• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.399-407
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• 2009

레이저 유도붕괴 분광법(LIBS)은 물질상태(고체, 액체, 기체)에 상관없이 신체 접촉시 오염 우려 및 미량 시료도 전처리 없이 동시에 많은 종류의 원소 분석으로 분석과정이 단순하고 신속하게 분석이 가능하며, 소형화된 레이저의 개발로 시료의 직접적인 채취가 어려운 조건의 현장분석에도 적합하다. 농산물 안정성 평가나 친환경 농업 및 정밀농업을 위한 조사 등에 활용될 수 있는 비파괴 실시간 정량분석기술로서 LIBS 분석법의 토양분석 가능성을 평가하고자 표준광물, 미국의 표준기술연구소의 표준토양, 미국 테네시주 초지 및 밭토양을 대상으로 토양 구성성분의 정성 정량적 분석에 필요한 측정조건을 조사하고 이를 토대로 LIBS에 의한 농도값과 기존의 화학분석법을 통해 측정한 결과를 비교하였다. LIBS 측정은 펄스형 Nd:YAG 레이저(Minilite II, Continuum, Santa Clara, CA)에서 나오는 1064 nm 에너지 파장의 광원을 시편의 플라즈마를 생성시키는데 사용하였고, 25 mJ/pulse 여기 에너지 빔을 펄스폭 35 ns, 펄스 반복 주기 10 Hz, 노출시간 10 s 동안 시료의 표면에 조사하였다. LIBS 분광은 0.03 nm의 해상력으로 200 nm에서 600 nm의 영역에서 50 m 이하로 분쇄하여 원형 펠렛 형태로 압축시킨 시료를 10 rpm의 속도로 회전시키면서 상온 상압의 실험실 조건에서 수행되었다. LIBS를 이용한 토양 중 주요한 원소의 적정 파장(nm)은 Al(I) 309.2 nm, Ca(I) 422.6 nm, Fe(I) 406.4 nm, Mg(I) 285.2 nm, Na(I) 589.2 nm, Si(I) 288.2 nm, Ti(I) 398.9 nm 이었다. LIBS의 피크강도가 물질 중 원소의 농도가 증가됨에 따라 각 원소의 특정 파장대에서 일정하게 증가되는 것으로 나타나고 있으나 표준물질의 LIBS의 신호비와 원소비를 통해 측정된 검량곡선의 상관계수($r^2$)는 0.863에서 0.977의 범위로 원소별로 상이할 뿐만 아니라 0.98에 미치지 못하였다. 또한, 토양 중 분석대상원소에 대하여 기존 ICP-AES에 의한 표준방법으로 분석된 시료의 측정값과 비교하여 상대적인 오차는 대략적으로 (-)40%에서 80%이상이며, 평균오차는 32.2%로 표준척도 20% 이상을 초과하였다. LIBS에 의한 토양분석은 토양의 조성과 입자의 크기에 따른 매질효과(matrix effect)로 표준물질의 검량곡선에서 결정계수가 낮고, 원소별 함량도 기준의 표준방법과 비교할 때 오차가 컸다. 따라서 LIBS에 의한 토양분석은 정성적인 분석 수준의 정밀도를 보였으며, 토양 매질의 영향을 최소화하기 위하여 기존의 분쇄 펠렛형 시료조제 및 회전측정 이외의 다양한 토양매질의 표준물질(standard reference material)의 확보, 새로운 전처리 방법 및 측정상 방법개선 등 신뢰성 있는 정량 분석을 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.697-714
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• 2023

