色蘊의 分析을 통해 본 煩惱와의 相關性 : abhidhamma를 中心으로

이상훈 威德大學校 2018 국내박사

While the form (rūpa) has an inseparable relation with the mind (citta), it seems that there is a tendency for Buddhism to mistakenly think that Buddhism is the religion of the mind because of an environment that they consider only our mind is important. For this reason, it is considered that the substance is regarded as insignificant compared to the mind so that the research on the substance is not actively carried out. The purpose of this paper is to grasp the substance through deep research on its the characteristics, functions and manifestations ,revealing the importance of matter with proper understanding. Above and beyond that, this paper requires discussion about removing anguish, the object of Theravada, in result, looking for a new direction to step further. The Abiesama in Theravada enable us to analyze several laws(dhamma) of the spiritual and material world and makes it possible to fully understand about how the laws are existed under what conditions. In the Abhidhamma of Theravada, all substances that derives from 28 categories are as follows: the elements of the earth (paṭhavidhātu), water (āpodhātu), fire (tejodhātu), wind (vāyodhātu), the emotions of eyes (cakkhu-pasāda) or ears(sota-passāda) or nose (ghāna-pasāda) or tongue (jivhā-pasāda) or body(kāya-pasāda), shape (rūpa), sound (sadda), smell (gandha), taste (rasa), the female (itthibhāva, itthatta), the male (pumbhāva, purisatta), the foundation of heart(hadaya-vatthu), vital function(jivitindriya), the essential nutrients (ojā), the elements of the air(ākāsa-dhātu), the implication of body(kāya-viññatti), the linguistic suggestion(vaci-viññatti), the lightness of substance(rūpassa lahutā), the mildness of matter(rūpassa mudutā), the appropriateness of material (rūpassa kammaññatā), formation (upacaya), inheritance(santati), decline (jaratā), the shifts and changes of life (Aniccatā). Here, the four elements of the earth(paṭhavidhātu), water (āpodhātu), fire (tejodhātu) and wind (vāyodhātu) are called fundamental materials (mahābhūtāni). Plus, 24 other substances are called derived substances(upādā-rūpa). In addition, it is also possible to classify the substances into eleven items such as form such as heart(hadaya-rūpa), life(jīvita-rūpa), food(āhāra-rūpa), limitation(pariccheda-rūpa), suggestion(viññatti-rūpa), change(vikāra-rūpa), characteristic(lakkhaṇa-rūpa). Among these elements, the seven substances of the fundamental , of the emotion, of the object, of the heart, of the life and of the food have both individual and universal properties so that they are discerned Vipassanā. These seven features are named concrete material (nipphanna-rūpa) because they occur directly from the upright (kamma), mind (citta), temperature (utu) and food (āhāra). The rest classes of four, substances of limit, implicit , change and characteristic, belong to the abstract substance (anipphanna-rūpa) because they are not actually present and abstract in nature. All materials reveal characteristics, functions, manifestations, and close causes. These four elements are the elements(dhātu) that divides the boundaries of each law. Among them, the inherent characteristic is an important factor to classify and separate each law. For example, the elements of earth and water are different because the nature of earth has solid properties, however, water has the properties of running and sticking down. On the other hand, matter arises from four things: karma (kamma), mind (citta), temperature (utu), and food (āhāra). Karma and minds are the cause of generating the form(rūpa) of sensible organism. Temperature is the causative agent of everything in life, whether it has senses or not. The nutrient (ojā) of food is what causes all sensible life-forms. Among the causes of these four substances, karma and mind are the cause of the substance of the spiritual side, and temperature and food are the cause of the material side as well. Because it comes from past causality and can be said that it takes precedence over material causes. Therefore, it can be said that the origin of all substances occurs in the mind rather than in the material aspect. All of the materials are created and disappear in groups and they are called kalāpa. The smallest unit of this kalāpa is earth(paṭhavidhātu), water (āpodhātu), fire (tejodhātu), wind (vāyodhātu), 색온 elements of form (rūpa gandha) and taste(rasa 소 ouā). These eight things are called pure elements (suddhaṭṭhaka). They are also called 'inseparable things(avinibbhoga)' and 'existing as the eighth nutrient (ojāṭṭhamaka)'. It’s because it is always the last nutrient in the components of the pure eight elements. The agony of our mind, which must be removed as a fundamental cause of human suffering and samsara (attabhāva), is the goal of Theravada, But material (rūpa) is not anguish. Also, material is neither the object of disgust (abhinibbidā) or removal nor the target of evasion or criticism(abbhācikkhana). The reason is that the material is with the agony when there is an obsession(ādāna) over the matter as the object of craving(pariggaha) that causes only anguish. A material does not exist with worldly desires if there is no any obsession. In addition, all of the substances were found to have a positive effect by not occurring the causes of desire(lobha), anger(dosa), stupidity(moha), free from desire(alobha), free from anger(adosa), and free from stupidity(amoha), good behavior(Kayāṇakmma) and non-profit-making business (akusalakaamma). Theravada teaches how to get rid of the seven agonies, which is to be removed by observing the object (āsava dassanā pahātabbā), controling mind (āsava saṃvarā pahātabbā), admitting the conditions(āsava paṭisevanā pahātabbā), enduring (Āsava adhivāsanā pahātabbā), avoiding(āsava parivajjanā pahātabbā), and throwing away all the things(āsava vinodanā pahātabbā) and performing (āsava bhāvanā pahātabbā). They must be abolished by practicing constantly. Among them, the way to cope with the desperation that needs to be eliminated by controlling, accepting, and avoiding can be said to be the right way to prevent agony before it occurs. On the other hand, coping with the agony that needs to be abolished by springing, perseverance, abandonment, and execution can be said to be a way to eliminate the agony that has already occurred. Here, clothes, food, shelter, and medicines are all substances that deal with the agony by accepting them. This means that the material is not the object of disgust(abhinibbidā) but rather it sometimes is used as a way to eliminate the agony. Buddhism is not just an idea or a philosophy that considers the mind as important, but it also appears in the teachings of pañca khandha, a Buddhist view of human beings. Buddhism can not be understood or understood without disregarding either side since mind and matter are inseparable relations. However, the bitterness of agony will disappear and finally the real world of happiness (ānandī) when we correctly understand the entity(dabba) of material with insight(paṭivedha) of mind in the Buddhist Elysium. 본 연구는 色(rūpa)이 마음(citta)과 유기적인 관계를 형성하고 있음에도 불구하고 언제 부터인가 마음을 절대시하는 풍토가 조성되어 물질이 마음에 비하여 도외시되고 물질에 대한 연구도 활발하지 못하고 부진한 것이 사실이다. 이런 이유로 물질들이 지닌 특성과 기능, 나타남 등의 內意를 천착을 통해 그 실체를 파악함과 동시에 물질의 중요성을 규명하고 나아가 상좌부 불교의 최종목표인 번뇌를 제거하는데 한 걸음 더 가까이 갈수 있는 새로운 발전 방향을 모색 하고자 함이다. 상좌부 아비담마는 정신계와 물질계의 여러 가지의 법들을 분석하여 그 법들이 어떤 조건하에서 어떻게 전개되어 가는지를 철저하게 깨닫게 해 준다. 여기서는 모든 물질을 지에서부터 수⋅화⋅풍⋅눈⋅귀⋅코⋅혀⋅몸⋅색⋅소리⋅냄새⋅맛⋅여성⋅남성⋅심장토대⋅생명기능⋅영양소⋅허공의 요소⋅몸의 암시⋅말의 암시⋅물질의 가벼움⋅물질의 부드러움⋅물질의 적합함⋅생성⋅상속⋅쇠퇴⋅무상함에 이르기까지 28가지로 분류하고 있다. 이 중에서 지⋅수⋅화⋅풍의 4가지 요소들을 근본물질이라 하고, 나머지 24가지의 물질들을 파생된 물질이라고 한다. 또한 물질들의 특징에 따라 근본물질⋅감성의 물질⋅대상의 물질⋅성의 물질⋅심장의 물질⋅생명의 물질⋅음식의 물질⋅제한의 물질⋅암시의 물질⋅변화의 물질⋅특징의 물질의 11가지 부류로 분류하고 있다. 이 들 중에서 근본물질⋅감성의 물질⋅대상의 물질⋅性의 물질⋅심장의 물질⋅생명의 물질⋅음식의 물질의 7가지는 개별적 성질과 보편적 성질을 모두 지닌 까닭에 위빠사나로 통찰할 수 있다. 또한 이 7가지는 업⋅마음⋅온도⋅음식에서 직접 발생하여 실재하기 때문에 구체적인 물질로 명명된다. 나머지 제한의 물질⋅암시의 물질⋅변화의 물질⋅특징의 물질은 실제로 존재하지 않고 그 성질상 추상적이기 때문에 추상적인 물질로 분류하고 있다. 모든 물질은 특성(adhippāyosa), 역할(rasa), 나타남(paccupaṭṭhāna), 가까운 원인(padaṭṭhāna)들이 드러난다. 이 네 가지는 각각의 법들의 경계를 구분 짓는 요소이다. 이 중에서 특성인 고유성질은 각각의 법들을 분류하고 구분하는 중요한 요소가 된다. 예를 들면 땅의 요소와 물의 요소가 다른 이유는 땅의 요소는 견고성이라는 고유성질을 지니고 있고, 물의 요소는 흘러내림과 점착성이라는 고유성질을 지니고 있기 때문에 땅의 요소와 물의 요소는 다른 법으로 분류하는 것이다. 물질은 업, 마음, 온도, 음식의 네 가지를 원인으로 발생하게 된다. 업과 마음은 유정체의 물질을 발생시키는 원인이 되고, 온도는 모든 유정체와 무정체의 물질을 일으키는 원인이 된다. 음식의 영양소는 모든 유정체의 물질을 일으키는 원인이 된다. 이 네 가지 물질의 발생원인 중에서 업과 마음은 정신적인 측면의 발생 원인자이고, 온도와 음식은 물질적인 측면의 발생 원인자이다. 업은 과거로부터 이어져 오는 소산물로 물질적인 측면의 원인자들 보다 우선한다고 할 수 있기 때문에 모든 물질의 태초 발생 원인은 물질적인 측면보다는 마음에서 일어난다고 할 수 있다. 모든 물질들은 각각이 단독으로 일어나지 못하고 무리지어서 생멸하게 되는데 이러한 물질의 무리를 빨리어로 kalāpa(一束)라고 한다. 이 kalāpa의 최소 단위는 지⋅수⋅화⋅풍⋅색⋅냄새⋅맛⋅영양소의 여덟 가지 물질들이다. 이 여덟 가지를 ‘순수한 팔원소’라고 하고, ‘분리될 수 없는 것’이라는 의미의 빨리어로 avinibbhoga라고 한다. 순수한 팔원소의 구성요소에서 맨 마지막이 영양소이기 때문에 ‘영양소를 여덟 번째로 한 것’ 이라는 의미에서 ojāṭṭhamaka라고도 한다. 번뇌는 인간을 괴로움과 윤회의 근본적인 원인이 되는 것으로 반드시 제거해야할 상좌부의 궁극적 목표라고 할 수 있다. 그러나 色(물질)은 번뇌가 아니다. 또한 물질이 혐오의 대상이 아니고, 벗어나야할 대상도, 비난의 대상도 아니다. 그 이유는 물질은 단지 번뇌를 일으키는 갈애와 취착의 대상으로 물질에 대한 갈애와 취착이 있을 때, 번뇌와 함께 하는 것이지 갈애와 취착이 없는 물질은 번뇌와 함께 존재하지 않는 것이다. 또한 모든 물질들은 貪⋅瞋⋅痴⋅不貪⋅不瞋⋅不痴의 원인을 갖지 않음으로써 善業과 不善業이 생기지 않기 때문이다. 상좌부에서는 번뇌에 대한 대처방법을 제시하고 있는데 곧, 봄으로써 없애야 할 번뇌, 단속함으로써 없애야 할 번뇌, 수용함으로써 없애야 할 번뇌, 감내함으로써 없애야 할 번뇌, 피함으로써 없애야 할 번뇌, 버림으로써 없애야 할 번뇌, 수행으로써 없애야 할 번뇌까지 7가지이다. 이 가운데에서 단속함⋅수용함⋅피함으로써 없애야 할 번뇌의 대처법은 번뇌가 일어나기 전에 예방하는 방법이라 할 수 있다. 반면 봄⋅감내함⋅버림⋅수행으로써 없애야할 번뇌의 대처법은 이미 일어난 번뇌를 제거하는 방법이라 할 수 있다. 여기서 수용함으로써 번뇌에 대처하는 방법의 수용품들(옷, 음식, 주거지, 의약품)은 모두가 물질들이다. 이것은 물질이 혐오의 대상이라기보다는 경우에 따라서는 번뇌를 제거하는 도구로도 활용된다는 것이다. 불교는 마음만을 중요시하거나 절대시하는 사상과 철학이 아니다. 물질도 마음 못지않게 중요하다는 것은 불교의 인간관인 오온의 가르침에서도 여실히 드러난다. 마음과 물질은 유기적인 관계를 유지하고 있기 때문에 어느 한쪽을 도외시하거나 무시해서는 불교를 제대로 이해하거나 파악할 수 없다. 그러나 마음의 통찰과 함께 물질의 실체에 대한 바른 이해가 조화를 이룰 때 번뇌라는 괴로움이 소멸되고 마침내 불교가 추구해온 진정한 행복의 세계가 펼쳐질 것이다.

