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13Al 알루미늄 Aluminum(美) / Aluminium(英) |
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| 분류 | 전이후 금속 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 26.981538 | 밀도 | 2.7 g/cm3 |
| 녹는점 | 660.32 °C | 끓는점 | 2519 °C |
| 용융열 | 10.7 kJ/mol | 증발열 | 293 kJ/mol |
| 원자가 | 3 | 이온화에너지 | 577.5, 1816.7, 2744.8 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.61 | 전자친화도 | 42.5 kJ/mol |
| 발견 | H. C. Ørsted (1825) | ||
| CAS 등록번호 | 7429-90-5 | ||
| 이전 원소 | 마그네슘(Mg) | 다음 원소 | 규소(Si) |
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1. 개요
원소기호 Al, 원자번호 13번. 격자 구조는 면심입방결정, 공간군은 Fm3m.은백색으로 가벼운 금속이다. 지각 구성 원소 가운데 철보다도 많기 때문에 금속 원소 중에서는 가장 흔한 원소이며[1], 규소와 함께 많은 광물의 골격을 이루고 있다.[2] 알루미늄 자체는 금속 중에서도 상당히 무른 편이며, 재료공학에서 알루미늄의 가장 큰 가치는 가벼움이고, 소비자 가전 등의 분야에서는 가벼움만큼 외관도 높게 평가된다.
이름은 백반(白礬)을 뜻하는 라틴어 alumen에서 유래하였고, 이는 백반을 뜻하는 아랍어 alum에서 나왔다[3]. Aluminium은 영국식, Aluminum은 미국식 표기로 특이하게 두 이름이 모두 통용된다. 험프리 데이비가 맨 처음 작명할 땐 Aluminum이었으나 후에 -ium( 원소를 뜻하는 라틴어미)로 통일[4]되었기 때문에 벌어진 일이라고 한다.
중국어 혹은 한자로는 鋁(줄 여)라고 표기한다. 다만 금, 은과 같이 알루미늄을 여 라고 부르지는 않는다. 한국에서는 과거 일본식 번역의 흔적으로 '알미늄'으로 표기되는 일이 많다.[5] 대표적으로 법정 표기에 해당하는 분리배출표시에도 알미늄으로 알루미늄을 표기한다.
2. 정련
알루미늄 원소는 철보다 흔하고 장석, 백운모, 점토 광물[6] 등에 많이 들어있으나, 알루미늄을 광석에서 분리하는 비용이 비싸서 가격은 철보다 몇 배나 더 비싸다. 훨씬 희귀한 구리보다 약간 싼 수준이다. 보통 알루미늄은 수산화알루미늄이 풍부하게 들어있는 보크사이트라는 암석[7]에서 산화된 알루미늄을 제련해서 만드는데, 이때 산화된 알루미늄은 녹이기도 어렵다.(빙정 섭씨 2050도 이상의 고온이 필요하다.) 불에 녹이는 정도로는 산소가 떨어지지 않고, 산화서열이 높아 알루미늄을 환원시킬 만한 물질도 거의 없거나 있어도 알루미늄보다 비싸기 때문에[8] 원석에서 순수한 알루미늄을 얻기가 쉽지 않았다.|
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| 19세기 알루미늄 브로치 |
이 때문에 과거의 기술로는 정련하는 데만 엄청난 비용이 소모되었으며 찰흙 속의 은이라는 이명까지 있을 정도로 매우 귀하게 여겨졌다. 사실 색상이 비슷해서 그렇게 불렸을 뿐, 금보다도 더 비쌌다.[9] 고대 로마 시대 때 한 번 만들어진 적이 있었는데, 당대의 황제인 티베리우스가 화폐에 사용되는 금의 가치가 폭락할 것을 우려해 그 알루미늄을 만든 장인을 처형했다는 야사까지 전해질 정도다. 미 국회의사당 건물에 금박을 씌우는 대신 알루미늄박을 씌워 미국의 국력을 과시하려 했다는 야사도 들려오는데, 미국의 경우는 야사에 불과하지만 실제로 영국과 프랑스는 국제박람회마다 동상들의 창끝 등에 알루미늄박을 씌워 국력을 과시했다. 특히 프랑스의 나폴레옹 3세는 알루미늄 사랑으로 유명했는데, 왕관과 식기 그리고 심지어 아기용 딸랑이까지를 금이나 은 대신 알루미늄으로 썼을 정도라고 한다. 손님들이 오면 손님들에게는 은으로 된 식기세트를 사용하게 했고 자신은 알루미늄 식기세트를 사용했다. 현대의 시점에서 보면 검소함도 이런 검소함이 없지만,[10] 알루미늄이 금보다도 비쌌던 시대였기 때문에 알루미늄제 물품 사용은 재력이나 국력을 과시하는 사치의 절정이었던 것이다.
19세기 말에서야 빙정석(Na3AlF6, 육플루오린화알루미늄산나트륨)을 이용한 전기분해법이 개발되었으나[11] 그래도 철보다는 정련이 어려워서 철보다 고가의 원자재이다. 게다가 쉽게 추측할 수 있겠지만 알루미늄 생산 원가에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 전력비용이며, 알루미늄 공급단가는 인근에서 얼마나 값싼 전력을 얻을 수 있는지의 여부에 달려있다고 봐도 좋다.[12] 미국은 과거 수력전력이 비교적 풍부했으므로 알루미늄을 값싸게 얻을 수 있었다. 아이슬란드는 특유의 화산지형을 이용한 지열발전소를 잔뜩 세우고 알루미늄을 정제하고 있다. 분리수거된 알루미늄캔을 단순하게 열로 녹여서 알루미늄을 얻는 것이, 알루미늄광석을 전기분해하는 것보다 1/20 가까이 적은 에너지를 소모한다.
알루미늄의 가격을 획기적으로 낮춰준 전기분해 제련법은 1886년 미국의 화학자 찰스 마틴 홀(Charles Martin Hall, 1863. 12. 6.~1914. 12. 27.)과 프랑스의 화학자 폴 루이투생 에루(Paul Louis-Toussaint Héroult, 1863. 4. 10.~1914. 5. 9.)가 각각 발견했다. 대륙 단위로 떨어져 있어 만나기는 커녕 그때까지는 서로가 존재하는지도 몰랐던 두 사람이 우연히 거의 동시에 따로따로 발견하게 된 것인데, 이들의 발견으로 정립된 이 공법에는 홀-에루 공법(Hall–Héroult process)이라는 이름이 붙었으며 현재도 알루미늄 제련에 사용되는 공법이다.
홀이 오블린 대학교에 다닐 때 광물학 관련 교수인 프랭프 패닝 주이트(1844~1926, 1877년에 도쿄대학 화학과 교수로 재직하기도 했다가 1884년 오블린 대학교수로 미국으로 돌아왔다.)에게 알루미늄 이야기와 이걸 대량생산으로 만들도록 발명하면 엄청난 부와 명예를 누릴 것이라는 말을 듣고 이것에 대하여 공부해 젊은 23살 나이로 해낸 거였다. 자기 집 창고에서 연구시설을 대충 만들어 온갖 실험하면서 결국 성공한 그는 1886년 2월 23일에 주이트 교수에게 냉큼 달려가서 이걸 해냈다고 홀이 밝히자 교수는 대단하다고 칭찬하며 이걸 곧 전 미국 세계에 알리면서 공개했다. 같은 해, 7월 9일에 특허를 내고 엄청난 투자를 받아낸 홀은 1888년에 알코아(Alcoa)라는 알루미늄 제조 업체를 세웠는데 130여년이 지난 지금까지도 이 업체는 미국 1위를 굳세게 지켜내고 있고 세계 5위 알루미늄 제조 회사다.
