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JOURNAL OF THE MINERALOGICAL SOCIETY OF KOREA

  • : 한국광물학회
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수록정보
수록범위 : 1권1호(1988)~32권4호(2019) |수록논문 수 : 871
한국광물학회지
32권4호(2019년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1남해중앙니질대 세립질 퇴적물의 기원지 및 이동과정 변화

저자 : 이홍금 ( Hong Geum Lee ) , 박원영 ( Won Young Park ) , 구효진 ( Hyo Jin Koo ) , 최재영 ( Jae Yeong Choi ) , 장정규 ( Jeong Kyu Jang ) , 조현구 ( Hyen Goo Cho )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 한국광물학회지 32권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 235-247 (13 pages)

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남해 섬진강 하구유역에 발달되어 있는 남해중앙니질대는 흑산머드벨트의 퇴적물들과 섬진강의 퇴적물들을 공급받는 것으로 알려져 있다. 그러나 니질 퇴적체를 형성하기 위해서는 위 지역에서 공급되는 퇴적물보다 더 많은 양의 퇴적물이 공급되어야하기 때문에, 추가적인 퇴적물 공급원에 대한연구가 필요하다. 본 연구에서는 남해중앙니질대 퇴적물의 기원지 및 퇴적물 유입경로의 변화를 알아보기 위해, 16PCT-GC01 및 16PCT-GC03 코어에 대해 점토광물 및 주성분원소 분석을 수행하였다. 황하 퇴적물은 스멕타이트의 함량이 높고, 양쯔강 퇴적물은 일라이트의 함량이 높으며, 한국 강 퇴적물들은 카올리나이트와 녹니석의 함량이 높다. 또한 한국 강 퇴적물은 Al, Fe, K가 풍부하고, 중국 강퇴적물은 Ca, Mg, Na 등이 풍부하다. 따라서 점토광물과 주성분원소를 이용해 퇴적물의 기원지를 추적할 수 있다. 연구 결과, 남해중앙니질대의 코어 퇴적층은 총 3개의 퇴적 단위(sediment unit)로 구분할 수 있다. 해수면이 가장 낮은 저수위기(lowstand stage)에 해당되는 퇴적 단위 3은 황하로부터 공급된 퇴적물이 연안류 혹은 조석 작용에 의해 연구지역으로 공급된 것으로 해석되고, 해수면이 빠르게 상승하는 해침기(transgressive stage)에 해당되는 퇴적 단위 2는 황하의 영향이 약해지고 양쯔강과 한국 강들의 영향이 강해지는 것으로 해석된다. 현재와 같은 해수면과 해류의 순환이 형성된 고수위기(highstand stage)에 해당되는 퇴적 단위 1은 양쯔강과 한국 강으로부터 퇴적물이 해류를 통해 연구지역으로 공급된 것으로 해석된다.


The Central South Sea Mud (CSSM), developed in the Seomjin River estuary, is known to be supplied with sediments from Heuksan Mud Belt (HMB) and Seomjin River. However, in order to form a mud belt, more sediments must be supplied than supplied in the above areas. Therefore, research on additional sources should be conducted. In this study, clay minerals, major elements analyzes were performed on cores 16PCT-GC01 and 16PCT-GC03 in order to investigate the transition in the provenance and transport pathway of sediments in CSSM. The Huanghe sediments are characterized by higher smectite and the Changjiang sediments are characterized by higher illite. Korean river sediments contain more kaolinite and chlorite than those of chinese rivers. Korean river sediments have higher Al, Fe, K concentraion than Chinese river sediments and Chinese rivers have higher Ca, Mg, Na than those of Korean rivers. Therefore, clay minerals and major elements can be a useful indicator for provenance. Based on our results, CSSM can be divided into three sediment units. Unit 3, which corresponds to the lowstand stage, is interpreted that sediments from Huanghe were supplied to the study area by coastal or tidal currents. Unit 2, which corresponds to the transgressive stage, is interpreted to have a weaker Huanghe effect and a stronger Changjiang and Korean rivers effect. Unit 1, which corresponds to the highstand stage when the sea level is the same as present and current circulation system is formed, is interpreted that sediments from Changjiang and Korean rivers are supplied to the research area through the current.