'물질적 상상력'을 토대로 한 인간의 시간경험 표현 연구 : 연구자의 <물질과 시간의 서(書)> 연작을 중심으로

림천황 상명대학교 일반대학원 2025 국내박사

This paper examines the concept of "material imagination" proposed by Gaston Bachelard (1884–1962) and the phenomenology of images to explore the artistic creation and expressive potential enabled by the material imagination of natural materials in the visual arts. Focusing particularly on stone, the primary material in the researcher’s creative practice, it delves deeply into the relationship between material imagination and human temporal experience, subsequently analyzing the researcher’s series of works titled The Book of Matter and Time. The study contemplates how artists, through the use of “material imagination,” can transcend the surface of materials to comprehend their essence and impart deeper meaning and imaginative qualities within the artistic creation process. Centering on three materials—marble, granite, and jade—the research concretely analyzes the materiality of stone and the "play of matter" that unfolds within it. The unique material properties of stone evoke rich imaginative responses from viewers, stimulating various emotions and poetic imaginings in both creators and audiences alike, thereby facilitating experiential encounters with the flow and transformation of time in sculptural art. For Bachelard, imagination constitutes human dreams, and material imagination operates in two stages. The first stage involves the material characteristics (color, size, texture, etc.) of a substance triggering human imagination; the second sees that imagination reciprocally transform and sublimate the material. Within this process, human labor—or more specifically, the artist’s creative activity—functions as the most effective stimulus for imagination. For instance, the act of carving stone maximizes imaginative engagement as the hands penetrate into the material’s interior and directly perceive its transformations. To elucidate the "play of matter" occurring during marble sculpting, the researcher analyzes Michelangelo’s Slaves series, representative works of the Western Renaissance. Through the processes of “material imagination” and the “play of matter” evoked by marble, Michelangelo transformed the stone from a mere cold substance into a medium conveying vitality and emotion. The researcher assesses that Michelangelo artistically realized the interaction between materiality and spirit by maximizing the material qualities of stone through material imagination. Next, the researcher introduces traditional Chinese stone sculpting techniques through the exemplary work Horse Trampling the Xiongnu(马踏匈奴), analyzing how Eastern sculptors symbolically expressed imperial authority and natural power using the material characteristics of granite. Here, granite transcended its role as a simple material to serve as an artistic tool embodying the cultural concept of “Unity of Heaven and Man.” The work is viewed as a quintessential example of material imagination grounded in the Chinese traditional carving principle of “forming shapes following the momentum”(因势象形). Furthermore, the study provides a detailed introduction to traditional Chinese jade carving artworks and techniques, with special attention to the Qing dynasty jade carving masterpiece Jadeite Cabbage with Insects(翠玉白菜). Insight is offered into the intricate integration of jade’s material imagination and traditional Chinese jade carving methods within this work. The research interprets the traditional Chinese philosophy of “moral transformation through the material”(德性物化) as actualized through the material properties of jade, viewing jade as a symbol embodying ideal personality traits. Chinese jade carvings are thus regarded as cultural products reflecting a unique cultural imagination wherein materiality is integrated with ethics and spirituality. The researcher notes the distinction in primary stone materials used in East and West—granite in the East and marble in the West—observing that Eastern conceptions of materiality imply notions of coexistence and transformation, whereas Western sculptural perspectives tend to reflect conquest-oriented views. While Western sculptures demonstrate deep understanding and skillful application of the materiality and play of stone, Eastern sculptures present distinctive apprehensions of stone’s materiality infused with cultural significance. Philosophical reflections on human temporal experience are undertaken through the lens of Martin Heidegger’s Being and Time and Henri Bergson’s philosophy of life. Heidegger focuses on the relationship between time and being, while Bergson emphasizes the intertwining of life and time. Their thoughts guide renewed contemplation on human existence, time, and the meaning of life, contributing to an expanded philosophical discourse on temporal experience. Building on comparative studies of Eastern and Western artistic creation processes and philosophical reflections on time experience, this research closely examines modern sculptural artworks that effectively embody human temporal experience through the materiality of natural resources, including the oeuvres of Auguste Rodin, Park Min-jung, Urs Fischer, Nel Azvedo, and Bruno Walpoth. The researcher’s creative world actively utilizes the materiality of stone, particularly jade, focusing on artistically expressing the profound meanings inherent in human temporal experience. The series The Book of Matter and Time attempts the materialization of time through jade carving, artistically representing strata of time ranging from ephemeral moments to historical epochs. Each piece reveals the multilayered nature of time in its unique way, guiding the viewer’s aesthetic experience beyond material limitations. Through natural materials as mediators, the researcher’s work abstracts the invisible concept of time into tangible visual and tactile forms. '물질적 상상력'을 토대로 한 인간의 시간경험 표현 연구 -연구자의 <물질과 시간의 서(書)> 연작을 중심으로 본 논문은 가스통 바슐라르(Gaston Bachelard, 1884-1962)가 제시한 ‘물 질적 상상력’ 개념과 이미지의 현상학을 바탕으로, 조형예술에서 자연 재료의 물질적 상상력을 활용한 창작과 예술적 표현 가능성의 확장에 대해 고찰하였다. 특히 연구자의 작품세계의 주요 재료인 돌을 중심으로, 물질적 상상력과 인간의 시간 경험 간의 관계를 심도 있게 탐구하고, 이를 바탕으로 연구자가 창작한 연 작 <물질과 시간의 서(書)>를 분석하였다. 본 연구는 예술가가 ‘물질적 상상력’을 통해 물질의 표면을 넘어서 그 본 질을 이해하고, 예술 창작 과정 속에서 더욱 깊은 의미와 상상력을 작품에 부여 할 수 있음을 고찰하였다. 대리석, 화강암, 옥이라는 세 가지 재료를 중심으로, 돌의 물질성과 그 안에서 펼쳐지는 ‘물질의 유희’를 구체적으로 분석하였다. 돌이라는 자연 재료는 그 특유의 물질적 속성으로 인해 관람자에게 풍부한 상상 력을 불러일으키며, 이는 조각 예술에서 창작자와 관람자 모두에게 다양한 감정 과 시적 상상을 자극함으로써 시간의 흐름과 변화를 체험하게 한다. 바슐라르에게 상상은 인간의 꿈이며, 물질적 상상력은 두 단계로 작동한다. 첫 번째는 재료의 물질적 특성(색, 크기, 질감 등)이 인간의 상상을 유발하는 단 계이며, 두 번째는 그 상상이 다시 물질을 변화시키고 승화시키는 단계이다. 이 과정에서 인간의 노동, 다시 말해 예술가의 창작활동은 상상을 자극하는 가장 효 과적인 방식으로 작동한다. 예컨대, 돌을 조각해 나가는 행위는 상상력을 극대화 하는 구체적 행위로, 손이 물질의 내부로 침투하며 그 안의 변화를 직접 체감하 게 된다. 연구자는 대리석 조각의 과정에서 일어나는 ‘물질의 유희’를 고찰해 내기 위하여 서양 르네상스 시대의 대표적 조각가인 미켈란젤로 부오나로티 (Michelangelo Buonarroti, 1475–1564)의 작품 중 <노예> 연작을 분석하였다. 미켈란젤로는 대리석이 불러일으키는 ‘물질적 상상력’과 ‘물질의 유희’ 과 정을 통하여 돌을 단순한 차가운 물질이 아닌 생명과 감정을 전달하는 매개체로 변모시켰다. 연구자는 미켈란젤로가 물질적 상상력을 통하여 돌의 물질성을 극대 화하고, 물질과 정신의 상호작용을 예술적으로 구현하였다고 평가하였다. 이어서 연구자는 중국 고대 조각 예술의 대표작인 <마답흉노(马踏匈奴)>를 통하여, 중국 전통 돌 조각 기술에 대해 소개하고, 동양의 조각가가 화강암의 물 질적 특성을 통해 제국의 권위와 자연의 힘을 상징적으로 표현하였다고 분석하 였다. 이때 화강암은 단순한 재료를 넘어 ‘천인합일’이라는 문화적 함의를 구 현하는 예술적 도구로 활용되었다. 연구자는 <마답흉노>가 ‘형태를 따라 형상을 만든다.(因势象形)’는 중국 전통 조각 기법을 바탕으로 물질적 상상력을 구현 한 대표적 사례라고 보았다. 다음으로 연구자는 중국 전통 옥조각 작품들과 옥 조각 기법들에 대해 자세 히 소개하고, 특히 청나라 때의 옥 조각 작품인 <취옥백채(翠玉白菜)>에 주목하 면서, 이 작품 속에 옥의 물질적 상상력과 중국 전통 옥 조각 기법이 정교하게 결합되어 있음을 통찰하였다. 그리고 중국 전통의 ‘덕성물화(德性物化)’ 사상 이 옥의 물질적 특성을 통해 구현되고 있다고 보고, 이 떄 옥이 이상적 인격을 구현하는 상징으로 작용하고 있다고 분석하였다. 그리고 중국 전통 옥 조각 작품 들을 동양에서 물질을 윤리와 영성의 통합으로 인식하는 문화적 상상력의 산물 들이라고 평가하였다. 연구자는 동양은 주요 석재로써 강암을 사용하고, 서양은 대리석을 사용하 는 점에 주목하고, 동양의 경우 물질에 대한 관념이 공생과 전환의 개념을 내포 하고 있으며, 서양의 경우 정복 중심의 조각관을 보인다고 고찰하였다. 또한 서 양의 조각 작품에서는 돌의 물질성에 대한 깊은 이해와 물질적 유희의 교묘한 응용을 볼 수 있고, 동양의 조각 작품에서는 돌의 물질성에 대한 독특한 파악과 문화적 의미를 표현하고 있음을 통찰하였다. 본 논문은 마르틴 하이데거(Martin Heidegger, 1889-1976)의 『존재와 시 간』과 베르그송의 생명철학을 통해 인간의 시간 경험에 대한 철학적 고찰을 시 도하였다. 하이데거는 시간과 존재의 관계에 주목하였고, 베르그송은 생명과 시 간의 얽힘에 초점을 맞추었다. 이 두 사유는 인간이 시간과 존재, 삶의 의미를 새롭게 사유하도록 이끌며, 시간 경험에 대한 철학적 사고를 확장시키는 데 기여 한다. 본 연구는 조형예술의 창작과정에 대한 동서양 비교 연구와 인간의 시간 경 험에 대한 철학적 사유의 기반 위에, 자연 재료의 물질성을 활용하여 인간의 시 간 경험을 효과적으로 형상화한 현대 조형예술작품의 사례로써, 오귀스트 로댕, 박민정, 우르스 피셔, 넬 아즈베도, 브루노 왈포트의 작품 세계를 심층적으로 고 찰하였다. 연구자의 창작세계는 돌, 특히 옥이라는 자연재료의 물질성을 적극 활용하 여, 인간의 시간경험에 내재된 깊은 의미를 예술적으로 표현하는 데 초점을 맞추 었다. <물질과 시간의 서> 연작은 옥조각을 통해 시간의 물질화를 시도하며, 찰 나의 순간부터 역사적 시간에 이르는 시간의 층위를 예술적으로 구현했다. 각 작 품은 시간의 다층적 본질을 고유한 방식으로 드러내며, 관람자의 미적 체험을 물 질적 한계를 넘어선 차원으로 이끌었다. 연구자의 작품세계는 자연재료를 매개로 시간이라는 비가시적 개념을 시각적이고 촉각적인 실체로 추상화하여, 관람자가 시간과 존재, 삶에 대해 근원적으로 사고하고 성찰할 수 있도록 이끌었다. 키워드: 물질적 상상력, 물질의 유희, 가스통 바슐라르, 석 조각, 중국 전통 옥 조각 기법, 마르틴 하이데거, 앙리 베르그송, 인간의 시간 경험, 존재와 시간, 기 억과 지속, 생명철학, 미켈란젤로 부오나로티, 오귀스트 로댕, 박민정, 우르스 피 셔, 넬 아즈베도, 브루노 왈포트

