광물 이야기: 2015

2015년 11월 18일 수요일

"멈추면 비로소 보이는 것" ; 반 나절의 운중천 자연 관찰

그 동안 광물에 대한 이해를 돕기 위한 기초 지식과 특별한 광물에 얽힌 이야기를 실어 왔다.
그러나 우리 일상에서 이런 광물들을 접하기는 쉽지 않다.필자 역시 이곳 서판교로 최근 이사온 후 운중천을 일과처럼 1시간 가량 운동 삼아 걷고 있지만, 주변에 어떤 것이 숨어 있는지 제대로 알지 못했다.
그러나 10월 햇빛 좋은 날, 3살 배기 손녀- 루비-와 함께 걸을 기회가 있어 ,

루비의 아장 걸음에 맞춰 천천히
걷다보니, 천변의 바위에 제법 또렷한 광물 결정이 눈에 들어 와서 ,가까이서 깊이 관찰하니 검은 운모 결정이 군집을 이루고 있었다.이를 계기로 시간 여유를 갖고 ,주변에는 어떤 것들이 숨어 있는지 찬찬히 살펴보기로 했다.

운중천을 따라 숨겨진 보물들

새 동네 서 판교 중심을 흘러 내리는 운중천은 생태계가 잘 유지된 곳이다.

고즈넉한 곳은 아니지만, 번잡하지 않고 혼자서 가볍게 산책하면서 사색하기에 적당한 도심 속의 생태 공원이다.천 주변에는 개성있는 카페들이 늘어서 있어 ,커피 한잔 생각나면 가볍게 들려 느긋함을 즐길 수 있는 곳이기도 하다.

운중천 카페에서 잠깐 휴식

그러나 일상의 규칙적인 운동 삼아 걷기는 빠른 속도 때문인지, 그냥 "편안한 곳"이구나 하는 느낌 외에는 특별 함을 보지 못했다.그러나 루비와 함께 아기 걸음으로 걷다 보니 종전에 보이지 않았던 새로운 것 들이 보이기 시작했다.루비에게는 역시 보이는 게 많았다.개미,잠자리,나비 등등 신기함에 멈춰서서 자리를 뜨지 않으니 함께 천천히 살펴 볼 기회가 주어진 것이다.천변 방축으로 쌓인 바위 더미에서 광물 수집가인 나의 눈도 비껴 나간 것들이 새삼스레 나타나기 시작했다.

편마암

흑운모 결정

운중천은 편마암[schist] 바위들로 쌓여 있는 데, 왠만해서는 광물 결정을 육안으로 확인하기는 어려웠다. 그러나 간혹 이렇게 육안으로 쉽게 관찰되는 꽤 큰 결정들이 보였다.
이 정도 큰 결정은 본인의 흑운모 수집품 중에 체코에서 수집된 표본보다 더 큰 결정들이다.

이제 더 관심을 갖고 바위들을 세밀하게 관찰하면서 천천히 걸었다.역시 편마암 바위속에 붉은 페인트를 칠 한 것 처럼 보이는 것이 눈에 들어와서 자세히 보았더니, 아! 이거 세립질[
아주 조그만 결정] 석류석이 아닌가[ 성분 분석은 안해 보았지만 경험에 의해]?

석류석 작은 결정들이 군집

잘 익은 석류알 같은 석류석

점점 주변의 바위들은 이제 하나 하나가 예사로운 대상이 아니다.또 주변의 바위와 달리 녹색의 줄 무늬가 길게 늘어선 바위가 나타났다.

바위 전체가 옅은 초록으로 장식된 것

아마 이 옅은 녹색 빛 광물은 천하석[amazonite]으로 보이는 데 장석의 한 종류다.
색갈이 짙은 천하석은 준 보석으로도 많이 사랑 받고 있다.

천하석[amazonite 결정.]브라질.필자소장

청동기 시대 장신구에도 사용되는 곡옥이라는 보석이다.

