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괴탄

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2015-02-01

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요약정보

<정의> 덩어리로 된 석탄 <발달과정/역사> 석탄이 인류에게 알려진 것은 매우 오래 되었고‚ BC 315년의 그리스 문헌에 석탄을 대장간의 연료로 사용한 사실이 기록되어 있다. 중국에도 4세기(삼국시대)에는 석탄이라는 글자가 나타났고‚ 12세기(송대)에는 석탄을 채굴해서 가정용 연료로 이용하였으며‚ 이에 세금이 부과되었다. 영국에서는 9세기에‚ 독일에서는 10세기에 석탄이 발견되었다고 전한다. 유럽에서는 영국의 헨리 3세가 13세기에 채탄 면허를 부여한 일이 기록에 남아 있으나 석탄의 이용이 비약적으로 증대한 것은 산업혁명이 일어난 후부터이다. 18세기에 접어들면서 1735년경 영국에서‚ 약간 뒤늦게 독일에서도 그 때까지 제철에 사용한 목탄 대신에 코크스가 제조되게 되었다. 1769년에는 와트의 증기기관이 발명되어 동력원으로서의 석탄의 수요가 증대하기 시작했다. 1792년 영국의 W.머독이 석탄가스 제조를 개시하고 1807년에는 런던에서 처음으로 가스등이 점등되었다. 이 사이에 석탄의 생산량도 급격히 증가하고 1835년에는 전세계에서 3600만 t에 불과했던 채탄량이 1855년에는 8900만 t‚ 85년에는 4억 2200만 t으로 증대했다. 한편 1856년에는 석탄가스에서 타르 및 암모니아를 회수하는 방법이 발명되고‚ 다시 1858년에는 영국의 바킨이 콜타르를 원료로 해서 합성염료를 만드는 데 성공하여‚ 그 후 지금까지 콜타르를 이용한 화학공업이 크게 발달하게 되었다. 1906년 독일의 F.하버가 암모니아의 공업적 합성을 발명하였으며‚ 그 원료 가스를 석탄에서 제조하였다. 1913년에는 독일의 베르기우스에 의해 석탄의 수소첨가액화법에 의한 인조 석유를 발명하였다. 이 해의 세계의 채탄량은 12억 6000만 t에 달했다. 석탄은 세계 에너지원의 3/4을 차지했다. 또 1923년에는 독일에서 석탄을 가스화하여 얻은 일산화탄소와 수소에서 메탄올을 합성하는 방법이 발명되고‚ 1926년에는 같은 일산화탄소와 수소를 원료로 하여 석유를 합성하는 피셔 트로프슈법이 발명되었다. 제2차 세계대전 후 원료 가스를 목적으로 한 석탄의 완전가스로(爐)가 세계 각국에서 연구 ·개발되었으나 60년대에 접어들면서 합성화학공업의 원료로서 석유와 천연가스로 대체되었고‚ 에너지원으로서도 석유의 진출에 따라 그 중요성은 줄어들었다. <일반적 형태 및 특징> 광택이 있는 것과 광택이 없는 것이 있는데 전자를 휘탄(輝炭)‚ 후자를 암탄(暗炭)이라고 한다. 처음 발견하여 이용한 것은 3000년 전으로 알려져 있으나‚ BC 315년 그리스의 과학자 테오프라스토스(Theophrastos)의 암석학化度)에 따라 탄소분이 60%인 이탄(泥炭)‚ 70%인 아탄(亞炭) 및 갈탄‚ 80∼90%인 역청탄‚ 95%인 무연탄으로 나뉜다. 석탄의 거래에 있어서 중요시되는 것은 탄질 ·발열량 ·점결성(粘結?) 등이며 발열량은 좋은 탄질인 경우 6‚500∼7‚000kcal/kg이고 저질탄은 보통 4‚500kcal/kg 이하이다. 한국의 경우‚ 발전용탄은 탄질이 3‚500kcal/kg 이상이고 가정용 연탄의 탄질은 4‚500kcal/kg이다. 석탄의 점화점은 490℃이므로 불이 잘붙지는 않지만 화력이 강하고 일정한 온도를 유지하면서 연소된다.주로 고생대의 오랜 지층에서 산출되며 간혹 신생대 석탄으로도 지가변동의 동화작용이나 화산암의 열작용으로 무연탄화되는 경우도 있다. 한국의 석탄은 무연탄으로 주로 고생대 평안계 지층에서 산출되는데 삼척탄전‚ 강릉탄전‚ 정선탄전‚ 영월탄전‚ 화순탄전 등이 여기에 속한다. 또한 중생대 대동계 지층에서 산출되는 것으로는 충남탄전‚ 문경탄전의 일부가 여기에 속한다. 세계적으로는 유연탄의 생산이 많으나‚ 한국은 무연탄의 산출이 많으며‚ 세계주요 산출국에 속한다. ※ 우리나라에서 괴탄은 20∼30㎜ 이상의 석탄을 지칭하는 것이 보통이다. 입도 범위에 따라 대괴(lump coal)‚ 중괴(egg coal) 소괴(nut coal) 등의 호칭도 있다. <참고문헌> 두산 세계대백과 엔사이버‚ 한국표준협회 저서 중에 “암석 중에는 연소되는 것이 있어 금속을 녹이는 데 사용할 수 있다”고 기재되어 있는 것이 최초의 기록으로 남아 있다. 화학적 성질은 공업분석에 의해 수분 ·회분 ·휘발분 ·고정탄소 등을 백분율로 나타내고 원소분석에 의해서 C‚ H‚ N‚ O의 함유량으로 나타낸다. 그러나 석탄의 정의에 대해 탄소분의 함량기준(含量基準)과 성분이나 조직상으로 명확한 학설이 없었으나‚ 1957년 미국에서 개최된 국제석탄학회에서 그 학문상의 정의를 정립하게 되었다. 이때 석탄 성분 내에 중량으로 50% 이상의 탄소분이 함유되어 있어야 하고‚ 용적으로는 70% 이상의 탄소분이 함유되어 있어야 석탄으로 규정하도록 결정하였다. 이 밖에 조성 ·탄화도 및 품위(品位)에 있어서는 석탄에 따라 각기 특성을 가지는 것으로 정의를 내렸다. 석탄은 탄화도(炭

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