석면의 종류/특성

• 석면의 종류
  • 석면은 크게 2가지 계열의 6가지 종류로 구분한다.
  • 석면 분류는 섬유상의 형태(morphology), 석면특유의 화학조성(chemical composition), 결정특성(crystal structure)을 분석하여 정한다.
  • 석면은 사문석 계열의 백석면과 각섬석 계열의 갈석면, 청석면, 안소필라이트석면, 트레몰라이트석면, 악티노라이트석면으로 분류된다.
• 석면의 특성
  • 석면의 특유한 성질은 석면을 이루는 원소들이 독특한 결정구조를 만들기 때문이다. 석면을 이루는 원소는 규소(Si), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 산소(O), 수소(H) 등이다.
  • 석면의 종류 및 특성

    석면의 종류 및 특성

    석면계열	종류	특성
    사문석 (Serpentine)계	백석면 (Chrysotile)	가늘고 부드러운 솜모양, 휨 및 인장강도가 큼(CAS No. 12001-29-5)
    	갈석면 (Amosite)	고내열성, 취성(부스러짐), 독성이 강함(CAS No. 12172-73-5)
    	청석면 (Crocidolite)	석면형태가 날카롭고, 가늘고 강해 체내보존성이 높아 석면중 가장 독성이 강함 (CAS No. 12001-28-4)
    각섬석 (Amphibole)계	직섬석석면 (Anthophylite)	취성, 거의 사용 안함(CAS No. 77536-67-5)
    	투각섬석면 (Tremolite)	거의 사용 안함(CAS No. 77536-68-6)
    	녹섬석석면 (Actinolite)	거의 사용 안함(CAS No. 77536-66-4)

  • 석면의 외형(출처 : Kelly F. Bailey (2003))

    석면의 외형(출처 : Kelly F. Bailey (2003))

    석면계열	외형	광학현미경 조사
    백석면
    갈석면
    청석면
    안소필라이트석면
    트레몰라이트석면
    악티노라이트석면

• 석면의 결정구조
  • 석면은 섬유상(fibrous) 구조를 갖으며, 층상(lamellar)구조를 갖는 것은 석면으로 분류되지 않는다.
  • 사문석 계열 : 사문석 계열 및 각섬석 계열의 석면은 구조가 아주 다르다. 사문석 계열의 백석면은 구성 원자들이 배열된 면이 굽어져(bending sheet) 생긴 원통형(tube 또는 cylinder) 실리케이트 구조를 갖는다. '실린더' 내에 '작은 실린더'가 여러 개 채워져 존재하고, 몇 개가 모여 하나의 다발(bundle)을 이루며 이러한 구조로 인하여 광물이 섬유의 성질을 나타내게 되는 것이다. 곱슬곱슬한 모양의 요곡성을 띤다.
  • 각섬석 계열 : 각섬석계열의 석면은 이중체인형(double chain, Inosilicates) 실리케이트 구조를 갖는다. 기본구조 단위는 (Si4O11)-6이며 함께하는 금속원자들(Na, Ca, Mn, Mg, Fe, Al)의 위치, 양에 따라 석면의 종류가 변한다. 모든 각섬석계 석면은 바늘 모양의 뾰족한 형태(침상)를 띠고 있다.
• 비산성 비교
  • 이러한 구조적 특성으로 인하여 백석면은 매우 유연성이 크며 각섬석계열의 석면보다 비산성("friability")이 적다.
  • 일반적으로 석면의 비산성(Friability)은 석면을 손가락으로 압력을 가했을 때 쉽게 부서지는 정도를 나타낸다.
  • 비산성이 높으면 대기 중으로 석면이 날려 그만큼 건강에 위협을 준다.
• 석면 취득 통로
  • 석면은 주로 노천광산에서 채굴되며, 암석에서는 3~10% 정도의 석면을 얻을 수 있고 고품질의 석면을 얻기 위해서는 많은 단계를 거치게 된다.
• 종류별 석면의 성질
  • 석면은 주로 노천광산에서 채굴되며, 암석에서는 3~10% 정도의 석면을 얻을 수 있고 고품질의 석면을 얻기 위해서는 많은 단계를 거치게 된다.
  • 백석면(Chrysolite) : 백석면은 사문암의 광맥상에 존재하고 석면중 가장 일반적은 종류로서 전세계적으로 석면 생산량 중 약95%에 이르는 것으로 알려져 있다. 주요 생산지는 캐나다의 퀘벡지역과 러시아의 우랄지역이다. 주요 성분은 실리카(-SiO2-)와 마그네슘이며, 백색을 띠고 곱슬곱슬한 모양의 섬유다발 형태로 가늘고 부드러우며 잘 휘어진다. 섬유다발의 끝은 분산된 모양로 뒤틀려 있다. 강도는 500kg/㎟로 강철보다 우수하다. 가열하면 무색에서 밝은 갈색으로 변하는데 여러 색깔을 띠지는 않는다. 종횡비는 10:1이상을 나타낸다. 내화성과 불연성이나 400℃에서 탈수분해가 일어나고 800℃에서 결정수를 잃고 강도를 상실한다.
  • 청석면(Crocidolite) : 청석면은 각섬석계 광맥상에 존재하며 실리카와 산화철이 주성분으로 철 성분이 많아 청색을 띠며 가장 다양한 색을 나타내는 다색성인 광물로 석면중 가장 강도가 강하고 곧은 섬유다발로 이루어져 인체에 가장 독성이 강한 석면으로 알려져 있다. 청석면의 섬유다발 끝은 분산된 모양을 가진다. 청석면은 내산성이 매우 강하여 주로 내산성 패킹재료로 많이 사용되었으며, 분무하면 부피감을 나타내어 뿜칠용 석면으로 많이 사용되었다. 청석면의 종횡비는 10:1 이하이며 불연성이나 1,200℃에서 분해된다.
  • 트레몰라이트석면(Tremolite asbestos) : 트레몰라이트석면은 바늘 모양의 곧은 섬유로 무색이며 일반적으로 절단된 파편 형태로 존재한다. 종횡비는 10:1이하이다. 실험실에서 화학약품을 필터링하는데 사용했다.
  • 갈석면(Amosite) : 갈석면은 각섬석계 광맥상에 존재하고 실리카와 산화철이 주성분이며 남아프리카 북동부 지역이 산지이다. 내열성이 강한 석면으로 바늘모양의 직선 섬유다발 형태를 띠며 대부분 직경이 50~100㎛이다. 갈석면은 과거 보온재로 많이 되었으며 청석면보다 강하고 탄력이 있어 휘어도 원상태로 복원하는 성질이 있다. 인체 독성이 강하다. 섬유다발의 끝은 빗자루 모양을 하며, 가열하면 무색에서 갈색을 띠며 약한 다색성을 보인다. 종횡비는 전형적으로 10:1이상이고 취성((脆性) 및 고내열성이고, 끓는점은 600 ~ 800℃이며 1,000℃에서 분해된다.
  • 안소필라이트석면(Anthophylite asbestos) : 안소필라이트석면은 바늘 모양의 곧고 흰 섬유로 취성((脆性)을 나타내며 절단된 파편형태로 존재한다. 무색에서 밝은 갈색을 띠고 종횡비는 10:1 이하이다. 큰 섬유다발 끝은 분산된 모양이다.
  • 악티노라이트석면(Actinolite asbestos) : 악티노라이트석면은 바늘 모양의 곧은 섬유로 녹색이거나 약한 다색성을 띠며 일반적으로 절단된 파편형태로 존재한다. 종횡비는 10:1이하이다. 주로 산업현장에서 사용되었다.