한국의 납석 광산 분포 현황 및 활용 방안

강성승,나태유,노정두 대한지질공학회 2023 지질공학 Vol.33 No.4

본 연구는 국내 산업원료 광물인 납석의 지속적이고 체계적인 개발과 안정적인 수급 관리를 위할 목적으로 국내 납석 광산 현황을 살펴보고 산업용 원료로써 그 활용 방안을 모색하기 위함이다. 국내 납석 광산은 대부분 중생대 화산암류가 열수변질을 받아 형성된 광상으로써, 납석의 주 구성 광물인 엽납석의 물리적 특성은 비중 2.65~2.90, 굳기 1~2, 밀도 1.60~1.80, 내화도 29 이상이며, 색은 보통 백색, 회색, 회백색, 회녹색, 황색, 황녹색을 띠는 것으로 나타났다. 국내 납석의 화학성분 중SiO2와 Al2O3는 엽납석의 경우 58.2~67.2%와 23.1~28.8%, 엽납석 + 딕카이트의 경우 49.2~72.6%와 16.5~31.0%, 엽납석 + 일라이트의 경우 45.1%와 23.3%, 일라이트의 경우 43.1~82.3%와 11.4~35.8%, 딕카이트의 경우 37.6~69.0%와 19.6~35.3%인 것으로 분석되었다. 국내납석 광산의 분포는 한반도 남서부와 남동부 지역에 집중해서 분포하며, 그 외에 한반도 동북부 지역에도 일부 분포하는 것으로 조사되었다. 국내 납석 생산 광산은 21개이며, 매장량은 전남(45.6%) > 충북(30.8%) > 경남(13.0%) > 강원(4.8%), 경북(4.8%) 순으로 전남이 가장 많은것으로 나타났다. 국내 납석 생산량 상의 10개 광산은 중앙자원광산(37.9%) > 완도광산(25.6%) > 나주세라믹광산(13.4%) > 청석-사지원광산(5.4%) > 경주광산(5.0%) > 백암광산(5.0%) > 민경-노화도광산(3.3%) > 부곡광산(2.3%) > 진해납석광산(2.2%) > 보해광산 순인 것으로분석되었다. 납석은 열전전도, 열팽창성, 열변형, 팽창계수, 부피밀도가 낮고, 내열성과 부식 저항성이 높으며, 살균 및 살충 효능이 우수한 성질이 있으므로 내화 재료, 도자기 재료, 시멘트 첨가제, 살균및 살충 제조재, 충전재 등 다양한 분야에 활용되는 것으로 나타났다. 또한 납석은수처리 세라믹 분리막 소재, 디젤엔지 배기가스 저감장치 세라믹 필터 소재, 그리고 유리섬유 및 LCD 패널 소재 등 활용범위가 첨단산업분야로까지 확대되는 것으로 분석되었다. The current status of domestic a agalmatolite mines in South Korea was investigated with a view to establishing a stable supply of agalmatolite and managing its demand. Most mined agalmatolite deposits were formed through hydrothermal alteration of Mesozoic volcanic rocks. The physical characteristics of pyrophyllite, the main constituent mineral of agalmatolite, are as follows: specific gravity 2.65~2.90, hardness 1~2, density 1.60~1.80 g/cm3 , refractoriness ≥29, and color white, gray, grayish white, grayish green, yellow, or yellowish green. Among the chemical components of domestic agalmatolite, SiO2 and Al2O3 contents are respectively 58.2~67.2 and 23.1~28.8 wt.% for pyrophyllite, 49.2~72.6 and 16.5~31.0 wt.% for pyrophyllite + dickite, 45.1 and 23.3 wt.% for pyrophyllite + illite, 43.1~82.3 and 11.4~35.8 wt.% for illite, and 37.6~69.0 and 19.6~35.3 wt.% for dickite. Domestic agalmatolite mines are concentrated mainly in the southwest and southeast of the Korean Peninsula, with some occurring in the northeast. Twenty-one mines currently produce agalmatolite in South Korea, with reserves in the order of Jeonnam (45.6%) > Chungbuk (30.8%) > Gyeongnam (13.0%) > Gangwon (4.8%), and Gyeongbuk (4.8%). The top 10 agalmatolite-producing mines are in the order of the Central Resources Mine (37.9%) > Wando Mine (25.6%) > Naju Ceramic Mine (13.4%) > Cheongseok-Sajiwon Mine (5.4%) > Gyeongju Mine (5.0%) > Baekam Mine (5.0%) > MinkyungNohwado Mine (3.3%) > Bugok Mine (2.3%) > Jinhae Pylphin Mine (2.2%) > Bohae Mine. Agalmatolite has low thermal conductivity, thermal expansion, thermal deformation, and expansion coefficients, low bulk density, high heat and corrosion resistance, and high sterilization and insecticidal efficiency. Accordingly, it is used in fields such as refractory, ceramic, cement additive, sterilization, and insecticide manufacturing and in filling materials. Its scope of use is expanding to high-tech industries, such as water treatment ceramic membranes, diesel exhaust gas-reduction ceramic filters, glass fibers, and LCD panels.