그런데 홀이 기뻐하며 세계로 알릴 때, 유럽에서 똑같은 방법으로 이미 성공한 사람이 있다는 걸 뒤늦게 알게 된다. 게다가 에루는 홀보다 먼저 1월에 이걸 발견하여 주변에 알렸고 당연히 프랑스에서도 난리가 나서 이걸 공개한 다음이었다. 미국은 홀이 주장한 대로 형에게 보낸 우편에 쓰인 날짜를 증거로 더 빠르다고 그에게 특허를 내줬지만 프랑스에서 반발하여 유럽 각지에서 소송을 제기했다. 하지만, 결국 법적 분쟁을 중재한 끝에 서로가 발견했으며 서로 베낀 것도 어떠한 정보도 없이 서로가 독자적으로 성공시킨 걸 인정받아 홀은 미국에서 특허를 인정받고, 에루는 유럽에서 특허를 인정받았다. 헌데, 이번에는 그러면 아프리카, 아시아나 중남미, 오세아니아에서 특허권은? 논쟁이 벌어졌다. 당연히 홀과 에루 측이 으르렁거렸으나 결국 이것도 중재받아 중남미는 홀이, 나머지는 에루가 특허권을 가지기로 합의한다.[13]
이렇게 정련법이 개발된 지 24년 후인 1910년 무렵에는 알루미늄은 주석 호일을 알루미늄 호일로 대체할 정도까지 전락하고 만다.1880년만 해도 알루미늄은 kg당 100달러(지금으로 치자면 2,500달러가 넘는 값어치로 훨씬 비쌌다.)가 넘었으나 이 둘의 발견으로 1888년에는 2달러 선으로 팍 떨어졌고 1914년 이 둘이 죽었을때는 kg당 17센트 정도로 그야말로 엄청나게 헐값이 되어버렸다.
홀은 이후에도 꾸준히 여러 광물 연구를 해서 22개나 되는 특허를 얻었고, 이 특허로 큰 부자가 되었으나 검소하게 살아갔고 결혼도 하지 않고 독신으로 살다가 죽었다. 또한 본인의 많은 재산도 가족에게 남긴 일부를 빼고 여러 사회 재단에 기부했다. 홀이 재산을 물려준 가족 중에는 누나가 있었는데, 홀은 알루미늄 제조 실험을 할 때 누나가 도움을 줬다고 밝히며 자신의 재산 중 일부라도 누나가 정당하게 보상으로 받는 게 당연하다고 유언장을 썼다. 이와 같은 선행때문에 홀은 살아 생전에 엄청난 존경을 받았으며 그가 다닌 오블린 대학교에 동상까지 세워지고 온갖 훈장을 받았다. 기부한 재산은 하버드 대학교 아시아 연구센터 설립에 쓰였다.
에루도 큰 부자가 되었고 이후에도 똑같이 여러 연구에 참여했다. 미국 철강업체인 Halcomb사 기술 고문으로 미국으로 가서 살기도 했고 홀과 달리 결혼해 아들도 얻었다.
한국도 한때 알루미늄을 보크사이트 단계에서부터 제련하는 공장이 울산에 있었지만 현재는 철수. 산업체 전기가 싸다지만 이걸 감당할 정도로 전기가 남아돌지는 않았던 모양이며[14] 알루미늄 제련 공장의 하루 전기 사용량이 울산 시내 한 달 전기 사용량과 맞먹는다는 설이 있을 정도로 사용량이 막대했다고 한다. 현재 한국에서 운영되는 알루미늄 재료 생산 공정은 스크랩을 재활용하는 방법뿐이다. 실제로 아이슬란드나 노르웨이처럼 전기를 싸게 생산할 수 있는 나라는 알루미늄 제련의 경제 비중이 크다.
보통 알루미늄의 원광은 보크사이트를 사용하며, 여기서 산화알루미늄을 추출한 뒤에 다시 빙정석과 섞은 후 전기분해로 알루미늄을 추출한다. 빙정석은 자연에서 산출되는 것을 사용하였으나, 최대 생산지였던 그린란드의 이비투트 광산이 1987년에 완전히 고갈되어 천연 빙정석이 너무 귀해져서 제련에는 쓸 수 없게 되었다. 따라서 형석 (CaF2, 이플루오린화칼슘)을 이용하여 플루오린화수소를 만든 다음 이를 이용하여 인공적으로 플루오린화알루미늄산나트륨을 합성하여 알루미늄 제련에 쓴다.
3. 특징
제조업계의 필수요소이다. 금형공장이든, 부품공장이든 알루미늄 가공을 전제하지 않은 기계를 찾는 것은 거의 불가능할만큼 널리 쓰이며 오래 쓰여왔다. 매우 물러 고강도의 충격이나 힘을 받는 용도로는 전혀 사용할 수 없으나, 가벼운 제품(알약, 과자 등)이 흘러가는 레일이나 건축용 섀시, 싼맛에 제작해 단발성으로 찍어내고 폐기할 저가형 금형 등에는 알루미늄 또는 알루미늄이 주가 되는 합금이 필수적으로 사용된다. 대표적인 알루미늄 합금으로는 6061[15]과 7075[16]가 광범위하게 쓰이며, 더 상세한 합금의 종류에 대해서는 알루미늄 합금 참고.알루미늄은 녹이 슬지 않는다는 통념을 가진 사람이 많으나, 이는 정확하지 않은 것이다. 알루미늄 자체는 산과 염기 모두에 쉽게 반응하며 철보다 산화가 쉽게 일어난다.[17] 그러나 철의 산화물인 산화철[18]이 검붉은 분말로 들고 일어나는 것과 달리 산화알루미늄은 표면에 안정된 피막을 만들어 속의 알루미늄을 뒤덮기 때문에 더 이상 산화가 진전되지 않도록 할 수 있다.[19] 스테인리스 스틸이 표면에 크롬의 산화막을 형성해서 녹이 슬지 않는 것과 같은 원리이다.[20] 이러한 치밀한 피막 때문에 쉽게 반응이 안 된다는 성질 덕에 재활용 효율이 좋다. 일단 금속상태로 제련된 것은 다루기가 쉽고 부식으로 손실되는 양이 얼마 되지 않기 때문. 제련하는 데 막대한 비용이 드는 금속이긴 하지만 이 특징 덕에 전 세계적으로 제련 누적량을 많이 축적할 수 있었고, 이 덕분에 알루미늄 가격이 많이 떨어진 것이다.
그러나 자연적으로 생기는 피막은 혹독한 환경을 견디기엔 너무 얇게 생기므로 아노다이징을 통해 더 두꺼운 피막을 덮어씌워 버리기도 하며, 용접시에도 철보다 더 신경써서 표면을 청소하고 작업에 들어가야 한다. 알루미늄은 기계적 강도를 확보하기 위해 합금으로 사용하는데, 합금 조성에 따라서 산화가 쉽게 발생할 수도 있다. 실제 알루미늄 합금이 녹이 슨 사례는 iPhone 6s가 산화된 사건이 있다.[21]
갈륨의 경우 이 알루미늄을 용해시켜 부스러지게 만드는 특성이 있다. #, # TechRax는 이걸 이용해서 알루미늄인 아이폰 6에 흠집을 내고 갈륨을 부었다. 역시 우리의 예상대로 푸사삭 부셔진다. 수은 또한 알루미늄을 부스러지게 만든다. 항공기 동체의 재질은 주로 알루미늄이기 때문에 이 두 금속은 항공위험물로 취급되어 기내 반입이 금지된다.