충청도 지역 암석 내 자연방사성물질 함유광물의 광물학적 특성 및 함유실태

이예진 전남대학교 2023 국내석사

Naturally occurring radioactive materials (NORMs) may contain any of the primordial radionuclides or radioactive elements as they occur in nature, such as radium (226Ra), uranium (238U), thorium (232Th), potassium (40K), and their radioactive decay products, such as radium and radon (222Rn). It is important to understand their distribution characteristics because they exist in small amounts in rocks, soil, and groundwater and decay while emitting alpha, beta, and gamma rays. The purpose of this study was to investigate the mineralogy, and geochemical characteristics and forms of naturally occurring radioactive materials formed in representative rocks distributed throughout Chungcheong province. The study area includes dwellings of relatively high indoor radon concentration nationwide, and the uranium deposits in a black slate of the ogcheon belt. In this study, igneous rocks (n=51), metamorphic rocks (n=41), and sedimentary rocks (n=8) were sampled to examine mineralogy, geochemistry, and concentrations of naturally occurring radioactive materials within rocks distributed in Chungcheong province. The mineralogy and texture were observed with polarization light microscope (PLM). And mineralogical and chemical composition of rock samples was identified by X-ray diffraction analysis (XRD) and X-ray fluorescence analysis (XRF). Gamma-ray spectroscopy was used to measure the concentrations of NORMs, and electron probe micro analysis (EPMA) was also used to analyze the form and chemical composition of U- and Th-containing minerals. The geology of Chungcheong province is mainly composed of sedimentary originated metamorphic rocks (i.e., the Oogcheon belt), granitoid, and limestone. Naked eyed observation PLM, XRD, and XRF analyses of the rocks sampled were used to classify rocks. Sedimentary rocks sampled include sandstone, conglomerate, limestone, and etc. Igneous rocks sampled are biotite granite, phophyric granite, granite diorite, pegmatite, and etc. Metamorphic rocks sampled are slate, phyllite, banded gneiss, mica schist, and granite gneiss, and etc. Halos, traces of radioactive decay, were mainly observed in biotite and accessory minerals such as zircon, allanite, and others because NORMs are substituted and existed in these minerals. The average content of 226Ra, 232Th, and 40K within the rocks sampled was 48.6 Bq/kg, 74.2 Bq/kg, and 1,066 Bq/kg respectively. And the average of radiation concentration index (RCI) of the rocks sampled was 0.89. Concentrations of NORMs were in the order of igneous, metamorphic, and sedimentary rocks. The average concentration of 226Ra, 232Th, and 40K and the RCI of the igneous rocks sampled were 55.5 Bq/kg, 84.6 Bq/kg, 1,192 Bq/kg, 1.01, respectively. Biotite granite contained the highest concentration of 226Ra (129.6 Bq/kg), 232Th (185.3 Bq/kg), and RCI (1.84) and granite gneiss contained highest concentration of 40K (2,041 Bq/kg). Among 100 rocks sampled, 33 rock samples exceeded the recommended RCI (1) and 23 samples of them were classified as igneous rocks. Among granitoid, the average concentration of 226Ra and 232Th of the Cretaceous granite was 65.9 Bq/kg, 101.0 Bq/kg, and that of 40K of the Jurassic granite was 1,253 Bq/kg, respectively. The average of RCIs of Cretaceous and age-unknown granites were 1.12 and 1.04, respectively. Among metamorphic rocks, the average concentration of 226Ra of slate and phyllite was 46.2 Bq/kg, and the concentrations of 232Th and 40K, and the average RCI of gneiss were 68.6 Bq/kg, 1,230 Bq/kg, and 0.90, respectively. Clastic and nonclastic sedimentary rocks showed varied concentrations of NORMs and RCI, and clastic sedimentary rocks usually contained high concentration of NORMs and RCI. Among granitoid, 40K is high when it has higher concentration of K2O in rock and 226Ra , 232Th are high if the concentration of SiO2 is abundant at the end of magma differentiation. EPMA analyses of rocks containing high concentration of NORMs showed monazite, fergusonite, and thorite are major U- and Th-containing minerals. U- and Th-substituted accessory minerals include titanite, zircon, and xenotime. In metamorphic rocks, U- and Th-containing minerals include monazite and thorite and U- and Th-substituted accessory minerals are xenotime, zircon, and allanite. In sedimentary rock, monazite is a Th-containing mineral. 자연방사성물질이란 방사성 핵종인 우라늄(238U), 토륨(232Th), 포타슘(40K), 라듐(226Ra) 등과 방사성 붕괴 생성물인 라듐(226Ra) 및 라돈(222Rn) 등과 같이 자연에서 발생하는 방사성원소를 포함할 수 있는 물질이다. 이들은 암석, 토양, 지하수 내에 소량으로 존재하고 있으며 붕괴하면서 α-선, β-선, γ-선을 방출하기 때문에 체계적인 조사를 통해 국내의 자연방사성물질 분포특성과 이를 통해 관리방안을 수립하는 것이 필요하다. 기존에 행해진 연구로는 고농도의 자연방사성물질 암석과 토양, 지하수 내 자연방사성물질(라듐, 라돈 등) 분포에 집중되어 있다. 하지만 암석이 풍화되어 토양과 지하수로 가기 때문에 다양한 암종의 자연방사성물질의 분포 특성에 관한 연구가 필요하다. 충청도의 실내라돈농도는 전국에서 높은 편에 속하며 옥천층군 내 우라늄광상이 분포한다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 충청도 전 지역에 분포하는 대표적인 암석에서 산출되는 자연방사성물질의 함유실태와 광물학적, 지화학적 특성 및 존재형태를 규명하고자 한다. 충청남도의 지질은 변성퇴적암류와 이를 관입하는 화강암류 및 국부적으로 존재하는 옥천누층군의 점토기원변성암류, 충청북도의 지질은 변성퇴적암류와 옥천층군, 고생대의 석회암층군 그리고 이들을 관입하는 대보관입암류가 주를 이룬다. 옥천누층군 내 흑색점판암과 탄질점판암 내에 우라늄 함유광물로 토라이트, 토루타이트, 우라니나이트, 에카나이트, 브래너라이트, 코피나이트 등의 광물들이 존재하며 저품위 우라늄 광화대가 분포하고 있다고 보고되었다. 충청도 전역에서 지역을 대표할 수 있는 암석을 선정하여 퇴적암(8개), 화성암(51개), 변성암(41개)을 포함한 총 100개의 암석시료를 채취하였다. 채취한 암석들 중 일부 시료의 박편을 제작하고 편광현미경(PLM)으로 구성광물 및 조직을 관찰하였으며, 파우더 처리한 시료를 X-선 회절분석(XRD)과 X-선 형광분석(XRF)을 통해 주 구성광물과 주 구성원소을 확인하였다. 자연방사성물질의 핵종감별과 함량을 확인하기 위하여 감마선 분광 분석과 우라늄, 토륨 함유광물의 형태와 화학조성을 분석하기 위한 전자탐침현미분석(EPMA)를 실시하였다. 채취한 시료를 육안관찰, PLM과 XRD, XRF 분석을 통해 암종을 확인한 결과, 퇴적암은 사암, 역암, 석회암, 화성암은 흑운모화강암, 반상화강암, 화강섬록암, 페그마타이트 등, 변성암은 점판암, 천매암, 호상편마암, 운모편암, 화강편마암 등으로 분류되었다. PLM 분석 결과, 흑운모와 부 구성광물(저어콘, 갈렴석 등)에서 방사성물질의 붕괴 흔적인 방사성환(halo)이 관찰되었다. 이는 운모류와 부 구성광물에 자연방사성물질이 치환되어 존재하기 때문으로 사료된다. 감마선 분광 분석 결과, 전체 암석의 평균함량은 226Ra에서 48.6 Bq/kg, 232Th에서 74.2 Bq/kg, 40K에서 1,066 Bq/kg, 방사능 농도 지수는 0.89로 나타났다. 226Ra, 232Th, 40K의 평균함량과 방사능 농도 지수는 모두 화성암(55.5 Bq/kg, 84.6 Bq/kg, 1,192 Bq/kg, 0.99)에서 높게 나타났다. 흑운모화강암에서 226Ra(129.6 Bq/kg), 232Th(185.3 Bq/kg), 방사능 농도 지수(1.84), 화강편마암에서 40K(2,041 Bq/kg)가 가장 높게 나타났다. 전체 암석 100개 중 33개가 방사능 농도 지수 건축자재 권고기준치인 1을 넘었으며, 그 중 23개가 화성암으로 나타났다. 화강암에서 라듐, 토륨의 평균함량과 방사능지수의 평균값은 백악기(65.9 Bq/kg, 101.0 Bq/kg, 1.12), 포타슘의 평균함량은 쥐라기(1,253 Bq/kg)가 높게 나타났다. 백악기와 시대미상 암석의 방사능 지수 평균은 1.12과 1.04로 1을 넘는 것으로 확인되었다. 변성암에서 226Ra의 평균함량은 점토기원변성암류(46.2 Bq/kg), 232Th, 40K의 평균함량, 방사능 농도 지수의 평균은 편마암류(68.6 Bq/kg, 1,230 Bq/kg, 0.90)가 높게 나타났다. 퇴적암은 쇄설성 암석이 비쇄설성 암석과 큰 차이를 보였으며 훨씬 높게 나타났다. 화강암 내 K2O의 함량이 많을수록 40K의 함량도 높게 나타났으며, 분화 후기에 부화되는 SiO2 함량이 많을수록 자연방사성물질의 함량도 높게 나타났다. 방사성물질 함량이 높은 일부 암석의 EPMA 분석 결과, 방사성물질 함유 부 구성광물은 화성암에서 우라늄, 토륨 함유광물인 모나자이트, 퍼거소나이트, 토라이트와 우라늄, 토륨이 일부 치환되어 존재하는 티타나이트, 저어콘, 제노타임이 산출되었다. 변성암에서는 우라늄, 토륨 함유광물인 모나자이트, 토라이트, 그리고 일부 치환되어 존재하는 제노타임, 저어콘, 갈렴석의 형태로 산출되었다. 퇴적암의 사암에서는 토륨을 함유하고 있는 모나자이트가 산출되었다. 연구지역의 암석 내 자연방사성물질 함량은 특히 화성암에서 기존에 연구된 국내 화성암, 변성암 지역보다 상대적으로 높은 함량의 226Ra, 232Th, 40K, 방사능 농도 지수를 가지고 있었다. 또한 PLM 분석시 방사성환이 비교적 많은 암석에서 자연방사성물질 함량이 높게 나타났으며, 우라늄과 토륨 함유광물의 존재형태는 주로 흑운모, 부 구성광물 내 방사성환(halo)의 포유물로 존재하거나 암상마다 다양한 형태로 존재하였다. 주로 흑운모 내에서 발견되는 방사성환(halo)이 많을수록 자연방사성물질 함량이 높게 나타나는 이유는 암석이 결정화될 때 원자직경이 큰 방사성원소가 결정내로 들어가지 못하고 운모류 내에 존재하는 것으로 판단되었다. 따라서, 암석 내 자연방사성물질 연구를 위해서 암석의 구성광물, 화학조성 등 지질학적, 지화학적 특성을 분석하는 것이 중요할 것으로 사료된다.

