녹색성장을 위한 국내 석회석의 활용도 제고를 위한 제한

이 구 종 _ 한국석회석가공업협동조합 고문

1. 서 론
석회석은 학술적으로는 석회암으로 불리며 방해석?아라고나이트?돌로마이트 등의 탄산염 광물을 50%이상 함유하는 퇴적암의 총칭이다. CaCO3가 주성분으로 화학적 침전과 CaCO3가 함유된 유기물의 퇴적에 의해 형성된 퇴적암이다.
석회석의 사용역사는 유구하며 석기시대 이전부터 인류가 이를 발견하고 사용하였다고 추정되고 있다. 역사적으로 5,000년 전 이미 이집트에서 피라미드에 사용이 되었고 동양에 있어서도 중국의 만리장성에 사용되었다. 로마제국에서는 석회에 화산회를 혼합하여 토목건축재료로 많이 사용되었다.
19세기경 현재 우리가 토목건축재료로 사용하고 있는 포트랜드 시멘트가 발명되어 출현함에 따라 토목건축재료로서 중요부분을 그것에 자리를 양보하고 도장용으로 그 명맥을 이어왔으며 근세에 와서야 철강공업, 화학공업 등 산업용으로 그 용도를 확대해 왔으며 최근에 와서는 환경을 개선하고 치유하는 환경친화적 소재 즉, 현재 우리나라가 추구하고 있는 녹색성장에 부합되는 소재로서 점차 그 주목을 받아 가고 있다. 최근에는 석회가 환경 즉 대기, 해양, 농경지, 산림토양, 하천, 호수 등 오염의 치료제로서 그 용도가 계속 확대되고 있다. 아래에 녹색성장 목적에 부합되는 과제를 몇 개 소개한다.

2. 국내석회석광업 현황
석회석은 국내광산물 생산액의 70%를 차지하는 중요한 자원이다. 국내에 분포되는 석회석은 선캠브리아기(precam-brian) 내지 석탄기(carboniferous period)에 퇴적한 것으로 대부분 층상으로 부존되나 맥상 또는 렌즈 상으로 산출되는 경우도 있다. 국내석회석은 제주도와 경상남도를 제외한 전국에 분포되기는 하나 대규모 석회석광상은 강원도 중부 및 충청북도 북부지역의 고생대 캠브리아기 내지 오도비스기(Ordovician)에 퇴적된 조선계 대석회암층군에 집중된다.
국내석회석(백운석, 대리석 포함) 매장량(확정+추정)은 약 58억톤으로 이중 약 91%가 강원도에 부존되어 있다. 우리나라 석회석은 주로 고생대지층에 분포되어 풍부한 부존량에도 불구하고 최고 품질의 석회석은 부족하며 CaO 52% 이상 고품질 석회석의 부존량이 전체 석회석 부존량의 12%에 불과하다.
2009년도 국내 석회석 총생산량은 81,627,409톤으로 석회석이 77,923,306톤, 백운석이 2,382,949톤, 방해석이 1,305,474톤, 대리석이 15,680톤이었다. 현재 석회석의 주용도는 시멘트, 제철, 농업용, 건축재, 유리, 석재 순이다.
석회석은 탄산칼슘(CaCO3)를 주성분으로 하는 암석으로 상압하에서 약 900℃로 가열을 하면 생석회(CaO)가 되고 이를 다시 물로 소화(消化, slaking)하면 소석회(Ca(OH)2)로 된다. 이와 같이 석회석은 가열?수화 함으로 세가지 형태로 되고 각각의 특성을 가지게 됨으로 공업적으로 중화?응집?가소화?탈수?가수분해?흡수?탄산화 등을 목적으로 한 기초적인 화학소재로서 또는 기능이 많은 재료로서 사용이 되고 있다.

3. 석회 사용의 역사
(1) 석회석의 사용
인류가 언제부터 석회석을 사용하였을까? 아마도 원시인들이 석기시대 이전부터 이를 발견하고 사용하였다고 추정되고 있다. 최고의 기록은 5,800년 전 이집트 제2왕조의 Giza 피라미드의 건설에 관련된 것이다. 석회암이 고결정화된 형태의 대리석은 그리스 사람에 의하여 조각이나 건축물의 장식 등으로 사용 되었다.
석회석은 로마인들에 의하여 도로건설에도 널리 사용되었다. 1세기동안 석회석은 건설?건축에서 골재로서 광범위하게 사용되어 왔다. 석회석은 로마시대 이후 석회를 결합재로 사용하는 콘크리트의 골재로 사용되었고 최근에는 시멘트를 결합재로 하는 콘크리트의 골재로 사용되어 왔다. 1세기에 로마인들은 니회(泥灰, marl) 및 연질 백악(白堊)이 토양의 알칼리화에 유익함을 알게 되었다. Mainz 북쪽에 있는 Ubian사람들이 백토[석회질 니회토(泥灰土)]를 자신들의 경작지를 기름지게 하기 위하여 사용하였음을 Pliny가 보고하고 있다. 고순도의 석회석은 많은 세기에 걸쳐 석회소성용, 유리제조용 그리고 금속 제련산업에 이용되었다.
19세기 포틀랜드 시멘트의 발견은 석회석이 시멘트 원료로서 또 시멘트를 기재로 하는 콘크리트용 골재로서 그 수요 증가의 요인이 되었다.

