점토

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1. 개요

점토는 규소와 알루미늄 등이 풍화 작용으로 결합하여 생성되는 미세 입자 집합체로, 다양한 분야에서 활용되는 다재다능한 재료이다. 점토의 주요 종류에는 카올리나이트, 몬모릴로나이트, 일라이트 등이 있으며, 층상 구조를 가지는 점토 광물은 물을 흡수하거나 이온 교환 능력을 갖는 등 독특한 성질을 나타낸다. 이러한 특성으로 인해 점토는 건축, 도예, 의약품, 화장품, 조형 재료 등 광범위하게 사용되며, 특히 젖었을 때 소성을 띠고 건조 시 경화되는 성질은 도자기 제작의 핵심 요소로 작용한다. 또한, 점토는 연약 지반의 원인이 되기도 하며, 환경 정화 및 지속 가능한 자원 활용 측면에서도 연구가 진행되고 있다.

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점토 - 점토광물
점토광물은 습윤 시 가소성을 띠고 건조하거나 소성 시 단단해지는 미세 입자 크기의 지질 물질로, 판상 규산염 광물로 구성되어 다양한 화학 조성을 가지며, 토양 비옥도에 중요한 이온 교환 능력을 지니고, 풍화 작용이나 저온 열수 변질을 통해 생성되며, 구조에 따라 1:1형과 2:1형으로 분류되고, 생의학 및 재료 공학 등 다양한 분야에 응용된다.
점토 - 키루스 원통
키루스 원통은 기원전 6세기에 제작된 점토 원통으로, 키루스 2세의 정복과 통치에 대한 아카드어 쐐기 문자가 기록되어 있으며, 종교적 자유 관련 해석으로 '최초의 인권 선언'으로도 평가받는 역사적, 문화적으로 중요한 유물이다.
암석 - 퇴적암
퇴적암은 바람, 빙하, 중력, 유수에 의해 운반된 퇴적물이 층상으로 쌓여 압축 및 교결 작용을 거쳐 형성되며, 층리와 화석을 특징으로 하고, 쇄설성, 생화학적, 화학적 퇴적암 등으로 분류된다.
암석 - 변성암
변성암은 기존 암석이 고온, 고압, 화학적 변화를 겪어 광물 조성과 조직이 변한 암석으로, 재결정 작용에 의한 조직 변화와 엽리 구조를 보이며, 변성 작용 유형과 원암, 광물 조성, 조직에 따라 다양한 종류로 분류되고 지구 지각의 상당 부분을 차지하며 건축 자재 등으로 활용되지만, 토목 공사나 건강에 위협을 줄 수도 있다.
토질역학 - 산사태
산사태는 사면 안정성 훼손으로 발생하는 자연재해로, 자연적, 인위적 요인에 의해 발생하며, 다양한 유형으로 분류되고 인명 및 재산 피해를 야기하므로, 사전 예방과 위험 지역 관리가 중요하다.
토질역학 - 몬모릴로나이트
몬모릴로나이트는 층상구조 점토광물로 이온 교환 능력과 높은 수분 흡수력을 가지며, 토목공학, 유화 작용, 티크소트로피 등의 특징을 보이고, 알칼리성 토양 및 열수 변질 작용으로 생성되어 다양한 산업 분야와 환경 정화에 활용되며 인체 건강 및 환경 영향에 대한 연구가 진행 중이다.

점토
지도 정보
기본 정보
종류	미세 입자 토양
주 성분	규산 알루미늄 수산화물 이온
구성
크기	0.002mm (2μm) 이하
입자 형태	판 모양 또는 침 모양
표면적	매우 넓음
특성
가소성	물과 섞으면 반죽처럼 됨
결합력	입자끼리 잘 뭉쳐짐
다공성	물을 잘 흡수하고 유지함
투수성	물이 잘 안 통함
건조시	수축하고 단단해짐
소성시	고온에서 유리질화 되어 도자기 등이 됨
생성
원인	풍화작용과 수성작용으로 생성
기원	장석 등의 규산염 광물의 분해
활용
용도	도자기 벽돌 시멘트 종이 고무 페인트 화장품 농업 의학 정수
관련 용어
점토 광물	카올리나이트, 몬모릴로나이트, 일라이트 등
점토암	혈암, 이암 등
미사	모래와 점토 중간 크기의 토양 입자

2. 구성

암석이 풍화·분해되면서 주로 규소(실리콘)·알루미늄과 물이 결합하여 점토광물이 된다. 점토광물은 운모와 같은 구조를 가지는데, 2층구조 또는 3층구조인 것도 있다. 전자는 카올리나이트, 후자는 몬모릴로나이트·일라이트 등이며, 층 사이에 물·칼륨·철·마그네슘 등이 들어가 여러 가지 점토광물을 이룬다. 석영(SiO₂) 이외의 조암광물은 모두 분해되어 점토광물이 된다.^[4]

2. 1. 점토 광물의 종류와 특성

암석이 풍화·분해되면서 주로 규소(실리콘)·알루미늄과 물이 결합하여 점토광물이 이루어진다. 점토광물은 운모와 같은 구조를 가졌는데, 2층구조 또는 3층구조인 것도 있다. 전자는 카올린류, 후자는 몬모릴로나이트·일라이트 등이며, 층 사이에 물·칼륨·철·마그네슘 등이 들어가 여러 가지 점토광물을 이룬다. 석영(SiO₂) 이외의 조암광물은 모두 분해하여 점토광물이 된다.^[4]

점토 광물	점토	활성도(A)	공학적 안정성	팽창, 수축성
카올리나이트	비활성 점토	< 0.75	안정	작다
일라이트	보통 점토	$0.75 \leq A < 1.25$	보통	보통
몬모릴로나이트	활성 점토	> 1.25	불안정	크다

