광산공학

3. 광산 공학 교육

3. 1. 교육 과정

미국에서는 약 14개 대학에서 광물 및 광산 공학 학사 학위를 제공한다. 웨스트 버지니아 대학교, 사우스다코타 광산기술학교, 버지니아 공과대학교, 켄터키 대학교, 애리조나 대학교, 몬태나 공과대학교, 콜로라도 광산학교 등이 대표적이다.^[6] 이들 대학 대부분은 석사 및 박사 학위도 제공한다.

캐나다에는 광산 공학 또는 이와 동등한 학부 학위 프로그램이 19개 있다.^[7] 맥길 대학교 공과대학은 광산 공학 학부(B.Sc., B.Eng.) 및 대학원(M.Sc., Ph.D.) 학위를 모두 제공하며,^[8][9] 밴쿠버의 브리티시 컬럼비아 대학교는 광산 공학 응용 과학 학사(B.A.Sc.)^[10] 및 광산 공학 대학원 학위(M.A.Sc. 또는 M.Eng 및 Ph.D.)를 제공한다.^[11]

유럽에서는 대부분의 프로그램이 볼로냐 프로세스 이후 통합(B.S. + M.S.를 하나로)되어 5년 과정으로 운영된다. 포르투갈의 포르투 대학교는 광산 및 지구 환경 공학 M.Eng.을 제공하며,^[12] 스페인의 마드리드 공과대학교는 광산 기술, 광산 운영, 연료 및 폭발물, 야금 분야의 과정을 포함하는 광산 공학 학위를 제공한다.^[13] 영국에서는 Camborne School of Mines가 엑서터 대학교를 통해 광산 공학 및 기타 광산 관련 분야에서 다양한 BEng 및 MEng 학위를 제공한다.^[14] 루마니아에서는 페트로샤니 대학교(이전에는 ''페트로샤니 광산 연구소'' 또는 ''페트로샤니 석탄 연구소''로 알려짐)가 광산 공학, 광산 측량 또는 지하 광산 건설 학위를 제공하는 유일한 대학이었으나, 지우 계곡 탄광 폐쇄 이후에는 고등학생들의 관심이 줄었다.^[15]

남아프리카 공화국의 주요 기관으로는 [http://www.up.ac.za/mining-engineering 프리토리아 대학교]가 있으며, 4년제 공학 학사(광산 공학 B.Eng)와 암석 공학, 수치 모델링, 폭발물 공학, 환기 공학, 지하 채광 방법 및 광산 설계를 포함한 다양한 전문 분야의 대학원 연구를 제공한다.^[16] 위트워터스랜드 대학교는 광산 공학에서 4년제 공학 과학 학사(B.Sc.(Eng.))^[17] 및 광산 공학 대학원 프로그램(M.Sc.(Eng.) 및 Ph.D.)을 제공한다.^[18]

일부 광산 기술자는 철학 박사(Ph.D., DPhil), 공학 박사(D.Eng., Eng.D.)와 같은 박사 학위 과정을 밟기도 한다.

러시아 연방에서는 85개 대학에서 광물 자원 분야 전문가를 양성하고 있다. 이 중 36개 대학은 고체 광물(광업) 추출 및 가공, 49개 대학은 액체 및 기체 광물(석유 및 가스)의 추출, 1차 가공 및 운송, 37개 대학은 지질 탐사(응용 지질학, 지질 탐사) 전문가를 양성한다. 광물 자원 분야 전문가를 양성하는 대학 중 7개는 연방 대학교, 13개는 러시아 국립 연구 대학교이다.^[19] 러시아 대학의 광물 자원 분야 인력 교육은 광산 기술자 자격을 갖춘 "응용 지질학"(5년), "지질 탐사"(5년), "광업"(5.5년), "광업 또는 석유 및 가스 생산의 물리적 공정"(5.5년), "석유 및 가스 공학 및 기술"(5.5년) 등 주요 교육 전문 분야(전문가 학위)에서 이루어진다. 대학은 훈련 방향 및 전문 분야에서 고등 교육의 주요 전문 교육 프로그램을 개발하고 구현하여 프로필(프로그램 이름)을 형성한다. 예를 들어, "광업" 전문 분야 내에서 "노천 채광", "광물 매장지의 지하 채광", "측량", "광물 농축", "광산 기계", "기술 안전 및 광산 구조", "광산 및 지하 건설", "발파 작업", "광산 산업의 전기화" 등 고전적인 프로그램 이름이 유지되는 경우가 많다. 최근에는 "광산 및 지질 정보 시스템", "광산 생태학" 등 새로운 프로그램 이름도 나타나고 있다. 대학은 전문가를 위한 새로운 교육 프로그램을 자유롭게 구성하여 미래를 예측하고 광산 기술자의 새로운 직업을 제시할 수 있다. 전문가 학위 취득 후에는 대학원(박사 학위 프로그램, 4년)에 바로 등록할 수 있다.^[19]