왕관이나 장식품에 사용된 곡옥

그 뿐인가 계곡으로 폭포가 힘차게 쏟아져 내리는 바위도 보였다

흰 장석 결정들이 군집해서 폭포를 이루었다.

바위는 광물들의 군집체이다.군집체 이기 때문에 큰 결정을 가진 심성암이 아닌 경우, 개별의 광물은 육안으로 구분하기 어렵다. 그런나 위에서 본 바위들 처럼 특이하게 특정의 광물이 군집해서 문양을 이룬 경우 우리는 형상석이나 수석이라 해서 관상용 돌이 되기도 한다.

나비와 곤충들은 어디로 갔나?

필자가 어릴 때만 해도 호랑 나비.배추 나비.제비 나비등 ,다양한 종류의 나비 들을 볼 수 있었지만,근래 들어서는 나비 보기가 그리 쉽지 않다.바위들 뿐 아니라 운중천을 따라 늘어선 식생들에 눈길을 주면서 관찰하자 ,정말 보기 어려운 것들이 시야에 들어오기 시작 했다.필자 역시 아직 식물이나 곤충들의 정확한 학명은 알 수 없어 사진으로 그 모습들을 소개하기로 한다.

화분을 즐기는 나비 사촌?

검은 스텔스 같은, 날개의 형상이 특이한 나비 같은 것이 화분을 즐기는 모습도 잡혔고

옛 날 봤던 큰 호랑 나비는 아니지만,

배추 흰나비

이 녀석들은 내가 카메라를 좀 더 가까이 들이 댔지만, 화분을 빠는 삼매경에 흠뻑 젖어

있었다.덕택에 더듬이는 물론 화분을 빨아들이는 디테일 까지 볼 수 있었다.

또 한 녀석은 내가 찾은 것이 아니라 어린 루비가 찾아 낸 무당 벌레다.

점박이 무늬가 정말 앙증 맞은 녀석이었다.그래서 애기 눈에 잘 띄였나 보다.

천변을 따라 늘어선 코스모스는 정말 아름답다.코스모스 꽃잎은 몇개 일까? 호기심이 작동해서 세워 보니 8개다.대개의 꽃잎은 짝수인가? 대개는 8개 꽃잎 이지만 예외도 있었다.6개,7개 짜리도 있었다.꽃잎이 떨어 져서, 아니면 돌연 변이 일까?

꽃들도 다양했다.특이하고 색갈이 선명한 보기 쉽지 않은 꽃들도 숨어 있었다.

이 뿐 아니라 마지막 가을을 앞두고, 먼 여행 준비를 끝낸 민들레 홀씨 같은 것들도 여기 저기 보였다. 바람 타고 여행하기에 가장 적합한 형태이다.이 처럼 비행하기 좋은 설계는 누가 했을까?

이 녀석은 비행하기가 쉽지 않을 것 같다

그리고 한폭의 그림들

가을은 단풍의 계절이다.붉은 단풍만 예쁜 것이 아니라 ,화살 나무 단풍이 그렇게 아름답다는 것을 새로이 알았다.내년 봄 쯤에는 집앞에도 울타리 삼아 화살 나무를 심어 볼 까?

화살 나무 옆에 포도 처럼 주렁 주렁 매달린 열매가 풍요로움을 더 하는 그리스 신화의 풍경화 같기도 했다.

운중천을 지나 판교원로변에 있는

이게 끝이 아니었다.은행 나무의 단풍은 샛 노랑 색 때문에 아름답다.그런 데 어린 나무의

단풍은 한 폭의 그림이었다.

판교 원로 산책길은 얕은 산을 병풍 삼아 길게 늘어선 멋진 산책길이었다.조깅을 해도 좋고

벤치에 앉아 산을 마주하고 책 읽기에도 좋은 길이었다.

길을 따라 한참 걷다 보니 굴 다리 안에 , 그림 같은 것들이 눈에 들어 오기 시작했다.그림 타일이었다.그냥의 그림 타일이 아니라 마티즈,미로,클레등 대가들의 작품들이다.

