선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구의 목적은 KURT의 풍화 화강암을 면밀히 관찰함으로써, 시간이 흐름에 따라 암석이 화학적으로 풍화되면서 미세 절리가 발달하고, 이러한 특성이 향후 핵종 거동에 끼치는 영향 등을 살펴봄으로써, 고준위폐기물처분 안전성평가 자료로 활용하고자한다.
제안 방법
- 기초과학지원연구원의 XRD(Bruker D8 Advance, Germany)를 이용하여 암석 및 미지시료의 광물을 동정하였다. XGD 분석을 위하여 암편시료는 막자사발을 사용하여 최대한 곱게 갈아 시료 홀더에 채운 후 XRD 분석을 실시하였다. 시료의 분석조건은 전광물 분석을 위해서 scan range #를 60까지 하여 시료내에 존재 가능한 모든 광물들을 분석하려고 하였다.
- 수분이 제거된 건조한 시료에 Au coating을 실시하고 수천에서 수만 배까지 확대(~um 크기)하여 관찰하였다. 경우에 따라서 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)# 이용하여 관찰중인 광물의 특정부분을 in-situ 표면화학분석으로 조사하였다. 그리고, 시료의 광물 동정 및 각 point별 화학성분 분석을 위해 박편을 만들고 carbon coating 한 후 EPMA(Cameca SX-50, France)를 사용하여 정성 및 정량 분석하였다.
- 경우에 따라서 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)# 이용하여 관찰중인 광물의 특정부분을 in-situ 표면화학분석으로 조사하였다. 그리고, 시료의 광물 동정 및 각 point별 화학성분 분석을 위해 박편을 만들고 carbon coating 한 후 EPMA(Cameca SX-50, France)를 사용하여 정성 및 정량 분석하였다. 암석의 major 화학성분(Al, Ca, Na, Fe, K, Mg, Mn, P, Ti, Si)을 분석하기 위해서 XRF(X-ray Fluorescence SpectroscopyX 이용하였다.
- 채취한 시료의 절단면에 대한 광물 구조 및 조직을 mm 수준에서 관찰하기 위해 슬라이드글라스에 암편 시료를 붙여 박편을 만든후, 편광현미경을 이용하여 수백 배로 확대하여 관찰하였다. 기초과학지원연구원의 XRD(Bruker D8 Advance, Germany)를 이용하여 암석 및 미지시료의 광물을 동정하였다. XGD 분석을 위하여 암편시료는 막자사발을 사용하여 최대한 곱게 갈아 시료 홀더에 채운 후 XRD 분석을 실시하였다.
- 분석과정을 구체적으로 살펴보면, 채취 시료를 실내 대기조건에서 건조시킨 후, 일부 시료를 작게 분리하여 전처리 없이 시료대 위에 올려놓고 실체현미경을 통해 약 200배 까지 확대하여 암석 및 광물의미세한 형태를 관찰하였다. 채취한 시료의 절단면에 대한 광물 구조 및 조직을 mm 수준에서 관찰하기 위해 슬라이드글라스에 암편 시료를 붙여 박편을 만든후, 편광현미경을 이용하여 수백 배로 확대하여 관찰하였다.
- 암석 시료를 구성하는 광물의미세한 구조 및 표면을 수 um 이하로 관찰하기 위해 기초과학지 원연구원의 SEM(LEO 1455VP, Germany)을 이용하였다. 수분이 제거된 건조한 시료에 Au coating을 실시하고 수천에서 수만 배까지 확대(~um 크기)하여 관찰하였다. 경우에 따라서 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)# 이용하여 관찰중인 광물의 특정부분을 in-situ 표면화학분석으로 조사하였다.
- 채취된 시료는 광물분석과 화학분석 두 가지로 나누어서 실시하였다. 시료의 광물학적 분석을 위해 실체현미경, 편광현미 경 , X-선 회 절분석 (XRD), 주사전자현미 경 (SEM), 그리고 전자현미분석(EPMA) 기기를 이용하였고, 주요 화학성분 분석을 위해서는 XRF를 사용하였다.
