)의 함량이 높은 백운석 폐분이 석회석 폐분보다 공학적 특성이 뛰어난 재료로 평가되었다. 화강풍화토에 대한 폐분의 혼합비가 증가할수록 다짐, 일축압축강도, 투수계수 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 이와 같은 시험결과, 백운석 폐분은 물류비를 고려하여 현지의 화강풍화토와 적절히 혼합하여 사용한다면 매우 유용한 지반재료로 활용할 수 있는 재료로 평가되었다.
우리나라는 지하자원이 부족한 반면 가공무역과 수출을 경제성장의 주요한 동력으로 하기 때문에 항상 산업원자재의 수급에 신경을 곤두세울 수밖에 없다. 이러한 현실은 국내 외 산업원료광물의 조기확보와 효율적인 상거래를 지원하기 위한 기업 간 전자상거래의 중요성을 크게 부각시킬 수 있다. 우리나라는 세계적 정보통신 강국으로 간주되지만 산업별 정보화 수준의 편차가 매우 크며 비금속 산업원료 광물 분야의 경우 정보화수준이 매우 낮다. 비금속 산업원료광불 분야는 아직까지 시장의 효율성이나 다양성 그리고 원가절감을 위한 노력이 매우 부족하며 원료광물의 대부분을 수입하면서 아직까지도 시장의 효율성을 이용하지 못하여 낭비되는 외화가 매우 많은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 정보기술의 활용수준이 매우 낮은 비금속 광산업분야에 B2B 공적 e-Marketplace 를 구축하여 국내에서 생산이 가능하고 품질이 뛰어나며, 부가가치가 높은 광물들은 국내의 수요처 발굴을 통해 거래활성화를 도모하고 국내에서 생산되지 않거나 품질이 낮아 부가가치를 기대할 수 없는 광물들은 시장정보와 다양한 수입처 정보를 활용하여 효율적 시장거래를 지원할 수 있는 e-Marketplace 프레임워크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
낙동강에는 휴 폐광산의 관리 소홀로 인하여 광미, 광산폐기물, 침출수 등이 산재되어 있으며 여름철 집중 호우기 동안 이 같은 오염물들이 수계에 유입될 수 있다. 경상북도 봉화군 석포면에서 시작해 안동시 안동호 상류에 이르기까지 낙동강에 영향을 미칠 수 있는 광산은 총 105개로 금속광산 60개, 비금속 광산 45개에 달한다. 이를 확인하기 위해서 1년 동안 건기와 우기에 퇴적물, 배출수, 하천수를 채취하였다. 광산의 활동으로 낙동강 주변에 전반적으로 심각한 수준의 중금속 오염을 보이는 퇴적층이 산재해 있음을 확인했다(101개의 시료채취 지점 중 중금속농도를 바탕으로 한 오염지수 10 이상 지점 68개). 하천수 분석 결과에서는 승부, 삼보, 옥방, 장군 광산 등의 지류 시료에서 비소와 카드뮴 농도가 우기 때 증가하는 양상을 보였으며 광산의 배출수와 광미 퇴적층으로 인한 오염이 우려된다. 그러나 광미 퇴적층과 하천수의 화학조성만으로는 오염의 근원이 되는 광산의 유입정도를 분리해 내기 어렵고 이러한 문제는 광해 방지를 어렵게 한다. 광산 활동으로 인한 오염을 효과적으로 방지하기 위해서는 각 오염근원으로부터의 유입비를 분리해 낼 수 있어야 하는데, 그 방법으로써 안정동위원소를 사용하고 이를 통한 오염원 추적 분석 기술 개발에 대한 연구가 필요하다.
