KR101262737B1 - 미고결 시료의 박편 제조방법 및 이에 사용되는 미고결 시료의 고화 장치 - Google Patents

Abstract

미고결 시료의 박편 제조방법이 개시된다. 미고결 시료의 박편을 제조하기 위하여, 채취한 미고결 시료를 접착제를 이용하여 고화시킨 후 고화된 시료를 절단한다. 이어서, 절단된 시료의 제1 면을 연마하고, 연마된 제1 면을 제1 슬라이드 글라스에 부착하며, 제1 면에 대향하는 시료의 일면을 연마한다. 이러한 미고결 시료의 박편을 제조하는 방법에 따르면, 미고결 시료의 내부에 접착제를 고르게 흡입시켜서 우수한 박편을 제조할 수 있다.

Description

미고결 시료의 박편 제조방법 및 이에 사용되는 미고결 시료의 고화 장치{METHODS OF MANUFACTURING THIN SECTIONS OF UNCONSOLIDATED SAMPLES AND APPARATUS OF CONSOLIDATING THE UNCONSOLIDATED SAMPLES}

본 발명은 미고결 시료의 박편 제조방법 및 이에 사용되는 미고결 시료의 고화 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 지질 구조를 관찰하기 위한 미고결 시료의 박편 제조방법 및 박편 제조에 사용되는 미고결 시료의 고화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 단층운동에 의하여 단층대가 형성되면 이 단층대(帶)를 따라 고화된 암석들이 파쇄되어 미고결층이 형성된다. 그리고 미고결층은 단층 각력 또는 단층 비지(단층점토)로 구성되어 있으며, 미고결층에는 단층운동 특성을 지시하는 지질구조가 발달한다. 지금까지 단층 특성 등의 규명은 현장에서의 육안관찰에 의하여 이루어져 왔다. 하지만, 육안 관찰만으로 단층 특성 등을 규명하는 경우, 연구자의 주관이 많이 개입되어 객관적이지 못하거나, 연구자 마다 서로 다른 결론을 내게 되어 단층운동을 규명하는데 많은 혼란이 야기할 수 있다.

단층특성 혹은 활동성을 규명하기 위하여 보다 객관적이고 과학적인 증거를 필요로 한다. 단층운동 특성에 대한 정량적 증거로서 제시할 수 있는 것은 단층대에 형성된 미세 지질구조 판독과 해석이다. 단층운동 시 형성된 미고결층을 보통의 편광 현미경이나 고배율 현미경으로 관찰한다면 육안으로 구별되지 않는 미세지질구조 판독이 가능할 뿐 만 아니라, 정량적 단층 운동 증거를 제시 할 수 있다.

미고결층을 보통의 편광 현미경이나 고배율 현미경으로 관찰하기 위해서는 미고결층의 연마박편을 제조하는 것이 필수적이다. 연마박편 제작은 고화된 암석을 대상으로 하는 것이 일반적이다. 암석의 연마박편은 암종을 구분하거나, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer) 등의 광물 분석을 목적으로 하므로 모든 박편은 작은 슬라이드 글라스로 제작된다.

암석과 달리, 미고결층의 대형(76mm X 53mm) 연마박편에 대해서는 지금까지 국내뿐 아니라 국외에서도 연구되지 않고 있다. 미고결층은 암석과 달리 쉽게 부스러지므로 연마박편을 제조하는 것이 용이하지 않다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 일 목적은 단층대에 형성된 미고결층의 미세구조 연구에 사용될 수 있는 미고결 시료의 박편을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 미고결 시료의 박편을 제조하기 위한 미고결 시료의 고화 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 박편 제조방법은 채취된 미고결 시료를 접착제를 이용하여 고화시키는 단계, 상기 고화된 시료를 절단하는 단계, 상기 절단된 시료의 제1 면을 연마하는 단계, 상기 제1 면을 제1 슬라이드 글라스에 부착하는 단계 및 상기 제1 면에 대향하는 상기 시료의 일면을 연마하는 단계를 포함한다.

상기 미고결 시료를 상기 접착제를 이용하여 고화시키기 위하여, 상기 접착제를 상기 미고결 시료에 주입하는 단계, 상기 접착제가 주입된 시료를 고압 상태에 노출시키는 단계, 상기 고압 상태에 노출된 시료를 진공 상태에 노출시키는 단계 및 상기 진공 상태에 노출된 시료를 고압 상태에 노출시키는 단계가 수행될 수 있다.

상기 접착제는 에폭시와 경화제를 100:30 내지 100:40의 중량비로 혼합하여 제조할 수 있다.

상기 미고결 시료의 박편 제조방법은 상기 제1 슬라이드 글라스에 부착된 상기 시료의 두께를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 슬라이드 글라스에 부착된 시료의 두께를 조정하는 단계는 상기 제1 면에 대향하는 상기 시료의 일면을 연마하기 전에 수행될 수 있다. 상기 제1 슬라이드 글라스에 부착된 상기 시료의 두께를 조정하는 단계는 상기 제1 면에 대향하는 상기 시료의 제2 면에 제2 슬라이드 글라스를 부착하는 단계 및 상기 제1 및 제2 슬라이드 글라스에 평행한 면을 따라 상기 시료를 절단하는 단계에 의해 수행될 수 있다.