- XGD 분석을 위하여 암편시료는 막자사발을 사용하여 최대한 곱게 갈아 시료 홀더에 채운 후 XRD 분석을 실시하였다. 시료의 분석조건은 전광물 분석을 위해서 scan range #를 60까지 하여 시료내에 존재 가능한 모든 광물들을 분석하려고 하였다. 암석 시료를 구성하는 광물의미세한 구조 및 표면을 수 um 이하로 관찰하기 위해 기초과학지 원연구원의 SEM(LEO 1455VP, Germany)을 이용하였다.
- 그리고, 시료의 광물 동정 및 각 point별 화학성분 분석을 위해 박편을 만들고 carbon coating 한 후 EPMA(Cameca SX-50, France)를 사용하여 정성 및 정량 분석하였다. 암석의 major 화학성분(Al, Ca, Na, Fe, K, Mg, Mn, P, Ti, Si)을 분석하기 위해서 XRF(X-ray Fluorescence SpectroscopyX 이용하였다. 이 방법을 통해서 전암 화학조성을 알 수 있었다.
- 이 방법을 통해서 전암 화학조성을 알 수 있었다. 이러한 분석을 위한 시료 준비는 분석하고자 하는 시료 약 50 g을 건조하고 막자사발로 곱게 빻고 강산용액에 녹이는 전처리 과정을 거친 후 분석하였다.
- 터 널 암석의 시료 채취는 터널 굴착 여건상 발파와 숏크리트 타설 이후 일시적이고 부분적으로 드러난 암반을 대상으로 하였다. 채취된 시료는 광물분석과 화학분석 두 가지로 나누어서 실시하였다. 시료의 광물학적 분석을 위해 실체현미경, 편광현미 경 , X-선 회 절분석 (XRD), 주사전자현미 경 (SEM), 그리고 전자현미분석(EPMA) 기기를 이용하였고, 주요 화학성분 분석을 위해서는 XRF를 사용하였다.
- 분석과정을 구체적으로 살펴보면, 채취 시료를 실내 대기조건에서 건조시킨 후, 일부 시료를 작게 분리하여 전처리 없이 시료대 위에 올려놓고 실체현미경을 통해 약 200배 까지 확대하여 암석 및 광물의미세한 형태를 관찰하였다. 채취한 시료의 절단면에 대한 광물 구조 및 조직을 mm 수준에서 관찰하기 위해 슬라이드글라스에 암편 시료를 붙여 박편을 만든후, 편광현미경을 이용하여 수백 배로 확대하여 관찰하였다. 기초과학지원연구원의 XRD(Bruker D8 Advance, Germany)를 이용하여 암석 및 미지시료의 광물을 동정하였다.
대상 데이터
- 시료 채취는 KURT 공사가 진행 중인 시점(약 100 m 까지 굴착진행)에서 이뤄졌으며(Fig. 1), KURT 터널 벽면의 특정 위치 암석시료를 대상으로 시료간의 풍화 정도를 비교하기 위해 신선한 암석과 풍화된 암석들을 육안으로 확인한 후 햄머를 이용하여 채취하였다. 터 널 암석의 시료 채취는 터널 굴착 여건상 발파와 숏크리트 타설 이후 일시적이고 부분적으로 드러난 암반을 대상으로 하였다.
- 1), KURT 터널 벽면의 특정 위치 암석시료를 대상으로 시료간의 풍화 정도를 비교하기 위해 신선한 암석과 풍화된 암석들을 육안으로 확인한 후 햄머를 이용하여 채취하였다. 터 널 암석의 시료 채취는 터널 굴착 여건상 발파와 숏크리트 타설 이후 일시적이고 부분적으로 드러난 암반을 대상으로 하였다. 채취된 시료는 광물분석과 화학분석 두 가지로 나누어서 실시하였다.
이론/모형
- 시료의 분석조건은 전광물 분석을 위해서 scan range #를 60까지 하여 시료내에 존재 가능한 모든 광물들을 분석하려고 하였다. 암석 시료를 구성하는 광물의미세한 구조 및 표면을 수 um 이하로 관찰하기 위해 기초과학지 원연구원의 SEM(LEO 1455VP, Germany)을 이용하였다. 수분이 제거된 건조한 시료에 Au coating을 실시하고 수천에서 수만 배까지 확대(~um 크기)하여 관찰하였다.
