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CJB 청주방송 테마스페셜 ? 일상으로 한 발더 2021 ‘일라이트’보고서(2021.10.17.)

https://www.cjb.co.kr/home/sub.php?menukey=337&mod=view&no=12322&scode=99999999

점토광물이란?

일라이트는 점토광물(Clay Mineral)로 분류됩니다. 점토광물은 마그마가 굳어 만들어진 광물(1차광물)이 물리, 화학적 작용을 받아 성분이 변형되거나 부서져 토양이 되어가는 과정 속에서 만들어진 2차 광물이 대부분을 차지하며, 아주 작은 입자 크기(1/256mm = 약 0.0039mm 이하)를 가지고 있습니다. 이러한 과정을 거쳐 생성된 점토광물은 주로 지구표면에서 찾아볼 수 있으며, 토양뿐만 아니라 셰일, 이암과 같은 퇴적암 및 점판암(슬레이트), 천매암과 같은 변성암의 주요 구성성분입니다. 일라이트(Illite) 이외에도 카올리나이트(Kaolinite), 몬모릴로나이트(Montmorillonite), 및 녹니석(Chlorite) 등이 있습니다.

또한 구조적으로 점토광물은 [SiO4]로 결합된 규산 4면체판(Tetrahedral sheet, 이하 “T”)과 [Al(O,OH)6]로 결합된 팔면체판(Octahedral sheet, 이하 “O”)을 기본단위로 하고, T와 O가 서로 층을 이루는 구조를 가지고 있습니다. 이러한 구조를 보이는 광물을 ‘층상규산염광물’이라고 합니다. T와 O의 결합비율 및 층과 층 사이에 존재하는 양이온의 종류, 물분자의 존재 여부 등에 따라 광물의 종류가 결정되는 것입니다.

종합하자면 점토광물은 퇴적암, 변성암 및 토양의 주 구성광물로, 층상규산염구조를 가진 아주 작은 입자크기의 2차광물을 총칭하는 용어가 되겠습니다.

그렇다면 점토광물 중 일라이트는 어떤 특징을 가지고 있을까요?

일라이트(Illite)는 1937년 미국 일리노이주의 칼훈 카운티(Calhoun County, Illinois, US)에서 퇴적암의 한 종류인 셰일을 조사하던 E. Grim, R. H. Bary 등에 의해 발견된 광물로 ‘일리노이주에서 발견된 광물’이라는 뜻을 지니고 있습니다.

일라이트는 아래의 사진에서처럼 2:1(사면체-팔면체-사면체(T-O-T)) 층상구조를 가지고 있으며 이 층상구조 사이에 K(칼륨 또는 포타슘)이 자리하고 있습니다. 화학적으로 백운모와 비슷하지만 K(칼륨 또는 포타슘)과 Al(알루미늄)을 보다 적게 가지고 있습니다.

일라이트 화학식 : (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2

백운모 화학식 : K(OHF2)2Al3Si3O10

일라이트는 일라이트화 작용(Illitization)이라고 하는 백운모, 장석의 풍화 또는 열수에 의한 영향을 받아 생성된 변질광물이며, 견운모의 구성요소이기도 합니다(지질과학 유레카 - 이슈 - 광물이야기 견운모 참조).

<일라이트의 결정구조> 

(출처: Sayers and Deon Boer., 2016. The elastic anisotropy of clay minerals. Geophysics, 81(5), 1-11)

일라이트의 활용

일라이트는 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 그 중에서 가장 대표적인 것은 냄비, 접시, 타일, 벽돌 등을 만드는데 사용된다는 것입니다. 일라이트가 포함된 점토는 굳으면서 만들어진 형태를 유지하려는 가소성이 커지기 때문입니다. 또한 일라이트와 같은 점토광물은 층과 층사이에 중금속이나 오염물질을 흡착시키는 능력이 좋아 중금속 오염제거 또는 공기정화용 제품으로 제작되어 활용됩니다.

가축들의 설사를 억제하는데 효과가 있어 사료에 일라이트를 첨가하기도 한다고 합니다.