카올리나이트는 단위질량당 표면적이 작고 공학적으로 안정적이다. 반면 몬모릴로나이트는 물을 많이 흡수할 수 있고 그에 따라 체적 변화가 많이 생긴다. 건설현장에서 몬모릴로나이트가 포함된 점토가 많다는 것은 흙이 물을 흡수하거나 배출함에 따라 팽창하거나 수축하기 쉽다는 것을 의미하므로 좋지 않다. 이런 지반을 연약지반으로 보며 별도의 공법을 통해 안정화를 해야 한다.^[5]

점토의 가장 중요한 기계적 특성은 젖었을 때의 소성(물렁물렁하게 변하는 성질)과 건조 또는 소성(불에 구움) 시 경화(단단하게 굳음)되는 능력이다. 점토는 매우 소성을 띠는 수분 함량의 넓은 범위를 보이는데, 최소 수분 함량(점토 한계)부터 점토를 성형하기에 충분할 정도로 습한 상태에서 최대 수분 함량(액성 한계)까지 성형된 점토가 형태를 유지하기에 충분할 정도로 건조한 상태까지 이르는 범위이다. 고령토의 점토 한계는 약 36%~40%, 액성 한계는 약 58%~72%이다. 고품질 점토는 또한 점토 시료를 평평하게 압연하는 데 필요한 기계적 작업량으로 측정되는 것처럼 강인하다. 강인성은 높은 내부 응집력을 반영한다.

점토는 소성을 부여하는 점토 광물을 다량 함유하고 있다. 점토 광물은 수화된(물 분자가 결합된) 알루미늄 층상 규산염 광물로, 알루미늄과 규소 이온이 산소와 수산화물 이온으로 연결된 미세하고 얇은 판으로 구성되어 있다. 이러한 판은 질기지만 유연하며, 습한 점토에서는 서로 달라붙는다. 그 결과 생긴 응집체는 점토에 소성을 가능하게 하는 응집력을 부여한다. 고령토에서는 물 분자 막이 판을 서로 수소 결합시켜 판 사이의 결합을 제공한다. 이 결합은 점토를 성형할 때 판이 서로 미끄러져 지나갈 수 있을 만큼 약하지만, 판을 제자리에 고정하고 성형된 점토가 성형 후 형태를 유지할 수 있을 만큼 강하다. 점토가 건조되면 대부분의 물 분자가 제거되고 판은 서로 직접 수소 결합하여 건조된 점토는 단단하지만 여전히 부서지기 쉽다. 점토가 다시 습해지면 다시 소성을 띠게 된다. 점토를 토기 단계까지 소성하면 탈수 반응으로 점토에서 추가적인 물이 제거되어 점토 판이 더 강한 공유 결합을 통해 서로 비가역적으로 부착되어 재료의 강도가 높아진다. 점토 광물인 고령토는 비점토 물질인 메타카올리나이트로 변형되는데, 다시 습해져도 단단하고 단단한 상태를 유지한다. 석기 및 자기 단계까지의 추가적인 소성은 메타카올리나이트를 뮬라이트와 같은 더 강한 광물로 재결정화시킨다.

점토 입자의 미세한 크기와 판 모양은 점토 광물에 높은 표면적을 제공한다. 일부 점토 광물에서는 판이 음전하를 띠는데, 이는 나트륨, 칼륨 또는 칼슘과 같은 주변의 양이온(양전하를 띤 이온) 층으로 균형을 이룬다. 점토를 다른 양이온을 포함하는 용액과 혼합하면 이러한 양이온이 점토 입자 주변의 층에 있는 양이온과 자리를 바꿀 수 있는데, 이는 점토에 높은 이온 교환 능력을 부여한다. 칼륨과 암모늄과 같은 영양 양이온을 보유하는 능력을 포함한 점토 광물의 화학적 특성은 토양 비옥도에 중요하다.

점토는 퇴적암의 일반적인 구성 요소이다. 셰일은 주로 점토로 형성되며 가장 일반적인 퇴적암이다. 그러나 대부분의 점토 매장지는 불순물을 포함하고 있다. 자연적으로 발생하는 많은 매장지는 실트와 점토를 모두 포함한다. 점토는 크기와 광물학적 차이에 따라 다른 미립토와 구별된다. 점토 광물을 포함하지 않는 미립토인 실트는 점토보다 입자 크기가 더 큰 경향이 있다. 그러나 입자 크기 및 기타 물리적 특성에는 일부 중복이 있다. 실트와 점토의 구분은 분야에 따라 다르다. 지질학자와 토양학자는 일반적으로 입자 크기가 2 μm(점토가 실트보다 미세함)에서 분리되는 것으로 간주하고, 퇴적학자는 종종 4~5 μm을 사용하며, 콜로이드 화학자는 1 μm을 사용한다. 점토 크기 입자와 점토 광물은 정의에 어느 정도 중복이 있음에도 불구하고 동일하지 않다. 지반 공학자는 토양의 아테르베르크 한계로 측정한 토양의 소성 특성에 따라 실트와 점토를 구별한다. ISO 14688에서는 점토 입자를 2 μm보다 작은 것으로, 실트 입자를 2 μm보다 큰 것으로 분류한다. 모래, 실트 및 40% 미만의 점토 혼합물을 양토라고 한다.

일부 점토 광물(스멕타이트 등)은 물을 흡수하는 능력이 뛰어나고 그렇게 할 때 부피가 크게 증가하기 때문에 팽윤성(부피가 늘어나는 성질) 점토 광물로 설명된다. 건조되면 원래 부피로 돌아간다. 이는 점토 매장지에서 진흙 갈라짐이나 "팝콘" 질감과 같은 독특한 질감을 만든다. 팽윤성 점토 광물(벤토나이트 등)을 포함하는 토양은 건물의 기초를 파괴하고 도로 노면을 손상시킬 수 있기 때문에 토목 공학에 상당한 어려움을 야기한다.

