전남 나주시 장동리 지역에 노출된 적갈색 점토-실트 퇴적물의 광물 및 지화학적 특성

곽태훈 ( Tae-hun Kwak ),정기영 ( Gi Young Jeong ) 한국광물학회 2017 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.30 No.1

전남 나주시 장동리 지역의 화강암 풍화대를 피복하는 적갈색 점토-실트 퇴적물 단면(~2 m)에 대하여 광물학적 및 지화학적 특성 분석을 실시하였다. 퇴적물은 주로 석영(50%)과 점토광물(45%)로 구성되어 있으며, 소량의 K-장석, 침철석, 적철석, 깁사이트로 구성되어 있다. 점토광물은 일라이트(일라이트, 일라이트-스멕타이트 혼합층), 질석(질석, 수산화-Al 질석), 고령석(캐올리나이트, 할로이사이트) 계열의 점토광물로 구성되어 있다. 광물 및 화학조성의 수직 함량변화는 미미하며, 사장석과 녹니석이 전반적으로 결핍되어 있으나 최상부에 소량 함유되어 있다. 점토광물의 주성분이 일라이트 계열이므로 퇴적물의 기원물질은 주변 고령토질 화강암 풍화물이 아니라, 먼 기원지에서 유래한 풍성퇴적물로 판단된다. 현생 황사의 광물조성과 비교하면, 퇴적 후의 심한 화학적 풍화작용으로 사장석과 K-장석이 거의 없어지고, 석영과 점토광물로 구성된 광물학적 특성을 갖게 되었다. 풍화과정에서 사장석과 녹니석은 각각 고령토 광물과 질석으로 변질되었으며, 함철 유색광물의 풍화과정에서 침철석과 적철석이 침전되어 퇴적물이 적갈색을 띠게 되었다. 이 지역의 적갈색 점토-실트는 한반도 타지역 풍성퇴적물과 광물학적 및 지화학적 특성을 공유하므로 풍성퇴적물로 추정되지만, 이에 대해서는 퇴적물 연대측정이나 동위원소 분석 등의 추가 검증이 필요하다. Reddish brown clay-silt sediments covered granitoid weathering crust in the Jangdongri area, Naju, Korea. Mineralogical and geochemical properties of the ~2 m sediment section were investigated. The sediments were composed mainly of quartz (50%) and clay minerals (45%) with minor contents of K-feldspar, goethite, hematite, and gibbsite. The clay minerals were illite, illite-smectite mixed-layers, vermiculite, hydroxy-Al vermiculite, kaolinite, and halloysite. Mineral composition varied little through the section with the minor upward enrichment of plagioclase and chlorite. Abundant illitic clay minerals indicated the remote source of the sediments because clays derived by granite weathering in Korea were dominated by kaolin minerals. A comparison with the mineral composition of Asian dust (Hwangsa) suggested that plagioclase and K-feldspar disappeared by chemical weathering after deposition, resulting in the quartz and clay-rich sediments. Plagioclase and chlorite altered to kaolin and vermiculite, respectively. Goethite and hematite derived by the weathering of iron-bearing minerals stained the sediment to reddish brown color. The mineralogical and geochemical properties of the reddish brown clay-silt sediments were consistent with those of eolian deposits identified in Korea, supporting eolian origin of the Jangdongri sediments, requiring future confirmation including age dating and isotopic analysis.

점토질 암석의 광물정량 분석법 연구

손병국,안기오 한국광물학회 2022 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.35 No.4

점토질 암석의 광물함량을 효과적이고 실용적으로 분석하는 방법을 X-선 분말회절분석 실험을 통하여 연구하였다. 점토질 암석의 X-선 분말회절 정량분석을 위해서는 측면마운팅(side mounting) 방법에 의한 무작위 배향(random orientation)의 전암(whole-rock) 분말시료의 준비가 필요하다. 또한, 암석을 구성하고 있는 점토광물의 감정을 위하여 2 μm 이하 점토입도의 배향성 마운트(oriented mount)시편의 준비와 에틸렌글리콜 처리, 열처리 등의 실험과정이 요구된다. 정량분석을 위하여 RIR(reference intensity ratio)방법과 리트벨트(Rietveld) 회절도 계산 방법을 사용하였다. RIR값을 사용하여 전암 X-선 회절도로부터 총 점토 함량과 비점토광물(non-clay minerals)들의 함량을 얻을 수가 있었다. 또한, 점토입도의 배향성 X-선 회절도로부터는 각각 점토광물의 상대함량을 계산하여 이를 총 점토광물에 할당할 수가 있었다. 전암 X-선 회절의 리트벨트 방법에서는 10o(2θ) 미만의 X-선 회절 영역은 제외한 후에 리트벨트 회절도를 계산하였을 때 효과적인 정량분석 값을 얻을 수 있었다. 분석결과는 RIR방법과 리트벨트 방법이 서로 근사한 정량분석 값을 보여주었다. 따라서, 연구결과는 실험실에서의 일상적인 점토질암의 광물정량분석을 성공적으로 수행하는 것이 가능함을 지시한다. 그러나, 점토광물은 화학적 및 구조적 특정이 다른 수많은 변종이 존재하기 때문에 점토질암의 정량분석은 아직도 도전해야 하는 과제이다.

