페이지 정보
제올라이트 광석
흙살림
조회수 2,121회
14-03-22 02:27
본문
흙의 성질
비료·농약·상토 원료가 되는
제올라이트 광석
비료 원료의 변화
비료용 광물자원으로 대표되는 칼리염과 인회석은 인산과 칼리비료의 원료로 질소비료가 공중질소를 수소가스와 결합하여 암모니아를 합성하는 경우와 대비된다. 증발잔류광산에서 채굴하는 칠레초석(Chile硝石)은 한때 질소비료의 총아이기도 했으나 화학비료의 신장으로 사양길로 내몰리게 되었다. 이제는 인산과 칼리광석과 함께 유기농법의 3요소비료급원으로 명맥을 유지하고 있다. 위의 3종의 비료광물은 식물생장에 필수적인 양분을 다량으로 함유한 경우이고 한편으로 기능상 흙의 성질을 개량하여 생육을 돕는 광물군(群)이 있는데 제올라이트가 이에 포함된다.
제올라이트의 특성
제올라이트(zeolite)는 끊는 돌(沸石)이라는 의미의 그리스어원에서 유래된 것으로 결정구조 안에 물 분자를 많이 흡착하고 높은 온도의 불꽃으로 가열하면 수증기가 발산되어 마치 비등하는 모양으로 보여 붙여진 이름이다. 규소와 알루미늄원소의 4면체를 기본골격으로 생긴 미세공동에 교환성양이온(Na,K,Ca,Mg)과 스트론튬(Sr), 바리움(Ba)이 소량으로 결합된 함수규산염광물이며 구조와 성분에 차이가 있는 46종에 이르는 제올라이트광물이 등재돼 있다. 일반 규산염광물과는 달리 조직이 치밀하지 않고 분자가 쉽게 드나들 수 있는 크기의 공극이 수없이 존재해 이 공간에 물리적으로 흡착한 ‘제올라이트 물’과 양이온이 정전기적으로 대전되어 있다.
제올라이트는 주로 화산 쇄설성 퇴적암(琉璃質凝灰岩)이 속성변성작용을 받아 생성되는 과정에서 순수한 단일광물로 구성되기는 쉽지 않아 벤토나이트나 규조토와 유기물, 철과 망간광물 등이 불순물로 혼재된 광물덩어리(鑛石)로 산출된다. 실제로 영일-감포지역의 3기층에 분포한 제올라이트광상은 벤토나이트를 많이 함유하고 있어 두 광석이 혼합된 벤토나이트질 제올라이트광상을 흔히 보게 된다. 이 지역에서 산출되는 제올라이트는 Ca이온을 주축으로 하는 클리놉틸로라이트(clinoptilolite)를 비롯한 모오데나이트(mordenite)와 휼란다이트(heulandite)가 주요광물에 포함되어 있다.
제올라이트는 양이온치환용량(CEC), 흡착, 탈수와 재흡수 등 특징적인 성질로 농업분야에서도 이용이 확대되고 있다. CEC는 규산염광물에서 규소이온이 알루미늄이온으로 동형치환하면서 발생된 음전하로 200~400cmol+/kg에 달해 광물 중에는 가장 높은 편이고 비슷한 용도로 사용되는 벤토나이트의 80~100cmol+/kg에 비교해도 2배 이상 높은 수준이다. 제올라이트와 벤토나이트는 비료공정규격에 기타비료로 지정되어 양분이 아닌 CEC를 그 밖에 규격으로 규정하고 그 값을 80cmol+/kg이상으로 정하고 있어 흙의 CEC를 높이기 위한 목적에서 설정된 것임을 알 수 있다.
제올라이트의 활용
모래흙에서 물의 누수와 양분용탈을 억제하기위하여 점토함량이 높은 흙을 객토하는 것은 CEC를 높이기 위한 것이다. 과거 CEC가 10cmol+/kg미만으로 낮은 논흙을 점토함량이 높은 적색토로 개량해왔지만 CEC가 낮은 인근의 객토원(카올린나이트점토광물)으로는 많은 양을 객토할 수밖에 없는 형편이었다.
제올라이트의 높은 CEC는 적은 양으로도 개량이 가능하게 되고 특히 CEC가 80cmol+/kg인 경우는 높은 품위를 특정 분야에 공급하고 등외로 폐기되는 것을 이용할 수 있다는 유리한 면도 있다. 또 다른 흙의 개량으로는 염류집적지에서 과잉염류(양이온)의 흡착고정으로 염류장애의 완화에도 효과적일 수 있다. 높은 CEC(음전하)와 선택적 흡착기작에 의한 양이온과 수소이온의 이온교환으로 산성흙에서도 중화기능을 갖게 된다. 구조공동에 함유된 10~15%(wt)의 물(沸石水)은 200~300℃온도에서 제거 되는 또 다른 특성이며 유무기성분의 흡탈착, 탈수와 재흡수의 기능을 종합적으로 응용한 비료, 농약과 상토원료로 제올라이트광석이 폭넓게 활용되고 있다.
<글:신제성(흙살림 이사)>
<이 자료는 비상업적인 용도를 위해 인용, 복제할수 있습니다. 다만, 출처(출처:흙살림 http://www.heuk.or.kr)를 반드시 밝혀 주시기 바라며 개작은 허용하지 않습니다.>