아연 ()
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정의
주기율표 12족에 속하며 질이 무른 청백색의 금속원소.
내용
원소기호 Zn, 원자번호 30, 원자량 65.38, 녹는 점 419.47℃, 비중 7.14이다. 아연의 광석은 섬아연광(ZnS)·능아연광(ZnCO₃)·이극광(Zn(COH)₃ZnO SiO₂) 등이 있으나 현재 제련용의 주축이 되는 광석은 황화철이다.
아연은 상온에서는 단단하고 좀 메지므로 가공하기 힘들지만, 100∼115℃로 가열하면 전성(展性)·연성(延性)이 대단히 증대하여 박판(薄板)으로 압연하든가 선(線)으로 만들 수 있다.
200℃ 이상에서는 여리게 되어 분말로 만들 수 있다. 습한 공기중에 놓아 두면 표면에 염기성 탄산아연[ZnCO₃·Zn(COH)₂]의 피막이 생겨 내부의 부식을 방지한다.
그러므로 박강판의 표면에 아연을 도금해서 강판의 부식을 방지한다. 또 전지의 극판(極板)·인쇄판재·합금용 등에 쓰인다. 분말 또는 산화아연(ZnO)은 페인트의 안료(顔料)로 사용된다.
아연의 제련 역사는 금속아연으로 알려지기 이전 오랫동안 청동·황동 등 합금으로 먼저 시작되었으며, 『세종실록』지리지에 의하면 황해도 황산군은 노감석(爐甘石, 夌亞鉛鑛)의 산지로 알려졌다.
이규경(李圭景)은 『오주연문장전산고』의 오주서종박물고변에 적동 6근마다 아연 4근을 서로 선후하여 오지항아리에 넣고 녹인 뒤에 완전히 냉각하여 굳어졌을 때 꺼내면 가장 좋은 황동을 얻을 수 있다고 썼다.
또 이규경은 노감석을 쓰는 경우에는 동 1근과 노감석 1근을 같은 방법으로 제련하면 황동 1∼5근을 얻을 수 있다고 하였다. 그런데 아연은 420℃라는 낮은 온도에서 녹고 900℃에서는 벌써 끓어서 증기(ZnO)로 달아나기 때문에 1,000℃ 이상으로 가열해야만 되는 청동의 주조과정에서 아연을 넣어 합금을 만드는 일은 매우 어려웠을 것이다.
17세기 초의 유명한 기술서인 『천공개물(天工開物)』에 의하면 “아연은 고서에서는 찾아볼 수 없고 근래에 와서 알려진 것이다.”라고 하였다.
우리나라의 아연을 포함한 비철금속 제련기술이 고려 이래 조선 중기에 이르는 동안 상당한 수준의 정련가공기술 발달이 있었으나 이규경이 기술한 황동제련기술 이외에는 전혀 찾아볼 수 없다.
오늘날 제련으로 쓰이는 방법으로는 건식증류법(乾式蒸溜法)과 습식제련법(濕式製鍊法)이 있는데, 아연광의 배소(焙燒)는 건식제련용이든 습식제련용이든 광석 중의 황화아연(ZnS)을 산화아연(ZnO)으로 완전 배소함이 바람직하다.
건식법으로는 수직식 증류법, 전열법 및 납·아연을 동시에 제련하는 I.S.P.(Imperial Smelting Process) 등이 있고, 과거에 사용되던 수평식 증류법은 현재는 완전히 폐기되었다.
습식제련용 배소광(焙燒鑛)은 전황(全黃)의 함량을 1.5％ 이하로 배소한 소광(燒鑛)이라야 한다. 이보다 많으면 전해공정의 순화과정에서 황(S)의 균형이 맞지 않아서 황산아연의 일부를 결정으로 배출해야만 균형이 이루어지므로 애로점이 된다.
아연의 역사는 청동·황동 등 합금으로서 시작되었으며, 한반도에서는 서기전 3, 4세기경부터 청동문화를 창조하였다. 고려시대에 와서는 동과 주석 또는 아연으로 된 청동 및 황동의 정련가공기술이 상당히 발달되었고, 중국 중원에까지 명성이 높았다.
우리나라에서 출토되는 청동유물은 주로 검·동검·제기·거울 및 기타 장신구이며, 그들 중에서 2, 3세기 것으로 추정되는 것들도 있다.
청동유물은 성분으로 보면 구리-주석(Cu-Sn), 구리-주석-납(Cu-Sn-Pb), 구리-아연-주석-납(Cu-Zn-Sn-Pb)의 3종이 있다.
나진(羅津)·초도(草島)에서 발굴된 ‘달아매는 치레거리’에는 구리·주석 이외에 아연이 13.7％나 들어 있고 황해도 봉산군에서 발굴된 ‘잔물무늬거울’과 ‘주머니도끼’에도 각각 아연이 7.36％와 24.5％나 들어 있다.
이와 같은 사실은 청동에 아연을 합금하는 기술이 이 당시에 개발되었음을 실증하는 것이다. 또 『오주연문장전산고』의 오주서종박물고변에 황동 및 청동의 합금·제련기술 및 열처리기술을 기술하고 있다.
이와 같이 우리나라는 조선 세종에서 현종 때에 이르는 동안 아연·황동·청동의 합금기술·제련기술·열처리기술이 상당한 수준에 있었음을 유추할 수 있으나, 이규경이 저술한 황동 제련기술 이외에는 전혀 찾아볼 수 없다. 이는 역대 조정이 중국의 조공압력에 시달려 비생산국을 주장하고 채광 및 제련을 금하여 쇠퇴된 것으로 생각된다.
근대에 와서 우리나라에서 최초로 금속아연을 공업적으로 생산하게 된 것은 1943년 평안남도 진남포 제련소내에 습식 아연제련공장이 건설되면서이고, 광석은 함경남도 단천에 있는 검덕광산(檢德鑛山)에서 조달하고 45％ 내외의 아연정광을 사용하였다.
1960년대에 동신금속주식회사에서 습식 아연제련공장을 시흥에 건설하였으나 10년도 못 되어 폐업하였으며, 1970년에 영풍광업주식회사의 연화광산(蓮花鑛山)을 주로하여 아연생산에 돌입하였다.
1974년 고려아연주식회사를 창립하였으며, 1976년 온산비철단지 내에 습식 아연공장을 착공하여 1987년에는 연산 15만 톤의 국제적 규모로 성장하였다.
참고문헌
『오주연문장전산고(五洲衍文長箋散稿)』
관련 미디어
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