점토의 주요 종류에는 카올리나이트, 몬모릴로나이트-스멕타이트, 그리고 일라이트가 포함된다. 클로라이트, 흑운모, 활석, 그리고 엽납석은 때때로 점토광물로 분류되기도 한다. 이러한 범주에는 약 30가지의 서로 다른 "순수한" 점토가 있지만, 대부분의 "자연적인" 점토 퇴적물은 이러한 서로 다른 종류의 점토가 다른 풍화된 광물과 섞여 있는 혼합물이다. 점토 내의 점토 광물은 화학적 또는 물리적 시험보다는 X선 회절을 사용하여 가장 쉽게 확인할 수 있다.

연층점토(또는 ''층리 점토'')는 계절적인 퇴적에 의해 형성된 가시적인 연간 층을 가진 점토이며, 침식과 유기물 함량의 차이로 구분된다. 이러한 유형의 퇴적물은 과거 빙하호에서 흔히 볼 수 있다. 미세한 퇴적물이 해안선에서 멀리 떨어진 이러한 빙하호 분지의 잔잔한 물 속으로 유입되면 호수 바닥에 가라앉는다. 그 결과 생기는 계절적인 층화는 점토 퇴적물의 띠가 고르게 분포되어 보존된다.

퀵 클레이는 노르웨이, 북아메리카, 북아일랜드, 그리고 스웨덴의 빙하 지형에 고유한 독특한 유형의 해양 점토이다. 이것은 매우 민감한 점토로 액상화되기 쉽고, 여러 건의 치명적인 산사태와 관련이 있다.

3. 점토의 성질

찰흙을 주무르면 덩어리가 되면서 동시에 손으로 늘이거나 다듬을 수 있게 되는 점, 불에 견딘다는 점 등 점토의 성질은 옛날부터 이용되어 왔다. 과학적인 관찰과 분석이 진행됨에 따라, 그동안 “점토”라고 불려왔던 것에는 화학적 흡착, 이온 교환, 촉매 작용, 물과의 혼합에 의한 진흙 형성, 점성, 점착성, 가소성, 낮은 투수성 등 많은 성질이 인정되게 되었다.

점토는 퇴적암의 일반적인 구성 요소이다. 셰일은 주로 점토로 형성되며 가장 일반적인 퇴적암이다.^[6] 그러나 대부분의 점토 매장지는 불순물을 포함하고 있으며, 자연적으로 발생하는 많은 매장지는 실트와 점토를 모두 포함한다. 점토는 크기와 광물학적 차이에 따라 다른 미립토와 구별된다. 점토 광물을 포함하지 않는 미립토인 실트는 점토보다 입자 크기가 더 큰 경향이 있지만, 입자 크기 및 기타 물리적 특성에는 일부 중복이 있다. 실트와 점토의 구분은 분야에 따라 다른데, 지질학자와 토양학자는 일반적으로 입자 크기가 2 μm(점토가 실트보다 미세함)에서 분리되는 것으로 간주하고, 퇴적학자는 종종 4~5 μm을 사용하며, 콜로이드 화학자는 1 μm을 사용한다.^[7] 점토 크기 입자와 점토 광물은 정의에 어느 정도 중복이 있음에도 불구하고 동일하지 않다. 지반 공학자는 토양의 아테르베르크 한계로 측정한 토양의 소성 특성에 따라 실트와 점토를 구별한다. ISO 14688에서는 점토 입자를 2 μm보다 작은 것으로, 실트 입자를 2 μm보다 큰 것으로 분류한다. 모래, 실트 및 40% 미만의 점토 혼합물을 양토라고 한다.

3. 1. 가소성

점토의 가장 중요한 기계적 특성은 젖었을 때의 소성(塑性)과 건조 또는 소성 시 경화되는 능력이다. 점토는 매우 소성을 띠는 수분 함량의 넓은 범위를 보이는데, 최소 수분 함량(점토 한계)부터 최대 수분 함량(액성 한계)까지, 즉 성형된 점토가 형태를 유지하기에 충분할 정도로 건조한 상태에서 점토를 성형하기에 충분할 정도로 습한 상태까지 이르는 범위이다.^[1] 고령토의 점토 한계는 약 36%~40%, 액성 한계는 약 58%~72%이다.^[2] 고품질 점토는 점토 시료를 평평하게 압연하는 데 필요한 기계적 작업량으로 측정되는데, 강인성은 높은 내부 응집력을 반영한다.^[1]

점토는 소성을 부여하는 점토 광물을 다량 함유하고 있다. 점토 광물은 수화된 알루미늄 층상 규산염 광물로, 알루미늄과 규소 이온이 산소와 수산화물 이온으로 연결된 미세하고 얇은 판으로 구성되어 있다. 이러한 판은 질기지만 유연하며, 습한 점토에서는 서로 달라붙는다. 그 결과 생긴 응집체는 점토에 소성을 가능하게 하는 응집력을 부여한다.^[3] 고령토에서는 물 분자 막이 판을 서로 수소 결합시켜 판 사이의 결합을 제공한다. 이 결합은 점토를 성형할 때 판이 서로 미끄러져 지나갈 수 있을 만큼 약하지만, 판을 제자리에 고정하고 성형된 점토가 형태를 유지할 수 있을 만큼 강하다. 점토가 건조되면 대부분의 물 분자가 제거되고 판은 서로 직접 수소 결합하여 건조된 점토는 단단하지만 여전히 부서지기 쉽다. 점토가 다시 습해지면 다시 소성을 띠게 된다. 점토를 토기 단계까지 소성하면 탈수 반응으로 점토에서 추가적인 물이 제거되어 점토 판이 더 강한 공유 결합을 통해 서로 비가역적으로 부착되어 재료의 강도가 높아진다. 점토 광물인 고령토는 비점토 물질인 메타카올리나이트로 변형되는데, 다시 습해져도 단단하고 단단한 상태를 유지한다. 석기 및 자기 단계까지의 추가적인 소성은 메타카올리나이트를 뮬라이트와 같은 더 강한 광물로 재결정화시킨다.^[4]

