공작석
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1. 개요
공작석은 탄산수산화구리(Cu₂CO₃(OH)₂)를 주성분으로 하는 녹색 광물로, 공작새 깃털 무늬와 유사한 줄무늬를 띠어 이름 붙여졌다. 기원전 4000년경부터 채굴되어 장식품, 안료, 구리 광석 등으로 사용되었으며, 특히 고대 이집트에서는 보석으로 널리 활용되었다. 현재는 러시아 우랄 산맥 등에서 채굴되며, 녹색 안료, 장식품, FIFA 월드컵 트로피 제작 등에 사용된다. 공작석 채굴은 환경 파괴와 광산 배수로 인한 수질 오염 등 환경 및 건강 문제를 야기할 수 있다.
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| 공작석 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 분류 | 탄산염 광물 |
| 화학식 | Cu2CO3(OH)2 |
| 분자량 | 221.1 g/mol |
| IMA 기호 | Mlc |
| 결정계 | 단사정계 |
| 공간군 | P21/a |
| 색 | 밝은 녹색, 짙은 녹색, 검은 녹색, 결정은 더 깊은 녹색 음영, 심지어 매우 어둡거나 거의 검은색, 일반적으로 덩어리에서 띠 모양; 투과광에서 녹색에서 황록색 |
| 결정형 | 덩어리형, 포도상, 종유석형, 결정은 침상에서 판상 프리즘형 |
| 쌍정 | 및 에서 접촉 쌍정 또는 관통 쌍정으로 흔히 나타남. 다합성 쌍정도 존재함. |
| 쪼개짐 | 01}}에서 완전함, 에서 양호함 |
| 깨짐 | 아패각상에서 불균일함 |
| 모스 굳기 | 3.5–4 |
| 광택 | 금강광택에서 유리광택; 섬유질인 경우 견사광택; 덩어리인 경우 무광택에서 흙광택 |
| 굴절률 | nα = 1.655 nβ = 1.875 nγ = 1.909 |
| 광학적 성질 | 이축성 (-) |
| 복굴절 | δ = 0.254 |
| 다색성 | 해당사항 없음 |
| 조흔색 | 밝은 녹색 |
| 비중 | 3.6–4 |
| 용융 | 해당사항 없음 |
| 용융성 | 해당사항 없음 |
| 진단 특징 | 해당사항 없음 |
| 용해도 | 해당사항 없음 |
| 투명도 | 반투명에서 불투명 |
| 어원 | |
| 그리스어 | μαλάχη (maláchē, "mallow") - 색깔 유사성 |
| 용도 | |
| 과거 용도 | 안료, 구리 광석 |
| 현재 용도 | 보석, 장식용 돌 |
| 주의 사항 | |
| 독성 | 구리 성분으로 인해 독성이 있을 수 있음 |
| 관련 광물 | |
| 관련 광물 | 남동석, 동, 자청석, 적동석, 규공작석 |
2. 어원 및 역사
공작석이라는 이름은 "말로우색 돌"이라는 뜻에서 유래했는데, 이는 μολόχη ''molochē'' (malāchē의 변형)에서 나온 말이며, "말로우"를 의미한다.[6] 이 광물은 말로우 식물의 잎과 유사하게 생겼기 때문에 이러한 이름이 붙여졌다.[7] 구리(Cu2+)는 공작석에 녹색을 띠게 한다.[8]
공작석은 기원전 4000년경부터 이미 수에즈 지협과 시나이 반도 근처의 매장지에서 채굴되었다.[9]
영국 그레이트 오름 광산(Great Orme Mines)에서는 3,800년 전에 돌과 뼈 도구를 사용하여 광범위하게 채굴되었다. 고고학적 증거에 따르면 기원전 600년경 채굴 활동이 끝났으며, 채굴된 공작석에서 최대 1,760톤의 구리가 생산되었다.[10][11]
고고학적 증거에 따르면 이 광물은 이스라엘 팀나 계곡(Timna Valley)에서 3,000년 이상 구리를 얻기 위해 채굴 및 제련되어 왔다.[12] 그 이후로 공작석은 장식용 돌과 보석으로 사용되어 왔다.