2018년 4월 6일과 15일 황사의 광물학적 특성

정기영 ( Gi Young Jeong ) 한국광물학회 2018 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.31 No.2

황사(아시아 먼지)의 광물학적 특성에 대한 장기 관측의 일환으로, 2018년 4월 6일과 15일 황사 현상시에 채집한 두 개의 황사시료에 X선회절(XRD)과 주사전자현미경(SEM) 분석을 실시하였다. XRD 분석결과, 두 시료는 시기의 차이에도 불구하고 광물학적 특성은 유사하다. 층상규산염 점토광물의 총함량이 62 wt% 정도이었으며, 이 중에서 일라이트-스멕타이트류 점토광물의 함량이 55% 정도로 가장 높았고, 녹니석과 캐올리나이트가 각각 3% 및 4% 정도씩 함유되어 있었다. 그 외 비층상 규산염광물로서 석영 18%, 사장석 9%, K-장석 3%, 방해석 3%, 석고 2-4%가 함유되어 있었다. 개별입자의 SEM 화학분석으로 구한 황사의 광물조성도 XRD 정량분석결과와 부합한다. 황사의 주요 광물인 일라이트-스멕타이트류 점토광물은 1 μm 이하 초미세입자들로서 응집체 입자를 형성하거나, 석영, 사장석, K-장석, 녹니석, 방해석 등의 큰 입자들을 피복한다. 방해석은 종종 나노크기의 섬유상 집합체로, 그리고 석고는 납작한 자형결정으로 점토와 함께 황사입자를 형성한다. 2018년 4월 황사시료의 광물학적 특성은 2012년 시료와 비교하면 점토함량이 높지만, 다른 예년의 시료들과 유사하다. Mineralogical properties of two Asian dust (Hwangsa) samples collected during dust events in April 6 and 15, 2018 were examined by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). XRD analyses showed that Asian dusts were dominated by phyllosilicates (62 wt%) comprising illite-smectite series clay minerals (ISCMs) (55%), chlorite (3%) and kaolinite (4%). Nonphyllosilicate minerals were quartz (18%), plagioclase (9%), K-feldspar (3%), calcite (3%), and gypsum (2-4%). Mineral compositions determined by SEM chemical analyses were consistent with XRD data. ISCMs occur as submicron grains forming aggregate particles or coating coarse mineral grains such as quartz, plagioclase, K-feldspar, chlorite, and calcite. The ISCMs are often associated with calcite nanofibers and gypsum blades. Mineralogical properties of 2018 dusts were similar to those of previous dusts although clay contents were higher than that of coarse 2012 dust. Key words : Hwangsa, dust, mineral, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, clay

경기도 수원시에서 산출되는 적갈색 점토-실트 퇴적물의 광물 및 지화학 특성과 기원

정기영 한국암석학회·(사)한국광물학회 2020 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.33 No.3