이처럼 순수한 알루미늄은 이러한 특성 덕에 쉽게 부식되고 강도도 크게 떨어지기 때문에 실제로 활용되는 알루미늄은 대개 합금이다. 대표적으로 두랄루민이 있으며, 또 구리 및 마그네슘을 소량 첨가 시 강도가 획기적으로 향상되기 때문에 각종 차량이나 여행가방, 항공기 제작에 널리 쓰이고 있다. 현재는 철도차량에도 이용 중이다. 코레일의 경우 KTX-산천[22]을 비롯한 2010년대에 생산되는 간선/고속형 열차 및 한국철도공사 331000호대 전동차(1차분)와 한국철도공사 361000호대 전동차, 서울교통공사의 경우에는 서울교통공사 2000호대 전동차와 서울 지하철 7호선 7000호대 전동차[23]가 좋은 예다. 부산교통공사의 경우에는 부산교통공사 1000호대 전동차/2세대 와 추후 들어올 인천교통공사의 인천교통공사 1000호대 전동차 3세대가 좋은 예다.
매우 가벼운 금속인 관계로 무게가 중요한 ACSR(강심 알루미늄 전선), CCCA(탄소/유리섬유 복합체심 알루미늄 전선) 등의 장거리 송전선, 비행기 및 기차의 동체 등에 주로 쓰이며, 각종 합금도 여러 분야에 많이 활용된다. 알루미늄을 압출재 또한 다양하게 활용된다. 알루미늄 프로파일은 용접 없이도 간편히 조립이 가능해 각종 산업 및 실험 장비와 가구 등 일부 가정용품에도 사용되며, 전기철도용 가공강체가선은 카테너리 전차선을 설치하기 어려운 지하 및 터널 구간에서 활용되고 있다.
알루미늄 전선은 송전탑의 나전선뿐아니라 가정용 전선, 전기차 배선 등으로도 사용이 확대되고 있다. 무게 대비 전도성은 오히려 구리보다 알루미늄이 더 높다.[24] 정확한 비율은 구리 비저항이 1.68 알루미늄 2.65임에 반해 구리비중이 8.93 알루미늄 비중이 2.7이므로 무게 대비 전도성은 2.1배 더 높다. 집적회로의 내부 배선 용도로도 아주 자주 쓰였으며, 2010년대 현재도 MHz 단위의 저속으로 동작하는 IC는 내부 배선을 알루미늄으로 만든다. 알루미늄 전선 표면을 구리로 도금하는 일도 있는데 CCA케이블이라고 하여 구리케이블에 비해 가볍고 알루미늄 케이블에 비해 잘 끊어지지 않으며 고주파수에서 표피효과로 인한 손실도 최소화 할수 있고 접점부 연결성이 순수 알루미늄보다 좋고 납땜도 가능하여서 많이 쓰인다.
알루미늄 전선의 단점으로는 동일 단면적일 경우 구리보다 알루미늄의 전기 저항이 높으므로 발열과 화재의 위험이 있으며, 납땜도 어렵고, 구리에 비해 연성이 낮아 쉽게 끊어지고, 구리와 팽창 계수와 산화 서열이 다른 점으로 인해 특별한 연결 기구[25] 없이 구리와 알루미늄을 연결하면 시간이 지남에 따라 산화가 일어나거나 팽창 및 수축을 반복하는 과정에서 연결부위의 저항이 올라가 화재로 이어질 수 있다는 점이 있다. 때문에 멀티탭 등 가정용 전선으로는 무겁고 비싸더라도 구리가 사용되며, 일부 국가에서는 알루미늄 전선의 건물 배선 사용을 금지하는 경우도 있다. CCA 전선도 구리선으로 둔갑하여 판매하는 경우가 있어 문제가 되고 있다. 전선이 동일 부피 구리선보다 가볍거나, 자르거나 표면을 사포 또는 줄로 긁어냈을때 단면이 은백색이면 CCA 전선이다.
강도 자체는 철에 비해 떨어지지만 가벼운 금속이라 같은 중량으로 두꺼운 장갑을 만들 수 있기에 일반적으로 중량 대비 포탄에 대한 방어력은 더 높다. 이 때문에 장갑차의 장갑재나[26] 고속정의 상부 구조물 등에 자주 쓰인다. 한때 대형함의 상부구조물에도 잘만 쓰이던 재료였으나, 영국 프리깃 아마존이나 미국 순양함 벨크냅[27] 등에서 화재에 큰 피해를 당한 사례 때문에 고속정처럼 경량화가 최우선 과제인 경우 등을 제외하면 전투함의 상부 구조물은 강철로 건조하는 경우가 많아졌다. 알루미늄은 고열에서의 연소속도가 빠르고 일단 불이 붙으면 추가적인 고열이 급격하게 발생하기 때문이다. 물론 화재로 인한 피해를 줄일 목적이지, 없애겠다는 것은 아니다. 영국 구축함 셰필드는 상기한 아마존급 프리깃의 교훈을 받아들여서 전강철제로 상부 구조물을 올렸지만 화재로 상당한 피해를 입었다. 상부 구조물에 알루미늄을 써서 화재가 발생했다는 이야기는 사실이 아니다. 또 애초에 알루미늄은 경량화 목적으로 사용하는 소재기 때문에 같은 중량을 쓰지 않으므로 강철 장갑에 비하면 방어력은 떨어질 수밖에 없다. 게다가 경화처리가 거의 안 되기 때문에 탄자형상에 따라서는 더 쉽게 관통되고, 시간이 갈수록 값이 더 비싸지고 있으며, 피격된 후에는 용접이 어려워서 수리도 힘들기 때문에 중량 제한이 넉넉한 장갑 차량은 여전히 RHA를 사용한다. 알루미늄 합금 장갑 항목 참조.
또한 위의 성질을 이용하여 비군사적으로 사용하는데가 자동차의 바퀴다. 작게는 경차에서 크게는 대형 버스에 이르게 사용하는데, 같은 크기의 철로 만든 휠보다 무게가 훨씬 가벼워 운동성능 향상 및 연비향상에 도움을 주고,[28] 철보다 열 전도성이 우수해 제동시 발생한 열을 효과적으로 배출한다.[29] 철보다 가공하기가 쉬워 여러 디자인이 나온다. 대신 단가가 스틸휠보다 비싸고 강도가 약한게 단점이라 화물차에서는 잘 쓰이지 않는다.[30] 이런 장단점이 극대화되는 것이 스포츠카 및 스포츠 바이크 종류로, 경량화가 중요하다보니 초저가형을 제외하면 기본이 알루미늄 휠인 경우가 대부분이며 고급으로 가면 주조가 아닌 단조 방식으로 제작한 단조 휠을 사용하기도 한다. 주조 방식에 비해 단가가 훨씬 높지만 강도가 우수하기 때문에 더 가볍게 만들 수 있다. 이보다 더 가벼운 고급은 마그네슘 단조 휠 또는 카본 휠밖에 없는데, 마그네슘은 가격이 알루미늄보다도 훨씬 더 비싸고, 가장 가벼운 카본휠은 마그네슘급으로 비싼 가격에 소재 특성상 깨짐의 위험까지 있다. 이 때문에 마그네슘 휠은 일부 튜닝카 또는 초고가 스포츠카에나 간혹 사용되는 정도이며, 카본 휠은 아예 자동차에는 하이퍼카 정도를 제외하면 거의 쓰이지 않고 최고급 슈퍼바이크용 제품이 대부분이다.
가시광선 영역에서 매우 높은 반사율을 보인다. 심지어 청색광 영역에서는 무려 연마한 은을 능가하는 반사율을 지닌다. 이런 특성 탓에 천체망원경 반사경의 코팅 재료로 쓰인다. 다만 근 적외선~적색광 영역에서는 은보다 반사율이 떨어져서 적외선 관측을 고려하는 경우에는 은을 코팅 재료로 쓴다.
