국내 산림골재 시료의 산성암석배수 발생 가능성 예측 평가

임길재(Gil-Jae Yim),장정윤(Jeong-Yun Jang),조동완(Dong-Wan Cho),지상우(Sangwoo Ji),정영욱(Young Wook Cheong),홍세선(Sei-Sun Hong),이진영(Jin-Young Lee) 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.5

국내의 많은 지역에서 골재 채취가 이루어지고 있으며 이로 인해 대형 절토사면이나 다량의 절취된 암석이 발생되고 있다. 이러한 골재 채취를 위한 개발부지가 황화광물이 수반된 지층일 경우 산성암석배수(Acid Rock Drainage : ARD)가 발생하여 개발 부지 내와 주변지역에 환경오염의 문제를 발생시킬 수 있다. 산림골재 시료를 대상으로한 연구결과 시료 대부분이 잠재적인 비산발생 시료로 분류되고 그중에 광주시, 고양시, 속초시의 일부 시료에서 잠재적인 산발생 시료로 분류되어지는 결과를 얻었다. 이는 향후 다량의 골재가 사용될 경우 골재의 품질에 영향을 줄 수 있음을 예상할 수 있다. 따라서 이러한 산림골재들은 사용시 관리가 필요할 것으로 판단된다. 산 발생 능력 시험을 통한 ARD 발생 예측으로, 향후 발생 될 수 있는 경제적 손실을 줄일 수 있을 것으로 기대되며, 주변 환경오염 문제를 보다 완화 시킬 수 있을 것으로 판단된다. Aggregate collection is taking place in many areas in Korea, resulting in large cut slopes or large amounts of cut rocks. If the development site for such aggregate collection is a stratum accompanied by sulfide minerals, Acid Rock Drainage (ARD) may occur, which may cause environmental pollution in the development site and surrounding areas. As a result of the study on forest aggregate samples, most of the samples were classified as acid-forming potential samples, and among them, some samples from Gwangju, Goyang, and Sokcho were classified as potential acid-generating samples. This can be expected to affect the quality of aggregates when a large amount of aggregate is used in the future. Therefore, it is judged that these forest aggregates need to be managed when they are used. By predicting the occurrence of ARD through the acid-generating ability test, it is expected that economic losses that may occur in the future can be reduced, and it is judged that the problem of surrounding environmental pollution can be further alleviated.

거풍 폐광산 폐기물 적치장 지하수 및 침출수 수질의 시기별 변화

안주성,임길재,정영욱,Ahn, Joo-Sung,Yim, Gil-Jae,Cheong, Young-Wook 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.3

In this study, water quality variation in borehole groundwaters and surface leachate waters were investigated on a seasonal sampling and remote monitoring basis within the waste impoundments at the Geopung mine site where previous rehabilitation measures were unsuccessful to prevent acidic drainage. All groundwaters were typical acidic drainage with acidic pH (3.3${\sim}$4.6) and high TDS (338${\sim}$3330 mg/L) values during the dry season, but increases in metal contents (TDS 414${\sim}$4890 mg/L) and decrease of pH (2.7${\sim}$3.6) were observed during the rainy season. Surface leachate waters showed a similar pattern in water quality variation. Surface runoff waters during rain events had acidic pH (3.0${\sim}$3.4) through direct reactions with waste rocks. Good correlations were found between major and trace elements measured in water samples, but no significant seasonal variation in chemical compositions was shown except relative changes in contents. It can be suggested that dissolution of soluble secondary salts caused by flushing of weathered waste rocks and tailings directly influenced the water quality within the waste impoundments. Increases in acid and metal concentrations and their loadings from mine wastes are anticipated in the rainy season. More appropriate cover systems on waste rocks and tailings necessitate consideration of more extreme conditions in the study mine. 폐광지역 광산폐기물 적치장에서 발생하는 산성 침출수 및 이의 영향을 직접적으로 받는 하부 지하수의 수질변화 양상을 자동계측자료 및 시기별 시료 분석으로 평가하였다. 연구지역은 충북 옥천군의 폐광산인 거풍광산이며 한차례 복토작업이 이루어졌으나 산성배수 발생은 지속되었다. 건기의 지하수 시료는 강산성(pH 3.3${\sim}$4.6) 및 높은 총용존고형물질 함량(338${\sim}$3330 mg/L)으로서 전형적인 산성배수의 특성을 보였으며 우기에 중금속 함량 증가(TDS 414${\sim}$4890 mg/L)와 pH 2.7${\sim}$3.6으로 보다 강한 산성을 나타내었다. 지표침출수 시료도 유사한 수질변화양상을 보이며 강우시 지표 유거수는 폐석과의 직접 반응으로 강산성(pH 3.0${\sim}$3.4)을 나타내었다. 시료내 주성분 및 중금속원소들 간의 상관성이 전반적으로 높게 나타났으며 개별 성분들의 건우기 함량 증감양상 외에 전체 시기별 수질조성의 큰 변화는 보이지 않았다. 연구지역 광산폐기물 표면에는 금속 수화황산염 등의 다양한 2차 염류가 풍부하게 생성되어있으며 이들의 강우에 용해되어 침출수 및 하부 지하수의 수질에 직접적으로 영향을 주는 것으로 판단한다. 향후 보다 심각한 기후조건에서도 우수한 효율을 나타낼 수 있는 복토 및 처리기법이 요구된다.

