[논문]국내 탄산염암 지역(아산, 무주, 장수)에서 산출되는 자연발생석면의 광물학적 특성

신은혜; 정현이; 백지연; 정혜원; 박재봉; 노열

doi:10.9719/eeg.2018.51.4.309

국내 탄산염암 지역(아산, 무주, 장수)에서 산출되는 자연발생석면의 광물학적 특성
Mineralogical Characteristics of Carbonate Rock-Hosted Naturally Occurring Asbestos from Asan, Muju, Jangsu Areas 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.51 no.4, 2018년, pp.309 - 322

신은혜 (전남대학교 석면환경센터) , 정현이 (전남대학교 석면환경센터) , 백지연 (전남대학교 석면환경센터) , 정혜원 (전남대학교 석면환경센터) , 박재봉 (전남대학교 석면환경센터) , 노열 (전남대학교 석면환경센터)

초록
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석면이 '1급 발암물질'로 지정되어 국내 외적으로 사회적 관심이 높아지면서, 폐석면 광산 또는 자연적으로 산출되는 석면에 대한 특성과 위해성에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 기존 연구는 (초)염기성암에서 산출되는 석면에 관한 연구에 국한되어 있으며, 변성퇴적암류인 탄산염암에서 산출되는 자연발생석면에 대한 연구는 상대적으로 미비하다. 따라서 이 연구는 국내 탄산염암에서 산출되는 자연발생석면의 산출양상 및 광물학적 특성을 파악하고자 하였다. 연구 지역인 충청남도 아산과 전라북도 무주 및 장수 일대에는 선캠브리아기 편마암 내에 탄산염암이 분포하고, 주변에는 고생대, 중생대의 화강암이 널리 분포되어 있다. 시료는 탄산염암 일대의 석면함유 암석시료로 cross/mass/slip fiber 형태 등의 섬유상 광물이 관찰되는 부분과 모암인 탄산염암을 대상으로 채취하였으며, XRD, PLM, EPMA SEM-EDS 분석을 실시하여 탄산염암에서 산출되는 자연발생석면의 광물학적 특성을 연구하고자 하였다. 연구결과, 아산, 무주, 그리고 장수지역의 탄산염암 내에서 산출되는 자연발생석면으로 각섬석군 투각섬석이 확인되었다. 석면의 산출은 모암인 탄산염암 내에서 cross/mass/slip fiber 형태로 존재하고 있었다. 또한 자연발생석면과 형태적 유사성을 가지며 석면함유가능물질에 포함되는 활석, 질석, 해포석이 함께 산출되었다. 이러한 세지역의 투각섬석은 일반적인 석면형 기준과 일치하는 길이 $5{\mu}m$ 이상, 종횡비 3:1 이상으로 나타났다. 세 지역의 탄산염암 내에서 산출되는 투각섬석은 석면형과 비석면으로 모두 존재하고 있으며, 풍화와 같은 지질과정과 환경적인 요인에 따라 비석면형도 쪼개지면 가늘고 긴 석면형이 될 수 있음을 확인하였다. 지질학적 및 지구화학적 특성과 광물조성과 그 산출양상을 보았을 때 탄산염암 주변으로 관입한 규질 화성암의 영향에 의한 열수변질작용이나 열수 충진작용 등에 의해 형성되었을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Naturally occurring asbestos (NOA) occurs in rocks and soils as a result of natural weathering and human activities. It is proved that inhalation of asbestos fibers can lead to increase risk of developing several diseases such as lung cancer and malignant mesothelioma. The parent rocks of asbestos have been mainly associated with (ultra)mafic and carbonate rock. The previous studies on NOA were mainly limited to (ultra)mafic rock-hosted asbestos, but studies on carbonate rock-hosted asbestos are relatively rare in S. Korea. Therefore, this study was aimed to examine mineralogical characteristics of carbonate rock-hosted NOA at three sites including Muju and Jangsu, Jeonbuk province and Asan, Chungnam province. Types of rocks at the three sites mainly consisted of Precambrian metasedimentary rocks, carbonate rock, and Cretaceous and Jurassic granites. Asbestos-containing carbonate rock samples were obtained for mineralogical characterization. XRD, PLM, EPMA, SEM and EDS analyses were used to characterize mineralogical characteristics of the carbonate rock-hosted NOA. From the carbonate rock, fibrous minerals were occurred acicular and columnar forms in the three sites. Fibrous minerals were composed of mainly tremolite and associated minerals included possibly asbestos containing materials (ACM) such as talc, vermiculite, and sepiolite. The length and aspect ratios of tremolite were similar to the standard asbestiform (length >$5{\mu}m$, length:width = 3:1). These results indicate that both non-asbestiform and asbestiform tremolite with acicular forms occurred in carbonate rocks at three sites. Geological and geochemical characteristics and mineral assemblages indicate tremolite and associated minerals might be formed by hydrothermal alternation and/or hydrothermal veins of carbonate rocks due to intrusion of acidic igneous rocks.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 국내에서는 초염기성암 및 염기성암에 비해 연구가 미비한 변성퇴적암(탄산염암)에서 산출되는 자연발생석면에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 충청남도 아산과 전라북도 무주 및 장수에 일부 분포하는 탄산염암 내에 산출되는 자연발생석면을 확인하고, 그 산출양상 및 광물학적 특징을 알아보고자 하였다.

