질석(디아토머스 어스)은 흔히 디아토마이트라고도 하며, 실리카 기반의 껍질인 프러스툴을 분비하는 미세한 수중 생물인 다이어톰의 화석 잔해로만 형성된 천연 퇴적물이다. 이러한 작고 단세포 생물은 따뜻한 열대 호수와 얕은 해안 만부터 차가운 심해 및 담수계 강에 이르기까지 다양한 수역에서 서식하며 온도와 영양소 농도의 변화에 적응한다. 다이어톰이 생애 주기를 완료하면(일반적으로 며칠에서 수주 정도 지속됨), 분해에 견고하고 튼튼한 프러스툴이 천천히 수중 바닥으로 가라앉으며 시간이 지남에 따라 얇은 층을 형성한다. 수백만 년에 걸쳐 이러한 층들이 두꺼운 퇴적층을 이루게 되고, 지질학적 과정이 작용하게 된다. 상부 퇴적물의 무게로 인한 점진적인 압축이 과잉 수분을 제거하고, 광물이 풍부한 유체가 층 사이를 통과하면서 프러스툴들을 서로 결합시켜 단단하고 다공성인 질석층을 형성하는 것이다. 질석의 가장 두드러진 특징은 프러스툴의 벌집 모양, 리브 구조 또는 가시 형태를 그대로 반영한 정교한 다공성 구조이다. 이 구조는 그램당 수백 제곱미터에 달하는 거대한 내부 표면적을 만들어내며, 이를 통해 질석은 강력한 흡착 성능, 효율적인 여과 능력 및 우수한 단열 특성을 갖게 된다. 이러한 핵심 특성들 때문에 질석은 정제 공정에서 건설에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 없어서는 안 될 소재로 사용되고 있다.
여과는 규조토의 가장 성숙하고 널리 사용되는 응용 분야 중 하나로, 그 다공성 구조를 활용하여 수 마이크로미터에 불과한 육안으로는 보이지 않는 미세 입자까지 포획할 수 있는 천연 여과 매체로 작용한다. 산업 생산에서 무수히 많은 산업 분야가 정밀한 액체 정제를 위해 규조토에 의존하고 있다. 예를 들어 화학 산업에서는 의약 중간체(의약품 아님) 및 전자 부품 제조에 사용되는 휘발성 용매 용액과 고순도 시약 액체를 여과하는 데 규조토를 사용한다. 이를 통해 최종 제품 오염을 유발하거나 마이크로 리액터와 같은 정밀한 생산 장비를 막을 수 있는 극미량의 입자 불순물까지 제거할 수 있다. 석유 정제 산업에서는 윤활유, 디젤, 제트 연료(항공기용 제외) 등의 원유 유도체를 여과하는 핵심 구성 요소로서, 윤활유의 성능 저하나 엔진 내 침전물을 유발할 수 있는 미세한 입자 물질과 점착성 콜로이드 물질을 제거한다. 액체 여과 외에도 규조토는 공기 여과에서도 중요한 역할을 한다. 미세한 가루 형태로 가공되어 다공성 필터 카트리지에 결합되면 금속 가공, 시멘트 생산, 목공업 등과 같은 산업의 산업용 집진기에 사용된다. 이러한 카트리지는 생산 라인에서 발생하는 먼지, 금속 찌꺼기 및 유해한 입자상 배출가스를 포획하여 작업장의 공기 질을 크게 개선하고 근로자의 호흡기 질환 위험을 줄이는 데 기여한다.
폐수 처리는 전 세계적으로 물 절약과 오염 통제에 대한 관심이 높아짐에 따라 다이어토머스 어스(규조토)가 뛰어난 성능을 발휘하는 또 다른 주요 응용 분야이다. 환경에 대한 인식이 높아짐에 따라 산업 및 생활 하수를 처리하여 엄격한 배출 기준을 충족시키는 것은 정부와 기업 모두에게 있어 세계적인 우선 과제가 되었다. 다이어토머스 어스는 다공성 구조에서 비롯된 강력한 흡착 능력을 지니고 있어 유기 오염물(직물 산업의 합성 염료 등), 중금속 이온(전자제품 제조에서 발생하는 납 및 카드뮴 등), 부유 고형물(제지 공장의 슬러지 등)을 동시에 제거할 수 있어 폐수 정화에 이상적인 소재이다. 폐수 탱크에 다이어토머스 어스를 첨가하면 입자들이 고르게 분산되어 다공성 표면에 오염물질을 흡착한다. 이후 흡착된 입자들은 자연스럽게 더 크고 무거운 응집체(flocs)를 형성하여 중력에 의해 빠르게 침전되며, 고가의 기계적 분리 장비가 필요하지 않게 된다. 독성 화학물질을 포함하고 분해에 수년이 소요되는 합성 응집제와 비교할 때, 다이어토머스 어스는 무독성이며 생분해가 가능하고 유해 잔류물을 남기지 않아 수역에 2차 오염을 유발하지 않는다. 예를 들어, 많은 섬유 공장과 인쇄 공장에서는 다이어토머스 어스 기반 처리 시스템을 사용하여 폐수에서 제거하기 어려운 염료 잔류물(반응성 염료 및 분산 염료 등)을 효과적으로 제거함으로써 배출 기준을 준수하면서 장기적으로 처리 비용을 절감하고 있다.