2017년 말 뿌리일반산업단지 조성과정에서 발견된 진주 정촌면 백악기 공룡·익룡발자국 화석산지는 다양한 종류의 공룡과 익룡, 동물의 흔적화석이 높은 밀집도로 보존되어 고생물학적 가치가 높은 자연유산이다. 이 연구에서는 화석산지의 현장조사를 통해 절리, 균열, 박리, 박락, 세편화 등 물리적 풍화가 발생하여 있음을 확인하고, 손상을 저감하기 위한 보존과학적 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해 발굴 후 확인된 8개의 층준 중 수각류 발자국 화석이 다량 산출된 Level 3 층준과 익룡 발자국 화석이 산출된 Level 4 층준의 암석을 수습하여 재질분석 및 강화제와 접착제의 효과 검증 평가를 수행하였다. 이 결과, Level 3 층준의 암석은 암회색 실트암, Level 4의 암석은 암회색 셰일로 구성되어 있었으며 이들은 방해석을 다량 함유한 가운데 석영, 사장석, 운모, 알칼리장석, 기타 점토광물로 이루어져 외부 환경 하에서 강우에 따른 손상 가능성이 높을 것으로 판단된다. 수습시료를 공시체로 제작하여 미처리, 강화제 처리, 팽윤저지제 처리, 접착제 처리의 네 그룹으로 나누어 인공풍화 실험을 수행한 결과, 강화제와 팽윤저지제는 처리 직후에는 효과를 보였으나 동결-융해 환경 하에서는 저지효과를 보이지 못하는 것으로 해석되었다. 접착제는 동결-융해 조건 하에서도 접착 효과가 유지되는 모습을 보였다. 향후 정촌면 화석산지의 보존을 위해서는 수분의 유입 차단을 위한 임시 방책외에도 기 손상 화석의 응급 보존처리 및 보호시설 건립 등 실질적인 대처방안이 마련되어야 할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제10권3호
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• pp.189-201
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• 1977

밭토표(土表)의 물리성(物理性)과 가리(加里)의 행동(行動), 가리함량(加里含量), 식물(植物)에 의(依)한 가리(加里)의 흡수(吸收)와의 관계(關係)를 논의(論議)하였으며 우리나라 밭 토양(土壤)에 대(對)한 치환성(置換性) 가리(加里)의 함량(含量)을 중심(中心)으로 하여 토양유형(土壤類形), 지형(地形), 토성별(土性別)로 가리(加里)의 현황(現況)을 분석(分析) 검토(檢討)하였다. 토양(土壤)의 가리함량(加里含量)은 주(主)로 광물학적(鑛物學的) 조성(組成)에 의(依)하여 결정(決定)되며 식물(植物)에 대(對)한 가리(加里) 유효도(有效度)는 토양(土壤)의 유효가리함량(有效加里含量) 뿐만아니라 토양(土壤)에서의 이동성(移動性)에도 크게 영향을 받는다. 우리나라에서 토양(土壤)의 가리(加里) 유효도(有效度)는 치환성가리(置換性加里) 함량(含量)과 포장시험(圃場試驗)에 의(依)하여 평가(評價)되어 왔으나 가리비효(加里肥效)와 치환성(置換性) 가리(加里)의 함량(含量)과의 관계는 토양유형(土壤類型), 지형토성(地形土性), 연도(年度)에 따라서 상이(相異)한 결과(結果)를 나타내었다. 치환성(置換性) 가리(加里)의 함량(含量)은 유형(類型), 지형(地形), 토성(土性)에 관계(關係)없이 항상 A층, B층, C층의 순으로 낮다. 치환성(置換性) (Ca+Mg)에 대(對)한 치환성(置換性) 가리(加里)의 비(比)가 토양(土壤)에 따라서 다르기 때문에 치환성(置換性) 가리(加里) 함량(含量)과 가리(加里) 포화도(飽和度)와의 관계(關係)는 일정(一定)치 않으나 대체(大體)로 표토(表土)의 가리포화도(加里飽和度)가 최대치(最大置)를 나타내었다. 가리비효(加里肥效)에 대(對)한 임계치(臨界値)를 치화성(置換性) 가리(加里) 함량(含量) 0.3me/100g, 가리포화도(加里飽和度) 5.0%라 할 때 이 임계치(臨界値)를 넘는 토양(土壤)은 대지(臺地), 산록경사지표토(山麓傾斜地表土)의 토양(土壤) 뿐이었다. 식양질(埴壤質), 식질(埴質), 보통전(普通田), 중점전(重粘田) A층의 치환성(置換性) 가리(加里) 함량(含量)은 0.3me/100g 보다 높지만 가리포화도(加里飽和度)는 4.0% 또는 그 이하(以下)이었다. 사질토양(砂質土壤)의 A층의 염기(鹽基) 포화도(飽和度)는 5.0% 보다 높으나 치환성(置換性) 가리(加里)의 함량(含量)은 0.19me/100g이었다. 저구릉지(低丘陵地), 구릉지(丘陵地), 미숙전(未熟田), 고원전(高原田)의 토양(土壤)은 치환성(置換性) 가리(加里) 함량(含量)과 가리(加里) 포화도(飽和度)가 특(特)히 낮은 토양(土壤)들이다. 치환성(置換性) 가리(加里) 함량(含量)이 가장 많은 분포(分布)를 보이는 것은 A, B, C층 모두 0.1~0.2me/100g이며, 0.3me/100g 이상(以上)되는 토양통(土壤統)은 A, B, C층에서 각각 27.3%, 11.1% 4%에 불과(不過)하였다. 가리(加里) 포화도(飽和度)가 가장 많은 분포(分布)를 나타내는 것은, A층에서 2.0~3.0% B, C층에서 1.0~2.0%의 범위에 있었으며, 가리(加里) 포화도(飽和度)가 5.0 이상(以上)되는 토양통(土壤統)은 A, B, C층에서 각각 18.0, 6.3, 4.1%에 불과(不過)하였다. 대지(臺地), 산록경사지(山麓傾斜地)에 분포(分布)된 토양(土壤)은 치환성(置換性) 가리(加里) 함량(含量)과 가리(加里) 포화도(飽和度)가 높아서 가리비효(加里肥效)가 적고, 사질토양(砂質土壤)은 유효가리함량(有效加里含量)이 낮을 뿐만 아니라 유효수분함량(有效水分含量)이 낮아서 특(特)히 한발시(旱魃時) 가리비효(加里肥效)가 큰 토양(土壤)임을 지적하였다.