개발종료 채석장 부지를 활용한 해외 복합 개발 사례에 대한 고찰 : 영국과 호주 사례

조승연(Seungyeoun Cho),임길재(Gil-Jae Yim),이진영(Jin Young Lee),지상우(Sangwoo Ji) 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.5

21세기 들어 영국, 호주 등 해외에서도 대도시권의 주택가격 상승문제가 나타나고 있다. 이들 정부는 대도시 인근에 위치한 개발종료 채석장 부지를 택지로 적극 활용하여 주택부족 문제를 해소하고자 하고 있다. 본 연구에서 검토한 영국의 Erith Hill Quarry (The Quarry)나 Plymstock Quarry, 호주의 Lilydale Quarry (Kinley)와 Bombo Quarry는 모두 도시 계획적 제도를 통해 개발이 종료된 채석장을 주택, 상업 등 복합용도로 개발한 사례이다. 영국은 도시계획제도의 틀 안에서 Section 106이라는 계획 허가 제도를 통해 지방정부가 개발종료 채석장 부지의 복합개발을 허가하는 대신 지역에 필요한 학교 등의 공공시설과 저렴한 주택을 공급하도록 하고 있다. 호주는 채석장의 토지이용을 산업에서 복합용도로 변경할 수 있도록 지방정부의 허가권한을 활용하고, 개발계획에 저렴한 주거 외에도 도시기반시설, 오픈 스페이스 등이 포함되도록 하고 있다. 특히, 호주의 사례에서 개발 계획을 사전에 수립하고, 단계적 개발방식을 통해 상부 표토 및 표석을 채굴적을 메우는 충전재로 활용한 것은 사업비를 절감하는 효과도 있는 것으로 보인다. 영국과 호주 모두 개발종료 채석장 부지를 택지로 공급하는 것이 신규 녹지를 훼손하는 것보다 미래세대를 위한 지속가능한 친환경적 개발이라는 관점에서 바라보고 있다는 점에서 다소 경직된 우리의 도시개발 제도에 정책적 시사점을 제공할 수 있을 것으로 보인다. Recently, housing prices in metropolitan areas is also increasing in the UK and Australia. Their governments are trying to solve this problem by the housing development in the quarry sites near cities. The cases reviewed in this study, Erith Hill Quarry (The Quarry), Plymstock Quarry, Lilydale Quarry (Kinley), and Bombo Quarry are the mixed-used development cases in the closed quarry sites through the urban planning system. In the UK, the local government uses the urban planning scheme such as the planning permit system, section 106. The local government permits the quarry site development on the condition that it provides necessary public facilities, such as schools and affordable housing for the local community. In Australia, local governments use up-zoning permission rights to convert land uses in quarries from industrial to mixed-use. Development plans have to include urban infrastructure and open space in addition to affordable housings. In the case of Australia, establishing a development plan in advance and filling the quarry pit with overburden through a phased development is expected to have the effect of reducing the project cost. Both countries think that developing brownfields, such as quarry sites, is a more sustainable and eco-friendly development from the perspective of future generations than developing new green fields. Such a perspective of the UK and Australia will be able to give policy implications for our slightly rigid urban development system.

