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[꽃돌세상]

바이오 에너지 공물 견운모
	2006/04/20 오후 1:36 | "추천"찜질방사우나소재

바이오에너지 광물, 견 운 모 (Bio-angry Ore, Sericite) 1. 원적외선(FAR-INFRARED)이란? 원적외선은 인간이 유랑생활을 시작할 때부터 무궁무진하게 자연환경 속에 존재하여왔으 며, 무생물과 생물, 즉 흙과 돌 그리고 인체에서도 원적외선이 정도의 차이는 있지만 방사된 다고 한다. 원적외선은 1800년 독일의 과학자 F.W. Herschel에 의하여 최초로 발견되었으 며, 동시대에 유기물질에 적외선을 조사하여 특정파장의 에너지를 흡수하는 사실을 발견하 고 있다. 원적외선을 가열원으로 산업에 응용하기 시작한 것은 1938년 미국 포드 자동차 회 사에서 자동차의 도장건조 공정에 도입한 것이 최초이고 기계, 전자제품의 외장건조, 식료 품의 가공, 냉동식품해동, 난방기구 등으로의 상품화가 진행되고 있으며, 최근에는 가열, 건 조뿐만 아니라 건강침구, 의료, 생활용품, 생명공학 등의 분야에도 확대되고 있다. 원적외선은 4미크론에서 1000미크론 파장 영역을 갖고 있으며 5.6미크론 ～ 15미크론이 인 체에 가장 유익한 영역이다. 인체를 포함한 유기물은 일반적으로 열에 대한 흡수체로서 특 정파장에 대해 열흡수 특성을 나타낸다. 원적외선은 인체에 30 ～ 50mm까지 투과되어 공 진, 공명운동을 하여 자기발열이 일어난다. 인체 내에서 복사열 에너지는 혈액순환을 촉진 시키고 세포 조직속의 노폐물과 유해 중금속을 땀샘을 통하여 피부 밖으로 배출시켜 준다. 이는 인체내의 신진대사를 원활하게 하여 인체의 자연치유력을 향상시켜 주어 어깨통, 요 통, 류머티즘 등에 좋으며 각종 치료로 상승효과도 기대할 수 있다.
2. 원적외선 광물이란? 원적외선 광물은 가시광선 파장 영역보다 길고 마이크로파보다 짧은 0.76 ～ 1,000 μ m의 파 장범위의 전자파를 갖고 있는 광물질(Mineral, 또는 Ore)이다. 원적외선의 특성 중 가장 중 요한 성질은 어떤 물질에 그 물질을 구성하는 분자나 원자와 같은 진동수의 원적외선을 방 사하면 물질의 원자나 분자에 흡수되어 공명현상을 일으키게 된다. 이 운동을 공진운동(Resonance movement)이라 부르며, 공진운동이 생기면 분자에너지가 발생되고 발생된 에너지는 활성화시킨다고 알려져 있다. 분자운동은 각 물질마다 다르기 때 문에 다른 원적외선 방사 특성을 나타낸다. 또한 물리적 성질에 따라 다른 원적외선 방사 특 성을 나타낸다. 또한 물리적 성질에 따라 다른 방사 특성을 보이는데 이는 원료의 표면형태 (Surface morphology)에 크게 좌우되는데, 표면의 굴곡 상태가 거칠수록 원적외선 방사율 이 높아지고, 또한 원료의 공극율(porosity)이 클수록 방사율도 함께 높아진다. 원적외선을 높이 방사하는 원료가 원적외선 원료로서 적합하며, 단일 광물이나 복합 광물로 구성된 암 석 및 합성원료가 원적외선 원료가 될 수 있으나 원적외선 방사율이 높은 원료를 첨가한 배 합원료가 최적의 원료가 될 수 있다. 3. 견운모( 絹雲母 : Sericite)란? 1) 견운모의 광물학적 위치 견운모는 일반적으로 Sericite라 부른다. 이것은 점토광물의 일종으로 칼리(K 2 O)를 함유하 고 있어 칼리(K 2 O)점토라고도 불린다. 또한 색깔은 은백색으로 견사광택이 강하게 나타나 기 때문에 견운모라고 불리어진 것이다. 견운모는 광물학적으로는 운모족에 속하고 화학 조성과 결정구조는 백운모와 흡사하다. 따 라서 2차광물로서 백운모(Muscovite)와 일라이트(Illite)의 중간내지 파생 일라이트에 가까운 위치로서 그 성질 및 성능이 비슷하다. 이 광물은 탈취 효과 및 양이온․유기물 흡착력 등이 일라이트(Illite)와 비슷하거나 우수하여 그 용도 또한 비슷한 점이 많다.
2. 원적외선 광물이란? 원적외선 광물은 가시광선 파장 영역보다 길고 마이크로파보다 짧은 0.76 ～ 1,000 μ m의 파 장범위의 전자파를 갖고 있는 광물질(Mineral, 또는 Ore)이다. 원적외선의 특성 중 가장 중 요한 성질은 어떤 물질에 그 물질을 구성하는 분자나 원자와 같은 진동수의 원적외선을 방 사하면 물질의 원자나 분자에 흡수되어 공명현상을 일으키게 된다. 이 운동을 공진운동(Resonance movement)이라 부르며, 공진운동이 생기면 분자에너지가 발생되고 발생된 에너지는 활성화시킨다고 알려져 있다. 분자운동은 각 물질마다 다르기 때 문에 다른 원적외선 방사 특성을 나타낸다. 또한 물리적 성질에 따라 다른 원적외선 방사 특 성을 나타낸다. 또한 물리적 성질에 따라 다른 방사 특성을 보이는데 이는 원료의 표면형태 (Surface morphology)에 크게 좌우되는데, 표면의 굴곡 상태가 거칠수록 원적외선 방사율 이 높아지고, 또한 원료의 공극율(porosity)이 클수록 방사율도 함께 높아진다. 원적외선을 높이 방사하는 원료가 원적외선 원료로서 적합하며, 단일 광물이나 복합 광물로 구성된 암 석 및 합성원료가 원적외선 원료가 될 수 있으나 원적외선 방사율이 높은 원료를 첨가한 배 합원료가 최적의 원료가 될 수 있다. 3. 견운모( 絹雲母 : Sericite)란? 1) 견운모의 광물학적 위치 견운모는 일반적으로 Sericite라 부른다. 이것은 점토광물의 일종으로 칼리(K 2 O)를 함유하 고 있어 칼리(K 2 O)점토라고도 불린다. 또한 색깔은 은백색으로 견사광택이 강하게 나타나 기 때문에 견운모라고 불리어진 것이다. 견운모는 광물학적으로는 운모족에 속하고 화학 조성과 결정구조는 백운모와 흡사하다. 따 라서 2차광물로서 백운모(Muscovite)와 일라이트(Illite)의 중간내지 파생 일라이트에 가까운 위치로서 그 성질 및 성능이 비슷하다. 이 광물은 탈취 효과 및 양이온․유기물 흡착력 등이 일라이트(Illite)와 비슷하거나 우수하여 그 용도 또한 비슷한 점이 많다.

