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석면이란
석면이란

어원 : 석면은 그리스에서 유래한 ‘불멸의 물질’이란 뜻
석면은 어떤 단일한 물질을 일컫는 말이 아니다. 화학적 구성은 다르더라도 섬유구조를 갖고 있는 일군의 물질에 붙인 이름이다. 다시 말해 광물학적인 이름이 아니라 높은 섬유성을 지닌 규산화합물로서 쉽게 길고 가는 섬유로 나누어진다. 또 물리적으로 강인하며 화학적으로 불활성이어서 산과 알칼리에 강하며 전기 절연성이 뛰어나고 열과 추위에 잘 견딘다. 석면은 깃털과 같은 감촉을 감촉과 비단과 같은 광택을 지니고 있으며 유리섬유와 거의 맞먹는 강도를 갖고 있으며 강철보다 강하다. 불에 타지 않고 부식되지도 않으며 다른 물질이 침투되지도 않기 때문에 그 산업적, 상업적 가치는 매우 크다. ‘기적의 물질’ ‘마법의 물질’이란 별명을 갖게 된 것도 석면이 지닌 이런 놀라운 특성 때문이다.
석면은 구성학적으로 사문석(蛇紋石, serpentine) 계열과 각섬석(角閃石, amphibole) 계열로 크게 나눌 수 있다. 어느 계열이든 규소, 수소, 마그네슘, 철, 산소, 칼슘, 나트륨 등의 원소로 구성되어 있고 그들의 조성은 석면이 생성된 모암(母岩)의 조성과 동일하다. 석면의 기본구조는 Mg6Si4O10(OH)8이다. 사문석계열에는 백석면(chrisotile)만이 포함되고 각섬석계열에는 청석면(靑石綿, crocidolite), 갈석면(葛石綿 또는 黃石綿, amosite), 토면(土綿, tremolite), 양기석(陽起石, actinolite), 안소필라이트(직섬석, anthopylite) 등은 물론 규회석(硅灰石, wollastonite), 석유피(sepiolite), mordenite, 비석(沸石, erionite) 등도 석면의 한 부류에 넣을 수 있다. 갈색의 석면인 아모사이트는 그 이름이 20세기 초 남아프리카공화국의 Amosa라는 마을에서 처음 발견돼 붙여졌다. 사문석계열이나 각섬석계열은 서로 생성방식이 다르다. 또한 각 계열 안에서도 종류에 따라 생성방식이 다르다.
석면은 지각변동의 몇몇 단계를 거쳐 형성된다. 모암의 일부가 열수(熱水)나 고열에 녹은광물 및 습곡현상에 따른 압력 등의 영향을 받아 용해되고 마침내 식으면서 재결정하여 만들어진 것이 석면이다. 이런 과정을 거치면서 가해진 열이 어느 정도인가, 용해된 열용액이 얼마동안 콜로이드 상태에 있었는가, 그리고 냉각 때의 여러 조건 등이 석면 형성에 결정적인 역할을 한다. 예를 들면 크리소타일은 사문석의 열용액, 또는 모암의 벽면에서 사문석을 용해하고 들어온 열수가 모암의 균열을 채우고 재결정되어 만들어진 것이다.
모암의 틈새에 만들어져 있던 석면은 인간이 발견해 채굴하게 된다. 대부분은 노천에서 채굴된다. 광맥에 이르기까지 지표면의 암석을 제거하고 광맥을 따라 대지에 계단을 만들듯이 하여 절구 모양으로 파낸다. 세계에서 가장 큰 백석면 광산이 있는 캐나다 퀘벡의 블랙레이크 광산을 가보면 채굴장이 마치 개미총처럼 보인다. 지질학자들은 우리나라에서도 곳곳에서 석면이 모암 속에 잠자고 있다고 이야기하고 있다.

○ 미국 국립산업안전보건연구원의 분류표
(National Institute for Occupational Safety and Health :NIOSH)
	종 류	성분
사문석계	백석면(Chrysotile)	3MgO·2SiO2·2H2O
각섬석계	갈석면 (Amosite)	(Fe,Mg)SiO3,1-5pctH2O
	청석면(Crocidolite)	Na·Fe(SiO3)2·FeSiO3×H2O
	직섬석석면(Anthophylite)	(Mg,Fe)7Si8O22(OH)2
	투각섬석면(Tremolite)	Ca2Mg3Si8O22(OH)2
	양기석석면(Actinolite)	Ca(Mg,Fe)3(SiO2)4×H2O