청금석과 공작석을 구리 광석 지표로 사용한 것이 영어에서 니켈 원소의 이름에 간접적으로 영향을 미쳤다. 니켈의 주요 광석인 니켈린(또는 니콜라이트라고도 함)은 지표면에서 풍화되어 공작석과 유사한 녹색 광물(안나베르자이트)이 된다. 이러한 유사성으로 인해 구리 광석이라고 생각하여 니켈린을 제련하려는 시도가 종종 있었지만, 니켈을 환원하는 데 필요한 높은 제련 온도 때문에 항상 실패로 끝났다. 독일에서는 이러한 속임수 광물을 즉, "구리 악마"로 알게 되었다. 스웨덴의 연금술사 악셀 프레드릭 크론스테트 남작(게오르그 브란트가 니켈과 비슷한 금속인 코발트를 발견한 사람으로 크론스테트는 훈련을 받았다)은 ''kupfernickel'' 광석 안에 아마 새로운 금속이 숨겨져 있을 것이라고 깨달았고, 1751년에 그는 ''kupfernickel''을 제련하여 (특정 운석을 제외하고는) 이전에는 알려지지 않았던 은백색의 철과 같은 금속을 생산하는 데 성공했다. 논리적으로 크론스테트는 그의 새로운 금속에 ''kupfernickel''의 ''nickel'' 부분을 따서 이름을 지었다.
공작석이라는 이름은 미세 결정의 집합체가 이루는 줄무늬가 공작의 깃털 무늬와 비슷하다는 데서 유래한다.
영어 명칭인 말라카이트 등 유럽 언어 표기는 그리스어의 μαλάχη(아욱과 식물의 명칭)에서 유래한다.
공작석은 기원전 2000년경 이집트에서 이미 보석으로 이용되었다. 당시 이집트인들은 청금석(청색)이나 홍옥수(적색) 등과 조합하여 특정 상징을 나타내는 장신구에 사용했다. 현재도 아름다운 덩어리는 연마하여 귀석으로 취급하며, 액세서리 등 보석에도 사용되지만, 모스 경도 3.5-4로 무른 광물이기 때문에, 경도 7 이상을 정의로 하는 보석에는 해당하지 않는다.
동광석으로 이용되기도 했지만, 현재는 고품위 동광석과 경쟁할 수 없어 거의 사용되지 않는다. 다만, 구리를 추출하는 실험 재료로 사용되는 경우가 있다.[40]
공작석의 분말은 안료(암채색료)로 고대부터 사용되어 왔다.[41] 이 안료는 “암록청”, “마운틴 그린”, 옛 이름으로는 “청단(あおに)”이라고 불린다. 클레오파트라가 아이섀도에 사용했다는 것은 잘 알려져 있다.
구리의 불꽃 반응을 이용한 폭죽의 발색제로도 중요하게 사용된다.
먹처럼 벼루에 갈아서 가악의 악기인 쇼의 청석으로도 사용된다.
2. 1. 고대
공작석이라는 이름은 "말로우색 돌"이라는 뜻의 그리스어 Μολοχίτης λίθος (''molochites lithos'')에서 유래했는데, 이는 말로우 식물의 잎과 유사하게 생겼기 때문이다.[6][7] 구리(Cu2+)는 공작석에 녹색을 띠게 한다.[8]공작석은 기원전 4000년경부터 이미 수에즈 지협과 시나이 반도 근처의 매장지에서 채굴되었다.[9] 영국 그레이트 오름 광산(Great Orme Mines)에서는 3,800년 전에 돌과 뼈 도구를 사용하여 광범위하게 채굴되었으며, 기원전 600년경 채굴 활동이 끝났다.[10][11] 이곳에서 채굴된 공작석에서 최대 1,760톤의 구리가 생산되었다.
