석회

노르웨이의 석회석

석회(石灰)는 칼슘이 들어 있는 무기 화합물을 가리키는 용어로, 탄산염, 산화물, 수산화물이 가득한 물질이다. 라임(lime)이라고도 한다. 생석회와 소석회의 총칭이기도 하다.

개요

석회는 칼슘이 포함된 무기 화합물을 이르는 말로, 주로 산화칼슘과 수산화칼슘을 말한다. 탄산칼슘을 이르기도 한다. 석회암(다른 말로 석회석, limestone)을 태워 얻을 수 있으며, 각종 산업에 사용된다. 석회암으로 이루어진 지역에는 석회동굴이 생기기도 하고 상당수의 물이 석회가 녹은 석회수인데, 이를 과다섭취하면 담석증에 걸릴 수 있다. 동의어로 백회(白灰), 칼크(kalk), 회(灰)가 있다.

보통 일상생활에서는 생석회, 소석회 두 단어가 많이 쓰인다. 생석회(quicklime)는 산화칼슘(CaO)을 가리키며, 소석회는 산화칼슘을 물에 반응시킨 수산화칼슘 (Ca(OH)₂)이고, 소석회가 물에 녹은 것이 석회수다. 유럽에는 석회암 지대가 많아서 물이 석회수의 형태로 많이 존재한다. 석회수는 맛이 없고 건강에 좋지 않아 술이 발달했으며, 이산화탄소가 접촉하면 수산화칼슘이 탄산칼슘이 되어 침전하여서 비교적 깨끗해지므로 이러한 탄산수 또한 인기가 있었다. 그래서 유럽에서는 지금도 탄산수를 굉장히 많이 판다.

생석회인 산화칼슘이 물과 반응하면 열이 발생하면서 소석회가 나온다. CaO + H₂O → Ca(OH)₂. 발열량은 1몰 (몰 질량 56g)당 63.7 kJ (15.2 kcal)이며 온도는 개방환경에서 80~90도, 밀폐용기 내에서는 300도까지도 올라간다. 쌓아둔 석회에 고양이가 오줌을 싸서 화재가 일어난 사례도 있으며, 보관시에는 건조한 실외에 보관해야 한다.

발열을 이용하는 방식으로는 구제역 당시 가축을 매장할 때 소독제로 사용하였다. 구제역 바이러스가 열에 약하므로 사체를 매장하면서 석회가루를 뿌려서 발열 현상을 이용해 소독하는 것. 조선 시대에 유행한 회곽묘는 보호용으로 석회를 두껍게 덮는데, 여기서 발열이 일어나 관내가 건조해지고 세균이 가열소독되어 의도한 것은 아니지만 시신이 미라화되기도 한다.

농사에도 쓰인다. 토양의 산성도가 높을수록 농사가 잘 안 되는데, 석회비료는 토양을 약산성(6.5) 정도로 낮출 수 있다. 한국은 산성 토양이어서 석회를 농사 전에 먼저 뿌린다. 너무 자주 뿌리면 석회 때문에 토양이 망가질 수 있다. 보통 석회비료를 땅에 뿌릴 때는 3년을 주기로 한다.

석회 가루가 피부에 묻거나 눈에 들어가면 수분에 반응하여 매우 따갑고 화상을 입을 수 있다. 뿌릴 때 안전장구를 착용하고 바람방향에 주의해야 한다. 상술하였듯 보관할 때는 건조한 실외에 보관한다.

역사

석회는 석회석의 가공물로서 고대부터 건축물, 성벽, 분묘, 벽화 등에 널리 사용되어 온 건축재료이다.

석회는 신석기시대부터 사용되었을 것으로 추정된다. 신석기시대 요새도시로 알려진 Jeriko에서는 석회콘크리트가 출토되었는데, 그 속의 부착물로 방사성탄소연대측정을 한 결과, BC 7,000년 전후에 제작된 것으로 추정되고 있다2). 또한 BC 2,500~1,500년 사이에 건설된 이집트 피라미드에는 석회석 벽돌과 석회모르타르가 주 재료로 사용되었고, 중국 만리장성의 건설에도 석회가 사용되었다.

우리나라에서 석회의 사용은 삼국시대로 알려져 있다. 평양 인근에 위치한 고구려 고분 여러 기에서는 내벽에 석회를 바르고 벽화를 그렸으며, 백제 송산리 6호분에도 네 벽에 석회를 칠하고 벽화를 남겼다. 이외에도 무령왕릉의 연도 폐쇄를 위해 벽돌과 석회를 사용하였는데, 이로 볼 때 석회가 삼국시대 이전부터 사용되었을 것으로 추정된다.

조선시대에는 석회의 산지와 제법이 문헌에 자세히 소개되어 있다. 『동국여지승람』과 『임원십육지』 등에는 석회석의 산지가 소개되어 있고, 『세종실록지리지』에는 소성석회의 제조법이 설명되어 있다.

용도

남한산성 봉암성 여장의 전경. (출처: 대한지질학회)

석회의 용도는 주로 건물과 성벽 축조에 사용되었다. 건물과 성벽 축조 시 돌과 돌 사이에 점토와 석회로 메우는 방법이 많이 사용되었다. 특히 남한산성 여장은 벽돌과 벽돌 사이에 석회를 접착제로 이용하여 붕괴나 파손이 적은 건축물로 축조하였다. 이외에도 건축 기초를 다지거나 공사에 사용되었고 조선시대에는 분묘 축조에도 사용하였다.

회화재료로서도 널리 사용되었다. 벽화를 그릴 때에는 석회를 바른 후에 그림을 그렸고, 흰색 안료로 사용하기도 하였다. 기타 가죽의 무두질에 사용되었고 유리 제조나 도자기 유약의 원료로도 사용하는 등 다양한 용도를 가지고 있다.

석회의 제조

석회는 석회석을 소성하여 얻어지는데, 석회암의 주성분인 방해석(calcite, CaCO₃)을 고온으로 가열하면 이산화탄소(CO₂)가 제거되고 산화칼슘(CaO)이 남게 된다. 이 산화칼슘은 공기중의 수증기나 이산화탄소와 결합하여 수산화칼슘이나 탄산칼슘으로 변한다.

방해석은 650℃부터 상전이가 시작되나 고품위 석회를 얻기 위해서는 850~900℃의 온도가 필요하다. Step 1은 탈탄산 반응(decarbonization reaction)으로서 흡열반응이며 이산화탄소가 빠져나가 다공성 조직이 되고 반응성이 매우 큰 상태가 된다. Step 2에서는 소화반응(slaking reaction)을 통해 보다 안정화된 상태의 소석회[Ca(OH)₂]가 된다. 저온소성하여 수화하면 소석회 입자가 작고 입도분포가 좁으며 고온소성하면 입자가 크고 입도분포도 넓어 불균질하게 된다.

전통 건축재료로서 사용하는 석회는 입자가 미세하고 균일한 것이 유리하다고 알려져 있는데 용도에 따라 모래, 식물이나 동물의 섬유, 기름 등 적정한 혼합재를 사용하여 균열을 방지하고 인장강도를 높여 사용하였다.

참고자료

• 〈석회〉, 《지질학백과》
• 〈석회〉, 《시사상식사전》
• 〈석회〉, 《나무위키》
• 〈석회〉, 《위키백과》

같이 보기

• 칼슘
• 수산화칼슘
• 탄산칼슘
• 석회암

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