다만 유의할 점은 자체적으로 산화성이 높은 편이라 매우 높은 온도를 가하거나, 분말 상태에서 산소나 특히 물 등이 들어가면 수소가스를 내뿜으며 핫팩 마냥 발열하며, 심할 경우 화재나 폭발까지 야기하기에 알루미늄 분말을 다루는 공장이나 실험실, 금형 등을 연마해 분진이 생기기 쉬운 곳에선 이에 민감하다.[31] 반대로 이런 성질에 주목해 초기 분진폭탄의 폭약으로 사용되기도 했고, Torpex 라고[32] TNT와 RDX, 알루미늄 분말을 섞어서 만드는 강력한 폭발물도 있다. 이런 반응성때문에 선반 등으로 가공할 때에 온도를 내리고 산소와의 접촉을 줄이기 위해 절삭유를 사용하는 이유이다.
특히 고체로켓 추진체의 성분으로 들어가는데 주 연료는 아니지만 합성고무등 고체로켓 추진체에 알루미늄 분말을 혼합하면 추진력이 크게 늘어나서 고체연료 로켓의 첨가제로 많이 쓰인다. 짧은 시간동안 엄청난 추진력을 내는 고체 부스터의 추진체의 연료로 많이 사용되고 있다. 특히 미사일 부스터류며 게다가 알루미늄의 산화반응은 엄청난 연소열을 자랑하기 때문에, 흔히 섬광탄등에 사용하곤 한다. 산화철과도 반응하여 철의 산소를 뺏어가서 강력하게 발열하여 용융된 철을 발생시키는 테르밋 반응을 한다. 이는 테르밋 용접이나 테르밋 수류탄 등에 활용된다. 테르밋의 위력을 알고 싶으면 직접 보자. #
덕분에 군용 미사일에도 종종 쓰이긴 하는데 알루미늄 분말이 들어간 로켓은 흰 연기를 굉장히 많이 낸다. 알루미늄의 산화생성물인 산화알루미늄은 기체가 아닌 고체이기 때문에, 고체 미립자가 발생하여 연기로 되는 것이다. 이 연기 때문에 적이 도리어 자신에게 접근하는 미사일 및 그 발사지점의 위치를 미리 알고 대응할 수 있기 때문에 아무 군용 로켓/미사일에나 무조건 쓸 수도 없다는 점이 설계자들의 딜레마다. 특히나 공대공 미사일의 경우 흰 연기가 잘 보이게 되면 등 기만책으로 대응할 시간을 더 많이 주기 때문에 최신형 미사일들은 알루미늄 사용을 줄이거나 기타 방법을 통해 연기를 줄인다. 반대로 엄청난 열을 내뿜으며 타오르고, 전파를 반사하기 때문에 알루미늄을 태워서 적외선 미사일을 기만하거나, 공중에 알루미늄 조각으로 구름을 만들어 레이더를 기만하는 등 방어 용도로도 사용된다.
그 외에도 제강 공정에서는 철보다 산소와 강하게 반응하기 때문에 산화정련중에 강 속에 용해된 산소를 제거(탈산)하기 위한 원료로 쓰인다. 알루미늄으로 탈산한 강은 Al-Killed 라고 부른다. 2차정련중 진공탈가스 공정에서도 강한 반응열로 냉각되는 용강의 온도를 다시 높이고 산소 용해량을 조절하기 위해 알루미늄을 투입하기도 한다. 그러나 용강에 남아있는 용존 알루미늄은 외부 공기와 접촉하면 급격히 산화하여 알루미나를 형성하며, 이는 슬래그에 흡착되지 않을 경우 고체상태로 용강 속을 떠돌다가 주조 노즐을 막아버리거나 그대로 주괴 속에 남아 강괴의 품질을 해치는 비금속 개재물이 되기도 한다.
테르밋 또한 알루미늄의 강한 산화성을 이용해 고온을 얻는 원리다. 다만 알루미늄만 쓰는 것은 아니고 마그네슘을 쓰기도 한다.
녹는점이 낮기 때문에 가정에서도 발생시킬 수 있는 화력으로도 가공이 쉽다. 알루미늄 캔을 모아서 아마추어 제작자들이나 취미로 알루미늄 캐스팅으로 제작하거나 개미 생태를 연구하기 위해 가열해서 액체로 만든 알루미늄을 개미집에 부어 개미집 모형을 만들기도 한다. 반대로 녹는점이 너무 낮아서 원형톱으로 절단하는 경우, 일반적인 날로는 마찰열에 녹은 알루미늄이 날에 달라붙게되어 절단면의 품질을 떨어트리는 경우가 발생하기도 한다. 이런 경우를 대비해 알루미늄용으로 발매하는 톱날도 존재한다.
4. 유해성
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[1] 암의 종류에 따라 1군/2A군으로 나뉜다. [2] GMO, 항생제 등 고기 잔류 물질이 문제가 아니다. IARC에서는 확실히 밝히지는 않았지만 고기의 성분 자체가 조리되면서 발암 물질을 필연적으로 함유하기 때문이라고 논평하였다. 청정우 같은 프리미엄육을 사 먹어도 발암성이 있다는 뜻이다. 이에 전세계의 육류업자들이 고기를 발암물질로 만들 셈이냐며 정식으로 항의하기도 하는 등 논란이 있었다. [3] 단, 올바른 조리 과정을 거치면 먹어도 문제는 없다. 문서 참조. [4] 카프로락탐. 2019년 1월 18일 IARC 서문 개정에 따라 불필요하다고 판단되어 삭제되었다. # |
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알루미늄은 체내에 거의 흡수되지 않고 배출되며, 그나마 흡수된 양도 신장(콩팥)에서 대부분 걸러져 소변으로 배출된다. 그 결과, 다른 중금속에 비하면 상대적으로 인체에 미치는 영향이 적은 것으로 알려져 있으며, 알루미늄 화합물은 수많은 음식물과 약품들에 첨가제로 사용되고 있다. 알루미늄이 든 백반은 밀가루의 반죽을 쫄깃하게 하기에 국수 등 면류에 들어가고 반죽을 부풀리는 베이킹 파우더 등 식품첨가물로 널리 쓰이고 등산용 코펠이나 양은냄비 같은 식기에도 널리 쓰이고 있다. 위산과다를 완화시키는 제산제에도 황산알루미늄 등 알루미늄염이 쓰이기도 한다.[33]
알루미늄의 유해성이 확실히 밝혀진 사례는 다음과 같다.
- 건강한 일반인이 아니라 신장이 망가져서 투석을 받는 환자의 경우. 투석 기계는 콩팥과는 달리 혈액 속의 알루미늄을 잘 걸러내질 못하기 때문에, 체내에 알루미늄이 점점 축적되게 된다. 알루미늄이 신경세포(뉴런)에 축적될 경우 다른 중금속들처럼 독으로 작용하여 신경의 기능을 손상시킬 가능성이 있다.
- 직업적으로 알루미늄 제조 공정에 종사하는 경우. 알루미늄의 생산 과정에서는 특히 많은 양의 알루미늄에 노출될 수 있다. 세계보건기구는 2012년 알루미늄 공정(Aluminum production)을 1군 발암물질로 지정했다.[34] 알루미늄이 아니라 알루미늄 공정이 발암물질임에 유의할 것.
그러나 이상의 경우를 제외하고, 일반인의 일상적 알루미늄 섭취에 따른 위험성이 명확하게 보고된 사례는 현재까지 존재하지 않는다. 전통적인 연구에서는 아예 유해성이 없거나 미미하다고 판단되었고, 이에 대다수 국가에서 설정한 섭취허용량도 느슨하거나 아예 무제한이었다. 그러다 2000년대 들어 유럽연합(EU)등 일부 선진국에서 특정 식품 내 알루미늄 함량 조사 등을 토대로 알루미늄 관련 법규를 제·개정하는 등 안전관리를 강화하고 있다.