Mineral and geochemical analysis were conducted on two sections (~3.5 m) of red-brown claysilt sediments covering the gneiss and granite weathering zones in Suwon-si for establishing Quaternary paleoenvironmental changes in Korea. The sections were divided into four sedimentary layers (Unit 1-4) by vertical changes in mineral composition and chemical composition. The lowermost unit 1 was a sandy sediment with a high K-feldspar content with a significant contribution of weathered bedrock. Unit 2 was a transition layer showing intermediate characteristics. Unit 3 was a reddish brown clay-silt sediment, with a total clay content of 58% on average, and the main clay minerals were illite-smectite mixed layer minerals and hydroxy-interlayered vermiculite/smectite. Unit 3 contained almost no plagioclase, while the content of kaolin minerals derived by the plagioclase weathering was higher than in the other layers. Unit 4 had similar mineral composition and chemical properties to Unit 3, but had a higher content of plagioclase and chlorite and lower content of kaolin minerals. The chemical compositions of the sections were compared with those in other regions of Korea, suggesting the eolian origin of Units 3 and 4. The paleoenvironmental change in the sedimentary section of this region was interpreted as follows. Weathered products of gneiss and granite, which are bedrocks of this region, were eroded and deposited as sandy sediments in the periphery to form the lower layers (Unit 1, 2), followed by the deposition of the claysilty rich eolian sediments (Unit 3) during the glacial. Unit 3 was chemically weathered during the warm humid climate during the last interglacial, developing a reddish brown color. After that, a eolian sediment layer (Unit 4) was deposited during the last glacial. 우리나라 제4기 고환경 변화 특성 규명을 위하여 수원시의 편마암 및 화강암 풍화대를 피복하는 적갈색 점토-실트 퇴적물 2개 단면(~3.5 m)에 대하여 광물 및 지화학 분석을 실시하였다. 퇴적층은 광물조성과 화학조성의 수직 변화를 기준으로 4개의 퇴적층(Unit 1-4)으로 구분되었다. 최하부 Unit 1은 K-장석 함량이 높은 사질 퇴적물로서 기반암 풍화물의 기여도가 높다. Unit 2는 전이층이며, Unit 3은 적갈색 점토-실트질 퇴적물로서 총점토 함량이 평균 58%이며, 주요 점토광물은 일라이트-스멕타이트 혼합층 광물과 수산기삽입 질석/스멕타이트이다. Unit 3에는 사장석이 거의 함유되어 있지 않은 반면에, 그 풍화물인 고령토 광물의 함량이 다른 층들보다 높다. Unit 4는 전반적 광물조성과 화학적 특성이 Unit 3과 유사하나, 사장석과 녹니석 의 함량이 더 높고 고령토 광물의 함량은 더 낮다. 단면내 화학성분 변화를 국내 타지역 적갈색 점토-실트층과 비교한 결과, Unit 3과 4는 풍성퇴적물의 범위에 포함되었다. 이 지역 퇴적 단면에서 고환경변화는 다음과 같이 해석된다. 기반암인 편마암과 화강암 풍화물이 침식되어 주변부에 사질 퇴적물로 퇴적되어 하부층(Unit 1, 2)을 이루고, 그 위에 빙하기의 점토-실트질 풍성퇴적물층(Unit 3)이 퇴적되었다. Unit 3은 간빙기의 풍화작용으로 풍화되어 전체적으로 적갈색 토양화되었다. 그 후 다시 빙하기로 접어들면서 최상부에 풍성퇴 적물층(Unit 4)이 퇴적되었다.

삼팔면체 점토광물에 대한 분자동역학 시뮬레이션 연구

이지연,이진용,권기덕 한국광물학회 2017 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.30 No.4