점토 입자의 미세한 크기와 판 모양은 점토 광물에 높은 표면적을 제공한다. 일부 점토 광물에서는 판이 음전하를 띠는데, 이는 나트륨, 칼륨 또는 칼슘과 같은 주변의 양이온 층으로 균형을 이룬다. 점토를 다른 양이온을 포함하는 용액과 혼합하면 이러한 양이온이 점토 입자 주변의 층에 있는 양이온과 자리를 바꿀 수 있는데, 이는 점토에 높은 이온 교환 능력을 부여한다.^[3] 칼륨과 암모늄과 같은 영양 양이온을 보유하는 능력을 포함한 점토 광물의 화학적 특성은 토양 비옥도에 중요하다.^[5]

3. 2. 소성

점토는 젖었을 때 소성(塑性)을 띠고, 건조하거나 구우면(소성) 단단해지는 중요한 기계적 특성을 가지고 있다. 점토는 수분 함량에 따라 다양한 소성을 보이는데, 형태를 유지할 수 있을 만큼 건조한 상태(액성 한계)부터 성형하기에 충분히 습한 상태(점토 한계)까지의 범위를 가진다. 예를 들어, 고령토의 점토 한계는 약 36%~40%이고, 액성 한계는 약 58%~72%이다.^[1]^[2]

점토의 소성은 점토 광물 덕분이다. 점토 광물은 수화된 알루미늄 층상 규산염 광물로, 얇고 미세한 판 모양이다. 이 판들은 질기지만 유연하며, 습한 점토에서는 서로 달라붙어 응집력을 형성한다. 고령토에서는 물 분자가 판 사이를 수소 결합으로 연결하여 점토를 성형할 때 판이 서로 미끄러져 지나갈 수 있게 하면서도 형태를 유지할 수 있게 한다.^[3]

점토를 건조시키면 물 분자가 제거되고 판 사이의 수소 결합이 강화되어 단단해지지만 부서지기 쉽다. 점토를 다시 물에 적시면 소성을 회복한다. 그러나 점토를 토기 단계까지 구우면 탈수 반응으로 인해 점토 판 사이에 더 강한 공유 결합이 형성되어 강도가 높아진다. 이때 고령토는 메타카올리나이트라는 비점토 물질로 변형되어 다시 습해져도 단단함을 유지한다. 석기 및 자기 단계까지 더 구우면 메타카올리나이트는 뮬라이트와 같은 더 강한 광물로 재결정화된다.^[4]

3. 3. 이온 교환 능력 및 흡착성

점토 입자는 미세한 크기와 판 모양을 가져 표면적이 넓다. 일부 점토 광물 판은 음전하를 띠는데, 이는 나트륨, 칼륨, 칼슘과 같은 주변의 양이온(양이온) 층으로 균형을 이룬다. 점토를 다른 양이온을 포함하는 용액과 혼합하면, 이들 양이온이 점토 입자 주변의 층에 있는 양이온과 자리를 바꾸어 점토는 높은 이온 교환 능력을 가지게 된다.^[1] 칼륨과 암모늄과 같은 영양 양이온을 보유하는 능력을 포함한 점토 광물의 화학적 특성은 토양 비옥도에 중요하다.^[2]

점토는 물을 흡수하는 능력이 뛰어나 부피가 크게 증가하는 팽윤성 점토 광물(예: 스멕타이트)을 포함하기도 한다. 팽윤성 점토 광물은 건조되면 원래 부피로 돌아가는데, 이러한 특성은 점토 매장지에서 진흙 갈라짐이나 "팝콘" 질감과 같은 독특한 질감을 만든다. 벤토나이트 등의 팽윤성 점토 광물을 포함하는 토양은 건물의 기초를 파괴하고 도로 노면을 손상시킬 수 있어 토목 공학에 상당한 어려움을 야기한다.^[3]

점토는 투수성이 낮아 지반의 압밀이 매우 느리게 진행된다. 따라서 구조물 건설 후 수년이 지나 불균등 침하와 같은 문제를 일으킬 수 있는데, 이는 점토가 함유하는 광물의 종류와 입도 분포에 따라 크게 달라진다.

4. 점토의 형성

1910년 광산 갱도에서 일하는 이탈리아계 미국인과 아프리카계 미국인 점토 광부

점토 퇴적물에는 일차 점토와 이차 점토, 두 가지 유형이 있다. 일차 점토는 토양에서 잔류 퇴적물로 형성되어 형성된 장소에 그대로 남아 있다. 반면 이차 점토는 물에 의한 침식으로 원래 위치에서 이동하여 새로운 퇴적암 퇴적물에 퇴적된 점토이다.^[4] 이차 점토 퇴적물은 일반적으로 큰 호수와 해양 분지와 같은 매우 낮은 에너지의 퇴적 환경과 관련이 있다.^[5]

4. 1. 풍화 작용

점토 광물은 대부분 규산염을 함유한 암석이 장기간에 걸쳐 화학적으로 풍화작용을 받아 형성된다. 국지적으로는 열수작용에 의해 형성될 수도 있다.^[1] 화학적 풍화 작용은 주로 빗물에 녹아 있거나 식물 뿌리에서 방출되는 낮은 농도의 탄산에 의한 산성 가수분해로 일어난다. 산은 알루미늄과 산소 사이의 결합을 끊어 다른 금속 이온과 실리카(오르토규산 젤 형태)를 방출한다.^[2]

형성되는 점토 광물은 원래 암석의 조성과 기후에 따라 달라진다. 따뜻한 기후에서 장석이 풍부한 암석(예: 화강암)의 산성 풍화 작용은 카올린을 생성하는 경향이 있다. 알칼리성 조건에서 같은 종류의 암석이 풍화되면 일라이트가 생성된다. 스멕타이트는 알칼리성 조건에서 화성암의 풍화 작용으로 형성되는 반면, 깁사이트는 다른 점토 광물의 강한 풍화 작용으로 형성된다.^[3]

