• 한국산림과학회지
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• 제112권3호
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• pp.340-351
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• 2023

산사태는 매년 막대한 재산 피해와 인명 피해를 유발하는 주요 자연재해 중 하나이며, 기후변화의 영향으로 산사태 취약성은 더욱 증대되고 있다. 사면안정해석을 위한 다양한 매개변수 중 토심은 산사태 및 토석류 분석 시 주요 매개변수이며, 사면 안정성에 영향을 미치는 유역의 수문학적 과정을 평가하는 데 중요한 역할을 한다. 토심을 추정하는 정확한 방법은 현장에서 직접 지층을 조사하는 것이다. 하지만 이를 위해서는 많은 시간과 비용이 요구되므로 다양한 토심 예측 모델들이 제안되었으나 실용성 및 정확성 측면에서 다양한 한계가 존재한다. 본 연구에서는 산지사면에 대한 토심을 추정 하기 위하여 국내 산지를 대상으로 수행된 71개의 탄성파 탐사 결과를 수집하였으며 탄성파 속도 700 m/s를 기준으로 토심을 추정하였다. 이에 따라 사면의 경사, 고도, 토심 자료를 구축하고 토심에 대한 통계적 특성을 파악하였으며 경사와 토심 및 고도와 토심 간 상관관계를 규명하였다. 또한, 사면경사를 기반으로 한 다양한 토심 예측 모델을 조사하고 이에 대한 비교·분석을 수행하였으며 경사를 활용한 보정된 토심 예측식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.35-42
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• 2022

지반조사방법 중 표준관입시험 결과인 N치를 통해 알 수 있는 지반 지지층의 깊이는 각종 지반 구조물의 설계를 위한 기본적인 지반 정보를 제공하는 중요한 지표이다. 이러한 지반조사 결과는 시간과 비용 측면을 고려해 간헐적으로 수행될 수밖에 없으며, 그 결과는 현장 지반의 대표성을 갖게 된다. 그러나 지반 내에는 다양한 지층 변동성 및 불확실성이 존재하므로 간헐적인 현장조사를 통해 지반의 특성을 모두 파악하는 것은 어렵다. 따라서 시추공 정보로부터 미계측 지점을 예측하기 위한 방법들이 제시되어 왔으며, 대표적인 방법으로는 공간보간기법인 크리깅(Krigging), 역거리가중법(IDW)등이 있다. 최근에는 보간기법의 정확성을 높이기 위해 지반분야와 딥러닝 기술을 접목한 연구들이 수행되고 있다. 본 연구에서는 약 2만 2천공의 지반조사 결과를 바탕으로 딥러닝과 공간보간기법으로 지반 지지층 깊이 예측을 위한 비교 연구를 수행하였다. 이를 위해 딥러닝 알고리즘인 완전연결 네트워크와 포인트넷 방법, 공간보간기법으로는 IDW를 사용하였다. 각 분석 모델의 지지층 예측 결과 중 오차의 평균은 IDW가 3.01m 였으며, 완전연결 네트워크 및 포인트넷이 각 3.22m와 2.46m 였다. 결과의 표준편차는 IDW가 3.99였으며, 완전연결네트워크와 포인트넷이 3.95와 3.54로 나타났다. 연구 결과 3차원 정보에 특화된 포인트넷 구조를 적용한 네트워크가 IDW 및 완전연결 네트워크에 비해 개선된 결과를 나타냈다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.233-257
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• 2023