Clay minerals play a major role in the geochemical cycles of metals in the Critical Zone,the Earth surface-layer ranging from the groundwater bottom to the tree tops. Atomistic scale researchof the very fine particles can help understand the fundamental mechanisms of the importantgeochemical processes and possibly apply to development of hybrid nanomaterials. Molecular dynamics(MD) simulations can provide atomistic level insights into the crystal structures of clay minerals andthe chemical reactivity. Classical MD simulations use a force field which is a parameter set ofinteratomic pair potentials. The ClayFF force field has been widely used in the MD simulations ofdioctahedral clay minerals as the force field was developed mainly based on dioctahedral phyllosilicates. The ClayFF is often used also for trioctahedral mineral simulations, but disagreement exits in selection of the interatomic potential parameters, particularly for Mg atom-types of the octahedral sheet. In this study, MD simulations were performed for trioctahedral clay minerals such as brucite, lizardite,and talc, to test how the two different Mg atom types (i.e., ‘mgo’ or ‘mgh’) affect the simulationresults. The structural parameters such as lattice parameters and interatomic distances were relativelyinsensitive to the choice of the parameter, but the vibrational power spectra of hydroxyls were moresensitive to the choice of the parameter particularly for lizardite. 점토광물은 지하수 바닥부터 산림에 이르는 지구의 얇은 표면에 해당하는 ‘크리티컬존(criticalzone)’에 존재하는 금속원소의 지구화학적 순환에 중요한 역할을 한다. 입자 크기가 매우 작은 점토광물에 대한 원자 수준(atomistic scale)의 연구는 지구화학적 순환 과정에 대한 정확한 기작(mechanism)을 규명할 수 있을 뿐만 아니라 재료개발과 같은 산업분야에도 응용될 수 있다. 원자 간의 페어 퍼텐셜(pair potential)을 파라미터화한 힘 장(force field)을 사용하는 분자동역학(molecular dynamics) 컴퓨터 시뮬레이션은 원자 수준의 정보를 제공할 수 있기 때문에 실험과 함께 점토광물의 결정구조와 반응도 연구에 사용된다. 점토광물 시뮬레이션을 위한 힘 장으로는 이팔면체(dioctahedral) 광물을 기반으로 만들어진 ClayFF 힘 장이 보편적으로 사용된다. 삼팔면체(trioctahedral) 광물 시뮬레이션에도ClayFF를 사용하는 연구가 보고되고 있으나, 같은 광물을 계산하더라도 각 연구마다 다른 파라미터값을 사용하고 있기 때문에 파리미터 선택이 시뮬레이션의 정확도에 어떤 영향을 미치는지 체계적인테스트가 필요하다. 이번 연구에서는 삼팔면체 광물인 수활석, 리자다이트, 활석을 대상으로 팔면체마그네슘(Mg)의 원자간 페어 퍼텐셜을 나타내는 파라미터 ‘mgo’와 ‘mgh’를 각각 사용하여 분자동역학 시뮬레이션 계산결과를 비교하였다. 격자상수, 원자 간의 거리 등 삼팔면체 점토광물의 결정구조는주어진 두 가지 파라미터에 관계없이 거의 일정한 결과를 보여주었지만, 진동 파워 스펙트럼(vibrationalpower spectrum)으로 계산한 수산기의 진동수는 파라미터에 따라 상대적으로 뚜렷한 차이를 보였다.

마지막 빙하기 동안 베링해 알류샨 분지 북부 지역의 점토광물 조성 변화

김성한 ( Sung Han Kim ),조현구 ( Hyen Goo Cho ),김부근 ( Boo Keun Khim ) 한국광물학회 2011 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.24 No.1