4. 2. 일차 점토와 이차 점토

점토 광물은 대부분 규산염을 함유한 암석이 오랫동안 화학적 풍화작용을 거쳐 형성된다. 국지적으로는 열수작용에 의해 형성되기도 한다.^[1] 화학적 풍화 작용은 주로 빗물에 녹아 있거나 식물 뿌리에서 나오는 낮은 농도의 탄산에 의한 산성 가수분해로 일어난다. 산은 알루미늄과 산소 사이의 결합을 끊어 다른 금속 이온과 실리카(오르토규산 젤 형태)를 방출한다.^[2]

형성되는 점토 광물은 원래 암석의 조성과 기후에 따라 달라진다. 따뜻한 기후에서 장석이 풍부한 암석(예: 화강암)의 산성 풍화 작용은 카올린을 생성하는 경향이 있다. 알칼리성 조건에서 같은 종류의 암석이 풍화되면 일라이트가 생성된다. 스멕타이트는 알칼리성 조건에서 화성암의 풍화 작용으로 형성되는 반면, 깁사이트는 다른 점토 광물의 강한 풍화 작용으로 형성된다.^[3]

점토 퇴적물에는 일차 점토와 이차 점토, 두 가지 유형이 있다. 일차 점토는 토양에서 잔류 퇴적물로 형성되어 형성된 장소에 그대로 남아 있다. 반면 이차 점토는 물에 의한 침식으로 원래 위치에서 이동하여 새로운 퇴적암 퇴적물에 퇴적된 점토이다.^[4] 이차 점토 퇴적물은 일반적으로 큰 호수와 해양 분지와 같은 매우 낮은 에너지의 퇴적 환경과 관련이 있다.^[5]

5. 점토의 종류

점토는 다양한 종류가 있으며, 그 특성에 따라 여러 용도로 사용된다.

흙점토: 흙을 원료로 한 점토로, 물점토라고도 불린다.^[5]^[6] 건조하면 돌처럼 굳지만, 다시 물을 주면 반죽할 수 있다.^[5]^[6]
기름점토: 유지를 기반으로 한 점토로, 수분 조절이 필요 없고 건조되지 않아 관리가 용이하다.^[5] 반복해서 조형을 다시 할 수 있다.
종이점토: 펄프나 분쇄한 종이, 물, 풀을 원료로 한다.^[5]^[7] 건조하면 가벼워지고 굳으며, 채색하기 쉽다.^[5]^[7]
석고점토: 건조 후에는 돌과 같은 질감을 가지며, 조각에 적합하다.
모래점토: 모래를 사용한 점토로, 특수 실리콘 등을 섞은 시판품이나, PVA 풀, 옥수수 전분 등을 섞어 직접 만들 수 있다.^[5]^[8]
밀가루점토: 밀가루를 주원료로 하며, 유아가 실수로 입에 넣는 것을 고려하여 안전성을 높였다.(단, 밀가루 알레르기 위험은 있다.)^[5]
빵가루점토: 빵가루를 주원료로 하며, 밀가루점토와 마찬가지로 안전성을 높였다.(단, 밀가루 알레르기 위험은 있다.)^[5]
쌀가루점토: 쌀가루를 주원료로 하여 안전성을 높이고, 밀가루 알레르기 위험을 피할 수 있다.^[5]
은점토(실버클레이): 은 미립자를 포함하고 있어 소성하면 은만 남으며, 은 액세서리 제작에 이용된다.
목질점토: 나무가루가 섞여 있어 건조 후에는 나무처럼 된다.
밀랍점토: 투명하며 유아가 입에 넣어도 안전하다. 손의 열로 녹여 사용한다.
플라스티신: 칼슘염, 바셀린, 지방산을 합성하여 만든 반죽 형태의 재료이다. 월레스와 그로밋에 사용되었다.
야미도: 먹을 수 있는 점토이다.

연층점토는 계절적인 퇴적에 의해 형성된 연간 층을 가진 점토로, 과거 빙하호에서 흔히 볼 수 있다. 퀵 클레이는 노르웨이, 북아메리카, 북아일랜드, 스웨덴의 빙하 지형에 고유한 해양 점토로, 액상화되기 쉬워 산사태와 관련이 있다.^[6]^[7]

5. 1. 광물학적 분류

암석이 풍화·분해되면서 주로 규소(실리콘)·알루미늄과 물이 결합하여 점토광물이 이루어진다. 점토광물은 운모와 같은 구조를 가졌는데, 2층구조 또는 3층구조인 것도 있다. 전자는 카올린류, 후자는 몬모릴로나이트·일라이트 등이며, 층 사이에 물·칼륨·철·마그네슘 등이 들어가 여러 가지 점토광물을 이룬다. 석영 SiO2 이외의 조암광물은 모두 분해하여 점토광물이 된다.

점토 광물	점토	활성도(A)	공학적 안정성	팽창, 수축성
카올리나이트	비활성 점토	< 0.75	안정	작다
일라이트	보통 점토	0.75 ≤ A < 1.25	보통	보통
몬모릴로나이트	활성 점토	> 1.25	불안정	크다

카올리나이트는 단위질량당 표면적이 작고 공학적으로 안정적이다. 반면 몬모릴로나이트는 물을 많이 흡수할 수 있고 그에 따라 체적 변화가 많이 생긴다. 건설 현장에서 몬모릴로나이트가 포함된 점토가 많다는 것은 흙이 물을 흡수하거나 배출함에 따라 팽창하거나 수축하기 쉽다는 것을 의미하므로 좋지 않다. 이런 지반을 연약지반으로 보며 별도의 공법을 통해 안정화를 해야 한다.

점토의 주요 종류에는 카올리나이트, 몬모릴로나이트-스멕타이트, 그리고 일라이트가 포함된다. 클로라이트, 바이오마이트, 활석, 파이로필라이트는 때때로 점토광물로 분류되기도 한다. 이러한 범주에는 약 30가지의 서로 다른 "순수한" 점토가 있지만, 대부분의 "자연적인" 점토 퇴적물은 이러한 서로 다른 종류의 점토가 다른 풍화된 광물과 섞여 있는 혼합물이다. 점토 내의 점토 광물은 화학적 또는 물리적 시험보다는 X선 회절을 사용하여 가장 쉽게 확인할 수 있다.