(2) 석회의 사용
석회를 사용한 가장 오래된 증거는 10,000년 전으로 거슬러 올라간다. 터키 동부의 Cajenu 지역의 유적은 7,000년 전에서 14,000년 전의 것으로 그 바닥이 석회 몰탈로 되어 있다. 근동에 8,000년 전 석회가 사용된 확실한 증거가 있다. 옛 유고슬라비아의 Lepenski vir에서 6,000년 전의 바닥이 1960년 발굴 되었는데 그것은 석회, 모래, 점토, 물로된 몰탈로 만들어진 것이다. 석회에 의한 점토의 안정화 공법은 5,000년 전 티베트에서 Shersi 피라미드의 건축에 사용 되었다. 석회는 역시 이집트의 피라미드의 건설에 석회석과 함께 사용 되었고 그리고 중국의 만리장성의 건설에도 사용 되었다.
석회의 사용에 대하여 성경(구약전서 신명기 27장 1~5절)에 그 기록이 있다.
최근 발견된 유적의 분석 결과 신석기 시대에 이미 석회가 사용 되었을 가능성을 보여주고 있다. 즉, 신석기 시대 요새도시로 알려지고 있는 Jeriko 발굴시 발견된 석회콘크리트 부착물의 방사선 동위원소 분석결과 기원전 7,000년 전후의 것으로 추정하고 있고 Yiftah el에서의 석회콘크리트 발견 등으로 석회콘크리트 기술이 이미 보급되어 있었던 것으로 추정되며 석회계 시멘트의 뿌리는 10,000년 이전으로까지 거슬러 올라가게 된다.
기원전 1,000년 전부터 그리스, 로마, 잉카, 마야, 중국, 인도, Moul 인디언 같은 많은 문명권에서 건축시 생석회?소석회가 널리 퍼져 사용 되었다는 증거가 있다. 아마 가장 오래된 석회가마는 기원전 2450년 메소포타미아 지역에 있는 Khafaje에서 발굴 된 것으로 추정된다. 여섯 개가 한 구조로 된 석회가마가 고대 로마군단의 주둔지였던 독일의 Iversheim에서 발굴이 되었는데 이는 로마군인들이 군대 주둔지에서 많은 량의 석회를 생산했었음을 보여주는 것이다. 가마에서의 석회 생산에 대하여는 Cato(기원전 184년)에 의하여 언급이 되었다. 로마인들은 수경성(水硬性) 석회와 석회-포조란(pozzolan) 혼합물을 Appian Way을 포함한 건축물 등에 사용했던 것으로 보인다.
로마인들은 석회 소성기술과 석회를 접착제로 사용하는 몰탈, 시멘트 그리고 콘크리트의 용법을 발전시켰다. 석회는 또한 화학 시약으로 로마인들에게 많이 알려졌다. 기원전 350년 크세노프(Xenophon)는 린넨(아마섬유)의 표백에 석회사용을 언급하였다. 지중해 연안 사람들은 석회를 도료로 사용하는데 익숙해져 있었다. 석회는 가죽의 무두질에 사용이 되었고 버터와 아교를 생산하는데 유기물질과 혼합하여서 사용 되었다. 앗시리아인들은 유리 제조를 하는데 있어서 석회의 중요성에 대하여 기술하였다. 석회는 또한 도자기류의 유약으로서 사용하였다. 의약용으로 석회 사용에 대하여는 기원후 75년 Dioscorides에 의해 기록이 전해지고 있다.
생석회는 중세시대에 전쟁에서 공격 목적으로 사용이 되었는데 1217년 잉글랜드인들은 해상 전투에서 생석회를 적의 얼굴을 향하여 세게 던졌다는 기록이 남아 있다. 연금술사들은 목회(木灰)속의 알칼리금속 탄산염을 가성화시키기 위한 목적이나 다른 목적들로 생석회를 사용하였다. 1400년대를 통하여 건축의 목적으로서 석회의 사용은 전 유럽으로 퍼져있었다. 그러나 19세기경 포틀랜드 시멘트가 출현함에 따라 건설재료의 중요 부분은 이것에 자리를 양보하였다. 다만 도장용으로 계속 사용이 되어 왔고 철강용, 카바이드용, 비료용, 도장용등도 주용도가 되었다.

(3) 우리나라의 석회 사용 역사
우리나라에 양회 즉 시멘트가 수입된 것은 1890년대 이후로 그 이전에는 석회가 건축 기초 및 성벽 축조에 이용되었고 그 역사는 오래되었다. 우리 나라에서 강회(생석회)의 사용은 삼국사기에 기록이 있는 것과 고구려 무덤 내벽에 두껍게 회를 바르고 벽화를 그렸다는 것으로 미루어 보아 삼국시대 이전에 이미 석회 제조법이 개발되어 사용된 것으로 추정되고 있다.