유엔식량농업기구(FAO)와 세계보건기구(WHO)의 식품첨가물전문가위원회(JECFA)가 설정한 알루미늄의 잠정주간섭취허용량(PTWI, Provisional Tolerable Weekly Intake)은 '1 mg/kg・bw/week'이며, 일일섭취허용량은 '정해지지 않음(not specified)'이다. 대한민국의 경우에도 식품첨가물의 기준 및 규격은 알루미늄의 허용량을 별도로 규정하지 않다가, 2017년 12월 26일 식품의약품안전처의 행정예고를 통해 황산알루미늄칼륨(명반) 등 알루미늄을 함유하는 식품첨가물 5종에 대해서 과자, 빵, 튀김, 견과류, 면류 기타 가공식품에 대한 사용량 기준을 마련하였다. #
일각에서는 알츠하이머병, 즉 치매 환자들의 뇌에 알루미늄이 다량 축적되어 있다는 사실 때문에 알루미늄의 치매 유발 가능성을 제기한다. # 그러나 아직 '알루미늄 섭취가 인체에서 알츠하이머병을 유발하는가?'에 대한 인과관계가 밝혀진 것은 아니며, 이에 대해서는 지속적인 연구가 필요하다. 축적에 대한 상관관계만 확인되었기 때문에 '알루미늄의 축적으로 인해 알츠하이머병에 걸리는 것이 아니라, 알츠하이머병의 증세로 인해 뇌에 알루미늄이 축적되는 것이 아닌가?'하는 반론도 있기 때문이다. #
그럼에도 불구하고 알루미늄의 전반적인 유해성에 대한 논쟁은 계속되고 있으며, 최근의 연구 결과들은 잠재적인 위험성을 예방하기 위해서 알루미늄의 섭취를 줄일 것을 권장하고 있다. 독일연방위해평가원(BfR)은 섭취허용량을 기준으로 했을 때 일반인이 경구 섭취 또는 피부 흡수를 통해 이를 초과하는 경우는 드물지만, 알루미늄 음식 용기를 사용하거나 알루미늄 성분이 포함된 화장품을 사용하여 체내 유입이 증가할 수 있으므로 이러한 제품을 줄일 것을 권고하기도 했다. #
From a toxicological point of view, regular exceedance of the lifetime tolerable aluminium intake (TWI/PTWI) is undesirable, since this results in an increased risk for health impairments. Consequently, recommendations on how to reduce overall aluminium exposure are given.
독성학적인 측면에서, 생애 알루미늄 섭취 허용량(주간섭취허용량/잠정주간섭취허용량)을 초과하는 것은 건강 장애의 위험을 증가시키므로 바람직하지 않다고 할 수 있다. 결과적으로 전반적인 알루미늄 노출을 줄이는 것이 권장된다.
Thomas Tietz 외, 종합적인 알루미늄 노출: 일반 대중에 대한 위험 평가, Archives of Toxicology volume 93, pp.3503–3521 (2019).
독성학적인 측면에서, 생애 알루미늄 섭취 허용량(주간섭취허용량/잠정주간섭취허용량)을 초과하는 것은 건강 장애의 위험을 증가시키므로 바람직하지 않다고 할 수 있다. 결과적으로 전반적인 알루미늄 노출을 줄이는 것이 권장된다.
Thomas Tietz 외, 종합적인 알루미늄 노출: 일반 대중에 대한 위험 평가, Archives of Toxicology volume 93, pp.3503–3521 (2019).
체내 알루미늄 흡수가 신경쓰인다면, 신김치나 과일주, 탄산음료 등 산성 음식을 코팅되지 않은 알루미늄 용기에 장기 보관하지 않는 것이 좋으며, 알루미늄 호일이나 알루미늄이 사용되는 양은냄비의 사용을 줄이는 방법을 검토할 수 있다. 특히 양은냄비는 피막이 벗겨질 경우 국물 등에 알루미늄 용출이 심하게 일어나므로, 이를 사용할 경우에도 오래된 냄비는 자주 교환하는 것이 흡수를 줄이는 데 도움이 된다. 알루미늄 그릇도 코팅이 상하면 음식물에 알루미늄 성분이 묻어나오기 시작하며, 체내에 흡수되는 알루미늄의 비율이 높아진다. # 알루미늄의 용출을 촉진하는 것은 산과 염분으로, 염소이온은 알루미늄의 부동태 피막이 깨진 곳으로 침투해 공식(pitting corrosion)시킬 수 있고, 산은 이러한 공식이 일어날 때 알루미늄의 산화를 촉진시킨다.
알루미늄 조리기구는 단시간 내에 빠르게 조리하는 기구의 경우 알루미늄 용출이 적으나, 내용물을 푹 끓이는 시머링(simmering) 조리법 등에 사용하는 기구는 용출에 취약할 수 있다. 표면 코팅이 있는 종류는 코팅이 없는 종류(순수 알루미늄 팬 등)보다 용출이 적다. 코팅 없는 모카포트, 길리케틀 등도 알루미늄이 용출되는데, 특히 사용 후 세척 방식에 따라 용출이 심해지는 정도에 차이가 생긴다. 테플론 코팅된 알루미늄 팬의 경우 테플론에도 유해성 문제가 제기되어 이를 고려할 필요가 있다.
일반 가정의 한식 요리에서는 순수 알루미늄 팬을 쓰는 일이 드물지만, 일본이나 이탈리아에서는 자주 볼 수 있다. 식당에서는 가열이 빨라 알루미늄 팬이 자주 쓰인다. 일식당에서 옆면에 함마톤 엠보싱이 들어간 나무손잡이 냄비가 보이면 십중팔구 순수 알루미늄 팬이다. 이탈리아에서는 파스타를 소스와 섞을 때 코팅 없는 알루미늄 팬을 쓰면 유화(emulsion)가 잘 일어나 맛이 좋기 때문에 식당이나 애호가의 주방에서 사용된다.
파스타에 사용되는 토마토는 산도가 높은 식품으로 스틸팬, 주물팬의 표면을 부식시키거나 시즈닝을 벗겨내는데, 무코팅 알루미늄팬이라고 무사할 수가 없다. 이런데도 알루미늄 용출에 대한 무지, 혹은 무관심으로 경각심 없이 요리에 사용되어지고 있다는 것이므로 외식으로 이탈리안을 선택할 시에 주의가 필요하다.
음료수 팩으로 사용되는 종이팩인 테트라팩도 알루미늄 코팅이 들어가 있는데, 팩에 빨대를 꽂아 넣을 시 입구 부분이 파손되면서 미량의 알루미늄 부스러기가 음료수 속으로 떨어질 수 있다.
맹독성이 있는 비소나 심지어는 아연이 부족한 환경에서는 카드뮴도 생체활동에 쓰는 생물이 있지만 알루미늄은 단 한번도 없다.
