• Ocean and Polar Research
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• 제32권4호
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• pp.475-482
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• 2010

Hydrothermal deposits on deep-sea floors are expected to provide potential metal resources for future demands. Korea was recently granted a prospecting licence to undertake exploration for hydrothermal metal deposits in the exclusive economic zone (EEZ) of the Kingdom of Tonga in the Pacific Ocean. The Korean Deep Seabed Mining Group (KDSMG), which consists of four Korean companies involved in marine technologies, oil and gas shipping, and smelter industries, has conducted research to evaluate the region's resource potential in cooperation with the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (MLTM) of Korea. Here we present and reflect on the exploration results of these companies and their strategic plans. We also evaluate Research and Development (R&D) progress for the commercial development of seafloor hydrothermal deposits. Our own strategies and prospects for the commercial development of this potential resource are also outlined. We do acknowledge that other potentially important information regarding the amount of ore body, the inside structure, and the metal yields have not yet been clarified sufficiently. As such it is necessary to address these problems through experimental R&D and surveys.

• 자원환경지질
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• 제45권2호
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• pp.145-156
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• 2012

해저열수시스템은 중앙해령이나 후열도확장대와 같은 해저화산대를 따라 생성된다. 해저열수시스템은 지각-맨틀과 해양의 에너지와 물질이 교환되는 장으로 이를 통해 지각과 해수의 조성이 변화하며, 해저면에 열수분출구를 침전시켜 열수생태계를 형성하고 금속광상이 만들어진다. 상대적으로 단순한 중앙해령과 달리 지판소멸지역의 해저열수시스템은 섭입되는 물질의 재순환과정에서 다양한 특성이 나타난다. 황동위원소 조성은 이러한 열수시스템의 다양성을 평가하는데 유용하다. 이 논문에서는 서태평양의 지판소멸대에서 발견된 열수분출 지역에서 채취된 열수분출구 시료의 황동위원소 조성변화를 살펴보고 이들 환경에서 열수생성의 다양성을 일으키는 요인을 고찰하였다. 지판소멸대의 열수분출구는 황화광물과 황산염광물 모두 낮은 황동위원소 조성을 갖는 것이 특징이며, 이는 마그마로부터 공급된 $SO_2$ 기체의 유입으로 해석된다. 황동위원소 조성 변화를 포함한 열수시스템의 다양성은 열수시스템 생성과정에서 마그마의 적극적인 역할을 지시한다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.233-247
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• 2012

통가국 라우분지(Lau Basin)의 해저열수광상 개발을 위한 해저열수광상 분포 및 산상에 관한 특성을 규명하기 위하여 X선 회절분석을 통하여 해저열수광상 해저퇴적물 및 열수변질대의 광물조성을 연구하였다. 연구에 사용된 시료는 TA 26 해저산 주변에서 채취된 코어 시료, 기반암 및 해저퇴적물 시료이고, 벌크 시료와 점토 부분을 분리한 정방위 시료를 제작하여 X선 회절분석을 실시하였다. TA 26 해저산에서 채취된 기반암은 대부분 사장석과 석영으로 이루어져 있는 데 반하여, 표층퇴적물은 대부분 카올린광물과 스멕타이트로 구성되어 있다. 열수구 퇴적물은 대부분 석고, 중정석, 섬아연석, 황철석 등 황산염광물과 황화광물로 구성된다. 기반암과 해저퇴적물의 광물조성으로 미루어 보아, TA 26 해저산의 열수광화대는 주변에 스멕타이트 또는 카올린광물을 형성시키는 정도의 이질변질작용을 일으켰음을 알 수 있다. MC08H-06 시추 코어 시료는 상부는 비변질대, 하부는 스멕타이트와 카올린광물로 구성된 이질변질대에 해당한다. 다양한 황화광물과 황산염 광물의 존재, 이질변질작용에 해당하는 열수변질대의 존재는 TA 26 해저산 내에 해저열수광상이 존재하고 있음을 지시하는 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.465-475
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• 2022