고고학적 증거에 따르면 이스라엘 팀나 계곡(Timna Valley)에서는 3,000년 이상 구리를 얻기 위해 공작석을 채굴 및 제련해 왔다.[12] 그 이후로 공작석은 장식용 돌과 보석으로 사용되어 왔다.
청금석과 공작석을 구리 광석 지표로 사용한 것은 영어에서 니켈 원소의 이름에 간접적으로 영향을 미쳤다.
공작석은 기원전 2000년경 이집트에서 이미 보석으로 이용되었다. 당시 이집트인들은 청금석(청색)이나 홍옥수(적색) 등과 조합하여 특정 상징을 나타내는 장신구에 사용했다.
2. 2. 중세 및 근대
공작석이라는 이름은 "말로우색 돌"이라는 뜻의 그리스어 Μολοχίτης λίθος (''molochites lithos'')에서 유래했는데, 이는 말로우 식물의 잎과 유사하게 생겼기 때문이다.[6][7] 구리(Cu2+)는 공작석에 녹색을 띠게 한다.[8]공작석은 기원전 4000년경부터 수에즈 지협과 시나이 반도 근처에서 채굴되었다.[9] 영국 그레이트 오름 광산에서는 3,800년 전부터 돌과 뼈 도구를 사용하여 채굴되었으며, 기원전 600년경 채굴 활동이 끝날 때까지 최대 1,760톤의 구리가 생산되었다.[10][11]
이스라엘 팀나 계곡에서는 3,000년 이상 구리를 얻기 위해 공작석을 채굴 및 제련해 왔다.[12] 그 이후로 공작석은 장식용 돌과 보석으로 사용되어 왔다.
청금석과 함께 구리 광석 지표로 사용된 공작석은 영어에서 니켈 원소 이름에 간접적인 영향을 미쳤다. 니켈의 주요 광석인 니켈린(니콜라이트)은 풍화되면 공작석과 유사한 녹색 광물(안나베르자이트)이 된다. 이러한 유사성 때문에 니켈린을 구리 광석으로 오인하여 제련하려는 시도가 있었지만, 높은 제련 온도로 인해 실패했다. 독일에서는 이러한 광물을 ''kupfernickel'' ("구리 악마")로 불렀다. 스웨덴의 악셀 프레드릭 크론스테트 남작은 ''kupfernickel'' 광석 안에 새로운 금속이 있을 것이라고 깨달았고, 1751년에 제련하여 은백색의 금속을 생산, ''kupfernickel''의 ''nickel'' 부분을 따서 이름을 지었다.
공작석은 미세 결정의 집합체가 이루는 줄무늬가 공작의 깃털 무늬와 비슷하여 붙여진 이름이다.
공작석은 기원전 2000년경 이집트에서 보석으로 이용되었다. 이집트인들은 청금석(청색)이나 홍옥수(적색) 등과 조합하여 장신구에 사용했다. 현재도 연마하여 귀석으로 취급하며 액세서리 등에 사용되지만, 모스 경도가 3.5-4로 보석에는 해당하지 않는다.
동광석으로 이용되기도 했지만, 현재는 고품위 동광석과 경쟁할 수 없어 거의 사용되지 않는다. 다만, 구리 추출 실험 재료로 사용되는 경우가 있다.[40]
공작석 분말은 안료(암채색료)로 고대부터 사용되어 왔으며,[41] “암록청”, “마운틴 그린”, 옛 이름으로는 “청단(あおに)”이라고 불린다. 클레오파트라가 아이섀도에 사용했다고 알려져 있다.
구리의 불꽃 반응을 이용한 폭죽의 발색제로도 중요하게 사용된다.
먹처럼 벼루에 갈아서 가악의 악기인 쇼의 청석으로도 사용된다.
