산성비가 대리석으로 된 문화재를 부식시키는 되거나 녹아내리는 경우가 많은데요. 산성비가 대리석에 어떤 영향을 미쳐서 이런 경우가 발생하는지 궁금합니다.

Question

산성비가 대리석으로 된 문화재를 부식시키는 되거나 녹아내리는 경우가 많은데요. 산성비가 대리석에 어떤 영향을 미쳐서 이런 경우가 발생하는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

산성비가 대리석 문화재를 부식시키거나 녹아내리게 하는 이유는 대리석의 주성분인 탄산칼슘(CaCO₃)이 산성 물질과 쉽게 반응하기 때문입니다. 산성비에는 황산, 질산, 아황산 등이 녹아 있어 수소 이온(H⁺) 농도가 높습니다. 이 수소 이온은 대리석 속의 탄산칼슘과 반응하여 물과 이산화탄소를 발생시키면서 칼슘 이온으로 바뀌게 됩니다. 그 결과 원래 단단한 고체 구조가 점차 용해되어 표면이 깎이고 약해집니다.

특히 황산이 포함된 경우에는 반응으로 황산칼슘(CaSO₄)이 생기는데, 이는 석고 형태로 결정화되어 표면에 남습니다. 석고는 물에 잘 녹거나 쉽게 부서지기 때문에 대리석 표면을 더욱 약하게 만들고, 시간이 지나면서 조각이나 문양이 떨어져 나가게 됩니다.

따라서 산성비는 대리석의 화학적 성분을 변화시켜 표면을 침식시키고, 장기적으로는 문화재가 부식되거나 녹아내리는 현상을 일으키게 됩니다. 이는 단순한 물리적 마모가 아니라, 화학적 반응에 의한 구조적 손상이라는 점에서 문화재 보존에 큰 위협이 됩니다.

Answer 2

안녕하세요.

산성비가 대리석 문화재를 부식시키는 이유는, 대리석의 주성분인 탄산칼슘이 산과 반응하여 용해되기 쉬운 물질로 변하기 때문입니다. 산성비는 대기 중의 이산화황, 질소산화물 등이 물과 반응하여 생성된 황산이나 질산을 포함하고 있어 pH가 낮은 산성 용액인데요, 이 산성 용액이 대리석 표면에 닿으면, 탄산칼슘과 물에 녹아 있는 칼슘 이온으로 바뀌어 표면에서 떨어져 나갑니다. 또한 이산화탄소가 기체로 발생하면서 반응이 계속 진행되도록 유도하는데요, 이때 생성물이 기체로 빠져나가기 때문에 평형이 계속 반응 방향으로 이동하여 부식이 지속됩니다.

또한 산성비가 반복적으로 내리면, 표면이 조금씩 용해되고 다시 씻겨 내려가는 과정이 반복되어 점점 표면이 거칠어지고 세부 조각이 사라지게 됩니다. 특히 대리석은 비교적 반응성이 높은 탄산염 광물로 이루어져 있기 때문에 이런 손상이 더욱 쉽게 발생하는 것입니다. 감사합니다.