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편집자주: 이번 화를 끝으로 <;광물이야기>;연재를 마칩니다. 그간 애독해 주신 독자 여러분께 감사드립니다.

나풀나풀, 속이 투명한 나비가 날갯짓을 하는 듯한 이 광물은 탄산칼슘(CaCO3)으로 이뤄진 방해석이다. 마치 조각가가 정교하게 깎아놓은 것 같지만, 인간의 손길은 전혀 닿지 않은, 자연이 만들어 낸 걸작이다.

필자가 ‘투명한 나비’로 이름 붙인 위 사진 속 표본은 좌우 완벽한 대칭을 이루고 있다. 이런 광물을 ‘쌍정(twin)’이라고 부른다. 쌍정은 광물 수집가들에게 인기가 높다. 특히 이 표본은 이중 쌍정으로 아주 희귀한 결정이다.

이 표본처럼 희귀한 결정은 흔치 않지만, 방해석 자체는 비교적 흔한 광물이다. 지표면의 약 40%를 덮고 있는 석회암질 암석이 방해석을 함유한 암석이다. 양이많은 만큼 색상도 다양해 방해석만 모으는 수집가도 있다.

방해석의 용도는 매우 다양하다. 조각용 돌이나 석판화용 석판 등 미술 재료뿐 아니라 시멘트, 토양 중화제 등 건축용 재료로도 사용되며, 종이나 페인트, 화장품의 필러(filler)에도 들어 있다. 지금 이 글이 인쇄된 종이에도 방해석이 들어있다. 때문에 방해석은 ‘만인의 광물’이자 어떤 형태로든 변신하는 ‘만능 광물’로 불린다. ‘유비쿼터스 광물’이라는 별칭도 있다.

광물은 대개 화산활동이나 물에 의한 퇴적 또는 땅속의 열과 압력으로 변성되는 과정에서 생성된다. 방해석도 기본적으로 물속에서 입자가 퇴적돼 만들어지지만, 특이하게 생명체가 만드는 경우도 있다.

예컨대 조개류는 물속에 녹아 있는 물질을 이용해서 단단한 방해석 껍질을 만든다. 고생대 바다를 3억 년 가까이 지배한 삼엽충의 눈 역시 방해석 렌즈로 이뤄진 겹눈이다. 방해석은 광물이 생명체로, 생명체가 광물로 순환되는 과정을 보여주는 대표적 광물이다.

석회암이나 대리암은 방해석 입자로 이뤄진 대표적인 광물이다. 석회암은 방해석 입자가 퇴적되거나, 방해석 성분인 플랑크톤과 조개류 등의 사체가 쌓여 다져진 뒤 약간의 불순물이 들어간 퇴적암이다. 대리암은 이 석회암이 지층 속에서 높은 온도와 압력을 받아 결정이 치밀하게 재배열된 변성암이다.

피라미드에서 지구온난화 해법까지
고대 이집트와 그리스, 로마 문명은 빛나는 인류의 유산이다. 특히 장엄함과 아름다움을 자랑하는 건축물은 오늘날까지 보는 이로 하여금 감탄을 자아낸다. 그 예술성과 건축 기술의 탁월함 때문이다. 여기에도 방해석으로 이뤄진 석회암과 대리암이 쓰였다.

이집트 도시 기자에 있는 ‘쿠푸 왕의 대(大)피라미드’는 높이 147m, 밑변 230m로, 평균 2.5톤(t)이나 되는 거대한 석회암과 화강암 230만 개로 만들어졌다. 이 많은 석회암은 근처의 석회암 채석장에서 공급됐고, 일부 화강암은 수백 km 떨어진 아스완 지역에서 나일강을 통해 힘들게 운반해 왔다.

그리스와 로마에서 볼 수 있는 고색창 연한 신전과 광장 건축물의 주요 소재는 대리암이다. 대리암은 모스굳기가 3.0, 밀도는 2.7인 방해석으로 이뤄져 적당히 단단하고 가벼워 예나 지금이나 사랑받는 건축소재다.

특히 변성 과정에서 불순물이 들어와 아름답고 다채로운 무늬를 이루기도 하고, 순도가 높으면 순백의 반투명한 아름다움을 뽐낸다. 입자가 곱고 가공성이 좋아 표현력이 뛰어난 소재라 장인들과 예술가들이 솜씨를 한껏 발휘할 수 있는 매력적인 소재다. 고대 로마의 많은 조각 작품과 다비드상을 비롯한 미켈란젤로의 많은 걸작들이 이탈리아 카라라 지역의 대리암으로 빚어졌다.

방해석은 기후 변화 연구에서도 중요하다. 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 지구온난화의 주범으로 지목되고 있고, 최근 전 세계적으로 이를 억제하기 위한 기술 개발과 환경 정책이 마련되고 있다.

지구 전체로 보면 이산화탄소는 대부분 탄산염광물 형태로 암석 속에 갇혀 있다. 동물의 호흡 등 생명 활동이나 화석 연료에 의해 발생된 이산화탄소는 대기로 방출되지만, 일부는 바다 등 물속에 용해된다. 대기 중으로 방출된 이산화탄소가 물에 용해되고, 암석으로 다져져 퇴적될 수 있는 조건은 온도와 압력, 조성비, 물의 산도 등이 좌우한다. 이산화탄소 순환 측면에서 방해석은 고체로 변한 이산화탄소 덩어리다. 따라서 방해석의 생성과 용해 사이클에서 지구온난화 해결의 열쇠를 찾을 수도 있을 것이다.