충남 서부 홍성 및 비봉 사문석 광산의 암석 및 토양에는 석면이 산출된다. 이 지역은 기반암인 선캠브리아기의 편마암류 및 변성퇴적암류가 있고, 이들 암체를 관입하는 중생대의 화성암류, 그리고 시대 미상의 편마암류, 중생대 퇴적암류로 구성되어 있다. 상세한 지질조사와 더불어 사문암과 각섬암 시료를 채취하였고, 석면으로 추정되는 부분에서 광물시료도 채취하였다. 이들 중 대표시료에 대해 PLM, XRD, SEM, EPMA 분석을 실시하였다. 사문암은 급경사 단층으로 인접한 편마암 및 변성퇴적암과 NNE 방향을 이루며 발견되고 있고, 반복적인 사문암화와 활석화 작용이 사문암의 정치 방향에 따라 발생하였다. 각섬암은 선캠브리아기의 복합체내에서 관입암 또는 층상으로 산출된다. 사문암 및 각섬암에서 각섬석은 석면형 또는 비석면형으로 산출된다. 사문암들은 백석면과 트레모라이트 석면, 악티노라이트 석면을 포함하는데, 이 석면들은 단구, 벽개, 층상면을 따라 발견이 되고 산출상은 교차, 미끄럼, 덩어리 형이다. 각섬암들에는 트레모라이트 석면, 악티노라이트 석면이 덩어리 형으로 산출된다. 전체적인 결과 사문석 광산에서 온 암석들은 사문석계와 각섬석계 석면을 포함하며 이는 열수의 변질에 기인 한 것이다. 광산 지역의 건설상황 및 석면의 환경적 위해성을 고려시 추가적인 토지 관리 방안이 필요하다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권3호
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• pp.196-212
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• 2023

이 연구는 정조대왕 초장지에서 출토된 석물(박석과 난간석)의 암석광물학적 분석을 통해 채석산지를 해석하고 건릉 석물과의 관계를 과학적으로 검토한 것이다. 정조대왕 초장지에서 출토된 석물은 모두 담회색 세립질 흑운모화강암이고, 석영, 장석, 흑운모를 주성분광물로 함유한다. 이들의 전암대자율은 5.55~12.10(평균 7.00)(SI unit)에 분포한다. 고문헌에 채석산지는 앵봉과 여기산(수원시 고등동)으로 기록되었고, 지표 지질조사에서 앵봉(현 영광아파트) 뒤 노두에서 석물과 유사한 세립질 흑운모화강암을 확인하였다. 노두암석의 대자율은 5.15~7.24(SI unit)이고 암석광물학적 및 지구화학적 특성이 초장지 출토 석물 및 건릉 석물과 동일하였다. 기록상 초장지의 석물은 대부분 건릉 천릉 시 재사용된 것으로 확인되었으나, 박석과 난간석은 다시 사용되지 않고 초장지에 그대로 폐기된 것으로 보인다. 이는 효의왕후(정조 비) 승하 후 합장릉 조성 시 봉분의 크기가 커지면서 초장지의 난간석이 크기에 맞지 않아 재사용이 어려웠기 때문으로 추정된다. 연구결과를 통해 18세기 능묘 석물조성에 대한 문헌기록과 과학적 분석 결과를 비교검토할 수 있었으며 관련 연구분야에 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 환경생물
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• 제41권4호
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• pp.335-344
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• 2023

논에 서식하는 수서곤충 및 복족류의 군집 특성과 계절적 변동을 연구하였다. 지역적 특성 및 시기별 변동을 분석하고자 5지역을 대상으로 6월과 8월에 조사하였으며, 일정한 채집효과를 얻기 위해 수중트랩을 이용하였다. 수서곤충은 사돈물땡땡이, 애기물방개, 검정배물벌레 등이 주로 우점하였으며, 지역별로 군집이 구분되었다. 애물땡땡이와 사돈물땡땡이의 분포는 위도상으로 지역별 온도에 영향을 받은 것으로 보인다. 복족류 중에는 왕우렁이, 수정또아리물달팽이, 애기물달팽이 등이 주로 우점하였다. 왕우렁이의 계절적 변동이 가장 뚜렷하였으며, 발생밀도가 6월보다 8월에 38.2배 증가하였다. 수정또아리물달팽이 등의 발생밀도는 왕우렁이와 음의 상관관계가 있었으며, 이는 왕우렁이의 포식이나 먹이경쟁에 의한 영향으로 추측된다. 이러한 결과는 왕우렁이가 논 수서무척추동물 군집의 계절적 변동에 영향을 미치는 중요한 요소라는 점을 보여준다.

