• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.177-191
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• 1998

경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도＜70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

• 한국패류학회지
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• 제10권2호
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• pp.10-23
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• 1994

패류화석은 지구를 이루는 퇴적암 중 석회암을 이루고 있는 주요 구성원 중의 하나이다. 지난 20년간 지질학자 및 해양학자들은 주로 심해에 쌓여 있는 퇴적물 중의 미화석(microfossil)을 이용하여 과거의 기후 및 해양의조건을 규명하기 위하여 많은 노력을 하여왔다. 그 결과로서 지질학적 시대 중 중생대 이후로부터 신생대에 이르기까지 지구 전반에 영향을 주었던 고기후에 대한 많은 정보가 얻어졌다. 또한 일부 학자들에 의하여 천해에 서식하였던 여러 화석들의 생태와 지화학적 분석(geochemical analysis)을 통하여 지엽적인 고기후(paleoclimate) 및 고해양학적(paleoceanographic)이해도 증진되어 온 것이 사실이다. 천해에 서식하고 있는 석회질 골격(calcareous skeleton)을 만드는 생물종들은 주로 생화확적인 작용을 통하여 아라고나이트와 방해석이라는 탄산염 광물을 침전시킨다. 특히 이 중에서 아라고나이트라는 광물은 불안정하여 속성작용 (퇴적물이 쌓인 후 거치는 물리, 화학적 작용)동안에 방해석으로 변하게 된다. 따라서 특이한 속성환경의 조건에 의해 아라고나이트로 보존되어 있는 패류를 제외하고는 주로 방해석으로 이루어진 화석의 분석을 통하여 고환경 복원을 위한 여러 정보를 얻을 수 있다. 이를 근거로 하여 분석 대상이 주로 된 것은 완족류나 방해석으로 이루어진 이매패류(e.g., 굴등)이었다.우리나라에서는 최근에 이르러서야 패류 화석의 지화학적 분석을 통하여 고해양학적 연구가 수행되기 시작하였다. 신생대 제 3기 마이오세에 해당하는 포항 부근에서 발견되는 연체동물 화석들은 변질이 안된 상태로서 우리에게 매우 귀중한 고해양학적 정보를 제공한다. 과거에 생물이 자랐던 성장 온도는 산소 동위원소의 비를 측정하여 구할 수 있는데 그결과에 의하면 해수의 온도가 현재보다 약간 높았음을 지시한다. 제주도 내의 서귀포 부근에서는 현재 천연기념물로 지정되어 있는 서귀포층내에서 많은 화석들이 산출되고 있다. 이 시대는 빙하기와 간빙기가 교호하던 시대로서, 분석 결과에 의하면 서귀포층이 쌓일 당시에 우리 나라는 빙하기의 영향을 받았던 것으로 생각된다.

• 한국해양학회지
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• 제30권3호
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• pp.216-226
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• 1995

제주도에 분포하는 플라이스토세 서귀포층에서 산출되는 탄산염 광물로 이루 어진 화석 중에서 속성변질을 받지 않은 복족류, 가리비조개를 포함하는 이매패류, 완족류 및 뿔조개류에 대한 안정동위원소와 미량원소 성분을 분석하였다. 화석들의 각질부분은 고유의 광물성분인 아라고나이트와 방해석으로 보존되어 있으며 미세 구조도 속성변질을 받지 않고 보존되어 있다. 각질내의 높은 산소 및 탄소동위원소 성분과 높은 Na와 Sr성분, 그리고 낮은 Mn과 Fe성분들은 일부 각질들이 퇴적한 후 속성작용에 의해 변질받지 않았음을 지시한다. 산소동위원소성분 분석결과에 의하면 서귀포층 퇴적당시 화석으로 보존된 동물들은 현재보다 약간 낮은 수온 이나 산소동위원소 성분이 약간 부화(enriched)되었던 해수로부터 각질을 형성 하였던 것으로 생각된다. 이러한 결과는 서귀포층의 퇴적동안에 한반도가 빙하기 에 속하였던 것을 암시한다. 서귀포층의 하부로부터 상부에 이르기까지 수직적 온도 변화는 별로 크지 않았다.

• 한국해양학회지
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• 제24권2호
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• pp.69-78
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• 1989

아라고나이트로 이루어져 있는 양식진주는 네이크러스층과 콩기올린 유기물층으로 되어 있다. 각 아라고나이트 결정들은 아미노산으로 되어 있는 유기물로 쌓여져 있다. 진주층으로 쌓여있는 진주핵은 역시 네이크러스 구조를 보여주며, 이는 진주층과 진주핵 사이에 밀접한 광물학적, 미세구조적인 관계가 있음을 시사한다. 양식진주의 탄소동위원소 성분은 해수내의 탄산염 탄소 성분의 범위내에 있다. 산소 동위원소 성분으로 미루어보아 양식지역에서 진주와 진주조개가 자라고 있는 온도는 각각 $16.4-21.4^{\circ}C$와 $15.5-24.9^{\circ}C$로 나타나며 이는 양식지역의 여름해수 수온과 일치함을 보여주고, 또한 진주조개의 성장온도가 진주보다 넓은 범위임을 암시한다. 진주, 진주조개 및 핵의 화학성분은 광물조성과 조개가 자라고 있는 물의 화학적 성분의 차이로 다르게 나타난다. 특히, 진주와 진주조개의 안쪽층은 비슷한 화학적 조성을 보여준다. 이는 그들이 모두 네이크러스 구조의 아라고나이트로 되어있고 천해에서 자랐기 때문이다.