2) 견운모의 생성 및 구성 견운모는 일반적으로 암석이 열과 압력을 받고 그에 따른 열수의 영향을 받아 변성암으로 생성될 때 片理 의 면에 평행한 세리싸이트(Sericite) 광물로 생성되며, 산지에 따라 여러 가지 타입이 있다. 또한 암석층에 장석류가 견운모화 작용(Sericilization)을 받음으로서 운모질의 광물로 변한되는 경우도 있다. 그 외 녹색 응회암 지역에 분포된 금속광상에도 열 수용액에 의하여 광상의 주변에 모암이 변질되어 Sericite가 되는 경우도 있다. 이 광물의 형태는 연질의 괴상( 塊狀 ) 형태의 광물로 생성되며 하이로사이트와 몬모릴로나이트를 함유 하는 경우의 원광석은 입도가 미세한 점토상으로 녹니석과 황철광을 함유하기도 한다. 반면 일라이트는 알루미나질의 해성 퇴적암 중에서 발달하고 견운모에 가까운 성질의 미세 한 광물로서 점재한다. 또한 몬모릴로나이트와는 동일한 층상의 구조를 갖는 운모족의 일라 이트라는 것이 부착 함유되어 있다. 일라이트는 몬모릴로나이트와 백운모의 중간성질을 갖 고 알루미나와 카리를 함유한 가수규산염(K 2 O, 3Al 2 O 3 , 6SiO 4, 2H 2 O)으로 비중이 2.5 ～ 2.7 정도로 연질형태이며 백색내지 회백색의 점토광물로서 해성 퇴적암 중에 2차광물로서 존재하는 경우가 많다. 3) 특 성 및 용 도 견운모는 백운모의 한 형태로 반토(Al 2 O 3 )를 함유하는 광물이 열수변성을 받아 2차로 생성 된 점토광물로서 산출되며 대단히 미세한 견사상의 면으로 생성되는 것을 그 특징으로 한 다. 이것은 괴상의 취합체로 나타나며 그 화학적 성질과 물리적 성질은 백운모의 그것과 흡 사하나 다만 견운모가 대형의 판상으로 생성치 않으며 또한 그 입자가 균일한 무게를 가지 는 판상이 아니고 꼬투리 같은 형상을 하고 있는 점이 백운모와 상이한 점이다. 견운모의 이론적인 분자식은 KH 2 Al 3 (SiO 4 ) 3 이며 SiO 2 는 45.2%, Al 2 O 3 는 38.5%, K 2 O는 1 1.8%, H 2 O는 4.5% 이다. 견운모는 그 결정구조에 타 광물을 용이하게 함유함으로 말미암 아 이론적인 성분과 비슷한 견운모는 대단히 희귀하다.