제안 방법

채취한 모든 시료들에 대해 X-선 회절분석을 실시하고, JCPDS(Joint Committee on Powder Diffraction Standards) 카드 내의 표준 광물들의 X-선 회절 값과 비교하여 구성광물 조성을 확인하였다. 자연발생석면광물의 JCPDS 자료는 Table 2와 같다(U.

대상 데이터

본 연구에서 연구대상의 암체는 선캠브리아기의 변성퇴적암류를 이루고 있는 결정질 탄산염암체로 이들 탄산염암체와 탄산염암체 내에 발달된 맥상의 석면형 광물의 산출이 주를 이루고 있는 부분을 선정하였다. 시료채취시 암석의 색과 섬유상 광물의 형태 등의 특성을 고려하여 다양한 암상에 따라 아산(AS 1, AS 2, AS 3, AS 4), 무주(MJ 1, MJ 2-1, MJ 2-2, MJ 2-3, MJ 3, MJ 4), 장수(JS 1, JS 2, JS 3-1, JS 3-2, JS 4, JS 5, JS 6) 각각의 시료를 채취하였다(Fig.4). 또한 Geological Society of America의 rock-color chart에 따라 시료의 암색을 기재하였으며, 야외 관찰 시 확인된 섬유상 광물의 산출 형태와 풍화정도를 Table 1에 기재하였다.
연구 지역은 경기육괴에 속하는 충청남도 아산과 영남육괴에 속하는 전라북도 무주와 장수지역으로 세 지역 모두 선캠브리아기 고원생대 변성퇴적암 사이에 협재하는 탄산염암체이며 주변에 고생대나 중생대의 화강암 및 암맥이 관입하고 있다. 첫 번째 지역은 충청남도 아산시 염치읍 대동리 일대(Fig.

데이터처리

박편관찰을 위해 사용된 편광현미경은 Leica사제 DM 750P를 이용했으며, 10배에서 40배의 배율로 분석하였다. 또한 박편상관찰된 광물의 화학조성을 확인하기 위하여 전자현미분석(EPMA)을 실시하였다. EPMA 분석에 사용된 기기는 SHIMADZU 사제 EPMA-1610으로, 분석조건은 가속전압 15~30kV, Beam current: 20nA 이며 5μm의 빔 사이즈(beam size)로 분석하였다.

