[논문]충남 서산 대로리 일대 토양 내 석면의 광물학적 특성

김재필; 정혜민; 송석환; 임호주; 이우석; 노열

doi:10.9719/eeg.2014.47.5.479

충남 서산 대로리 일대 토양 내 석면의 광물학적 특성
Mineralogical Characterization of Asbestos in Soil at Daero-ri, Seosan, Chungnam, Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.47 no.5, 2014년, pp.479 - 488

김재필 (FITI 시험연구원) , 정혜민 (전남대학교 지구환경과학과) , 송석환 (중부대학교 토목공학과) , 임호주 (국립환경과학원 생활환경연구과) , 이우석 (국립환경과학원 생활환경연구과) , 노열 (전남대학교 지구환경과학과)

초록
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최근 석면의 효과적인 관리를 위해 산업적 이용 규제 및 석면포함물질 처리 뿐 아니라 자연발생석면의 이해와 정화 필요성도 제기되고 있다. 그러나 국내에서 암석 내 산출되는 자연발생석면의 특성이나 풍화작용을 거쳐 토양 내 잔류하는 자연발생석면에 대한 기존 연구는 미비한 상황이다. 따라서 이 연구에서는 변성퇴적암류가 기반암인 충남 서산 대로리 일대의 토양 내 자연발생석면의 존재를 확인하고 석면형(asbestiform) 광물의 산출양상 및 광물학적 특성을 통해 석면오염토양의 효과적인 정화 방안에 대해 알아보고자 하였다. 토양의 입도 분리 및 광물학적 분석을 실시한 결과, 토양 내 무게 백분율은 모래가 26~93%, 미사가 4~23%, 점토가 3~70%이며, 토성은 사토(sand), 사양토(sandy loam), 사질 식토(sandy clay), 식토(clay) 등 다양하게 나타났다. 연구 결과 모든 시료에서 석면형 투각섬석과 석면형 양기석이 함께 산출되었고 석면의 함량은 평균 1.5%로 미국 EPA 기준(1% 이상)에 따라 석면 포함물질로 분류되었다. 모래에 존재하는 투각섬석은 벽개가 발달한 주상 형태로 평균 길이 $288{\mu}m$, 폭 $69{\mu}m$, 종횡비 4.1:1의 특징을 보인 반면, 미사에 존재하는 투각섬석은 평균 길이 $49.2{\mu}m$, 폭 $5.8{\mu}m$로 크기는 더 작고 종횡비가 8.5:1인 개별섬유 형태로 나타났다. 이는 투각섬석이 풍화작용을 받으면서 종횡비는 커지고 형태는 비산이 가능한 개별 섬유로 바뀐 것으로 사료된다. $5{\mu}m$ 이상 크기의 석면형 투각섬석과 석면형 양기석의 함량은 토양 중 미사에서 가장 높게 나타났으며 이를 통해 석면오염토양 정화 시 입도 분리를 이용한 선택적인 석면 제거의 가능성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Naturally occurring asbestos (NOA) from disturbance of rocks and soils has been overlooked as a source of exposure that could potentially have a detrimental impact on human health. But, few researches on mineralogical characteristics of NOA occurred in soils have been reported in Korea. Therefore, the objective of this study was to investigate the mineralogical characteristics of NOA occurred in soils at Daero-ri area, Seosan, Chungnam Province, Korea. Sedimentation method was used for particle size separation of the asbestos-containing soils. XRD and PLM analyses were used to characterize mineralogical characteristics and mineral assemblages in soils. SEM-EDS and TEM-EDS analyses were used to characterize mineral morphology and chemical composition. Particle size analyses of the asbestos-containing soils showed they were composed of 26-93% sand, 4-23% silt and 3-70% clay. Soil texture of the soils was mainly sand, sandy loam, sandy clay, and clay. PLM analyses of the soil showed that most of the soil contained asbestiform tremolite and actinolite. The average content of asbestos in the soil was 1.5 wt. %. Therefore, the soil can be classified into asbestos-contaminated soils based on U. S. Environmental Protection Agency classification (content of asbestos in contaminated soil > 1%). Morphologically different types of tremolite such as long fibrous, needle-like, fiber bundle, bladed and prismatic forms co-existed. Prismatic tremolite was dominant in sand fraction and asbestiform tremolite was dominant in silt fraction. This study indicates that the prismatic form of tremolite transform gradually into a fibrous form of tremolite due to soil weathering because tremolite asbestos was mainly existed in silt fraction rather than sand fraction.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 토양 내 석면 분석시 입자크기, 종횡비를 각각 5 µm 이상, 3:1 이상이라 정의하고 분석하였고 충남 서산 대로리 일대의 토양 내 자연 발생석면의 존재를 확인하고 석면형 광물의 산출양상과 토양의 물리화학적 및 광물학적 특성을 통해 석면 오염토양의 효과적인 정화 방안에 대해 알아보고자 하였다.
