펄라이트 (흙)

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1. 개요
2. 성질
- 2.1. 화학적 조성
3. 생산 및 매장량
4. 용도
5. 펄라이트 대체재
6. 안전성
- 6.1. 미국의 펄라이트 노출 기준
참조

1. 개요

펄라이트는 850–900°C의 온도에서 부드러워지면서 팽창하는 화산 기원의 비정질 유리질 암석이다. 주로 이산화 규소로 구성되며, 건축 자재, 원예, 여과 보조제 등 다양한 산업 분야에서 활용된다. 전 세계 매장량은 약 7억 톤으로 추정되며, 주요 생산국은 중국, 터키, 그리스 등이다. 펄라이트는 무균 상태로 식물 재배에 사용되며, 생명공학 분야에서 효소 고정화 지지체로도 활용된다. 펄라이트는 이산화 규소를 포함하고 있어 취급 시 주의가 필요하며, 대체재로 규조토, 팽창 점토 등이 사용될 수 있다.

2. 성질

펄라이트는 850°C~900°C의 온도에서 가열하면 부드러워진다. 이때 재료에 갇힌 물이 기화하면서 팽창하여 원래 부피의 7~16배가 된다. 팽창된 펄라이트는 갇힌 기포가 빛을 반사하여 밝은 흰색을 띤다. 팽창 전 펄라이트의 부피 밀도는 약 1100kg/m³이지만, 팽창 후에는 약 30~150kg/m³으로 줄어든다.^[2]

2. 1. 화학적 조성

펄라이트는 주로 70%~75%의 이산화 규소(SiO₂)로 구성되어 있다. 그 외에 12%~15%의 산화 알루미늄(Al₂O₃), 3%~4%의 산화 나트륨(Na₂O), 3%~5%의 산화 칼륨(K₂O)을 포함한다. 산화 철(Fe₂O₃)은 0.5%~2%, 산화 마그네슘(MgO)은 0.2%~0.7%, 산화 칼슘(CaO)은 0.5%~1.5% 가량 포함되어 있으며, 3%~5%의 강열 감량(화학적 / 결합수)이 있다.^[3]

3. 생산 및 매장량

펄라이트는 재생 불가능한 자원이다. 전 세계 펄라이트 매장량은 7억ton으로 추정된다.^[4]

아르메니아의 펄라이트 확인 매장량은 1.5억m³이며, 예상 총 매장량은 최대 30억m³에 이른다.^[5] 비중 1.1t/m3을 고려하면 아르메니아의 확인 매장량은 1.65억ton이다.

다음은 그 외 국가들의 펄라이트 매장량이다.

국가	매장량
그리스	1.2억ton
터키, 미국, 헝가리	약 4900만ton - 5700만ton

^[6]^[7]

2018년 전 세계 펄라이트 생산량은 459.99999999999994만ton에 달했으며, 중국, 터키, 그리스, 미국, 아르메니아, 헝가리가 주요 생산국이다.^[6]^[7]

인도 구자라트 주 파탄바브의 오샴 언덕은 인도에서 유일한 펄라이트 광물 자원이다.

4. 용도

펄라이트는 낮은 밀도와 비교적 저렴한 가격(미가공 펄라이트 1톤당 약 150USD) 덕분에 다양한 상업적 용도로 개발되었다.^[22] 펄라이트는 건축 자재, 원예, 여과 보조제, 충전재 등 다양한 용도로 사용된다.

2007년 미국의 펄라이트 사용 비율은 다음과 같다.^[22]

2007년 미국의 펄라이트 사용 비율^[22]
비율	용도
60%	건축 자재 (조경)
14%	원예
11%	충전재
7.5%	여과 보조제
7.5%	기타

4. 1. 원예 및 농업

펄라이트는 주로 식물 재배에 사용된다. 펄라이트는 가열 시 소독되기 때문에 무균 상태로 잡초 종자나 해충이 없어 식물 재배용으로 안전하다. 특히 수경 재배에 이용하면 좋고 번식과 파종상, 프러그묘 생산, 이식, 실내 조경 등에 많이 활용되고 있다.^[22]

원예에서 펄라이트는 토양 개량제로 사용되거나, 수경 재배 또는 꺾꽂이 묘목을 위한 배지로 단독으로 사용될 수 있다. 토양 개량제로 사용될 때는 투과성이 높고, 낮은 보수성을 가지며, 토양 압축을 방지하는 데 도움이 된다.^[14]

4. 2. 건축 및 건설

펄라이트는 경량 플라스터, 콘크리트, 몰탈, 단열재, 천장 타일에 사용된다.^[8] 또한 샌드위치 구조 복합재와 같은 복합 재료를 만들거나 신택틱 폼을 만드는 데에도 사용될 수 있다.^[9]^[10]

2007년 미국의 펄라이트 사용 비율은 다음과 같다.

