석탄

• 石炭, Coal

석탄은 식물의 유해가 퇴적되어 형성된 퇴적암의 일종이다. 불을 붙이면 연소되는 특성이 있어서 연료로서 널리 사용되고 있다.

개요

석탄은 약 3억년전 고생대에 대규모의 식물군이 지각변동에 의해 매몰된 후, 오랜 지질시대를 거쳐 고온고압의 환경에서 탄화되어 형성된 광물질이다. 석탄은 기본적으로 탄소를 핵심 물질로 구성되어 있으며, 수소, 황, 산소, 질소 등의 물질을 포함하고 있다.

석탄은 역사시대 전반에 걸쳐 연료로서 사용되어 왔으며, 특히 산업혁명 이래 공업의 핵심 연료이자 원료로 널리 사용되고 있다. 석탄이 없다면 위키니트질을 위한 전기도 없고, 건물 등을 짓기 위한 강철의 생산도 불가능해진다. 아니 애시당초 산업혁명 자체가 성립하지 못하게 되었을 것이다.

분류

석탄은 성질에 따라 다양하게 분류된다. 보통 점결성, 수분, 휘발분, 고정탄소, 탄화물 등의 차이에 따라 그 용도나 특성의 차이가 크기 때문이다. 분류방법으로 공업분석과 원소분석, 점결성과 발열량에 따른 학문적 분류법이 있으나, 통상적으로 탄화도에 근거한 분류를 널리 사용한다.

탄화도에 의한 분류

• 이탄
• 갈탄
• 아역청탄
• 역청탄 (혹은 유연탄)
• 무연탄

역사

석탄에 대한 가장 오래된 문헌기록은 그리스의 테오프라스투스의 BC 315년 경에 남긴 기록이다. 그는 "북부 이탈리아의 소그리아 지방과 북부 그리스의 에리스에서 석탄(anthrakes)을 대장간 연료로 사용하고 있다"고 적고 있다. 또한 13세기 중국을 여행했던 마르코 폴로도 자신의 동방견문록에서 석탄을 묘사하고 있다.

국내 문헌에서는 1590년 평양관찰사로 재직하던 윤두수가 편찬한 "평양지"에 석탄에 대한 기록이 있고, 1730년 윤유의 "속평양지"에도 석탄에 대한 기록이 나타나고 있다. 속평양지에서는 다음과 같이 언급하고 있다.

평양부 동쪽 삼십리의 미륵현에 검은 흙이 있는데, 도사 허관이 말하기를, "이것이 바로 석탄이다. 우리나라는 석탄을 사용할 줄 모르니 한탄스럽다. 만약 성을 지키는 때를 당한다면, 성중에 땔감이 심히 어렵다. 내가 옛날에 들은 것을 고증해 보니, 석탄을 벽돍처럼 작게 만들면 아침 밥을 취사하기에 충분한데, 그 방법은 검은 흙을 캐어 황토와 합하고, 물을 섞어서 진흙을 만들어 햇빛에 말려서 사용한다. 북경에는 석탄으로 하늘에 제사지내는 제단을 만들어서 성을 지킬 때 사용할 수 있도록 대비하고 있다"

이용

석탄의 사용은 주로 연료로서 사용된다. 화력발전에서 가장 널리 사용하는 열원으로서 석탄이 이용되고 있으며, 이 석탄화력발전은 워낙 활용기술이 발달해서인지 수력, 가스발전, 원자력과 함께 된 발전방법으로 사용되고 있다. 이외에 산업용 연료, 특히 시멘트의 제조 과정에서 석회석을 처리하는 클린(가마)의 열원으로 절찬리에 사용되고 있다. 이렇게 연소시킨 석탄재(애시)는 매립용의 골재로 처분하거나(바텀 애시), 시멘트에 첨가제로 사용(플라이 애시)하고 있어 그야말로 알뜰살뜰하게 소비되고 있다.

또한, 석탄은 이른바 산소없이 고온으로 밀폐 가열하는 건류공정을 거쳐 코크스, 타르 등의 재료를 얻어내기도 한다. 건류과정에서 석탄가스가 발생하는데, 이 가스는 가연성이 있어 가스식 가로등을 켜는데 사용하였다. 건류공정에서 발생하는 코크스는 철광석의 제련에 필수이기 때문에, 대규모의 일관 제철소에 반드시 설비가 포함되어 있다.

한편으로 석탄에 수소 등을 추가하는 석탄액화를 통해 석유를 대체하기도 한다. 2차대전 당시 독일이 적극적으로 활용하여 연료를 얻는데 사용하였으며, 남아프리카 공화국에서도 자동차 연료를 얻기 위해서 대규모 공장을 운영한 바 있다.

생산

석탄은 광물자원으로 특정한 지층대에 주로 분포해 있기 때문에 이를 얻기 위해서는 채굴이 필수적이다. 해외의 주요 대규모 탄광들은 지표면의 흙을 파 들어가는 이른바 노천광산이 많지만 우리나라나 일본의 석탄들은 죄다 땅속 또는 바다속 깊숙히 들어가 있어서 갱도를 통해 채굴을 해야 한다. 갱도채굴법을 활용하는 경우 기계화가 까다롭고 노동력에 의존할 수 밖에 없기 때문에 탄광은 전통적으로 중노동의 상징이자, 강력한 노동운동의 근원지가 되었다.

한국의 석탄은 주로 강원도 삼척시, 태백시, 정선군 일대에 분포하고 있으며, 그 외에 전라남도 화순군에서도 생산되고 있다. 과거에는 충청남도 보령시, 경상북도 문경시 등지에도 대규모로 탄광이 있었으나 현재는 전부 폐광되었다. 현재 생산중인 한국의 탄광은 대한석탄공사의 장성광업소, 도계광업소, 화순광업소와, (주)경동의 상덕 광업소, (주) 태백광업의 태백 광업소의 5개소 뿐이다.

한국의 석탄 생산은 죄다 무연탄 뿐이어서 산업적으로 가치가 높은 역청탄 등은 전부 수입해 오고 있는 실정이다. 국내 생산탄은 연탄 제작에나 쓰이는 정도. 과거엔 발전용으로 무연탄을 섞어서 때 왔지만 채산성이 나쁜 관계로 근래에는 그리 널리 쓰이지 않고 있다. 그나마도 국내산 무연탄 가격이 올라가면서 수입물량이 늘고 있다고 한다.

유통

석탄은 광물인 만큼 운반이 그리 편한 물건은 아니다. 중량대비 부피가 크고, 지저분하기 때문에 대부분 내륙에서 채굴해서는 철도나 선박을 통해 운반한다. 대신 워낙 대규모 정량수송이라서 미국 서부의 철도회사들의 주력 사업범위에 석탄 운송이 다들 들어간다.

아역청탄 이나 갈탄 등 아탄은 열가에 비해 무게가 무거운데다, 건조되거나 하면 지멋대로 자연발화를 일으키는 고약한 성질이 있다. 야적해 놓았든데 자연발화를 일으켜버려서, 어느날 갑자기 석탄더미가 풀썩 하고 주저앉는 뜨악한 현상도 일어난다고. 이런 경우 유통이 어려워서 산지 근처에서 소비하거나, 가공해서 유통하게 된다.