판교원로 굴다리

반 나절의 자연 관찰로,바위와,꽃,곤충,광물,미술품,단풍 그리고 적절한 걷기와 힐링

이런 아름다운 것들이 "멈춰야 비로소 보인다"는 혜민 스님의 말로서 새삼스레 닦아 왔다.

끝으로 "아는 만큼 보인다"는 말을 더 붙이고 싶다.자연을 더 즐기고 싶으면 자연에 대해 더 배워라!

2015년 9월 18일 금요일

광물과 문명의 진화4; 철

청동에 이어 철의 등장은 문명의 진화에 가속도를 붙게한 인류의 생로운 이정표였다.철이란
소재가 없다면 현대 문명 조차 생각할 수 없다.철은 지구 지각에서 산소,규소,알미늄에 이어 흔한 원소이자 지구 중심의 내핵도 철로 이루어져 있다.그러나 금이나 구리와는 달리 원소철은 아주 드물다.이렇게 유용한 철이란 원소를 선사시대 장인들이 어떻게 찾아내게 되었고 더 나아가 이 우주에 어떻게 등장하게 되었는지 그 태생의 비밀도 함께 풀어 가 보기로 하자.

철의 탄생

137억년전 소위 빅뱅[big bang]이라 불리는 이해할 수 없는 특이한 사건을 통해 우리의 우주는 시작되었다.

사이언스2.0에서.빅뱅이미지

원자가 생겨나고 수소,헬륨을 비롯, 원소라는 가벼운 경원소들이 태어나

우주로 퍼져나가게 되었고 시간이 지나면서 이들이 뭉쳐져 별들이 태어났다.이들 별중에서도 태양보다도 월등히 큰 별들은 내부의 초 고온 고압 환경에서 핵 융합이라는 불이 붙게 되어 최초의 수소가 헬륨으로,수소가 소진되면 헬륨이 핵 융합 원료가 되어 리튬으로

이 같은 핵 융합이 지속되어 원자번호 26인 무거운 철이 생겨나면서 더 이상 핵 융합이 불가능해 별의 운명도 끝이 나게 되었다.철은 거대한 별의 마지막 종착역이자 그 재인 셈이다.3세대 별인 태양 정도의 별 규모로는 철을 만들어 낼 수 없다.거대 별의 마지막 단계인 철이란 재가 되면 초신성[super nova]이라는 대폭발을 통해 초기 원소를 비롯 철은 우주로 다시 퍼져 나가게 되고 이 단계에서 상상할 수 없는 고온과 압력으로 철 보다 더 무거운 중 원소들도 만들어져이 우주를 훨씬 더 다양한 물질 원소로 채웠다.

캡션 daily galaxy news에서.supernova이미지

이 새롭고 다양한 소재를 바탕으로 태양,지구를 비롯한 행성,소행성,혜성등 형제들이 함께 태어나게 되었다.

슈퍼 소재 철의 발견 일기

어느시대를 막론하고 인간의 역사에서 전쟁은 피 할 수 없는 숙명이다.인간의 역사는 도구 발명의 역사이자 재료 발명의 역사라 했다.전쟁의 승패를 결정할 수 있는 중요한 요소가 바로 무기의 수준이다.오늘 날에도 첨단 무기 개발에 국가마다 매달리고 ,국력을 쏟아 붓고 있는 데 ,강자 독식의 옛 시대에서는 강력한 무기 개발에 대한 동기는 대단했을 것이다.

이런 첨단 무기를 위한 소재 개발이 무기 뿐 아니라 문명의 진화에 기여했을 것이다.이미 구리,청동이란 소재를 광석에서 얻을 수 있는 기술을 확보한 장인들은 더 강력하고 풍부한 소재를 찾아 수 없는 시행착오를 거쳤을 것이다.이 과정에 어느 돌 보다도 단단하고 무거운 검은 색 돌 덩어리를 발견하여 두드려 보고 어떻게 해 보려했지만, 여의치 않자 그 동안의 경험을 살려 불을 이용 담금질 하는 과정에서 이용법을 터득하게 되었을 것이다.아마 이 검은 색 단단한 돌 덩어리는 철 운석이었을 것이다.