3. 성질
공작석은 단사정계에 속하는 결정 구조를 가진다. 그 구조는 Cu2+ 이온과 OH− 이온이 번갈아 배열된 사슬로 이루어져 있으며, 이 사슬은 양전하를 띠고, 격리된 삼각형 CO32− 이온 사이에 짜여져 있다.[17][18] 따라서 각 구리 이온은 두 개의 수산화기 이온과 두 개의 탄산염 이온과 결합하며, 각 수산화기 이온은 두 개의 구리 이온과 결합하고, 각 탄산염 이온은 여섯 개의 구리 이온과 결합한다.[17][18]
화학 조성은 탄산수산화구리 Cu₂CO₃(OH)₂이며, 구리 제품에 생기는 녹청의 주성분과 같다. 피막상, 분말상, 미결정의 집합체(덩어리 모양이나 층상 등) 등의 형태로 산출된다.
브로상암(Cu₄(SO₄)(OH)₆)이나 위디테이트(Cu₅(PO₄)₂(OH)₄・H₂O)와 외관이 매우 유사하지만, 묽은 염산과 같은 산에 녹을 때 발포하는지 여부로 구별할 수 있다.
화학 조성은 탄산수산화구리(Cu₂CO₃(OH)₂)이며, 구리 제품에 생기는 녹청의 주성분과 같다. 피막상, 분말상, 미결정의 집합체(덩어리 모양이나 층상 등) 등의 형태로 산출된다.
브로상암(Cu₄(SO₄)(OH)₆)이나 위디테이트(Cu₅(PO₄)₂(OH)₄・H₂O)와 외관이 매우 유사하지만, 묽은 염산과 같은 산에 녹을 때 발포하는지 여부로 구별할 수 있다.
3. 1. 구조
공작석은 단사정계에 속하는 결정 구조를 가진다. 그 구조는 Cu2+ 이온과 OH− 이온이 번갈아 배열된 사슬로 이루어져 있으며, 이 사슬은 양전하를 띠고, 격리된 삼각형 CO32− 이온 사이에 짜여져 있다.[17][18] 따라서 각 구리 이온은 두 개의 수산화기 이온과 두 개의 탄산염 이온과 결합하며, 각 수산화기 이온은 두 개의 구리 이온과 결합하고, 각 탄산염 이온은 여섯 개의 구리 이온과 결합한다.[17][18]화학 조성은 탄산수산화구리 Cu₂CO₃(OH)₂이며, 구리 제품에 생기는 녹청의 주성분과 같다. 피막상, 분말상, 미결정의 집합체(덩어리 모양이나 층상 등) 등의 형태로 산출된다.
브로상암(Cu₄(SO₄)(OH)₆)이나 위디테이트(Cu₅(PO₄)₂(OH)₄・H₂O)와 외관이 매우 유사하지만, 묽은 염산과 같은 산에 녹을 때 발포하는지 여부로 구별할 수 있다.
3. 2. 감별
화학 조성은 탄산수산화구리(Cu₂CO₃(OH)₂)이며, 구리 제품에 생기는 녹청의 주성분과 같다. 피막상, 분말상, 미결정의 집합체(덩어리 모양이나 층상 등) 등의 형태로 산출된다.브로상암(Cu₄(SO₄)(OH)₆)이나 위디테이트(Cu₅(PO₄)₂(OH)₄・H₂O)와 외관이 매우 유사하지만, 묽은 염산과 같은 산에 녹을 때 발포하는지 여부로 구별할 수 있다.