이론/모형

자연발생석면 광물종의 형태 및 크기, 화학조성을 확인하여 석면형 및 종류를 판단하기 위해, 분산염색대물렌즈를 장착한 편광현미경(PLM) 분석, 주사전자현미경분석(SEM-EDS)을 실시하였다. 분산염색대물렌즈를 장착한 편광현미경(PLM) 분석에 이용된 기기는 Leica사제 DM 750P이며, 미국 환경보호청(EPA)의 600/R93-116방법(Perkins and Harvey, 1993)과 한국광물학회의 석면표준분석법(The Mineralogical Society of Korea and Mine Reclamation Corporation, 2010)을 기준으로 분석하였다. SEM-EDS 분석은 Hitachi사의 S-4700를 이용하여, 가속전압 15, 20 kV로 분석하였다.
채취한 암석의 구성광물을 알아보기 위하여 X-선 회절분석(XRD), 편광현미경분석(PLM)을 실시하였다. XRD분석에 사용된 기기는 PANalytical 사제, X‘Pert PRO Multi Purpose X-ray Diffractometer이고 Cu-Kα선과 Ni-filter를 이용하였으며, 가속 전압은 40 kV, 전류는 30 mA 조건에서 분석하였다. 박편관찰을 위해 사용된 편광현미경은 Leica사제 DM 750P를 이용했으며, 10배에서 40배의 배율로 분석하였다.
XRD분석에 사용된 기기는 PANalytical 사제, X‘Pert PRO Multi Purpose X-ray Diffractometer이고 Cu-Kα선과 Ni-filter를 이용하였으며, 가속 전압은 40 kV, 전류는 30 mA 조건에서 분석하였다. 박편관찰을 위해 사용된 편광현미경은 Leica사제 DM 750P를 이용했으며, 10배에서 40배의 배율로 분석하였다. 또한 박편상관찰된 광물의 화학조성을 확인하기 위하여 전자현미분석(EPMA)을 실시하였다.

성능/효과

투각섬석이 확인된 시료의 광물조성 결과, 아산과 무주에서는 투각섬석-방해석-돌로마이트-활석과 투각섬석-방해석-돌로마이트-활석-감람석-사문석으로 되어 있는 두 개의 광물군이 나타나며, 장수지역에서는 투각섬석-방해석-돌로마이트-활석-질석의 광물군이 확인되었다. 또한 석면함유가능물질로 아산은 활석, 무주는 활석과 해포석, 그리고 장수는 활석, 질석, 해포석이 함께 확인되었다. 연구지역인 아산, 무주 장수지역은 선캠브리아기의 편마암과 탄산염암이 분포하고 있으며, 이들은 고원생대 경에 광역변성작용으로 탄산염암은 대리암이나 석회규산염암이 형성되고 최고의 변성작용 이후 후퇴변성작용이나 후기에 관입한 규질 화성암으로부터 유래된 유체와 탄산염암과의 반응에 의해 탄산염 암체나 암체 내에 발달한 열극을 따라 섬유상 투각섬석, 활석 및 감람석을 교대한 사문석 등이 형성된 것으로 사료된다.
연구지역인 아산, 무주 장수지역은 선캠브리아기의 편마암과 탄산염암이 분포하고 있으며, 이들은 고원생대 경에 광역변성작용으로 탄산염암은 대리암이나 석회규산염암이 형성되고 최고의 변성작용 이후 후퇴변성작용이나 후기에 관입한 규질 화성암으로부터 유래된 유체와 탄산염암과의 반응에 의해 탄산염 암체나 암체 내에 발달한 열극을 따라 섬유상 투각섬석, 활석 및 감람석을 교대한 사문석 등이 형성된 것으로 사료된다. 연구지역의 투각섬석은 입상과 석면형의 두 가지 형태로 존재하고 있으나 풍화와 같은 지질작용과 환경적인 요인에 따라 입상조직을 하고 있는 비석면형 투각섬석도 벽개면을 따라 쪼개지면 가늘고 긴 석면형이 될 수 있음을 확인하였다. 또한 이러한 비석면형 광물이 풍화작용이나 인위적인 과정에서 벽개면을 따라 쪼개지면서 석면형을 보일 경우 이들에 대한 독성에 대한 문제는 앞으로 더 많은 검증이 필요할 것으로 사료된다.
세 지역의 탄산염암 내에서 관찰된 석면형 투각섬석은 cross/slip/mass fiber 형태로 관찰되었다. 투각섬석이 확인된 시료의 광물조성 결과, 아산과 무주에서는 투각섬석-방해석-돌로마이트-활석과 투각섬석-방해석-돌로마이트-활석-감람석-사문석으로 되어 있는 두 개의 광물군이 나타나며, 장수지역에서는 투각섬석-방해석-돌로마이트-활석-질석의 광물군이 확인되었다. 또한 석면함유가능물질로 아산은 활석, 무주는 활석과 해포석, 그리고 장수는 활석, 질석, 해포석이 함께 확인되었다.

