• 한국광물학회지
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• 제17권3호
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• pp.235-243
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• 2004

일라이트는 닳은 모서리(frayed edge)의 존재에 의하여 다른 알칼리 금속과 비교할 때 낮은 농도에서 선택적으로 Cs을 더 잘 흡수하는 것으로 알려져 있다. 이 닳은 모서리는 기존의 일반적인 흡착실헐에 의하여 존재한다고 알려져 있지만 다른 분석방법으로는 증명되지 않은 상태이다. 일라이트 표면에서의 Cs의 흡착특성을 알아보기 위하여 닳은 모서리를 증가시킨 인위적으로 풍화된 일라이트와 Cs을 여곤 농도에서 반응을 시켰다. 일라이트는 0.001 M의 HC1 용액에서 1시간, 2일, 14일 동안 반응시켜 K 이온의 방출 및 XRD, SEM, TEM 등으로 풍화상태를 확인하였다. 풍화되지 않은 일라이트와 풍화된 일라이트를 Na-일라이트로 교환한 후 $10^{-3}$ ～ $10^{-7}$ M 농도의 CsCl 용액에서 24시간 반응시켰다. Cs의 흡착특성은 $10^{ -5}$M Cs 용액농도를 기준으로 뚜렷한 차이를 보이다. 일라이트에 흡착된 Cs은 낮은 Cs 농도 (<$10^{-5}$ M )에서 높은 Cs 농도보다 상대적으로 많은 Cs이 흡착되었으며 이러한 상대적 흡착 농도는 용액의 농도가 낮아질수록 높아진다. 일반적으로 흡착된 Cs는 풍과가 오래된 시료일수록 낯은 농도에서 뚜렷하나 높은 농도에서는 그 차이가 적다. 이러한 결과는 낮은 농도에서 닳은 모서리라고 불리는 흡착자리의 존재에 의한 것이고 이러한 자리는 풍화가 진행됨에 따라서 증가된다.

• 한국광물학회지
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• 제28권3호
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• pp.255-263
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• 2015

흑운모의 풍화과정이 Cs의 흡착에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 pH 2, 4, 그리고 1 M의 Na, K, Ca, Mg, Rb, Cs의 용액에서 각각 다른 기간 동안 반응을 시킨 흑운모에 대하여 $10^{-3}M$의 Cs 농도에서 흡착 실험을 실시하였다. XRD 분석 결과 일부의 시료에서 XRD 피크 변화가 발견되어 광물의 풍화 반응이 일어났음을 보여주었다. 여러 요소들 중 수용액 내 양이온 종이 가장 크게 광물학적 변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 실험에 사용한 양이온 중 Na 이온이 가장 큰 영향을 주었는데 Na의 경우 풍화 반응 후 XRD 피크의 너비 증가와 더불어 $12{\AA}$ 피크와 $14{\AA}$ 피크를 형성하였고 이는 hydrobiotite와 버미큘라이트의 형성에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 새로운 피크는 pH 2에서 반응한 시료보다 pH 4의 시료에서 강하게 나타났다. 이는 낮은 pH에서는 작은 입자나 모서리 등이 더 빨리 용해되어 추가적인 팽윤층의 형성을 감소시킨 것으로 해석된다. Mg의 용액에서 풍화된 흑운모의 경우 약간의 $14{\AA}$ 피크가 형성됨을 확인할 수 있었고 XRD 결과를 종합하여 볼 때 Na, Mg, Ca 용액의 순서로 흑운모의 풍화가 증가되었으며 K, Rb, Cs의 경우 용액 내에서의 풍화가 크게 일어나지 않고 있음을 알 수 있었다. 풍화된 흑운모에 흡착된 Cs의 양은 XRD 상에서 보여지는 광물의 풍화 정도와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났으며 Na에서 pH 2와 4에서 모두 Na 용액에서 반응시킨 흑운모가 가장 큰 흡착양을 보이고 다음으로 Mg, Ca 등으로 높은 흡착양 순서를 보였다. K, Rb, Cs의 용액에서는 Cs의 흡착이 상대적으로 매우 적게 일어났으며 이는 본 연구가 수행된 Cs의 농도($10^{-3}M$)는 Cs이 강하게 흡착되는 것으로 알려진 닳은 모서리(frayed edge) 흡착자리가 포화되는 농도 이상으로 풍화로 생성되는 팽윤층이 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. K, Rb, Cs 용액의 경우 층간이온과 동종이온이거나 닳은 모서리 등의 흡착 등으로 추가적인 팽윤층의 생성을 방해하고 닳은 모서리 흡착을 막아서 Cs의 흡착양이 적은 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.113-120
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• 2018