세리싸이트는 미끈미끈한 그 물리적 성질로 말미암아 활석으로 오인하는 경우도 있다. 이것 은 물을 흡수하고 있는 상태에서 타 물질을 흡착하는 성질이 강하며 이는 입자의 크기가 작 을수록 더욱 뛰어나다. 이것을 물속에 투입하여 잘 교반, 현탁 하면 견사와 같은 광택을 나 타내며 흐를 때는 아름다운 모양으로 흐른다. 견운모의 대부분 원료는 불석내화재료를 제조하는데 사용되며 또한 강원도 횡성지방에서산출되는 횡성견운모는 세광, 분급, 건조되어서 운모분말로도 사용된다. 견운모의 분말은 그 빛깔이 좋고 사암 또는 기타의 불순물을 함유하지 않으나 백운모 분말대체는 되지 않는 다. 백운모의 형태인 견운모는 두꺼운 꼬투리 모양의 박편으로 분쇄하여 진정한 습식분해의 운모와 같이 도료와 벽지제조에도 사용된다. 견운모는 상당히 다량의 철을 함유함으로써 도자기공업에서는 제한되고 있으나 산성의 화 산암 중에서 장석이 열수용액에서 변질한 것은 석영을 동반하고 산화된 유산철이 적은 원료 는 도자기석으로도 사용된다.

또한 근래 점토광물의 각종 효능을 축산분야와 수산분야, 환경분야, 건축분야 등에서 연구 한 결과, 많은 효능효과가 인정됨으로써 새로운 시대에 환경친화적 사료를 제조하는 데 필 수적인 원료로 자리잡아가고 있으며 위생적인 축산물생산과 아울러 청정육, 위생적이고 맛 있는 고품질의 육류생산에 기여하고 있는 것으로 생각된다.
4. 주요 원적외선 광물질의 방사율<예>