① 고대 석회 사용
옛날에 석회는 대게 어떤 곳에 사용 되었을까?
가. 우리 나라에 있어서 석회가 가장 많이 사용 된 것은 성벽 축조로 생각된다. 성벽 축조는 돌을 그대로 쌓아 올리는 방법과 돌과 돌 사이를 점토 및 석회 등으로 메우며 쌓는 두 가지 방법이 있었는데 고대에는 대체로 전자의 방법이 많이 사용되었고 후대에 와서는 후자의 방법을 사용한 것이 많다. 도시 주변의 큰성은 석회를 이용한 예가 많았다.
나. 다음으로 석회는 건축 기초를 다지는데 많이 사용되었으며 이것은 근년에 이르기까지 그 유법(遺法)을 볼 수가 있다.
다. 석회는 묘지 축조 및 시체 안장에도 이용 되었다.
라. 석회는 또 수고(물탱그)를 만드는 데도 사용되었다. 즉 수고를 만드는 때에 내부를 발라서 물이 새지 않게 하기 위하여 소위 삼화회(三和灰)를 사용하였다는 것이다.

② 근대 석회의 사용
현재 석회의 주요 용도를 보면 다음과 같다
가. 금속공업
철강공업에 있어서 석회는 용제, 소결, 가공용 등으로 사용이 되며 비철금속공업에서는 중화, 부선, 정련, 정제용 등으로 사용이 되고 있다.
- 제강용
전로(轉爐)나 전기로에서 생석회는 조재재(造滓材)로서 불순물인 SiO2, S, P의 제거 목적으로 사용된다. 제강용 생석회는 탈인 및 탈황반응을 달성시키기 위하여 될수록 저인(低燐), 저황(低黃)이고 유효 CaO가 높은 품질의 것이 요구된다.- 소결
고로에서 선철을 제조하는 공정에서 철광석분을 소결광으로 만들어 사용한다. 소결광은 철광석분, 석회석, 코크스 등에 물을 가하고, 혼합하고 그리고 소결하여 만드는데 이때 석회석의 일부를 생석회로 치환하면 혼합 믹서에서 입자화가 촉진되어 소결로의 생산능력을 향상시키고 코크스의 절감, 소결광의 품질향상에 이바지하게 된다.
- 훼로알로이(Ferroalloy)
합금철 제조시 조재재(造滓材)로 생석회가 사용된다. 훼로알로이는 철강 및 주철물 제조시에 필요한 Fe 이외의 원소를 목적성분으로 한 철합금이며 철강정련시의 탈인, 탈황 또는 성분원소 첨가용의 부원료로 사용된다. 그 종류로는 훼로망간, 훼로크롬, 훼로실리콘, 훼로니켈 등이 있다. 훼로알로이 제조용의 생석회의 요구품질은 일반적으로 극저인품(極低燐品)으로 P는 0.010% 이하이고 CaO의 순도가 높은 것이 요구된다.
- 비철금속
비철금속의 정련시 조재재(造滓材)용으로 또는 알루미늄 정련시의 적니(赤泥)중의 소다 회수 등에 사용되며, 금속 마그네슘 제조시 염기성 재료로서 고 순도의 생석회가 사용된다. 또한 비철금속 부선재로서 생석회가 동, 우라늄, 수은 등의 회수에 사용된다.
나. 화학공업
카바이드는 생석회와 탄소재를 혼합해서 전기로에서 용융 반응하여 만든다 : CaO+3C → CaC2+CO. 카바이드용 생석회의 요구품질은 잔류 CO2 가 적고 경소한 것으로 풍화가 잘 안되는 것, 제품의 입도가 균일할 것, MgO 1% 이하, P2O5는 0.02%이하, 기타 불순물이 적어야 한다. 카바이드는 유기화학이 석유화학의 중심이 되고 석회질질소가 요소비료로 대체가 되고 용접용에서도 LPG 등과 경합이 되는 등 그 수요가 감소하고 있다.
암모니아 소다법에 의한 소다회 제조시 주원료로 생석회가 사용되며, 전해법에 의한 소다제조시 부생하는 염소를 원료로 한 표백제 제조에도 소석회가 사용된다. 소석회의 품질은 불순물이 특히 적은 것이 요구된다. 또한 크라프트 펄프 제조시 가성소다 회수공정에서 생석회가 사용된다.
한편 산화마그네슘을 해수에서 제조하는 과정에서 생석회가 반응재료로 사용되며 해수중 염화마그네슘에 소석회를 가하면 다음 식의 반응에 의하여 수산화마그네슘이 침강한다. : MgCl2+Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓+CaCl2 요구되는 생석회의 품질은 잔류 CO2가 적을수록 좋으나 일반적으로 0.3%이하이고 불순물이 적으면서 수화속도가 커야 한다.
또한 폴리우레탄수지의 주원료인 폴리프로필렌글리콜을 만드는 프로필렌옥사이드(PO)의 제조 및 엑폭시수지의 주원료인 에피크로로히토린(ECH)의 제조시 석회가 검화반응에 사용된다. PO용 생석회의 품질은 CaO의 순도가 높고(96%이상) 소석회 슬러리로 할 경우 저점도로 반응성이 높아야 한다.
Jenkins법 석유정제에도 사용되는데 석회유 사용 흡수탑 처리로 황화수소나 아황산가스를 제거하는 등 공해대책에 사용된다. 석유를 고순도 소석회로 검화해서 석회베이스의 그리스 제조 원료로도 사용되는데 소석회 품질로는 ‘ASTM C 259-52’에서 SiO2 1% 이하, 분말도 300메쉬 통과량 95% 이상으로 규정하고 있다. 또한 피혁을 부드럽게 하고 탈지, 오염물 제거에 석회유가 사용된다.
다. 건축재료
소석회에 물을 혼합하면 가소성의 패이스트가 되고 벽에 바르고 건조하면 탄산화하여 경화된다. 석회벽은 미관, 장기적인 견고성, 알칼리성, 습기 조절 등의 특성이 있으며 현대 각종 조립식(perfab)이 진행되는 가운데도 손작업에 의한 고급 벽으로 사용 되고 있다.