괴산·금산 지역 암석·토양의 자연방사성물질 함유실태 및 광물학적 특성

최은유 전남대학교 대학원 2020 국내석사

자연방사성물질은 자연으로부터 유래하는 방사성 핵종(238U, 232Th, 40K, 222Rn, 226Ra)을 함유하는 물질로 암석, 토양, 지하수 등에 존재한다. 이들은 핵분열을 통해 붕괴되는 과정에서 방사선을 방출하기 때문에 사람을 포함한 동식물의 체내에 유입될 경우 세포질 변형 및 염색체 손상 등의 우려가 있다. 따라서 자연방사성물질의 함량과 분포 특성을 조사하는 것은 생물체의 건강한 서식 환경을 확보하고 자연방사성물질 제어 및 관리 체계를 구축하는데 필수적이다. 지금까지 국내에서 수행된 자연방사성물질에 대한 연구는 암석 또는 토양 내 우라늄과 토륨의 함량 조사, 자연방사성물질 산출에 대한 기반암의 영향, 지하수 내 라돈 등이 보고되었다. 그러나 토양이 암석의 풍화산물임에도 불구하고 암석과 토양 간의 자연방사성물질의 함유량과 존재 형태 등을 비교한 연구는 미비한 상태이다. 따라서 본 연구의 목적은 충북 괴산·충남 금산 지역 암석과 토양의 광물학적 및 지구화학적 특성을 통한 자연방사성물질 존재형태와 상관관계를 규명하고, 이와 더불어 토양 내 라돈 함량과의 비교를 통해 암석과 토양 환경에서 자연방사성물질의 분포와 거동 특성을 알아보고자 하였다. 연구지역의 지질은 열수 변질 작용을 받은 변성퇴적암류와 관입된 화강암류가 주를 이루고 있다. 연구를 위해 흑색점판암 내지 흑색천매암, 그리고 탄질 점판암을 포함한 변성퇴적암 13개와 주변의 토양 13개 씩, 총 26개 시료를 채취하였다. 암석 시료는 편광현미경(PLM)의 박편관찰을 통해 구성 광물 및 조직을 관찰하였고, 이 외에는 토양 시료와 함께 X-선 회절 분석(XRD), X-선 형광 분석(XRF), CHNS 원소분석(CHNS EA), 유도 결합 플라즈마 질량분석(ICP-MS)을 실시하여 주구성광물과 성분의 특성 및 미량원소의 함량을 확인하였다. 또한, 암석과 토양은 전자탐침현미분석(EPMA)을 통해 함우라늄 및 함토륨 광물의 존재와 화학조성을 확인하였다. 추가적으로 토양 가스 내 라돈과 토론 농도 측정을 통해 암석 및 토양 내 자연방사성물질 분포와의 상관성을 알아보았다. 연구지역의 암석들은 편광현미경 관찰에서 대부분 광물입자가 한 방향으로 배열된 변성작용의 특징이 관찰되었으며, 일부 시료에서 파랑벽개 및 방사성물질의 붕괴 흔적인 할로(halo)가 관찰되어 자연방사성물질 함유 가능성을 나타냈다. 암석 시료들의 구성광물은 주로 석영, 운모, 녹니석, 장석이며, SiO2와 Al2O3 함량 순으로 높게 나타났다. 토양 시료들의 pH는 약 3.6~6.9의 범위를 가지며 토성은 양질사토에서 점토의 범위로 다양하게 나타났다. 토양의 주구성 광물은 석영, 운모, 장석, 녹니석, 일라이트, 각섬석, 질석, 고령석으로 나타나 기반암에 포함된 1차 광물들과 이들이 풍화되어 형성된 2차 광물들로 구성되어 있었다. 토양의 주구성 성분도 암석과 유사하게 SiO2와 Al2O3 함량 순으로 높고, 색이 어두운 시료는 철(Fe2O3)와 탄소(C)의 함량이 높은 특징을 나타냈다. 이를 통해 암석과 토양은 광물학적 및 지화학적 특성의 관련성이 높으며, 주구성 광물 및 성분으로는 자연방사성물질이 검출되지 않아 광물의 미세구조와 미량원소 분석, 그리고 토양가스 분석으로 자연방사성물질의 특성을 확인하였다. 그 결과, 암석 내 우라늄과 토륨의 평균 함량은 각각 7.2 mg/kg, 16.8 mg/kg이며 우라늄의 함량이 36.9 mg/kg으로 가장 높게 나온 시료(CB-R-5)는 탄소(10.8%), 바나듐(>1000 mg/kg), 몰리브덴(84.3 mg/kg), 크롬(2190 mg/kg)도 다른 시료들에 비해 상대적으로 높은 함량을 나타냈다. 토양시료의 경우에도 우라늄과 토륨의 평균 함량은 각각 7.9 mg/kg, 18.7 mg/kg로 나타나 암석과 평균 함량이 유사한 특징을 보였다. 이를 통해 암석과 토양 내 토륨은 우라늄보다 2배 이상 높은 함량으로 산출되며, 암석과 토양간의 우라늄 및 토륨 함량은 약한 양의 상관관계가 있음을 확인하였다. 자연방사성물질의 함량이 높았던 시료만 선택하여 EPMA 분석을 실시한 결과, 암석 내 함우라늄 및 함토륨 광물로는 주로 토라이트(thorite)와 모나자이트(monazite)가 확인되었고 우라늄 함량이 높은 시료(CB-R-5)에서만 우라니나이트(uraninite)가 포함된 것으로 나타났다. 반면 토양시료에서는 모나자이트만 산출되며, 탄질의 산성토양에서 우라늄 함량이 높은 경향을 보였다. 금산 6개 지역의 토양 가스 내 라돈과 토론 농도를 측정한 결과, 라돈은 5,370~75,600 Bq/m3, 토론은 12,717~23,050 Bq/m3으로 각각 농도의 범위가 큰 것으로 나타났으며, 그 중 2개 지역은 라돈가스 위험기준치를 초과하는 수준으로 적절한 관리가 필요할 것으로 판단되었다. 그러나 라돈과 토론은 토양 내 모핵종인 우라늄 및 토륨 함량과의 상관성은 거의 없는 것으로 나타났다. 따라서 괴산과 금산 지역의 자연방사성물질은 미량이지만 암석과 토양 내 다양한 광물 형태로 존재하며, 토륨의 함량이 우라늄보다 더 많은 특징을 보였다. 암석-토양 간의 자연방사성물질 광물의 형태와 함유 분포 양상에는 유사성이 있었으나 암석-토양 내 방사성 원소들 간의 함량에는 뚜렷한 상관성을 나타내지 않았다. 이는 암석의 풍화 정도나 지하수로의 용출과 같은 지질학적 특징에 영향을 받을 수 있고, 토양에서는 공극의 크기 및 수분 함량 등이 대기로의 라돈 가스 배출에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 그러므로 암석-토양 내 존재하는 자연방사성물질의 존재 형태는 상호 관련성이 높으나, 각 원소들의 함량 간 상관성은 환경지질학적 특성에 따라 크게 달라질 수 있음을 시사한다. Natural occurring radioactive material (NORM) is material naturally found in the environment that contains radioactive elements, such as uranium (U), thorium (Th), and potassium (K) and any of their decay products, such as radium (Ra) and radon (Rn). Among them, radon (222Rn) is a cancer-causing gas and is a radioactive material that needs to be investigated and managed. The production of radon depends on the concentration of the immediate parent isotopes in the rock and soil because radon is produced continuously by the decay of longer-lived nuclides such as uranium and thorium found in minerals. Although the geological property including parent isotopes and the radon concentration of soil are correlated with the distribution of NORMs, few studies have investigated their correlations in Korea. Therefore, the objectives of this research were to examine the distribution of natural radioactive materials through mineralogical and geochemical properties of rocks and soils in Goesan and Geumsan areas, and to investigate the correlation between them. Goesan and Geumsan, the study areas, are mainly composed of metamorphic sedimentary rocks subjected to hydrothermal alteration and granite intrusion. For investigation, the metamorphic sedimentary rocks and surrounding soils were collected from 13 different sites, respectively. PLM, XRD, XRF, CHNS, ICP-MS analyses were used to characterize mineral assemblages, mineralogical and geochemical characteristics. To characterize NORM, EPMA was also used to observe the minerals containing uranium and thorium in rocks and soils. The content of radon in the soil gas was measured using the DURRIDGE RAD7 radon detector. In the rocks, mineral particles showed the features of metamorphism, such as arrangement in one direction or a zonal crenulation cleavage. And also the halo which is a trace of decay of radioactive material was observed by PLM. The minerals in the rocks were mainly quartz, mica, chlorite and feldspar, and SiO2 (69.2%) and Al2O3 (17.7%) were the major components. As soil features, the pH of the soils ranged from 3.6 to 6.9, and the pH values tended to decrease as the soil location approached the intrusive granite. Soil textures varied from loamy sand to clay. The soils consisted of quartz, feldspar, chlorite, hornblende, as well as secondary minerals such as illite, vermiculite and kaolinite formed by weathering. The major constituents of soils were SiO2 (66.5%) and Al2O3 (17.2%), similar to rocks, and the Fe and C contents were high in dark soils. As such, there were no NORMs associated with the major minerals and constituents of the rocks and soils, indicating that NORMs were present in trace amounts. The ICP-MS analysis showed that the rocks contained avg 7.2 mg/kg and 16.8 mg/kg of U and Th, respectively. In particular, CB-R-5 containing the highest U (36.9 mg/kg) had high contents of C (10.8%), V (>1000 mg/kg), Mo (84.3 mg/kg), and Cr (2190 mg/kg). In the case of soils, the average contents of U (7.9 mg/kg) and Th (18.7 mg/kg) were similar to those of rocks. EPMA analysis of rock samples containing high U and Th showed that the elements existed in mineral forms such as uraninite, thorite, and monazite. On the other hand, in the soil samples, natural radioactive materials were observed only in the form of monazite. As gaseous NORMs, radon and thoron in Geumsan soils were measured to investigate the correlation between the NORMs of rocks and soils. The radon (222Rn) and thoron (220Rn) ranged from 5,370 to 75,600 Bq/m3 and from 12,717 to 23,050 Bq/m3, respectively, with a large range of concentrations. However, radon and thoron showed little correlation with the concentrations of uranium and thorium, the parent species in the soils. Therefore, although the amount of NORMs in Goesan and Geumsan areas was small, they existed in various mineral forms in rocks and soils, and the content of thorium was higher than that of uranium. In addition, there were similarities in the form and distribution of the radioactive minerals between rocks and soils, but there was no clear correlation between the contents of radioactive elements. This may be influenced by geological characteristics such as the weathering of rocks or leaching of NORM into groundwater, and it is believed that the pore size and water content in the soil may affect radon gas emissions to the atmosphere. Therefore, although the forms of the radioactive materials in the rocks or soils are closely related to each other, the correlation between the contents of each element may vary greatly depending on the environmental geological conditions.