5. 원적외선이 생체조직에 미치는 효과 1)체내 자유 활동에너지(Internal Free Active Energy)의 흡수와 생리기능 조절 체표면에서 복사되는 3 ～ 50 μ m 파장의 에너지 중에서 46%를 차지하는 8 ～ 14 μ m 파장의 원 적외전이 인체에 흡수되면, 이것은 물과 유기체 화합물의 흡수 스펙트럼과 일치하기 때문에8 ～ 14 μ m파장은 그림1과 같이 인체가 요구하는 흡수 파장대이므로 피부가 온화하고 기분좋 은 온도 감각을 유지하면서도 공명흡수와 분자 및 원자의 공명과 공진 운동을 통하여 자연 의 순리 본능적 흡수방법을 이용하여 체세포의 신진대사 활성화를 얻을 수 있다. 체내자유활성 에너지는 불수의적 대뇌피질하 수준(invlountary subcortical level)에서 생성 되며 인체에 부작용이 없는 에너지인 기( 氣 )라고 말할 수 있다. 2) 인체에 대한 영향 원적외선은 동물의 성장촉진 효과가 있고, 수면조절 효과가 있으며 피부의 혈액순환 촉진 효과가 있다. 또한 원적외선은 물 분자의 크기를 작게 하여 세포내외의 물 분자 확산속도를 증가시켜준다. 그 결과 그림2와 같이 되어 신진대사 활성화에 물이 크게 영향을 미치게 되 는 것이다. 6. 특수미량광물 게르마늄(Ge)의 특성 및 효과 우리나라의 국토전역에 많이 함유되어있는 게르마늄(Ge)은 놀라운 광물이다. 게르마늄의 가치는 암 등 각종 난치병을 치료, 기적의 성수로까지 불리고 있는 프랑스의 루르드 광천수 와 일본 야마부게의 오미쯔 온천수 효능으로 이미 잘 알려져 있다. 게르마늄은 인체의 노폐물을 수소와 결합하여 배설시키며 인터페론을 생성시키는 데 중요 한 역할을 한다. 또한 이온 교환작용으로 체내의 중금속까지 제거해준다. 게르마늄의 놀라 운 효과를 쉽게 알 수 있는 것은 밀폐된 공간에서 게르마늄석 위에 고기를 장시간 구워먹어 도 연기가 나지 않고 답답함을 느끼지 않을 정도다. 이는 게르마늄에 열을 가할 때 연쇄 폭 발하는 산소 때문이다. 게르마늄의 효능은 과학적으로도 노벨의학상 수상자인 카렐교수와 아사히박사의 연구결과가 증명하고 있다. 게르마늄은 국내에서 생산되는 불석, 의왕석, 맥 반석 등 광물류에 약간씩 함유하고 있으나 특히 운모류(Mica)에 다량 함유되어있어 그의 합 리적 이용과 효능이 기대되어지고 있다.
Ⅰ. 鑛物 의 分類 와 그 種類 1. 1 次鑛物 (Primary Mineral) 지각을 이루는 암석은 95%가 화성암이며 이를 구성하는 광물은 석영, 장석류, 운모류, 각 섬석, 감람석 등 여섯가지이며 이것을 6대조암광물이라 한다. F.W. Clarke에 의하면 지각 구성의 광물은 장석 59.5%, 각섬석 및 휘석 16.8%, 석영 1 2.0%, 운모 3.8%, 티탄광 1.5%로써 모두 93.6%이며 이것은 규산과 산소를 주성분으로 하 기 때문에 규산염 광물이라고도 한다. 그 외에 6.4%는 석회석, 인회석 등으로 되어있다. 한편 광물의 색깔로 보면, 석영이나 장석류는 무색 또는 백색의 비중이 작아 무색광물, 또는 규산염광물이라 하며, 운모나 각섬석, 휘석, 가람석은 Mg. Fe를 함유하여 흑색에서 갈색을띠고 비중이 크므로 유색광물이라 한다. 토양광물은 때로는 1차광물과 2차광물로 구별하며, 1차광물은 암장이 냉각되어 생성된 광 물이며 그것이 변성작용 또는 풍화작용에 의하여 변질 또는 새로이 생성된 광물이 2차광물 이다. 일반적으로 1차광물은 대형이고 무수물이며, 2차광물은 미세하고 함수성이다. 1) 석영(Quartz) 석영은 대부분의 암석에 들어있으나 특히 산성 화성암과 변성암, 수성암 중의 사암의 주성 분으로 되어있다. 석영은 화학적 풍화에 대한 저항력이 강하기 때문에 다른 광물이 분해된 후에도 그대로 남게 되어 토양 중의 모래의 주요 부분을 차지한다. 이는 식물 생육에 영향을 주지 못하며 토양의 기골성분으로써 이학적 성질에 크게 관여한다. 2) 장석류(Feldspars) 장석류는 암석의 60%를 차지하며, 토양 중에도 널리 다량으로 함유되어있다. 장석은 정장 석과 사장석으로 나누며 전자는 화강암이나 편마암에 들어있고 후자는 Na - 장석과 Ca - 장석 이 여러 가지 비율로 결합되어있다. 이와 같은 장석은 토양점토 특히 Kaoline의 중요한 모제 로 되어있으며, 정장석은 많은 K를 함유하고 있으므로 토양 중에서 K의 공급원이 된다. 3) 운모류(Micas) 운모류는 화성암과 변성암의 주요성분으로써 그중 가장 분포가 큰 것은 백운모[Muscovite, KH 2 Al 3 (SiO 4 ) 3 ]와 흑운모[Biotite, KH 2 (Mg․Fe) 3 Al(SiO 4 ) 3 ]이다. 백운모는 K의 함량이 9% 내외로 풍화되기 매우 어려우며, 흑운모는 K의 함량이 약 8%으로써 풍화되기 쉬우나 토양 중에는 매우 드물게 존재한다. 최종 풍화 생성물은 점토인데, 이것은 토양의 모제가 되며 그 밖에 K와 Mg은 식물 영양분의 주요한 공급원이 된다. 4) 각섬석(Hornblende)과 휘석(Augite) 각섬석은 화강암 등의 조암광물이고, 휘석은 현무암 등에 존재하는 데, 모두 석회와 고토를 함유하고 있고, 소오다는 각섬석에만 들어있다. 이들은 석회, 고토, 철 등의 중요한 급원이 된다.
5) 가람석(Olivine) 가람석은 규산함량이 적은 염기성 화산암에서 볼 수 있으며, 황색 또는 올리브색을 띠며 가 람암, 현무암 등의 주성분이다. 풍화되면 아산화철과 규산을 유리하고 함수규산염의 일종인 사문암으로 된다. 6) 인회석(Apatite) 인회석은 일반적으로 화성암 중에 부성분으로 함유되어 있으며 인산의 주요 급원이다.