경량발포콘크리트는 오토크레이브중 고압증기에서 수열 합성하여 제조한 것이다. 원료용 석회는 일반적으로 경소(硬燒)한 생석회이며 제품에 따라 활성도와 수화속도의 요구 값을 달리하나 석회의 반응성 시험방법인 조립(粗粒) 적정법에서 150~200㎖를 요구할 때가 많다. 잔류 CO2는 1% 이하로 될수록 낮은 값이 요구된다.
수열반응에 의해 CaO-SiO계 반응물을 합성하고 성형하여 보온재로 만든 것으로 다공질로 가볍고 보온성이 높고 내화도가 높은 특징을 가져 건축 재료나 기계부재로서도 사용된다.
라. 토목
연약로상(路床)의 개량, 노반의 안정처리, 기초기반의 개량 및 성토재의 개량 등에 생석회 또는 소석회가 사용된다. 석회의 토질 안정재로서의 기능은 다음과 같다. ‘생석회의 수화시 흡수 팽창, 이온교환작용에 의한 토질개량, 포졸란 반응에 의한 강도증가’ 최근에는 용도에 따라 특성을 부여한 석회계 복합토질 안정제도 제품으로 판매되고 있어 토질안정재용 석회의 시장 확대에 기여하고 있다. 석회와의 복합재료로는 수쇄(水碎)슬래그, 시멘트 등이 있다.
아스팔트 필라로서 석회석분이 주로 사용되고 있으나 이것에 몇 %의 소석회를 첨가하면 아스팔트의 박리현상방지에 현저한 효과가 있음이 알려져 있다. 현재는 골재가 품질적으로 불안한 경우에 사용될 때가 많으며 높은 가격을 형성하는 경향이 있으나 고품질 지향의 경향으로 금후 시장 확대가 기대된다.
터널공사의 공극충진, 콘크리트 구조물의 주변 지반의 공극충진, 지하수에 의한 토사의 유실 방지나 완충재로서 효과를 기대하는 것으로 소석회 또는 생석회 미분말이 사용된다.
마. 농업
석회질 비료로서 고대로부터 중요하고도 안정된 용도로 되어 있다. 생석회 또는 소석회가 사용되며 산성토양의 개량뿐만 아니라 퇴비 등의 유기물의 분해 촉진의 효과도 있다.
과일이나 야채의 소독제로서 주로 사용되는 보르도액 제조에 생석회가 주로 사용되며 또 석회 유황합제제조에도 석회가 사용된다. 또한 가축의 생활 환경개선용 소독제로서 소석회가 사용되고 분뇨처리에 생석회가 사용된다. 생석회의 발열에 따른 오물의 건조, 냄새의 감소, 취급성(Handling)의 개량 등의 목적으로 생석회가 사용된다. 양잠업에서의 건조, 소독용 및 연근 재배시의 토양개선, 수질개선 등에 석회가 사용된다.
바. 침강성 탄산칼슘
경질 탄산칼슘으로서 석회를 원료로 하고 탄산가스 화학법 등에 의하여 제조되는 백색 충진제이다. 고무, 수지, 종이, 잉크 등의 충진제, 안료, 식품 첨가물, 도료용, 의약용에 사용이 된다.
사. 수처리
경수를 연수로 만들 때 석회가 사용된다. 또한 하수 처리시 응집보조재로서 사용된다.
아. 공해방지
석유화학, 화력발전, 철강, 종의펄프, 화학섬유 등에서 발생하는 SO2 가스와 SO3의 탈황에 석회가 사용되며 이때 석고가 부생된다. 그 방법으로서 석회석고법이 있으며 이 방법은 석회 슬러리로 배출되는 연기를 세정해서 산화유황을 제거하고 이때 생성된 SO3를 공기산화하여 석고를 회수하는 방법이다. 쓰레기 소각로에서 염화비닐 등의 연소에 의하여 염화수소 가스가 발생해서 대기 오염의 문제가 일어나고 있다. 이때 탈염소제로서 일반적으로 석회석, 생석회 및 소석회 등이 사용된다. 각종 공장 폐수, 광산 등의 배수의 중화 및 중금속의 제거 등에도 석회가 사용된다.
산성비란 화석연료의 연소 등에 의해서 유황화합물이나 질소화합물이 대기중에 방출되어 화학반응에 의해 황산이온으로 변화하여 강한 산성비로 떨어지는 현상으로 일반적으로 pH : 5.6 이하의 비를 말하며 삼림 및 호수 등에 큰 피해를 주고 있다. 대책으로서 호수 등에 중화를 위하여 석회를 뿌리고 있으며 석회가 값이 싸고 식물에도 좋고 중금속의 고정화에도 역할을 함으로 크게 기대가 된다.
자. 식품 및 식품첨가제
탄산법에 의한 정당(精糖) 공정에서 생석회 및 소석회가 청정제로서 사용된다. 또한 낙농에 있어서 크림 및 버터 제조시에 살균, 중화작용에 석회가 사용된다.
차. 건조제
생석회가 공기 중에서 수분과 반응하여 소석회가 되면서 밀폐 공간 중에서 제습 효과가 있는 것을 이용하는 것으로 김, 전병(煎餠) 등 건조식품, 정밀기계 및 의류 등의 건조와 보존의 목적으로 사용된다. 실리카겔과 흡수능력 비교시험에서는 상대습도 30%에서는 석회가 3배의 효과가 있다고 한다. 사용되는 생석회의 요구품질로는 규정입도 이하의 미립분이 적을 것과 활성도가 적당하고 흡습작용이 장기적으로 계속되는 것이 요구된다.
카. 가온제
생석회 수화시 발열을 이용한 것으로 술, 도시락 등의 즉석 가온 등에 사용된다. 연소(軟燒)된 생석회와 물은 별도로 봉합하고 필요시 접촉시켜서 열을 내게 한 것이다. 특수한 용법으로 차후 응용범위가 확대될 것으로 기대된다. 생석회의 품질로는 수화속도가 일정하고 입도 구성에 대하여도 가열효율이 좋은 것이 요구된다.
타. 연탄. 두탄
연탄. 두탄의 원료탄에 함유되는 유황분의 고정 및 점결성을 이용한 바인더의 효과를 목적으로 소석회가 주로 사용된다.