물질의 상태와 상태 변화에 대한 초등학교 3학년 학생들의 개념 연구

박은주 한국교원대학교 교육대학원 2011 국내석사

이 연구는 초등학교 3학년 학생들이 처음 배운 물질의 세 가지 상태를 어떻게 구분하고 있으며 아직 배우지 않은 물질의 상태 변화에 대하여 어떻게 이해하고 있는지를 조사하고 그 원인이 무엇인지 파악함으로써 물질의 상태와 상태 변화에 대한 이해를 돕는데 목적을 두고 있다. 교사들은 고체 상태에 대하여 교과서에서 제시한 모양 변화의 유무로 지도하였으나 학생들은 교과서적 분류 기준인 모양 변화 대신에 스스로 만들어낸 기준인 형태의 유무와 단단함의 유무로 응답하는 경향이 높았다. 그리고 액체 상태에 대해서는 형태의 유무, 유동성의 유무, 대표성을 띠는 대상 등 다양한 기준을 가지고 있었다. 그리고 교사들도 교과서의 분류 기준인 모양 변화의 유무 이외에 학생들과 같은 다양한 분류 기준을 동시에 가지고 있는 것으로 확인되었다. 기체 상태의 경우 교과서에 대표성을 띠는 대상인 공기를 제시할 뿐 기체 상태에 대한 분류 기준을 제시하지 않았으며 교사와 학생들도 기체 상태에 대한 정확한 분류 기준이 없는 것으로 나타났다. 학생들의 물질의 상태 변화에 대한 정답률은 융해, 응고, 끓음, 증발, 승화(고체에서 기체 상태), 응결, 승화(기체에서 고체 상태) 순으로 높게 나타났다. 액체 상태와 관련된 현상을 기체 상태와 관련된 현상보다 잘 알고 있는 것을 알 수 있었다. 또 고체, 액체 상태에서 기체 상태로 변하는 현상을 반대의 현상보다 잘 알고 있다는 것을 알 수 있었다. 그리고 학생들은 물질의 상태 변화에서 나타나는 물질의 상태에 대하여 여전히 다양한 분류 기준을 가지고 있었고 기체 상태와 관련해서는 분류 기준이 없는 경우도 많이 나타났다. 결론적으로 학습 전에 학습자가 선개념으로 가지고 있는 물질의 상태에 대한 분류 기준을 파악하고 갈등 상황을 제공해줌으로써 인지 갈등을 일으켜 자신이 가지고 있는 분류 기준을 버릴 수 있는 단계를 제공해주지 않으면 교과서에 제시된 분류 기준이 학습되는 것이 어려움을 확인할 수 있었다. 또한 교사가 불분명한 분류기준으로 지도할 경우나 교과서에서 분류기준을 명확히 제시하지 않는 경우에도 물질의 상태에 대한 학습자의 혼란이 커질 수 있음을 확인하였다. 이러한 문제가 해결되어야 물질의 상태에 대한 학습 효과는 높아질 것이라고 생각된다. 또한 4학년에 배울 상태 변화에 대한 선개념 조사 결과 3학년 때 물질의 상태에 대한 분류 기준을 명확히 가지지 못하면 상태 변화에 대한 학습에 어려움을 야기할 가능성이 있음을 확인하였다.

잔류의약물질 배출경로 추정 대안설정에 관한 연구 : A study on the alternative establishment of the residual drug discharge route

이동훈 서울시립대학교 2017 국내석사

의약품은 인간뿐만 아니라 동물 등 축산에도 광범위하게 사용되고 있으며 사용량이 매년 증가하는 추세로 최근 의약물질이 환경 중에 잔류하는 오염물질로서 주목 받으며 사회적으로 이슈화 되고 있다. 처음으로 유럽에서는 잔류의약물질이 환경오염물질로 거론되었으며 하수처리장, 폐수처리장 등에서도 잔류의약물질이 검출된 것으로 보고되고 있다. 하·폐수에서 검출되는 의약물질은 일반적으로 원료 생산 공장에서 폐기 및 부산물의 폐수로 유입, 가정에서 사용 및 폐기로 인한 배출, 개인 치료를 통한 배설물 등에 의한 배출, 제약회사의 무분별한 폐기, 동물사료에 포함된 후 축산 폐기물, 배설물에 의한 배출 등 다양한 경로를 거쳐 유입가능성이 있는 의약물질은 기존의 하·폐수 처리장의 공정으로는 일부만 처리된 채, 어떤 의학물질은 전혀 처리되지 않으며 심지어 처리효율을 저하시키는 물질도 있다. 이렇게 미처리 또는 불안전하게 처리된 의약물질은 환경 중 방류되어 수계 내 존재하게 된다. 이는 사람이나 동물들에게서 비정상적인 생리학적 과정이 일어나고 생식 또는 번식기관의 손상, 발암성 위험증가는 물론 내성항생 박테리아의 발달 등 인간과 생태계에 대단히 잠재적인 영향을 미치게 된다. 국내에서의 환경 중 의약품에 대한 규제기준은 없는 상태이며 의약품의 노출실태에 대한 체계적인 조사 역시 부족하며, 단순히 하수처리장의 잔류의약물질 오염총량측면적 대량 발생으로 다른 점오염원에 대한 관심과 그에 대한 대책이 부재했었다. 이에 본 연구에서는 환경부 및 공공부문에서 조사/보고 하였던 4대강 잔류의약물질 데이터와 하수처리 방류수, 제약폐수처리 방류수, 축산폐수처리 방류수 잔류의약물질 농도/특성을 분석하여 배출경로 추정방법을 제시하고 배출경로 추정을 통한 점오염원 예측 flow diagram을 작성하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째로 인체용, 동물용, 인체/동물용으로 주요 잔류의약물질의 발생원을 구분하고 체류 잔류의약물질 중 위해 우려 의약물질 선정을 위한 선정경로 조건분석을 통해 배출원 경로추정 대상 잔류의약물질을 선정하였다. 둘째로 선정된 배출원 경로추정 대상 잔류의약물질을 통해, 4대강 등 수계 내 존재하는 의약물질에 대한 고농도 잔류의약물질의 배출원을 추정하였다. 셋째로 잔류의약물질 및 배출원 특성을 이용하여 수계 내 잔류의약물질의 배출원 경로를 파악하고 점오염원에 대한 농도를 저감시키기 위한 주요 배출원 경로추정 flow diagram을 작성하였다. 본 연구를 통해 수계 내 유해 위험 잔류의약물질 검출 시 잔류의약물질에 대한 배출원을 추정하여 각 배출원의 처리공정 및 처리효율 등 개선을 통해 생태계와 인간 모두에게 끼치는 잔류의약물질에 대한 부정적 영향을 저감하는데 도움이 되는 기초자료로 활용되기를 바란다. Medicines are used extensively not only in humans but also in animal husbandry, with increasing usage every year. Medicinal substances are attracting attention as a pollutant that remains in the environment in recent years, and it is becoming a social issue. For the first time in Europe, it has been reported that residual medicinal substances are regarded as environmental pollutants and residual medicinal substances are also detected in sewage treatment plants and wastewater. Medicinal substances detected in sewer and wastewater are generally discharged from raw material production plants to wastewater from waste materials and by-products, exhausted from use and disposal at home, discharged by excretion through personal treatment, indiscriminate disposal by pharmaceutical companies. The medicinal materials that are likely to enter through various routes such as after-harvest livestock wastes and fecal emissions are only partially processed in the existing wastewater treatment plants, no medical substances are processed at all, and even the treatment efficiency is lowered. This can have a profound effect on humans and ecosystems, including abnormal physiological processes in humans and animals, damage to reproductive or reproductive organs, and increased risk of carcinogenesis as well as development of resistant antibiotic bacteria. In Korea, there is no regulatory standard for medicines in the domestic environment, and there is a lack of systematic investigation on the actual condition of drug exposure, and there was no interest in other point sources and countermeasures due to the large-scale occurrence of residual drug substance in the sewage treatment plant. In this study, we analyzed the concentration and characteristics of the four major river medicinal substances surveyed and reported by the Ministry of Environment and the public sector, analyzed the concentration and characteristics of sewage treatment effluent, pharmaceutical wastewater treatment effluent, The flow diagram of the point pollution source through estimation is prepared and the results of the study are as follows. First, we classify the sources of major residual drugs for human, animal, and human and animal, and select residual drug substance to be estimated for source route through analysis of selected path conditions for selecting drug substance of concern for residues. Secondly, we estimated the sources of high - level residual medicinal substances for the medicinal substances present in the four - river water system through the selected residual medicinal substances. Third, a flow diagram for predicting the main source route for the reduction of concentration to the point source was prepared by using the residual drug substance and source characteristics to identify the source route of the residual drug substance in the water system. This study estimates the sources of residual medicinal substances in the case of hazardous chemical residues in the aquatic environment and manages the treatment process and treatment efficiency of each source to reduce the adverse effects on residues in both ecosystems and humans. Key words : Residual medicinal substance