2. 二次鑛物 (점토광물)Secondary Mineral 2차광물은 위에서 설명한 1차광물이 풍화되어 이것이 토양생성과정에서 재합성된 광물이며 1차광물의 형태가 비교적 큰데 대하여 2차광물의 입자는 일반적으로 미소하다. 점토는 대부분이 2차광물로 이루어져 있으므로 점토광물은 2차광물의 뜻으로 쓰이기도 한 다. 1차광물인 가람석은 습윤한 상태에서는 아산화철과 규산을 유리하고 함수규산염인 사 문석이 이루어지는 데, 이것이 2차광물이다. 각종 점토광물은 규반산염의 복합체이다. 토양 의 주요점토광물을 보면 다음과 같다.
- 주요 2차(점토)광물의 종류 -

위 점토광물 가운데 중요한 것은 이층형, 삼층형 및 혼층형 광물이다. 이것들은 모두 층상의 격자구조를 가지며 격자를 구성하는 원소는 O,Si,Al,Fe,Mg,Li로 제한되어 있고, 이중Al,Fe, Mg,Li는 서로 결정형을 바꾸지 않고 치환하기 때문에 Al를 대표로 하면 결정격자는 O,Si,Al 의 세원자로 구성되는 것이다. 그 외 H, K가 들어가는 경우도 있지만 이것은 부가물이다. 층상 격자는 규산4면체(Si-4면체, silicon tetrahedron)와 알루미늄8면체(Al-8면체,alumini um octahedron)로 되어있다. 규산4면체는 크기가 매우 작은 Si-ion(반지름 0.39Å)을 이보다 훨씬 큰 O-ion(반지름 1.3 2Å)이 4개 둘러싸고 있다. Si +4 의 크기는 O -2 4개 사이의 거리보다 약간 클 정도이므로 O - 2 는 서로 근접되어있다. O -2 의 중심을 서로 연결하면 정4면체가 되므로 이것을 규산4면체 라 한다. 이것은 알루미늄8면체와의 결합을 알기쉽게 하기위하여 규산판(Si-판;silica shee t)이라고도 하며, 알루미늄8면체를 알루미나 板 (Al- 板 ;alumina sheet)이라고도 한다. 규산4 면체의 荷電 은 Si +4 ,4×0 -2 이므로 양쪽 음하전이 중화되고도 음하전이 4단위가 남게 되어 그중 셋은 이웃 규산4면체와 O를 공유하게 되므로 중화되고 나머지 음하전은 알루미늄8면 체의 O를 공유하게 되어 전체로 중성을 유지하게 되며 板狀 b축 방향으로 연결되는 규산4 면체 층을 형성한다. Al-ion은 반지름 0.57Å인 6개의 O-ion에 의해서 둘러싸여 알루미늄8면체를 형성하고 있 다. 6개의 O중 일부는 c축 방향으로 이웃 규산4면체와 공유하고 나머지 O는 a,b면의 이웃 알루미늄8면체와 공유한다. 이와 같이 해서 규산4면체와 알루미늄8면체 층이 層狀格子型粘土鑛物 의 기본을 이루게 된다. 몇가지 점토광물의 원자배열과 그 板狀 구조를 표시하면 다음과 같다.


Ⅱ. 鑛物 의 風化進行 , 生成 과 構造 ․ 性質 1. 1 次鑛物 과 2 次鑛物 의 生成條件 토양광물에는 1차, 2차 광물이 서로 혼재되어 있으며 토양 생성과정에서 재합성된 2차광물 은 합성시에 환경조건에 따라 여러 가지로 변화되게 된다. 1차광물의 광물학적 위치와 풍화 정도에 따르는 2차 광물의 생성조건은 다음 그림과 같다.