화학·광물학적으로는 층상 규산염 광물(필로규산염 광물)을 주로 하며, 방해석, 돌로마이트, 장석류, 제올라이트류 등으로 이루어진 입자 집합체에 소량의 수분이 포함되어 있다.

5. 2. 입도에 따른 분류

점토는 입자 크기에 따라 다른 미립토와 구별된다. 지질학자와 토양학자는 일반적으로 입자 크기가 2 μm 미만이면 점토, 그보다 크면 실트로 구분한다.^[5] 퇴적학자는 4~5 μm를 기준으로 삼기도 하고, 콜로이드 화학자는 1 μm를 기준으로 하기도 한다.^[5] 지반 공학자는 토양의 아테르베르크 한계로 측정한 소성(塑性) 특성에 따라 실트와 점토를 구별한다. ISO 14688에서는 점토 입자를 2 μm보다 작은 것으로, 실트 입자를 2 μm보다 큰 것으로 분류한다. 모래, 실트 및 40% 미만의 점토 혼합물을 양토라고 한다.

점토의 정의는 도예가, 토양·농학, 세라믹 공학, 지질학(퇴적학), 광물학 등의 분야에 따라 일치하지 않는다. 지질학 분야에서는 입도가 3.9µm 미만의 입자로 간주되고, 광물학 분야에서는 2µm 이하의 입자로 간주되며, 토질역학의 통일 분류법에서는 입도가 5µm 이하의 토양으로 분류된다. 이보다 큰 것은 실트라고 부른다.

5. 3. 기타 분류

카올리나이트, 몬모릴로나이트-스멕타이트, 일라이트는 점토의 주요 종류이다. 클로라이트, 바이오마이트,^[1] 활석, 파이로필라이트^[2]는 때때로 점토광물로 분류되기도 한다. 이러한 범주에는 약 30가지의 서로 다른 "순수한" 점토가 있지만, 대부분의 "자연적인" 점토 퇴적물은 이러한 서로 다른 종류의 점토가 다른 풍화된 광물과 섞여 있는 혼합물이다.^[3] 점토 내의 점토 광물은 화학적 또는 물리적 시험보다는 X선 회절을 사용하여 가장 쉽게 확인할 수 있다.^[4]

연층점토는 계절적인 퇴적에 의해 형성된 가시적인 연간 층을 가진 점토이며, 침식과 유기물 함량의 차이로 구분된다. 이러한 유형의 퇴적물은 과거 빙하호에서 흔히 볼 수 있다. 미세한 퇴적물이 해안선에서 멀리 떨어진 이러한 빙하호 분지의 잔잔한 물 속으로 유입되면 호수 바닥에 가라앉는다. 그 결과 생기는 계절적인 층화는 점토 퇴적물의 띠가 고르게 분포되어 보존된다.^[5]

퀵 클레이는 노르웨이, 북아메리카, 북아일랜드, 스웨덴의 빙하 지형에 고유한 독특한 유형의 해양 점토이다.^[6] 이것은 매우 민감한 점토로 액상화되기 쉽고, 여러 건의 치명적인 산사태와 관련이 있다.^[7]

6. 점토의 활용

점토는 그 특성 때문에 매우 다양한 용도로 사용된다. "점토는 천 가지 용도가 있다"는 말처럼, 카본리스 용지, 유지의 탈색, 가솔린이나 등유의 탈수, 주물, 보링의 윤활제 등 다방면에 사용된다.^[1]

물을 포함하면 부드러워지고, 열을 가하거나 구우면 단단해져 원래대로 돌아가지 않는 성질은 도자기, 자기, 벽돌 등에 활용된다.^[4] 힘을 가하면 부드러워지고 시간이 지나면 굳는 성질은 페인트에 사용된다. 점토의 뛰어난 흡수성은 기저귀에, 흡착성과 보습성, 이온 교환 성질은 화장품, 샴푸, 치약 등에 이용된다. 또한, 유해한 박테리아를 막거나 과도한 수분을 흡수하여 설사를 예방하는 위장약에도 점토가 포함되어 있다.^[1]

점토의 낮은 투수성은 지반 압밀을 느리게 하여 구조물 건설 후 수년 뒤 불균등 침하 문제를 일으킬 수 있다.

'''역사적 이용'''

메소포타미아 문명에서는 점토판을 문자 기록 매체로 사용했다.^[1]
클레오파트라는 미용을 위해 점토를 얼굴에 발랐다고 알려져 있다.
고대부터 조각 재료로 사용되었다.
고대 로마 시대에는 양털의 기름 제거에 점토를 사용했다.
한국에서는 조선 시대부터 쇼와 초기까지 씨름 선수의 머릿기름 세척에 점토를 사용했다.

6. 1. 건축 재료

점토는 양토의 주요 성분이며, 돌이나 나무와 같은 다른 고대의 자연 발생 지질 재료와 함께 지구상에서 가장 오래된 건축 자재 중 하나이다.^[1] 점토는 어도비, 코브, 코드우드, 와틀 앤 도브, 점토 회반죽, 점토 렌더 케이스, 점토 바닥, 점토 페인트, 세라믹 건축 자재와 같은 구조물과 건축 요소를 만드는 데 사용되는 등 많은 자연 건축 기법의 주요 재료이다. 점토는 물로부터 보호되는 벽돌 굴뚝과 돌담에서 모르타르로 사용되었다.

뉴질랜드 오클랜드(Auckland) 건설 현장의 점토층. 건조한 점토는 일반적으로 굴착 시 모래보다 훨씬 더 안정적이다.