체르노빌과 후쿠시마와 같은 원자력 사고를 통해 환경으로 방출되는 방사성 세슘($^{137}Cs$)은 화학적 독성과 ${\gamma}$ 선 방출, 그리고 긴 반감기($t_{1/2}=30.2$ 년) 때문에 주된 감시대상 방사성 핵종 가운데 하나이다. 1족 알칼리 금속인 세슘은 점토광물에 잘 흡착되며, 특히 운모류 광물인 일라이트와 특이적 흡착을 하는 것으로 알려져 있다. 이는 일라이트의 frayed edge sites 에 세슘이 선택적 흡착을 일으키기 때문이며, 이러한 흡착 지점은 일라이트의 풍화 정도 및 결정도에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 연구는 인공 풍화 실험(pH=2.0 at $50^{\circ}C$)을 통해 일라이트 표면을 개질함으로써 세슘의 흡착 성능을 증가시키기 위해 수행되었다. 일라이트의 층간 양이온들(K, Ca)은 반응 1일 이내에 다량 용출되는 반면, 결정 구조를 구성하는 Si와 Al은 점진적으로 용출되었다. 또한 일라이트 시료의 결정도가 감소하여 인위적인 화학적 풍화가 발생하였음을 지시하였다. 저농도의 세슘과 흡착 실험을 진행한 결과, 흡착분배계수가 기존에 비해 약 2배 증가하였다. 이러한 결과는 비교적 저온에서 손쉽게 일라이트의 흡착 성능을 개선할 수 있음을 암시한다.

• 자원환경지질
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• 제38권6호
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• pp.689-697
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• 2005

울진원자력 발전소 인근 해역의 해저 퇴적물에 대하여 광물분석과 함께 $^{137}Cs$의 농도를 분석하였고 이와 더불어 총 유기탄소(total organic carbon, TOC)의 양과 퇴적물의 입자 크기를 분석하여 퇴적물의 특성과 더불어 이들의 상관관계에 대하여 알아보았다. 퇴적물의 입자 크기는 주로 모래크기에 해당되며 $-0.48\~3.6Md\phi$의 분포를 보인다. TOC와 $^{137}Cs$의 경우 각각 $0.06\~1.75\%$와 최소검출활동도(Minimum detectable activity, MDA)$\~4.0Bq/kg-dry$의 범위로 나타나며 평균 방사능의 농도는 $1.15{\pm}0.62Bq/kg-dry$였다. 일반적으로 다른 해역의 경우보다 큰 입자와 작은 TOC의 양과 $^{137}Cs$의 농도가 특징적이다. 본 해역 퇴적물의 구성 광물은 주로 석영과 장석류들(알바이트, 미사장석, 그리고 약간의 정장석)로 구성되어 있으며 미량의 휘석, 방해석, 각섬석 등의 조암광물들과 함께 $10{\AA}$의 피크를 갖는 광물(주로 흑운모)과 일부 녹니석등의 광물들이 혼재해 분포하고 있는 것으로 나타났다. 이들 광물 중 흑운모가 가장 대표적으로 $^{137}Cs$의 분포와 상관관계를 보이고 있으며 이는 흑운모의 풍화에 따른 닮은 모서리 자리(frayed edge site, FES) 나 시료에 혼재되어 존재할 가능성이 있는 일라이트 등에 의한 결과로 판단된다. 여러 가지 퇴적물의 특성 중 $^{137}Cs$의 분포와 가장 밀접한 양상을 보이는 것은 TOC의 농도로 이것은 본 해역에서 Cs을 강하게 흡착할 만한 광물이 존재하기 않기 때문이며, 따라서 $^{137}Cs$의 분포는 광물분포 보다는 TOC의 함량에 더 큰 영향을 받고 있음을 보여준다.

• 한국광물학회지
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• 제29권4호
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• pp.229-238
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• 2016

본 연구는 원자력 중대 사고 시, 환경에 유출된 방사성 세슘의 확산을 억제하기 위해 충북 영동지역 일라이트의 활용 가능성을 평가하였다. 영동 일라이트는 운모질 편암의 열수변질 작용에 의해 형성되었으며, 주요 구성 광물은 석영, 장석, 일라이트이다. 저농도 세슘 용액을 사용한 회분식 흡착 실험 결과, 영동 일라이트의 흡착 분배 계수($K_d$)는 약 $4,200L\;kg^{-1}$으로 다른 점토 광물에 비해 비교적 높은 값을 가지며, 이는 일라이트에 존재하는 풍화된 모서리면(FES)의 영향으로 판단된다. 영동 일라이트와 세슘의 흡착등온선은 비선형 흡착 특성을 나타내며 단일 표면 한계 흡착 능력이 $250,000{\mu}g\;kg^{-1}$으로 우수한 흡착능을 보여주어 방사성 세슘 흡착제로서의 사용 가능성을 입증하였다. 이러한 결과는 추후 방사능 누출 사고 등의 긴급 상황 발생 시, 영동 지역 일라이트를 오염 확산 방지 및 정화작업에 사용하기 위한 평가 자료로 활용될 것으로 기대된다.