3. 2. 학위

3. 3. 주요 교육 기관

대학은 훈련 방향 및 전문 분야에서 고등 교육의 주요 전문 교육 프로그램을 개발하고 구현하여 프로필(프로그램 이름)을 형성한다. "광업" 전문 분야 내에서는 "노천 채광", "광물 매장지의 지하 채광", "측량", "광물 농축", "광산 기계", "기술 안전 및 광산 구조", "광산 및 지하 건설", "발파 작업", "광산 산업의 전기화" 등의 프로그램이 있다. 최근에는 "광산 및 지질 정보 시스템", "광산 생태학" 등의 새로운 프로그램도 등장하고 있다. 대학은 전문가를 위한 새로운 교육 프로그램을 자유롭게 구성하여 미래 광산 기술자의 직업을 예측한다. 전문가 학위 취득 후에는 대학원(박사 학위 프로그램, 4년 교육)에 등록할 수 있다.^[19]

4. 광산 공학자의 역할 및 급여

광산 기술자는 맡은 역할, 경력, 소속된 조직의 종류에 따라 다른 수준의 급여를 받는다. 이들은 광산 운영 개선, 광물 탐사 계획 수립, 장비 및 인력 투입 결정, 운영 자본화 등의 엔지니어링 업무를 수행한다. 또한 감독, 관리, 장비 및 광물 판매, 환경, 보건 및 안전 관리, 설계 등 다양한 분야에서 일할 수 있다.^[1]

인도 광산 기술자는 다른 직업에 비해 높은 급여를 받지만,^[20] 캐나다, 미국, 오스트레일리아, 영국 등에 비하면 낮은 편이다. 미국에는 약 6,150명의 광산 기술자가 있으며, 평균 연봉은 103710USD이다.^[21]

4. 1. 역할

4. 2. 급여

5. 채광 전 단계

광산 운영에는 상당한 자본 지출이 필요하므로, 광산 운영의 타당성을 평가하기 위해 다양한 사전 채굴 활동이 일반적으로 수행된다.

5. 1. 광물 탐사

5. 2. 광물 확인

5. 3. 타당성 조사

6. 광산 운영

광산 기술자는 광산 운영 개선, 추가적인 광물 탐사, 광산에 투입할 장비와 인력 결정, 운영 자본화 등의 엔지니어링 업무를 수행한다. 또한 감독 및 관리, 장비 및 광물 판매, 환경, 보건 및 안전 관리, 설계 엔지니어 등의 역할도 담당한다.

광업은 광물학, 지질학 및 자원의 위치에 따라 다양한 채굴 방식을 필요로 한다. 광물의 경도, 지층과 같은 특성과 해당 광물에 대한 접근성은 채굴 방식을 결정한다. 광업은 일반적으로 표면 또는 지하에서 수행되며, 동일한 매장량에서 표면 및 은폐 작업과 함께 발생할 수도 있다. 채굴 활동은 광물을 제거하기 위해 어떤 방법이 사용되는지에 따라 달라진다.

6. 1. 표면 채광 (노천 채광)

7. 채광 과정

채광 과정은 크게 암석을 파쇄하는 과정과 파쇄된 암석에서 광물을 분리하는 과정으로 나눌 수 있다.

폭약을 사용하여 암석을 파쇄하는 과정을 발파라고 한다. 발파에는 다양한 종류의 고폭약이 사용되며, 광산 기술자는 효율성과 안전성을 고려하여 폭약을 선택하고 배치한다. 1931년에는 고폭약의 대안으로 카독스 발파 카트리지가 발명되었으며^[30], 1932년부터 탄광에서 널리 사용되었다. 이 카트리지는 액체 이산화탄소를 가열하여 초임계 유체의 물리적 폭발을 일으키는 방식으로 작동한다.

파쇄된 암석에서 광물을 분리하는 방법에는 침출, 부유 선광, 정전기 분리, 중력 분리, 자기 분리, 수력 분리 등이 있다.

• 침출: 액체를 사용하여 특정 물질을 추출하는 방법으로, 주로 희토류 금속 추출에 사용된다.
• 부유 선광: 광물의 부력 차이를 이용하는 방법으로, 금속 분리에 널리 사용된다.^[30]
• 정전기 분리: 광물의 전하 특성 차이를 이용한다.
• 중력 분리: 중력을 이용하여 밀도가 다른 성분을 분리한다.
• 자기 분리: 자기력을 이용하여 자성을 가진 물질을 추출한다.^[30]
• 수력 분리: 물에서 광물의 침강 속도 차이를 이용하여 분리한다.^[30]

7. 1. 발파

7. 2. 침출

7. 3. 부유 선광

7. 4. 정전기 분리

7. 5. 중력 분리

7. 6. 자기 분리

7. 7. 수력 분리

8. 광산 안전 및 보건

광산 안전 및 보건에 대한 법적 관심은 19세기 후반에 시작되었다. 20세기에는 광범위하고 엄격한 법규화, 집행, 의무적인 안전 및 보건 규정으로 발전했다. 광산 기술자는 어떤 역할을 하든 모든 광산 안전 법규를 준수해야 한다.