후속연구

따라서 석면형과 비석면형 광물의 구분을 하는 것은 지금까지도 논쟁 중인 사항이지만, 자연발생석면의 형태적 특성 구분에 대해서는 풍화와 같은 환경적인 요인이 고려되어 석면형의 기준을 다시 정리해야 할 것으로 사료된다.
연구지역의 투각섬석은 입상과 석면형의 두 가지 형태로 존재하고 있으나 풍화와 같은 지질작용과 환경적인 요인에 따라 입상조직을 하고 있는 비석면형 투각섬석도 벽개면을 따라 쪼개지면 가늘고 긴 석면형이 될 수 있음을 확인하였다. 또한 이러한 비석면형 광물이 풍화작용이나 인위적인 과정에서 벽개면을 따라 쪼개지면서 석면형을 보일 경우 이들에 대한 독성에 대한 문제는 앞으로 더 많은 검증이 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	석면의 특징은 무엇인가?	석면(Asbestos)은 길이 5μm 이상, 길이 대 폭의 비가 3:1 이상의 가늘고 길게 산출되는 함수규산염 광물을 총칭하는 상업적인 용어로 미국 산업안전보건연구원(NIOSH)과 산업안전보건청(OSHA)에 의해 정의되었다. 석면은 불연성, 단열성, 내구성, 유연성 등 유용한 특성을 갖고 있어 수세기 동안 다양한 분야에서 상업적인 원료로 사용되었다(Park et al., 1995).
	석면이란 무엇인가?	석면(Asbestos)은 길이 5μm 이상, 길이 대 폭의 비가 3:1 이상의 가늘고 길게 산출되는 함수규산염 광물을 총칭하는 상업적인 용어로 미국 산업안전보건연구원(NIOSH)과 산업안전보건청(OSHA)에 의해 정의되었다. 석면은 불연성, 단열성, 내구성, 유연성 등 유용한 특성을 갖고 있어 수세기 동안 다양한 분야에서 상업적인 원료로 사용되었다(Park et al.
	석면에 대한 인체 위해성은 무엇이 있는가?	하지만 1970년대 후반부터 석면에 대한 인체 위해성이 밝혀지면서 1987년 WHO 산하 국제암연구소(IARC)에서는 석면을 1급 발암물질로 지정하였으며, 우리나라에서도 고용노동부고시(제2008-26호)로 석면을 발암물질로 지정했다. 주요 석면관련 질병은 석면폐, 폐암 및 악성중피종으로 잠복기가 10-40년으로 길기 때문에 위험성을 무시할 우려가 있다는 점에서 조사와 관리가 필요하다(Yoon, 2009). 이러한 문제점 뿐만 아니라 석면 폐광산 주변의 거주민들의 폐질환들이 보고되면서 상업적 용도로 가공되지 않은 자연발생석면(Naturally Occurring Asbestos, NOA) 분포지역의 환경문제가 사회적 관심으로 대두되고 있다(Jeong and Choi, 2012).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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