탄성파 검층법을 이용한 암반 사면 평가

姜聲承,尾原祐三,原口直之,平田篤夫 한국암반공학회 2005 한국암반공학회 학술대회 및 세미나 자료집 Vol.- No.-

연약암반의 일축압축강도 추정을 위한 침관입시험법 적용

강성승,제동광,박영호,이찬우,Yuzo Obara 한국암반공학회 2011 한국암반공학회 학술대회 및 세미나 자료집 Vol.2011 No.3

A New Seismic Well Logging Technique and Its Application

강성승,히라타 아츠오,오바라 유조,고진석 대한토목학회 2011 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.15 No.7

A new seismic well logging technique has been developed for identifying the damaged zone around the rock masses that was affected by the stability of rock structures due to excavation of underground. In this study, we firstly purpose to introduce a new seismic well logging technique, then to show the results of the examples applied on rock structures of open-pit limestone mine and an underground power station. Finally, we intend to verify its efficiency. A new seismic well logging technique consisted of trigger sensor, super-elastic probe and signal conditioner was found applicable to evaluate the state of rock mass. From the measured result of rock slope in an open-pit limestone mine due to blasting, we defined that it was able to quantitatively evaluate the extent of damages of rock structures as well as to determine the location of damaged zone. In addition, this technique can measure P- and Svelocities simultaneously. P-velocity measurement from an access tunnel closed underground power station was also successfully carried out for observing the state of rock mass. It is expected that the newly developed seismic well logging technique would be a useful method for evaluating the integrity of rock mass and for ensuring an efficient tunnel support members.

조선누층군 풍촌석회암 방해석 쌍정에서 유추된 고응력장

강성승,장보안 대한지질공학회 2022 지질공학 Vol.32 No.1

Calcite twins were analyzed in six oriented samples of the Pungchon limestone, Joseon Supergroup, to reconstruct the paleostress field. The orientations of c-axis of calcite and e twin plane were measured along with the average thickness and numbers of twins, and the widths of calcite grains. Twin strain, mean width, and intensity of twinning, and the relative magnitude and orientations of principal stresses were calculated using Calcite Strain Gauge program. Twin strain, mean width, and intensity of twinning showed ranges of 1.09-15.36%, 0.53-3.72 μm and 21.0-53.1 twim/mm, respectively. Metamorphic temperatures calculated from the twins were 170-200°C, indicating that the twins developed after the Pungchon limestone was uplifted to at least half of the maximum burial depth. Results for five of the samples indicate that the calcite twins formed during two events with principal stress axes of different orientations, while the remaining sample recorded only one event that produced calcite twins. The axis of maximum compressive stress was oriented mainly WNW-ESE to ENE-WSW, and to a lesser degree NW-SE and NE-SW. Comparison of paleostress orientations measured here and in other studies indicates that most twins were produced during the Songrim orogeny. However, the Daebo orogeny and the Bulguksa orogeny also produced calcite twins in the Punchon limestone. 본 연구는 방해석 내 쌍정을 이용하여 조선누층군 풍촌석회암층의 고응력장을 규명하기 위함이다. 이를 위해 조선누층군 두위봉형의 풍촌석회암에서 6개의 시료를 채취하여 방해석 c-축의 방향 및 경사, e 쌍정면의 방향 및 경사, 쌍정의 평균 두께 및 갯수, 방해석 입자의 크기 등을 측정하였다. 측정된 자료들은 Calcite Strain Gauge 프로그램에 입력되어 쌍정의 변형률, 평균 두께, 치밀도 및 고응력장의 상대적 크기 및 방향 등을 계산하였다. 쌍정의 변형률은 1.09~15.36%, 평균 두께는 0.53~3.72 μm, 치밀도는 21.0~53.1 twin/mm의 범위를 보인다. 쌍정의 변형률, 치밀도 및 두께에 의한 변성온도 계산결과 대부분의 시료에서 170~200°C 이하를 보여, 풍촌층의 상부층인 직운산층의 변성온도에 비교할 때 최대 심도의 절반 이상 상승한 후에 쌍정이 생성된 것으로 판단된다. 응력장의 방향은 5개의 시료에서 2방향을 보이는 반면, 단지 1개의 시료에서만 한 방향을 보여 대부분의 시료에서 압축응력이 2번 이상 작용하였음을 보여준다. 압축응력은 WNW-ESE~ENE-WSW의 방향성이 가장 우세하고 NW-SE와 NE-SW의 방향성도 보인다. 본 연구에서 측정된 고응력장과 연구지역 인근에서 지질구조나 다른 방법에 의하여 규명된 고응력장과 비교할 때 E-W 방향의 고응력장은 트라이아스기 말에서 쥬라기 초에 발생한 송림조산운동에 가장 큰 압축응력이 작용하였고 쥬라기에 발생한 대보조산운동과 불국사 변동에 의해서도 쌍정이 생성된 것으로 판단된다.