성능/효과
- KURT 암석시료 조사 및 분석 결과, 풍화가 진행되면서 화강암을 구성하고 있는 광물들 주변에 미세균열들이 발달한다는 사실을 확인하였다. 특히, mineral grain boundary, 광물구조의 약한 곳, 그리고 선택적으로 용해된 부분을 따라 미세균열들이 발달하였고 풍화 속도가 빠른 장석, 흑운모류 광물에서는 초기부터 광물조직 내부 깊숙이 미세 균열들이 발달하였다.
- 이러한 이차광물 및 철산 화물 등은 in-situ 생성물이기도 하고 주변 철 함유 광물의 Fe 성분 용해(dissolution)와 이동(migration)에 의해서 만들어진 산물이기도 하다. 우리가 현미경을 통해 풍화된 화강암의 조직을 관찰해 보면, 장석 혹은 흑운모 광물이 초기에 가장 먼저 풍화되면서 암석 전체의 미세균열을 주도하고 주변 광물들로 확대되며 , 이렇게 만들어진 균열을 따라 용존 지하수로부터 이차광물들이 새롭게 형 성 된다는 사실을 알 수 있다.
- 이러한 풍화에 의해 발생되는 암석의 균열은 작은 규모로 광물내부 깊숙이 진행되며, 이렇게 발생된 미세한 균열들은 풍화 환경에 따라 점차 크게 확대되어 결국 핵종이동 통로로써 큰 기여를 하게 된다. 이번 연구의 결과로부터 알 수 있는 사실은, 장석 및 흑운모 광물들의 풍화가 화강암 풍화에 미치는 영향이 적지 않고 발생되는 초기 미세균열들의 대부분을 담당하며 크기 및 규모는 수 um에 지나지 않 지만, 점차 그 형태가 확장되어 추후 용존 화학원소 들의 미시적인 이동 통로로써 사용될 가능성이 있음을 확인할 수 있다. 즉, 현미경으로 관찰될 정도의 작은 미세 균열들이 서로 상호 연결되어 발달하게 되면 용존 화학성분들의 이동이 훨씬 원거리까지 빠르게 진행될 수 있음을 의미한다.
- 6). 장석류의 미세균열은 다른 광물에 비해 발생빈도가 높았으며, 이러한 균열을 따라 새로운 이차광물 형성 및 철산화물 등의 침전이 쉽게 일어났다(Figs. 6, 7). 이러한 이차광물 및 철산 화물 등은 in-situ 생성물이기도 하고 주변 철 함유 광물의 Fe 성분 용해(dissolution)와 이동(migration)에 의해서 만들어진 산물이기도 하다.
후속연구
- 즉, 현미경으로 관찰될 정도의 작은 미세 균열들이 서로 상호 연결되어 발달하게 되면 용존 화학성분들의 이동이 훨씬 원거리까지 빠르게 진행될 수 있음을 의미한다. 조암광물 균열 내부에 이차적으로 생성되는 침전물과 이차광물들의 역할이좀 더 구체적으로 밝혀진다면, 핵종 원소들의 풍화암반 미세 균열을 따라 이동하는 현상을 좀 더 명확히 밝힐 수 있을 것으로 사료된다.
- 일라이트와 스멕타이트와 같은 층상광물은 다른 광물들에 비해 핵종 원소 흡착이 탁월하고 핵종 거동에 큰 영향을 주는 광물로쎄12-14], 이러한 층상 광물들의 발달 여부는 향후 핵종들의 migration과 관련하여 중요하게 다뤄져야 할 사항이다. 즉, 본 연구지 역에서 풍화암과 암석 균열대를 따라 발달하는 일 라이트와 같은 층상 이차광물들의 분포 및 양에 의한 핵종 이동 저지효과에 대한 자세한 연구가 추후 필요할 것으로 사료된다. 또한, 풍화암 주변 일라이트 광물질 표면에는 ferrihydrite와 같은 미세 철산화물들이 매우 얇게 피복되어 있다(Fig.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.