• 한국광물학회지
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• 제31권2호
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• pp.113-121
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• 2018

전라남도 화순군에 위치한 백아산 아천동굴은 전남지역에서 발견된 유일한 석회동굴이다. 이 연구에서는 백아산 아천동굴 내부에서 채취한 동굴생성물(동굴산호, 붕암)과 주변 점토 퇴적물의 광물학적 특성을 확인하고, 생성물 내에 존재하는 호기성 미생물을 농화배양하여 탄산염광물을 형성하는 생광물화작용에 대해 알아보고자 하였다. 연구를 위한 시료는 동굴 내 세 지점에서 점토, 동굴산호, 붕암을 채취하였다. XRD 분석결과, 동굴산호와 붕암은 주로 탄산염광물인 Mg가 풍부한 방해석(Mg-rich calcite)으로 이루어져 있었고, 점토는 석영, 백운모, 질석으로 구성되어 있었다. 탄산염광물 형성 미생물의 농화배양을 위하여 각각 소량의 동굴생성물을 D-1 배지에 넣고 상온의 호기 조건에서 미생물을 배양하였다. 그리고 미생물들의 탄산염광물 형성능을 확인하고자 요소가 포함된 D-1 배지에 칼슘이온(Ca-acetate, Ca-lactate)을 주입한 후 각 시료로부터 농화배양된 미생물 배양액을 1% (v/v)씩 주입하였다. 그 결과 모든 조건에서 흰색의 침전물이 형성되었으며, XRD 분석결과 침전물이 방해석과 바테라이트(vaterite)로 구성된 것을 확인하였다. SEM-EDS 분석 결과 Ca, C, O를 주성분으로 하는 능면체, 구형, 주상형의 탄산칼슘이 관찰되었다. 따라서 백아산 아천동굴 내 영구암대에 분포하는 임의의 동굴생성물로부터 확인된 미생물들은 동굴생성물 형성에 관여하고 탄소와 칼슘의 지화학적 순환에 기여했을 것으로 추정된다.

• 암석학회지
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• 제24권1호
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• pp.25-54
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• 2015

섬장암은 대륙지각의 주요 구성 성분인 화강암질 암석과는 달리 그 산출에 있어서 희귀성이 인정된다. 이 연구의 목적은 산청 일원의 섬장암에 대한 산상과 기재적 특성을 밝히고 지화학적 연구를 통해 섬장암질 마그마의 성인을 알아보는 것이다. 산청섬장암의 주구성 광물은 알칼리장석(정장석, 미사장석), 사장석, 각섬석, 흑운모, 석영 등이다. 각섬석과 흑운모는 장석과 석영 사이를 채우는 타형의 결정이 관찰되는데, 이는 함수광물이 후기에 정출되었음을 보여주며, 마그마에서 결정화작용 시 초기에는 물이 부족하였음을 나타낸다. 광물성분 분석에 의하면 섬장암의 각섬석은 대부분 페로 에데나이트에 해당하며, 각섬석 지압계를 이용하여 계산한 각섬석의 생성 압력은 3.3~4.9 kb로, 11.9~17.3 km 범위의 정치심도를 나타낸다. 흑운모는 애나이트가 풍부한 영역에 도시되고, 휘석은 헤덴버자이트의 영역에 도시된다. 섬장암은 알칼리계열, 중알루미나형, I-type에 해당한다. 섬장암에 대한 희토류원소와 거미도표에서 관찰되는 패턴은 섬록암 및 화강암과는 차이를 보인다. 연구지역의 섬장암은 하커 변화도에서 공간적으로 인접하고 있는 반려암-섬록암 및 화강암과 다른 변화 경향을 보여준다. 이는 각 암상이 다른 근원 마그마로부터 생성되었을 가능성을 시사한다. 실험적 자료를 근거로 (1) 압력이 높거나 물이 불포화된 조건에서의 부분용융에 의해, (2) 상승하는 마그마에서 잔류멜트의 분리 이동으로 초기정출광물이 잔류할 때, (3) 마그마의 기원물질 또는 기원 장소에서 플루오린(F) 성분이 풍부할 때 섬장암질 마그마를 형성할 수 있다. 이들 중 암석기재적 특징에 근거하여 물이 불포화된 조건에서 부분용융에 의해 산청 섬장암질 마그마를 형성하였을 가능성이 가장 높다고 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제44권5호
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• pp.413-431
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• 2011