4. 산출
공작석은 종종 표생 풍화 작용과 원생 황화 구리 광석의 산화 작용으로 생성되며, 청동석(Cu3(CO3)2(OH)2), 수침철석, 및 방해석과 함께 발견된다.[15] 선명한 녹색을 제외하고는 공작석의 특성은 청동석과 유사하며, 두 광물의 집합체가 자주 나타난다. 공작석은 청동석보다 더 흔하며, 일반적으로 탄산염의 근원인 석회암 주변의 구리 광상과 관련이 있다.[15]
대량의 공작석은 우랄 산맥(러시아)에서 채굴되었다. G.N Vertushkova는 우랄 산맥에서 새로운 공작석 매장지가 발견될 가능성에 대해 보고하고 있다.[14] 이외에도 콩고 민주 공화국, 가봉, 잠비아, 나미비아의 츠메브, 멕시코, 뉴사우스웨일스주 브로큰힐, 남호주주 부라, 프랑스의 리옹, 이스라엘의 팀나 계곡, 그리고 미국 남서부, 특히 애리조나주 등 전 세계적으로 발견된다.[15]
공작석은 구리를 포함하는 가장 일반적인 이차 광물이며, 1차 광상의 구리 광석이 대기 중의 이산화탄소나 지하수의 작용으로 풍화되어 구리 화합물이 농집하여 형성된 이차 광상으로서 1차 광상 주변 등에 분포한다. 황동석에서 생성된 공작석에는 아직 중심부에 황동석을 남긴 채 발견된 것도 있다.
현재는 러시아의 우랄 산맥이 주요 산지이며, 그 다음으로 남아프리카 공화국이 있다. 우랄에서는 건축 건재로 이용할 수 있을 만큼 큰 공작석을 산출한다. 일본 국내에서는 소규모이지만 여러 지역의 광산에서 산출되었고, 유명한 산지로는 아키타현 중부의 구리 광산인 아라카와 광산(교와정)이 있었다.
4. 1. 주요 산지
공작석은 종종 표생 풍화 작용과 원생 황화 구리 광석의 산화 작용으로 생성되며, 청동석(Cu3(CO3)2(OH)2), 수침철석, 및 방해석과 함께 발견된다.[15] 선명한 녹색을 제외하고는 공작석의 특성은 청동석과 유사하며, 두 광물의 집합체가 자주 나타난다. 공작석은 청동석보다 더 흔하며, 일반적으로 탄산염의 근원인 석회암 주변의 구리 광상과 관련이 있다.[15]대량의 공작석은 우랄 산맥(러시아)에서 채굴되었다. G.N Vertushkova는 우랄 산맥에서 새로운 공작석 매장지가 발견될 가능성에 대해 보고하고 있다.[14] 이외에도 콩고 민주 공화국, 가봉, 잠비아, 나미비아의 츠메브, 멕시코, 뉴사우스웨일스주 브로큰힐, 남호주주 부라, 프랑스의 리옹, 이스라엘의 팀나 계곡, 그리고 미국 남서부, 특히 애리조나주 등 전 세계적으로 발견된다.[15]
공작석은 구리를 포함하는 가장 일반적인 이차 광물이며, 1차 광상의 구리 광석이 대기 중의 이산화탄소나 지하수의 작용으로 풍화되어 구리 화합물이 농집하여 형성된 이차 광상으로서 1차 광상 주변 등에 분포한다. 황동석에서 생성된 공작석에는 아직 중심부에 황동석을 남긴 채 발견된 것도 있다.
현재는 러시아의 우랄 산맥이 주요 산지이며, 그 다음으로 남아프리카 공화국이 있다. 우랄에서는 건축 건재로 이용할 수 있을 만큼 큰 공작석을 산출한다. 일본 국내에서는 소규모이지만 여러 지역의 광산에서 산출되었고, 유명한 산지로는 아키타현 중부의 구리 광산인 아라카와 광산(교와정)이 있었다.