유해화학물질소송에서 역학연구결과를 통한 인과관계의 판단

유지수 서울대학교 대학원 2024 국내석사

요약(국문초록) 사람의 건강이나 환경에 좋지 아니한 영향을 미치거나 미칠 우려가 있는 물질을 통칭하여 유해화학물질이라 한다. 타인이 배출한 유해화학물질로 인한 생명 또는 신체상 침해에 대한 불법행위책임을 묻는 유해화학물질소송의 경우에는 가해자의 과실 및 그 과실과 피해발생 간의 인과관계 입증이 매우 어렵다는 특징이 있다. 그럼에도 불구하고 일반 불법행위의 법리에 따라 과실 및 인과관계에 관한 증명책임을 피해자인 원고가 부담하도록 한다면, 피해자의 구제가 막히게 된다는 우려가 있다. 유해화학물질소송은 현대사회에 있어 필연적 위험에 대한 것이기에 피할 수 없다. 그렇다면 피해자의 적절한 손해보전 및 행위자에 대한 예방적 기능의 적절한 수행을 위하여 손해배상책임의 기준이 적절하게 마련되어야 한다. 본 연구에서는 유해화학물질과 그로 인한 생명 및 건강 침해 사이의 인과관계를 적절히 파악하고자, 유해화학물질소송에서 증거자료로 빈번히 제출되는 역학연구결과를 인과관계 증명에 있어 어떻게 파악하면 좋을지 탐구하였다. 유해화학물질과 그로 인한 생명 및 건강 피해 사이의 인과관계를 밝히는 것은 자연과학적·의학적 이해에 기초를 두고 있다. 이에 본 연구에서는 과학적 방법론과 소송에서의 사실인정 및 판단의 차이를 검토하고, 과학적 증거의 증명력 판단 기준을 살펴보았으며, 역학연구에 있어 인과관계를 추론하는 과정을 정리하였다. 그리고 이와 같은 이해를 바탕으로 한국, 미국, 일본의 유해화학물질소송 판례와 논의를 살펴보았다. 과학적 방법론과 소송에서의 사실인정의 가장 큰 차이는 판단 시점과 대상에서 나타난다. 과학적 방법론의 관심사는 역학으로 예를 들면 일반적 인간집단이 해당 유해화학물질에 노출되었을 때 해당 유해화학물질에 노출되었을 때 그 질병이 발생할 수 있는 것인지에 관한 일반적 인과관계를 무한대의 시간에 걸쳐 알아내고자 하는 것이라면 소송에서의 사실인정은 원고 개인의 질병이 해당 유해화학물질로 인한 것인지, 즉 개별적 인과관계를 소송이 제기된 시점에 신속하게 판단하는 것이다. 따라서 이러한 불일치를 고려할 때 과학적 증거에는 어느 정도의 불확실성이 발생할 수 밖에 없으며, 법관은 이를 감안하여 최선의 판단을 내려야 한다. 과학 자체가 가지고 있는 불확실성은 차별적으로 취급하는 것이 합리적이다. 대법원이 DNA분석을 통한 유전자 검사 등의 과학적 증거가 법관의 판단에 대하여 구속력을 가진다고 보듯이, 문제가 되는 지표를 직접 측정할 방법이 존재하고 그 방법이 일반적으로 받아들여지며 오류 가능성이 낮다면 가장 강한 정도의 과학적 증거로서 시료의 동일성이 인정되고 인위적인 조작·훼손·첨가가 없었음이 담보된다는 최소한의 조건만 갖추어도 법관의 판단에 대한 구속력을 인정할 수 있을 것이다. 인과관계에 관한 과학적 증거는 간접 측정한 자료에 의하여 추론해야만 하여 전문가의 주관적 분석이 필연적으로 크게 개입하게 되므로 과학적 증거에 법관에 대한 구속력을 부여하기는 어렵다. 하지만 앞서 언급한 과학적 방법론과 소송의 판단 시점의 차이를 고려하여 연구 결과에 다소 불확실성이 있다는 이유만으로 과학적 증거의 증명력을 배척하기보다는, 미국의 Daubert 기준과 이를 받아들인 우리 대법원의 판시를 참조하여 각 증거방법에 대하여 신뢰할 만한 방법에 의한 연구인지, 오차에 대한 통제가 적절히 이루어졌는지 등을 심리·판단하여 높은 증명력을 인정할 수 있다. 역학연구는 그 특성상 단 한 번의 역학연구를 통해 어떤 질병의 원인을 밝히기는 어렵다. 다만 각 연구에서 연구결과의 인과성을 저해시키는 비뚤림, 교란변수, 우연에 대한 통제에 대한 통제가 적절히 이루어져 내적 타당도가 인정되고, 인과성을 제고시키는 시간적 선후관계, 관련성의 정도, 양-반응관계가 확인되며, 연구결과의 일반화를 위한 외적 타당도가 인정되며, 인과성 기준이 충족된다면 역학연구결과에서 인정되는 인과관계, 소위 ‘역학적 인과관계’의 높은 증명력을 인정할 수 있을 것이다. 다만 인간집단에 대한 일반적 인과관계를 나타내는 역학적 인과관계를 원고에 대한 개별적 인과관계의 증명에 어떻게 적용해야 할 것인지 문제된다. 이 점은 한국·미국·일본의 유해화학물질소송 판례가 공통적으로 고민한 지점이다. 이에 더하여 당해 유해화학물질 외에 다른 원인에 의하여 피해자에게 동일한 질병이 발생할 가능성이 있다면 그 가능성을 인과관계 판단에 있어 어떻게 다루어야 할지 문제되었다. 미국의 법원은 역학연구결과 상대위험도가 2.0 이상인 경우 원고에 대하여 개별적 인과관계를 인정하고, 상대위험도가 2.0에 미치지 못하는 경우에도 다른 원인에 의하였을 가능성을 배제할 수 있다면 원고의 개별적 인과관계를 인정한다. 상대위험도 2.0이라는 기준은 민사소송의 증명도 기준인 ‘preponderance of the evidence’의 기준을 상대위험도 개념과 비교하여 도출된 것인데, 역학 본연의 해석이라기보다는 소송에서의 필요로 만들어진 기준이므로 논리적 근거가 부족하다는 등의 비판이 있다. 하지만 한정된 과학 지식을 바탕으로 최선의 판단을 내리기 위한 시도로서 의미있는 기준이라고 생각된다. 일본의 법원은 역학지견(知見)을 경험칙의 하나로 보는데, 역학적 인과관계론에 따라 역학적 인과관계가 있으면 법적 인과관계도 인정할 수 있다는 판례를 다수 볼 수 있다. 최고재판소는 역학연구결과 해석 방안을 직접 판시한 적은 없으나 역학연구결과를 인과관계 증명을 위한 유력한 방법으로 본다. 하급심은 대기오염 소송에서 비특이성 질환에 대하여도 역학연구결과를 통해 개별적 인과관계를 인정 또는 사실상 추정하였다. 일본 학계에서는 일본 민사소송의 증명도인 고도의 개연성(80%)을 미국의 상대위험도 2.0 기준 유도방식에 대입하여 상대위험도가 5.0 이상의 경우에 개별적 인과관계의 존재를 추정하자는 견해를 다수 볼 수 있다. 역학연구결과 해석에 대한 우리나라의 표준 판례로 자리잡은 고엽제 소송 대법원 판결은 특이성 질환과 비특이성 질환에 대한 판단을 이분법적으로 나눈다는 점에서 특징적이다. 특이성 질환의 경우 피해자가 당해 원인물질에 노출된 후 질병이 발생한 사실이 인정되면 질병과 당해 유해화학물질 사이의 인과관계가 추정된다. 비특이성 질환의 경우, 대법원은 “역학조사 결과 위험인자에 노출된 집단과 노출되지 않은 다른 일반 집단을 대조하여 역학조사를 한 결과 위험인자에 노출된 집단에서 비특이성 질환에 걸린 비율이 위험인자에 노출되지 않은 집단에서 비특이성 질환에 걸린 비율을 상당히 초과한다는 점을 증명하고, 그 집단에 속한 개인이 위험인자에 노출된 시기와 노출 정도, 발병시기, 그 위험인자에 노출되기 전의 건강상태, 생활습관, 질병상태의 변화, 가족력 등을 추가로 증명하는 등으로 그 위험인자에 의하여 그 비특이성 질환이 유발되었을 개연성이 있다는 점을 증명해야” 한다고 판시하였다. 위 판시에서 전단의 증명 사항은 곧 상대위험도가 상당하다는 점을 증명해야 한다는 것으로 일정 수준 이상의 상대위험도를 요구하는 미국·일본의 판례의 태도와 일맥상통한다. 또한 후단의 증명 사항은 시간적 선후관계 및 ‘다른 원인에 의한 것이 아닐 것’을 증명하기 위한 것으로서 논리적으로 보았을 때 검토함이 타당하고, 미국의 병인감별과도 연결된다. 특이성 질환과 비특이성 질환의 구별은 상대적인 것이라는 최근 의학계의 태도를 고려할 때, 이와 같은 이분법적 판단 기준이 비특이성 질환으로 구분된 질병에 대한 사실상의 구제 거부로 이어져서는 안 될 것이다. 비특이성 질환에 대하여 역학연구결과에 따라 상대위험도가 5.0을 웃도는 경우, 그 위험인자가 해당 질환을 유발하였을 고도의 개연성이 있다고 보고 유해화학물질 노출과 원고의 질병 발생 또는 악화 사이의 시간적 선후관계를 고려하여 원고에 대한 개별적 인과관계 인정 여부를 가리는 방향으로 실무를 운용한다면 비교법적으로 보았을 때 균형을 이룰 것이다. 상대위험도가 이보다 조금 낮더라도 술·담배와 같이 질병 발생 위험성이 큰 생활 습관 또는 동일·유사한 질병에 대한 가족력이 없다는 사실을 증명한다면 인과관계가 존재할 개연성을 인정하는 것도 가능할 것이다. 다른 원인에 의한 발병 또는 악화의 일반적·추상적 가능성이 있다는 이유만으로 인과관계를 부정하는 것은 과학적으로 불가능한 증명을 강요하여 피해 구제를 불가능하게 만든다. 특이성 질환에 대한 특별한 판단 기준은 비특이성 질환의 경우보다 피해 구제를 더욱 용이하게 하기 위한 일종의 패스트 트랙(fast track)으로 이해해야 할 것이다. 주제어: 유해화학물질, 불법행위, 역학연구결과, 역학적 인과관계, 일반적 인과관계, 개별적 인과관계, 과학적 증거, 증명책임 학번: 2021-28706 Abstract In toxic tort cases, it is often difficult to determine causation between plaintiff’s personal injury or disease and toxic substance produced by defendant. This thesis aims to find the proper use of epidemiological studies to determine causation in the toxic tort cases. To achieve this goal, this thesis mainly focused on the condition that an epidemiological study needs to satisfy to be a relevant and sufficient scientific evidence and how courts in Korea, United States and Japan treated epidemiological studies in toxic tort cases. A scientific evidence obtained by reliable methodology and interpreted with proper error control may be a reliable and sufficient evidence in a litigation according to Korean Supreme Court judgment that is in agreement with Daubert standards. Epidemiological research needs to be conducted through reliable methods with appropriate error and bias controls may be admissible scientific evidence. Moreover if it shows high strength and consistency of association, proper temporal relationship and dose-response relationships, it may provide strong indication of ‘epidemiological’ causation. However, the challenge arises when applying epidemiological causation which represents general causation of human population to prove specific causation of plaintiff. In the United States, courts may recognize specific causation when relative risk of the toxic material is 2.0 or higher. Even if the relative risk is less than 2.0 some courts acknowledged specific causation if other possible factors were excluded. Even though such criterion lacks theoretical thoroughness, it provides a meaningful approach to make the best judgment based on limited scientific knowledge. Japanese courts consider epidemiological research as part of the rule of experience. If ‘epidemiological causation’ is substantiated, they acknolwedged legal causation for non-specific diseases as well. Many Japanese scholars claimed that relative risk of 5.0 or higher, which can be induced by applying degree of certainty(over 80%) into the 2.0 criterion formula of the United States, may be a good criterion to determine specific causation from epidemiological studies. A landmark decision in South Korea, the Agent Orange case, distinguishes between specific and non-specific diseases. In the case of a specific disease, causation between the hazardous chemical substance and the disease is presumed if it is acknowledged that the victim developed the disease after exposure to the causal substance. For a non-specific disease, Supreme Court stated that epidemiological causation alone is insufficient; “relative risk should be significantly high and further reasoning that the hazardous chemical substance highly likely induced the disease, based on factors such as the period and extent of exposure, the onset of the disease, the health status before exposure, lifestyle, changes in disease status, family history and etc. should be provided.” Requirement of high relative risk coincides with the criteria in the United States and Japan. The additional requirements indicates temporality of association, similarity of exposure between plaintiff and epidemiological study samples and ‘the need to prove that the disease was not caused by other factors,’which is also parallel to the U.S. concept of differential diagnosis. Considering the current attitude of the modern medical science community that distinction between specific and non-specific diseases is only relative, the dichotomy between specific and non-specific diseases should not lead to a de facto denial of plaintiffs suffering non-specific diseases. In practice, for non-specific diseases, specific causation may be acknowledged if the relative risk in epidemiological resesarch is above 5.0 and the period and extent of exposure to harmful chemicals are plausible compared to the onset or aggravation of the plaintiff’s disease. Even in the case where the relative risk is slightly lower, proving the absence of high-risk lifestyle habits or a family history of the same or similar diseases may be enough to acknowledge the specific causation. Denying causation solely based on the general and abstract possibility or onset or aggravation due to other causes is unfair since it requires scientifically impossible verification and thus hinders remedy of damage. Special criteria for specific diseases should be understood as a “fast track” facilitate the proof of causation. keywords : toxic torts, hazardous chemicals, epidemiology, causation, general causation, specific causation, scientific evidence, burden of proof Student Number : 2021-28706