소성 점토(fired clay)로 만든 14세기 병마개(bottle stopper)

6. 2. 도예

점토는 도자기, 벽돌, 벽, 바닥 타일과 같은 건축 자재를 만드는 데 사용되며, 실용적인 것과 장식적인 것 모두를 포함한다. 서로 다른 종류의 점토를 다양한 광물 및 소성 조건과 함께 사용하여 토기, 석기, 자기를 생산한다.^[4] 선사 시대 인류는 점토의 유용한 특성을 발견했다. 회수된 가장 초기의 도자기 파편 중 일부는 일본 혼슈 중부에서 발견되었으며, 조몬 문화와 관련이 있고, 발굴된 퇴적물은 연대 측정 결과 약 14,000년경 BCE로 나타났다. 밥솥, 예술 작품, 식기류, 파이프, 오카리나와 같은 악기까지도 소성 전에 점토로 만들 수 있다.

물을 포함하고 있을 때는 부드럽고, 열을 가하거나 구우면 단단해지며 원래대로 돌아가지 않는 성질이 있기 때문에 도자기, 자기, 벽돌 등에 사용된다. 도자기나 세라믹스로 소성하는 점토를 도토(陶土)라고 부르기도 한다.^[4]

6. 3. 의약품 및 화장품

전통적으로 점토를 약으로 사용한 것은 선사 시대로 거슬러 올라간다. 예를 들어 아르메니아 볼(Armenian bole)은 속이 불편할 때 사용되었다. 앵무새와 돼지와 같은 일부 동물들도 비슷한 이유로 점토를 섭취한다.^[1] 카올린 점토와 아타펄자이트(attapulgite)는 지사제로 사용되어 왔다.^[2]

과도한 피지와 땀을 제거하는 흡착성, 도포하면 매우 얇은 막을 형성하는 보습성, 이온 교환의 성질을 이용하여 화장품, 샴푸, 치약 또는 그 원료로도 사용된다. (몬모릴로나이트 점토)

유해한 박테리아를 감싸거나 과도한 수분을 흡착하여 설사를 예방하기 위해 위장약에도 점토가 포함되어 있다.

클레오파트라는 미용을 위해 점토를 얼굴에 발랐다고 알려져 있다.

6. 4. 기타 산업 분야

점토는 종이 제조, 시멘트 생산, 화학 여과 등 여러 산업 공정에 사용된다.^[1] 벤토나이트(Bentonite) 점토는 사형 주조(sand casting)에서 몰드 결합제로 널리 사용된다.

점토는 고분자 나노복합재료에 흔히 사용되는 충전재이다. 점토는 복합재료의 비용을 절감할 뿐만 아니라, 강성 증가, 투과성 감소, 전기 전도도 감소 등의 특성 변화를 가져올 수 있다.^[2]

"점토는 천 가지 용도가 있다"고 말해지며, 카본리스 용지, 유지의 탈색, 가솔린이나 등유의 탈수, 주물, 보링의 윤활제 등 다방면에 사용된다.

힘을 가하면 부드러워지고, 시간이 지나면 굳는다는 성질을 응용하여, 바를 때까지는 부드럽고 바른 후에는 그대로 남아 있는 페인트에 사용된다.
점토의 뛰어난 흡수성을 이용하여 기저귀에도 사용된다.
과도한 피지와 땀을 제거하는 흡착성, 도포하면 매우 얇은 막을 형성하는 보습성, 이온 교환의 성질을 이용하여 화장품, 샴푸, 치약 또는 그 원료로도 사용된다.
점토가 여러 가지 유기 색소를 흡착하여 독특한 색을 발색하는 것을 이용한 컬러 프린터에 사용된다.
유해한 박테리아를 감싸거나 과도한 수분을 흡착하여 설사를 예방하기 위해 위장약에도 점토가 포함되어 있다.

6. 5. 조형 재료

점토는 가소성이 우수하여 입체 조형을 쉽게 구현할 수 있어 예로부터 조각 등에 사용되어 왔다. 점토는 원래 흙이지만, 펄프나 밀가루 등 다양한 원료로 만든 것도 있다. (원래의 흙 점토는 토점토라고 구분한다.)^[5]

종류	설명
흙점토	흙을 원료로 한 본래의 점토.^[5] 물점토라고도 부른다.^[6] 건조하면 굳어서 돌처럼 되고, 다시 수분을 주면 반죽할 수 있다.^[5]^[6]
기름점토	유지(油脂) 베이스의 점토. 수분 조절이 필요 없고, 건조되지 않고 굳어지기 어렵기 때문에 관리가 용이하다.^[5] 반복하여 조형을 다시 할 수 있다.
종이점토	펄프나 분쇄한 종이, 물, 풀을 원료로 하는 점토.^[5]^[7] 건조시키면 가벼워지면서 굳는다.^[7] 채색 가공이 용이하다.^[5]^[7]
석고점토	건조 후에는 돌과 같은 질감을 보인다. 건조 후 조각에도 적합하다.
모래점토	모래를 사용한 점토. 특수 실리콘 등을 섞은 시판품이나, PVA 풀, 옥수수 전분 등을 섞어 직접 만들기도 한다.^[5]^[8]
밀가루점토	밀가루를 주원료로 하는 점토.^[5] 유아가 실수로 입에 넣는 것을 고려하여 안전성을 높인 것(단, 밀가루 알레르기에 의한 위험은 있다).^[5]
빵가루점토	빵가루를 주원료로 하는 점토.^[5] 밀가루점토와 마찬가지로 안전성을 높인 것(단, 밀가루 알레르기에 의한 위험은 있다).^[5]
쌀가루점토	쌀가루를 주원료로 하는 점토.^[5] 안전성을 높이고 밀가루 알레르기에 의한 위험을 회피하기 위해 쌀가루를 사용한 것.^[5]
은점토(실버클레이)	은의 미립자를 높은 비율로 포함하고 있으며, 소성(燒成)하면 은만 남는다. 실버 액세서리 제작 등에 이용된다.
목질점토	나무가루가 배합되어 있어 건조 후에는 진짜 나무처럼 된다.
밀랍점토	독특한 투명감이 있으며, 유아가 실수로 입에 넣어도 안전하다. 손의 열로 녹여 사용한다.
plasticine^영어	칼슘염, 바셀린, 지방산을 합성하여 제조한 반죽 모양의 것. 월레스와 그로밋에서 사용되고 있다.
야미도	먹을 수 있다.