본 연구에서는 충남 서산 대로리 일대의 토양 내 자연발생석면의 존재를 확인하고 석면형 광물의 산출양상 및 광물학적 특성을 통해 석면오염토양의 효과적인 정화 방안에 대해 알아보고자 하였다. 연구지역 토양 시료의 무게 백분율은 모래가 26~93%, 미사가 4~23%, 점토가 3~70%로 대부분 모래의 함량이 높았다.
연구 지역 토양의 입도 분석을 실시하여 구성광물 및 입도에 따른 석면형태의 특성과 토성을 알아보고자 하였다. 입도 분석에 이용된 시료는 앞선 분석결과를 종합하여 석면함량이 1% 이상이며 석면광물의 분포를 고려하여 선택하였다.
입도 분리된 점토에 대해 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM), EDS 분석을 실시하여 석면 광물의 모양, 내부구조, 화학조성을 관찰하고자 하였다. 원심분리로 시료의 분산제를 제거한 후 탄소 코팅된 그리드에 묻혀 TEM-EDS를 실시하였고, 분석에 이용된 기기는 Phillips Tecnai F20이고, 가속 전압은 200 kV의 조건에서 분석하였다.

제안 방법

석면의 분석방법은 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 600/ R-93/116방법(Perkins and Harvey, 1993)과 한국광물학회의 석면표준분석법(The Mineralogical Society of Korea and Mine Reclamation Corporation, 2010)을 따랐다. 각섬석계의 투각섬석과 양기석을 구분하기 위해 1.605 HD 굴절시약을 이용하여 슬라이드를 만든 후 입자의 형태와 비등방성 결정으로서 석면의 결정광학 특성을 관찰하였다. 표준시료로는 McCrone사의 asbestos reference set의 투각섬석과 양기석 시료를 선정하여 비교 관찰하였다.
단일편광 하에서 중앙 차단식 분산염색대물렌즈(central stop dispersion staining objective, DSO)를 이용하여 섬유가 놓인 방향에 따라 섬유 길이방향과 지름방향 굴절률에 따른 분산염색 색깔을 각각 관찰할 수 있었다. 교차편광 하에서 광학적 특성으로 석면과 같은 비등방성 결정은 결정축의 방향에 따라 점차 밝아졌다가 어두워지는 소광현상을 관찰하였다. 또한 신장부호(sign of elongation)는 석면과 같은 섬유에서 섬유 길이방향의 굴절률이 지름방향의 굴절률보다 큰 경우를 양의 값(+)으로, 반대의 경우를 음의 값(-)으로 정의하고 신장부호 관찰을 위해 1차 위상판(retardation plate)이 사용되는데 이는 정상파와 비정상파의 방향에 따라 약 530 nm의 위상을 더하거나 감하는 역할을 한다.
가속 전압은 40 kV, 전류는 30 mA 조건에서 분석하였다. 또한 입도별 분포 광물 확인을 위하여 모래, 미사와 점토는 건조한 후 분쇄하여 파우더 상태로 분석하였다.
모래와 미사에서 구성 광물의 외형, 결정 구조, 화학조성을 관찰하기 위해서 시료를 건조하고 분쇄하여 75 µm 표준체를 통과 시킨 다음, 백금코팅을 한 후 SEM-EDS를 실시하였고, 분석에 이용된 기기는 Hitachi S-4700이고, 가속 전압은 15 kV의 조건에서 분석하였다.
063 mm 표준체를 이용하여 모래를 분리하고 1000 ml 메스실린더에 미사와 점토를 증류수와 함께 넣어 1000 ml로 만들었다. 미사와 점토를 분리하기 위해 스톡의 법칙을 이용하여 시료를 잘 섞어준 다음 고무호스를 이용해 7시간 40분 후에 9.5 cm까지 뽑아냈다. 이러한 과정을 9.
상온에서 과산화수소(H2O2)를 주입하여 유기물을 제거 한 후, 잔류유기물을 제거하기 위하여 항온조에서 1시간 동안 90°C로 중탕 처리하였다.