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2사고 누출 황산의 국내 지질매체 반응 특성

저자 : 이윤호 ( Yoonho Lee ) , 현성필 ( Sung Pil Hyun ) , 문희선 ( Hee Sun Moon ) , 신도연 ( Doyun Shin ) , 이은희 ( Eunhee Lee ) , 유재영 ( Jae-young Yoo )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 한국광물학회지 32권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 249-258 (10 pages)

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산업화와 경제 발전에 따라 생산량, 사용량, 보관량, 운반량이 늘어난 산 물질들의 누출 사고가 빈발하고 있다. 지중 환경으로 유입된 누출 산은 지질매체와의 반응에 의해 궁극적으로 중화될 것으로 예상된다. 하지만 누출 산이 영향을 주는 공간적 및 시간적 범위는 산에 노출된 지질매체의 특성에 따라 달라질 것으로 예측된다. 본 연구에서는 국내에서 가장 사용량이 많은 황산을 한국의 지질을 대표할 수 있는 모델 지질매체들과 반응시켰다. 용액의 pH 변화를 지시자로 회분식 실험을 통해 모델지질매체들의 산 완충능을 평가하였다. 그리고 산 중화에 기여하는 광물성분을 X-선회절분석을 통해 확인하였다. 실험 결과는 평가한 지질매체 중 사암이 가장 큰 중화능을 가졌으며, 캐올리나이트가 가장 낮은 중화능을 가졌음을 보여준다. 이 연구 결과는 지질매체에 대한 누출 산의 영향을 정량화하고 따라서 누출 산에 대한 지질매체들의 취약성을 예측하는데 기여할 것으로 기대된다.


Acid spill accidents are frequently occurring in Korea with increasing production, use, storage, and transport of acids, accompanying industrialization and economic growth. The acids introduced to the subsurface environments would eventually be neutralized by reactions with geomedia. However, the spatial and temporal extent to which the spilled acids would affect will be dependent on the characteristics of the geomedia exposed to the acids. In this work, sulfuric acid, the most used acid in Korea, was reacted with a set of model geomedia representative of the geology of Korea. The buffering capacity of the model geomedia was determined through batch-type experiments using pH changes as an indicator. X-ray diffraction was used to identify the mineral phases contributing to the acid neutralization. The results showed that sandstone had the largest acid neutralization capacity among the tested geomedia, while kaolinite had the smallest. The findings of this study would contribute to quantitatively assessing the impact of spilled acids on geomedia and hence to predicting the vulnerability of geomedia to the spilled acid.

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3적색 및 황색 계열의 천연 무기안료의 광물학적 특성 및 촉진내후성 평가 연구

저자 : 박주현 ( Ju Hyun Park ) , 정혜영 ( Hye Yeong Jeong )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 한국광물학회지 32권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 259-271 (13 pages)

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채색 문화재 및 전통회화의 적색, 황색 안료로 사용되는 진사, 웅황, 그리고 자황의 광물학적 특성을 분석하고 촉진내후성 평가를 통한 안정성을 평가하였다. 진사는 시료명을 JB, JS로 하였고, 웅황과 자황은 각각 UH, JH로 하였다. 광물학적 특성 평가 결과 JB, JS는 cinnabar (HgS)로 주구성 광물이 확인되었고, 품위에 따른 화학성분에 차이를 보이지 않았다. UH와 JH는 각각 realgar (AsS), orpiment (As2S3)로 주구성 광물이 확인되었다. 편광현미경 관찰 결과 쪼개짐, 색상 등 편광학적 특성을 통해 모두 천연적으로 생성된 무기안료임을 알 수 있었다. 특히 진사의 경우 성분분석으로는 천연적으로 생성된 안료인지 인공안료인지 판별이 쉽지 않은데 편광현미경을 통해 천연안료가 가지는 입자특성 및 쪼개짐을 확인하였으며, 열적 반응 특성을 확인하였다. 열분석 결과 JH가 UH에 비해 유리전이 온도가 높고 안정한 것을 확인하였다. 촉진내후성 평가 결과 진사, 웅황 그리고 자황은 모두 광열화에 의한 색변화가 크게 나타나며, 진사는 최종적으로 흑색(blackening)되고 웅황과 자황은 밝은 노란색으로 변한다. Meta-cinnabar로 예상되는 JB가 cinnabar인 JS에 비해 흑화현상이 더 빨리 촉진되었으며, UH(realgar)는 광조사에 의해 arsenolite (As2O3)로 변하는 것을 확인하였다.