4.1. 한국의 알루미늄 호일 사용 논쟁
삼겹살 구이에서 불판 위에 알루미늄 호일을 깔고 구워 먹는 문화가 한국에서 존재한다. 이 방식과 관련해서 유해성 논란이 이어지고 있다. 이는 알루미늄 호일을 사용하는 과정에서 단순히 열만 가해지는 것이 아니라, 재료의 염분과 산성의 반응, 그리고 물리적인 마찰이 필연적으로 발생하기 때문이다. 신경이 쓰인다면 종이 호일이라는 대체제를 쓸 수도 있다.[35]|
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| 알루미늄 호일 위에 삼겹살 구워도 될까? [국민이 묻고 식약처가 답한다X슬기로운 식약탐구생활] |
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5. 재료공학적 외관
앞서 말했듯이 알루미늄은 재료공학적으로 외관도 높은 평가를 받는다. 산화피막공정(anodizing)으로 고급스러운 표면을 구현할 수 있고 그 공정에서 원하는 색상을 입히는 것도 다른 금속에 비해 수월하다. 뱅 앤 올룹슨 등의 회사들이 이런 특성을 적극적으로 활용한다. 니켈, 크롬, 구리, 규소 등을 추가하여 만든 알루미늄 합금은 냉간 단조 및 열처리, 주조시 뛰어난 미세부분 표현[36] 등의 장점을 갖는다.Apple이 바로 이런 알루미늄의 외관을 적극적으로 사용하는 것으로 유명한 기업이다. 다른 기업들이 플라스틱으로 외장을 만드는 반면 Apple은 꽤 이전부터 폴리카보네이트의 환경 유해성으로 인한 큰 논란을 겪은 이후로 알루미늄을 외장 소재로 채택했다. 여기에서 그치지 않고 Apple은 2010년 초반대 CNC 평균 단가를 크게 높일 정도로 엄청난 양의 CNC를 매입하여 유니바디 MacBook Pro를 제작했다. 이 또한 소재를 플라스틱 대신 알루미늄을 채택했기에 가능했던 부분이다. 덕분에 MacBook Pro는 다른건 몰라도 출고 단계에서 극소수의 경첩 불량 이외에는 이격이라 할만한 부분 자체가 존재하지 않고 사용 중에도 이격이 쉽게 발생하지 않는다. 자세한 내용은 CNC 항목 참조. 그러나 2014년 iPhone 6 발매 당시 취약한 내구성 일명 벤드게이트로 논란이 되기도 했다. iPhone 6s와 iPhone SE에서는 강도는 강하나 부식에 취약한 알루미늄 합금을 써서 다른 논란을 발생시켰다.[37]
Apple이 알루미늄 기술에 투자한 만큼, 하청기업의 입장에서 이런 기술의 이전을 받았던 폭스콘 역시 알루미늄에 대해서는 상당한 노하우를 보유하게 되었다. 물론 핵심 기술과 장비는 Apple의 특허나 재산권으로 보호되나, 양산 노하우는 폭스콘의 것이므로 타 업체의 수주에서도 적극 장점을 살리는 중이고 그 결과 알루미늄 소재를 채용하는 업체가 상당히 많아졌다. 원래 신기술은 채용 초기에 수율이 떨어지더라도 양산 경험이 쌓이면 수율이 올라 기존의 기술과 큰 차이가 없어지게 되는데, 타 업체는 수율이 오를 때까지 버틸 체력이 없으나 Apple은 ASP[38]가 상당히 높은 단일 모델을 억 단위로 팔아치우는 규모의 경제를 달성하여 버틸 체력이 있기 때문에 결과적으로 Apple이 스마트폰 분야에서 가장 앞선 기술을 먼저 채용하는 기업이 되고 있는 상황이다. CNC를 수천만대 단위로 생산하는 소비재에 최초로 도입한 기업도 Apple.
다만 현재 애플도 스마트폰 계열에선 프로급 라인업에는 프레임을 스테인리스 스틸을 채용하며 오히려 알루미늄 소재를 보급형으로 낮춰잡고 있다. 사실 스테인리스 스틸쪽이 보기에도 엄청나게 고급스런 광택에 흠집도 잘 나지 않고 가격도 실제로 더 비싸기도 하다. 물론 알루미늄을 포기한 대가로 엄청난 무게를 자랑하게 되었고, 매년 스마트폰 무게 신기록을 갈아치우는 중. 사실 애플 입장에선 맥북이고 아이패드고 고급형은 죄다 스테인리스 스틸을 사용하고 싶겠지만, 알루미늄의 강성 대비 엄청난 경량과 미친 가성비 때문에 아직 스마트폰보다 큰 제품에는 알루미늄을 적극 사용한다. 요즘 추세를 보면 티타늄을 적극적으로 밀고있는데, 무거운 스틸 대신 고급형 소재로 사용할 모양.
알루미늄 합금의 장점은 극대화하고 단점은 최소화하는, 즉 상위호환 격의 소재로는 마그네슘 합금이 존재하나, 아쉽게도 스마트폰에 이를 채택하여 대량생산한 사례는 아직 없다. 마그네슘은 알루미늄보다 형태의 변형이 어렵고 열처리가 불가능하며 부식에 약해서 가공 난이도가 매우 높기 때문이다. 디지털 카메라 중에서도 일부 고가 제품군, 그리고 Microsoft Surface 시리즈 중 일부 고가 제품군에만 채택되는 중. 다만 대한민국 한정으로 대량으로 채택된 사례가 있는데, 바로 LG 그램이다.
6. 기타
- 발음은 영국식으로는 알루미니엄, 미국식으로는 알루미넘으로 강세에 차이가 있다. 들어보기
- Apple의 노트북 컴퓨터인 MacBook은 재질이 알루미늄로 제작되었다. 쿨러의 RPM를 최대한 낮추기 위해서 이렇게까지 한 것이다. [39]MacBook 외에도 iPhone, iPad, iPod touch, Apple Watch 등 대부분의 제품에 알루미늄 외장을 적용하고 있다.
- 일본의 악기 회사 토카이는 1983년에 알루미늄으로 기타를 만들었다. 이름은 「Tokai Aluminum Body」의 약자인 TALBO. 그러나 너무 앞서간 탓에 파산하였다가 90년대 후반에 회생해 지금까지 모델을 생산 중이다.
- 한때 오리할콘이 알루미늄일 것이라는 설이 제시된 바 있다.
- 알루미늄의 원석 보크사이트(Bauxite)는 한반도에서는 북한에 주로 매장되어 있다.
- 캔음료를 마셨으면 캔은 100% 분리수거될 수 있게 다들 노력하자. 이게 보기엔 별거 아니어도 알루미늄 자체를 만드는 데 얼마나 많은 전기가 들어가는지 생각하면 엄청난 자원이나 마찬가지다. 특히 캔 안에 담배꽁초 등 불순물을 넣는 것은 캔 안의 불순물을 걷어내는 과정에서 캔 하나 이상의 알루미늄이 소실되게 만들어 결과적으로는 자원낭비가 되므로 하지 않는 게 이롭다.
- 특히 최근 캔음료를 박스채로 사서 마시는 사람이 많은데, 근처에 XX자원이라는 이름의 자원수집센터가 있으면 거기서 매각이 가능하다. 수도권 기준 kg당 약 1800원을 넘는 가격으로 매입하기 때문에[40] 모아서 팔면 음료 한묶음 가격이 더 나온다.
- 산화되지 않은 알루미늄은 녹는점이 꽤 낮은 편이라 온도만으로 따지면 열만 잘 가두면 800도 정도의 라이터만으로도 녹일 수 있을 정도. 잘 녹는 만큼 일반인들도 드라이기와 화덕 등으로 간단한 DIY 화로를 만들어 알루미늄 캔이나 스크랩 등을 쉽게 녹여 주조가 가능하다.
- 알루미늄으로 간단히 검 만들기
- (영어)집에서도 간단히 알루미늄 덩어리를 만들 수 있다. 정확한 지식과 작업실 같은 확실한 준비가 갖추어져야 가능하다. 단순 호기심에 아무 생각없이 저질렀다가 자칫 화재와 같은 사고라도 난다면 걷잡을 수 없는 일이 벌어질 수 있다.
- 중장비 없이 쉽게 녹일 수 있기 때문에 생태 연구 목적으로 개미 집에 알루미늄을 부어 형태를 캐스팅하기도 한다.
