초석

3. 역사 및 어원

초석(niter)은 고대부터 알려진 용어이지만, 나트론(불순한 탄산나트륨/중탄산나트륨)과 혼동되는 경우가 많았다. 고대 세계에서 이 이름이나 유사한 이름으로 알려진 모든 염이 질산염을 포함했던 것은 아니다.^[6]

"초석의 거품"으로 번역되는 ἀφρόνιτρον|aphronitron^grc (aphronitre)은 4세기 AD의 재정 기록에 따르면 "목욕을 위해" 정기적으로 구매된 품목이었으며, 아마도 비누로 사용되었을 것이다.^[13]

1790년, 초석(및 그 유도체인 질산)이 질소 원소 명명에 처음 사용되었을 때, 초석은 특히 다양한 종류의 초석으로 알려진 질산염화된 염을 가리키는 데 사용되었다 (질산염화된 염만이 화약 제조에 적합했다).^[14]

3. 1. 어원

3. 2. 혼동

4. 생산 및 이용

초석은 물에 잘 녹는 성질 때문에 주로 건조한 환경에서 발견되며, 할로겐화물, 요오드산염, 붕산염, 석고 등 다른 수용성 광물과 함께 발견되는 경우가 많다.^[15][16] 칼륨과 질산염은 비료로 사용되는 데 매우 중요하며, 역사적으로 화약 제조에도 사용되었다. 현재는 대부분 합성 질산염으로 대체되었지만, 천연 초석 광물은 여전히 채굴되고 있으며 상업적 가치를 지닌다.^[17][18]

초석은 신석기 시대부터 알려진 "살니트르 동굴"(콜바토)과 같은 특정 장소에서 자연적으로 발생하기도 한다. 예를 들어 "코바 델 랏 페낫"에서는 수천 년 동안 쌓인 과노(박쥐 배설물)가 빗물에 의해 용탈되어 초석이 형성되었다.

1783년, 주세페 마리아 조베네와 알베르토 포르티스는 이탈리아 몰페타 근처의 돌리네인 풀로 디 몰페타에서 "자연 초석 광산"을 발견했다. 이들은 특정 습도와 온도 조건에서 돌리네 동굴 벽 내부에 초석이 형성된다는 것을 발견했다.^[19] 이 발견은 농업 생산량 증대를 위해 퇴비를 사용하는 것을 제안하게 했으며,^[20] 화학자 주세페 바이로와 그의 제자 안토니오 피타로에 의해 확인될 때까지 학자들 사이에서 논란이 되었다. 초석은 화약 생산에 필수적인 성분이었기 때문에 이러한 매장지는 상당한 전략적 중요성을 지녔으며,^[21] 정부는 채굴을 시작했다. 조베네는 아풀리아의 다른 동굴에서도 초석을 발견했다.^[21][22] 채굴 시설 잔해는 현재 산업 고고학 현장이지만 관광객에게 공개되지는 않는다.^[23]

질산칼륨은 질소 화합물의 일종으로, 흑색화약 제조에 필수적인 재료였다. 흑색화약이 유일한 총포용 화약이었던 시대에는 중요한 전략 물자였다. 염료, 비료 등 제조에 질소가 필요한 제품의 원료로 예부터 사용되어 왔으며, 특히 산화제(폭발 시 산소원)로 작용한다. 물을 가하면 흡열 반응을 일으키는 성질이 있어 와인을 식히는 데 사용된 적도 있다.^[31]

식중독의 원인이 되는 세균, 특히 절임 돼지고기의 식중독 원인이 되기 쉬운 보툴리누스균의 번식을 억제하는 작용이 있어, 햄, 소시지 등 육류 가공품 제조 시 소금과 함께 고기에 갈아 넣는 염장이 예부터 행해져 왔다. 초석을 사용한 육가공품은 아질산 이온과 고기의 미오글로빈의 결합으로 독특한 분홍색을 띤다. 일반적인 햄이 가열해도 붉은색을 유지하는 것은 이 때문이며, 식품 첨가물로 사용되는 아질산염은 발색제라고도 불린다. 유럽에서 식품 첨가물에 붙는 E 번호는 E252이다.

4. 1. 역사적 생산 방법

• 옛 토법: 주거지 바닥 밑 토양의 질산 이온과 나무 재에서 만들어지는 잿물의 칼륨을 끓여내어 용해도 차이를 이용해 초석을 만드는 방법이다.^[31]
• 배양법: 누에의 똥과 풀을 양잠 가옥 바닥 밑 구덩이에 4~5년 숙성시킨 토양과 잿물을 반응시키는 방법이다.^[31] 가가번(加賀藩)의 고카야마(五箇山) 등에서 볼 수 있었으며, 적은 가구로도 대량 생산이 가능했다.^[31]
• 초석구법: 사람과 가축의 분뇨를 야외에 쌓아 1~3년 지난 토양과 잿물을 반응시키는 방법이다.^[31]
• 해조법: 해조류를 태워 탄산칼륨을 포함한 해초회를 만들고, 황산염이나 황산을 사용하여 제조하는 방법이다. 중국 한나라 시대에 발견되어 12세기 실크로드를 통해 서양으로 전파되었다.^[32] 후에 프랑스 과학자 베르나르 쿠르투아가 황산을 잘못 사용하여 요오드(아이오딘)을 발견했다.^[33]