4. 석회의 용도 개발
(1) 석회의 새로운 용도개발(활용도 제고)의 필요성
1) 석회는 현재 제철공업, 화학공업, 그리고 건설분야 등에서 널리 사용되고 있으며 이들 분야의 발전의 기반으로서 큰 역할을 담당하였다. 석회가 제철공업, 화학공업 그리고 건설분야에서 차지하는 비중은 80~90%로 이들 분야의 동향에 따라 석회산업이 크게 좌우되고 있는 형편이다.
2) 제철기술의 변혁, 화학비료의 쇠퇴 그리고 건축양식의 변화 등으로 석회의 수요는 감소되고 있으며 이와 같은 요인들은 석회산업의 안정과 지속적인 발전을 위하여 석회의 새로운 용도 개발을 재촉하고 있는 것이다.
3) 석회는 많은 용도가 있으면서도 최종 제품으로 사용되는 경우는 적고 값싼 알카리 부원료(중간원료)로 사용되는 경우가 많고 따라서 보다 좋은 알카리 원료가 발견되면 버림 받을 가능성도 있다고 지적하고 있다.
4) 석회의 이용 분야는 약 300여 종에 이른다는 보고가 있고 현재 일본의 경우 무려 130여 종류의 원료소재로서 이용되고 있다 한다. 외국에서는 사용되고 있으나 문화 및 기타 여건의 차이 등으로 아직 국내에서 활용이 안 되고 있는 분야가 많이 있음을 의미 한다고 본다. 따라서 신 수요개발은 석회용도 제고의 한 방법이라고 본다.
5) 석회석은 우리의 귀중한 자원이다. 따라서 석회석의 유효이용 및 완전한 이용은 귀중하고 유한한 자원을 아끼는 것으로 우리나라가 현재 추구하고 있는 녹색성장을 위한 국토보호과제에도 부합하는 길이라고 생각한다.

5. 국내 석회석의 활용도 제고를 위한 제안
석회를 인류가 사용한 역사는 유구하며 초기에는 토목?건축재료, 장식재로 사용이 되었고 근세에 와서는 철강공업을 비롯한 각종 산업의 기초소재로 그 용도가 크게 확대되었으며 최근에 와서는 석회가 환경오염의 방지 및 치료제로, 흡방습성?항균성?Sick house 증후군 방지 등 친환경재료로 또 시멘트 대체 재료로 온실가스감축에도 기여하는 등 주목을 받고 있다. 아래에 석회의 녹색성장 활용도 제고 과제를 소개한다.
(1) 산성화 피해 임지 회복사업
1) 개요
산림의 산성화는 급속한 도시화 및 산업화에 따라 대기가 오염되어 산성비 등이 내리는 데에 그 원인이 있다. 토양의 산성화는 산림을 황폐화시키는 가장 중요한 환경적 스트레스가 되고 있다. 산성화 임지 회복사업은 현재 우리가 산성화된 농경지를 회복시키기 위하여 석회질비료를 주기적으로 살포하여 식생에 적합한 토양조건으로 회복시키는 사업과 그 맥을 같이 한다고 할 수 있다.

2) 산림산성화의 영향과 피해
산성비 등에 의해 산림의 산성화가 진행되면 아래와 같은 형상이 일어난다.
○ 염기성 양이온들의 유실이 많아져 식물에 필요한 필수영양분이 결핍하게 된다.
○ 산성조건과 Al 독성 등에 의하여 균근, 세균류, 지렁이, 응애 등의 토양 생물의 수와 활동이 현격히 줄어들게 되고 이것들이 낙엽 등 유기물을 분해하여 생산하던 양분이 고갈되어 식물이 살 수 없는 흙으로 변하게 된다.