5. 용도
공작석은 녹색을 담당하는 광물 안료로서 고대부터 1800년대까지 활발히 이용되었다.[47] 공작석을 이용한 안료는 다양한 녹색 빛을 낼 수 있었고 빛에 변색되는 일이 적은 내광성을 지닌 안료였지만 산으로 인한 변색에는 약했다. 나중에는 기술 발달에 따라 합성 안료인 탄산구리로 바뀌었다.[47] 안료 외에도 장신구나 치장, 도기 용도로도 사용되었는데, 예컨대 수십 점의 공작석 조각품들을 전시하고 있는 예르미타시 미술관 겨울 궁전의 공작석실, 멕시코시티의 차풀테펙성 내부에 있는 공작석 항아리 등이 있다. 마야 문명 팔렝케의 붉은 여왕의 무덤에서 출토된 공작석 모자이크로 만든 장례 마스크가 있다.[46] 현대에는 FIFA 월드컵 트로피를 만드는 데 들어가기도 한다.[25]
5. 1. 안료
공작석은 녹색을 담당하는 광물 안료로서 고대부터 1800년대까지 활발히 이용되었다.[47] 공작석을 이용한 안료는 다양한 녹색 빛을 낼 수 있었고 빛에 변색되는 일이 적은 내광성을 지닌 안료였지만 산으로 인한 변색에는 약했다.[20] 나중에는 기술 발달에 따라 합성 안료인 탄산구리로 바뀌었다.[47] 공작석 분말은 안료(암채색료)로 고대부터 사용되어 왔으며,[41] “암록청”, “마운틴 그린”, 옛 이름으로는 “청단(あおに)”이라고 불린다. 클레오파트라가 아이섀도에 사용했다는 것은 잘 알려져 있다.5. 2. 장신구 및 장식
공작석은 녹색을 띠는 광물 안료로서 고대부터 1800년대까지 활발히 사용되었다.[47] 공작석을 이용한 안료는 다양한 녹색 빛을 낼 수 있었고 빛에 변색되는 일이 적은 내광성을 지녔지만 산으로 인한 변색에는 약했다. 기술 발달에 따라 합성 안료인 탄산구리로 대체되었다.[20] 안료 외에도 장신구나 치장, 도기 용도로도 사용되었는데, 예르미타시 미술관 겨울 궁전의 공작석실과 멕시코시티의 차풀테펙성 내부에 있는 공작석 항아리가 대표적인 예이다.[21][22] 마야 문명 팔렝케의 붉은 여왕의 무덤에서 출토된 공작석 모자이크로 만든 장례 마스크가 있다.[46] 현대에는 FIFA 월드컵 트로피를 만드는 데 사용되기도 한다.5. 3. 기타 용도
공작석은 녹색 안료로서 고대부터 1800년대까지 활발히 이용되었다.[47] 공작석 안료는 다양한 녹색 빛을 낼 수 있었고 빛에 변색되는 일이 적은 내광성을 지녔지만 산에 의한 변색에는 약했다. 이후 기술 발달에 따라 합성 안료인 탄산구리로 대체되었다.[20] 안료 외에도 장신구나 치장, 도기 용도로도 사용되었는데, 예르미타시 미술관 겨울 궁전의 공작석실과 멕시코시티의 차풀테펙성 내부에 있는 공작석 항아리 등이 대표적인 예이다.[21][22] 마야 문명 팔렝케의 붉은 여왕의 무덤에서 출토된 공작석 모자이크로 만든 장례 마스크가 있다.[46]현대에는 FIFA 월드컵 트로피를 만드는 데 사용되기도 한다.[25]
6. 환경 및 건강 문제
공작석을 장식용 또는 구리 광석으로 채굴하는 것은 광석 매장량에 따라 표면 광산 또는 지하 광산을 포함한다.[34] 표면 광산과 지하 광산 방식은 서식지 파괴와 생물 다양성 손실을 통해 환경 훼손을 유발할 수 있다.[35][36] 광산 배수는 부적절하게 관리되거나 폐석장 누출이 발생하는 경우 수질과 식량 자원을 오염시켜 인간의 건강에 악영향을 미칠 수 있다.[36][37] 전통적인 야금술과 새로운 수금속 야금 방법 모두 건강 및 환경 영향의 위험이 상당하다.[36] 그러나 공작석과 같은 광석 추출을 위한 수금속 야금 공정의 물 절약 및 폐기물 관리 관행은 더 엄격하고 상대적으로 더 지속 가능하다.[38] 또한, 수금속 야금 규정 기준 및 혁신 하에서도 환경 영향이 큰 황산 침출과 같은 방법에 대한 더 나은 대안에 대한 새로운 연구가 진행되고 있다.[33]
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