연구 지역 토양의 입도분포와 토성 및 석면의 분포 위치를 알아보기 위하여 XRD와 PLM에서 석면 함량이 1% 이상이며 석면의 결정도가 높은 지역을 선정하여 입도 분리하였다. 입도 분리된 모래의 크기는 0.
연구지역에서 채취한 35개 시료를 건조한 후 아게이트 막자사발을 이용해 각각 5분 동안 분쇄 한 후 파우더 상태로 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석을 실시하여 석면의 존재 유무 및 구성광물을 분석하였다. 분석에 이용된 기기는 X'Pert PRO Multi Purpose X-Ray Diffractometer이고 CuKα선과 Ni-filter를 이용하였다.
연구지역에서 채취한 토양시료를 60°C에서 24시간 이상 충분히 건조시킨 후 뭉쳐있는 토양입자들을 분리 하고 150 µm 표준체로 체질하여 통과한 시료를 편광 현미경(PLM)분석에 이용하였다.
입도 분리된 점토에 대해 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM), EDS 분석을 실시하여 석면 광물의 모양, 내부구조, 화학조성을 관찰하고자 하였다. 원심분리로 시료의 분산제를 제거한 후 탄소 코팅된 그리드에 묻혀 TEM-EDS를 실시하였고, 분석에 이용된 기기는 Phillips Tecnai F20이고, 가속 전압은 200 kV의 조건에서 분석하였다.
교차편광과 교차편광에 위상판을 더한 편광현미경 하에서 찍은 표준시료를 통해 각섬석계 투각섬석과 양기석의 광학적 특징을 살펴보았다(Kwon, 2009). 이미지 정량법을 이용한 함유량 분석은 편광현미경에 의한 정성분석 시 디지털이미지를 촬영한 후, 전체광물 면적에 대한 석면섬유 면적비로 구하여 석면 함유량을 측정하였고, 이미지를 4등분하여 4개 이상의 이미지에서 석면을 정량화하여 이들의 평균을 구하였다(The Mineralogical Society of Korea and Mine Reclamation Corporation, 2010).
채취한 토양의 광물 동정을 위해 XRD 분석을 실시하였으며, 석면 광물 동정을 위해서 PLM 분석 실시하였다. 이후, 시료채취 지점과 석면 광물 존재 유무를 고려하여 입도 분리를 위한 시료를 선정하였으며 입도별 석면의 특성을 알아보기 위해 입도 분석 후 XRD, PLM, SEM-EDS, TEM-EDS 분석을 진행하였다.
입도 분리된 모래, 미사에 대한 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), 에너지분산분광분석기(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석을 통하여 석면의 종류 및 형태를 구별하고자 하였다. 모래와 미사에서 구성 광물의 외형, 결정 구조, 화학조성을 관찰하기 위해서 시료를 건조하고 분쇄하여 75 µm 표준체를 통과 시킨 다음, 백금코팅을 한 후 SEM-EDS를 실시하였고, 분석에 이용된 기기는 Hitachi S-4700이고, 가속 전압은 15 kV의 조건에서 분석하였다.
채취한 토양의 광물 동정을 위해 XRD 분석을 실시하였으며, 석면 광물 동정을 위해서 PLM 분석 실시하였다. 이후, 시료채취 지점과 석면 광물 존재 유무를 고려하여 입도 분리를 위한 시료를 선정하였으며 입도별 석면의 특성을 알아보기 위해 입도 분석 후 XRD, PLM, SEM-EDS, TEM-EDS 분석을 진행하였다.
표준시료로는 McCrone사의 asbestos reference set의 투각섬석과 양기석 시료를 선정하여 비교 관찰하였다. 편광현미경의 단일 편광 (one polar)상태에서는 빛의 흡수에 의한 입자의 형태(morphology)와 색상(color) 및 다색성(pleochroism)을 관찰하였다. 또한 석면의 굴절률 측정을 위해 분산염색법을 이용하여 굴절률을 측정하였다.
605 HD 굴절시약을 이용하여 슬라이드를 만든 후 입자의 형태와 비등방성 결정으로서 석면의 결정광학 특성을 관찰하였다. 표준시료로는 McCrone사의 asbestos reference set의 투각섬석과 양기석 시료를 선정하여 비교 관찰하였다. 편광현미경의 단일 편광 (one polar)상태에서는 빛의 흡수에 의한 입자의 형태(morphology)와 색상(color) 및 다색성(pleochroism)을 관찰하였다.

대상 데이터

분석에 이용된 기기는 X'Pert PRO Multi Purpose X-Ray Diffractometer이고 CuKα선과 Ni-filter를 이용하였다.