상기 제1 면에 대향하는 상기 시료의 일면을 연마하는 단계는 적어도 하나 이상의 연마재에 의해 수행되고, 상기 연마재의 입도는 #200 메쉬 이상이고 #6000 메쉬 이하일 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 고화 장치는 건조된 미고결 시료가 수납된 고화 용기를 수용하는 하우징부, 상기 하우징부 내부에 배치되고 상기 미고결 시료에 주입되는 접착제를 수용하는 접착제 수용부 및 상기 하우징부 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부를 포함한다.

상기 접착제 수용부는 상기 접착제를 수용하는 깔때기, 상기 깔때기의 출구를 막아주는 마개 및 상기 마개를 상기 깔때기로부터 분리하는 분리기를 포함할 수 있다.

상기 압력 조절부는 상기 하우징부 내부의 공기를 외부로 배출하거나 상기 하우징부로 외부의 공기를 주입하는 진공 모터, 상기 진공 모터와 상기 하우징부를 연결하는 연결관 및 상기 하우징부에 연결되어 상기 하우징부 내부와 외부의 공기를 순환시키는 배기관을 포함할 수 있다.

이러한 미고결 시료의 박편 제보방법 및 이에 사용되는 미고결 시료의 고화 장치에 따르면, 상대적으로 잘 부스러지는 미고결 시료의 대형 연마박편을 제조할 수 있다. 단층대를 조사 및 분석함에 있어서, 기존에는 연구자의 육안 관찰에만 의존하여 주관적인 지질학적 증거들을 제시함에 따라 동일한 단층대를 조사 및 분석한 연구자들이라 하더라고 연구자마다 서로 다른 의견들을 제시하여 중요한 정책을 결정함에 있어서 혼선을 초래하는 사례가 종종 있어왔다. 하지만, 본 발명의 실시 예들에 따라 미고결 시료의 박편을 제조하여 이를 기초로 육안 상으로는 관찰할 수 없는 중요한 지질구조 현상을 관찰하도록 하는 경우, 단층 운동에 대한 객관적이고 과학적인 자료들을 생산할 수 있어서 연구자들 사이의 의견을 통일시킬 수 있고, 단층운동과 연관된 자연 재해 현상을 명확하게 해석할 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미고결 시료의 박편 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 미고결 시료를 고화시키는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 접착제를 제조하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 채취된 미고결 시료가 채워진 파이프를 도시한 사시도이다.
도 5는 건조된 시료가 수납된 고화 용기를 도시한 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 시료의 절단을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7a 및 도 7b는 시료 절편을 슬라이드 글라스에 부착하는 것을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 시료 두께를 조정하는 일 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 고화 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 박편 제조방법 및 이에 사용되는 미고결 시료의 고화 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

미고결 시료의 박편 제조방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 박편 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시된 미고결 시료를 고화시키는 단계를 설명하기 위한 순서도이며, 도 3은 도 2에 도시된 접착제를 제조하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 도 4는 채취된 미고결 시료가 채워진 파이프를 도시한 사시도이고, 도 5는 건조된 시료가 수납된 고화 용기를 도시한 사시도이며, 도 6a 및 도 6b는 시료의 절단을 설명하기 위한 모식도이다. 도 7a 및 도 7b는 시료 절편을 슬라이드 글라스에 부착하는 것을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 8은 시료 두께를 조정하는 일 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 박편 제조방법은 미고결 시료를 채취하는 단계(S100), 상기 시료를 접착제를 이용하여 고화시키는 단계(S200), 상기 고화된 시료를 절단하는 단계(S300), 상기 절단된 시료의 일면을 연마하는 단계(S400), 상기 시료의 연마된 일면을 슬라이드 글라스에 부착하는 단계(S500) 및 상기 슬라이드 글라스에 부착된 일면에 대향하는 상기 시료의 타면을 연마하는 단계(S600)를 포함할 수 있다. 상기 미고결 시료의 박편은 활성단층대에 형성된 지질구조를 관찰하기 위하여 제조된 미고결층에 대한 연마박편일 수 있다.