CPR 공법의 압축재하시험을 통한 기초지반의 보강효과

강성승,김정한,노정두,고진석 대한지질공학회 2019 지질공학 Vol.29 No.3

This study evaluates the yield load and allowable bearing capacity of ground in compressive loading tests to confirm the effect of CPR foundation reinforcement. The average compressive strength of the injection materials was higher than the planned compressive strength. Standard penetration tests for each stratum showed that foundation reinforcement improved the average N values, thereby increasing the bearing capacity of the ground. Compressive loading tests on two CPR piles revealed that the total and net settlement due to the maximum load exceed that permissible for the CPR pile diameter. The yield load and allowable bearing capacity calculated by the settlement criterion and the load-settlement curves varied greatly with the method applied. Therefore, it seems to be necessary to determine the optimum value through comprehensive analysis after applying various yield load calculation methods. 본 연구는 CPR 공법을 적용한 압축재하시험을 통하여 지반의 항복하중과 허용지지력을 평가하여 기초지반 보강효과를 확인하기 위한 것이다. 주입재의 평균압축강도는 계획된 강도보다 높게 나타났다. 또한 각 지층에서 표준관입시험 결과는 시험 전보다 시험 후의 평균 N값이 향상되었다. 즉, 이것은 지반의지지력을 증대시키는 효과를 가져왔음을 의미한다. 두 종류의 CPR 말뚝 압축재하시험 결과에 의하면, 최대 재하하중에 의한 전침하량과 순침하량은 CPR 말뚝직경 허용범위를 초과하는 침하량을 나타냈다. 침하량 기준과 하중-침하량 곡선에 의해 산정한 항복하중 및 허용지지력은 적용되는 방법에 따라 값의편차가 크게 나타났다. 따라서 허용지지력은 다양한 항복하중 산정법을 적용한 후 종합적인 분석을 통하여 최적의 값을 결정할 필요성이 있다고 사료된다.

태양광 구조물 기초재로서 Eco Spiral Pile (ESP) 적용성 평가

강성승,김영직,노정두 대한지질공학회 2021 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2021 No.1

옥천습곡대 서남부지역에 분포하는 쥬라기 화강암류의 석영내 아문미세균열 및 유체포유물을 이용한 고응력장

강성승,유봉철,장보안,김정빈 한국지구과학회 2009 韓國地球科學會誌 Vol.30 No.1

Paleostress was interpreted by analyzing the healed microcracks and the secondary fluid inclusions in quartz of the Jurassic granites distributed in the southwestern Ogcheon Folded Belt, South Korea. The most dominant direction of healed microcracks in the study area was oriented N30˚W, and N70˚W direction was also recognized. The formation temperatures of fluid inclusions were ranged 380˚ - 550˚C and the age of healed microcrack formations might have been approximately 166 - 200 Ma. Comparing the paleostress orientation obtained from the direction of healed microcracks to the formation age of healed microcracks estimated from the secondary fluid inclusions, it is considered that granitic rock body in study area was subject to a maximum horizontal principal stress along the NNW-SSE and WNW-ESE directions in the early Jurassic to middle Jurassic. 옥천습곡대의 서남부지역에서 분포하는 쥬라기 화강암류의 석영내에 존재하는 아문 미세균열과 유체포유물을 분석하여 이 지역에 작용한 고응력장을 해석하였다. 연구지역에서 나타나는 아문 미세균열의 방향성은 전체적으로 N30˚W의 방향이 가장 우세하며 N70˚W의 방향도 나타난다. 연구지역의 아문 미세균열 생성온도는 380˚ - 550˚C 범위를 보이며, 이들 아문 미세균열은 약 166 - 200 Ma의 기간 동안 형성되었을 것으로 추정된다. 아문 미세균열의 방향성을 통한 고응력장의 작용 방향과 유체포유물에 의한 아문 미세균열의 형성시기를 비교하여 볼 때, 연구지역 내에서 발달하는 화강암질암체는 NNW-SSE와 WNW-ESE 방향의 최대수평주응력인 고응력장이 쥬라기 초기에서 쥬라기 중기 기간 동안 작용하였을 것으로 사료된다.