연구지역은 충청남도 서산시 대산읍 대로리 일대로 탄산염암체가 분포하는 지역이다. 연구 지역의 지질은 선캠브리아기 변성퇴적암류가 전역에 걸쳐 고루 분포하고 있으며 북동-남서방향으로 신장된 분포를 보이는 화성기원의 변성암류들로 구성되어 있다(Kim and Hwang, 1982). 연구 지역의 지층은 선캠브리아기 하부 규암, 석회암 및 편암층, 상부규암, 대산리층이 놓이며 이를 화강편마암이 관입한다.
연구 지역의 지질은 선캠브리아기 변성퇴적암류가 전역에 걸쳐 고루 분포하고 있으며 북동-남서방향으로 신장된 분포를 보이는 화성기원의 변성암류들로 구성되어 있다(Kim and Hwang, 1982). 연구 지역의 지층은 선캠브리아기 하부 규암, 석회암 및 편암층, 상부규암, 대산리층이 놓이며 이를 화강편마암이 관입한다. 그리고 시대미상의 편상 화강암과 암맥류가 부분적으로 관입하고 있다(Fig.
토성은 토양시료 채취위치에 따라 사질 식토(sandy clay), 사토(sand), 식토(clay), 사양토(sandy loam) 등 다양한 분포로 나타났다. 연구 지역의 토양은 석면형 투각섬석과 양기석이 같이 존재하였고 석면 함량은 평균 1.5%로 미국 EPA 기준(1%이상)을 초과하여 석면 포함물질로 분류되었다. 석면의 함량 분포는 상부 토양의 섬유상 석면의 함량은 약 1.
연구지역은 충청남도 서산시 대산읍 대로리 일대로 탄산염암체가 분포하는 지역이다. 연구 지역의 지질은 선캠브리아기 변성퇴적암류가 전역에 걸쳐 고루 분포하고 있으며 북동-남서방향으로 신장된 분포를 보이는 화성기원의 변성암류들로 구성되어 있다(Kim and Hwang, 1982).
연구 지역 토양의 입도 분석을 실시하여 구성광물 및 입도에 따른 석면형태의 특성과 토성을 알아보고자 하였다. 입도 분석에 이용된 시료는 앞선 분석결과를 종합하여 석면함량이 1% 이상이며 석면광물의 분포를 고려하여 선택하였다. 입도 분석은 입자의 크기와 침전 속도의 관계를 이용한 스톡의 법칙(stock’s law)에 기초하여 피펫 방법을 이용하였다.
토양시료를 채취한 지역의 위치는 위도 36° 55' 47~51이고 경도 126° 23' 26~33이다. 채취 위치는 대로리의 해안을 따라 가로 240 m 범위에서 가로 15 m 간격으로 상부 토양과 하부 토양, 총 35개의 시료를 채취하였다. 상부토양은 stop 순서인 S-#로 표시하였고 하부 토양은 S-#-1로 표시하였다(Fig.
토양시료를 채취한 지역의 위치는 위도 36° 55' 47~51이고 경도 126° 23' 26~33이다.

이론/모형

Table 4에는 투각섬석의 형태와 미국 OSHA(Occupational Safety and Health Adminstration) Standards-29 CFR 1910.1001(b)에 따라 입자크기, 종횡비를 각각 5 µm 이상, 3:1 이상인 입자를 기준으로 적용하여 석면형(asbestiform)과 비석면형(non-asbestiform)으로 구분하였다.
편광현미경의 단일 편광 (one polar)상태에서는 빛의 흡수에 의한 입자의 형태(morphology)와 색상(color) 및 다색성(pleochroism)을 관찰하였다. 또한 석면의 굴절률 측정을 위해 분산염색법을 이용하여 굴절률을 측정하였다. 단일편광 하에서 중앙 차단식 분산염색대물렌즈(central stop dispersion staining objective, DSO)를 이용하여 섬유가 놓인 방향에 따라 섬유 길이방향과 지름방향 굴절률에 따른 분산염색 색깔을 각각 관찰할 수 있었다.
연구지역에서 채취한 토양시료를 60°C에서 24시간 이상 충분히 건조시킨 후 뭉쳐있는 토양입자들을 분리 하고 150 µm 표준체로 체질하여 통과한 시료를 편광 현미경(PLM)분석에 이용하였다. 석면의 분석방법은 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 600/ R-93/116방법(Perkins and Harvey, 1993)과 한국광물학회의 석면표준분석법(The Mineralogical Society of Korea and Mine Reclamation Corporation, 2010)을 따랐다. 각섬석계의 투각섬석과 양기석을 구분하기 위해 1.