우선, 미고결 시료의 박편을 제조하기 위하여, 소정 크기의 파이프(10)를 노두(露頭)에 수직 방향으로 밀어 넣은 후 지질 조사용 햄머를 이용하여 시료(1)를 채취할 수 있다.(S100) 파이프(10)는 직경이 약 70mm 내지 90mm이고 길이가 약 80mm 내지 100mm인 스테인레스 파이프일 수 있다. 바람직하게 파이프(10)는 직경이 약 80mm이고 길이가 약 90mm인 스테인레스 파이프일 수 있다. 미고결 시료(1)는 고화된 암석이 단층 운동에 의하여 파쇄된 미고결 쇄설물로서, 주로 단층 각력 또는 단층 비지 등으로 이루어지며, 단층 운동의 특성을 지시하는 지질구조를 포함한다. 미고결 시료(1)의 채취를 위한 노두의 위치 정보를 표시하기 위해, 파이프(10)에 주향과 경사 및 시료의 정향방향에 대한 정보를 표시할 수 있다. 일례로, 파이프(10)를 노두에 밀어 넣은 상태에서 파이프(10)의 상부면에 주향과 경사에 대한 정보를 표시하고, 파이프(10)를 노두로부터 분리한 상태에서 파이프(10)의 측면에 시료의 정향 방향에 대한 정보를 표시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 채취된 미고결 시료(1)에 함유된 수분을 제거하기 위하여, 채취된 시료(1)를 건조시킬 수 있다. 즉, 시료(1)를 건조시킴으로써 시료(1)를 구성하는 미고결 쇄설물의 공극을 채우고 있는 수분을 제거하는 것이다. 채취된 미고결 시료(1)를 건조하는 동안에 시료(1)를 구성하는 쇄설물 내부에 발달된 미세구조가 변형될 가능성이 있으므로, 시료(1)를 건조하는 동안 시료(1)의 상태를 지속적으로 관찰하면서 건조 시간 및 건조 온도를 조절하는 것이 바람직하다. 일례로, 채취된 미고결 시료(1)를 자연 상태에서 건조할 수 있다. 이 경우, 미고결 시료(1)의 내부에 존재하는 수분이 완전히 제거될 수 있을 정도로 시료(1)를 충분히 장기간 건조하는 것이 바람직하다. 건조에 소요되는 시간은 시료(1)에 포함된 수분의 함량, 시료(1)를 구성하는 쇄설물의 입자 크기 등을 고려하여 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 시료(1)에 포함된 수분의 함량이 많을수록 그리고 시료(1)를 구성하는 쇄설물의 입자가 작을수록 시료(1)를 건조하기 위하여 소요되는 시간이 길어질 수 있다. 구체적으로, 점토질이 우세한 시료가 사질이 우세한 시료보다 더 장시간 건조되어야 한다. 자연 건조의 경우 열에 의하여 시료(1) 내부에 발달하고 있는 미세구조가 변형될 위험이 있는 경우에 적합하다. 채취된 시료(1)를 자연 건조의 방법으로 건조시키는 경우, 시료(1)의 수축으로 인하여 시료는 파이프(10)로부터 자연스럽게 분리될 수 있다. 다른 예로서, 채취된 시료(1)는 오븐 등의 건조 장치를 이용하여 상대적으로 고온에서 건조될 수 있다. 예를 들면, 채취된 시료(1)는 약 40℃ 이하의 온도로 가열된 오븐 내부에서 약 5일 내지 10일 정도 건조될 수 있다. 오븐에서 시료(1)를 건조시키는 경우에도 시료에 포함된 수분의 함유량, 시료를 구성하는 쇄설물의 입자 크기 등을 고려하여 건조 시간 및 건조 온도를 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 점토질이 우세한 시료(1)의 경우 약 40℃ 이하의 온도에서 약 6일 내지 약 8일 동안 건조시키는 것이 바람직하고, 사질이 우세한 시료(1)의 경우 약 40℃ 이하의 온도에서 약 7일 이하의 시간동안 건조시키는 것이 바람직하다. 시료(1)를 오븐에서 건조시키는 경우, 건조에 소요되는 시간을 줄일 수 있으나 시료(1)를 구성하는 쇄설물 내부에 발달하고 있는 미세구조가 변형될 위험이 있다. 따라서, 다량의 점토로 구성된 시료(1)의 경우에는 자연건조하는 것이 바람직하다.

시료(1)를 건조한 후, 건조된 시료(1)는 파이프(10)로부터 분리하여 시료(1)를 고화시키기 위한 고화 용기(20)로 옮겨 놓는다. 파이프(10)에 수납된 시료(1)를 고화 용기(20)로 옮기는 경우, 파이프(10)에 표시된 주향, 경사 및 정향 방향에 대한 정보를 고화 용기(20)에도 표시하는 것이 바람직하다.

미고결 시료(1)를 채취하여 건조한 후, 미고결 시료(1)를 접착제를 이용하여 고화시킨다.(S200)

미고결 시료(1)를 고화시키기 위하여, 우선 접착제를 제조한다.(S210) 접착제는 점성이 낮은 에폭시와 경화제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 접착제를 제조하기 위하여 실온에 방치된 에폭시를 약 40℃ 내지 50℃의 오븐에 넣어 약 10분 내지 30분 정도 연화시키고(211), 연화된 에폭시에 경화제를 혼합한다.(S212) 예를 들면, 실온에서 방치된 에폭시를 약 30분 정도 연화시킬 수 있다. 에폭시는 실온에서 본래의 성질보다 높은 점성을 갖고 있으므로, 이를 연화시킨 후 경화제와 혼합함으로써 에폭시와 경화제가 균일하게 혼합될 수 있도록 하는 것이다. 일례로, 접착제를 제조하기 위하여 에폭시와 경화제를 약 100: 30 내지 100: 40의 중량비로 혼합할 수 있다. 바람직하게는 에폭시와 경화제를 약 100: 35의 중량비로 혼합할 수 있다.