또한 결정형의 점토광물은 어느 것이나 板 상 격자를 가지고 있으며 규산판(silica sheets)과 알루미나 판(aluminum sheets)이 결합되어 결정단위를 이룬다. 점토광물은 그 입경이 0.02 mm 이하인 작은 입자이며 활성표면적이 매우 커서 이것의 함량이 토성을 지배하는 기본물 질이 되어 점토광물은 비료성분의 흡착, 방출, 고정, 산도, 토양반응 및 통기․통수성 등 물 리화학적 성질을 결정하는 데 가장 큰 영향을 준다. 2. 鑛物質 의 成分構成1) 1차광물 1차광물은 암석에서 분리된 광물로써 그 후에 큰 변화가 없었던 것을 말하며, 토양광물 중 1차광물로써 중요한 광물의 화학적 조성은 표와 같다.
-주요 1차광물의 화학적 조성(%)-

2) 2차광물 2차광물은 1차광물이 풍화되어서 토양이 발달되는 도중에 열수변성 등에 의하여 재합성된 광물을 말한다. 이 점토광물은 1차의 규반염광물이 풍화되어서 규소, 알루미늄 등이 용액중 에 녹아있다가 1차광물 조각 위에 침전된 후, 이로부터 분리된 미세입자들이다. 이들은 판 상의 결정형을 이루고 있으며 그 대부분은 1차광물과 같이 규반염광물이다.

3. 粘土鑛物 의 一般構造 결정형의 모든 점토광물은 板 상 격자를 가지고 있으며 규산판(silica sheets) 알루미나판(al umnium sheets)이 결합되어 있으며 그 종류는 1:1, 2:1, 2:2, 불규칙 혼합 등이다. 1) 규산판 규산판은 규산4면체(silica tetrahedron)가 구성단위로 되어있다. 규산4면체는 산소이온을반지름 1.32Å의 球 로 생각하고 4개의 산소이온이 규소원자 1개를 둘러싸고 있으며 산소이 온3개를 평상에 맞대놓고 그 중앙 상부에 또 한 개의 산소이온을 올려놓을 때 생기는 중앙 내부 공극(반지름 약 0.39Å)에 규소이온(Si +4 , 반지름 0.39Å)한개가 들어가 있는 모양의 것이다. 규산판은 규산4면체가 판상으로 배열되어있는 것이며 즉, 정사각형의 각 정점에 해당하는 부위에 규산4면체의 규소가 위치하도록 배열되어있는 것이며 정육각형의 내부는 공극이 생 겨있다. 이 공극의 크기는 NH 4 +1 이나 K +1 의 크기와 비슷하다. 2) 알루미나판 알루미나판은 알루미늄8면체(aluminum octahedron)가 기본단위가 되어 판상을 이룬다. 알루미늄8면체는 6개의 수소나 수산이온중 4개를 한 평면 상에 맞대놓고 그 중앙 상부 및 하부에 각각 또 한 개씩의 이온을 붙여놓은 모양의 것이며, 이때 중심부위에 생긴 공극(반지 름 약 0.70Å)내부에 Mg +2 (반지름 0.78Å)나 Al +3 이 들어있는 모양의 것이다. 알루미나판은 알루미늄8면체가 8면중 한면에 이어져서 사방으로 연결된 모양의 것이다. 이 판에는 내부의 공극이 없으며 규산판의 경우와 같이 내부에서 어떤 식물영양 성분의 고 정이 일어날 수 없다. 그러나 이 판이 외부로 노출되어 있는 1:1 격자형 점토광물에서는 외 부의 OH -1 들이 PO 4 -3 그 밖의 음이온과 직접 치환되거나 Ca +2 을 중간교량으로 하여 고정 되는 것으로 알려져있다. 3) 1:1 격자형 및 2:1 격자형 광물 1:1 격자형(1:1 lattice type)광물이란 규산판 한 개와 알루미나판 한 개가 결합되어 한 결정 단위를 이루고 있는 점토광물이다.

2:1 격자형(2:1 lattice type)광물이란 두 개의 규산판 사이에 알루미나판 한 개가 삽입된 모 양으로 결합한 결정단위를 이루고 있는 점토광물이다.