입도 분석은 입자의 크기와 침전 속도의 관계를 이용한 스톡의 법칙(stock’s law)에 기초하여 피펫 방법을 이용하였다.
5 cm가 되는 지점의 상청액이 맑아질 때까지 반복하였다(Gee and Bauder, 1986). 측정된 각각의 무게로 무게 백분율을 계산하여 미국 농무성법(U. S. Department of Agriculture, USDA)에 따른 토성을 결정하였다.

성능/효과

PLM 정성분석 결과, 개방니콜에서 석면의 형태는 바늘과 같이 날카로운 침상형 또는 곧은 직선형이며 굴곡이 적은 특징을 나타내고 있었고 주상과 도변 상의 형태로도 관찰되었다. 이러한 결과는 백석면의 굴곡지며 긴 형태적 특징과 비교하여 각섬석계 석면의 형태적 특징인 것으로 유추할 수 있었다.
입도 분리된 모래의 XRD 분석 결과, 주 구성광물은 고령석, 백운석, 석영, 양기석, 운모, 장석, 질석, 투휘석, 투각섬석, 활석, 흑운모-질석 규칙혼합층(hydrobiotite) 광물 또는 해포석으로 사료된다. 각섬석계 투각섬석과 양기석의 결정도가 높게 나타났으며 활석이 수반광물로 나타났다(Fig. 5). 모래의 SEM-EDS 분석 결과, Na, Al, Si, O로 이루어진 조장석, K, Al, Mg, Fe, Si, O로 이루어진 흑운모와 Mg, Si, O로 이루어진 활석을 관찰할 수 있었다.
3). 교차편광 하에서 분석 결과, 섬유상 석면의 광물이 완전 소광하는 것을 쉽게 관찰할 수 있었다. 토양시료를 교차편광과 위상판을 삽입한 상태에서 관찰한 결과, 모든 시료에서 위상판과 섬유의 느린 방향이 서로 평행하였는데, 이는 각섬석계인 투각섬석과 양기석의 신장부호인 (+)값인 것을 확인하였다(Fig.
토양시료의 XRD 분석 결과, 총 35개 시료 중 투각섬석과 양기석이 28개 시료에서 검출되었고 7개의 시료에서는 석면광물이 검출되지 않았다. 그러나 석면이 검출되지 않은 시료의 PLM, SEM, TEM 분석결과에서는 석면이 존재하는 것으로 보아 석면의 함량이 검출한계(＜1%)보다 적어서 XRD에서는 분석되지 않는 것으로 사료된다. 따라서 XRD 분석으로는 석면의 검출한계(＜1%)보다 함량이 적은 경우에는 동정이 불가능하다.
또한 석면의 굴절률 측정을 위해 분산염색법을 이용하여 굴절률을 측정하였다. 단일편광 하에서 중앙 차단식 분산염색대물렌즈(central stop dispersion staining objective, DSO)를 이용하여 섬유가 놓인 방향에 따라 섬유 길이방향과 지름방향 굴절률에 따른 분산염색 색깔을 각각 관찰할 수 있었다. 교차편광 하에서 광학적 특성으로 석면과 같은 비등방성 결정은 결정축의 방향에 따라 점차 밝아졌다가 어두워지는 소광현상을 관찰하였다.
4). 따라서 본 연구 지역의 토양시료를 분석한 결과, 대부분의 시료에서 각섬석계의 석면형 투각섬석과 석면형 양기석이 함께 산출되는 것을 확인하였다.
1001(b)에 따라 토양 내 석면 분석시 입자크기, 종횡비를 각각 5 µm 이상, 3:1 이상인 입자를 석면으로 분석하였고 석면이 1% 이상 포함되어있는 물질을 석면포함 물질로 정의하였다. 따라서, 연구 지역의 토양은 석면 포함물질로 분류되었다.
따라서, 입도 분리된 미사에서 각섬석계 투각섬석이 존재하였고 길이 15~80 µm 이고 평균 길이 49.2 µm, 폭 5.8 µm, 종횡비 8.5:1로 나타났다(Table 5).