해저열수광상(seafloor massive sulfide deposit, SMS)은 다량의 유용금속을 포함하는 중요한 광물 자원으로서 그 성인적 특성 및 금속 함량 변화는 주로 모암과 마그마로부터 금속과 황을 공급하는 물-암석 상호작용과 마그마성 휘발 성분의 용리에 의해 결정된다. 이러한 금속 공급원들은 지구조환경에 따라 다양한 특성을 보이기 때문에 해저열수광화작용에 대한 이들의 기여는 여전히 불분명하다. 본 논평에서는 중앙해령 및 화산호 지역 SMS 광상의 광물·지구화학적 특성을 검토하여 서로 다른 금속 공급원의 영향을 파악하고 향후 진행되어야 할 성인 연구의 방향성에 대해 논하고자 한다. 연구 결과 황비동석 및 큐바나이트, 방연석, 중정석의 산출은 각각 마그마 영향과 물-암석 상호작용의 기여를 반영하여 금속 공급원 특성 차이에 의한 해저열수광상의 유형 구분을 가능케 한다. 또한, 황철석의 Co, As, Hg 거동 특성 및 섬아연석의 철 함량 변화는 지구조환경에 따른 금속 공급원의 영향을 반영하는 효율적인 경험적 지표가 될 수 있다. 현재까지 연구는 주로 열수 침전에 의한 광체에만 국한되었기 때문에 해저열수광상의 성인적 특성을 포괄적으로 이해하기 위해서는 마그마 기원 황화광물과 황산염광물을 대상으로 한 추가 연구가 필수적이다.

• Ocean and Polar Research
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• 제42권1호
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• pp.49-61
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• 2020

We analyzed the morphological characteristics of OCC (Ocean Core Complexes) in the middle part of the Central Indian Ridge (MCIR) using high-resolution geophysical data recorded on the Deep-Tow SideScan Sonar IMI-30 system. In terms of slope-gradient variations calculated from the high-resolution bathymetry data, the normal faults formed by seafloor spreading were associated generally with slopes > 30° and resulted in high backscatter intensities, which reflect more topographic effects than acoustic medium variation. However, the areas associated with gentle slopes < 10° tend to show the backscatter intensities reflecting the acoustic characteristic of the medium. We show that the detachment faults exposing the OCCs were initiated with high-angle normal faults (58°) exhibiting outward and inward dips of a breakaway zone. In order to examine the spatial distribution of OCC structures, we characterized the transition from magmatic-dominant seafloor with abyssal hills to tectonic-dominant seafloor with OCC using the down-slope direction variation. The slope direction of the seafloor generally tends to be perpendicular to the ridge azimuth in the magmatic-dominant zone, whereas it becomes parallel to the given ridge azimuth near the OCC structures. Therefore, this spatial change of seafloor slope directions indicates that the formation of OCC structures is causally associated with the tectonic-dominant spreading rather than magmatic extension. These results also suggest that the topographical characteristics of seafloor spreading and OCC structures can be distinguished using high-resolution geophysical data. Thus, we propose that the high-resolution bathymetry and backscatter intensity data can help select potential areas of exploitation of hydrothermal deposits in MCIR effectively.

• 자원환경지질
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• 제48권4호
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• pp.273-285
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• 2015

통가화산호의 TA25 해저산 서측에서는 열수광체가 처음 발견되었다. 이 지역에 분포하는 열수분출구들은 열수분출이 막 시작된 미성숙한 분출구로서 최저 $150^{\circ}C$에서 최대 $242^{\circ}C$ (평균: $203^{\circ}C$)의 열수온도를 보인다. 주요 황화광물로는 섬아연석, 황철석, 백철석, 방연석, 황동석, 코벨라이트, 비사면동석(tennantite), 황비동석(enargite)이 산출되며, 중정석, 석고/경석고 등의 황산염 광물들이 침니 외각에서 산출된다. 특히, 섬아연석이 높은 산출빈도를 보이는 아연 우세형 (Zn-rich) 광체로 분류된다. 광석광물 중 황비동석의 산출은 이 지역 열수분출구의 광화작용이 고유황형 환경에서 진행되었음을 시사한다. 섬아연석은 열수분출구의 외각부에서 내측부로 갈수록 산출빈도가 증가하며, 섬아연석 내 철함량 (mole% FeS)도 높아진다. 또한, 이들 섬아연석은 은 (~10 wt.%)을 함유하고 있는 특징을 보인다. 황동석은 침니에 비해 광체구에서 높은 산출빈도를 보여, 침니와 비교하여 광체구에서 다소 고온의 광화작용이 진행된 것으로 판단된다. 열수분출구 구성광물 중 광체구에서 산출되는 중정석을 대상으로 한 유체포유물 실험 결과, 균일화 온도 및 염농도는 $148^{\circ}C{\sim}341^{\circ}C$ (평균: $213^{\circ}C$) 및 0.4~3.1 equiv. wt.% NaCl를 보여 섬아연석 등 광석광물의 주된 광화작용이 약 ${\geq}200^{\circ}C$에서 진행된 것으로 확인되며, 동광화작용이 미약한 침니에서는 보다 낮은 온도에서 광화작용이 진행되었던 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제49권6호
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• pp.479-490
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• 2016