전 세계적으로 이슈가 되고 있는 소형 무인항공기를 탑재체로 한 항공삼각측량 기술을 국내의 광산개발 현장에 적용하여 활용성을 검증하였다. 대상광산은 경상남도 경주시에 위치한 감포 46호 스멕타이트 광산으로 노천채광 광산이다. 멀티콥터인 DJI S1000에 Cannon Mark III 카메라를 탑재하여 $600m{\times}380m$ 영역을 중첩하며 448장의 사진을 촬영한 후, AgiSoft사의 photoscan 소프트웨어를 이용해 자료처리하여 정사영상과 정밀 수치지형모델을 제작하였다. 6개의 지상 기준점을 이용해 정밀도 10cm 이내의 항공 삼각측량 자료를 생산하였으며, 3D 지질모델링 소프트웨어로 수치지형모델과 정사 영상을 익스포트하여 3D 지질모델링을 위한 Topo surface를 제작하였다. 1시간 이내의 짧은 촬영시간으로 고정밀의 항공측량 자료 확보가 가능해 노천광산의 주기적인 촬영을 통한 채광량과 사면붕괴 모니터링이 적은 비용과 시간으로 가능함을 확인하였고, 항공삼각측량결과와 3D 지질모델링의 직접적인 연계 기술에 의해 노천광산 채광에 의한 지표면 변화를 즉각적으로 반영할 수 있어 생산관리의 효율성을 증대할 수 있으리라 여겨진다.
GPR은 전자파를 지반 또는 대상물에 방사시켜 반사체에서 돌아온 반사파를 이용하는 탐사법으로써 광산의 지반침하나 건설현장의 비파괴 조사, 지반조사, 지하시설물 탐사 등에 활용되고 있다. 본 연구에서는 네트워크 RTK와 연계한 GPR을 이용한 비금속 상수관의 탐사에 대한 활용성을 제시하고자 하였다. GPR을 이용하여 연구대상지 상수관에 대한 데이터를 취득하였으며, 상수관로에 대한 위치 및 매설 심도를 측정하였다. 정확도 평가를 위해 GNSS 관측 성과와 GPR 탐사 결과를 비교하였으며, -0.16m ~ 0.15m의 편차를 확인하였다. 이러한 결과는 공공측량 작업규정의 기기성능을 만족하는 것으로 GPR을 이용한 상수관의 탐사가 가능함을 제시하였다. GPR은 기존 금속관로탐지기에서와 같은 접지 설치가 필요하지 않기 때문에 지하시설물 탐사를 위한 작업의 효율성 증대에 기여할 것이며, GPR을 이용한 탐사는 금속 및 비금속 지하시설물에 대한 위치와 심도를 동시에 취득할 수 있어 GIS 시스템 구축을 위한 데이터로 이용이 가능하다. 향후 추가적인 연구를 통해 금속 및 비금속관로 탐사와 콘크리트, 아스팔트 등 지면 매질에 따른 탐사 특성비교 연구가 이루어진다면 GPR을 이용한 지하시설물 탐사의 다양한 활용성을 제시할 수 있을 것이다.
이 자료는 학술지 "자원환경지질(구(舊). 광산지질)"에 수록된 논문을 대상으로 전반적인 연구동향을 살펴봄으로써 현재까지의 연구성과를 점검하고 앞으로의 발전과제를 탐색하기 위한 목적으로 수행되었다. 이를 위해 10년을 단위로 하는 시대별, 학회지명 변경 시점별, 10권을 단위로 하는 권호별로 구분하여 연구동향을 분석하였다. 분석대상은 1968년 창간호부터 최근 2017년까지 게재된 학술논문 1,886편이다. 분석결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 도출하였다. 전체적으로 보면, 창간이후 현재까지 '암석학 및 지구화학' 분야의 논문이 30.4%로 가장 높은 비중을 차지하며, 그 다음으로 '금속광상'과 '지구물리 및 탐사' 분야가 각각 18.3%, 14.9%로 비교적 높은 분포를 나타내고 있다. 학회지명 변경 시점을 기준으로 가장 뚜렷한 차이를 보이는 영역은 '암석학 및 지구화학' 분야이다. "광산지질"에서 "자원환경지질"로 학회지명 변경 이전인 1993년까지는 '암석학 및 지구화학'의 논문이 21.5%(121편)였지만 "자원환경지질"로 변경된 1994년 이후는 34.1%(452편)를 차지한다. 학술지 권호 및 연구분야별 분석결과에 따르면, '암석학 및 지구화학'의 논문은 21-30권호부터 급증하는 경향을 보이고 있다. 그러나, '금속광상'과 '비금속광상' 영역은 최근호로 올수록 감소하는 추세가 두드러지고 있다. 본 자료는 학술지 "자원환경지질"의 50년 역사를 종합적으로 재조명하기 위해 수록된 논문들을 양적으로 분석하고 이를 토대로 향후 발전과제를 탐색해 봄으로써 총체적 모습을 파악하기 위한 단초를 제공했다는데 의의가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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