모래와 미사에서 관찰되었던 각섬석계 투각섬석과 양기석이 XRD 분석에서는 검출되지 않았지만 TEMEDS 분석에서 투각섬석과 할로이사이트가 관찰되었는데 이는 함량 1% 미만으로 소량 존재하기 때문으로 사료된다. 또한 Fe가 높은 철 산화물과 Ca, Mg, Si, O로 이루어진 주상 형태의 투각섬석 그리고 Al, Si, O로이루어진 주상의 할로이사이트가 관찰되었다(Fig. 10) 두 광물 모두 외형은 주상이지만 고배율에서 관찰한결과 투각섬석의 경우 할로이사이트와 달리 내부의 일정한 간격으로 갈라져 있는 특징을 보였다(Fig. 11). 점토에 존재하는 투각섬석은 평균 길이 1.
5:1로 나타났다(Table 5). 모래와 비교했을 때 투각섬석의 종횡비가 2배 이상으로 증가하였고 형태에서도 대부분 석면형 투각섬석이 우세하게 나타났다. 이는 모래입자의 물리적 풍화가 진행되면서 석면형 투각섬석과 석면형 양기석 광물들이 벽개를 따라 개별 섬유로 풍화되어서 미사입자에서 석면형 광물들이 우세하게 나타나 는 것으로 사료된다.
5). 모래의 SEM-EDS 분석 결과, Na, Al, Si, O로 이루어진 조장석, K, Al, Mg, Fe, Si, O로 이루어진 흑운모와 Mg, Si, O로 이루어진 활석을 관찰할 수 있었다. 그리고 Ca, Mg, Si, O 로이루어진 투각섬석은 도변상, 주상, 침상 등 다양한 형태가 관찰되었고 대부분 비석면형 투각섬석의 형태를 나타냈다(Fig.
7). 미사의 SEM-EDS 분석 결과 각섬석계 투각섬석과 양기석, 질석, 흑운모, 활석이 분석되었다. 미사의 투각섬석은 Ca, Mg, Si, O로 이루어져 있고 길이 67 µm, 폭 3 µm, 종횡비 22.
분산염색법을 이용한 굴절률 측정 결과, 대부분의 시료에서 섬유 길이 방향(∥)일 때 노란색이고, 섬유 지름방향(⊥)일 때 밝은 청색인 투각섬석과 함께 섬유 길이방향(∥)일 때 옅은 노란색이고, 섬유 지름방향(⊥)일 때 짙은 노란색인양기석을 관찰하였다(Fig. 3).
063~2 µm이고, 미사의 크기는 2~63 µm이며, 점토의 크기는 2 µm 이하였다. 분석 결과 연구 지역의 무게백분율은 모래가 26~93%, 미사가 4~23%, 점토가 3~70%로 대부분 모래가 분포하였다. 상부 토양과 하부 토양의 무게백분율을 바탕으로 도시한 결과, 상부 토양은 사질 식토(sandy clay), 사토(sand), 식토(clay)이며, 하부 토양은 사양토(sandy loam), 사질 식토 (sandy clay)로 나타났다.
분석 결과 연구 지역의 무게백분율은 모래가 26~93%, 미사가 4~23%, 점토가 3~70%로 대부분 모래가 분포하였다. 상부 토양과 하부 토양의 무게백분율을 바탕으로 도시한 결과, 상부 토양은 사질 식토(sandy clay), 사토(sand), 식토(clay)이며, 하부 토양은 사양토(sandy loam), 사질 식토 (sandy clay)로 나타났다. 토양시료의 석면검출 경향성을 알아보기 위해 지점별로 살펴보면, Stop 10에서는 상부 토양에서 하부토양으로 갈수록 모래의 양은 감소하고 미사와 점토의 양은 증가했다.
1:1로 나타났다(Table 4). 석면의 조건인 종횡비 3:1을 충족하였지만 형태에서 섬유상의 석면형 투각섬석보다는 벽개가 발달한 주상의 투각섬석이 우세하게 나타났다.
5%로 미국 EPA 기준(1%이상)을 초과하여 석면 포함물질로 분류되었다. 석면의 함량 분포는 상부 토양의 섬유상 석면의 함량은 약 1.8%로 나타났고 하부 토양의 섬유상 석면의 함량은 1.2%로 나타났다. 석면형 투각섬석과 양기석이 토양 내 분포하는 양상을 파악하기 위해 입도별 차이를 확인한 결과 모래에서 투각섬석은 벽개가 발달한 도변상 내지 주상의 형태를 보이는 투각섬석이 우세하였으며, 최대길이 320 µm이고 평균길이 288 µm, 폭 69 µm, 종횡비 4.