• 한국석유지질학회지
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• 제1권1호
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• pp.1-13
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• 1993

강원도 영월 마차리 부근에 분포하는 문곡층의 속성역사에 대한 연구를 조직적, 동위원소적 및 미량원소적 결과를 이용하여 수행하였다. 속성광물의 생성단계는 각각 그들의 지화학적 결과와 함께 문곡층이 여러 단계의 속성작용을 받았음을 보여준다: 그들은 1) 천해속성작용, 2) 민물속성작용, 3) 얕은매몰속성작용 및 4) 깊은매몰속성작용이다. 천해속성작용은 섬유상 방해석 교질작용과(framboidal) 황철석화작용으로 이루어져 있으며, 민물속성작용 동안에는 불안정한 광물(아라고나이트와 고마그네슘 방해석)로 구성된 탄산염 입자들의 용해작용과 재 결정작용, 극피동물 위의 syntaxial overgrowth 작용 및 등립질 방해석의 교질작용이 일어났다. 얕은 매몰 속성환경에서는 쳐어트와 이디오토픽 돌로마이트가 생성되었고 제노토픽 돌로마이트화작용은 스타일로라이트화 작용 전에 일어났을 것이다. 깊은 매몰 속성환경 에서는 saddle 돌로마이트화작용, 2차 규화작용 및 탈돌로마이트화작용이 일어났다.

• 한국광물학회지
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• 제24권4호
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• pp.289-300
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• 2011

규산염 물질의 탄소 용해도에 대한 미시적 연구는 규산염 물질의 성질 변화와 지구 시스템 진화에 탄소가 미치는 영향의 이해에 매우 중요하다. 본 연구에서는 탄소가 용해된 엔스테타이트 시료에 대하여 라만(Raman) 분광분석을 실시하고, 양자 화학 계산을 통해 결정구조 내에 용해된 탄소의 원자 환경과 핵자기공명 분광 특성을 예측하였다. 1.5 GPa $1,400^{\circ}C$의 온도 압력 조건에서 2.4 wt%의 비정질 탄소와 함께 합성한 엔스테타이트의 라만 실험에서 엔스테타이트의 진동양상은 확인할 수 있었으나, $CO_2$나 탄산염 이온의 진동양상에 대한 정보는 획득하지 못하였다. 이는 엔스테타이트 내에 용해된 탄소의 양이 매우 적어 시료를 구성하는 원자들의 집합적인 진동양상을 측정하는 라만 분광분석으로는 검출이 어려움을 지시한다. 특정 핵종 중심의 핵자기공명 분광분석을 이용하면, 구조 내에 존재하는 탄소만 선택적으로 측정할 수 있다. 특히 $^{13}C$ NMR 화학 이동(chemical shift)은 원자 환경에 따라 민감하게 변하므로, 양자 화학 계산을 이용하여 $CO_2$와 C가 치환된 엔스테타이트 클러스터의 $^{13}C$ NMR 화학 차폐 텐서(chemical shielding tensor)를 계산하였다. 계산 결과 $CO_2$의 피크는 125 ppm에서 나타나며 이는 기존의 실험결과와 일치하며, 상압에서는 생성이 어렵지만 고압환경에서 생성될 가능성이 있는 배위수가 4인 C의 화학 이동 값은 ~254 ppm으로 예측되었다. 이와 같은 양자 화학 계산 결과는 고분해능 $^{13}C$ NMR 실험의 이해를 돕고 탄소의 원자 환경을 연구하는데 도움을 줄 것이다.

• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.415-429
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• 2003

이 연구는 충북 미원면 일대 옥천대 흑색셰일 분포지의 상부 화전리층과 구룡산층 지역에서 기반암의 종류에 따른 수질과 오염특성의 변화를 규명하려는 목적으로 수행되었다. 배경수질은 상부 화전리층 지역 시료에서는 주로 (Ca, Mg)-$HCO_3$ 유형이, 구룡산층 지역 시료에서는 $SO_4$의 상대적인 부화로 인하여, 주로 (Ca, Mg)-$SO_4$, (Ca, Mg)-$HCO_3$ 유형이 나타났다. 지하수 시료의 경우, 상부 화전리층 시료에서는 탄산염 및 규산염 광물의 풍화가, 구룡산층 시료에서는 규산염 광물의 풍화가 주를 이루고 있다. 하천수 시료의 경우도 대부분 물-암석 반응의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다 군집분석의 결과, 지하수 시료는 크게 3그룹으로, 하천수 시료는 크게 4그룹으로 분류된다. 요인분석의 결과, 물 시료내의 각각의 화학원소의 함량은 주로 자연적인 풍화의 요인과 일부 인위적인 오염의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 변형된 오염지수(M.R.I.)를 사용하여 연구지역의 수질오염을 살펴본 결과 -0.08∼0.18 사이로 나타나며, 주로 구룡산층 채석장 지역 시료에서 0이상을 나타내었다. 이 연구에서 도입된 변형된 오염지수는 앞으로 수질 오염 예측 및 관리자를 위한 유용한 도구로 사용될 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제28권6호
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• pp.623-633
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• 1995