베링해 알류샨 분지의 북부 사면지역에서 채취된 피스톤 코아 PC25A의 퇴적물에서 점토광물의 반정량적 함량 분석을 통해 지난 마지막 빙하기 동안 퇴적물의 기원지와 운송 경로의 변화를 살펴보았다. 코아 PC25A의 연대는 방산충 L. nipponica sakaii의 마지막 출현 시기(48.6 ± 2 ka)와 인근 지역에서 채취한 연대가 잘 정립된 코아 PC23A의 퇴적물 색도(a*, b*) 및 퇴적 엽리층의 대비를 통해 설정되었다. 코아 PC25A의 최하단부가 약 57,600년 전으로 계산되었고, 코아 상부는 손실된 것으로 판단된다. 지난 마지막 빙하기 동안 스멕타이트, 일라이트, 캐올리나이트, 녹니석의 평균 함량은 각각 11% (5∼24%), 47% (36∼58%), 13% (9∼19%), 29% (21∼40%)이다. 코아 PC25A의 인근 지역에서 채취한 코아 MC24에서 분석된 홀로세의 점토광물 함량에 비하여 마지막 빙하기동안에 특징적으로 일라이트 함량이 증가하였고 스멕타이트 함량은 감소하였다. 따뜻한 기후의 홀로세 전기(Early Holocene) 동안 일라이트 함량이 높은 점토 퇴적 물이 알라스카 대륙의 북부 지역(Province 1)으로부터 유입되는 융빙수에 의해 운반된 것으로 판단된다. MIS 2의 후빙기(Bølling-Allørod)동안에도 융빙수에 의해 점토광물이 운반되었으나, 일라이트 함량이 홀로 세 전기에 비해 낮기 때문에 북쪽의 Province 1보다는 남쪽에 위치한 Province 2와 Province 3에서 점토입자들이 기원된 것으로 해석된다. 마지막 최대 빙하기(Last Glacial Maximum)동안 나타나는 높은 스멕타이트 함량은 베링해 남동쪽 알라스카 반도 인근 지역(Province 4)에서 공급되는 점토 퇴적물의 양이 증가하였기 때문으로 보인다. MIS 3 초기에서 중기로 가면서 일라이트와 스멕타이트 함량이 감소하고, 녹니석의 함량은 증가하였다. MIS 3 동안 해수면이 낮아지면서 Province 2와 Province 3에서 점토 퇴적물의 공급이 증가한 것으로 보인다. 베링해 알류산 분지의 북부 사면지역에서 채취된 코아 PC25A에서 분석된 점토광물 조성의 변화는 마지막 빙하기동안 해수면의 하강으로 인하여 점토광물의 이동과 관련된 베링해의 표층 해류 순환이 현재와는 다른 양상으로 변화되었기 때문이다. Clay mineral assemblages of core PC25A collected from the northern part of the Aleutian Basin in the Bering Sea were examined in order to investigate changes in sediment provenances and transport pathways. Ages of core PC25A were determined by both Last Appearance Datum of radiolaria (L. nipponica sakaii; 48.6 ± 2 ka) and age control points obtained by the correlations of a*, b*, and laminated sediment layers with the adjacent core PC23A, whose ages are well constrained. The corebottom age of core PC25A was calculated to be about 57,600 yr ago and core-top might be missing during coring execution. Average contents of smectite, illite, kaolinite, and chlorite during the last glacial period are 11% (5∼24%), 47% (36∼58%), 13% (9∼19%), and 29% (21∼40%), respectively. Clay mineral assemblages of the last glacial period are characterized by higher illite and lower smectite contents than those of core MC24 representing the modern values. Illite-rich clay sediments during the warm Early Holocene were transported from the northern part of Alaska continent (Province 1) through the ice-melt waters. During the deglacial period (Bølling-Allørod) of MIS 2, clay-sized particles seemed to be also transported by ice-melt waters mainly from Province 2 and Province 3 located farther south than Province 1. Higher smectite content during the Last Glacial Maximum is attributed to increased amounts of clay particles from the adjacent Alaska Peninsula (Province 4). From the early to the middle MIS 3, illite and smectite contents decreased, whereas chlorite content increased. With the low sea level standing during MIS 3 the supply of clay sediments from Province 2 and Province 3 was most likely intensified. Changes in clay mineral assemblages of core PC25A located in the northern part of the Aleutian Basin in the Bering Sea are closely related to the change of surface current system caused by sea level variation during the last glacial period.

점토광물 기반 토양개량제 시용에 따른 무의 초기 생육 특성 평가

조한나(Han-Na Cho),윤진주(Jin-Ju Yun),박재혁(Jae-Hyuk Park),이승규(Seung-Gyu Lee),김소희(So-Hui Kim),조주식(Ju-Sik Cho),강세원(Se-Won Kang) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

점토광물은 넓은 표면적, 높은 수분 보유력 및 유효수분 등의 물리적 특성을 가지고 있고, 양이온 교환능력과 같은 중요한 화학적 성질을 가지고 있다. 이로 인해 점토광물의 농업적 이용은 점토광물의 높은 비표면적과 전하를 가지는 것을 이용하여 주로 토양을 개량하기 위한 용도로 사용되고 있다. 따라서 본 연구는 점토광물 기반 토양개량제를 사용하여 밭 토양의 지력과 작물의 생육을 증진시키기 위해 무 재배 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 점토광물 기반 토양개량제는 몬모릴로나이트 기반으로 제조된 토양개량제를 사용하였고, 일반적으로 농가에서 사용하는 무기질 비료와 퇴비를 이용하여 작물재배에 사용하였다. 처리조건은 대조구 (Cn), 점토광물 (Mont), 무기질 비료 (IF), 무기질 비료 + 점토광물 (IF+Mont), 퇴비 (CP), 퇴비 + 점토광물 (CP+Mont)로 나누었다. 무의 초기 생육 특성은 전반적으로 IF+Mont 및 CP+Mont가 Mont, IF 및 CP의 단일처리에 비해 증가되는 경향이었다. 몬모릴로나이트는 작물의 생육에 필요한 무기성분이 미량 함유되어 있지만, 넓은 표면적으로 인해 양이온 교환능력을 증가시킬 수 있는 능력을 가지고 있다. 이와 같은 특성으로 인해 몬모릴로나이트와 무기질 비료 또는 퇴비와의 혼합시용 처리조건에서 무의 초기 생육이 증가한 것으로 판단된다. 따라서, 작물 재배에 점토광물을 이용하는 것은 친환경 저탄소 농업을 수행하면서 작물의 생산성을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