3) 외국 산림의 산성화 피해 사례
○ 산림피해가 가장 먼저 나타난 나라는 독일로서 1950년대 이미 pH 5.0으로 되고 1970년대 pH 4.0으로 되어 수목성장이 저하하기 시작하였다. 따라서 1990년대 중반부터 산성화로 인한 산림피해를 막기 위하여 석회와 복합비료를 사용하여 토양개량 작업을 시작하였다.
○ 1990년대 초반에 산성비에 의한 산림피해가 전 유럽으로 확산되어 폴란드, 러시아, 체코, 영국 등 15개국에서 50%이상의 산림피해가 나타났으며 1999년 스웨덴에서는 헬기, 중장비를 이용하여 대규모로 석회고토 등 토양개량제를 살포하는 산림피해 회복사업을 실시하였다.
○석탄연료를 사용하는 중국의 화남공업지역의 경우 아황산가스 대문에 귀양(貴陽), 중경(重慶), 복주(福州) 등에서 pH 4.0~4.2의 강우가 내리고 있으며 산림피해는 사천(泗川) 지방이 pH 3.4의 강우와 pH 4.4의 토양으로 인하여 그 지역 마미송(馬尾松, Pinus massoniana) 숲의 90%가 고사하였다. 이러한 중국지역의 대기오염은 우리나라 서해안 지역의 산림 산성화에도 영향을 미치고 있다.

4) 우리나라 사람의 산성화피해 현황
① 피해조사
○ 1986년부터 임업연구원에서 전국주요지역의 대기오염 및 산림 산성화 조사를 실시하였다.
○ 1999년부터 전국을 40㎞ × 40㎞로 격자화하여 64개 고정조사구에서 대기오염 및 산림 생태계 변화조사를 진행하고 있다.

② 산성화현황
○ 산림지역 대기 중 아황산가스 평균농도는 공단지역 15ppb, 도시지역 11ppb, 산악지역 8ppb로 조사되었다. 그런데 산림지역의 오염은 IUFRO(국제 임업 연구기구)이 지정한 연중 산림지역 오염기준 19ppb이하로 나타나 현재는 위험수위까지는 아닌 것으로 나타났다.
○ 강수산도는 전국 평균(2001년기준) pH 5.3(4.2~6.9) 이하의 산성비가 내렸다. 그런데 최근에는 산악지역에서도 약산성비가 관찰되어 산성비지역이 점차 광역화 되어가는 추세이다.
○ 토양산성화현상은 도시지역과 공단지역에는 많이 진행이 되어 수목고사, 쇠퇴, 토양산성화 등이 나타나고 있지만 아직 산림지역에는 가시적인 집단 산림피해를 보이고 있지는 않다. 그러나 계속해서 산성강하물이 집적되면 머지않아 선진공업국에서 같은 가시적 산림피해 현상이 나타날 것으로 예상한다. 1996년도에 전국 65개소의 산림지역을 대상으로 수목쇠퇴도를 조사한 결과 쇠퇴현상이 경미하게 발생한 지역이 전체의 10%로 나타났으며 그 지역은 전남, 경남 해안지역과 울산 공단 주변이었다.

5) 우리나라 산성화 산림피해 복구 현황과 평가
① 산성화 산림 회복 기술 시험 연구
1996년부터 산림청 임업연구원이 산성화 피해 산림 회복 시험 연구를 다음과 같이 실시하여 기본적인 산성화 산림 회복 기술을 확보하게 되었다.
② 산성화피해 산림 회복 실연사업 추진현황
1999년부터 LG상록재단에서 임업연구원의 기술지원을 받아 매년 평균 약 12만평의 도시나 공단 주변의 산림에 다음과 같이 산성화피해 산림회복 실연사업을 추진하고 있다.
③ 평가
산림청 임업연구원과 LG재단이 현재 실시하고 있는 산성화 산림회복 시험연구와 실연 사업은 이제 시작단계라 할 수 있으며 주로 도시나 공단주변을 대상으로 실시하고 있는데 우리나라 전체 산림면적이 총 6,375천ha인 것을 감안할 때 연간 50ha 정도의 산성화 산림피해 복구 사업양은 지극히 미미한 수준이라 할 수 있다. 우리나라 전체 산림의 산성화피해 입지회복을 위하여 5년 1주기로 ha당 0.5~1톤의 석회질비료를 살포한다면 연간 637,000톤 내지 1,275,000톤의 석회질비료의 새로운 수요가 예상된다.
6) 발전 방향
지구 온난화에 따른 온실가스 감축은 세계적인 지상과제로 부각되고 잇고 1997년 체결된 기후변화 협약 “교토의정서”에 따라 선진 38개국이 온실가스 감축의무국으로 지정되고 각국이 삭감목표를 정하고 추진중이며 우리나라도 2013년 감축의무국으로 지정될 예정으로 있어 각종 종합대책이 이루어지고 있으며 2009년 11월 17일 국무회의에서 2020년 국가온실가스 감축목표를 배출전망치(BAU)대비 30%감축으로 최종 결정했다.
온실가스 감축은 이제 국가과제로 부상하고 있으며 따라서 산림이 갖고 있는 CO2 흡수기능도 아울러 큰 관심의 대상이 되고 있다. 실제 동남아에 땅을 차입하여 조림조성이 추진되고 있으며 또 최근 중남미 파라과이와 우루과이에 대규모 땅을 매입하고 이산화탄소 배출권산업을 위하여 조림조성 방안을 추진한다는 보도가 있다.(중앙일보 2009.11.10자)
○ 이렇게 볼 때 건강한 산림의 중요성이 점차 제고되고 있어 산성화피해 임지 회복사업도 점차 활기를 띌 것으로 예상된다.
○ 우리나라는 2013년도에 탄소배출 감축의무국으로 지정될 예정으로 있어 이제 국토의 64%에 해당하는 산림지역의 산성화 피해 임지 회복사업을 적극적으로 추진하여 건강한 산림을 조성, 탄소배출권을 확대해 나가는데 더욱 노력해나가야 할 것이다.