이어서, 제조된 접착제와 건조된 시료(1)를 진공 상태에서 소정시간 동안 방치한 후(S213), 접착제를 고화 용기(20)에 수납된 건조된 시료(1)에 주입한다.(S220) 제조된 접착제를 진공 상태에 방치하면, 접착제 내부에 함유된 기체가 접착제 표면으로 이동하여 접착제 표면에 기포를 형성하게 되는데, 접착제 표면에 더 이상 기포가 형성되지 않을 때까지 접착제와 시료를 진공 상태에 방치하는 것이 바람직하다. 일례로, 제조된 접착제와 건조된 시료(1)를 약 5분 내지 20분 동안 진공 상태에 방치할 수 있다. 바람직하게는 제조된 접착제와 시료를 약 10분 동안 진공 상태에 방치할 수 있다. 상기와 같이, 접착제와 건조된 시료를 진공상태에 방치하는 경우, 접착제 내부에 채워진 기체가 외부로 배출되어 에폭시와 경화제가 균일하게 혼합될 수 있을 뿐만 아니라, 시료(1) 내부에 포함된 기체가 외부로 배출되어 시료(1) 내부의 공극에 접착제가 골고루 채워질 수 있다.

시료(1)에 접착제를 주입하는 것이 완료되면, 고화 용기(20) 내부의 시료(1)를 고압 상태에 노출시킨다.(S230) 예를 들면, 시료(1)를 약 1분 내지 2분 정도 고압 상태에 노출시킬 수 있다. 고화 용기(20) 내부에 수납된 시료(1)를 고압의 환경에 노출시키면, 접착제가 시료(1) 내부의 공극에 더욱더 골고루 흡수될 수 있어서, 시료(1) 전체를 완전히 고화시킬 수 있다. 시료(1) 내부의 공극에 접착제가 골고루 흡수되지 않는다면, 이후 진행된 시료의 절단 및 연마 단계에서 시료가 파손될 가능성이 높다.

시료(1)를 고압 상태에 노출시킨 후, 시료(1)를 다시 진공 상태에 노출시킨다.(S240) 시료(1)를 다시 진공상태에 노출시키면, 시료(1) 내부에 포함된 기체가 시료(1) 표면으로 이동하여 시료(1) 표면에 기포를 형성하게 되는데, 시료(1)의 표면에 더 이상 기포가 형성되지 않을 때까지 시료(1)를 재진공 상태에 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 고압 상태에 노출시킨 후, 약 20분 내지 50분 정도 시료(1)를 진공 상태에 노출시킬 수 있다. 바람직하게는 시료(1)를 약 30분 내지 40분 정도 진공 상태에 노출시킬 수 있다. 더욱 바람직하게는 시료(1)를 약 30분 정도 진공 상태에 노출시킬 수 있다. 이와 같이 시료(1)를 다시 진공 상태에 노출시킴으로써, 시료(1) 내부에 형성된 공극에 접착제가 보다 균일하게 주입될 수 있다.

이어서, 시료(1) 내부의 공극에 접착제가 더욱더 균일하게 주입될 수 있도록 시료(1)를 다시 고압 상태에 노출시킬 수 있다.(S250) 예를 들면, 시료(1)를 약 1분 내지 2분 정도 고압 상태에 노출시킬 수 있다.

시료(1)를 다시 고압 상태에 노출시킨 후, 고화 용기(20)에 수납된 시료(1)를 고온에서 소정시간 동안 건조시켜 시료(1) 내부의 접착제를 경화시킬 수 있다. 예를 들면, 고화 용기(20)에 수납된 시료(1)를 약 35℃ 내지 50℃의 오븐에서 약 20 시간 내지 30시간 건조시킬 수 있다. 바람직하게는 고화 용기(20)에 수납된 시료(1)를 약 40℃의 오븐에서 약 24시간 동안 건조시킬 수 있다. 그 후, 고온에서 건조된 시료(1)를 실온에서 소정 시간 방치하여 시료를 최종적으로 고화시킬 수 있다. 예를 들면, 고온에서 건조된 시료(1)를 실온에서 약 20 시간 내지 30시간 동안 방치할 수 있다. 바람직하게는 고온에서 건조된 시료(1)를 실온에서 약 24시간 동안 방치할 수 있다. 시료(1)를 실온에서 방치하여 최종적으로 고화시킨 후, 고화 용기(20)로부터 고화된 시료(1)를 분리하고, 고화 용기(20)로부터 분리된 시료(1)의 표면에 주향 및 경사에 대한 정보를 표시할 수 있다.