전산광물학을 이용한 점토광물 내의 수산기 연구 가능성

채진웅 ( Jin Ung Chae ),권기덕 ( Kideok D Kwon ) 한국광물학회 2014 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.27 No.4

점토광물의 물리화학적 특성에 대한 분자 또는 원자 스케일의 연구 중요성이 강조되고 있다. 그러나 실험만으로는 광물의 미시적 현상을 이해하기 어려운 경우가 많다. 특히 2:1 점토광물 팔면체에 존재하는 수산기(hydroxyl)가 금속 양이온 흡착과정에 큰 역할을 한다는 가정은 X-ray를 이용하는 실험만으로는 명확하게 테스트하기 어렵다. 이번 논문에서는 점토광물 내의 수산기 연구에 대한 전산광물학(computational mineralogy) 이용 가능성에 대하여 조사하였다. 점토광물의 기본구조인 팔면체 층만으로 구성된 광물, 1:1 구조를 갖는 광물, 2:1 구조를 갖는 광물 중 대표적인 이팔면체 및 삼팔면체 층상규산염 광물을 선별하여 구조최적화를 실시하였다. 분자역학적(molecular mechanics) 계산과 양자역학적(quantum mechanical) 계산 모두 실험값의 격자상수(lattice parameters)를 잘 재현할 수 있었다. 그러나, 사면체층과 팔면체의 구조적 뒤틀림(structural distortion) 등 광물 내부구조를 기존 실험결과와 비교했을 때, 양자역학적 계산결과가 분자역학적 방법을 이용한 결과 보다 더 낮은 오차를 보였다. 파이로필라이트(pyrophyllite) 수산기가 (001)면과 이루는 각은, 수산기의 H(proton)과 사면체의Si 양이온 간의 척력으로 결정되는데, 양자역학적 방법은 약 25 - 26°로 예측하였고, 분자역학적 방법은 약 35° 정도로 양자역학계산 결과와 무려 10°의 큰 차이를 보였다. 전산광물학은 점토광물 구조연구에 신뢰성이 매우 높은 연구방법으로 양이온 흡착과정 중 수산기의 역할 규명에 사용될 수 있다. The physicochemical properties of clay minerals have been investigated at the atomistic to nano scale. The microscopic studies are often challenging to perform by using experimental approaches alone. In particular, hydroxyl groups of octahedral sheets in 2:1 clay minerals have been hypothesized to impact the sorption process of metal cations; however, X-ray based techniques alone, a common tool for mineral structure examination, cannot properly test the hypothesis. The current study has examined whether computational mineralogy techniques can be applied to examine the hydroxyl structures of clay minerals. Based on quantum-mechanics and molecular-mechanics computational methods, geometry optimizations were carried out for representative dioctahedral and trioctahedral phyllosilicate minerals. Both methods well reproduced the experimental lattice parameters; however, for structural distortion occurring in the tetrahedral or octahedral sheets, molecular mechanics showed significant deviations from experimental data. The orientation angle of the hydroxyl with respect to (001) basal plane is determined by the balance of repulsion between the hydroxyl proton and Si cations of tetrahedral sites; the quantum-mechanics method predicted 25 - 26° for the angle, whereas the angle predicted by the molecular-mechanics method was much higher by 10° (i.e., 35°). These results demonstrate that computational mineralogy techniques are a reliable tool for clay mineral studies and can be used to further elucidate the roles of hydroxyls in metal sorption process.

점토광물을 이용한 산소환원의 전기화학적 촉매성에 관한 연구

오성훈,황진연,심윤보,이효민,윤지해 한국광물학회 2005 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.18 No.1

