석탄 생성과 종류

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석탄

1. 석탄의 생성

석탄은 주로 탄소로 구성된 퇴적암으로, 지질시대의 육생식물이나 수생식물이 수중에 퇴적하여 매몰된 후 가열과 가압작용을 받아 변질하여 생성된 흑각색의 가연성 암석을 말한다.

1957년 국제석탄학회는 '성분내에 중량 50% 이상의 탄소분이 함유되어 있고, 용적 70%이상의 탄소분이 함유되어 있어야 석탄이 될 수 있다고' 정의내리기도 하였다. 

석탄은 식물질에서 변질하여 흩어진 섬유소(cellulose)가 오랜 기간동안 박테리아에 의한 부패, 고압고온의 환경에서 탄화 작용 등으로 석탄화(Coalification)가 진행된다. 

두꺼운 식물의 층인 이탄(토탄)을 이루다가, 지각의 침강으로 지층이 그 위에 두껍게 쌓여 위에서 가해지는 큰 압력과 지열로 식물의 구성성분인 수소, 질소, 산소가 대부분 달아나고 탄소로 치환되면서 석탄이 생성된다. 

^[각주:1]

이탄은 압력을 받아 수분과 휘발 성분이 제거되고, 고정 탄소의 함량이 증가하면서 갈탄 -> 역청탄(유연탄) -> 무연한 -> 흑연으로 변화한다. 

2. 석탄의 분류

석탄은 탄화정도에 따라 5가지 종류(이탄, 갈탄, 아역청탄, 역청탄, 무연탄)로 구분할 수 있다.  

크게 무연탄과 유연탄을 구분하기도 하는데, 석탄의 휘발성 물질이 14% 이하이면 무연탄, 14% 초과하면 유연탄으로 구분한다. 

2.1. 이탄(peat)

완전히 탄화하지 않은 석탄의 일종, 토탄이라고 불리기도 한다. 석탄이 만들어지는 첫번째 단계로, 발열량이 낮으며, 화학성분 중 탄소성분이 70% 이하이고, 수분은 20~30% 정도 함유하고 있다. 

2.2. 갈탄(lignite)

아탄이라고 부르기도 하며, 부드럽고 어두운 갈색을 띄는 유연탄의 일종이다. 갈탄은 세계 석탄매장량의 약 45%으로 비중이 크지만 역청단, 무연탄과 같은 고급석탄에 비해 발열량, 저장 안정성 등이 뒤떨어지기 때문에 채굴이 많이 되지 않는다. 

2.3. 아역청탄(Sub-bituminous coal)

갈색탄(brown coal)이라고 불리기도 하며, 유연탄의 일종으로 탄화도가 낮다.

2.4. 역청탄(Bituminous coal)

통상 무연탄과 유연탄을 가르킬 때, 유연탄을 대표되는 것이 역청탄이다. 휘발성 물질이 많이 포함된 석탄으로 45~86%의 탄소를 함유하고 있다. 휘발 성분이 많아 쉽게 연소되기 때문에 주로 화력발전용으로 쓰이며, 제철에 필요한 코크스의 원료가 된다.  

 2.5. 무연탄(Anthracite)

석탄 중 탄화작용이 가장 많이 이루어져, 휘발 성분이 3~7%, 고정탄소 86~97%으로 높다. 연소시 불꽃이 짧고 연기가 나지 않는다. 점화점이 약 섭씨 490도 이므로 불이 잘 붙지 않지만 화력이 강하고 일정한 온도를 유지하면서 계속적으로 탄다. 

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첨언. Green energy는 아니지만 energy 범주로 게시판에 올림

2014. 07. 18 작성

1. http://goo.gl/HiRUZ0 [본문으로]