고화된 시료(1)를 고화 용기(20)로부터 분리한 후, 고화된 시료(1)를 절단한다.(S300) 고화된 시료(1)를 절단하는 것은 암석 절단기를 이용하여 수행할 수 있다. 미고결 시료(1)를 채취한 후 파이프(10)에서 분리하는 과정 또는 파이프(10)에서 분리한 시료(1)를 고화 용기(20)에 옮기는 과정 등에서 시료(1)의 양쪽 단부들이 손상되었을 가능성이 높으므로, 시료(1)의 중간부분을 박편으로 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 하나의 시료(1)로부터 다수개의 박편을 제조하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 우선 시료를 중간부분에 위치한 제1 절단선(A-A')을 절단하여 시료를 상부 시료와 하부 시료로 분리한 후, 상부 시료의 절단면으로부터 소정 두께를 가지도록 상부 시료를 제2 절단선(B-B')을 따라 절단하여 상부 시료로부터 적어도 하나의 시료 절편(2a)을 만들고, 하부 시료 역시 절단면으로부터 소정 두께를 가지도록 하부 시료를 제3 절단선(C-C')을 따라 절단하여 하부 시료로부터 적어도 하나의 시료 절편(2b)을 만들 수 있다. 각각의 시료 절편(2a, 2b)은 약 1mm 내지 10mm의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는 각각의 시료 절편(2a, 2b)은 약 5mm 내지 10mm의 두께를 가질 수 있다. 시료를 절단하는 방향(A-A', B-B', C-C')은 시료에 표시된 주향 방향(S)에 수직한 것이 바람직하다.

시료를 절단하여 하나 이상의 시료 절편(2)을 만든 후, 시료 절편(2)의 한쪽 면, 즉, 슬라이드 글라스(30)에 접착될 면을 연마재로 연마한다.(S400) 시료를 절단하는 과정에서 시료 절편(2)의 표면이 거칠어지거나 표면의 높낮이가 불균일하게 절단될 수 있는데, 시료 절편(2)의 표면을 연마재를 이용하여 연마함으로써 시료 절편(2)의 표면을 편평하게 만드는 것이다. 시료 절편(2)의 표면의 높이가 불균일하고 고르지 않다면 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30)를 접착할 때 기포가 너무 많이 생성되어 박편 관찰이 어려운 문제가 발생할 뿐만 아니라 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30)의 접착 부분이 서로 분리되는 문제가 발생할 수 있다. 시료 절편(2)을 연마하기 위한 연마재로는 검정 실리콘 카바이드(Black Silicon Carbide) 연마재가 사용될 수 있고, #200 메쉬(mesh) 내지 #6000 메쉬(mesh)의 입도를 갖는 것 중 하나 이상이 사용될 수 있는데, 입도가 큰 것부터 입도가 작은 것 순으로 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, #600 메쉬의 입도를 갖는 연마재로 시료 절편(2)의 일면을 소정시간 동안 연마한 후, #1500 메쉬의 입도를 갖는 연마재로 시료 절편(2)의 연마면을 약 10분 동안 다시 연마하고, 그리고 나서 #3000 메쉬의 입도를 갖는 연마재로 시료 절편(2)의 연마면을 약 5분 내지 약 10분 동안 최종적으로 연마할 수 있다. 암석 박편을 제조하는 경우, 입도가 #100 메쉬인 연마재로 연마를 시작하여도 무방하나, 미고결 시료의 박편을 제조하는 경우에는 입도가 큰 연마재로 연마하면 시료가 부스러질 위험이 있으므로 #200 메쉬 이하의 입도, 바람직하게는 #600 메쉬 이하의 입도를 갖는 연마재로 연마를 시작하는 것이 바람직하다. 연마재는 연마글라스에 부착하여 사용할 수 있는데, 각각의 입도에 따라 다른 연마글라스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 모든 연마면을 균일한 힘으로 연마하는 것이 바람직하다. 슬라이드 글라스(30)에 접착할 시료 절편(2)의 일면을 연마하는 과정이 완료되면, 시료 절편(2)을 슬라이드 글라스(30)에 접착하기 전에 시료 절편(2)을 건조시켜 시료 절편(2) 표면에 존재하는 수분을 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 시료 절편(2)을 약 40℃의 오븐에서 약 1시간 이상 건조시킬 수 있다. 또한, 시료 절편(2)에 접착시킬 슬라이드 글라스(30)의 접착면을 아세톤으로 세척하여 슬라이드 글라스(30)의 접착면에 존재하는 이물질을 제거하는 것이 바람직하다.