- 알루미늄 기반의 세라믹으로 AlON (Aluminium oxynitride) 이라는 투명한 물질이 존재한다. # 화학적으로는 질화알루미늄(AlN)과 산화알루미늄(Al2O3)이 약 3:7의 비율로 섞여 있다. 가격은 인조 사파이어(Al2O3)에 맞먹지만 사파이어 강도의 85% 수준이며 매우 가벼워서 방탄유리나 고온방화벽 등에 쓰이고 있다. 심지어 자동차용 휠에 쓰여서 휠 스포크가 전혀 안보이는 투명한 휠을 구현하기도 했다. 실제로 보면 살짝 뿌연 느낌의 유리벽이다.
- 안정 동위원소는 27Al 하나뿐이고, 주요 방사성 동위원소로는 반감기가 71만 7천 년인 26Al이 있다. 이 동위원소는 절멸 핵종의 하나로 태양계 형성 초기에 지구를 비롯한 태양계 행성 및 소천체의 내부를 가열하는 열원으로 작용하였을 것으로 추정된다. 또한 지구 대기 밖에서 우주선 핵반응에 의해 생성될 수 있지만, 운석이 지구로 낙하하면 우주선 핵반응에 의한 26Al의 생성이 중단되어 운석의 26Al 함량이 감소하기 때문에 오래 전 낙하한 운석의 낙하 시기를 알아내는 데 이용된다.
- 문명 4, 문명 5, 문명 6에서는 전략 자원으로 등장하는데, 모두 최후반 주력 유닛을 굴리는 데에 쓰인다. 문명 4에서는 현대전차, 제트 전투기, 스텔스 폭격기 등 극후반 유닛에 쓰이며 과학 승리를 위한 우주선 부품 생산의 속도를 배가시킨다. 문명 5에서는 차세대 탱크, 전투기, 폭격기, 우주선 공장 등에 쓰이며 , 재활용센터를 만들어주면 알루미늄이 생긴다. 문명 6에서도 최후반 테크의 유닛을 생산하기위한 자원으로 등장하는데, 폭격기가 후반 전쟁에서 비중이 커졌기 때문에 전작들에 비해 군사적 비중이 커진 편.
- 하츠 오브 아이언 4의 알루미늄 또한, 문명과 같이 전략 자원으로 쓰이며, 모든 항공기를 제작하는 데 주 자원으로 쓰인다. 또한, 지원 장비를 생산하는 데에도 쓰이기에 공군과 육군을 함께 성장시키기 위해선 적지 않은 양의 알루미늄이 들어가는 편이다. 주 산출지는 프랑스와 헝가리, 유고슬라비아와 소련이다. 가이아나와 수리남 지역에도 많은 양의 알루미늄이 있으며, 대부분 유럽 전역에 분포되어 있다. 아시아에는 말레이와 인도네시아, 만주, 일본을 제외하면 찾아보기 어려워 항공기 제작에 애로사항이 큰 편이다.
- 만화 마스터 키튼에서 보면 중세의 보물을 찾는 모험가 이야기가 나온다. 그런데 이 보물은 모험가와 어렸을 때부터 라이벌이었던 어떤 부잣집 영지에 숨겨져 있었는데 이 라이벌이 보물을 찾는 것을 허락하지 않아서 몰래 이 보물을 빼돌리려 한다. 결국 보물은 찾았지만 정작 그 보물이라는 게 바로 알루미늄 검. 역사적 가치는 높지만 정작 경제적 가치는 거의 없는 물건이라 돈이 되지는 않는다. 그 사실을 모르고 의기양양해서 라이벌을 놀리는 모험가와 그에게 졌다는 사실에 자괴감을 느끼는 라이벌의 모습이 백미.
- 1973년 루마니아 채석장에서 3억 년 전에 만들어진 것으로 추정되는 알루미늄 금속 물체가 발견되어 전 세계에 이목을 끌었다.
- 알루미늄 가공 업체로는 Xometry (미국), Fifth Metal(중국), 바로발주(국내)가 있으며 견적을 받아볼 수 있다.
- 리튬 자원의 부족 문제를 해소하기 위하여, 알루미늄 이온 전지가 연구개발되고 있다. 알루미늄은 리튬보다 무겁지만 이온 반경은 오히려 더 작고, 한 번에 전자를 3개씩 옮길 수 있어 완전히 구현될 경우 리튬 이온 전지보다 높은 에너지 밀도를 구현 가능하다고 한다.
-
The Aluminum Association(미국알루미늄협회)는 1933년부터 오늘날까지도 알루미늄을 연구하여 항공기나, 자동차, 심지어 자전거에까지도 사용되어왔다. 아래는 알루미늄과
알루미늄 합금의 특성을 담은 AA규격의 표인 것이다.
<colbgcolor=#fff,#1f2023> AA(The Aluminum Association) 규격
식별 번호 금속종류 <colbgcolor=#fff,#1f2023> 열처리 기호 열처리 방법 식별 기호
1XXX Al(99% 이상함유) F 주조한 그대로의 상태
O 풀림 처리한 것
2XXX Al - Cu H 가공경화한것
H1 가공경화만 한 상태
3XXX Al - Mn H2 가공경화 후 적당한 풀림 한 것
H3 가공경화 후 적당한 안정화처리(불림) 한 것
4XXX Al - Si W 용체화 처리 후 자연 시효 처리한 것
T1 F, O, H이외의 열처리를 받은 재질
5XXX Al - Mg T2 풀림처리를 한 것
T3 용체화 처리 후 냉간 가공한 것
6XXX Al - Mg - Si T4 제조시 용체화 처리 후 자연시효한 것
T5 제조 후 바로 인공 시효 처리한 것
7XXX Al - Zn - Mg or Cu T6 용체화 처리한 후 인공 시효 처리한 것
T7 용체화 처리한 후 불림 처리한 것
8XXX 기타 원소 T8 용체화 처리한 후 냉간 가공하여 인공시효 처리한 것
T9 용채화 처리한 후 인공시효 처리한 다음 냉간 가공한 것
T10 용체화 처리를 하지 않고 인공시효 처리한 다음 냉간 가공한 것
AA규격 식별법
식별번호 AA 해석
AA 2024-T6 AA = The Aluminum Association (미국 알루미늄 협회)
2 = Al - Cu 합금을 의미한다.
0 = 개량을 처리하지 않은 합금이다.
24 = 합금의 종류가 24임을 나타낸다.
T6 = 열처리 방법 (용체화 처리한 후 인공 시효 처리한 것)
7. 관련 문서
[1]
지각의 원소 함유량 순서는
O
Si Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
Ti. 산규알철칼나칼마티혹은 오시알페카나크마티 로 외운다
카더라.
[2]
당장 메이저한
보석인
루비와
사파이어가 알루미늄 기반 광물이다.
[3]
본래 명반 자체가 이슬람 중세 염료 산업에서 가장 흔하게 사용된 재료였으며, '알케미'라는 말이 이슬람에서 나온 것처럼 이슬람 연금술사들이 흔하게 사용했다.
[4]
사실 i없이 -um인 원소들은 꽤 된다.
몰리브데넘(molybdenum),
탄탈럼(Tantalum),
란타넘(Lanthanum),
플래티넘(Platinum).
[5]
アルミニウム이라고 표기한 것을 한국어로 옮기면 알루미늄인지 알미늄인지 아루미늄인지 아르미늄인지 분분해진다.
[6]
고령석(kaolinite), 일라이트(illite),
스멕타이트(smectite), 특히 그중에서도 고령석이 주로 알루미늄을 많이 갖고 있다.
[7]
깁사이트(gibbsite), 뵈마이트(boehmite), 다이아스포어(diaspore) 광물이 많이 들어있는 암석이며, 이들은 모두 수산화알루미늄 광물의 일종이다.
[8]
알루미늄보다 산화 서열이 높은 물질은 일명 '
칼카나마'로 불리는
알칼리 금속 또는
알칼리 토금속 뿐이다.