철 운석으로 빚어 낸 칼등의 무기는 기존의 구리나 청동제 무기와는 비교가 되지 않을 정도의 강력한 무기였을 것이다.실제 순수한 철의 경도는 그 다지 높지 않으나 철과 니켈이 혼재되고 대기권 통과시 고온 열처리된 운석철은 그 어떤 철 합금 보다 더 강할 수 밖에 없다.선사 시대에는 지금 보다는 비교적 많았겠지만,

철 운석은 흔한 것이 아니다.지상에 도달하는 운석중 겨우 5%에 지나지 않으니, 더 이상 자연의 철 운석으로 그 수요를 감당할 수 없게 되어 이전의 금속 재료인 구리,주석,아연,등에서 경험한 탐광,제련,야금 기술을 바탕으로 선사 대장쟁이 장인들은 드디어 철광석을 찾아내고 여기서 철을 뽑아내는 제철법을 익히게 되었을 것이다.이 제철법을 익힌 대장쟁이 장인들은 오늘 날의 기술자 보다는 비교도 안될 정도로 부와 권력도 거머쥔 대단한 실세였을 것이다.

철은 변신이 가능한 재주꾼

오늘 날에도 여러 분야에 가장 널리 사용되는 금속 소재는 단연 철이다.건축물의 구조재로,

교량의 구조재,비행기를 제외한 각종 운송 수단 즉 선박,기차,승용차의 기본 소재로 산업용은 물론 일상 생활 용품에서도 단연코 가장 많이 사용되는 소재다. 값이 싸고 풍부한 소재이기 때문이기도 하지만 그 특성이 탁월한 소재이기 때문이다.충격에도 강하고 ,주조성도 좋고 박판,후판 ,철사,빔등 어떤 형태의 용도이든 잘 소화해 내는 재료이다.단지 문제라면 쉽게 녹이 쓰는 문제와 타 금속 소재에 비해 무겁다는 정도이다.그래서 무게가 중요한 비행기 소재로는 애초 부터 제외 되었다.원소 기호 26인 철은 화학적으로 안정적 전자수인 18을 넘는 8개의 전자 주개 원소인 데,8개를 동시에 받아 줄 전자 받개 원소는 없어,오히려 무척 융통성이 많은 원소이다.그래서 전자 2개를 내어 주고 +2Fe 이온이나,3개를 내어 주고 +3Fe이온으로 다양한 원소와 결합할 수 있기 때문이다.지각에서는 자연철은 귀하지만 타 원소와는 달리 금속 결합이 쉽게될 수 있는 장점을 갖고 있기 때문에 ,지구 내부 핵중 외핵은 액체 철로 되었고 내핵은 고체 철로 될 수 있었다.[금속화된 철은 무겁기 때문에 내부로 가라 앉게 되었다.].순수철은 단단하지 않고 녹도 잘 쓸지만 다양한 원소와의 합금으로 이런 결점들을 다 해결할 수 있다.제철 과정에서[코크스 나 숯].탄소의 함량 조절을 통해 다양한 특성으로 변화 시킬 수 있고.또 열처리 방법에 의해 그 강도도 조절할 수 있어 공구나 칼등 내구성을 요구하는 소재로도 변신 할 수 있다.단지 최대 약점인 산화에 의한 녹 발생은 구리나 알미늄등은 산화가 되어 막이 형성되면 더 치밀한 보호막이 형성되어 더 이상의 부식이 일어나는 것을 막아 주는 데 비해 ,철은 산화되면 그 산화물 자체의 부피가 원소재인 철 보다 커져 보호막 역활을 하지 못하고 본 소지에서 벗겨져 나가 지속적으로 산화가 계속되는 문제가 있다.그러나 이런 문제 역시 니켈등과의 합금으로 스테인레스강이라는 녹 쓸지 않는 소재로 변신도 할 수 있다.한 마디로 상황에 맞춰 변신이 가능한 재주꾼이다.