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일반명(Name): 유기물 중 식물에 의해 만들어진 석탄(Coal Sedimentary Rock)-160906-1

암석분류(Classification): 퇴적암(Sedimentary Rocks)

퇴적암 유형(Sedimentary Rock Type): 생화학적 퇴적암(Biochemical Sedimentary Rocks)

조직(Texture): 무정질이며 유리질이고 굵은 입자로 구성된다.

기원(Origins): 늪지 환경

색(Color): 다양하다. 쇄설암과 모암의 구성에 따라 다르다.

용도(Uses): 에너지 자원, 윤활유, 원료, 산업적 목적으로 쓰이는 탄소의 원천

연관된 암석(Related to): 셰일(Shale), 사암(Sandstone), 석회암(Limestone)

흔히 발견되는 광물(Common Minerals): 흑연(Graphite), 황철석(Pyrite) emded

크기(Size): 50*40*30±15%

무게(Weight): 100g±20%

내용(Content): 석탄은 기본적으로 퇴적암이다. 퇴적암은 퇴적물이 굳어서 만들어지는 암석들을 총칭하는데 어떤 과정을 통해서 형성되었는지에 그 기원에 따라 세분화된다. 석탄은 강이나 호수, 얕은 바다의 가장자리에 유기물질이 축적되고 쌓여서 만들어진다. 이렇게 살아있는 유기체를 포함해 유기적 과정에 의해 만들어진 퇴적암을 생화학적 퇴적암이라고 부르는데 석탄은 이에 해당한다.

석탄은 유기체 중에서도 주로 식물의 잔해가 축적되어 만들어지는데 이 축적되는 장소로 거론되는 곳은 주로 늪지이다. 우선 늪지에 고여있는 물은 산소가 부족해서 식물 잔해들이 부패로 인해 훼손되는 것을 막아준다. 그리고 이 식물 잔해를 먹고 사는 다른 유기체들 또는 곤충들이 물 속으로는 잘 오지 않기 때문에 이 또한 방지할 수가 있다.

이렇게 우선 식물 잔해들이 퇴적될 수 있는 환경이 만들어진다고 해서 부패가 100% 방지되는 것은 아니다. 하지만 부패가 진행되더라도 식물 잔해가 축적되는 비율이 더 높다면 충분히 퇴적이 되게 된다. 이렇게 석탄층이 충분히 두꺼워지게 되면 그 위를 모래나 진흙 같은 퇴적물에 의해 묻히는 과정을 거치는데 이 과정에서 식물 잔해로 이루어진 그 층은 단단히 다져지게 되고 석탄으로 변형될 수 있는 발판을 마련하게 된다. 꼭 이런 과정이 아니더라도 식물 잔해들이 퇴적되어 일정 두께의 층을 형성하고 단단하게 다져지는 과정은 필요하다. 보통 식물 잔해가 약 10피트 정도 쌓이면 석탄이 약 1피트 정도 만들어진다고 한다.

어찌되었든 석탄이 만들어지기 위해서는 일정 두께만큼은 식물 잔해가 퇴적이 되어야 하는데 부패되는 경우도 있고 일단 식물 잔해가 퇴적되는 것 자체도 아주 느리기 때문에 50피트의 식물 잔해가 퇴적되기 위해서는 수 천년 까지 걸린다고 하기도 한다. 이 오랜 시간 동안 늪지 환경은 안정성을 유지해야만 한다. 만약 물이 너무 깊어지면 식물 잔해가 퇴적이 안되고 물이 너무 얕아져서 수면 위로 노출되면 부패되는 비율이 높아져서 문제가 될 것이다. 즉 석탄층이 만들어지기 위해서는 많은 조건이 붙게 된다.

이렇게 어려운 조건 속에서 일단 석탄층이 형성이 되고 난 후에는 변형을 겪게 된다. 즉 퇴적된 식물 잔해가 열과 압력에 노출되면 식물 잔해의 조성과 성질이 변한다는 것이다. 이 변한 정도를 나타내는 것이 석탄 등급이다. 변화가 많을수록 석탄 등급은 높게 측정이 되며 탄소(C)의 함유량도 올라가게 된다.

