개요
ㅇ 운모는 칼륨, 마그네슘, 철, 나트륨, 플루오르(불소) 및 리튬을 함유하는 알루미노 규산염군 광물에 사용되는 속명이다. 여기에 속하는 각 광물은 서로 다른 물리적 특징을 가지고 있으나, 모두 명확한 쪼개짐을 보이는 6면의 단사정계 결정으로 이루어져 있다.
ㅇ 운모는 절연성이 뛰어나고 단열효과도 내며 가볍기 때문에 매우 많은 분야에 쓰이고 있다. 산출크기와 상태에 따라 등급이 정해지고 가격도 크게 변한다. 과거에는 거의 모든 전기제품에 운모엽을 절연체로 썼으나 값싼 대체품의 개발에 따라 앞으로는 경량 골재에 혼입되는 운모편의 수요가 엽상보다 증가될 것으로 전망된다.
ㅇ 다양한 분야에의 충전재, 윤활재를 비롯해 요업 및 화장품용으로 사용되고 있는 운모는 조운모상 보다는 분상으로 더 많이 유통되고 있다. 국내에는 2005년 전년보다 1개소가 증가한 23개소가 생산실적을 보고한 바 있으나 매우 영세하고 내화물용을 비롯해 화장품용 등은 품질문제 때문에 수입하고 있어 내수량의 43.7% 정도를 수입하였다.
ㅇ 운모의 세계 생산량은 2005년에 약 300,000톤으로 이 중 약 5,200톤, 즉 2% 이하만이 운모엽이고 나머지가 운모편 또는 스크랩 운모이다. 이들 두 형태의 운모는 기본적으로 다른 생산제품을 형성한다. 엽상 운모는 고품질로 페크마타이트에서 손으로 선택적으로 채굴되며 주요 생산국은 인도와 러시아다. 전자 및 전기부문에 적용되던 엽상운모가 점진적으로 다른 물질로 대체됨에 따라 엽상 운모산업은 수십 년째 하락하고 있다. 수요의 감소는 생산량에 반영되어 인도의 엽상 운모 생산량은 1960년대 초에 25,000tpa 이상에서 2005년에는 3,500tpa으로 하락하였다. 운모엽은 현재 운모제품 생산 또는 분쇄하여 충전재로 많이 사용되고 있다.
ㅇ 대부분의 스크랩과 운모편은 부산물 또는 기껏해야 장석, 고령토와 같이 생산되거나 때때로 리튬광산에서 생산된다. 스크랩과 운모편은 시멘트의 값싼 강화 충전재, 페인트 및 플라스틱에 사용된다. 미국이 2004년에 세계 생산량의 34%인 약 99,000톤으로 스크랩과 운모편 생산량의 대부분을 차지하고 있으며 기타 주요 생산국가로는 캐나다, 한국 및 러시아가 있다. 위 3개국은 2004년에 약 152,000톤의 운모를 생산하였으며, 다른 많은 국가들도 소규모로 스크랩 및 운모편을 채굴하고 있다.
ㅇ 북미는 분쇄 운모의 주 소비국으로 1995년에 세계 수요의 43%인 130,000톤을 차지하고 있다. 서유럽과 아시아는 1995년에 총 수요의 약 19%인 56,000-57,000톤을 각각 차지하고 있다.
특성 ㅇ 다양한 운모들은 화학조성은 매우 다양하지만, 구조적으로는 매우 유사하다. 그들의 특성은 엽상과 판상의 약하고 강한 화학적 결합의 변화로부터 기인한다. 약 1mm 두께의 운모 결정의 개개의 엽상은 하나의 약하게 결합된 레이어를 형성하거나, 강하게 결합된 세 개의 레이어들을 형성한다.
ㅇ 운모의 결정 구조는 얇은 엽상으로 쪼개지거나 갈라질 수 있는 레이어들을 형성한다. 납작하고, 육면의 단사정계 결정의 모든 운모의 결정이 거의 완벽한 쪼개짐을 가지며, 얇은 엽상으로 쪼개지게 한다. 만들어질 수 있는 가장 얇은 엽상이 역학적인 고려로 인해 필수적으로 결정되어진다.
ㅇ 백운모, 금운모, 합성 형광금운모가 있다. 일반적으로 자연산 백운모의 전기적, 광학적 특성은 동일한 등급의 자연산 금운모에 비해 뛰어나지만, 금운모는 열적 안정성 면에서는 뛰어나다. 구조내부에 물이 포함되지 않은 합성 형광금운모는 열적 안정성이 더 크지만, 이것은 금운모에 가깝기보다는 차라리 백운모에 가까운 특성을 가진다.
ㅇ 자연산 운모의 다양한 특성 값의 범위는 자연산 엽상 운모결정의 크기와 품질에 대단한 다양성을 반영한다. 운모엽의 노동집약적 과정은 다른 특성을 가진 물질의 등급을 나누어준다.
ㅇ 운모의 특성과 화학조성
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구 분 |
백운모 |
금운모 |
흑운모 |
플루오르 금운모 |
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화학조성(%) |
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|
SiO2 |
46.5 |
40.0 |
37.0 |
|
|
Al2O3 |
34.0 |
17.0 |
18.0 |
|
|
K2O |
10.0 |
10.0 |
9.0 |
|
|
Na2O |
0.8 |
0.5 |
1.0 |
|
|
MgO |
0.5 |
26.0 |
8.0 |
|
|
CaO |
0.3 |
- |
- |
|
|
Fe2O3 |
2.5 |
0.2 |
2.0 |
|
|
FeO |
1.0 |
2.8 |
21.0 |
|
|
기타 |
- |
0.5 |
1.0 |
|
|
H2O |
4.5 |
3.0 |
3.0 |
|
|
비중 |
2.77-2.88 |
2.76-2.90 |
2.70-3.30 |
2.8 |
|
경도(Moh's) |
2.8-3.2 |
2.5-3.0 |
2.5-4.0 |
3.4 |
|
비열(@25℃) |
0.207 |
0.207 |
... |
0.2 |
|
비저항(ohms/cm3) |
2×1013-1×1017 |
|
... |
1×1012-1×1015 |
|
탄성계수(GPa) |
172 |
172 |
... |
... |
|
인장강도(Mpa) |
225-297 |
255-297 |
... |
310-358 |
|
압축강도(Mpa) |
221 |
221 |
... |
... |
|
광축각 (2V, optical axial angle) |
38-47° |
0-10° |
0-25° |
14.6° |
|
분해온도(℃) |
400-500 |
850-1,000 |
... |
1,200 |
|
유전상수 |
6.5-9.0 |
5.0-6.0 |
... |
6.5 |
|
팽창계수 |
|
|
|
|
|
(벽개에 90°, 20-100℃) |
15-25 |
1-1×10-3 |
... |
... |
|
(벽개에 평행, 20-100℃) |
8-9 |
13-14.5 |
... |
... |
※ 자료원 : Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer
Industrial Minerals and Rocks, 6th Edition, AIME