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클레이 르네상스
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광물과 산업 = Mineral science and industry, v.29, 2016년, pp.1 - 17  

이석훈 (한국기초과학지원연구원)

초록
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점토광물은 자연 산출되는 광물로써 양이 풍부하고 가격이 저렴하여 여러 가지 산업자원으로써 오래전부터 다양하게 활용되어 왔다. 전통적인 주요 활용분야로는 제지 및 코팅 산업의 충진제, 내화재, 세라믹, 유리섬유, 시멘트 등에 90% 이상이 사용되어왔다. 최근에야 고무, 플라스틱 및 페인트의 물성 강화용 충진제로, 넓은 표면적을 활용한 촉매제로 일부 사용되고 있지만 대부분 판상용 점토광물을 대상으로 하고 있다. 고령토가 국내 생산 주요 품목에 들어가지만 그 비중은 2014년 기준 1.9%로 낮으며, 그나마 자급율도 77% 수준이라 수입에 의존하고 있다. 생산되는 고령토의 양이 매년 감소하고 있는 추세이며, 2014년 기준 고품질인 Wa와 Wb의 생산량이 각각 600 톤과 227 톤으로 미미한 수준이며 P급이 4.1만 톤 수준이라 부가가치가 매우 낮은 상품 중의 하나로 보인다. 다행히 우리나라에서 생산되는 고령토의 많은 부분이 할로이사이트 계열 고령토이고, 할로이사이트의 독특한 나노튜브 형태는 신소재 개발과 더불어 부가가치가 높은 새로운 활용분야를 개척하기 아주 적절한 광물이어서 그 특성과 산업적 활용 특성을 중심으로 최신 연구동향과 활용분야를 소개하고자 한다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 유리섬유(숯의 강도 형성)를 첨가하면 시너지효과를 나타내어 보다 좋은 기계적 특성을 보여준다. 또한 HNT의 높은 수분 방출 온도(400 ℃ 이상)는 할로이사이트가 고온에서 가공되는 고분자에 매우 적합한 충진제임을 시사하며, pp 난연재 개발을 가시화시켰다.

대상 데이터

  • 그림 10. 할로이사이트 나노튜브 및 합성된 CaCO3 TEM 사진. (A): 할로이사이트 나노튜브 및 단면; (B) 튜브 내부에서 합성된 나노크기의 CaCO3를 내포한 할로이 사이트(튜브가 나노반응기로 활용).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
할로이사이트란 무엇인가? 할로이사이트는 천연으로 산출되는 알루미노규산염 점토광물로 화학식은 Al4Si4O10(OH)8·nH2O이다. 자연 상태에서는 층간에 물 4분자가 들어가 단위 층의 간격이 10 Å이나, 건조되면 물 2분자가 빠져나가 단위 층의 간격이 7 Å인 메타할로이사이트가 되며, 그 결정구조와 단위 층 간격은 카올리나이트와 동일하게 된다.
상업적으로 판매되는 고순도의 할로이사이트 나노튜브 규격은 어떠한가? 2~5 ㎛이며, 20 ㎛ 이상의 크기도 관찰되며, 외경은 40~200 ㎚, 내경 10~100 ㎚로 다양하다. 그러나 상업적으로 판매되는 고순도의 할로이사이트 나노튜브는 길이가 0.5~1 ㎛, 외경 40~60 ㎚, 내경 10~20 ㎚ 범위에 있다. 이것은 천연광물인 만큼 고품위 광석으로 산출되더라도 불순물을 함유하고 있으며, 풍화용의 산물로 형성된 경우 다양한 불순물이 섞여있어 불순물을 제거하는 과정에서 분쇄과정을 거쳐 부유법을 통해 고순도의 할로이사이트를 회수하기 때문에 비교적 작고, 일정한 크기의 할로이사이트 나노튜브들이 확인 된다(그림 2).
전통적으로 점토광물이 활용되던 분야는 무엇인가? 점토광물은 자연 산출되는 광물로써 양이 풍부하고 가격이 저렴하여 여러 가지 산업자원으로써 오래전부터 다양하게 활용되어 왔다. 전통적인 주요 활용분야로는 제지 및 코팅 산업의 충진제, 내화재, 세라믹, 유리섬유, 시멘트 등에 90% 이상이 사용되어왔다. 최근에야 고무, 플라스틱 및 페인트의 물성 강화용 충진제로, 넓은 표면적을 활용한 촉매제로 일부 사용되고 있지만 대부분 판상용 점토광물을 대상으로 하고 있다.
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