4. 1. 1. 채취

4. 1. 2. 전통적 제조법

• 옛 토법 (구토법): 주거지 바닥 밑 토양의 질산 이온과 나무 재에서 만들어지는 잿물의 칼륨을 끓여내어 용해도 차이를 이용하여 초석을 만드는 방법이다.^[31] 일본에서 대표적인 제조 방법이었다. 낡은 집 지하의 흙을 모아 따뜻한 물과 섞은 후 상층액에 탄산칼륨을 포함한 재를 넣어 질산칼륨 용액을 만들고, 이것을 졸여서 식히면 결정이 생긴다. 이 결정을 다시 용해하여 재결정화하면 정제된 질산칼륨이 된다.^[28]
• 배양법: 누에의 똥과 풀을 양잠 가옥의 바닥 밑에 구덩이를 파고 4~5년 정도 숙성시킨 토양과 잿물을 반응시키는 방법이다.^[31] 가가번(加賀藩)의 고카야마(五箇山), 히다 텐료(飛騨天領)의 시라카와고(白川郷) 등 제한된 지역에서 볼 수 있었으며, 적은 가구에서도 대량으로 생산할 수 있다는 장점이 있었다.^[31] 오가야마에서는 염초를 "배양법"으로 만들었는데, 염초 토양 만들기부터 시작하여 5년 만에 질산화 박테리아가 번식하여 배양토, 즉 염초 토양이 만들어진다. 봄 배양에는 기장겨, 메밀겨, 담뱃잎 등, 여름 배양에는 누에똥, 가을 배양에는 산야초의 증기 배양(샤쿠 "여우독활", 쑥, 무라다치(아브라찬) 등)을 사용한다.
• 초석구법: 사람과 가축의 분뇨를 야외에 쌓아두고 1~3년이 지난 토양과 잿물을 반응시키는 방법이다.^[31]
• 해조법: 해조류를 태워 탄산칼륨을 포함한 해초회를 만들고, 황산염이나 황산을 사용하여 제조하는 방법이다. 중국 한나라 시대에 발견되어 12세기에는 실크로드를 통해 서양으로 전파되었다.^[32]

4. 2. 현대적 생산

4. 3. 이용

5. 한국에서의 초석

고려 말, 최무선이 화약 제조 기술을 도입하면서 초석의 중요성이 커졌다. 조선시대에는 군사력을 강화하고 특히 화포를 개발하는데 필수적인 자원으로 인식되었다.^[34]

5. 1. 조선시대 초석 생산

6. 유사 광물

칠레초석, 귀하바이트(질산암모늄), 질산스트론튬석, 질산칼슘석, 질산마그네슘석, 질산바륨석 및 두 가지 구리 질산염인 게르하르트석과 부트겐바흐석이 있다. 주기율표의 앞 세 열에 있는 모든 천연 원소와 수많은 다른 양이온은 질산염을 형성하지만, 드물게 발견된다.

참조

_[1] 논문 IMA–CNMNC approved mineral symbols 2021
_[2] 웹사이트 Niter Mineral Data http://www.webminera[...]
_[3] 웹사이트 Niter: Mineral information, data and localities. https://www.mindat.o[...]
_[4] 논문 Superstructure of α-phase potassium nitrate
_[5] 웹사이트 Definition of nitre http://www.merriam-w[...] Merriam-Webster 2016-03-11
_[6] 서적 Glossary of geology. American Geological Institute 1997
_[7] 서적 Manual of mineralogy : (after James D. Dana) Wiley 1993
_[8] 웹사이트 Niter http://www.handbooko[...] Mineral Data Publishing 2021-12-28
_[9] 사전 nitre
_[10] 논문 What's in a name: NaNO3 1985-01
_[11] 사전 natrium
_[12] 웹사이트 neter and nitrogen http://www.balashon.[...]
_[13] 서적 The Journey of Theophanes Yale UP 2006
_[14] 사전 nitrogen
_[15] 서적 Modern and Ancient Lake Sediments 1978-11-24
_[16] 논문 The Chilean Nitrate Deposits: The origin of the Chilean nitrate deposits, which contain a unique group of saline minerals, has provoked lively discussion for more than 100 years
_[17] 논문 Some History of Nitrates 2003-12
_[18] 논문 Life Cycle Assessment of a Parabolic Trough Concentrating Solar Power Plant and the Impacts of Key Design Alternatives 2011-03-15
_[19] 논문 Necrologia – Giuseppe Maria Giovene – Arciprete della Cattedrale Chiesa di Molfetta https://books.google[...] Tipografia del Real Ministero degli Affari Interni nel Reale Albergo de' Poveri
_[20] 서적 Opuscoli scelti sulle scienze e sulle arti tratti dagli Atti delle Accademie, e dalle altre Collezioni filosofiche, e letterarie, e dalle opere più recenti inglesi, tedesche, francesi, latine, e italiane, e da manoscritti originali, e inediti: 12
_[21] 논문 Elogio storico del canonico arciprete Giuseppe Maria Giovene https://books.google[...] Tipi della R. D. Camera
_[22] 서적 Lettera del Sig. canonico D. Giuseppe Maria Giovene, Vicario generale di Molfetta, al Sig. Abate Alberto Fortis, contenente varie osservazioni sulla nitrosità naturale della Puglia https://books.google[...] 1784-08-07
_[23] 웹사이트 PER VEDERE IL PULO DI MOLFETTA ACCONTENTATEVI DI ARRAMPICARVI! https://www.molfetta[...] 2023-08
_[24] 서적 理科年表 平成20年 丸善
_[25] 웹사이트 2012-07-18
_[26] 웹사이트 https://webmineral.c[...] 2012-07-18
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