몇 가지 점토광물과 메틸바이올로젠 또는 메틸렌블루를 함유시킨 점토수식전극을 이용하여 산소환원에 대한 전기화학적 촉매성을 검토하였다. 점토광물로는 Na-몬모릴로나이트, Ca-몬모릴로나이트, 카오리나이트를 사용하였다. 점토수식전극은 유리탄소전극 표면에 점토 현탁액을 입히고 메틸바이올로젠을 흡착시킨 것을 사용하였으며, 전기화학적 산소환원의 정도는 순환 전압전류(cyclic voltammetry)으로 측정하였다. 실험결과, 다른 점토시료에 비하여 Na-몬모릴로나이트가 메틸바이올로젠의 흡착효과가 가장 크게 나타났고, 메틸바이올로젠을 흡착시킨 점토수식전극이 산소환원에 대한 촉매성이 월등히 우수하였다. 즉 촉매산소환원 피크가 242.6 ㎷ 만큼 +방향으로 이동하였다. 메틸바이올로젠을 흡착시킨 점토수식전극이 메틸렌블루를 흡착시킨 점토수식전극보다 산소환원에 대한 촉매성이 더 높게 나타났다. Ca-몬모릴로나이트의 경우는 변화가 없었으나 Na-몬모릴로나이트의 구조는 메틸바이올로젠의 흡착으로 변화되었다. 메틸바이올로젠- Na-몬모릴로나이트 점토수식전극을 현탁액의 점토 농도가 약 0.87 g/10 mL이고, 메틸바이올로젠의 수용액의 농도가 대략 2.5 mM일 때 산소환원 촉매 효과가 가장 탁월하였다. 지지전해질의 pH에 따른 점토수식 전극의 산소 환원 촉매성은 중성의 pH 범위(6.3과 8.3)에서보다 산성인 pH 3.7과 알칼리성인 pH12.7에서 월등히 크게 나타났다. The electrocatalytic reduction of O₂ was investigated with methyl viologen and methylene blue incorporated clay-modified electrodes. Clay suspensions were prepared with Namontmorillonite, Ca-montmorillonite, and kaolinite. The methyl viologen-clay modified electrodes were made by coating clay suspensions adsorbing methyl viologen on a glassy carbon electrode. Cyclic voltammetry were performed in aqueous media to investigate the electrocatalytic property of the modified electrode in reducing O₂. A Na-montmorillonite modified electrode showed the greatest adsorption capacity for methyl viologen. The modified electrode made of Na-montmorillonite suspension of 0.87 g/l0 mL and a 2.5 mM of methyl viologen solution showed the most effective electrocatalytic property, where the catalytic reduction potential was shifted by 242.6 ㎷ toward the positive potential. The electrocatalytic ability was more significant in acidic (pH=3.7) and alkaline (pH=12.7) media than the neutral pH range (6.3~8.3). The methyl viologen-Na-montmorillonite modified electrode had the good reproducibility and maintain the electrocatalytic property over 20 times reuse.

광물 자원에서 유래된 원료 의약품 및 첨가제의 사례 연구

진수언,이장익,황성주,Jin, Su-Eon,Lee, Jangik Ike,Hwang, Sung-Joo 대한자원환경지질학회 2015 자원환경지질 Vol.48 No.3

약학 분야에서 점토광물은 점토광물 자체의 약리작용을 확인하고 원료의약품으로 활용하거나 희석제, 유화제, 점증제, 활택제 등 의약품 제형의 완성도를 높이는 첨가제로서 사용되고 있다. 벤토나이트(Bentonite), 카올린(Kaolin), 규산알루민산마그네슘(Magnesium aluminum silicate), 탤크(Talc) 등은 원료의약품 혹은 첨가제로서 활용 가능한 대표적인 점토 광물로 국내외 의약품 공정서에 수재되어 있고, 약학적 활용시 의약품등급으로 규제되고 있다. 본 논문에서는 공정서에 수재된 점토 광물을 중심으로 공정서의 규격을 확인하고, 점토광물의 특성 및 원료의약품 혹은 의약품 첨가제로서의 점토 광물에 대한 활용 사례를 소개하고자 한다. 결론적으로 점토광물을 제약산업에 활용하는 것은 점토광물의 고부가가치화를 위한 한 가지 방법이 될 수 있으며, 자원의 개발 및 활용이라는 측면에서 매우 유용할 것이라 사료된다. Clay minerals have been used in pharmaceutical industries as active ingredients and excipients without pharmacological activity such as diluents, emulsifying agents, viscosity-increasing agents, and lubricants. For example, bentonite, kaolin, magnesium aluminum silicate, and talc are generally and extensively used pharmaceutical ingredients, which are restrictedly regulated by Pharmacopoeias. We discuss the physicochemical and biopharmaceutical properties of clay minerals. In addition, we introduce the cases of pharmaceutical applications of clay minerals. From this review, pharmaceutical applications of clay minerals can be one of strategies for the development of high value-added products from clay minerals.