번암광산은 소백산 육괴의 남서부에 위치하며, 소백산은 편마암 복합체를 $N20{\sim}30^{\circ}E$ 방향으로 관입하여 나타난다. 주변 화강암들은 변성화강암류의 재용융 혹은 부분용융에 의해 생성된 calc-alkaline계열의 마그마로부터 분화 생성된 산화물로 추정된다. 광상을 배태시킨 광화용액을 화강암체를 형성한 마그마로부터 유래하였다해도 시기적으로 훨씬 후기에 생성되었을 것이다. 공생광물군에 대한 연구결과 광화작용은 크게 3시기로 I기: 기저 유화광물의 생성시기, II기: 후기 유화광물, 엘렉트럼 및 함은 유영 광물의 생성시기, III기: 소량의 함은 광물, 백색석영 및 탄산염광물의 생성시기로 나눌 수 있다. 번암광산의 생성온도, 염농도 및 압력은 광물공생과 화학성분, 유체포유물, 유황동위원소 지질온도계를 이용하여 측정되었으며 다음과 같다. I기: $200{\sim}315^{\circ}C$. 3.5~6.5 NaCl eq. wt.%. 0,28~0.61 Kbar. II기: $150{\sim}235^{\circ}C$, 4.5~7.4 NaCl eq. wt.%. 0.11~0.15 Kbar로 나타난다. 초기 광화작용동안산소와 유황분압은 각각, $10^{-35.1}{\sim}10^{-39.7}$ atm., $10^{-11.0}{\sim}10^{-13.4}$atm. 으로 나타난다. 이와 같은 연구결과 번암광산은 polymetallic meso-epithermal type의 광상으로 생각된다.

• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.526-532
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• 2008

이산화탄소는 산업의 발달과 더불어 배출이 증가되고 있는 온실가스 중에 하나로 발생되는 이산화탄소의 일부는 탄소순환과정에 의해 자연계로 순환되지만, 순환될 수 있는 범위를 넘어선 이산화탄소는 적절한 포획과 처리가 필요하다. 이산화탄소 처리 기술 중 광물고정화 방법은 영구적으로 이산화탄소를 처리할 수 있는 방법으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 광물고정화의 효율을 높이기 위해, 화학적전처리법을 사용하였다. 화학적전처리법(leaching)은 규산염광물의 알칼리토금속성분(Mg, Ca)이 이산화탄소와 탄산염광물화 반응을 통해 광물고정화가 진행되는 방법임에 착안하여, 산(acid)을 이용해 알칼리토금속성분을 추출해 내 이산화탄소와의 반응 양을 증가시켜 고정화 효율을 높이는 방법이다. 다양한 농도(2 M, 4 M, 6 M)의 황산을 사문석과 반응온도(25, 50, $75^{\circ}C$)와 반응시간(1, 3, 5, 24 h)을 변화시켜 추출된 알칼리토금속성분(Mg, Ca)을 ICP-AES를 이용해 분석하였고 SEM과 BET를 이용하여 황산이 사문석 표면에 미치는 영향에 대해 알아보았는데, 사문석이 황산과 반응하여 표면이 거칠어지며, 비표면적이 $11.1209m^2/g$에서 $98.7903m^2/g$로 증가함을 알 수 있었다. 또 세 변수 모두 증가할수록 추출량도 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 $75^{\circ}C$의 경우에는 반응 시간이 1 h 이후에는 시간과 관계없이 포화 추출점에 이르는 것을 확인하였다. 화학적 전처리의 결과 고정화 효율이 23.24%에서 46.30%까지 향상됨을 확인 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.539-546
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• 2019

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. 이 연구는 해수담수화 농축수를 금속양이온공급원으로써 사용하기 위한 기초연구로, 3 M 모노에탄올아민(Monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 우선적으로 포집하였다. 또한 해수농축수를 모사하기 위해, 해수모사파우더를 사용하여 다양한 농도의 해수농축수를 제조하였다. 해수농축수와 포집된 이산화탄소 용액을 반응시켜 탄산염을 생성하였으며 이를 XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TGA (Thermalgravimetric Analysis)를 통해 탄산염의 생성 경향 및 흡수제의 재이용 가능성을 파악하였다.