물질의 특성과 수행성을 통한 사회적 성찰의 반영 : 연구자 작품을 중심으로

바이티엔 건국대학교 대학원 2021 국내석사

This paper was mainly conducted by the reflection of social introspection through the specificity and performativity of materials in contemporary art. In modern art, people abandoned their obsession with beauty and sought to combine art and social phenomena. So he expresses his thoughts in a more thought-potential way. Some artists use a variety of materials to express their ideas in their works with the unique properties of matter. This study mainly focuses on how to express ideas through materials of different properties in works of art. Today, all-around research is conducted through artists who are proficient in artistic ideas using material specificities. In addition, social reflection is presented through representations of material symbols and performance shown in researchers' works. The paper studies the works of three artists: Bill Viola, 1951–, Olafur Elíason, 1967–, and Francis Alÿs, 1959–. Bill Viola uses a medium called video to deal with the most fundamental problems of man, life, death, and existence, and tries to borrow materials from nature to find answers. From the 1970s, he mainly created Japanese Zen Buddhism, which was a period of various religions and Taoist philosophy, including Westerners. In this social atmosphere, he became interested in Eastern religions, which sought harmony between nature and man, and reflected it in his work. He explored the existence of humans in nature in art, and used water, fire, air, and soil, which are the main materials of nature. Olafur Elíason, an Icelandic Danish writer, constantly explores the relationship between nature, science and humans by combining various elements of natural phenomena with mechanical devices. Elements such as water, air, light, ice, and soil were brought to the exhibition space to recreate natural phenomena and landscapes. Iceland's natural environment, including its unique weather and terrain, is a source of inspiration and an important factor in completing the work. In particular, he embodied natural phenomena using natural, dematerialization, fluid properties, and expressed them as climatic phenomena such as rain fog, rainbows and sun. In addition, Chapter 3 also studies the combination of materiality and performance, methods of expression, and symbolic meaning in Francis Alÿs. The performance in Alÿs' work is that he has a close-range observation of daily life and a sensitivity to social problems. His work continued to have a detailed record of Mexico, and he maintains a record as objective as possible. In the work, the artist is creating works to enhance public awareness and political power awareness in a complex and diversified environment. In order to express the unique ideas of the work, the researcher's work contains materials with specificity and creates a combination of human beings, religion, society, and nature. It explores how the specificity of matter expresses the ideas contained in the work. In this world of materials, there are many materials with specificity, and there are many genres and expressions of modern art, and combining materials with specificity requires a lot of research. Researchers also fuse performing art creation concepts in the art creation process. The center of gravity of art creation was shifted to social phenomena, and the emphasis on mental transmission was greater than the material itself, the medium of the work. In addition, it is hoped that more people will pay attention to the social reflection and natural harmony of modern society through research on the art creation of "material specificity and performativity." 본 연구는 주로 현대예술에서 물질의 특성과 수행성을 통한 사회적 성찰의 반영으로 이루어졌다. 현대예술에서 사람들은 일찍이 미(美)에 대한 집착을 버리고 예술과 사회현상의 결합을 추구했다. 그래서 좀 더 전위적인 방식으로 자신의 생각을 표현한다. 일부 예술가는 다양한 물질을 바탕으로 작품 속에서 물질의 독특한 속성으로 자신의 생각을 표현한다. 본 연구는 주로 예술작품에서 어떻게 다른 성질의 물질을 통해 사상을 표현하는가를 위주로 서술했다. 현대 예술에서 뛰어난 예술가 및 작품에 대한 분석을 통해 연구자의 작품을 결합하여 연구한다. 또한, 연구자의 작품에 나타난 물질 상징과 수행성의 표현을 통해 연구자 본인이 사회적으로 나타나는 현상에 대해 어떻게 생각하는지 예술을 매개로 성찰한 것을 제시했다. 본 논문은 주로 빌 비올라(Bill Viola, 1951- ), 올라퍼 엘리아손(Ólafur Elíasson, 1967-)과 프랜시스 엘리스(Francis Alÿs, 1959- ) 세 명 예술가의 작품에 나타난 정신주제와 표현 방법을 연구했다. 또한, 구체적으로 작품에 관해 검토한다. 빌 비올라는 비디오라는 매체를 이용해 삶과 죽음은 인류의 가장 근본적인 문제라는 점과 동시에 존재의 문제를 다루고 자연 속의 물질을 빌려 답을 찾으려 한다. 그는 주로 1970년대부터 예술 작품을 창작했는데, 이때 주로 일본의 선불교에 주목하는 것은 서양인들이 다양한 종교와 도교 철학을 받아들이던 시기였기 때문이다. 이런 사회 속에서 그는 인류와 자연의 조화를 추구하는 동양종교에 관심을 갖게 됐고, 이를 작품에 반영했다. 그는 예술에서 자연 속의 인간 존재를 탐구하고, 자연의 대표 물질 요소인 ‘물, 불, 공기, 흙'을 주요 소재로 삼았다. 아이슬란드계 덴마크 작가인 올라퍼 엘리아손은 자연현상의 여러 요소들을 기계장치와 결합해 자연과 과학, 인간 사이의 관계를 끊임없이 탐구한다. 물, 공기, 빛, 얼음, 흙 등의 요소를 전시 공간으로 가져가 자연현상과 경관을 재현했다. 아이슬란드의 독특한 기상과 지형 등 자연환경은 그의 영감의 원천이자 작업을 완성하는 중요한 요소다. 그는 특히 자연적인 비물질적 유동적 특성을 이용해 자연현상을 구현하고, 비안개 무지개 태양 등의 기후현상으로 표현했다. 또한, 제2장에서는 프랜시스 엘리스 작품에서 물질성과 수행성의 결합형식과 표현 방법, 상징적 의미에 대해서도 연구한다. 엘리스의 작품 속 수행성은 일상생활에 대한 미시적 관찰과 사회문제에 대한 민감성을 갖고 있다는 점이다. 그의 작품에는 멕시코에 대해 치밀하게 관찰했고, 가능한 한 객관적인 기록을 유지하고 있다. 작품 속에서 작가는 정치의식과 복잡하고 다원화 된 환경 속에서 공공의식 및 정치권력의식을 제고하기 위해 노력한다. 연구자의 작품에는 작품의 독특한 사상을 표현하기 위해 특수성을 지닌 물질들을 녹여냈고, 인간과 종교, 사회, 자연의 관계를 결합하여 창작한다. 따라서 본 논문에서는 물질의 특수성이 작품 속에 담긴 사상을 어떻게 표현하는지 탐구한다. 물질로 이루어진 이 세계에는 특수성을 지닌 물질이 매우 많고 현대예술의 장르와 표현방식도 많은데, 특수한 성질을 가진 물질과 예술을 결합시킨 것은 예술가의 사상을 깊게 표현하는데 의미를 갖는다. 연구자는 예술 창작 과정에서 수행적인 예술 창작 개념도 융합한다. 예술 창작의 무게중심을 사회 현상에 옮겨 담아냈고, 작품 매개체인 물질 그 자체보다 정신적인 성찰 전달에 대한 강조가 더 컸다. 아울러 ‘물질의 특성과 수행성’의 미술 창작에 대한 연구를 통해 많은 사람들이 현대미술의 창작 과정에 관심을 갖게 하고 현대사회의 사회적 성찰과 화합적 통일 관계에 중점을 둔다.