일면이 연마된 시료 절편(2)을 건조하고 슬라이드 글라스(30)를 세척한 후, 접착제를 이용하여 시료 절편(2)의 연마면을 슬라이드 글라스(30)에 부착한다.(S500) 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30)를 부착하는데 사용되는 접착제는 점성이 낮은 에폭시와 경화제를 혼합하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 에폭시와 경화제를 약 3: 1 내지 약 3: 1.5의 부피비로 상온에서 막대를 이용하여 혼합함으로써 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30)를 부착하기 위한 접착제를 제조할 수 있다. 바람직하게는 에폭시와 경화제를 약 3: 1의 부피비로 혼합하여 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30)를 부착하기 위한 접착제를 제조할 수 있다. 시료 절편을 슬라이드 글라스(30)에 부착하기 위하여, 우선 시료 절편(2)의 연마면에 제조된 접착체를 골고루 그리고 얇게 도포한다. 접착제가 시료 절편(2)의 연마면에 불균일하게 도포되거나 너무 많은 양이 도포되면, 다량의 기포가 시료 절편(2)의 가장자리로 빠져나가지 못하고 밀집하여 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30)가 부분적으로 분리되는 문제점이 발생할 수 있고, 또한, 접착제가 두껍게 밀집된 부분에서는 이후에 수행된 연마과정에서 누르는 힘의 반복에 의하여 틈이 생겨 연마 도중 접착제가 분리되거나 틈 사이로 연마재가 유입될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다. 시료 절편(2)의 연마면에 접착제를 도포한 후, 슬라이드 글라스(30)를 시료 절편(2)의 한쪽 단부로부터 순차적으로 붙여주고, 그 후, 슬라이드 글라스(30)의 중간 부분을 서서히 강하게 눌러준다. 이 후, 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30) 사이에 존재하는 기포들을 외부로 배출시켜 시료 절편(2)과 슬라이드 글라스(30)를 밀착시킨다. 이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 시료 절편(2)을 부착시킨 슬라이드 글라스(30)를 박편 접착기(40)에 고정시켜 접착제가 완전히 경화될 때까지 상온에서 약 1일 내지 3일 동안 건조시킨다.

시료 절편(2)을 슬라이드 글라스(30)에 부착한 후, 시료 절편(2)의 두께를 조정하는 과정을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 일면에 제1 슬라이드 글라스(30)가 부착된 시료 절편의 타면에 제2 슬라이드 글라스(30')를 부착한 후, 암석 절단기를 이용하여 슬라이드 글라스들(30, 30') 사이에 위치한 절단선(D-D')를 따라 시료 절편(2)을 절단함으로써 시료 절편(2)의 두께를 조정할 수 있다. 이 경우, 암석 절단기에 의해 절단된 후의시료 절편들은 약 3mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 시료 절편(2)의 타면에 제2 슬라이드 글라스(30')를 부착하는 과정은 앞서 설명한 시료 절편(1)에 제1 슬라이드 글라스(30)를 부착하는 과정과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 한쪽 면에만 슬라이드 글라스(30)가 부착된 시료 절편(2)을 암석 절단기로 절단하여 시료 절편의 두께를 조정하는 것은 상대적으로 어려우나, 시료 절편(2)의 양쪽 면에 슬라이드 글라스(30, 30')를 부착한 후 시료 절편을 절반으로 절단하는 것은 상대적으로 용이하다. 또한, 상기와 같이 암석 절단기를 이용하여 시료 절편을 절단하여 시료 절편(2)의 두께를 조정하는 경우, 하나의 시료 절편(2)으로 두 개의 박편을 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상대적으로 입도가 큰 연마재를 이용하여 시료 절편을 연마함으로써 시료 절편(2)의 두께를 조정할 수 있다. 다만, 입도가 지나치게 큰 연마재를 이용하여 시료 절편(2)을 연마하는 경우, 시료 절편(2)이 파손될 우려가 있으므로, 입도가 #200 메쉬 이하인 연마재를 이용하여 슬라이드 글라스(30)가 부착되지 않은 시료 절편(2)의 일면을 연마함으로써 시료 절편(2)의 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 시료 절편(2)의 두께가 약 1mm 내지 2mm가 될 때까지 시료 절편(2)을 연마하는 것이 바람직하다.

