알루미늄(Aluminum)의 속성과 생산 방법 발전과 활용산업

알루미늄이 산업적으로 대규모로 사용되기 시작한 시기는 19세기 후반입니다. 알루미늄은 지각적으로 흔하지만 산소와 금속으로 쉽게 분리되지 않아 오랫동안 인류에게는 귀한 금속으로 여겨졌습니다

알루미늄 산업 단계

일반적으로 알루미늄 산업에서는 광산에서 추출한 원석 중에서 약 1/3 정도가 실제로 알루미늄으로 추출되는데, 이를 표현할 때 '알루미늄 본질적 추출률'이라는 개념을 사용하기도 합니다. 알루미늄 생산 과정에서는 보통 고질적인 불순물이나 다른 금속들을 제거하여 실제 알루미늄으로 환원되는 양이 채굴된 광석의 양보다 작아지는 경향이 있습니다.

알루미늄 산업은 지속적인 연구와 기술 발전을 통해 생산 효율을 향상하고 환경에 미치는 영향을 최소화하려는 노력을 기울이고 있습니다. 이에 따라 알루미늄 채굴 및 생산 과정에서의 효율성이 향상되고 있으며, 실제로 추출되는 알루미늄 양이 광산에서 채굴되는 양보다 크게 증가하고 있습니다.

1. 초기 단계 (18세기 후반 - 19세기 초반): 알루미늄의 분리와 생산에 필요한 기술적인 도전 때문에 초기에는 드물게 사용되었습니다. 1825년에 덴마크의 화학자 한스 크리스티안 오르스테드가 알루미늄을 처음으로 분리했지만, 이는 실험적인 단계에 머물렀습니다.

2. 고비용 생산 단계 (19세기 중반): 19세기 중반에는 프랑스의 화학자 알루미늄 가네스가 알루미늄을 상용화하려 했으나, 알루미늄의 생산 비용이 매우 높아 대중적인 사용에는 어려움이 있었습니다.

3. 할로겐화 알루미늄 전기분해법 (1886년): 알루미늄의 대량 생산이 가능한 기술적인 전환은 1886년에 할로겐화 알루미늄 전기분해법이 개발된 후에 이루어졌습니다. 프랑스의 화학자 폴-루이-티센바가와 미국의 화학자 찰스 마틴 홀이 동시에 이 방법을 발견했습니다. 이 방법은 전기를 이용하여 알루미늄 산화물을 분해하고 금속 알루미늄을 생산하는 과정을 포함하고 있었습니다.

이러한 기술적인 발전으로 인해 알루미늄 생산 비용이 급격하게 감소하면서 알루미늄이 점차 산업적으로 사용되기 시작했습니다. 알루미늄은 가벼우면서도 강한 특성을 가지고 있어 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.

속성과 특징

경량성: 알루미늄은 대부분의 금속 중에서 가장 가벼운 편에 속합니다. 이 특성은 자동차, 항공기, 우주 비행체 등과 같은 경량화가 요구되는 분야에서 중요한 역할을 합니다.

내식성: 알루미늄은 공기 중에서 녹슬지 않고 내식성이 뛰어나기 때문에 내구성이 높습니다.

전도성: 우수한 전기 및 열전도성을 가지고 있어 전기 산업 및 열전도 속성이 필요한 응용 분야에서 사용됩니다.

가공성: 알루미늄은 가공이 용이하며 다양한 형태로 가공할 수 있습니다. 이는 제조 과정에서의 효율성을 증가시키고 다양한 제품을 생산하는 데 기여합니다.

활용 산업분야

포장재 및 용기: 알루미늄 포일은 식품을 보호하고 보존하는 용도로 많이 사용됩니다. 또한, 음료수 캔은 알루미늄으로 만들어져 있으며 가벼우면서도 내식성이 뛰어나기 때문에 널리 사용됩니다.

전기 전자 제품: 알루미늄은 우수한 전기 전도성을 가지고 있어 전선이나 전기 부품에서 사용됩니다. 또한, 컴퓨터 부품, 스마트폰 외부 케이싱 등에도 적용됩니다.

건축 및 건설: 알루미늄은 가벼우면서도 내구성이 뛰어나기 때문에 건축 자재로 널리 사용됩니다. 창문 프레임, 외벽, 지붕재 등에 활용됩니다.

자동차 부품: 알루미늄은 자동차 산업에서 가볍고 강한 속성으로 인해 자동차 부품에 많이 사용됩니다. 엔진 부품, 바디 프레임, 휠 등에 적용됩니다.

가전제품: 주전자, 팬, 조리기구 등 가정용 가전제품에서 알루미늘이 사용됩니다.

의료기기: 알루미늘은 경량성과 내식성이 요구되는 의료기기 제조에도 활용됩니다.

스포츠 용품: 알루미늘은 경량성과 강도를 활용하여 스포츠 용품, 예를 들면 자전거 프레임, 골프 클럽, 등산 장비 등에 사용됩니다.

알루미늄은 높은 재활용 가능성을 가지고 있습니다. 재활용된 알루미늄은 새로운 제품을 만들기 위한 원료로 재활용되어 환경 친화적인 설루션으로 인정받고 있습니다.

알루미늄은 세계적으로 다양한 지역에서 산출되며, 주요한 알루미늄 산지 중 일부는 다음과 같습니다.

중국: 중국은 세계에서 가장 큰 알루미늄 생산국 중 하나이며, 알루미늄 산업이 크게 성장하고 있습니다. 중국은 산업 전반에 걸쳐 다양한 종류의 알루미늄 제품을 제조하고 있습니다.

러시아: 러시아는 대규모의 알루미늄 산업을 보유하고 있으며, 세계 알루미늄 생산량에서 상위권에 속합니다. 러시아의 RUSAL과 같은 기업들이 세계적으로 알루미늄 생산에 기여하고 있습니다.

캐나다: 캐나다는 대량의 백금교알루미늄(PTA)을 생산하는 국가 중 하나로, 캐나다의 알루미늄 산업은 광물 자원과 풍력 발전을 통한 지속 가능한 생산에 주력하고 있습니다.

호주: 호주는 다양한 종류의 알루미늄 광물을 생산하고 있으며, 알루미늄 산업이 광물 자원을 기반으로 성장하고 있습니다.

아랍에미리트 연합(UAE): UAE는 주로 전기화된 소금수에서 생산되는 석회암을 활용하여 알루미늄을 생산하는데 중점을 두고 있습니다.

정리

초기에는 알루미늄 생산이 어려워 산업적으로 사용이 제한되었지만, 할로겐화 알루미늄 전기분해법의 개발로 대량 생산이 가능해지면서 다양한 산업 분야에서 활용이 확대되었습니다.

자동차 산업, 항공 우주 산업, 건축 및 포장 산업에서의 수요가 계속해서 증가하면서 알루미늄 산업은 세계적으로 중요한 산업 중 하나로 자리매김하고 있습니다.

알루미늄은 그 다양한 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 중요한 소재로 사용되고 있습니다. 앞으로의 발전에서는 친환경성, 경량성, 강도, 재활용 가능성 등에 대한 요구에 부응하면서도 새로운 응용 분야에서의 확장이 예상됩니다.