타지키스탄 대표 도시의 일사량 및 태양에너지 비교 분석

강성승,노정두,김다혜,박혜수,김현태 대한지질공학회 2023 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2023 No.1

월성지역 단층대에서 응력 변형사 및 단층 형태 예측

강성승,윤건신,김영석,김정빈 한국자원공학회 2007 한국자원공학회지 Vol.44 No.2

This study is focused on defining the stress deformation history and the capable fault type under the stress state in a fault zone, Weolseong area, using calcite twin, healed microcrack, hydraulic fracturing test. From the average twin strain, thickness and intensity, and the appearance of twins, it is estimated that calcite twins were produced under temperatures approximately lower than 70 ℃. The maximum shortening axis obtained from twins in calcite veins was oriented in NNE-SSW, and the fault type estimated from the stress states of calcite twins is a normal fault. The maximum horizontal stress determined from healed microcracks in quartz was dominantly oriented in NE-SW. Comparing the results of paleostress from calcite twins and healed microcracks and those obtained from previous studies, it is suggested that paleostress was applied to NNE-SSW or NE-SW direction in the late Oligocene to the early Miocene. In addition, the magnitudes of vertical, maximum and minimum horizontal stresses calculated by a hydraulic fracturing test were σv=1.121 MPa, σh=2.800 MPa, σH=3.187 MPa, respectively. It means that these stress states are related with a thrust fault. The calculated average stress ration (Kave) is 2.670, the tensile strength (σT) is 4.267 MPa, and the maximum horizontal stress was oriented in 163.5° (NNW-SSE) from the true north. Considering the directions of stress fields obtained from above three methods, it is suggested that the state of stress in the study area might be changed from NNE-SSW or NE-SW in the past to NNW-SSE in the present. 본 연구는 단층대가 관찰되는 월성지역에 대해 방해석 쌍정, 아문미세균열, 수압파쇄시험 등을 이용하여 연구지역에 대한 응력의 변형사와 응력상태하에서 발달 가능한 단층의 형태를 규정하는데 중점을 두었다. 쌍정의 평균 변형률, 두께, 치밀도와 쌍정의 형태로부터 연구지역에서 쌍정의 생성 온도를 추정해 보면 약 70 ℃ 이하였다. 방해석 맥내의 쌍정으로부터 얻은 최대수축 방향은 NNE-SSW이며, 이때 작용한 응력장으로부터 발생될 단층의 형태는 정단층일 것으로 판단된다. 그리고 석영내의 아문미세균열로부터 결정한 최대수평응력은 뚜렷한 NE-SW 방향을 가리켰다. 기존의 고응력장과 이 연구의 결과를 비교해 볼 때, 연구지역에는 제3기 올리고세 후기부터 마이오세 초기 동안 NNE-SSW나 NE-SW 방향의 고응력장이 작용했음을 시사한다. 수압파쇄시험에 의해 산정한 수직, 최소 및 최대수평응력의 크기는 σv=1.121 MPa, σh=2.800 MPa, σH=3.187 MPa으로 나타났으며, 이들 응력상태는 스러스트단층을 발생시키는 응력상태와 관련됨을 의미한다. 수압파쇄에 의한 평균측압계수(Kave)는 2.670, 인장강도(σT)는 4.267 MPa이며, 최대수평응력의 방향은 진북을 기준으로 163.5°(NNW-SSE)로 나타났다. 이상의 세 방법으로부터 얻어진 응력장의 방향을 고려해 볼 때, 연구지역의 응력상태는 과거의 NNE-SSW나 NE-SW 방향에서 현재의 NNW-SSE 방향으로 변화하였음을 지시한다.