We evaluated mineralogical, physical property and accelerated weather resistance of cinnabar, realgar and orpiment used as cultural heritages and traditional paintings. JB and JS are sample names of cinnabar and JH and UH are sample names of orpiment and Realgar, respectively. As a result of mineralogical property evaluation, Jinsa was identified cinnabar (HgS) and there was no difference in chemical composition according to the grade. UH and JH were confirmed realgar (AsS) and orpiment (As2S3), respectively. The polarization characteristics such as shape and color indicate that pigments using our test were natural mineral pigment observed by polarization microscope. Especially, in the case of cinnabar, it is not easy to distinguish between natural mineral pigment and synthetic pigment. But the results of polarization microscope said that cinnabar is natural occurring mineral which have authentic mineral particle and unevenly fracture. As a result of thermal analysis, JH has a higher glass transition temperature and heat stability than UH. After accelerated weather test, cinnabar, realgar and orpiment were striking result in color change because of light degradation. Red color of cinnabar turn into black and the color of realgar and orpiment became brighter than before. JB (meta-cinnabar) is more photosensitivity and faster becoming dark than JB (cinnabar). Finally light transforms realgar (red, As4S4) in arsenolite (As2O3).

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4라오스 홍낭시다 유적 출토 갈유도기와 기와의 원료특성과 제작기술 해석

저자 : 진홍주 ( Hong Ju Jin ) , 장성윤 ( Sungyoon Jang ) , 김수경 ( Su Kyoung Kim ) , 이명성 ( Myeong Seong Lee ) , 문동혁 ( Dong Hyeok Moon ) , 전유근 ( Yu Gun Chun )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 한국광물학회지 32권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 273-285 (13 pages)

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이 연구는 12세기에 건립된 라오스 홍낭시다 사원에서 출토된 크메르문명 갈유도기와 기와의 물리적 특성, 광물학적 및 지구화학적 분석을 통해 원료물질을 조사하고 제작기술을 해석하고자 하였다. 3점의 갈유도기 유약은 광물이 모두 용융되어 유리질화된 상태이며, 용융제 산화칼슘 함량이 15 % 이상인 전형적인 라임계열이다. 태토의 주구성광물은 석영과 멀라이트, 크리스토발라이트로 동정된다. 기질은 치밀하나 기질의 재결정화가 일어나지 않아 크리스토발라이트가 상전이로 기인한 것이 아닌 화산암 생성토를 원료로 도기를 제작한 영향으로 판단된다. 주사전자현미경 관찰에서 멀라이트가 관찰되어 950 °C 이상에서 소성되었을 것으로 판단된다. 한편 6점의 무시유 기와는 외면색상이 적갈색, 회백색, 청회색으로 구분된다. 속심 색상은 외면과 색 계열이 유사하나 청회색 기와는 속심이 적갈색인 샌드위치 구조로 완벽한 환원환경을 경험하지 못한 것으로 판단된다. 무정형 철산화물 노듈이 다수 관찰되고 화학조성이 상당히 유사하여 동일 기반암에서 생성된 원료로 제작되었을 것으로 추정된다. 소성온도는 운모류, 헤르시나이트, 멀라이트 동정에 따라 900 °C 이하, 900~950 °C, 950 °C 이상의 세 유형으로 분류된다.


This study is aimed to interpret the raw material characteristics and manufacturing technology through physical, mineral and geochemical analysis of the brown-glazed stonewares and roof tiles excavated from the Hong Nang Sida temple in Laos, which was built in the 12th century. The glaze of brown-glazed stoneware is a typical lime serial with CaO content of more than 15 % and they were vitrified. The body is the combination of quartz, mullite and cristobalite, but had not vitrified texture, and therefore, which is assumed to have been fired more than 950 °C. Meanwhile, The roof tiles are unglazed and its outer color is reddish brown, whitish grey and bluish grey. The bluish gray tiles has sandwich structure, which seem to experience imperfect reducing environment. The tile samples with a number of amorphous iron oxide nodule had a very similar chemical composition. In conclusion, it is assumed that the clay source was made from raw material produced from the same bedrock. The firing temperature of roof tiles were divided into less than 900 °C, 900~950 °C and greater than 950 °C according to detection of micas, hercynite and mullite.