옥천변성대 남서부에 위치하는 전남 해남군 황산면 모이산 지역에는 백악기 말 유천층군 해남층의 황산 화산쇄설 암을 모암으로 하는 천열수 금-은 광화대가 발달한다. 본 연구는 광화대의 형성과 관련된 지질구조를 파악하기 위해 모이산 지역의 층리배열, 습곡, 단층, 단열계, 석영맥의 특성, 단열계의 상대적인 발달순서 등을 조사하였고, 이를 바탕으로 광화작용이 발생할 당시의 지구조환경을 고찰해 보았다. 층리는 동북동 주향 방향이 우세하며 북북서 내지 남남동 방향의 저각 경사를 보이고 분산된 층리 배열은 경사-이동 단층 이외에 (동)북동 방향의 준수평-직립 개방습곡에 의해 규제되어 있다. 단열계는 적어도 6~7회의 변형단계를 걸쳐 형성되었다. D1 단계; 연장성이 우세한 동서 (D1-1)와 남북(D1-2) 방향의 주 단열조 형성기, D2 단계; 북서 방향의 인장단열 형성기, 동서(우수향)와 남북(좌수향) 방향의 공액 전단단열 운동기, D3 단계; 북동 방향의 인장단열 형성기, 동서(좌수향)와 남북(우수향) 방향의 공액 전단단열 재활동기, D4 단계; 연장성이 미약한 남북 방향의 인장단열 형성기, D5 단계; 북서 방향의 인장단열 재형성기. 동서(우수향)와 남북(좌수향)방향의 공액 전단단열 재활동기, D6 단계; 연장성이 미약한 동서 방향의 인장단열 형성기. 변형단계별 단열조의 출현빈도는 D1-1(19.73 %)> D1-2(16.44 %)> D3=D5(14.79 %)> D2(13.70 %)> D4(12.33 %)> D6(8.22 %) 순으로 우세하게 나타나고 평균개수/1 m는 D6(5.00개)> D5 = D4(4.67개)> D2(4.60개)> D3(4.13개)> D1-1(3.33개)> D1-2(2.83개) 순으로 높게 나타난다. 전체 단열조의 평균 조밀도는 420개로서 모이산 지역의 단열조는 평균 23.8 cm 간격 이상으로 발달한다. 석영맥의 방향성별 출현빈도는 동서 방향(52 %)> 북서 방향(28 %)> 남북 방향(12 %)> 북동 방향(8 %) 순으로 우세하게 나타난다. 전체 석영맥의 평균 조밀도는 4.14개로 나타나고 모이산 지역의 석영맥은 평균 24.2 cm 간격 이상으로 발달한다. 석영맥에 대한 미구조 연구결과, 천열수 금-은 광화작용(약 77.9~73.1 Ma)은 지구조적 응력이 아닌 천열수 파괴 단열작용과 직후의 정적인 지구조환경 하에서 기존에 형성된 연장성이 우세한 D1 단계의 동서 방향과 남북 방향의 단열조를 따라 발생한 것으로 보인다. 모이산 지역의 D1 단열작용은 유천층군과 불국사 화성압류의 화성활동과 변형을 초래하는 후기 백악기 이자나기판의 북향-사교 섭입작용과 관련하여 남북 방향의 압축력과 인정력이 교호하는 불안정한 지구조환경 하에서 발생하였던 것으로 고찰된다.

• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.603-618
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• 2023