석면형 투각섬석과 양기석이 토양 내 분포하는 양상을 파악하기 위해 입도별 차이를 확인한 결과 모래에서 투각섬석은 벽개가 발달한 도변상 내지 주상의 형태를 보이는 투각섬석이 우세하였으며, 최대길이 320 µm이고 평균길이 288 µm, 폭 69 µm, 종횡비 4.1:1로 나타났다.
이는 투각섬석이 풍화작용을 받으면서 종횡비는 커지고 형태는 세립으로 바뀐것으로 사료된다. 연구 결과 토양 중 미사에서 5 µm 이상 크기를 가지는 석면형 투각섬석과 양기석의 함량이 가장 높게 나타났고 이를 통해 석면오염토양 정화시 입도 분리를 이용한 선택적인 석면 제거의 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 충남 서산 대로리 일대의 토양 내 자연발생석면의 존재를 확인하고 석면형 광물의 산출양상 및 광물학적 특성을 통해 석면오염토양의 효과적인 정화 방안에 대해 알아보고자 하였다. 연구지역 토양 시료의 무게 백분율은 모래가 26~93%, 미사가 4~23%, 점토가 3~70%로 대부분 모래의 함량이 높았다. 토성은 토양시료 채취위치에 따라 사질 식토(sandy clay), 사토(sand), 식토(clay), 사양토(sandy loam) 등 다양한 분포로 나타났다.
PLM 정성분석 결과, 개방니콜에서 석면의 형태는 바늘과 같이 날카로운 침상형 또는 곧은 직선형이며 굴곡이 적은 특징을 나타내고 있었고 주상과 도변 상의 형태로도 관찰되었다. 이러한 결과는 백석면의 굴곡지며 긴 형태적 특징과 비교하여 각섬석계 석면의 형태적 특징인 것으로 유추할 수 있었다. 분산염색법을 이용한 굴절률 측정 결과, 대부분의 시료에서 섬유 길이 방향(∥)일 때 노란색이고, 섬유 지름방향(⊥)일 때 밝은 청색인 투각섬석과 함께 섬유 길이방향(∥)일 때 옅은 노란색이고, 섬유 지름방향(⊥)일 때 짙은 노란색인양기석을 관찰하였다(Fig.
이미지 정량법을 이용하여 정량분석한 결과, 토양의 분포하는 석면의 함유량은 상부 토양의 경우 평균 석면함량이 약 1.8%이고 하부 토양은 평균 석면함량이 약 1.2%로 나타났다. 풍화가 진행된 상부 토양에서 석면 함유량이 더 높음을 확인하였고 연구지역의 평균 석면 함량은 약 1.
입도 분리된 미사의 XRD 분석 결과, 미사의 주 구성광물은 모래와 같은 고령석, 백운석, 석영, 양기석, 운모, 장석, 질석, 투휘석, 투각섬석, 활석, 흑운모-질석규칙혼합층(hydrobiotite)이나 해포석으로 사료된다 (Fig. 7). 미사의 SEM-EDS 분석 결과 각섬석계 투각섬석과 양기석, 질석, 흑운모, 활석이 분석되었다.
9). 점토의 TEM-EDS 분석 결과, 고령석, 할로이사이트, 석영, 운모, 철 산화물, 투각섬석이 분석되었다. 모래와 미사에서 관찰되었던 각섬석계 투각섬석과 양기석이 XRD 분석에서는 검출되지 않았지만 TEMEDS 분석에서 투각섬석과 할로이사이트가 관찰되었는데 이는 함량 1% 미만으로 소량 존재하기 때문으로 사료된다.
교차편광 하에서 분석 결과, 섬유상 석면의 광물이 완전 소광하는 것을 쉽게 관찰할 수 있었다. 토양시료를 교차편광과 위상판을 삽입한 상태에서 관찰한 결과, 모든 시료에서 위상판과 섬유의 느린 방향이 서로 평행하였는데, 이는 각섬석계인 투각섬석과 양기석의 신장부호인 (+)값인 것을 확인하였다(Fig. 4). 따라서 본 연구 지역의 토양시료를 분석한 결과, 대부분의 시료에서 각섬석계의 석면형 투각섬석과 석면형 양기석이 함께 산출되는 것을 확인하였다.
토양시료의 XRD 분석 결과, 총 35개 시료 중 투각섬석과 양기석이 28개 시료에서 검출되었고 7개의 시료에서는 석면광물이 검출되지 않았다. 그러나 석면이 검출되지 않은 시료의 PLM, SEM, TEM 분석결과에서는 석면이 존재하는 것으로 보아 석면의 함량이 검출한계(＜1%)보다 적어서 XRD에서는 분석되지 않는 것으로 사료된다.
