KIGAM 한국지질자원연구원

지구의 모든 것을 기억하고 있는 땅. 인간보다 훨씬 오래 전부터 존재한 땅은 세계가 탄생하고 생성된 시초를 보여주는 중요한 지표다. 지진과 해일, 화산폭발과 충돌 등 46억 년 동안 지구에서 발생한 다양한 움직임은 역동적인 물리작용과 화학작용을 탄생시켰고, 이는 신비로운 자연물질을 생성시켰다. 우리나라 경북 포항은 이러한 신비한 물질이 매장된 대표적인 땅 중 하나다. 화산 폭발로 방출된 크고 작은 쇄설물과 퇴적물이 쌓여 만들어진 이 땅에 미래 대한민국의 경제발전에 도움을 줄 보물이 숨어있다. 화장품과 의약품에 핵심적으로 사용되는 광물, 고부가가치 바이오산업을 이끌 열쇠로 불리는 ？벤토나이트’다.

고부가가치 바이오산업 이끌 포항의 보물,

벤토나이트

포항지질자원실증연구센터 지질신소재연구실

서성만 박사

* 보물의 땅, 포항

바다와 인접한 경북 포항. 해양과 대륙이 마주한 곳에 위치한 이 땅은 동해가 만들어지기 시작한 신생대 제3기에 형성된, 우리나라에서 가장 젊은 땅이다. 역동적인 지질활동으로 만들어진 만큼 이곳 에서는 당시 발생한 화산활동의 흔적을 고스란히 발견할 수 있다.

서성만 박사는 “바다가 만들어지는 초기에는 땅이 갈라지고 바닷 물이 유입되는 과정을 거치게 되는데 이때 많은 화산활동이 수반 된다”며 “한반도와 일본이 갈라지면서 발생한 다수의 퇴적분지와 화산활동이 지금의 포항과 경주를 만들었다. 당시에 분출된 화산 쇄설물과 퇴적물이 쌓여서 만들어진 셈”이라며 포항의 지질학적 특징을 설명했다.

“지질학적 특징은 광물자원과 밀접한 관계가 있습니다. 국내 유관기 관에서 발간하는 광물자원현황 자료를 살펴보면 벤토나이트와 산성 백토, 제올라이트, 규조토라는 비금속광물자원이 포항과 경주에 집중적으로 분포하고 있습니다. 석회석과 점토처럼 광물 자체를 직접 사용하기 위해 개발되는 자원을 비금속 광물자원이라고 해요.”

비금속광물의 가치가 높은 이유는 항아리, 벽돌과 같은 전통산업부터 의약품, 화장품 같은 고부가 바이오산업까지 다양하게 활용할 수있기 때문이다. 실제로 선진국화 될수록 금속광물 사용량보다 비금속 사용량이 월등히 증가하는 경향을 보이는 것으로 전해진다.

“우리나라는 다른 자원에 비해 비금속 광물자원이 비교적 풍부한 편입니다. 때문에 비금속 광물자원의 가치를 향상시킬 수 있는 새로운 가능성 발굴과 기술개발이 필요하다고 생각해요. 국내에서 생산되는 비금속 광물의 원광 가격은 톤 당 수천 원에서 몇만 원 밖에 하지 않아요. 하지만 의약품이나 화장품 원료로 개발되면 톤 당 수백만 원에서 수천만 원으로 가치가 올라갑니다. 경제적으로 매우 큰 이점을 갖고 있죠.”

* 벤토나이트, 포항 매장량만 1천만 톤

비금속 광물 중에서도 대표적으로 손꼽히는 벤토나이트. 이 물질은 포항에만 1천만 톤이 매장돼 있다. 그동안 국내에서 벤토나이트는 철강과 자동차, 토목 등 재래 산업분야에서 연간 10만 톤 이상 사용돼 왔다. 하지만 생산량은 연간 1만 톤 정도에 불과하기 때문에 국내 수요량을 충족할 수 없어 수입에 의존할 수밖에 없었다.

“벤토나이트는 일본과 우리나라가 갈라질 때 발생한 화산재가 쌓여 만들어진 특별한 자원입니다. 대부분 ‘몬모릴로나이트’라는 광물로 구성된 점토덩어리로, 수분을 흡수하면 마치 젤리처럼 변하는 독특한 특성이 있어요. 뿐만 아니라 흡착력이 매우 뛰어나 다양한 분야에 여러 방식으로 응용할 수 있죠.”