해저 착저식 시추 시스템은 해저 광물자원 시추를 위해 최근 들어 사용이 증가하고 있는 시추 시스템이다. 2016년 3월 일본 근해에서 수행된 해저 착저식 시추 시스템 실해역 테스트의 과정, 결과 및 착저식 시추 기술과 관련된 국제동향을 보고한다. 해저 착저식 시추기는 선상 탑재식 시추기와 비교하여 1000~3000 m 사이 수심의 좁은 면적에 산재하여 분포하는 광체를 100 m 내외의 깊이로 시추하는데 유리한 시추 시스템이다. 해저 착저식 시추 시스템은 시추에 필요한 동력, 시추로드 및 코어베럴 등을 착저식 시추기에 장착한 후 해저 착저를 시켜 시추를 수행한다. 시추 시 획득되는 암추 시료는 시추기와 함께 회수한다. 본 실해역 시험 시추에서 회수된 시료는 모두 현무암으로, 시추 시료 회수율은 약 55%를 보인다. 그러나 현무암 보다 연약한 열수 광체를 시추 할 경우 이보다 회수율이 낮을 것으로 판단된다. 회수율을 높이기 위해 전통적인 암추 시료 회수 방법에 부가하여 무암추 시료 회수 방법을 이용하기도 하며, 최근에는 보다 안정적인 무암추 시료 회수를 위해 reverse circulation 방법 적용이 고려되고 있다. 착저 방식에 있어서 세 개 및 네 개의 다리를 이용하여 착저하는 방법이 경쟁하고 있으나, 더 많은 시추 결과를 통해 해저 착저에 유리한 방안을 고려하여야 한다.

• 한국광물학회지
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• 제27권4호
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• pp.169-181
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• 2014

우리나라는 2008년부터 심해저 광물자원 확보를 위하여 남서태평양 통가국 EEZ 내 Tofua arc의 해저 화산열도에서 해저열수광상에 관한 조사를 지속적으로 수행하고 있다. 통가국 라우분지 TA 25 해저산에서 해저 열수 활동에 의하여 형성된 광물들의 특성과 분포를 규명하기 위하여 X선회절분석, 주사전자현미경 관찰, X선형광분석과 유도결합 플라즈마 방출분광분석을 실시하였다. 연구에 사용된 시료는 TA 25 해저산 주변에서 채취된 7개의 코어 시료와 9개의 해저퇴적물 시료이다. 열수분출구 모든 지역에서 중정석, 섬아연석, 클리노클레이스 등이 존재하고, 열수분출구 A 지역에는 석고, 스멕타이트 및 카올린 광물, 열수분출구 B와 C 지역에는 스멕타이트, 카올린 광물, 황동석과 황철석, 열수분출구 D 지역에는 석고, 황동석, 황철석, 침철석 등이 분포한다. 점토부분에 대한 분석 결과 칼데라 중심부 지역을 제외한 모든 지역에서 스멕타이트와 소량의 카올리나이트가 포함되어 있는 것으로 보아 이질변질작용에 해당하는 열수변질이 있었음을 알 수 있다. 열수분출구 B, C, D 지역은 여러가지 종류의 황화광물과 비소화광물이 존재한다. 광물조성, 주성분과 미량성분 분석 결과로 판단할 때 열수분출구 B, C, D 지역이 비교적 강한 고온의 열수변질작용, 열수분출구 A와 칼데라 중심부 지역은 열수의 영향을 적게 받았거나 저온의 열수변질작용을 받은 것으로 판단된다. 추후 열수광상 탐사는 열수분출구 B, C, D 지역에서 수행되어야 할 것으로 여겨진다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.781-792
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• 2020