커피찌꺼기/나노 철 산화물의 공동열분해로 제조된 금속 바이오차를 이용한 수중 금속 이온들 (Sb, Cd, 그리고 Ni) 흡착 특성 연구

장정윤(Jeong-Yun Jang),임길재(Gil-Jae Yim),전철민(Chul-Min Chon),김선준(Sun-Joon Kim),조동완(Dong-Wan Cho) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

지질기원 잠재적 유해원소(G-PHEs) 저밀도 광역 분포지도

염승준(Seung-Jun Youm),안주성(Joo Sung Ahn),조용찬(Yong-Chan Cho),임길재(Gil-Jae Yim),지상우(Sang-Woo Ji),이정화(Jung-Hwa Lee),이정호(Jeong-Ho Lee) 대한지질학회 2022 대한지질학회 학술대회 Vol.2022 No.10

태양광 전원을 이용한 비소 오염수 처리 시스템 개발

지상우(Sangwoo Ji),오참뜻(Chamteut Oh),박승일(Seung Il Pak),홍문일(Moonil Hong),임길재(Gil-Jae Yim),정영욱(Young-Wook Cheong) 대한지질학회 2017 대한지질학회 학술대회 Vol.2017 No.10

사북-고한지역이 탄광폐석에 대한 암석학적 특성 연구

백환조,임길재,서백수,민경원,정연태 강원대학교 석재복합신소재제품연구센터 1996 석재연 논문집 Vol.1 No.-

사북 및 고한 지역에 분포하는 동원탄좌와 삼척탄좌에 적치되어 있는 석탄폐석은 대부분 사암과 흑색 셰일로서, 사북광업소의 경우 약 730만 m³, 정암광업소에는 약 830만 m³의 폐석이 적치되어 있다. 동원탄좌 사북광업소의 석탄폐석중 사암은 대부분 평균 입자의 크기가 0.15∼0.9㎜에 해당하는 등립질 조직을 보이는 이질석영사암으로서, 입자의 모양과 원마도에 따른 분류로는 low sphericity의 subrounded grain에 해당된다. 또한 흑색 셰일은 평균 광물 입자의 크기가 0.05㎜ 이하이고 비교적 물결 모양의 충리를 나타내고 있다. 삼척탄좌 정암광업소의 사암은 대부분 평균 입자의 크기가 0.15∼0.3mm의 범위에 해당하는 등립질의 이질석영사암으로서 대체로 low sphericity의 subrounded grain에 해당되며, 흑색 셰일은 평균 장경이 약 0.03∼0.06㎜에 달하고, 충리가 비교적 잘 발달되어 있다. 주성분 원소들의 화학분석 결과에 따르면 동원탄좌 사북광업소의 사암은 삼척탄좌 정암광업소의 사암에 비해 상대적으로 SiO₂의 평균함량이 약간 더 높은 값을 보이고 있는데, 특히 동원탄좌 사북광업소의 일부 사암(D-4 및 D-5)은 치밀한 조직의 석영으로 구성되어 있고, 소량의 점토광물만이 기질을 이루고 있어 건설재료로서 그 활용가치가 높다고 판단된다. 또한 삼척탄좌의 사암(S-3 및 S-4)은 동원탄좌의 사암보다 상대적으로 낮은 SiO₂ 함량과 높은 Al₂O₃, Fe₂O₃*, K₂O 및 L.O.I. 함량을 보이는데, 이는 기질을 이루는 점토광물의 양이 상대적으로 많음을 반영한다. 삼척탄전의 석탄폐석에 대한 암석학적 및 지구화학적인 특징에 의하면 사암의 경우는 대체로 건설재료로서 활용이 가능하나, 흑색 셰일의 경우는 비교적 탄질물이 많이 함유되어 있어 직접적인 건설재료로의 이용은 비효율적일 것으로 생각된다. The coal mine waste rocks piled in he Sabuk and Gohan district consist mainly of sandstones and black shales, and the estimated volumes of the waste rocks are about 7,300,000m³ and about 8,300,000m³ at the Sabuk mine, Dongwon Coal Co. and the Jeongam mine, Samchok Coal Co., respectively. Sandstones in the waste pile yard of the Sabuk mine are mainly equigranular argillaceous arenites composed of low spherical and subrounded grains of 0.15∼0.9㎜ in size. Black shales show generally wavy lamination and their average grain sizes are less than 0.05㎜. Sandstones in the waste pile yard of the Jeongam mine are also mainly equigranular argillaceous arenite of low spherical, subrounded and 0.15∼0.3㎜ sized grains, and black shales exhibit well developed laminar structure with grains of 0.03∼0.06㎜ in size. Sandstones at the Sabuk mine have higher SiO₂ contents than those at the Jeongam mine, and especially some sandstones (D-4 and D-5) have extremely high SiO₂ contents, reflecting their compact textured quartz grains with small amounts of argillaceous matrix. Compared with those at the Sabuk mine, Sandstones at the Jeongam mine display lower SiO₂ contents but higher abundances of Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O, and L.O.I., reflecting relatively lower amounts of clay minerals. According to their petrological and geochemical properties, sandstones rather than black shales in the Sabuk and Gohan district could be potentially utilized as raw materials for construction and especially for polymer-concrete, which is now under design for mass production in this area.