비율	용도^[22]
60%	건축자재(조경)
14%	원예
11%	충전재(充塡材)
7.5%	여과보조제 (濾過補助劑)
7.5%	기타

4. 3. 여과

펄라이트는 규조토를 대체하여 상업용 수영장 여과 기술에 사용되는 등 훌륭한 여과 보조제로 널리 사용된다. 여과 매체로서 펄라이트 사용은 전 세계적으로 인기가 증가하고 있다. 펄라이트 기반 여과 제품이 여럿 출시되었으며, 이 중에는 NSF-50 승인을 받은 제품(Aquify PMF Series 및 AquaPerl)도 있어 수질, 기술 안전 및 성능 표준을 충족한다. 펄라이트는 기존 하수 시스템을 통해 안전하게 폐기할 수 있지만, 일부 수영장 운영자는 침전조나 스크리닝 시스템을 사용하여 펄라이트를 분리하여 별도로 폐기하기도 한다.

4. 4. 생명공학

펄라이트는 열적 및 기계적 안정성이 뛰어나고 독성이 없으며, 미생물 공격과 유기 용제에 대한 저항성이 높다. 이러한 특성 때문에 펄라이트는 생명공학 분야에서 널리 사용된다. 펄라이트는 생물 정화 및 센싱 응용 분야에서 효소와 같은 생물 촉매를 고정하는 데 탁월한 지지체로 밝혀졌다.^[13]

4. 5. 기타 용도

펄라이트는 주조 공장, 극저온 단열재, 세라믹(점토 첨가제) 및 폭발물 산업 등 다양한 용도로 사용된다.^[22] 화장품에서는 흡수제 및 기계적 각질 제거제로 사용된다.^[15]^[16]

5. 펄라이트 대체재

펄라이트는 모든 용도에서 다른 재료로 대체될 수 있다.^[20] 대체재는 다음과 같다.

규조토: 여과 보조제로 사용된다.
팽창 점토: 건축 자재용 대체 경량 충전재로 쓰인다.
셰일
부석
슬래그
버미큘라이트: 펄라이트의 많은 팽창제는 버미큘라이트의 박리제이며 두 무역 협회에 모두 속한다.

6. 안전성

펄라이트는 이산화 규소를 포함하고 있어 취급 시 주의가 필요하다. 대량의 펄라이트를 다룰 때는 보안경과 규소 필터 마스크를 착용하는 것이 좋다.^[4]

6. 1. 미국의 펄라이트 노출 기준

직업안전보건청(OSHA)은 작업장에서 펄라이트 노출에 대한 법적 제한(허용 노출 기준)을 8시간 작업일 기준 총 노출 15mg/m³, 호흡기 노출 5mg/m³로 설정했다. 국립산업안전보건연구원(NIOSH)은 8시간 작업일 기준 총 노출 10mg/m³, 호흡기 노출 5mg/m³의 권고 노출 기준(REL)을 설정했다.

참조

_[1] 논문 Chemical, mineralogical and structural features of native and expanded perlite from Macedonia http://www.geologia-[...] 2019-10-24
_[2] 논문 Perlite toxicology and epidemiology – a review 2014-04-01
_[3] 간행물 Prediction and evaluation of density and volume fractions for the novel perlite composite affected by internal structure formation 2017
_[4] 웹사이트 Expanded perlite aggregate characterization for use as a lightweight construction raw material https://www.research[...] 2024-05-29
_[5] 웹사이트 General Information - Mining Resources - www.minenergy.am http://www.minenergy[...] 2019-06-10
_[6] 웹사이트 USGS Mineral Commodity Summaries - PERLITE https://prd-wret.s3-[...]
_[7] 웹사이트 Perlite Statistics and Information https://www.usgs.gov[...] 2019-06-10
_[8] 간행물 Perlite http://minerals.usgs[...]
_[9] 간행물 Novel flexural behaviour of sandwich structures made of perlite foam/sodium silicate core and paper skin 2017
_[10] 간행물 A new consolidation process for expanded perlite particles 2014
_[11] 논문 Immobilization of Lewis acidic ionic liquid on perlite nanoparticle surfaces as a highly efficient solid acid catalyst for the solvent-free synthesis of xanthene derivatives 2019
_[12] 특허 Emulsion explosive composition containing expanded perlite http://www.freepaten[...]
_[13] 논문 Covalent attachment of cholesterol oxidase and horseradish peroxidase on perlite through silanization: Activity, stability and co-immobilization 2007-08-31
_[14] 웹사이트 ISU Extension News Release http://www.extension[...]
_[15] 웹사이트 Perlite https://www.lorealpa[...] L'Oréal 2020-10-04
_[16] 서적 A Consumer's Dictionary of Cosmetic Ingredients, 7th Edition: Complete Information About the Harmful and Desirable Ingredients Found in Cosmetics and Cosmeceuticals https://books.google[...] Potter/Ten Speed/Harmony/Rodale 2009-10-20
_[17] 간행물 Perlite http://minerals.usgs[...]
_[18] 웹사이트 PERLITE : (Data in thousand metric tons unless otherwise noted) http://minerals.usgs[...] 2017-10-22
_[19] 논문 Perlite http://minerals.usgs[...] 2006-01
_[20] 간행물 USGS Mineral Commodity Summaries http://minerals.usgs[...]
_[21] 웹사이트 CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Perlite https://www.cdc.gov/[...] 2015-11-27
_[22] URL http://minerals.usgs[...]

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