암석 절단기를 이용하여 또는 상대적으로 입도가 큰 연마재를 이용하여 시료 절편(2)의 두께를 조정한 후, 연마재를 이용하여 슬라이드 글라스(30)가 부착되지 않은 시료 절편(2)의 일면을 연마할 수 있다.(S600) 시료 절편(2)을 연마하기 위한 연마재로는 검정 실리콘 카바이드(Black Silicon Carbide) 연마재가 사용될 수 있고, #200 메쉬(mesh) 내지 #6000 메쉬(mesh)의 입도를 갖는 것 중 하나 이상이 사용될 수 있는데, 입도가 큰 것부터 입도가 작은 것 순으로 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 입도가 #600 메쉬인 연마재, 입도가 #1500 메쉬인 연마재 및 입도가 #3000 메쉬인 연마재를 순차적으로 사용하여 시료 절편(2)의 일면을 연마할 수 있다. 구체적으로, 우선 #600 메쉬인 연마재를 이용하여 편광현미경 직교니콜 상에서 석영이 노란색으로 관찰될 때까지 시료 절편(2)을 연마한 후, 입도가 1500 메쉬인 연마재를 이용하여 편광현미경 직교니콜 상에서 석영이 회색으로 보일 때까지 시료 절편(2)을 연마하며, 이어서, #3000 메쉬인 연마재를 이용하여 시료 절편(2)의 두께가 약 0.03mm가 될 때까지 시료 절편(2)을 연마할 수 있다. 입도가 #3000 메쉬인 연마재로 시료 절편(2)을 연마한 후, 입도가 #6000 메쉬인 알루미나 파우더를 사포 연마지에 묻힌 후 시료 절편(2)을 올리고 적당량의 파라핀 오일을 적셔 손을 이용해 약 10분간 천천히 광내기를 하여 시료 절편(2)의 연마면에 존재하는 미세 돌기들을 제거하여 시료 박편 제조를 마무리할 수 있다.

이상에서 설명한 방법에 따라 미고결 시료의 박편을 제조하는 경우, 미고결 시료의 대형 연마박편을 제조할 수 있다. 단층대에 형성된 미고결층의 미세구조 연구의 경우, 기존에는 육안 관찰에만 의존하여 주관적으로 수행되어 왔으나, 본 발명의 실시예에 따라 미고결 시료의 박편을 제조하여 이를 가지고 연구가 수행된다면 객관적이고 과학적인 연구가 수행될 수 있다.

미고결 시료의 고화 장치

미고결 시료의 박편 제조방법에 있어서, 미고결 시료를 고화시키는 단계는 이하에서 설명될 미고결 시료의 고화 장치를 이용하여 이루어질 수 있다. 구체적으로, 고화 용기(20)에 수납된 시료에 접착제를 주입하는 단계와 시료를 진공 상태, 고압 상태, 재진공 상태 및 재고압 상태에 노출시키는 단계들은 미고결 시료의 고화 장치를 이용하여 이루어질 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 고화 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 고화 장치(100)는 하우징부(110), 접착제 수용부(130) 및 압력 조절부(150)를 포함할 수 있다.

하우징부(110)는 건조된 시료가 수납된 고화 용기(20)를 수용하는 데시케이터(110)를 포함한다. 데시케이터(110)는 시료의 건조 상태를 유지할 수 있다.

접착제 수용부(130)는 데시케이터(110) 내부에 배치되고 접착제를 수용한다. 접착제 수용부(130)는 제조된 접착제를 수용하는 깔때기(131), 깔때기(131)가 접착제를 수용할 수 있도록 깔때기(131)의 출구를 막아주는 마개(133) 및 마개(133)를 깔때기(131)로부터 분리하는 분리기(135)를 포함할 수 있다. 분리기(135)는 데시케어터(110) 외부에서 조종되어 마개(133)를 깔때기(131)로부터 분리할 수 있다. 예를 들면, 분리기(135)는 마개(133)에 연결된 회전부재(135)일 수 있다. 즉, 분리기(135)는 데시케이터(110) 외부에 위치한 사용자의 조종에 의하여 회전할 수 있고, 이러한 회전에 의하여 마개(133)를 깔때기(131)로부터 분리할 수 있다.

압력 조절부(150)는 데시케이터(110) 내부의 압력을 조절한다. 압력조절부(150)는 데시케이터(110) 내부의 공기를 외부로 배출하여 데시케이터(110) 내부를 진공 상태로 만들 수 있을 뿐만 아니라, 데이케이터(110) 내부로 외부 공기를 유입하여 데시케이터(110) 내부를 고압 상태로 만들 수 있는 진공 모터(151), 진공 모터(151)와 데시케이터(110)를 연결하는 연결관(153) 및 진공모터(151) 또는 데시케이터(110)에 연결되어 데시케이터(110) 내부와 외부의 공기를 순환시킬 수 있는 배기관(155)을 포함할 수 있다.

미고결 시료를 고화시키기 위하여, 제조된 접착제를 출구가 마개(133)로 막혀진 깔때기(131) 내부에 채우고, 건조된 시료가 수납된 고화 용기(20)를 데시케이터(110) 내부에 위치시킨다.

이어서, 진공 모터(151)는 연결관(153)을 통하여 데시케이터(110) 내부를 진공 상태로 만든다. 이러한 진공 상태는 깔때기(131)에 채워진 접착제 표면에 기포가 형성되지 않을 때까지 유지한다. 예를 들면, 약 5분 내지 약 20분 동안 진공 상태를 유지할 수 있다.

그 후, 배기관(155)을 이용하여 데시케이터(110) 내부의 진공 상태를 해제한 상태에서, 분리기(135)를 회전시켜 깔때기(131)의 출구를 막고 있는 마개(133)를 깔때기(131)로부터 분리하여 깔때기(131)에 채워진 접착제가 고화 용기(20)에 수납된 시료에 주입되도록 한다.