벤토나이트의 독특한 특성 때문에 산업에서는 철강제조, 자동차 엔진 주물제작, 석유시추 이수제 등으로 사용되고 있다. 의약품과 화장 품, 동물 배설물을 받는 소재 등으로도 이용된다.

“포항과 경주 일대에 많은 양의 벤토나이트가 매장돼 있다는 사실은 1920년대부터 알려졌습니다. 하지만 지금까지 국내에서는 해당 자원을 고부가가치 산업에 사용하지 못하고 있었어요. 기술장벽 문제에 가로막히기도 했지만 소위 말하는 ‘광물 사대주의’의 영향도 컸습 니다. 우리나라에 매장된 자원을 실제 가치보다 다소 평가절하 하는 분위기가 만연했던 거죠. 외국에 매장된 광물이 우리나라에 매장된 광물보다 더 좋을 거라고 생각한 거예요. 때문에 필요 이상으로 광물을 수입하게 된 부분도 있어요.”

서성만 박사에 따르면 우리나라에 매장된 벤토나이트는 주로 ‘칼슘 형’이다. 벤토나이트는 크게 ‘칼슘형’과 ‘나트륨형’ 으로 구분되는데, 칼슘형은 나트륨형에 비해 분산력이 떨어지지만 흡착력이 높다. 복용했을 때 나트륨에 과다 노출될 위험도 적어 의약품 혹은 테라피원료와 같은 바이오산업 원료로 선호되고 있다. 국내에서 생산되는 벤토나이트를 산업원료화 하는 기술개발이 꼭 필요한 이유다.

* 벤토나이트 이용한 안티폴루션 화장품

서성만 박사는 벤토나이트를 활용한 안티폴루션(anti-pollution) 클렌징 제품을 개발하고 있다. 최근 환경오염 문제에 대한 인식이 높아지면서 미세먼지와 중금속 노출 등에 대비할 수 있는 안티폴루션 화장품에 대한 수요가 증대했다. 벤토나이트를 활용하면 이러한 수요를 충족시켜 줄 수 있을 것이라 판단했다.

“소비자는 안전한 원료로 만든 안전한 화장품을 원합니다. 이를 만족 시키려면 광물원자재를 사용한 친환경 화장품 중에서도 바이오 안전성이 확보된 화장품 원료 수급이 필요하다고 판단했습니다. 실제로 안전성이 확보되지 못해 미생물오염 문제가 발생, 화장품을 고스 란히 폐기한 사례가 종종 있어요. 이러한 사례가 번복되지 않도록 하기 위해서라도 천연광물을 기반으로 한 다기능성 클렌징 화장품을 개발하면 좋겠다고 생각했어요. 벤토나이트는 특성상 흡착성이 좋아 미세먼지를 잘 닦아내고 리프팅에도 좋아요. 아마 내년 연말쯤에는 시제품이 나올 수 있을 것 같습니다.”

앞으로 벤토나이트 국산화를 위해 더 노력할 것이라는 서성만 박사. 그는 “지금까지 연구된 것은 실험실 규모의 수준이었다”며 “앞으로좀 더 체계적인 실험으로 옮겨갈 계획”이라고 이야기했다.

“현재 벤토나이트 메디컬 점토 생산설비를 구축하고 있습니다. 자동 화라인처럼, 원료가 들어가면 최종적으로 제품이 나오는 공정을 만드는 게 목표에요. 더불어 국내의 고부가가치 자원이 더욱 주목받을수 있도록 하고 싶습니다. 지금까지는 함량이 어느 정도인지를 기준 으로 삼는 품위 위주의 잣대가 적용됐어요. 하지만 바이오사업에서는 아무리 품위가 높아도 품질을 만족시키지 못하면 상용화가 어렵 습니다. 국내 비금속 자원에 대한 품질평가가 체계적으로 이뤄졌으면 합니다. ‘구룡포 과메기’, ‘포항 백토’ 등과 같이 벤토나이트가 지역의 고부가 브랜드로 거듭날 수 있도록 최선을 다하겠습니다.