• 자원환경지질
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• 제50권4호
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• pp.287-302
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• 2017

대기층의 고품위 석회석 생성기작은 고품위로 퇴적되었다는 견해와 퇴적 이후 열수의 작용에 의해 상부 영역에 국한되어 백색화와 함께 고품위화 하였다는 두 가지 견해로 나뉘어 있으며, 광물-암석화학적 연구를 통해 이들 견해를 검토하였다. 대기층의 암색은 크게 백색, 담갈색, 담회색, 회색, 암회색의 다섯 단계로 구분할 수 있다. 이 중 백색~담회색 암석은 53.15 ~ 55.64 wt. % CaO의 고품위 석회석이며, 담갈색은 20.71 ~ 21.67 wt. % MgO로 거의 순수한 백운석이다. 대기층은 상부와 하부의 석회암대와 그 사이에 중부 백운암대로 구성되어 있으며, 상부가 하부에 비해 전반적으로 높은 CaO 함량을 보인다. 다만, 대기층 상부와 하부에서 전반적으로 백색화 현상이 관찰되며, 하부에서 백색에 비해 담회색 암석의 CaO 함량이 높은 경향이 나타나고 있어, 백색화와 CaO 함량은 상관관계가 없는 것으로 확인된다. 또한, 고품위 석회석과 중-저품위 석회석의 구분은 CaO 성분과 함께 $Al_2O_3$, $K_2O$ 등 이질성분의 함유정도에 따라 구분되는데, 백색도가 높은 영역에서 이질성분의 함량이 증가하는 양상을 보이기도 한다. 특히, $Al_2O_3$는 열수에 의해 쉽게 제거될 수 없는 성분이므로, 열수 작용에 의해 백색화와 함께 이질 성분이 제거되었다는 이론은 증거가 미약한 것으로 판단된다. 산소-탄소 안정동위원소 분포는 대기층 상부와 하부의 석회암대 모두에서 탄소 안정동위원소의 변화 폭은 2 ‰ 이내인 반면, 산소 안정동위원소는 16 ‰ 이상의 큰 폭의 변화가 인지되어, 대기층 전반적으로 열수의 영향을 받은 것으로 확인된다. 열수작용의 시기는 $85.1{\pm}1.7Ma$로 주변 동원광산의 광화시기와 일치한다. 회색-담회색-백색으로 백색화가 진행될수록 산소 안정동위원소 비는 낮아지는 경향이 확인되며, 이는 이 지역 탄산염암의 백색화는 열수에 의한 현상임을 지시한다. 따라서, 대기층은 전반적으로 열수의 영향을 받았으며, 열수에 의해 백색화가 진행되었으나, 고품위 석회석화는 백색화와 관련이 없으며, 열수에 의한 현상이 아닌 것으로 판단된다. 대기층 상부에서의 고품위화는 이질물 특히, $Al_2O_3$ 성분이 효과적으로 제거될 수 있는 퇴적환경을 고려하여야 하며, 중부 백운암대를 중심으로 상-하부 주변에서 CaO 함량이 증가하는 양상으로부터 순차층서적으로 퇴적 당시 이질물의 퇴적작용이 배제된 탄산염 천해환경이 조성된 결과로 보는 것이 타당할 것이다.