8. 1. 미국의 광산 안전 보건 관리국 (MSHA)

9. 환경 문제

광물 채취 과정에서 발생하는 폐기물과 비경제적 물질은 광산 인근 지역의 주요 광산 오염원이다.^[1] 광산 활동은 본질적으로 자연 환경과 광물이 위치한 주변 환경에 교란을 일으킨다.^[1] 따라서 광산 기술자는 광물 상품의 생산 및 처리뿐만 아니라 채광 중 및 채광 후 채광 지역의 변화로 인한 환경 피해 완화에도 관심을 가져야 한다.^[1]

참조

_[1] 서적 SME Mining Engineering Handbook Society for Mining, Metallurgy, and Exploration Inc
_[2] 웹사이트 Archaeology - Malolotja Nature Reserve – Ancient Mining http://eswatininatur[...] Eswatini National Trust Commission – Conserving Eswatini's Natural and Cultural Heritage 2022-09-17
_[3] 간행물 Major Features: Cultural Importance http://www.peacepark[...] Peace Parks Foundation 2007-08-27
_[4] 웹사이트 The Romans in Britain: mining http://www.romans-in[...]
_[5] 논문 Analysis of the fuel wood used in Late Bronze Age and Early Iron Age copper mining sites of the Schwaz and Brixlegg area (Tyrol, Austria)
_[6] 웹사이트 smenet.org https://www.smenet.o[...]
_[7] 웹사이트 Undergraduate Mining courses in Canada https://www.idp.com/[...] IDP Canada 2021-06-30
_[8] 웹사이트 Graduate Program https://www.mcgill.c[...] McGill University 2018-05-13
_[9] 서적 Sunset of a Transformational Career. Chapter 16 in: White F. Miner with a Heart of Gold: a biography of a mineral science and engineering educator Friesen Press, Victoria
_[10] 웹사이트 Mining Engineering at UBC http://you.ubc.ca/ub[...] University of British Columbia 2018-05-13
_[11] 웹사이트 Graduate http://mining.ubc.ca[...] University of British Columbia 2018-05-13
_[12] 웹사이트 Master in Mining and Geo-Environmental Engineering https://sigarra.up.p[...] University of Porto 2018-05-13
_[13] 웹사이트 Mining Engineering http://www.upm.es/in[...] Technical University of Madrid 2018-05-13
_[14] 웹사이트 BEng Mining http://www.exeter.ac[...] 2020-05-24
_[15] 웹사이트 University of Petrosani, Romania https://www.upet.ro/[...] 2022-08-25
_[16] 웹사이트 Mining Engineering {{!}} University of Pretoria https://www.up.ac.za[...] 2019-06-12
_[17] 웹사이트 WITS Mining - Undergraduate Programme https://www.wits.ac.[...] University of the Witwatersrand 2018-05-13
_[18] 웹사이트 WITS Mining - Postgraduate Programme https://www.wits.ac.[...] University of the Witwatersrand 2018-05-13
_[19] 논문 Analytical review of the training system for mining engineers in Russia https://mst.misis.ru[...] 2022-11-05
_[20] 웹사이트 Geologist and Mining Engineer salaries in India https://web.archive.[...] 2015-07-22
_[21] 웹사이트 Occupational Employment and Wages, May 2017 – 17-2151 Mining and Geological Engineers, Including Mining Safety Engineers http://www.bls.gov/o[...] Bureau of Labor Statistics 2018-05-20
_[22] 논문 Near-mine exploration via soil geochemistry multivariate analysis at the Almas gold province, Central Brazil: A study case.
_[23] 논문 Vertical ionic migration: mechanisms, soil anomalies, and sampling depth for mineral exploration
_[24] 논문 Statistical enhancement of airborne gamma-ray uranium anomalies: Minimizing the lithological background contribution in mineral exploration
_[25] 서적 Geologic Prospecting and Exploration SME
_[26] 서적 Sample Preparation and Assaying SME
_[27] 서적 Mine Evaluation and Investment Analysis SME
_[28] 서적 Costs and Cost Estimation SME
_[29] 서적 Surface Mining: Comparison of Methods SME
_[30] 특허 Improvements in and relating to means for effecting discharge of explosive charges such as those of blasting cartridges https://worldwide.es[...]
_[31] 웹사이트 History of Mine Safety and Health Legislation https://web.archive.[...] 2018-03-20
_[32] 문서 20 CFR § 46.2(g)(1)(i)(ii)
_[33] 법률 The Federal Mine Safety and Health Act of 1977, § 103(f) and (g)(1)