국내산 굴 패각의 광물학적 화학적 특성

Mineralogical and Chemical Characteristics of the Oyster Shells from Korea

$SO_2$ 가스 반응제로 사용되는 석회석의 대체 가능 물질로서 굴 패각의 광물학적 화학적 특성을 알아보았다. 생장환경에 따른 굴 패각의 특성을 파악하기 위하여 태안지역 및 통영지역의 굴 패각을 석회석과 비교하였고 추가로 보령 및 여수 지역의 굴 패각을 연구하였다. XRD 분석 결과 굴 패각은 아라고나이트로 구성되어 있는 폐각근 접합 부분 및 인대(ligament) 접합부분을 제외하고 방해석으로 구성되어 있으며 불순물로서 나타나는 해양 퇴적물이 패각 내 표면에 존재하거나 일부 패각 내 포유물 형태로 나타나기도 했다. 불순물 중 하나인 패각 표면의 따개비의 경우도 방해석으로 이루어져 있어 소성에 영향을 주지는 않을 것으로 판단된다. 현미경 관찰을 통하여 굴 패각의 미세구조를 파악할 수 있었다. 패각은 크게 각주층, 진주층, 초크층으로 구성되어 있는데 패각이 가장 큰 통영 굴 패각은 콘키올린(conchiolin)이라 불리는 단백질을 일부 함유하는 각주층과 진주층의 두께가 가장 작았으며 작은 크기의 태안 굴 패각의 경우 각주층과 진주층 두께가 가장 두꺼운 것으로 나타났다. 중간 크기의 패각 크기를 갖는 보령과 여수 굴 패각은 그 층들이 두 패각의 중간정도의 두께를 보여주었다. 이는 계속 바닷물 속에서 양식하는 통영과 조간대에서 공기와 바닷물 속에서 양식하는 태안의 생장 환경 차이로 판단된다. 굴 패각들은 석회석과 달리 상대적으로 높은 인과 황 함량을 보여주는데 이는 패각 내의 단백질에 의한 것이며 패각을 구성하고 있는 세 개의 층은 Mg 함량을 포함하여 일부 상이한 화학성분을 갖고 있기도 했다. 미량성분의 경우 패각의 경우 석회석 보다 Li의 함량이 상대적으로 많았으며 이는 바닷물 성분의 영향을 받았을 것으로 생각된다. 각 산지별 패각에서는 Zn의 함량 변화가 가장 커서 Zn의 함량은 생성환경에 가장 영향을 많이 받는 미량원소로 판단된다.

We investigated the mineralogical and chemical characteristics of oyster shell as the possible substitute for the limestone used as an absorbent of $SO_2$ gas. The oyster shells from Taean and Tongyeong were used for the comparison with limestone and those from Boyreong and Yeosu were additionally investigated. XRD results show that all shells are composed of calcite with the exception of the myostracum layer attached to adductor muscle and ligament, which is composed of aragonite. The marine sediments as impurities exist on the surface of shells or as inclusions in the shells. Calcite is the main mineral composition of the shell of barnacle which is also one of the impurities. The oyster shell is composed of three main layers; prismatic, foliated, and chalk. The oyster shell from Tongyeong with the largest shell size, has the smallest thickness of prismatic and foliated layers which contain protein called conchiolin, whereas that from Taean with the smallest shell size has the largest prismatic and foliated layers. The sizes of those two layers of the shells from Boryeong and Yeosu are larger than that from Tongyeong but smaller than Taean. Those differences are supposed to be due to the different growth environments because the oysters from Tongyeong are cultured under the sea while those from Taean are in the tidal zone. The oyster shells generally show higher amount of sulfur and phosphorus than limestone, mainly due to the composition of protein. Some elements such as Mg show significant variations in different layers. As for trace elements, Li shows much higher amount in oyster shells than limestone, suggesting the influence of the composition of the sea water on the formation of the oyster shells.