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5유형별 문화재 시료의 비파괴 표면 X-선 회절분석법 적용과 해석 가능성

저자 : 문동혁 ( Dong Hyeok Moon ) , 이명성 ( Myeong Seong Lee )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 한국광물학회지 32권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 287-301 (15 pages)

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문화재의 보존·관리 및 활용은 원형유지를 기본원칙으로 하므로 비파괴적인 분석법을 통한 무기질 문화재 및 그 원료물질의 광물조성을 연구하는 것은 중요한 분야이다. 본 연구는 비파괴 표면X-선 회절분석법(ND-XRD)을 석재, 채색된 안료, 토제, 금속 등 유형별 무기질 문화재 및 시편들을 대상으로 적용하여 문화재의 비파괴 분석법 중 하나로써 활용가능성을 검토하였다. 그 결과, 기기 내에 거치가 가능하며, 구성입자의 크기나 배열 및 굴곡 등 분석대상면의 특성이 스캔에 적합한 시료일 경우 모든 유형에서 광물조성 해석에 활용 가능한 회절패턴이 획득되는 것으로 나타났다. 또한 시료의기질부에 비하여 표면의 회절정보가 우세하게 획득되므로 수평적 또는 수직적으로 다른 물질로 구성된 대상에 적용할 경우 각 부위별 광물조성정보와 함께 이들의 선후관계 파악을 통한 제작기법 및 변질양상 등의 해석에도 활용 가능할 것으로 사료된다. 반면 시료채취 및 분말화 과정을 생략한 채 문화재시료 자체를 스캔하는 분석방법의 특성으로 인하여 특정 결정면의 정보가 강하게 중첩되는 경우가 일부 발생되었다. 이와 같은 회절패턴은 점토광물의 편향성효과와 같이 광물동정에 유리하게 활용되는 경우도 있으며, 단결정에 가까운 크기와 배열을 갖는 입자로 인하여 불규칙한 회절강도 비가 획득되어 컴퓨터 프로그램을 통한 광물동정이 어려운 경우가 있으므로 해석에 주의가 필요하다.


Preservation of the original form is the principle for conservation, management and utilization of cultural heritages. Thus, non-destructive analysis of these samples are important field of the conservation science. In this study, examined the applicability of nondestructive surface X-ray diffraction analysis (ND-XRD) for cultural heritage by materials (rock specimen, jade stone, pigment painted specimen, earthen artifact, metal artifact). In result, all type of sample is recorded suitable X-ray diffraction patterns for identifying mineral composition in case of surface condition with adequate particle size and arrangement. And diffraction pattern is reflected surface information than matrix. Therefore, ND-XRD is thought to be applicable not only mineral identification but also interpretation of manufacturing technique and alteration trend about layered sample (in horizontally or vertically). Whereas some exceptional diffraction patterns were recorded due to overlapping information on specific crystal planes. It caused by skip the sample treatment (powdering and randomly orientation). It could be advantageously used for mineral identification, such as preferred orientation of clay minerals. In contrast, irregular diffraction pattern caused by single crystalline effect is required careful evaluation.

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6안동댐 퇴적물의 중금속 용출 특성 연구

저자 : 서정민 ( Seo Jeong Min ) , 김영훈 ( Young Hun Kim ) , 김정진 ( Jeong Jin Kim )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 한국광물학회지 32권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 303-312 (10 pages)