4) 팽창격자형 및 비팽창격자형 점토광물 팽창격자형(expanding lattice type) 광물이란 결정단위와 단위사이를 수분이 자유로 왕래 할 수 있기 때문에 습한 때는 결정단위 사이의 간격이 증가되고 건조할때는 결정단위 사이 의 수분이 빠져나와서 결정단위와 단위가 밀착하게 된다. 이때 수분 중에 용존하는 K + 나 N H +4 이 규산판 표면의 六角形空隔 내부에 빠지면 고정이 된다. 이러한 고정은 건조상태와 습 윤상태를 반복하면 더욱 심하게 일어난다. 이런 성질을 가진 점토광물은 2:1 격자형 점토광 물 중 Montmorillnite, vermiculite 등이다. 비팽창격자형(non-expanding lattice type) 광물이란 2:1격자형 점토광물의 결정단위 사이 에 다량의 칼리이온(K + )이 존재하여 물이 자유로이 통과하지 못하기 때문에 수분이 많거나 적든지간에 결정단위와 단위사이의 간격이 변동하지 않는 광물이다. 이러한 종류의 점토광 물은 Illite계통의 점토광물이며 또한 1:1격자형 점토광물인 Kaoline족도 비팽창형이다.
4. 주요 粘土鑛物 의 構造 와 性質 토양중의 주요점토광물은 부정형인 철이나 알루미늄의 산화물과 결정형인 Kaolinite, Mont morillonite, Illite, Vermiculite, Chlorite 등이 있다. 이들 중 여기에서는 Sericite(견운모)와 관련되어 있는 Illite에 대해서만 설명한다. 1)Illite Illite의 일반구조는 Montmorillonite와 같으나 다만 규산4면체 중의 몇 개의 규소가 Al +3 에 의해 동형치환된 결과 생긴 양전하의 부족량만큼이 K + 에 의해 충족되어 있는 점이 다르다. Illite는 운모류(백운모, 흑운모, 견운모) 광물이 풍화되는 동안에 탈수 및 K + , Mg +2 의 용탈 이 되었을 때 생기는 2:1 격자형인 동시에 비팽창형인 점토광물이다. Illite란 이름은 Illinois 대학의 Grim, Bray, Bradley 등이 1937년에 운모형태의 점토광물을 통틀어 일컫는 일반 명칭으로서 Illinois 주명을 본받아 붙인 이름이며, 加水雲母 (hydrous mi ca)라고 말하기도 한다. 결정이 잘된 운모는 규산4면체의 중의 총 규소수의 1/4이 Al +3 과 동형치환되어있으나 Illite는 대개 1/6이 Al +3 과 동형치환되어 있으므로 운모보다 Si +4 와 Al + 3 의 분자비가 크며 동형치환의 결과로 생긴 양전하의 부족량은 결정단위당 1.3 ～ 2.0 적다. 결정단위와 단위사이의 K + 의 일부분은 Ca +2 , Mg +2 , H + 등 양이온과 바뀌어져 있으며 c축의 방향이 어느정도 임의적이기 때문에 자연히 입경이 작으며 대개 1 ～ 2 μ 이하이다. Illite가 Montmorillonite와 다른 중요한 점은 동형치환에 의한 양전하의 부족량이 결정단위 당 Illite에서는 1.3 ～ 1.50임에 대하여 Montmorillonite에서는 0.65이다. 또한 Illite에서는 주 로 양전하의 부족이 규산4면체의 규소가 Al +3 과 치환됨으로써 생긴 것이므로 결정단위표면 근처에서 양전하의 부족이 생기는 반면 Montmorillonite에서는 주로 대부분이 알루미늄8면 체에서의 동형치환 때문에 양전하의 부족이 생기며 따라서 결정표면에서 먼 중심부에 생긴 다는 점이다. 또 Illite에서는 양전하의 부족을 충족시키는 양이온이 주로 결정단위와 결정단 위가 K + 이며 따라서 결정단위와 단위사이의 간격은 거의 고정되고 이 때문에 극성이온의 침 입이 불가능하다. 그러므로 Illite는 비팽창격자이며 결정단위와 단위사이의 양이온은 비치 환성이다. Illite의 양이온 치환용량은 대체로 10 ～ 40me/100g이며 밀도는 1.48 ～ 2.688이 다. 크기는 가장 얇은 것이 30Å의 두께이며 지름은 개 0.1 ～ 0.3 μ 이다. Illite류에 속하는 파 생광물은 Biotite, Muscovite, Glauconite, Pyrohpyllite, Talc등이 있다. 5. 粘土鑛物 의 陰電荷 의 生成 점토광물의 중요한 특징은 그 표면에 음전하가 존재하기 때문에 각종 양이온의 흡착력을 가 지게 되는 것이다. 이런 음전하의 생산원인은 다음과 같이 설명될 수 있고, 특히 일반적으로 양이온을 띠고 있는 톡신(toxin)의 흡착도 이런 원리에 의한 것이다.