석·골재용 암석의 풍화에 따른 특성 변화

민경원,서백수,진호일,임길재 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2000 석재연 논문집 Vol.5 No.-

화강암의 조직을 고려하여 4개지역에서 6개 석ㆍ골재 석산을 대상으로 신선한 화강암과 풍화된 화강암을 Ⅰ ~ Ⅵ단계까지 체계적으로 채취된 화강암을 대상으로 풍화에 따른 화강암의 물리적ㆍ화학적 특성 변화에 대한 고찰(민경원 등, 1998)에 추가하여, 풍화에 의한 slake 내구성과 색도의 변화를 측정하고 토의하였다. slake 내구성 시험에서는 일반적으로 Ⅰ~Ⅲ 단계의 화강암이 시험 주기가 증가할수록 선형적이 질량감소를 보이고 Ⅳ~Ⅵ 단계에서는 곡선 모양의 감소 경향을 보여주면 세립질의 화강암이 상대적으로 높은 내구성을 가진다. 풍화에 따라 암석의 백색도는 감소하고 황색도는 증가하며, 표준화된 백색도-황생도 지수는 풍화단게를 지시해 줄 수 있는 유용한 지시자로 제안되었다. Fresh and weathered granitic rocks of grades Ⅰ to Ⅵ were sampled systematically from six stone and aggregate quarries in four chosen areas in consideration of their textures. In addition to the observed variations. of physical and chemical properties of granitic rocks in terms of weathering grades(Min et al., 1998), slake durability and color index variations were measured and discussed in this article. In the slake durability test, generally with increasing test cycles the granitic rocks of grades Ⅰ to Ⅲ show linear losses of weight but those of Grades Ⅳ to Ⅴ show curvilinear trends, and the fine-grained weathered granitic rocks have comparatively higher durability. As weathering proceeds, whiteness of rocks decreases and yellowness increases. A normalized whiteness-yellowness index is suggested as a weathering index to be one of useful indicators of weathering grades.

석·골재용 암석의 암석학적, 물리적, 화학적 특성

민경원,서백수,진호일,임길재,김성문 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 1999 석재연 논문집 Vol.4 No.-

이 연구는 국내 석·골재 채석장에서 성인별로 채취한 암석들을 대상으로 암석학적 및 물리적, 화학적 특성을 규명하였다. 채취한 암석중 비중은 반려암이 2.80으로 가장 높았으며, 대리암은 2.60으로 가장 낮았고, 석영을 많이 함유하고 있는 화강암과 사암이 가장 높은 일축 압축강도를 나타내었는데, 이는 조암광물들의 조성과 결합상태 등에 의한 결과로 생각된다. 암석의 공극률과 흡수율은 높은 양의 상관관계를 보였고, 겉보기 비중은 유색광물중에 많이 함유되어 있는 Fe₂O₃(T), TiO₂, P₂O5, MgO등의 함량과 좋은 양의 상관관계를 나타내었다. 일축 압축강도는 MgO 및 Fe₂O₃의 함량과 음의 상관관계를 보였는데, 이는 이들 원소가 많이 함유된 유색광물이 비교적 풍화에 민감해 강도를 저하시키기 때문인 것으로 해석된다. 채취한 암석중에서 화강암은 비교적 공극률과 흡수율을 가지며(가각 0.93%와 0.35%), 중립질보다 세립질 화강암에서 더 높은 P파 속도를 나타내었다. Petrological, physical and chemical properties of rock samples from some domestic stone and aggregate quarries are thoroughly measured and discussed. Of the sampled rocks gabbro has the highest density of 2.80 and marble the lowest of 2.60. More quartz-abundant granites and sandstones show higher values of uniaxial compressive strength which are considered to be affected by mineral composition and rock texture. Porosity and absorption are highly correlated and specific gravity is correlated moderately with abundances of Fe₂O₃(T). TiO ₂. ?? and MgO which are high in mafic minerals. Uniaxial compressive strength is negatively correlated with abundances of MgO and Fe₂O₃(T), which can be inferred that weathering of less resistive mafic minerals has lowered values of uniaxial compressive strength. Of the sampled rocks, generally granites have relatively high porosities and absorptions, 0.93% and 0.35% in average, respectively and P wave travels faster in fine-grained granites than in medium-grained granites.