(2) 석회계 도벽(塗壁) 재료의 재생
1) 개요
도벽재료는 소석회를 주원료로 하고 그것에 물, 풀(노리), 식물섬유(스사), 모래를 혼합 혼련하고 건물 벽채에 바르는 벽재료로 소석회가 공기 중의 탄산가스(CO2)를 흡수하여 경화하는 고도의 에코 무기-유기 복합건재이다.

2) 역사
- 석회도벽재료는 고대부터 석회몰탈로 하여 바닥재료, 도벽재료로 사용이 되었다. 그 후 일본에서 석회도벽재료에 해초(海草)풀의 이용방법을 발견하여 석회계 도벽재료에 독특한 발전을 가져왔다. 그 전에는 풀 재료로서 쌀로 만든 풀을 사용하였기 때문에 특수계층 즉 사원, 왕궁 등에서만 석회도벽을 시공하였으나 해초풀의 발견으로 석회도벽이 일반화하게 되었다.
- 우리나라에서도 일제강점기 그리고 해방 후에도 해초풀을 사용하는 석회도벽재료가 사용되었다. 1960년대만 해도 대형건축현장에 드럼통을 반쪽으로 쪼갠 것을 솟삼아 걸어놓고 해초를 끓여 진득진득한 액체를 만들고 이를 소석회와 식물섬유(스사)와 함께 혼합하고 개여서 벽에 바르는 것을 목격할 수가 있었다. 그러나 건축이 점차 건식화되고 공기단축과 성인력의 시대의 물결에 밀려 자취를 감추게 되었다.
- 그러나 일본에서는 이러한 건축환경의 급격하고도 가혹한 변화에도 겨우 그 명백을 유지하고 있었다.

3) 석회도벽재료의 재발견
석회도벽재의 친환경성기능이 점차 규명되어 석회도벽재료에 대한 인식이 변화되고 있다. 즉
① 기경성의 불연건재
② 흡?방습성(吸防濕性) 기능 보유
③ 항균성 보유
④ Sick House 증후군의 방지
⑤ CO2 가스의 흡수성
⑥ 전통적이고 소박한 느낌
⑦ 천연소재이고 무해

4) 재조명되는 석회도벽재료
① 건축환경의 변화로 쇠퇴의 길을 걷던 서회도벽분야에 다시 빛이 비추게 된 것은 불과 몇 년 사이이다.
② 일본에 있어서 현대건축에 다음과 같은 문제가 발생하였다.
- 120년의 역사를 가진 시멘트 콘크리트 건조물에 심각한 열화문제가 나오기 시작하였다.
- 역사가 짧은 석유화학제품인 수지계 마무리재가 건강에 피해를 주고 또 폐재료의 처리문제 등 환경과의 조화에 있어서 여러 가지 문제점이 지적되게 되었다.
- 포름알데히드와 휘발성 유해 화학물질이나 결로로부터 발생하는 곰팡이, 진드기 등에 의한 Sick house 증후군의 건강 피해가 큰 사회문제로 부각되기 시작하였다.
③ 이러한 문제 발생으로 인한 환경의 변화는 호흡성, 불연성, 무독성, 폐자재의 무공해성을 가진 석회도벽재료가 시대의 요구에 합치되어 다시 조명을 받게 되었다.

5) 석회도벽 재료의 발전
① 기조합(記調合)도벽재료의 개발
- 공기단축이라는 시대의 요구에 부응하기 위하여 기조합 도벽재료가 개발되었다.(일본)
- 현장에서 해초를 끓이는 일과 섬유지료의 분산 등 현장에서의 번잡한 작업에서 해방되어 공기단축 등 시공상의 합리화가 이루어지고 처음으로 석회도벽재료의 산업화가 이루어졌다.

② 최근에 계속 개발 연구되고 있는 과제
- 석회도벽재료의 fine화 고기능화를 향하여 연구개발이 이루어지고 있다.
- 고강도로 조습기능이 우수한 도벽재료
- 간단히 도장할 수 있고 내구성이 우수한 석회계벽도료
- 염기성 탄산칼슘(BCC) 도벽 재료
- 석회계 도벽 형성체

(3) 수경성석회
1) 개요
우리가 토목?건축의 접착제로 사용되는 시멘트 재료에는 공기 중에서 CO2를 흡수하여 경화하는 기경성인 것과 물과 반응하여 경화하는 수경성의 것 두 종류가 있다. 일반 소석회는 기경성 시멘트이고 포틀랜드 시멘트는 수경성 시멘트이다. 수경성석회는 이 두 가지 특성을 동시에 갖는 시멘트로 점토분이 15~20% 함유된 점토질 석회암(저품위 석회암)을 샤프트킬른에서 소성하여 석회의 일부를 점토질 석회암 중에 함유된 점토분인 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)와 반응시켜 수경성광물인 규산석회(3CaO·SiO2, 2CaO·SiO2)와 알루민산석회(3CaO·AlO3)를 생성시키고 그것을 물로 소화하고 분쇄분급한 것으로 석회 특유의 기경성에 수경성이 더하여져 일반 석회의 낮은 초기경화성이 보완되고 내수특성이 얻어진다.
수경성석회는 1824년 포틀랜드 시멘트의 발명되기 전에 토목?건축의 중요시멘트 재료로 사용되었으나 포틀랜드 시멘트의 출연으로 그 위치를 내어주고 단지 도장재료로 그 명맥을 유지하여 왔으나 최근에 와서 석회가 친환경성 재료라는 것이 밝혀지면서 다시 재평가되고 주목을 받기 시작하였다. 그리고 현재 유휴자원인 저품위석회암이 수경성석회의 원료가 됨으로 자원의 유효이용이라는 점에서도 석회의 활용도 제고를 위한 유익한 과제라고 본다.