사문석을 모암으로 하는 크리소타일과 각섬석계의 여려가지 석면의 차이점은 주된 성분인 규소와 산소의 결합방식이 서로 다르다는 사실이다. 백석면 분자의 원자 배열은 면의 구조를 갖고 있다. 그리고 마치 판지로 조형을 만들어낼 때처럼 크리소타일층의 양끝은 결합되어 있어 가운데는 실린더 상태로 되어 있다. 천연에는 이들 무수한 실린더가 평행으로 나란히 있고 실린더끼리 서로 결합되어 있기 때문에 섬유는 다소 꼬인 형태를 하고 있다. 백석면은 이런 특징을 갖기 때문에 아주 곧고 강직한 형태를 갖는 각섬석 계통의 석면보다도 발암성 등 생체에 대한 독성이 적다. 각섬석 계통의 석면은 2중의 쇠사슬 구조를 하고 있다. 이런 쇠사슬은 밀집한 다발로 되어 석면섬유를 만들어낸다. 생체에 대한 독성은 청석면이 가장 크고 그 다음에 갈석면, 백석면 순이다.

크리소타일은 품질에 있어서나 생산량에 있어서 다른 것보다 매우 뛰어나다. 비단과 같은 광택이 있다. 섬유는 극히 가늘어서 직물을 짤 때 방사성(紡絲性)이 좋고 전기절연성이 높다. 섭씨 450~700도로 가열하면 결정수(結晶水)를 잃고 섬유로서의 성질이 사라진다. 갈석면은 회색, 갈색, 황색의 약간 단단한 섬유로 여러 가지 장점을 지닌 석면이지만 백석면과 비교해 품질이 떨어지기 때문에 생산량과 소비량은 적었다. 청석면은 백석면보다 섬유가 짧고 단단하다는 결점이 있지만 섬유의 강도와 내산성이 백석면보다 뛰어나다. 하지만 청석면은 독성이 강해 가장 일찍 사용이 금지됐다.

자연계에서 석면은 순수한 한 가지 광물로만 존재하지 않는 경우가 많다. 예를 들면 백석면에 토면(투각섬석)이 섞여 있는 경우도 있고 질석에 토면이 섞여 있는 경우도 있다. 또 활석에 백석면과 토면이 섞여 있는 경우도 있다. 이 때문에 질석과 활석에 노출된 사람들이 석면폐와 폐암이나 악성중피종 등 석면 관련 질환에 걸리는 사례를 세계 곳곳에서 볼 수 있다.

석면은 매우 가는 섬유로 전자현미경으로 보면 다수의 미세섬유 집합체로 되어 있다. 가장 가는 백석면의 경우 이 미세섬유를 구성하는 단위섬유는 크기가 0.02~0.03미크론이며 가운데가 빈 관(管) 모양(中空管狀)을 하고 있고 그 단면은 거의 원형이다. 석면작업자의 작업환경이나 일반 대기 중에 떠다니는 석면섬유의 크기는 이것보다 훨씬 커서 1~5미크론 정도이다. 가장 가는 섬유는 담배연기의 입자나 바이러스 크기만한 것도 있다. 가장 큰 것이라 해도 머리카락보다는 가늘다. 석면의 일반적인 크기인 1~5미크론은 스모그나 안개, 박테리아의 크기와 거의 비슷하다.
※ 3m 높이 방에서 석면섬유의 침착소요시간
* 길이 5㎛, 직경 1㎛ 석면섬유 : 약 4시간 소요
* 길이 5㎛, 직경 0.1㎛ 석면섬유 : 약 20시간 소요
그러면 대기 중에 방출된 석면섬유는 얼마동안 공기 중을 떠다니는 것일까. 3미터 높이의 천장에 설치된 석면 천장판이 낡아 이곳에서 석면섬유가 떨어져 나왔다면 바닥까지 도달하는데 얼마나 걸릴까. 실내공기는 정지 상태에 있다고 가정한다면, 그리고 석면 섬유의 길이와 굵기의 비가 5대 1이고 길이가 5미크론, 2미크론, 1미크론이라면 5미크론의 섬유는 4시간, 2미크론의 섬유는 20시간, 1미크론의 섬유는 80시간이 걸린다. 만약 공기가 움직인다고 하면 떠다니는 시간은 더 길어진다. 사람이 그만큼 들이마실 가능성이 더 커진다는 것이다. 또 석면섬유가 공기 중을 이동해 오염이 확산된다는 것도 뜻한다. 핀란드에서는 석면 광산에서 방출된 석면섬유가 27km나 비행한 경우도 기록돼 있다. 미국에서는 굵기 0.1미크론, 길이 10미크론 및 굵기 1미크론, 길이 50미크론의 석면섬유가 바람에 실려 각각 120km, 13.3km나 이동한 경우가 있다고 알려졌다.
* 석면은 직경이 0.02~0.03㎛ 정도 크기의 극세섬유상 광물질임