이탄(peat)

이탄은 유기물 잔해가 매립되고 압밀작용 등을 받아서 석탄으로 가장 최근에 바뀐 유형으로 변성이 많이 되지 않은 것이 특징이며 탄소가 60% 이하로 포함되어 있다. 보통 이탄은 산업화가 많이 진행되지 않은 국가에 아주 중요한 에너지 자원으로써 활용이 되는 경우가 많다.

갈탄(Lignite)

갈탄은 이탄 다음으로 석탄의 가장 낮은 등급에 위치해 있는데 석탄이 만들어진 아주 초창기의 모습을 보여 주고 있으며 불순물이 가장 많이 섞여 있기도 하다. 연료로 활용하는 측면에서 에너지 수율이 가장 낮으며 태울 때도 여러 물질을 뿜어내면서 더럽게 연소가 된다. 잘 바스러지며 상대적으로 습기가 많고 가루 형태의 모습을 보통 보여준다. 초창기의 모습을 담고 있어서 갈탄은 때때로 식별 가능한 식물 구조를 포함하기도 한다. 정의에 의하면 발열량은 1파운드 당 광물질 기반 8300 BTU이하이며 탄소가 약 60 ~ 70% 정도 포함된다.

아역청탄(Sub Bituminous)

아역청탄은 갈탄이 석화가 되긴 하는데 깔끔하게 석화되지 못해서 아직 갈색을 약간 띠지만 아래에서 언급될 역청탄에 아주 유사한 물질이다. 아역청탄은 석탄 내의 산소(O₂)와 수소(H₂)가 떨어져나가면서 변성이 생기는 것이다. 이 산소와 수소의 손실은 석탄 내의 탄소 함유량을 상대적으로 높이는 결과를 가져온다. 그래서 탄소가 약 71 ~ 77% 정도로 포함되며 발열량은 8300 ~ 13000BTU이다. 여기서 발열량에 기반해 아역청탄은 아역청탄A, B, C로 세분화 되기도 한다.

역청탄(Bituminous)

역청탄은 오늘날 대부분의 사람들이 사용하는 석탄으로 검은색이며 부드러운 표면을 가지는 것이 특징이다. 미국에서 생산되는 석탄의 50%가 여기에 해당하는데 역청탄은 아역청탄이 겪은 변성의 정도가 심해지면서 만들어진다. 보통 탄소 함유량이 77 ~ 87%이며 발열량은 갈탄이나 아역청탄보다 훨씬 높다. 휘발성 물질의 함유 정도에 따라 역청탄은 낮은 휘발성의 역청탄, 중간, 높은 휘발성의 역청탄으로 세분화 된다. 역청탄은 부드러운 석탄으로써 보통 언급이 되기도 한다.

무연탄(Anthracite)

무연탄은 가장 높은 등급을 가지는 석탄으로 실제로 변성이 거의 마무리 된 단계로 여겨진다. 변성이 마무리 단계인 만큼 다른 석탄에 비해 무연탄은 단단하며 유리 광택을 가지고 빽빽하며 어두운 색을 가진다. 높은 열량 덕분에 무연탄은 가정용 열로 활용이 많이 된다. 무연탄은 탄소가 87% 이상 포함되며 가장 높은 발열량을 보여준다. 여기에 탄소 함유량에 기반해 semi, 그냥, meta 무연탄으로 구분한다. 무연탄은 hard coal로 보통 언급이 된다.

무연탄에서 더 변성이 되면 이제 흑연으로 언급이 되는데 무연탄보다 높은 등급의 석탄인데 불을 붙이기가 어려운 수준으로 가게 된다.

여기까지 언급된 내용을 볼 때 석탄은 사실 변성암으로 여겨도 이상해 보이지 않는다. 유기 퇴적층이 열과 압력을 통해 변했다고 생각할 수 있기 때문이다. 하지만 퇴적암 대부분들이 사실 변성을 거치며 무연탄의 경우는 많은 변성을 거치기 때문에 편암, 규암, 대리석과 같은 낮은 등급의 변성암과 연관성을 가진다. 이 표본을 통해 석탄에 대해서 알아갈 수 있는 좋은 계기가 될 수 있을 것이다.

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