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연구에서는 안동댐 퇴적물의 중금속 및 용출 특성을 분석하기 위하여 X-선 회절 분석, ICP 분석, 용출 실험을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과 안동댐 퇴적물의 주구성 광물은 석영, 사장석, 녹니석, 일라이트이다. 퇴적물에 대한 ICP 분석 결과 비소와 카드뮴의 농도가 매우 높게 나타났다. 용출실험은 교란 상태에서 호기성 및 혐기성 환경에서 수행하였다. 용출 실험 결과 혐기성보다 호기성 상태에서 더 많은 중금속이 용출되는 경향을 나타내었다. 호기성 상태에서 시간이 지남에 따라 농도가 증가하는 항목은 망간, 아연, 카드뮴이며 혐기성 상태에서는 망간, 철, 비소이다. 퇴적물 중금속 농도대비 용출비는 호기성 및 혐기성 환경에서 각각 Mn > Cd > Zn > Ni > Cu > As > Pb ≒ Fe ≒ Cr이며 Mn > As > Cu > Ni > Zn > Pb ≒ Cd ≒ Fe ≒ Cr이다.


In this study, X-ray diffraction, ICP analysis, and leaching experiments were performed to analyze the heavy metals and dissolution characteristics of Andong dam sediments. As a result of X-ray diffraction analysis, Andong dam sediment consists of quartz, plagioclase, chlorite and illite. ICP analysis of sediment showed very high concentrations of As and Cd. Leaching experiments were performed in aerobic and anaerobic condition in a disturbed state. The results of leaching experiment showed that more heavy metals were leached in aerobic than anaerobic conditions. Heavy metal that increased in concentration with time in aerobic conditions were Mn, Zn and Cd, and those in anaerobic conditions were Mn, Fe and As. The leaching ratio of heavy metal concentration in sediment was Mn > Cd > Zn > Ni > Cu > As > Pb ≒ Fe ≒ Cr and Mn > As > Cu > Ni > Zn > Pb ≒ Cd ≒ Fe ≒ Cr in aerobic and anaerobic conditions, respectively.

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7규조토와 여과식품 중 크리스토발라이트의 정량분석

저자 : 정기영 ( Gi Young Jeong )

발행기관 : 한국광물학회 간행물 : 한국광물학회지 32권 4호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 313-321 (9 pages)

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규조토는 규조 껍질로 구성된 규질 다공성 퇴적암으로서 여과보조재, 충전재, 흡착재, 연마재 등의 다양한 용도로 사용된다. 규조토의 특성 개선을 위해 열처리하게 되면, 비정질 실리카인 단백석이 크리스토발라이트로 상전이하여 규조토에 함유된다. 해외 규조토 17개 시료에 대하여 X-선회절분석과 주사전자현미경 분석을 실시한 결과, 1개 시료에는 크리스토발라이트가 함유되어 있지 않으나, 나머지 16개 시료에는 크리스토발라이트가 다양한 정도(6~100 %)로 함유되어 있었다. 공기 중 일정농도 이상의 크리스토발라이트는 인체유해물질로 관리되나, 식품 중 크리스토발라이트의 유해성은 낮은 것으로 알려져 있다. 그러나 식품 품질 관리를 위해서 액상 여과식품 내 크리스토발라이트 함량 측정 필요성이 제기되어, 분석법을 수립하고 몇몇 식품을 대상으로 분석을 실시하였다. 은여과지로 여과한 크리스토발라이트에 X-선회절분석을 실시하고, 강도를 보정하여 검량선을 작성한 결과, 2.7 mg까지 미량 정량이 가능한 것으로 평가되었다. 이 방법으로 몇몇 유통 액상여과식품의 잔류 크리스토발라이트 함량을 측정하였으나 검출되지 않았다.


Diatomite is a silicic porous sedimentary rock composed of diatom frustules, used for filtration aid, filler, absorbent, abrasive, carrier, insulator, and fertilizer. During the calcination of diatomite to improve physical properties for filtration-aid application, amorphous silica is transformed to cristobalite. X-ray diffraction and scanning electron microscopy studies were carried out for 17 diatomite samples, showing that 16 diatomite samples contain cristobalite in the range of 6~100 %. Concentration of respirable cristobalite in air is regulated as harmful substances, but the residual cristobalite in food is treated as generally safe substance. The determination procedure of cristobalite content in food was established for managing food safety. Calibration curve of cristobalite filtered on silver membrane were obtained by X-ray diffraction. The lower limit of quantification was evaluated as 2.7 mg. The cristobalite was not detected in the analyses of selected food samples using the established procedure.

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1연안해역에서 석유오염물질의 세균학적 분해에 관한 연구

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