2) 수경성석회의 역사
고대 그리스 및 로마인들이 기경성인 소석회에 화산회 등을 혼합함에 의하여 석회의 수경성을 발견하여 건축 등에 이용하기 시작하였다. 18세기에 이르러 점토질석회암을 소성할 때 천연 수경성석회가 얻어진다는 것을 최초로 발견하였다. 이 발견은 19세기 포틀랜드 시멘트의 발명으로 이어진다. 현재 우리가 사용하고 있는 포틀랜드 시멘트가 1824년 영국의 Aspdin에 의하여 발명되고 출현함에 따라 수경성석회의 토목?건축용 시멘트로서의 역할을 그것에 양도하고 건물의 마무리도장 재료로서 명맥을 유지해왔으나 근년에 와서 석회가 친환경성 재료라는 것이 밝혀짐에 따라 다시 주목을 받기 시작하였으며 유럽 등에서 생산량도 매년 증가하고 있다.
3) 수경성석회의 특성
① 수경성석회는 강도 등의 내구성능, 조습(調濕)?단열?축열성능, 그리고 화학물질의 흡착 등의 환경성능 등 복합성능을 갖고 있는 건축재료라는 것이 명백해지고 있다.
② 석회가 사용 후 주성분이 탄산칼슘임으로 원료로서 리사이클이 가능하고 폐기될 경우에도 환경에 문제가 발생하지 않는다는 것이다.

4) 수경석석회의 이용현황
유럽에서 이용
① 석회몰탈
석회에 모래를 혼합한 것으로 벽돌 및 돌의 조적, 벽체도장, 마룻바닥 및 타일 하지용, 고건축물의 보수용으로 사용
② 석회도료
석회를 물로 혼합한 석회크림에 안료를 혼합하여 도료로 하여 벽면에 도포한다. 석회도료는 벽면의 장식뿐만 아니라 하도재를 풍우로부터 보호하고 곰팡이나 해충으로부터 보호하는 효과가 있다.
③ 마(麻)칩과의 혼합물
건물의 벽체에 도장하여 단열재?방음재?조습재로서 효과가 있다.

5) 전망
수경성석회는 기원전 400년경부터 이용되고 있는 대단히 오래된 재료이다. 포틀랜드 시멘트의 출현으로 그의 이용이 감소되었다. 그러나 현재 건강?환경에 대한 관심이 높아지고 석회가 친환경적 건축재료로 부각되면서 유럽에 있어서는 수경성석회에 의한 다양한 석회계몰탈이 개발되어 신건축물의 조적용으로 시멘트몰탈 대신 석회몰탈이 일부 대체되고 사용량도 증가 추세이다.
일본에 있어서도 수경성석회의 도입을 위하여 그의 기본 성향에 검토를 행하고 있다. 우리나라도 실내공기질 관리법시행 및 웰빙의 중요성이 강조되어 친환경건축재료의 요구가 점차 높아지고 있고 저품위 석회석의 유효활용 필요성 등으로 수경성석회의 도입이 요구되고 있다.

참고문헌
1. 일본석회석광업협회, 석회석의 용도와 특성, 1986
2. 일본석고석회학회, 석고석회 핸드북, 1992
3. 서울대학교 출판부, 토양사전, 2000
4. J. A. H?Oates, Lime and Limestone, WilEy-vch, 1998
5. 최상흠, 시멘트(시멘트의 뿌리), 한국양회공업협회, 제138호, 1995
6. 일본석회협회, 석회핸드북, 1992
7. 지식경제부, 2009년도 광산물수급현황, 2010
8. LG상록재단, 「생명의 숲」지키기, 2004
9. 일본요업협회, 요업사전, 1973
10. 河端昌也, 池田勝利, Inorganic Materials Japen Vol.11, 171~177, 2004
11. 서신석 외, 한국세라믹학회추계총회 및 연구발표초록집, 2005
12. 池田勝利, Inorganic Materials Japen Vol.14, No.329, 232~238, 2007
13. 安江任, 석회, 일본석회협회, No.533, 2003
14. 동양시멘트공업(주), 동양시멘트 10년사, 1967

이 구 종
- 한양대학교 공과대학 화학공학과 공학사
- 건국대학교 대학원 화학과 이학석사
- 한양대학교 대학원 무기재료공학과 공학박사
- 국립공업시험원 공업연구관 요업 과장
- 한국화학시험검사소 이사 관리본부장
- 한국세라믹학회 석고석회부회 회장
- 한국요업기술협의회 회장
- 현재 한국석회석가공업협동조합 고문

< 본 사이트는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 10월호를 참조바랍니다.>