깔때기(131)에 채워진 접착제를 시료에 주입하는 것이 완료되면, 진공 모터(151)는 연결관(153)을 통하여 외부 공기를 데시케이터(110) 내부로 주입하여, 데시케이터(110) 내부를 고압 상태로 만든다. 이와 같이 데시케이터(110) 내부를 고압 상태로 만들어 줌으로서, 접착제가 시료 내부의 공극에 골고루 주입되도록 하는 것이다. 예를 들면, 진공 모터(151)는 약 1분 내지 2분 정도 외부 공기를 데시케이터(110) 내부로 주입할 수 있다.

진공 모터(151)는 이어서 데시케이터(110) 내부를 다시 진공 상태로 만든다. 이러한 진공 상태는 시료의 표면에 더 이상 기포가 형성되지 않을 때까지 유지된다. 예를 들면, 진공 모터(151)는 약 20분 내지 약 50분 정도 데시케이터(110) 내부를 진공 상태로 만들 수 있다.

그 후, 진공 모터(151)는 시료 내부의 공극에 접착제가 더욱 균일하게 주입될 수 있도록 데시케이터(110) 내부로 외부 공기를 주입하여 데시케이터(110) 내부를 고압 상태로 만든다. 예를 들면, 진공 모터(151)는 약 1분 내지 약 2분 정도 외부 공기를 데시케이터(110) 내부로 주입할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 미고결 시료의 고화 장치에 따르면, 미고결 시료의 내부에 접착제를 고르게 흡입시킬 수 있고, 그 결과, 우수한 미고결 시료의 박편을 제조할 수 있도록 한다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 파이프 20 : 고화 용기
30 : 슬라이드 글라스 40 : 박편 접착기
100: 미고결 시료 고화 장치 110: 하우징부
130: 접착제 수용부 131: 깔때기
133: 마개 135: 분리기
150: 압력 조절부 151: 진공 모터
153: 연결관 155: 배기관

Claims (9)

1. 채취한 미고결 시료를 접착제를 이용하여 고화시키는 단계;
   상기 고화된 시료를 절단하는 단계;
   상기 절단된 시료의 제1 면을 연마하는 단계;
   상기 제1 면을 제1 슬라이드 글라스에 부착하는 단계; 및
   상기 제1 면에 대향하는 상기 시료의 일면을 연마하는 단계를 포함하고,
   상기 미고결 시료를 상기 접착제를 이용하여 고화시키는 단계는,
   상기 접착제를 상기 미고결 시료에 주입하는 단계;
   상기 접착제가 주입된 시료를 고압 상태에 노출시키는 단계;
   상기 고압 상태에 노출된 시료를 진공 상태에 노출시키는 단계; 및
   상기 진공 상태에 노출된 시료를 고압 상태에 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 시료의 박편 제조방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 접착제는 에폭시와 경화제를 100:30 내지 100:40의 중량비로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 미고결 시료의 박편 제조방법.
4. 삭제
5. 채취한 미고결 시료를 접착제를 이용하여 고화시키는 단계;
   상기 고화된 시료를 절단하는 단계;
   상기 절단된 시료의 제1 면을 연마하는 단계;
   상기 제1 면을 제1 슬라이드 글라스에 부착하는 단계;
   상기 제1 면에 대향하는 상기 시료의 제2 면에 제2 슬라이드 글라스를 부착하는 단계;
   상기 제1 및 제2 슬라이드 글라스에 평행한 면을 따라 상기 시료를 절단하는 단계; 및
   상기 제1 및 제2 슬라이드 글라스에 평행한 면을 따라 절단된 상기 시료의 절단면을 연마하는 단계를 포함하는 미고결 시료의 박편 제조방법.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 연마하는 단계는 적어도 하나 이상의 연마재에 의해 수행되고, 상기 연마재의 입도는 #200 메쉬 이상이고 #6000 메쉬 이하인 것을 특징으로 하는 미고결 시료의 박편 제조방법.
7. 건조된 미고결 시료가 수납된 고화 용기를 수용하는 하우징부;
   상기 하우징부 내부에 배치되고, 상기 미고결 시료에 주입되는 접착제를 수용하는 접착제 수용부; 및
   상기 하우징부 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부를 포함하고,
   상기 접착제 수용부는,
   상기 접착제를 수용하는 깔때기;
   상기 깔때기의 출구를 막아주는 마개; 및
   상기 마개를 상기 깔때기로부터 분리하는 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 시료의 고화 장치.
   
8. 삭제
9. 제7항에 있어서, 상기 압력 조절부는,
   상기 하우징부 내부의 공기를 외부로 배출하거나, 상기 하우징부로 외부의 공기를 주입하는 진공 모터;
   상기 진공 모터와 상기 하우징부를 연결하는 연결관; 및
   상기 진공모터에 연결되어 상기 하우징부 내부와 외부의 공기를 순환시키는 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 미고결 시료의 고화 장치.

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