모델링 점토는 예술과 공예에서 조각에 사용된다.
유토나 종이점토는 초등 교육의 학습 자료로 널리 사용된다.^[5] 유아 교육에서는 쌀겨, 감자전분, 한천과 같은 가소성 재료도 사용된다.^[5]
다양한 조각 및 입체 예술, 산업 디자인 분야에서 모형의 원형(클레이 모델) 제작에 널리 사용된다.
클레이 애니메이션.
그 외, 인형, 미니어처 아트, 디오라마 등 다양한 입체 조형 표현에서 보조적인 재료로 자주 사용된다.

가소재로 사용하는 찰흙인 '''유토'''(油土)는 '''인조 찰흙'''이라고도 한다. 산화아연을 주성분으로 하고 유황, 납, 올리브유 등을 혼합하여 제조한다. 빛깔은 암록색, 황토색, 암적색 등이 있다. 이탈리아제 유토는 역사도 오래고 잘 연구되어 있다. 질이 조밀하고 온도 변화에 따른 경도 변화가 적어 가장 우수한 것으로 알려져 있다. 유토는 건조, 균열, 응고 등이 적고 탄력성, 점착력이 있어서 천연 찰흙보다 조금 가볍다. 항상 일정한 부드러움을 유지하고 있으므로 일부러 반죽할 필요가 없다. 또한 즉흥적으로 기분이 내키는 대로 만들 수 있으며, 불완전한 축이라도 충분히 모양을 유지할 수 있어 대작이나 소품 제작에 적합하다.^[10]

7. 한국의 점토 관련 문화

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8. 점토와 환경

점토는 불투수성이 높아 물을 잘 통과시키지 않기 때문에 연못 바닥, 댐 중심부, 매립지에서 유독성 물질이 새는 것을 막는 장벽 등에 사용된다.^[1] 21세기 초에는 점토가 폐수의 중금속을 흡수하거나 공기를 정화하는 능력에 대한 연구가 이루어졌다.^[2]^[3]

8. 1. 연약 지반 문제

점토는 투수계수가 작고 공극비가 커서 압밀에 걸리는 시간이 길고, 압밀침하량도 크기 때문에 연약 지반의 원인이 된다. 따라서 점토로 된 연약 지반 위에 구조물을 지을 때는 특별히 주의해야 한다.^[9] 점토는 투수성이 낮기 때문에 지반의 압밀이 매우 느리게 진행되어 구조물은 건설 후 수년이 지난 후에도 불균등 침하와 같은 문제를 일으킬 수 있다.

8. 2. 환경 정화

물에 대해 비교적 불투수성인 점토는 연못 라이닝, 댐의 중심부 또는 유독한 침출수로부터 차단하는 매립지의 장벽(매립지를 라이닝하며, 바람직하게는 지오텍스타일과 함께 사용)과 같이 천연 밀봉이 필요한 곳에도 사용된다.^[1] 21세기 초의 연구에서는 폐수에서 중금속을 제거하거나 공기 정화와 같은 다양한 용도에서 점토의 흡수 능력을 조사했다.^[2]^[3]

8. 3. 지속 가능한 자원 활용

점토는 양토의 주요 성분이며, 돌이나 나무와 같은 다른 고대의 자연 발생 지질 재료와 함께 지구상에서 가장 오래된 건축 자재 중 하나이다.^[1] 전 세계 인구의 1/2~2/3 가량이 전통 사회뿐만 아니라 선진국에서도 점토로 만들어진 건물(특히 벽돌로 구워진 건물)에서 생활하거나 일하고 있으며, 이는 하중을 지지하는 구조의 필수적인 부분이다. 또한 점토는 어도비, 코브, 코드우드, 와틀 앤 도브, 점토 회반죽, 점토 렌더 케이스, 점토 바닥, 점토 페인트, 세라믹 건축 자재와 같은 구조물과 건축 요소를 만드는 데 사용되는 많은 자연 건축 기법의 주요 재료이다. 점토는 물로부터 보호되는 벽돌 굴뚝과 돌담에서 모르타르로 사용되었다.

물에 대해 비교적 불투수성인 점토는 연못 라이닝, 댐의 중심부 또는 유독한 침출수로부터 차단하는 매립지의 장벽(매립지를 라이닝하며, 바람직하게는 지오텍스타일과 함께 사용)과 같이 천연 밀봉이 필요한 곳에도 사용된다.^[2] 21세기 초의 연구에서는 폐수에서 중금속을 제거하거나 공기 정화와 같은 다양한 용도에서 점토의 흡수 능력을 조사했다.^[3]^[4]

참조

_[1] 웹사이트 British Library https://web.archive.[...] 2023-05-09
_[2] 논문 Polymer nanocomposites from modified clays: Recent advances and challenges 2015
_[3] 서적 学術用語集地学編日本学術振興会
_[4] 뉴스 미농의 토 가능성을 심도있게 파헤치다 "미노소일" 디자인 자원으로 日経MJ 2021-08-04
_[5] 웹사이트 점토 놀이의 지도법에 관한 일고찰 https://library.yasu[...] 안다여자대학 2019-11-11
_[6] 웹사이트 수점토 https://www.weblio.j[...] 요코하마미술학원 2021-10-28
_[7] 웹사이트 종이점토 http://zokeifile.mus[...] 무사시노미술대학 조형파일 2019-11-11
_[8] 웹사이트 【모래점토】는 단 두가지 재료로 직접 만들 수 있다! 놀이 방법의 요령도 소개 https://web.archive.[...] 딜라이트 크리에이션 2020-05-07
_[9] 서적 토질역학 구미서관 2010
_[10] 웹사이트 유토 https://ko.wikisourc[...]
_[11] 웹사이트 이소상 https://ko.wikisourc[...]

점토