1)동 형 치 환 동형치환(Isomorphous substitution)이란 형태상의 변화를 가져오지 않은 채 어떤 형태 내 부의 이온들이 다른 외부의 이온과 치환되는 현상을 말한다. 즉, 규산4면체의 Si +4 나 알루미 늄8면체 내의 Al +3 이 외부의 존재하는 Al +3 이나 Mg +2 , Fe +3 , Ca +2 , Cr +3 등과 사면체나 팔 면체의 구조의 변동을 초래하지 않은 채 치환되는 현상이다. 이런 치환을 화학반응에서 볼 때 불가능하지만 토양생성 중에 이루어지는 점토광물에서는 흔히 있으며 X-선 회절분석을 통하여 보면 잘 알 수 있다. 규산4면체에서는 4개의 양전하를 가진 Si +4 이 그 주위의 4개의 산소의 음전하 8개중 4개와 결합하여 전기적으로 중성 상태에 있으나 만일 Si +4 대신 Al +3 이 치환되면 Si +4 와 중화상태있던 4개의 음전하중 1개의 음전하는 결합중화될 양전하가 부족 하므로 유리상태에 놓인다. 알루미늄8면체에서도 이런 방법으로 8면체의 형태 변화없이 Al +3 대신에 Mg +2 나 Ca +2 가 치환되면 양전하의 부족이 생기고 음전하는 과잉상태가 된다. 이런 음전하의 과잉 또는 양전하의 부족으로 인하여 점토평면의 음전하가 존재하며 이런 치 환은 2;1 격자형이나.2:2격자형에서만 생기고 1:1 격자형 광물에서는 일어나지 않는다. 2)변두리 電荷 점토표면에 음전하가 존재하는 원인이 동형치환에 의한 것뿐이라면, 동형치환이 일어나지 않는 1:1 격자형 광물에서는 음전하가 존재하지 않을 것이나 1:1격자형 광물에도 그 양은적지만 음전하는 존재한다. 이런 광물의 음전하는 판상 결정형의 a축방향이나 c축방향의 임 의 위치에서 연결이 끊어질 때 유리된 것이다. 이러한 전하는 점토광물의 변두리에서만 생 성되기 때문에 변두리전하(edge charge)라 한다. 이러한 전하의 생성을 증명하는 사실은 점토광물을 분쇄하여 그 분말도를 크게 할수록 음전하의 생성량이 많고 따라서 양이온치환 용량(C.E.C.)이 증대하는 현상을 들 수 있다. (표 참조) 이런 두가지 원인에 의해서 생긴 음전하는 동형치환이 일어나거나 분말도가 증가하여 粒徑 이 더 작아지기 전에는 변동하지 않는 전하이기 때문에 永久的陰電荷 (permanent negative charge)라 한다.

3) 暫時的電荷 동형치환이나 분말도가 증가함에 따라 생기는 영구적 전하는 달리 점토광물이 주위 환경이 달라짐에 따라 변동을 가져오는 전하를 잠시적 전하(temporary charge)라 한다. 이것은 주 위의 pH가 상승하면 증대하고 하강하면 감소되며 원래의 pH로 환원되면 전하량도 환원되 는 전하를 말하며 pH 변동에 따라 달라지기 때문에 pH 의존 음전하(pH dependent negativ e charge)또는 부가적 음전하(additional negative charge)라고도 한다. pH 의존 음전하는 pH가 높아져서 OH - 이 증대하면 점토표면에서 외부로 노출된 H + 이 해리되어 OH - 과 결합하 여 H 2 O로 되고 H + 이 전기적으로 중화하고 있던 음전하가 유리상태에 놓일 때 생긴다. 유리 된 전하는 결국 점토표면의 음전하의 근원이 되지만 pH가 낮아져서 H + 이 다시 증가하면 음 전하량의 본래의 값으로 환원되고, 더욱더 pH가 내려가면 오히려 양전하가 증가된다.