사용후핵연료(Spent nuclear fuel; SNF) 심지층 처분장의 완충재 소재로서 WRK (waste repository Korea) 벤토나이트가 적합한 지를 평가하기 위하여, 대표적인 방사성 핵종인 U (uranium)에 대한 WRK 벤토나이트의 흡/탈착 특성과 흡착 기작을 규명하는 다양한 분석, 흡/탈착 실내 실험, 동역학 흡착 모델링을 다양한 pH 조건에서 수행하였다. 다양한 특성 분석 결과, 주성분은 Ca-몬모릴로나이트이며, U 흡착 능력이 뛰어난 광물학적·구조적 특징들을 가지고 있었다. WRK 벤토나이트의 U 흡착 효율 및 탈착율을 규명하기 위한 흡/탈착 실험 결과, pH 5, 6, 10, 11 조건에서 WRK 벤토나이트와 U 오염수(1 mg/L)가 낮은 비율(2 g/L)로 혼합되었음에도 불구하고 높은 U 흡착 효율(>74%)과 낮은 U 탈착율(<14%)을 보였으며, 이는 WRK 벤토나이트가 SNF 처분장에서 U 거동을 제한하는 완충재 소재로서 적절하게 사용될 수 있음을 의미한다. pH 3과 7 조건에서는 상대적으로 낮은 U 흡착 효율(<45%)이 나타났으며, 이는 U가 용액의 pH 조건에 따라 다양한 형태로 존재하며, 존재 형태에 따라 상이한 U 흡착 기작을 가지기 때문으로 판단된다. 본 연구 실험 결과와 선행연구를 바탕으로 WRK 벤토나이트의 주요 화학적 U 흡착 기작을 pH 범위에 따라 용액 내 U의 존재 형태에 근거하여 설명하였다. pH 3 이하에서 주로 UO₂²⁺ 형태로 존재하는 U는 벤토나이트 표면의 Si-O 또는 Al-O(OH)와의 정전기적 인력(예: 이온 결합)에 의해 흡착되기 때문에 pH가 감소할수록 음전하 표면이 약해지는 WRK 벤토나이트 특성에 의해 비교적 낮은 U 흡착 효율이 나타났다. pH 7 이상의 알칼리성 조건에서 U는 음이온 U-수산화 복합체(UO₂(OH)₃^-, UO₂(OH)₄^2-, (UO₂)₃(OH)₇^- 등)로 존재하며 비교적 높은 흡착 효율이 나타내는데, 이들은 벤토나이트에 포함된 Si-O 또는 Al-O(OH)의 산소원자를 공유하거나 리간드 교환에 의해 새로운 U-복합체가 형성되어 흡착되거나 수산화물 형태의 공침(co-precipitation)에 의해 벤토나이트에 고정되기 때문이다. pH 7의 중성 조건에서는 pH 5와 6보다 오히려 낮은 U 흡착 효율(42%)이 나타났는데, 이러한 결과는 용액 내 존재하는 탄산염(carbonate)에 의해 U가 U-수산화 복합체보다 용해도가 높은 U-탄산염 복합체로 존재하는 경우 가능하다. 연구 결과 pH를 약산성 또는 염기성 조건으로 유지하거나 용액 내 존재하는 탄산염을 제한함으로써 WRK 벤토나이트의 U 흡착 효율을 높일 수 있는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제48권2호
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• pp.103-114
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• 2015

충청남도 금산에 위치한 진산금광산은 옥천층군에 속하는 창리층 내에 발달한 열극대를 충진한 수개 조의 석영맥으로 구성된 열수맥상광상이다. 본 연구에서는 신갱, 본갱, 양하판, 특호맥 등 4개의 주요 갱도를 대상으로 지질광상 및 지질구조조사, 시추코어 분석, 그리고 주요 광맥의 발달상태와 품위를 파악하여 향후 효율적인 탐사 및 개발 방향을 제시하고자 하였다. 석영맥들은 주로 $N10^{\circ}-25^{\circ}W$, $N5^{\circ}-20^{\circ}E$ 방향으로 우세하게 발달하며, 맥폭은 대부분 0.1~0.5 m로 1 m가 넘는 경우도 있다. 이들은 괴상을 이루기도 하나 누대구조, 빗구조, 각력상구조가 잘 발달한다. 광석광물로는 황철석, 황동석이 주를 이루며 자류철석, 섬아연석, 방연석, 백철석, 에렉트럼 및 소량의 휘동석이 수반된다. 회색내지 유백색의 석영맥에는 형석이 수반되기도 하며, 후기 방해석맥에 의해 절단되기도 한다. 총 22개 광석시료에 대한 품위분석 결과 갱내 시료의 경우 대부분 1 g/t 미만의 저품위를 보이나 시추코어의 점토질 시료는 최대 141 g/t에 이르는 고품위를 나타낸다. 즉 신선한 석영맥보다는 단층점토 부분에 금함량이 높게 나타나는 것이다. 이는 1차적인 광화작용 이후에 이들이 단층의 재활성과 관련된 열수작용에 의해 금이 재이동되어 침전되었을 가능성을 나타낸다. 이로 보아 진산광상은 구조적으로 복잡하고 불규칙한 광체 발달양상을 지시하며, 이에 따라 보다 정밀하고 체계적인 탐사가 이루어져야 함을 시사한다.