망간단괴, 망간각, 해저열수광상 개발에서 필연적으로 발생하게되는 선광잔류물은 방대한 양과 잠재적인 독성으로 인해 관심이 증가하고 있지만, 아직까지 선광잔류물의 발생량, 물리·화학적 특성, 환경 유해성, 해양생태계에 미치는 영향 등에 관한 정보가 부족한 실정이다. 최근에는 선광잔류물의 친환경적인 처리 중요성이 인식되고, 그에 따른 저감/처리법이 강구되고 있다. 심해저 광물자원개발 시 선광잔류물이 선상에서 처리되지 못할 경우, 선광잔류물의 육상으로 운반 비용이 발생하고 육상 환경오염 문제를 해결해야하는 경우가 발생하게 된다. 따라서, 한국해양과학기술원에서는 1) 오염인자/환경영향, 2) 환경/생물 위해성 영향, 3) 입자 확산, 4) 선광, 5) 저감/처리(정화)를 친환경적인 선상에서의 선광잔류물 처리를 위한 주요 핵심 요소로 구분하여 선광잔류물의 유해성, 해양생태계에 미치는 영향, 오염 입자 확산 모델, 선광 및 정화처리 후보기술 등에 대한 연구를 수행하고 있다. 본 연구 결과는 향후 심해저광물자원 개발과정에서 발생할 수 있는 환경영향에 대한 과학적인 증거 확보를 통해 환경문제를 최소화 할 수 있는 연구 기반을 제시할 수 있고, 이는 다른 기원의 오염물 및 규제없이 방치되고 있는 육상 폐광산의 누출수 처리에도 적용할 수 있을 것이라 기대한다.

• 한국광물학회지
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• 제26권4호
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• pp.245-262
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• 2013

통가열도 내 우리나라 해저열수광상 독점 탐사지역에 위치하는 5개 해저화산(TA12, TA19, TA22, TA25, TA26) 주변 표층 퇴적물의 열수변질 여부를 규명하고, 열수변질 특성을 확인하기 위하여 각 해저화산에서 채취된 29개의 표층 퇴적물에 대해 미량 원소와 희토류 원소 분석을 실시하였다. 분석 결과 TA12, TA19, TA22 해저화산에서는 열수에 의한 퇴적물의 변질작용이 없거나 매우 적은 것으로 나타났으며, TA25와 TA26 해저화산의 일부 지역은 현재에도 열수의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 열수의 영향이 있는 해저화산 사이에도 부화된 미량 원소의 종류에 차이가 있는데, TA25 해저화산의 경우 주로 Ni, Cu, Sn, Zn, Pb, Cr, Cd, Sb, W, Ba, Ta, Rb, Sr, As가, TA26 해저화산에서는 주로 Cu, Sn, Zn, Pb, Cd, Sb, Ba, Rb, Sr이 부화되어 있다. 미량 원소의 부화가 확인된 지역은 희토류 원소의 부화도 관찰된다. 상부지각 희토류 원소 농도로 표준화된 희토류 원소의 분포형태는 가벼운 희토류 원소(LREE)가 매우 낮고 중간 희토류 원소(MREE)에서 무거운 희토류 원소(HREE)로 갈수록 증가하는 형태를 보이며, TA25와 TA26 해저화산의 일부 정점에서 Eu의 부화가 확인된다. 또한 TA26 해저화산의 일부 정점에서 Ce이 부화가 관찰되었는데, 이는 주변지역에서 채취된 열수 내 희토류 원소의 높은 Ce분포형태와 매우 유사하다. 또한 TA25와 TA26 해저화산은 부화된 원소의 특징이 다르게 나타나는데, TA25 해저화산에서는 Cu를 포함한 미량 원소가, TA26 해저화산에서는 Ce와 Eu를 포함한 희토류 원소가 우세하게 부화되어 있는 것으로 나타났다. 조사결과 나타난 각 해저화산 표층 퇴적물 내 부화된 미량 원소 및 희토류 원소의 종류와 농도는 차후 통가열도 지역의 열수광상 탐사시에 지역적인 열수변질의 지시자로써 유용하게 활용될 것으로 판단된다.