상부 토양과 하부 토양의 무게백분율을 바탕으로 도시한 결과, 상부 토양은 사질 식토(sandy clay), 사토(sand), 식토(clay)이며, 하부 토양은 사양토(sandy loam), 사질 식토 (sandy clay)로 나타났다. 토양시료의 석면검출 경향성을 알아보기 위해 지점별로 살펴보면, Stop 10에서는 상부 토양에서 하부토양으로 갈수록 모래의 양은 감소하고 미사와 점토의 양은 증가했다. 이와는 반대로 Stop 4와 10 지점은 상부 토양에서 하부토양로 갈수록 모래의 양이 많아졌고 미사와 점토의 양은 감소했다.
2%로 나타났다. 풍화가 진행된 상부 토양에서 석면 함유량이 더 높음을 확인하였고 연구지역의 평균 석면 함량은 약 1.5%로 나타났다(Table 2). 이는 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 600/R-93/ 116방법(Perkins and Harvey, 1993)과 미국 OSHA (Occupational Safety and Health Adminstration) Standards-29 CFR 1910.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	석면은 무엇인가?	석면(asbestos)은 가늘고 긴 섬유상으로 산출되는 규산염 광물을 총칭하는 상업적인 용어로서, 미국 산업안전보건연구원(NIOSH)과 산업안전보건청(OSHA)에서는 석면광물의 길이가 5µm 이상, 길이 대 직경 비가 3:1 이상인 경우를 석면으로 분류하고 있다. 상업적으로 분류되는 6종의 석면은 사문석계의 백석면 (chrysotile)과 각섬석계의 갈석면(amosite), 청석면 (crocidolite), 직섬석(anthophyllite), 투각섬석(tremolite), 양기석(actinolite)이 있으며(Table 1) 동일한 화학조성을 가지는 광물종이라도 결정형이 석면형(asbestiform) 일 경우에만 석면으로 분류한다.
	세계보 건기구(WHO)의 국제암연구소(IARC)는 석면을 1급 발암물질로 규정한 이유는 무엇인가?	또한 석면은 인장내력과 유연성, 불연성, 내마모성, 내화학성, 절연성 등이 뛰어난 물리·화학적인 특성으로 건축자재, 단열재, 방화복, 자동차제어장치 등 우리 생활에 유용한 물질로 사용되어 왔다. 그러나 호흡기를 통해서 체내에 흡입되면 폐포에 침착하게 되고, 석면이 폐조직에 자리를 잡게 되면 지속적으로 반응이 진행되어 질병을 유발하는 것으로 알려졌으며(Kim, 2009), 특히 석면섬유의 길이가 8 µm 보다 긴 각섬석계 석면은 악성 중피종과 관련이 있는 것으로 보고된바 있다(Vacek and Mcdonald, 1990). 석면이 유발하는 대표적인 질병으로는 석면폐(asbestosis), 폐암(lung cancer), 악성 중피종(malignant mesothelioma) 등이 있다(Artvinii and Baris, 1979). 이로 인하여 세계보 건기구(WHO)의 국제암연구소(IARC)는 석면을 1급 발암물질로 규정하였다.
	상업적으로 분류되는 6종의 석면은 무엇인가?	석면(asbestos)은 가늘고 긴 섬유상으로 산출되는 규산염 광물을 총칭하는 상업적인 용어로서, 미국 산업안전보건연구원(NIOSH)과 산업안전보건청(OSHA)에서는 석면광물의 길이가 5µm 이상, 길이 대 직경 비가 3:1 이상인 경우를 석면으로 분류하고 있다. 상업적으로 분류되는 6종의 석면은 사문석계의 백석면 (chrysotile)과 각섬석계의 갈석면(amosite), 청석면 (crocidolite), 직섬석(anthophyllite), 투각섬석(tremolite), 양기석(actinolite)이 있으며(Table 1) 동일한 화학조성을 가지는 광물종이라도 결정형이 석면형(asbestiform) 일 경우에만 석면으로 분류한다. 한편 자연발생석면 (Naturally Occurring Asbestos, NOA)은 비 상업적이며, 개발을 의도하지 않은 상태에서 자연적으로 산출되는 석면을 말하며, 자연적인 풍화와 침식에 의해 노두에서 노출되는 석면, 토양 중에 포함되어있는 석면 그리고 인간 활동에 의해 공기 중에 비산되는 석면 등이 포함된다(Hendrickx, 2009).

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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