유해화학물질 취급시설 설치 및 관리 기준 개선 연구 : 화학사고 통계분석 및 현장 전문가 FGI를 중심으로

이석범 인하대학교 대학원 2023 국내석사

우리나라 화학물질 관리 정책은 가습기살균제 사고와 구미 불화수소 누출사고를 계기로 기존의 「유해화학물질관리법」으로는 화학물질 관리 및 화학사고 대응에 한계가 있다고 판단되어 강화된 「화학물질관리법」이 2015년 1월 1일부터 시행되었지만 화학사고는 매년 끊이지 않고 계속해서 발생하고 있다. 본 연구에서는 기존의 화학사고를 다양한 방법으로 통계분석하고 이를 토대로 전문가와의 FGI를 통해 「화학물질관리법」에 규정되어 있는 ‘유해화학물질 취급시설 설치 및 관리 기준’ 중에서 개선이 필요한 항목을 도출해 개선방법을 연구하였다. 특히 「화학물질관리법」 시행 이전의 기존시설을 설치·운영하는 사업장에서 적용이나 준수하기 어려운 항목에 대해 화학사고는 예방하면서 동시에 좀 더 현실적이고 합리적으로 시설기준을 보완하였다. 화학사고 통계분석과 전문가 FGI 결과, 유해화학물질 취급시설 주변에서 작업을 할 경우에는 취급시설에 대한 안전조치 규정이 필요하고, 실험실은 화학물질의 취급량이 적고 작업의 환경과 형태가 다른 일반 사업장의 시설들과 차이가 있어 별도의 기준 마련이 필요하다. 화학물질을 이송하는 배관에는 밸브 주변에만 물질명 및 이송방향을 표시하도록 규정되어 화학사고 발생 시 초기대응이 늦어질 수 있기에 플랜지나 분기관 등에도 일정한 간격으로 표시할 필요가 있다. 또한 사업장의 ‘유해화학물질 취급시설 자체점검대장(양식)’은 시설 및 설비 구분이 없고 항목들이 혼재되어 있어 효과적인 자체점검이 어려워 취급시설의 종류와 사업장 특성을 고려한 개정이 필요하다. 화학사고 발생 시 초기 대응과 대피를 위한 비상조명설비 설치를 취급시설 기준에 규정해야 하며, 기존 취급시설 배관의 추가안전관리방안인 두께측정과 관련하여 최소 측정주기를 설정하고, 전체 주요 측정지점의 20% 이상에 대해 측정을 실시할 필요가 있다. 실내 보관시설의 배출설비 설치와 관련해 ‘증기나 미분이 체류할 우려가 있는 경우’에 대한 정의가 필요하며, 저장시설 및 배관 보온재 및 덮개에 점검구를 설치할 필요가 있다. FGI를 통한 전문가들의 유해화학물질 취급시설 검사 제도에 대한 의견으로는 유해화학물질질 취급시설 검사관련 통합 시스템을 구축해 데이터베이스를 일원화 하고, 검사 기관을 교차해 검사를 받게하는 것이 사업장의 안전확보에 도움이 된다는 의견과 24개로 분류된 「유해화학물질 취급시설 설치 및 관리 고시」로 인해 유관기관 담당자, 검사자, 사업장의 유해화학물질관리자들의 고시에 대한 이해도가 저하되며, 신규 사업장의 혼란이 예상된다는 의견이 있었다. 화학물질 관리 제도에 대한 전문가들의 의견으로는 신규로 지정된 유해화학물질의 사업장 안내를 적극적으로 강화해야 한다는 의견과 유해화학물질관리자 교육의 실효성을 높이기 위해 대면교육을 실시하고 안전교육기관의 교육 교재 및 방법 등을 개선해야 한다는 의견이 있었다. 화학사고 통계자료는 사고에 대한 개략적인 내용만 기술되어 있을 뿐 취급시설의 종류, 사고의 원인과 발생과정 등의 구체적인 내용이 없었고, 규정되지 않은 작성방법과 양식 등으로 사고 내용들의 일관성이 부족한 실정이다. 전문가 FGI는 하나의 검사기관 담당자들만을 대상으로 진행해 도출된 개선 필요 항목과 방안에 대한 좀 더 폭넓은 의견수렴이 필요할 것으로 보인다. The humidifier disinfectant incident, a damage caused by chemical substances, and the hydrofluoric acid accident at the Gumi Industrial Complex in 2012, a chemical accident at the workplace, were strengthened with the revision of domestic chemical laws and regulations. With the enforcement of the Chemical Substances Control Act in 2015, chemical accidents are decreasing but continuing. In this study, chemical accidents were analyzed statistically, and based on this, FGI was conducted with experts to derive items that needed improvement from among the “hazardous chemical facility installation and management standards” stipulated in the “Chemical Substances Control Act” and study improvement methods. As a result of chemical accident statistical analysis and expert FGI, the duty to take safety measures to prevent accidents is limited to work on hazardous chemical facilities. Even when working on peripheral facilities, it is necessary to take safety measures to prevent accidents. In the case of transporting highly acidic substances such as hydrochloric acid and sulfuric acid by tank lorry, it is necessary to prepare specific regulations for the material and construction thickness of the storage tank lining. Loading and unloading work in vehicle transportation facilities has a high risk of accidents, so the type of flow control valve installed in the outflow pipe must be specified as a globe valve. For the safety of laboratories, separate facility standards are prepared to suit the characteristics of corporate laboratories, and for university laboratories and school laboratories, the 「Laboratory Safe Environment Creation Act」 and the 「School Safety Accident Prevention and Compensation Act」. It is necessary to unify the management system by introducing a system equivalent to the installation inspection of hazardous chemical handling facilities in the 「Chemical Substances Control Act」. It is regulated that only the near parts of the pipe, such as valves, should be marked with substances, so initial response and evacuation may be difficult in the event of a leakage accident in other facilities. It is necessary to indicate the name of the material transported in the pipe and the transport direction at regular intervals on flanges, branch pipes, and wall penetration pipes as well as on valves. In the self-inspection of hazardous chemical facilities at the workplace, the self-inspection ledger form should be separated according to the type of facility, and the inspection items should be improved based on the installation and management standards. It is also possible for a hazardous chemical manager to prepare inspection items for a self-inspection ledger in consideration of the characteristics of handling facilities and on-site conditions at each workplace and submit them along with a chemical accident prevention management plan for approval. In the Hazardous Chemicals Facility Installation and Management Standards, the installation of emergency lighting facilities is stipulated only as a recommendation, not as a requirement. Emergency lighting facilities are essential safety facilities for initial response and evacuation in the event of a chemical accident, and regulation revision is required. Experts additionally suggested that among additional safety management measures for piping non-destructive testing and pressure resistance testing, the minimum performance cycle for thickness measurement and regulations on the measurement area should be specified, and specific examples of indoor storage facility discharge facilities should be explained. Regarding the hazardous chemical facility inspection system, experts expressed their opinion that the establishment of an integrated inspection management system that can integrate hazardous chemical facility inspection records and cross-examination of inspection agencies are necessary to secure workplace safety. In addition, there was an opinion that the installation and management of various and complex handling facilities can burden new hazardous chemical businesses and it may be difficult to comply with the 「Chemical Substances Control Act」, so it is necessary to organize the existing notices. Regarding the chemical substance management policy, when a new hazardous chemical substance is designated, it must be actively publicized at the workplace. In addition, he expressed the opinion that hazardous chemical safety education should be conducted face-to-face as much as possible, and education materials and methods of safety education institutions should be standardized to provide education at eye level in consideration of the size and type of business and the experience of trainees. It is hoped that the results of this study will contribute to the prevention of domestic chemical accidents and the development of chemical management policies.

STM Study of 2D Materials with Adsorbates and Topological Excitations under Strong Coulomb Interaction

이진원 포항공과대학교 대학원 2021 국내박사

강한 상호 작용이 있는 물질은 일반적이지 않은 초전도와 같이 물리적 변수를 조정할 때 나타나는 양자 위상에 대한 기대로 오랜 시간 동안 광범위하게 연구 되었다. 대부분의 연구는 복잡한 구조를 가진 산화물에 관한 것으로, 일반적으로 이러한 물질에서의 구조, 전자 상태를 조정하는 것은 어려운 경우가 많다. 반면, 반 데르 발스 2차원 물질은 산화물에 비해 이러한 물리적 변수를 제어하기에 큰 장점을 가진다. 최근에는 그래핀의 두 층 사이의 각도를 비틀어 전자 구조를 정하는 방법이 보고되었으며, 이를 통해 상호 작용에 의한 절연체적 성질과 초전도체적인 성질을 만들었다. 이 연구로 인해 강하게 상호 작용하는 2차원 물질에 대한 연구가 크게 주목 받기 시작했다. 하지만 층상화 되어 있는 2차원 물질이 강한 쿨롱 상호 작용에 의한 미시적인 단서를 감지 할 수 있게 해주었음에도 불구하고, 이를 확인하는 연구는 지금까지 보고 된 적이 없다. 더욱이, 강한 상호 작용이 있는 계를 제어하는 측면에서는 전자밴드의 너비와 이러한 밴드에 존재하는 전자의 수를 조정하는 것에 제한되었다. 본 학위 논문에서는 주사터널현미경 그리고 주사터널분광법을 이용하여 2차원 물질에서 강한 전자-홀 및 전자-전자 상호 작용의 미시적 근거를 제안한다. 강한 전자-홀 상호 작용에 대한 연구는 Ta2NiSe5 물질에서 수행되었는데, 이 물질은 강한 전자-홀 상호 작용에 의해 유도 되는 엑시톤 절연체의 강력한 후보이다. 주사터널현미경을 이용하여 이 물질의 표면의 전자상태를 실공간에서 분석하였고, 전자와 홀 상태 간의 상당한 혼성화를 측정함으로써 강한 전자-홀 상호 작용을 검증 할 수 있었다. 강한 쿨롱 상호 작용에 의해 유도되는 또 다른 양자 상태는 전자가 반만 채워져 있는 상태와 강한 전자-전자 상호 작용으로 절연체적 성질을 보이는 모트 절연 상태이다. 본 연구에서는 잘 알려진 2차원 모트 절연체인 1T-TaS2 표면 위에 최외각 전자가 1가인 칼륨 원자를 흡착시켰고, 칼륨의 전자로 인해 전자의 절반 채워짐 상태과 완전히 채워지는 절연 상태로 변화하는 것을 관측하였다. 이는 1T-TaS2 물질의 절연체적 성질이 강한 전자-전자 상호 작용에 의한 것임을 검증한 것이다. 또한 칼륨 흡착을 전자의 절반 채워짐 상태를 제거하는 도구로 이용하여, 1T-TaS2 표면의 격자 구조를 조작하였고, 2차원 벌집 격자의 모트 절연체를 만들었다. 이는 이론적으로 광범위하게 연구 된 Kane-Mele-Hubbard 계를 처음으로 실험적으로 구현한 것으로 큰 의의를 가진다. 본 연구는 더 나아가 1T-TaS2 의 전자밀도파 상태의 도메인 벽의 꺾임 솔리톤에 대해 연구하였고, 이들의 이동성, 그리고 국소적 전자상태를 관측하였다. 이는 압력을 가하거나 도핑을 하여 만들어 낸 초전도성을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 본 학위 논문에서 제시된 과학적 결과는 미시적인 실공간 관점에서 강하게 상호 작용하는 2차원 물질에 대한 더 나은 이해와, 이러한 특성을 가지는 다른 2차원 물질에 광범위하게 적용될 수 있는 새로운 양자 위상 상태 제어 방법론을 제시함에 중요한 의의를 가진다. Strongly interacting materials have extensively studied over 80 years with the expectations for the quantum phases emerging upon tuning physical parameters, such as unconventional superconductivity. Most of the studies have been on oxides with complex structures, of which structures are often difficult to tune. On the other hand, van der Waals two-dimensional (2D) materials have a great advantage of tunability compared to the oxides, and twisting the angle between two layers of graphene was recently reported as a methodology to tune the electronic structure, leading to the correlated insulating phase and the unconventional superconductivity. This work has attracted huge research interest in strongly interacting 2D materials. However, though the layered 2D systems enabled to detect the microscopic signature of the strong Coulomb interaction, there has been no study to verify this. Moreover, tuning the strongly interacting systems has been limited in controlling the bandwidth or the band filling. Here, I show the microscopic evidence of the strong electron-hole and electron-electron interactions, manipulation of a lattice symmetry, and the topological excitations in strongly interacting 2D materials using scanning tunneling microscopy and spectroscopy. Strong electron-hole interaction is verified in a layered material Ta2NiSe5, the strong candidate of an excitonic insulator driven by strong electron-hole interaction, by measuring substantial hybridization between the electron and hole states in a real space. Another quantum phase driven by strong Coulomb interaction is the Mott insulating phase, which manifests the insulating ground state with a half-filled state and strong electron-electron interaction. I verify this half-filled and insulating state in 1T-TaS2, a well-known 2D Mott insulator, by depositing the monovalent K adsorbate and measuring the saturation of the half-filled states. Using the K adsorbate as a killer of the half-filled state, I manipulate the lattice symmetry of the 1T-TaS2 surface, creating a honeycomb-lattice 2D Mott insulator with a finite spin Chern number, which is the first experimental realization of the Kane-Mele-Hubbard system. I further investigate the topological excitations, kink solitons in the domain wall, in the commensurate charge-density-wave phase of 1\textit{T}-TaS$_2$, which could be crucial in understanding unconventional superconductivity in this material upon applying pressure or doping. The scientific results presented in this thesis provide a better understanding on the strongly interacting 2D materials in a microscopic real-space point of view, and new methodology to control and create exotic quantum phase, which can extensively be employed in other strongly interacting 2D materials.