[9]
초기의 정련 공정을 요약하면 먼저
염화수소와 알루미늄 광물로 염화알루미늄을 만들고, 수은과 칼륨의 합금계열의
아말감과 같이 넣고 가열했다.
[10]
게다가 은은 매우 강력한 소독 효과를 가지고 있지만 알루미늄은 그렇지 않다.
[11]
일단 알루미늄과 빙정석을 섞어서 가열한다. 그러면 빙정석이 먼저 녹아 알루미늄을 녹이는데, 이렇게 만들어진 알루미늄 용액에 전기를 흘린다.
철의 제련은 철광석과
석회석,
코크스를 섞어서 가열만 해주면 알아서 되는 걸 생각해보자. 이런 과정을 거쳐서 만들어지는 게 알루미늄이기 때문에 제련 비용이 높다.
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참고로 중앙아시아의
타지키스탄은 알루미늄 원석은 전혀 안 나지만 소련 시절 세워진 크고 아름다운 알루미늄 공장이 있는데, 이 때문에 알루미늄 생산량에서는 세계 20위권에 들어간다. 문제는 타지키스탄이 세계 최빈국 중 하나라는 것. 이 공장이 타지키스탄 전력 생산의 40% 이상을 잡아먹기 때문에 타지키스탄은 전기를 수입해서 쓰고 있다.
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놀랍게도
이들은 서로 모르는 사이었지만 기묘하게도 똑같은 점이 여럿 있었다. 둘 다 같은 해(1863년)에 태어났고 같은 해인 1886년에 같은 방법의 제련법을 발견했고 같은 해(
1914년)에 죽었다. 하지만 둘은 일생 동안 한 번도 만난 적이 없었다고 한다.
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이건 21세기에도 유효하다. 기본적으로 대한민국이 전기 에너지를 싸게 얻을 수 있는 환경이 아니다.
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알루미늄 97.9%,
규소 0.6%,
마그네슘 1.0%,
구리 0.25%
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알루미늄 90.0%,
아연 5.6%,
마그네슘 2.5%,
구리 1.6%
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고등학교 화학에서 외우는
이온화 경향 순서가 칼카나마알아철니 인 것을 기억한다면 이해하기 쉽다. 칼륨(포타슘), 칼슘, 나트륨(소듐), 마그네슘 다음이 알루미늄, 그 다음이 아연, 철, 니켈 순이다.
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정확히는 삼산화이철. 검은 녹으로 알려진 사산화삼철의 경우, 오히려 표면에 안정된 피막을 형성한다.
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알루미늄 소재의 물건들은 무광에 빤질한 표면을 갖는데, 이것이 표면에 치밀하게 형성된 산화된 알루미늄 피막의 성질이기 때문이다. 실제 알루미늄은 광택이 나고 표면이 미끈한, 우리가 보통 생각하는 금속의 느낌이 난다. 그래서 알루미늄의 표면을 벗겨내면 마치 스테인리스 스틸처럼 고급스런 광택이 난다. 그런데 산화알루미늄을 갈아내면 온 공기중에 떠다니다 폐로 들어가면 엄청난 손상을 입으니 절대 일반 가정에서 알루미늄을 절삭하면 안된다. 그리고 피막을 벗겨내봤자 얼마 안가 다시 표면이 빠르게 산화해서 피막을 다시 형성하므로 크게 시도해볼 의미도 없다.
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알루미늄 산화물과 다르게 크롬 산화물은 더욱 치밀하고 조밀해서 얼굴이 비칠 정도로 광택이 나고, 표면 경도도 높다. 또한 베이스가 철이라 훨씬 강해서 성질은 알루미늄과 비슷하지만 더욱 고급스런 소재로 인식된다. 물론 가격도 스테인리스쪽이 훨씬 비싸다.
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iPhone 6 Plus의 휨 이슈 문제로 새 알루미늄 합금을 썼는데 거기에 문제가 있었던 것이다.
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압출기술의 미비로 강철인
KTX-1보다 객차 무게가 량당 2톤 늘어 경량화는 달성하지 못했다.
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다원시스에서 제작한 3차분 한정. 1/2차분의 경우에는 스테인레스다. 참, 2호선과 7호선 둘다 해당되는 사항이다.
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물론 이론적으로는 리튬, 베릴륨, 나트륨, 마그네슘이 알루미늄보다 무게당 전도성이 더 높지만, 비싸고 반응성이 크므로 전선으로 쓰기에는 무리가 있다.
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보통 한 쪽은 구리, 다른 한 쪽은 알루미늄으로 된 압착단자나 부스바 등을 사용한다. 제 3의 금속 재질을 사용하여 구리와 알루미늄 구분 없이 모두 호환되는 제품 또한 있다.
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장갑차도 장갑차 나름이고,
K-21 등 상당한 방호력을 요하는
IFV는 알루미늄을 쓰지 않는다.
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상부 구조물이 완전히 불타 무너져내리는 꼴을 당한 것은 유명하다.
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자동차에서 현가하질량, 즉 서스펜션 아래의 질량을 줄이면 서스펜션 위(차체 등)에서 약 6배의 중량을 줄인 것과 같은 효과가 난다.
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자동차의 제동은 회전체를 회전체의 수직방항으로 누를 때 나오는 마찰의 원리인데, 이때 엄청난 마찰열이 발생한다.
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1톤 트럭의 경우에는 전륜만 알루미늄 휠을 사제로 달고다니는 경우가 있으며 후륜은 스틸휠이다.
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알루미늄 호일 등에 익숙해져 안정성이 높다고 착각하는 사람들이 상당하지만 그건 얇은 막에 코팅을 입힌거라 논외다.
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초기에 이 폭발물이
어뢰(torpedo)의 탄두 재료로 쓰여서 붙은 이름이다.
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겔포스M 20g 한 포에 인산알루미늄이 2.5g 들어있다. 한 번 섭취에 무려 알루미늄 500mg 이상을 먹는 것이다.
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Agents classified by the IARC Monographs, Volumes 1–124
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다만 종이호일도 가열시 유해성이 있다는 주장이 있다.
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규소성분이 추가되면 주조과정에서 정밀한 부분까지 구현 가능하다. 예시로
BMW와
Audi는 자사의 엔진블럭 제조공정에서 Si성분이 추가된 알루미늄-규소합금을 사용한다.
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iPhone 6의 알루미늄은 A6061로 내식성이 좋아 가장 보편적으로 쓰이지만 밴드게이트에서 드러났듯 강도가 약하다. iPhone 6s에 쓰인 알루미늄은 A7075로 속칭 '두랄루민'이라 불리는 알루미늄 합금인데, A6061보다는 확실히 강하지만 부식에 취약하다는 치명적인 단점이 있다. 그래서 A7075 사용시에는 클린룸 등 온습도가 부식이 일어나지 않는 수준내에서 관리되는 곳이 아닌 이상 부식 방지를 위한 별도의 처리를 거쳐야 한다. 특히나 스마트폰이라면 무의식 중에 더운 곳, 물기 많은 곳에 노출되기 쉬운데 긁힘으로
아노다이징 피막이 벗겨지면 부식에 무방비로 노출되어 버린다.
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대당판매단가.
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사실 MacBook만 알루미늄로 만드는 것은 아니다.
Apple III는 냉각펜 없이 본체가 방열판 역할을 하도록 설계했고 케이스는 비싼 알루미늄 합금 주조로 만들었다. 물론 그럼에도 열을 제대로 잡지 않아서 망했다.
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철 제품은 kg당 340원꼴 하는것을 생각하면 엄청난 가격이다.
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가사 중 "빛나는 크리스탈이 되지 못한 나의 차가운 알루미늄만이" 라는 구절이 있는데, 이를 인용하여 반을 추모할 때 "차가운 알루미늄이 빛나는 크리스탈이 되었기를" 이라는 표현을 쓰기도 한다.