건설 산업에서 규조토는 에너지 효율성과 저탄소 생활에 대한 글로벌 수요 증가 속에서 급성장하는 그린 빌딩 분야에서 높은 수요를 받는 소재로 부상하고 있다. 규조토는 본래 가벼운 무게와 단열 특성을 지니고 있어 건물의 구조적 하중을 줄여 기초 공사 비용을 낮추는 동시에 에너지 절약을 가능하게 하므로, 에너지 절감형 건축에 대한 요구를 충족시킨다. 규조토를 벽재료(예: 규조토 석고보드, 내벽 퍼티, 친환경 코팅 등)에 첨가하면 열 전달을 늦추는 열 장벽을 형성한다. 예를 들어, 규조토 벽 패널을 사용한 건물은 겨울철 난방 에너지 소비를 최대 30퍼센트까지 줄일 수 있으며 여름철 냉방 에너지도 유사한 수준으로 절감할 수 있어 에너지 절약 및 탄소 감축 목표에 직접적으로 부합한다. 또한 규조토는 전통적인 건축 자재와 차별화되는 뛰어난 습도 조절 능력을 갖추고 있다. 습한 계절에는 공기 중 과도한 수분을 적극적으로 흡수하여 벽면의 곰팡이 발생, 벗겨짐, 곰팡이 번식 등 실내 공기질 저하를 방지하며, 습도가 낮아질 때는 저장된 수분을 다시 공기 중으로 방출함으로써 실내 습도를 인간 건강에 가장 쾌적한 수준인 40~60퍼센트 사이로 유지할 수 있다. 이러한 특성 덕분에 규조토 기반 자재는 LEED나 BREEAM과 같은 친환경 인증을 추구하는 주거단지, 사무실 건물 및 의료 외 구역의 의료시설 등에서 특히 인기가 높다.
상기 응용 분야 외에도, 규조토는 화학적 비활성과 구조적 안정성 덕분에 다양한 산업에서 다목적 기능성 첨가제로 사용된다. 플라스틱 및 고무 제조 분야에서는 제품 성능을 향상시키고 비용을 절감할 수 있는 보강 충전재로 널리 활용된다. 물관, 야외 가구, 전기 케이스와 같은 제품의 플라스틱 복합재에 혼합될 경우, 규조토 입자는 균일하게 분산되어 기계적 강도(균열 및 충격 저항), 마모 저항성(제품 수명 연장), 열 안정성(고온에서의 변형 방지)을 향상시킨다. 씰링 링 및 컨베이어 벨트와 같은 고무 제품의 경우, 인장 강도를 개선하고 경화 과정 중 수축을 줄여주며, 동시에 고가의 원료 폴리머 최대 20%를 대체함으로써 생산 비용을 크게 낮출 수 있다. 코팅 산업에서는 우수한 무광제로 사용되어 원하는 마감 효과를 제공한다. 불규칙한 형태와 다공성 표면을 가진 규조토 입자는 건조된 코팅 표면에서 빛을 고르게 산란시켜 과도한 광택을 제거하고, 건축 코팅(벽 및 천장)이나 가구 코팅(목재 캐비닛 및 바닥)에서 선호되는 부드럽고 매트 또는 세미 매트 마감을 만들어낸다. 제조업체는 디자인 요구에 따라 규조토 입자의 크기를 조절하여 무광 강도를 조절할 수 있으므로 다양한 설계 요구에 유연하게 대응할 수 있다. 또한 규조토는 촉매 산업에서 담체로도 사용된다. 넓은 표면적은 촉매 입자가 부착될 수 있는 풍부한 지점을 제공하며, 비활성 특성 덕분에 반응물이나 생성물과 반응하지 않는다. 이는 유기 합성 및 석유 정제와 같은 화학 반응에서 촉매 효율을 향상시키고, 에너지 소비와 부산물 생성을 줄이는 데 기여한다.
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